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公開番号2024167829
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-04
出願番号2023084181
出願日2023-05-22
発明の名称車両用空調装置
出願人サンデン株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類B60H 1/22 20060101AFI20241127BHJP(車両一般)
要約【課題】車両の駆動源の廃熱を回収して電力に変換し、前記駆動源の停止時に車室内の冷房を行い、及び、前記駆動源の停止時に車室内の暖房を行うことが可能な車両用空調装置を提供する。
【解決手段】車両用空調装置1において、熱媒体が、エンジン10と、空調空気と前記熱媒体とを熱交換させる第1熱交換器41との間を循環する第2熱媒体循環回路40にはエンジン10をバイパスする第1バイパス流路45が設けられ、廃熱回収回路60は、前記熱媒体と作動流体とを熱交換させる第2熱交換器61と、電動機64に接続された膨張/圧縮機63と、前記作動流体を放熱又は吸熱させる第3熱交換器65と、作動流体ポンプP3と、作動流体ポンプP3をバイパスする第2バイパス流路69と、第2バイパス流路69に設けられた第2膨張弁71と、前記作動流体の流れる方向を切り替える四方弁67と、を含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
駆動源が搭載された車両に適用される車両用空調装置であって、
熱媒体ポンプによって熱媒体が前記駆動源と第１熱交換器との間を循環し、前記第１熱交換器が空調空気と前記熱媒体とを熱交換させる熱媒体循環回路と、
圧縮機、凝縮器、第１膨張弁及び蒸発器を含み、冷媒が循環する冷凍サイクル回路と、
作動流体が循環し、前記駆動源の廃熱を回収して電力に変換可能な廃熱回収回路と、
を含み、
前記熱媒体循環回路には、前記駆動源をバイパスして前記熱媒体を循環させるための第１バイパス流路が設けられ、
前記廃熱回収回路は、前記熱媒体と前記作動流体とを熱交換させる第２熱交換器と、電動機に接続され、前記作動流体を膨張させ又は圧縮する膨張／圧縮機と、前記作動流体を放熱又は吸熱させる第３熱交換器と、前記作動流体を循環させる作動流体ポンプと、前記作動流体ポンプをバイパスする第２バイパス流路と、前記第２バイパス流路に設けられた第２膨張弁と、前記作動流体の流れる方向を切り替える流路切替弁と、を含む、
車両用空調装置。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記流路切替弁は四方弁であって、前記第２熱交換器の第１出入口ポートと前記膨張／圧縮機の第１出入口ポートとを連通させると共に前記膨張／圧縮機の第２出入口ポートと前記第３熱交換器の第１出入口ポートとを連通させる第１の状態と、前記第２熱交換器の前記第１出入口ポートと前記膨張／圧縮機の前記第２出入口ポートとを連通させると共に前記膨張／圧縮機の前記第１出入口ポートと前記第３熱交換器の前記第１出入口ポートとを連通させる第２の状態とを切り替え可能に構成され、
前記作動流体ポンプは、前記第２熱交換器の第２出入口ポートと前記第３熱交換器の第２出入口ポートとを繋ぐ流路に配置されている、
請求項１に記載の車両用空調装置。
【請求項３】
前記熱媒体循環回路において前記熱媒体が前記駆動源を経由して循環しているとき、前記廃熱回収回路において前記作動流体ポンプと前記流路切替弁とによって前記作動流体を前記作動流体ポンプ、前記第２熱交換器、前記膨張／圧縮機及び前記第３熱交換器をこの順に経由して循環させることにより、前記第２熱交換器で前記熱媒体によって加熱された前記作動流体を前記膨張／圧縮機に流入させ、前記膨張／圧縮機を膨張機として動作させて前記電動機で発電する、請求項１又は２に記載の車両用空調装置。
【請求項４】
前記熱媒体循環回路において前記熱媒体が前記第１バイパス流路を流れることによって前記熱媒体が前記駆動源をバイパスして循環し、前記廃熱回収回路において前記電動機に駆動されて圧縮機として動作する前記膨張／圧縮機と前記流路切替弁とによって前記作動流体を前記膨張／圧縮機、前記第２熱交換器、前記第２膨張弁及び前記第３熱交換器をこの順に経由して循環させることにより、前記第２熱交換器で前記作動流体によって加熱された前記熱媒体を前記第１熱交換器に流し、これによって車室内の暖房を行う、請求項１又は２に記載の車両用空調装置。
【請求項５】
前記熱媒体循環回路において前記熱媒体が前記第１バイパス流路を流れることによって前記熱媒体が前記駆動源をバイパスして循環し、前記廃熱回収回路において前記電動機に駆動されて圧縮機として動作する膨張／圧縮機と前記流路切替弁とによって前記作動流体を前記膨張／圧縮機、前記第３熱交換器、前記第２膨張弁及び前記第２熱交換器をこの順に経由して循環させることにより、前記第２熱交換器で前記作動流体によって冷却された前記熱媒体を前記第１熱交換器に流し、これによって車室内の冷房を行う、請求項１又は２に記載の車両用空調装置。
【請求項６】
