車両、冷却装置、および冷却方法
【課題】自動車を冷却する空気調和装置では、ユーザが乗車してから車内が冷却されるまでに時間がかかる。
【解決手段】車両は、ユーザが乗車する乗車空間と、圧縮空気を貯蔵可能なタンクと、乗車空間に対してタンクに貯蔵された圧縮空気を放出する制御部と、を有する。制御部は、タンクに貯蔵された圧縮空気を、ユーザの乗車の前後にわたって乗車空間へ放出する。
【解決手段】車両は、ユーザが乗車する乗車空間と、圧縮空気を貯蔵可能なタンクと、乗車空間に対してタンクに貯蔵された圧縮空気を放出する制御部と、を有する。制御部は、タンクに貯蔵された圧縮空気を、ユーザの乗車の前後にわたって乗車空間へ放出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車などの車両の乗車空間を冷却する車両、冷却装置、および冷却方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車などの車両は、一般的に、その乗車空間を冷却するために、ユーザが乗車し、ユーザがイグニッションキーを操作してエンジンを起動することにより、冷却動作を開始する空気調和装置を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１６８４７６号公報
【特許文献２】特開２０１０−２１６７３９号公報
【特許文献３】特開２００８−２９６９０１号公報
【特許文献４】特開２００７−１６８４６６号公報
【特許文献５】特開２００８−１８３９９６号公報
【特許文献６】特開２００５−２３８９１１号公報
【特許文献７】特開２００７−２９７９６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような従来の空気調和装置では、ユーザが乗車し、ユーザがイグニッションキーを操作してエンジンを起動することにより冷却サイクルを回し始めるため、実際に乗車空間が冷却され始めるまでに時間遅れが生じる。
特に、車両が炎天下に置かれたような状況では、乗車空間が熱せられており、乗車空間が冷却されるまで、ユーザは、暑い乗車空間に耐えなければならない。
【０００５】
特許文献は何れもこのような従来の課題を解決するもので、特許文献１から６は、圧縮した空気を乗車空間に放出する技術を開示する。
特許文献７は、排出ガスの圧力や熱を利用した発電・空気冷却システムを開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ところで、このように圧縮した空気を乗車空間に放出する際には、放出時期について考慮すべき条件が存在する。
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、圧縮空気の適切な放出が可能な冷却装置を提供することを目的としている。
【０００７】
本発明の第１の観点に係る車両は、ユーザが乗車する乗車空間と、圧縮空気を貯蔵可能なタンクと、乗車空間に対してタンクに貯蔵された圧縮空気を放出する制御部と、を有する。そして、制御部は、タンクに貯蔵された圧縮空気を、ユーザの乗車の前後にわたって乗車空間へ放出する。
【０００８】
好適には、制御部は、前記タンクに貯蔵された圧縮空気について、ユーザが乗車する前にタンクからの放出を開始し、ユーザが乗車した後にタンクからの放出を終了するように、段階的に放出してよい。
【０００９】
好適には、制御部は、ユーザが乗車する前に、タンクから高圧の圧縮空気を放出し、ユーザが乗車した後に、高圧の圧縮空気を放出した後のタンクに残っている低圧の圧縮空気を放出してよい。
【００１０】
好適には、制御部は、ユーザが乗車し、さらに乗車空間の圧力が低下し始めた後に、タンクに残っている低圧の圧縮空気を放出してよい。
【００１１】
好適には、制御部は、タンクに残っている低圧の圧縮空気を放出する際に、放出量を抑えてよい。
【００１２】
本発明の第２の観点に係る冷却装置は、ユーザが乗車する車両の乗車空間を冷却する冷却装置であって、圧縮空気を貯蔵可能なタンクと、乗車空間に対してタンクに貯蔵された圧縮空気を放出させる制御部と、を有する。そして、制御部は、タンクに貯蔵された圧縮空気を、ユーザの乗車の前後にわたって乗車空間へ放出する。
