JPS5812819A - 車両用冷凍機 - Google Patents

車両用冷凍機

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JPS5812819A
JPS5812819A JP56110689A JP11068981A JPS5812819A JP S5812819 A JPS5812819 A JP S5812819A JP 56110689 A JP56110689 A JP 56110689A JP 11068981 A JP11068981 A JP 11068981A JP S5812819 A JPS5812819 A JP S5812819A
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JP
Japan
Prior art keywords
compressor
engine
waste heat
expansion unit
expander
Prior art date
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Pending
Application number
JP56110689A
Other languages
English (en)
Inventor
Seigo Miyamoto
宮本 誠吾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPS5812819A publication Critical patent/JPS5812819A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32Cooling devices
    • B60H1/3204Cooling devices using compression
    • B60H1/3222Cooling devices using compression characterised by the compressor driving arrangements, e.g. clutches, transmissions or multiple drives

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は車両用冷凍機、特に自動車の廃熱を利用した熱
機関により、冷凍サイクルを駆動して冷凍効果をうる冷
凍機に関するものである。
従来、自動車の廃熱を利用した冷凍機としては、ランキ
/機関駆動冷凍機および吸収式冷凍機が提案さ゛れてい
る。ところがこれらの冷凍機では、自動車の負荷が小さ
い時、すなわち廃熱量が少ない時に十分な冷凍効果をう
ることができない欠点がある。
不発明は上記にかんがみ廃熱量の多少に関係なく所望の
冷凍効果がえられ、かつ冷凍負荷が少ないときには廃熱
を動力として回収することができる車両用冷凍機を提供
することを目的とするものである。
上記目的を達成する友め、本発明は公知のランキンサイ
クル、冷凍サイクルおよびエンジンを備え、前記ランキ
ンサイクルの膨張機と冷凍サイクルの圧縮機とをクラッ
チを介して連係すると共に、その膨張機および圧縮機と
エンジンとをそれぞれ動力伝達手段を介して連係するこ
とにより、廃熱量が少ない時にはエンジンを介して圧縮
機を駆動し、廃熱量が多い時には膨張機出力をエンジン
に回収するようにしft−ものでるる。
以下本発明の一実施例を図面について説明する。
1は工ンジ/、2はエンジン1の軸、3は軸2の先端に
ラジェータ4と対向するように取付けられたファン、1
1は膨張機、12はラジェータ4の前方に設置されたラ
ンキンサイクル用凝縮器、13′it、凝縮器12と熱
回収交換器15との間に設けらnた冷媒ポンプ、14は
ラジェータ4に装着された蒸気発生器で、これらの機器
11〜15および機器11〜15を接続する配管により
ランキンサイクル10を構成している。
21は冷媒圧縮機、22けラジェータ4の前方に設置さ
れた冷凍サイクル用凝縮器、23は膨張手段、24は蒸
発器、25は蒸発器24のファンで、これらの機器21
〜25および機器21〜25を接続する配管により冷凍
サイクル2oを構成している。
上記ランキンサイクル1oの膨張機11、冷凍サイクル
20の圧縮機21およびエンジンlは下記のような機構
により保合および離脱できるように構成さnている。す
なわち膨張機11の軸31はこの軸31に装着された動
力取出用電磁クラッチ32、エンジン軸2に取付けらr
′L、たプーリ33およびベルト38を介してエンジン
1と連係されている。