前記熱媒体循環回路において前記熱媒体が前記駆動源を経由して循環し、前記廃熱回収回路において前記電動機に駆動されて圧縮機として動作する前記膨張／圧縮機と前記流路切替弁とによって前記作動流体を前記膨張／圧縮機、前記第２熱交換器、前記第２膨張弁及び前記第３熱交換器をこの順に経由して循環させることにより、前記第２熱交換器で前記作動流体によって加熱された前記熱媒体を前記駆動源に流し、これによって前記駆動源の加熱を行う、請求項１又は２に記載の車両用空調装置。
【請求項７】
前記廃熱回収回路は、前記車両の着脱可能な筐体に収容されている、請求項１又は２に記載の車両用空調装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用空調装置に関し、特に、車両の駆動源の廃熱を回収して電力に変換可能な廃熱回収回路を有する車両空調装置に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、エンジンの駆動力によって駆動される圧縮機を含む冷凍サイクルと、前記エンジンの廃熱（エンジン冷却水の熱）を回収して利用するランキンサイクルとを有し、前記エンジンの動作時には前記冷凍サイクルによる冷房及び／又は前記ランキンサイクルによる発電とを行うと共に、前記エンジンの停止時においても冷房の継続を可能とする技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００６－１２５７７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された技術では、前記エンジン冷却水が流れるヒータコアが空調ユニットの空調ケース内に配設されている。そのため、前記エンジンの動作時に暖房を行うことは可能である。しかし、特許文献１に記載された技術では、前記エンジンの停止時に暖房を行うことができず、この点で改良の余地がある。
【０００５】
本発明は、車両の駆動源の廃熱を回収し電力に変換すること、前記駆動源の停止時に車室内の冷房を行うこと、及び、前記駆動源の停止時に車室内の暖房を行うことが可能な車両用空調装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面によると、駆動源が搭載された車両に適用される車両用空調装置が提供される。この車両用空調装置は、熱媒体ポンプによって熱媒体が前記駆動源と第１熱交換器との間を循環し、前記第１熱交換器が空調空気と前記熱媒体とを熱交換させる熱媒体循環回路と、圧縮機、凝縮器、第１膨張弁及び蒸発器を含み、冷媒が循環する冷凍サイクル回路と、作動流体が循環し、前記駆動源の廃熱を回収して電力に変換可能な廃熱回収回路と、を含む。前記熱媒体循環回路には、前記駆動源をバイパスして前記熱媒体を循環させるための第１バイパス流路が設けられている。前記廃熱回収回路は、前記熱媒体と前記作動流体とを熱交換させる第２熱交換器と、電動機に接続され、前記作動流体を膨張させ又は圧縮する膨張／圧縮機と、前記作動流体を放熱させ又は吸熱させる第３熱交換器と、前記作動流体を循環させる作動流体ポンプと、前記作動流体ポンプをバイパスする第２バイパス流路と、前記第２バイパス流路に設けられた第２膨張弁と、前記作動流体の流れる方向を切り替える流路切替弁と、を含む。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、車両の駆動源の廃熱を回収して利用すること、前記駆動源の停止時に冷房を行うこと、及び、前記駆動源の停止時に暖房を行うことが可能な車両用空調装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
実施形態に係る車両用空調装置の要部構成を示す模式図である。
実施形態に係る車両用空調装置の制御系構成を示すブロック図である。
廃熱回収モードでの車両用空調装置の動作を説明するための図である。
停車時暖房モードでの車両用空調装置の動作を説明するための図である。
停車時冷房モードでの車両用空調装置の動作を説明するための図である。
エンジン加熱モードでの車両用空調装置の動作を説明するための図である。
廃熱回収ユニット（ユニット化された廃熱回収回路）の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。以下の「第１」、「第２」などの用語は、単に類似の要素を区別するために用いられ、それらが付された要素を限定するものではない。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態に係る車両用空調装置の要部構成を示す模式図である。実施形態に係る車両用空調装置１は、駆動源、特に動作時に熱を発生させる駆動源を搭載した車両（図示省略）に適用される。前記駆動源にはエンジン（内燃機関）や燃料電池などが含まれ得るが、ここでは前記駆動源がエンジンである場合について説明する。なお、前記駆動源が例えば燃料電池である場合には以下の説明における「エンジン」が「燃料電池」と適宜読み替えられればよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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