【００１３】
本発明の第３の観点に係る冷却方法は、ユーザが乗車する車両の乗車空間を冷却する圧縮空気をタンクに貯蔵する冷却装置の冷却方法であって、タンクに圧縮空気を貯蔵し、タンクに貯蔵された圧縮空気を、ユーザの乗車の前後にわたって乗車空間へ放出する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明では、タンクに蓄積していた圧縮空気を乗車空間へ放出する。
乗車空間は、乗車空間へ放出された圧縮空気により冷却される。
その結果、本発明では、車内を直ちに冷却できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る冷却装置を用いた、自動車の車体の部分透視の側面図である。
【図２】図２は、図１の自動車に搭載される冷却装置の構成図である。
【図３】図３は、図２のコントローラによる冷却のための制御のフローチャートである。
【図４】図４は、本発明の第２実施形態に係る冷却装置の放出工程のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る冷却装置１０を用いた、自動車１の部分透視の側面図である。
【００１７】
図１の自動車１は、車体２を有する。
車体２の中央部には、ユーザが乗り込む乗車空間３を有する。
乗車空間３内には、ユーザが着座する座席４が２列で設けられている。
車体２の乗車空間３の側面には、ユーザが乗車するために開閉するドアパネル５が設けられている。
ドアパネル５の上部には、ウィンドウガラス６が上下移動可能に設けられている。
ユーザは、ドアパネル５を開閉して乗車して座席４に座ることができる。
ユーザは、ドアパネル５の内面に設けられた開閉スイッチを操作してウィンドウガラス６を開閉することができる。
【００１８】
乗車空間３は、ドアパネル５およびウィンドウガラス６を閉じた状態で、外から隔離された空間となる。
このような乗車空間３では、たとえば夏の暑い日射などで室温が大幅に上昇する。また、ハンドル、座席４などの内装品の表面温度も上昇し、ユーザにとって乗車空間３を急激に冷却する必要が生じる。
一般的な自動車１では、乗車したユーザがイグニッションキーを操作してエンジンを始動し、空気調和装置を起動し、これに伴ってコンプレッサを駆動することで空気調和装置の冷却サイクルが始動することにより、乗車空間３の空気が冷却される。
しかしながら、このように空気調和装置を用いて乗車空間３を冷却する場合、熱交換器を利用して乗車空間３の空気を直接に冷却するため、ユーザが乗車してから乗車空間３が冷却されるまでに時間がかかる。
そこで、本実施形態では、乗車しようとするユーザが乗車する前に、圧縮空気を乗車空間へ放出することで乗車空間を急激に冷却する冷却装置１０を用いる。
【００１９】
図２は、図１の自動車１に搭載される冷却装置１０の構成図である。
図２の冷却装置１０は、図１の乗車空間３に対して圧縮空気を放出することにより、乗車空間３を冷却するものである。
冷却装置１０は、コンプレッサ１１、吸気ダクト１２、吸気弁１３、タンク１４、排気ダクト１５、排気弁１６、およびコントローラ１７を有する。
冷却装置１０は、タンク１４の圧縮空気の圧力を検出するタンク圧力センサ２０と、乗車空間の圧力を検出する室内圧力センサ２２と、を有する。
【００２０】
コンプレッサ１１は、コントローラ１７により起動および停止が制御され、起動中に空気を吸引して圧縮して出力する。コントローラ１７は、起動中のコンプレッサ１１の能力を制御してよい。
コンプレッサ１１には、たとえば容積型ポンプを使用できる。容積型ポンプは、吸気口１８から空気などの流体を吸引し、吸引した流体の容積を減らす動作をすることにより流体を圧縮する。容積型ポンプには、たとえばギアポンプ、ダイヤフラムポンプ、ピストンポンプ、プランジャーポンプがある。ギアポンプは、回転運動により流体を圧縮する。ダイヤフラムポンプ、ピストンポンプ、プランジャーポンプは、往復運動により流体を圧縮する。