上記電磁クラッチ32は第2図に示すように、膨張機1
1の固定部材11aに固定さ扛、がっコイル32bを内
蔵するステータ32aと、前記固定部材11aに回動可
能に嵌合され、かつベルト溝を有するロータ32Cと、
膨張機軸31に固定さ扛たディスク32dと、このディ
スク32dにばねを介して取付けられたディスク部材3
2eにより構成さtしている。前記ステータ32a内の
コイル32bに通電さ扛ると、電磁力によりディスク部
材32eはロータ32Cに吸引されるため、ロータ32
Cとディスク32dすなわち膨張機軸31は一体に結合
されるから、膨張機11とエンジン1は動力的に結合さ
nる。
一万、冷凍サイクル20側では、その圧縮機21は圧縮
機軸37に装着された動力導入用電磁クラッチ35、エ
ンジン軸2に取付けられたプーリ36およびベルト39
を介してエンジン1と連係さnている。前記電磁クラッ
チ35は第2図゛に示す電磁クラッチ32と同一構造か
らなる。
上記膨張機軸31と圧縮機軸37は電磁クラッチ34介
して連結さ扛ている。そのクラッチ34は第3図に示す
ように、固定部材34fに固定され、かつコイル34b
を内蔵するステータ34aと、膨張機軸31に取付けら
扛たロータ34Cと、圧縮機軸37に取付けられたディ
スク34dと、このディスク34dにばねを介して取付
けらnたディスク部材34eにより構成されている。前
記ステータ34a内のコイル34bに通電すると、電磁
力によりディスク部材34eはロータ34Cに吸引され
るため、膨張機軸31と圧縮機軸37は一体的に結合さ
れる。
上述した本実施例では、ランキンサイク/I/′10お
よび冷凍サイクル20の各凝縮器12.22をラジェー
タ4の前方に配設されたラジェータファン3および車両
走行に伴う空気流により冷却するように構成したが、前
記凝縮器12.22を車両の適当な空間に適宜配置し、
別個のファンにより冷却するようにしてもよい。またラ
ンキンサイクル10の蒸気発生器14をラジェータ4内
に配設したが、その蒸気発生器を適当な場所に設け、エ
ンジン冷却媒体と熱交換させるようにしてもよい。
さらにエンジン廃熱としてエンジン冷却水を考慮したが
、この外に排気ガスも考えられる。この場合には蒸気発
生器14を排気ガスの流通する通路に設け、同ガスから
熱を回収するようにしてもよい。
次に上記のような構成からなる本実施例の作用について
説明する。
ラジェータ3内のエンジン冷却水により加熱されたラン
キンサイクル10の作動流体は、蒸気発生器14内で高
温高圧の蒸気となって膨張機11に流入する。この際、
前記蒸気は減圧膨張しながらエネルギを放出し、膨張機
11の回転動力として出力される。その膨張機11から
吐出さnた低圧蒸気は熱回収用熱交換器15を経て凝縮
器12に流入し、ここでラジェータファン3およヒ車両
の走行に伴う空気流により冷却されて凝縮し液化する。
この液化した作動流体は冷媒ポンプ13により昇圧され
、さらに熱回収用熱交換器15を経て蒸気発生器14に
送ら扛てランキンサイクル10を終了する。
上記膨張機11から吐出された低圧流体は圧力的には低
レベルであるが高温でめるので、冷媒ポンプ13により
熱交換器15を経て蒸気発生器14へ圧送さn、ここで
加熱される液状流体の予熱に、熱交換器15の顕熱を利
用す扛ば、サイクル上の熱効率を向上させることができ
る。しかしスペース的制限の厳しい場合には、熱交換器
15を省略しても基本的な効果が失われる恐れはない。
このようにして膨張機11から取出さ扛た回転動力は、
クラッチ34を介して冷凍サイクル20の圧縮機軸37
に伝達さ扛るから、圧縮機21は駆動さnる。この駆動
により冷凍サイクル20の蒸発器24から流出して圧縮
機21に流入した低温低圧の冷媒は、圧縮さ牡て高温高
圧のガス冷媒となって凝縮器22へ送られる。そのガス
冷媒はラジェータファン3と車両の走行に伴う空気流に
より冷却され、凝縮、液化した後に膨張手段23へ送ら
れる。この膨張手段23で高圧の液状冷媒は断熱的に減
圧膨張し、低温低圧の気液混相状冷媒となって蒸発器2
4へ送られる。この蒸発器24において前記気液混相状
冷媒は気化蒸発して低温低圧のガス状冷媒となり、再び
圧縮機21に吸入されて冷凍サイクル20を終了する。
前記蒸発器24で冷却された空気は適当な手段により、
所望の場所へ送られて冷却に供される。
以上のように、エンジン1の廃熱はランキンサイクル1
0の膨張機11の回転動力に変換されるから、軸31は
回転さ扛る。この軸31の回転により、電磁クラッチ3
4および軸37をブ「して冷凍サイクル20の圧縮機2
1は駆動されて冷凍効果を発揮する。
次に不冥施例の基本的な制御回路を第4図について説明