本実施形態の冷却装置１０は、圧縮した空気を直接に乗車空間３へ放出する。乗車空間３の汚染を抑制するため、コンプレッサ１１には、オイルレスタイプのものを使用するのが望ましい。冷却装置１０の圧縮空気をそのまま乗車空間３へ放出するのではなく、圧縮空気の冷気を熱交換器によりたとえば外気などの別の空気に伝えて乗車空間３へ供給してよい。
コンプレッサ１１の吸気口１８は、乗車空間３に設けられても、自動車１の外（乗車空間３外）に設けられてもよい。乗車空間３外の外気を吸引する場合、コンプレッサ１１は、走行速度に応じて吸引能力を調整しても、停車中に吸引するようにしてもよい。外気の気圧の変動などにより、コンプレッサ１１に過度な負荷が作用し難くなる。乗車空間３内の内気を吸引する場合、乗車空間３の気圧が下がる。このため、たとえば自動車１に搭載された空気調和装置を外気導入モードに設定した状態で、コンプレッサ１１が吸引すればよい。内気は、一般的に空気調和装置により温度および湿度が調整される。内気は、外気よりも、タンク１４に貯蔵する空気中の湿気を抑制し、当該空気を乗車空間３へ再放出した後の冷却効果および湿度上昇の抑制効果を期待できる。
【００２１】
コンプレッサ１１は、車体２に搭載されるエンジン７の回転駆動力を動力源として利用できる。このため、図１に示すように、コンプレッサ１１は、エンジンルームに設けるとよい。この場合、エンジン７の出力軸とコンプレッサ１１の入力軸との間に、電磁クラッチ２１を設ける。電磁クラッチ２１を切ることにより、エンジン７の動作中にコンプレッサ１１を停止できる。この他にもたとえば、コンプレッサ１１は、車体２に搭載されるバッテリ若しくは太陽光パネルの電源又は家庭用電源、走行中に生じる上下動などの車体２の振動を動力源として利用してよい。
また、冷却装置１０のコンプレッサ１１は、車両に搭載されている空気調和装置のコンプレッサと一体化してもよい。
【００２２】
吸気ダクト１２は、コンプレッサ１１とタンク１４とを接続する。
コンプレッサ１１により圧縮された空気は、吸気ダクト１２を通じてタンク１４へ供給される。
【００２３】
吸気弁１３は、吸気ダクト１２に設けられる。吸気弁１３は、コントローラ１７により開閉制御される。
吸気弁１３が開状態である場合、コンプレッサ１１により圧縮された空気はタンク１４へ供給される。
吸気弁１３が閉状態である場合、吸気ダクト１２が遮断され、コンプレッサ１１からタンク１４への圧縮空気の供給が停止する。タンク１４側からコンプレッサ１１へ圧縮空気が逆流しない。
【００２４】
タンク１４は、圧縮空気を貯蔵する。タンク１４は、たとえばステンレスなどの金属製、強化プラスチック製でよい。これらの素材によるタンク１４は、高い圧力で圧縮空気を貯蔵できる。
例えば乗車空間の容積が４０００Lの車両に対し、４０Lのタンクに１００気圧で圧縮空気を保存し、制御部が乗車空間に室温より低い乗車空間の容積に等しい程度の圧縮空気を放出することで、乗車空間内の高い室温の空気を車室外に押し出し、膨張することで冷却された圧縮空気が乗車空間の空気と入れ替わることで乗車空間の室温を下げることができる。そのため、タンク１４の容量および形状に特段の制限はないが、好適にはタンクの容量は乗車空間の容積と同じかそれ以上としてよい。また、乗車空間の空気と膨張した圧縮空気が入れ替わるのではなく、乗車空間の容積よりも少ない圧縮空気を乗車空間に放出することで乗車空間の高い室温を低減してもよい。タンク１４の容量が大きいほど、大量の圧縮空気を蓄積できる。
タンク１４の容量および形状に特段の制限はない。車両の空きスペースに設置可能な大きさおよび形状に形成すればよい。タンク１４の容量が大きいほど、大量の圧縮空気を蓄積できる。
タンク１４は、自動車１または冷却装置１０に固定されても、着脱可能でもよい。タンク１４が着脱可能である場合、タンク１４を交換できる。予め圧縮空気を封入したタンク１４を取り付けることにより、コンプレッサ１１を用いることなく、圧縮空気を乗車空間３へ放出することが可能になる。タンク１４に圧縮空気とともにアロマオイルや芳香剤を同時封入することにより、車内の消臭効果を期待できる。
タンク１４の設置場所には、特に制限はない。自動車１等に要求される安全基準などに基づいて、適切な箇所に設置すればよい。図１では、タンク１４は、エンジンルームに設けられている。タンク１４は、カーゴスペース、または乗車空間３に設置してよい。乗車空間３に設置する場合、タンク１４は、直射日光が当たらない箇所または高温となり難い箇所に設置するとよい。
なお、冷却装置１０は、複数個のタンク１４を有してよい。複数個のタンク１４は、それらが独立して圧縮空気を蓄積し乗車空間３へ供給するものでも、一方のタンク１４から他方のタンク１４へ圧縮空気を供給するものでもよい。
たとえば図２の吸気弁１３とタンク１４との間に、大容量のリザーバタンクを追加し、圧縮空気はまずこのリザーバタンクに貯蔵し、リザーバタンクから放出後のタンク１４へ圧縮空気を供給してよい。
【００２５】
排気ダクト１５は、タンク１４と乗車空間３とを接続する。
タンク１４から排気された圧縮空気は、排気ダクト１５を通じて自動車１の乗車空間３へ供給される。
排気ダクト１５の排気口１９は、乗車空間３に設けられる。排気口１９は、ノズル形状でよい。排気口１９をノズル形状とすることで、排気ダクト１５内で圧力を保ったまま圧縮空気を乗車空間３へ吐出できる。
排気口１９の配置、向き、個数には特段の制限はない。空気調和装置の排気口を利用してよい。
ただし、圧縮された空気には、それが膨張することにより気温を下げる効果があるだけでなく、それを吹き付けた物体の表面温度を下げる効果がある。このため、シート、ハンドル、ダッシュボードなどの高温となる箇所またはユーザが直接接触する箇所に対して、圧縮空気を直接吹き付けることができる位置、向きで、排気口１９を設けるとよい。たとえばピラー、ルーフなどに下向きに排気口１９を設ければよい。
図１では、複数の排気口１９の一部は、ルーフに下向きに設けられ、圧縮空気を座席４に吹き付けるように配置されている。また、複数の排気口１９の残部は、座席４内に上向きに設けられ、圧縮空気を座席４から乗車空間３に吹き出すように配置されている。
【００２６】
排気弁１６は、排気ダクト１５に設けられる。排気弁１６は、コントローラ１７により開閉制御される。
排気弁１６が閉状態である場合、排気ダクト１５が遮断され、タンク１４内の圧縮空気はタンク１４内に留まり貯蔵される。コンプレッサ１１の動作中に排気弁１６を閉じることにより、タンク１４内の空気圧が高まる。
排気弁１６が開状態である場合、タンク１４に貯蔵された圧縮空気は、乗車空間３へ放出される。
排気弁１６の開度を調整することで、タンク１４に貯蔵された圧縮空気の放出量を調整できる。
【００２７】
また、本実施形態では、タンク１４と排気弁１６との間の排気ダクト１５に、流量センサ２３が設けられる。
流量センサ２３には、たとえばベンチュリ式、オリフィス式、熱線式、カルマン式、タービン式、羽根車式がある。
車体２の振動を考慮すると、オリフィス式または熱線式の流量センサが適している。
流量センサ２３は、コントローラ１７へ、検出した流量を示す信号を出力する。
【００２８】
タンク圧力センサ２０は、たとえば図２に示すように、吸気弁１３と排気弁１６との間に設けられる。
タンク圧力センサ２０は、この他にも、タンク１４に設けられてよい。
これにより、タンク圧力センサ２０は、タンク１４の圧力を検出できる。
【００２９】
室内圧力センサ２２は、たとえば図１に示すように、ダッシュボード内に設けられる。
室内圧力センサ２２は、乗車空間３のこれ以外の箇所に設けられてもよい。
これにより、室内圧力センサ２２は、乗車空間３の圧力を検出できる。
そして、タンク圧力センサ２０または室内圧力センサ２２は、ダイヤフラム式の圧力センサでも、隔膜式の圧力センサでもよい。
ただし、本実施形態では、タンク圧力センサ２０の検出圧力と室内圧力センサ２２の検出圧力との差分を利用するので、同一方式のものとするとよい。
これにより、各圧力センサの感度等を厳密に校正しなくとも、制御に利用可能になる。
【００３０】
コントローラ１７は、コンプレッサ１１、吸気弁１３、排気弁１６、タンク圧力センサ２０などの冷却装置１０の各部に接続される。コントローラ１７は、冷却装置１０を制御する。