するに、Aはt源、Bはアース%  ”I JCはスイ
ッチ、32bは電磁クラ、ツチ32のコイル、34bは
電磁クラッチ34のコイル、35bは電磁クラッチ35
のコイルでおる。
上記スイッチa、b、cのスイッチを投入すると、各ス
イッチa、Cに対応したコイル32b。
34b、35bに通電されて各クラッチ32゜34.3
5がそnぞれ励磁されるため、膨張機11とエンジン軸
2、膨張機11と圧縮機21、エンジン軸2と圧縮機2
1がそ−nぞ牡動力的に係合される。
(I)  エンジン廃熱量が極めて小さい場合、車両の
アイドリンク状態および始動時などのようにエンジン出
力が極めて小さい場合には廃熱量が少ない。この場合、
スイッチa、bをオフ、−スイッチCをオンとする。膨
張機11とエンジン軸2および膨張機11と圧縮機21
はそれぞれ動力的に互に切り離さn1圧細機21とエン
ジン軸2は互に係合されるから、圧縮機1は専らエンジ
ン1の出力により駆動される。
■ 廃熱量はあるが冷凍サイクルの圧縮機を駆動するに
は不十分な場合、 この場合には、スイッチaをオフ、スイッチb。
Ct−オンとする。膨張機11と圧縮機21は動力的に
係合されるから、圧縮機21はランキンサイクル10の
出力とエンジン1の出力の両者により駆動される。
■ 冷凍サイクルの圧縮機を駆動するに等しい廃熱量が
えられる場合、 このi合には、スイッチa、Cをオフ、スイッチbをオ
ンとする。冷凍サイクル20の圧縮機21はランキンサ
イクル10の膨張機11と動力的に係合され、膨張機1
1の出力のみにより駆動される。
頓 廃熱量が十分に見られる場合、 この場合には、スイッチCをオフ、−イツチa。
bをオンとする。膨張機11はエンジン軸2および圧縮
機21と動力的に保合さn、圧縮機21の駆動々力の余
剰動力はエンジン1に回生される。
M 冷凍負荷がない場合、 この場合には、スイッチaをオン、スイッチb。
Cをオフとする。膨張機11はエンジン軸2と動力的に
係合され、その膨張機11の出力はすべてエンジン1に
回生される。
上記制御を自動的に行うには種々の方法かめるが、その
制御回路の一例を第5図に示す。同図において、a〜C
は第4図に示すスイッチ、eは増幅器、fは演算回路、
gは単室温度センサ、hはエンジンの燃料噴射弁の開放
時間を検知するセンサ、jは電源、kはアースでおる。
このような構成の制御回路では、廃熱量の多少は燃料噴
射弁の開放時間を積算して燃料消費量を演算し、予め準
備さnているプログラムにより演算回路で算出できるよ
うに構成さ扛ている。したがって空調空間の温度を温度
センサgにより検出し、この検出温度により圧縮機のオ
/、オフを判断し、前記廃熱量の多少に応じて電磁クラ
ッチ32b、34b、35bのコイルを電磁するための
スイッチa 、 Cを選択的にオン、オフして自動的に
制御する。
以上説明し友ように不発明によnば、エンジン廃熱の多
少に関係なく空調機を運転できるため、常に快適な積項
が見られるばかりでなく、空調不要の際には廃熱を動力
として回生できるので、車両全体の熱効率を向上させる
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の車両用冷凍機の一実施例を示す概略図
、第2図および第3図は同実施例の動力伝・達手段の断
面図、第4図は動力伝達手段の基本的な電気回路図、第
5図は第4図のスイッチを作動させるための制御回路図
である。 1・・・エンジン、10・・・ランキンサイクル、11
・・・膨張機、12.22・・・#幅器、13・・・冷
媒ポンプ、14・・・蒸気発生器、20・・・冷凍サイ
クル、21・・・圧縮機、23・・・減圧手段、24・
・・蒸発器、32゜34.35・・・電磁クラッチ。 ′M 1 (2) 第2rfU 320L32c

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 膨張機、#縮器、冷媒ポンプおよび蒸気発生器からなる
    ランキンサイクルと、圧縮機、凝縮器。 膨張手段および蒸発器からなる冷凍サイクルと、エンジ
    ンとを備え、前記膨張機、エンジンおよび圧縮機の3者
    を動力伝達手段を介して互に連係し、エンジン廃熱およ
    び冷凍負荷の多少に応じて膨張機、エンジンおよび圧縮
    機を選択的にそjLぞれ係合および離脱させるようにし
    たことを特徴とする車両用冷凍機。
JP56110689A 1981-07-17 1981-07-17 車両用冷凍機 Pending JPS5812819A (ja)

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