冷却装置１０は、コンプレッサ１１で空気を圧縮し、圧縮した空気をタンク１４に貯蔵し、タンク１４に貯蔵した圧縮空気を乗車空間３へ放出する。乗車空間３へ放出された圧縮空気は、乗車空間３で膨張し、この膨張の際の吸熱効果により、乗車空間３内の空気を冷却する。また、圧縮空気が吹き付けられた箇所は、冷却される。
なお、コントローラ１７は、圧縮空気を貯蔵するタンク１４をヒータにより加熱したり又はサーミスタにより冷却したりしてよい。これにより、圧縮空気の放出前温度を調整し、圧縮空気を放出した後の乗車空間３の室温を調整するができる。
コントローラ１７は、制御プログラムを記憶するメモリと、制御プログラムを実行する中央処理装置とを有する。コントローラ１７は、独立したコントローラ１７でよいが、自動車１のエンジン７を制御するＥＣＵ（Engine Control Unit）の一部として実現されても、空気調和装置のコントローラに実現されてもよい。
【００３１】
コントローラ１７には、制御の処理または判断に使用する各種の情報を得るために、車両の走行制御信号、各種の検出信号が入力される。
このような信号としては、たとえば、タンク圧力センサ２０、室内圧力センサ２２、外気温センサ、内気温センサ若しくは日照センサの検出信号がある。
この他にも、イグニッションキーの状態の検出信号、エンジン７の起動信号若しくは停止信号、速度パルス信号、ブレーキの操作信号、リモートコントロール開閉キーの検出信号、ドアパネル５のロック開錠信号若しくは施錠信号がある。
なお、コントローラ１７は、時刻や時間を計測するタイマ、携帯電話機などと通信する無線通信部などを備えてよい。
【００３２】
次に、図２の冷却装置１０の動作を説明する。
図３は、図２の冷却装置１０の冷却プロセスの全体を示すフローチャートである。
【００３３】
図３の全体制御において、冷却装置１０のコントローラ１７は、まず、空気の圧縮工程を実行する（ステップＳＴ１）。
コントローラ１７は、たとえばユーザが乗車してエンジン７を始動した後に、圧縮工程を実行する。
圧縮工程において、コントローラ１７は、吸気弁１３を開き、排気弁１６を閉じた状態で、コンプレッサ１１を動作させて、タンク１４へ圧縮した空気を供給する。電磁クラッチ２１を用いる場合、コントローラ１７は、これを接続する。
コントローラ１７は、タンク１４の圧力を検出するタンク圧力センサ２０の検出信号や、メモリに記憶されている冷却装置１０のサイクルを示すフラグに基づいて、タンク１４の圧縮空気の有無を判断し、圧縮空気が貯蔵されていない場合にコンプレッサ１１を動作させるようにしてよい。
【００３４】
タンク圧力センサ２０の圧力が所定の基準値以上になると、コントローラ１７は、コンプレッサ１１を停止し、吸気弁１３を閉じる。電磁クラッチ２１を用いる場合、コントローラ１７は、これを遮断する。
これにより、吸気弁１３および排気弁１６がともに閉じた状態になり、タンク１４には、基準値以上の一定圧力の圧縮空気が貯蔵される（貯蔵工程、ステップＳＴ２）。
なお、タンク１４への圧縮空気の貯蔵を停止する所定の基準圧力は、大気圧より高ければよく、たとえば数Ｍｐａである。
ところで、空気は圧縮されることにより発熱する。
タンク１４に収容された圧縮空気は、圧縮完了後にタンク１４とともに冷却される。
たとえばタンク１４が断熱構造でない場合、圧縮空気の温度は、タンク１４の外気温と同じ温度まで冷却される。
よって、このタンク１４に圧縮空気を供給した後の貯蔵工程において、タンク１４内の圧縮空気の温度は、たとえば常温に冷却される。
【００３５】
次に、コントローラ１７は、放出工程を実行する（ステップＳＴ３）。
コントローラ１７は、たとえばユーザが乗車する際に、放出工程を開始する。この場合、コントローラ１７は、ユーザが乗車する度に、乗車の際に放出工程を実行し、その後に圧縮工程を実行する。
放出工程において、コントローラ１７は、吸気弁１３を閉じたまま、排気弁１６を開く。
コントローラ１７は、ユーザが乗車する前に、タンク１４から高圧の圧縮空気を放出し、ユーザが乗車した後に、高圧の圧縮空気を放出した後のタンク１４に残っている低圧の圧縮空気を放出する。
ユーザが乗車する前であるか否かは、たとえばユーザが携帯するスマートキーの近接検出信号、ユーザが携帯するエンジンスタータからのエンジン７の起動信号により判断できる。
ユーザが乗車したか否かは、たとえばドアパネル５の開検出信号、座席４に埋め込まれた着座センサの検出信号、シートベルト装着センサの検出信号により判断できる。
これらの信号は、たとえばＥＣＵにより受信され、ＥＣＵからコントローラ１７へ通知信号が出力されればよい。
これにより、タンク１４に蓄積されていた圧縮空気は、排気ノズルを通じて乗車空間３へ排気される。
圧縮空気は、乗車空間３内で膨張し、膨張に伴う吸熱反応により乗車空間３の室温を低下させる。
なお、この放出工程において、乗車空間３の圧力上昇を抑制するために、コントローラ１７は、ウィンドウガラス６を開ける制御を併せて実行してよい。あるいは、コントローラ１７は、空気調和装置を外気導入モードに併せて制御してよい。コントローラ１７は、このように乗車空間３に通気口が設けられた状態で圧縮空気の放出を開始すればよい。コントローラ１７は、ウィンドウガラス６やドアパネル５が開けられたことを検出して、圧縮空気の放出を開始してよい。
【００３６】
以上のように、コントローラ１７は、圧縮空気を乗車空間３に放出するために、圧縮工程、貯蔵工程および放出工程を１回の冷却サイクルとして実行する。
これにより、放出後の乗車空間３の室温は、放出前と比べて低下する。
冷却装置１０は、乗車空間３を冷却できる。
コントローラ１７が冷却サイクルを繰り返し実行することにより、乗車空間３を複数回にわたって冷却できる。
また、本実施形態の冷却装置１０では、空気を圧縮したら直ちに乗車空間３へ放出するのではなく、貯蔵工程を経ている。
この貯蔵工程での放熱期間を経ることにより、圧縮空気の温度は、圧縮完了時の温度より低下し、たとえば常温になる。
低温化した圧縮空気を乗車空間３へ放出することにより、圧縮直後の高温の圧縮空気を放出する場合に比べて、より多くの室温低下を期待できる。
【００３７】
また、コントローラ１７は、放出工程において、ユーザが乗車する前に、タンク１４から高圧の圧縮空気を放出し、ユーザが乗車した後に、高圧の圧縮空気を放出した後のタンク１４に残っている低圧の圧縮空気を放出する。
これにより、タンク１４に貯蔵された圧縮空気は、ユーザの乗車の前後にわたって乗車空間３へ放出される。また、タンク１４に貯蔵された圧縮空気は、ユーザが乗車する前にタンク１４からの放出が開始され、ユーザが乗車した後にタンク１４からの放出を終了するように、段階的に放出される。
よって、本実施形態では、ユーザ乗車前に放出した高圧の圧縮空気の膨張に伴う冷却効果などにより、ユーザ乗車前に乗車空間３を冷却し、さらに、ユーザ乗車後に放出した低圧の圧縮空気の風により、乗車したユーザそのものを冷却できる。
【００３８】
［第２実施形態］
第１実施形態は、圧縮空気を用いて乗車空間３を冷却する冷却装置１０の、基本的な構成および動作の例である。
第２実施形態は、第１実施形態の冷却装置１０の放出工程を改良した例である。
第２実施形態での車両および冷却装置１０の構成は、第１実施形態のものと同様である。
【００３９】
図４は、本発明の第２実施形態に係る冷却装置１０の放出工程のフローチャートである。
【００４０】
図４に示すように、コントローラ１７は、圧縮空気の放出工程において、まず、ユーザの乗車前であるか否かを判断する（ステップＳＴ１１）。
ユーザが乗車する前であるか否かは、たとえばユーザが携帯するスマートキーの近接検出信号、ユーザが携帯するエンジンスタータからのエンジン７の起動信号により判断できる。
【００４１】
ユーザが乗車しようとしていることを検出すると、コントローラ１７は、高圧の圧縮空気の放出を開始する（ステップＳＴ１２）。
コントローラ１７は、吸気弁１３を閉じたまま、排気弁１６を全開にする。
【００４２】
この高圧の圧縮空気の放出では、タンク１４に貯蔵された圧縮空気の一部を放出する。
このため、コントローラ１７は、圧縮空気の部分放出が完了したか否かを判断する（ステップＳＴ１３）。
タンク１４に貯蔵された圧縮空気の一部としては、たとえばタンク１４に貯蔵された圧縮空気の７０％以上であればよい。
タンク１４からの圧縮空気の放出量は、たとえば流量センサ２３により検出された流量を加算することにより得ても、タンク圧力センサ２０の検出圧力により得てもよい。
【００４３】
圧縮空気の部分放出が完了している場合、コントローラ１７は、高圧の圧縮空気の放出を終了する（ステップＳＴ１４）。
コントローラ１７は、排気弁１６を閉じる。
【００４４】
圧縮空気の部分放出が完了していない場合、コントローラ１７は、高圧の圧縮空気の放出を継続しながら、ステップＳＴ１３の判断処理を繰り返す。
そして、圧縮空気の部分放出が完了すると、コントローラ１７は、高圧の圧縮空気の放出を終了する（ステップＳＴ１４）。
【００４５】
以上の高圧の圧縮空気の部分放出を終えると、コントローラ１７は、低圧の圧縮空気の放出処理に移行する。
コントローラ１７は、ユーザが乗車したか否かを判断する（ステップＳＴ１５）。
ユーザが乗車したか否かは、たとえばドアパネル５の開検出信号、座席４に埋め込まれた着座センサの検出信号、シートベルト装着センサの検出信号により判断できる。
ユーザが乗車すると、コントローラ１７は、さらに、乗車空間３の圧力が低下したか否かを判断する（ステップＳＴ１６）。
乗車空間３の圧力は、室内圧力センサ２２により検出できる。
【００４６】
そして、たとえば乗車空間３の圧力が大気圧程度まで低下した場合、コントローラ１７は、タンク１４に残っている低圧の圧縮空気の放出を開始する（ステップＳＴ１７）。
コントローラ１７は、たとえば流量センサ２３の検出値が一定の基準値となるように排気弁１６の開度を調整するように、排気弁１６を開く。
また、コントローラ１７は、たとえば一定期間で低圧の圧縮空気を放出すると、低圧の圧縮空気の放出を終了する。コントローラ１７は、排気弁１６を閉じる。
【００４７】
以上のように、コントローラ１７は、ユーザが乗車する前と、乗車した後に、圧縮空気を放出する。
また、コントローラ１７は、ユーザが乗車し、さらに乗車空間３の圧力が低下した後に、タンク１４に残っている低圧の圧縮空気を放出する。
よって、乗車したユーザに対して、低下した乗車空間３の圧力の下で、風を当てることができる。
特に、本実施形態では、タンク１４に残っている低圧の圧縮空気を放出する際に、排気弁１６の開度を調整し、流量が一定となるように調整している。
よって、ユーザに対して、快適な風量の風を当てるようにすることができる。
【００４８】
以上の実施形態は、本発明の好適な実施形態の例であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変形または変更が可能である。
【００４９】
上記実施形態は、冷却装置１０は、自動車１に搭載されている。
この他にもたとえば、冷却装置１０は、バス、電車などのその他の車両に搭載されてよい。
冷却装置１０は、車両から分離された単独の装置として形成されてよい。
コンプレッサ１１の駆動源に電動モータを使用することで、冷却装置１０は、エンジン７の駆動力を動力源とすることなく圧縮工程を実施できる。電動コンプレッサを用いる冷却装置１０は、車両のバッテリ、太陽光発電パネル、家庭用電源の電力により動作できる。
持ち運び可能な冷却装置１０とすることで、複数の車両の冷却に使用できる。非常用の冷却装置１０としても利用できる。
【００５０】
上記実施形態では、冷却装置１０は、タンク１４の他に、コンプレッサ１１を有する。
この他にもたとえば、冷却装置１０は、タンク１４を交換可能として、コンプレッサ１１を持たないものとしてもよい。
この場合、冷却装置１０は、圧縮工程を実施しない。また、冷却装置１０は、タンク１４の残圧を確認したり、または新たなタンク１４が装着されたかを確認して冷却工程を実施したりすればよい。
そして、タンク１４を購入して利用する場合、そのタンク１４は一般的に常温に冷却されているので、冷却のための貯蔵工程も不要である。
【００５１】
上記実施形態では、自動車１などの車両の乗車空間３は、冷却装置１０により冷却される。
自動車１などの車両は、一般的に、コンプレッサ、コンデンサ、レシーバ、エキスパンションバルブ、エバボレータで冷媒を循環し、ブロアファンにより乗車空間３の空気をエバボレータへ吹き付けて冷却する空気調和装置を有する。
この他にもたとえば、自動車１などの車両の乗車空間３は、冷却装置１０および空気調和装置により冷却されてよい。
たとえば冷却装置１０で初期冷却した後に、空気調和装置で所望の温度に冷却すればよい。
これにより、乗車空間３は、空気調和装置だけで乗車空間３を冷却する場合に比べて、確実に短時間で冷却される。
なお、このような冷却装置１０と空気調和装置とによる協働の冷却動作は、これらのコントローラが別々である場合には、たとえば冷却装置１０から空気調和装置へ起動信号を送信することにより実現できる。
コントローラが共通化されている場合には、冷却装置１０の制御プログラムから空気調和装置の制御プログラムに対して、フラグなどによるプログラム間通信により通信させることにより実現できる。
【符号の説明】
【００５２】
１…自動車（車両）
３…乗車空間
１０…冷却装置
１１…コンプレッサ
１４…タンク
１７…コントローラ（制御部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車などの車両の乗車空間を冷却する車両、冷却装置、および冷却方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車などの車両は、一般的に、その乗車空間を冷却するために、ユーザが乗車し、ユーザがイグニッションキーを操作してエンジンを起動することにより、冷却動作を開始する空気調和装置を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１６８４７６号公報
【特許文献２】特開２０１０−２１６７３９号公報
【特許文献３】特開２００８−２９６９０１号公報
【特許文献４】特開２００７−１６８４６６号公報
【特許文献５】特開２００８−１８３９９６号公報
【特許文献６】特開２００５−２３８９１１号公報
【特許文献７】特開２００７−２９７９６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような従来の空気調和装置では、ユーザが乗車し、ユーザがイグニッションキーを操作してエンジンを起動することにより冷却サイクルを回し始めるため、実際に乗車空間が冷却され始めるまでに時間遅れが生じる。
特に、車両が炎天下に置かれたような状況では、乗車空間が熱せられており、乗車空間が冷却されるまで、ユーザは、暑い乗車空間に耐えなければならない。
【０００５】
特許文献は何れもこのような従来の課題を解決するもので、特許文献１から６は、圧縮した空気を乗車空間に放出する技術を開示する。
特許文献７は、排出ガスの圧力や熱を利用した発電・空気冷却システムを開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ところで、このように圧縮した空気を乗車空間に放出する際には、放出時期について考慮すべき条件が存在する。
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、圧縮空気の適切な放出が可能な冷却装置を提供することを目的としている。
【０００７】
本発明の第１の観点に係る車両は、ユーザが乗車する乗車空間と、圧縮空気を貯蔵可能なタンクと、乗車空間に対してタンクに貯蔵された圧縮空気を放出する制御部と、を有する。そして、制御部は、タンクに貯蔵された圧縮空気を、ユーザの乗車の前後にわたって乗車空間へ放出する。
【０００８】
好適には、制御部は、前記タンクに貯蔵された圧縮空気について、ユーザが乗車する前にタンクからの放出を開始し、ユーザが乗車した後にタンクからの放出を終了するように、段階的に放出してよい。
【０００９】
好適には、制御部は、ユーザが乗車する前に、タンクから高圧の圧縮空気を放出し、ユーザが乗車した後に、高圧の圧縮空気を放出した後のタンクに残っている低圧の圧縮空気を放出してよい。
【００１０】
好適には、制御部は、ユーザが乗車し、さらに乗車空間の圧力が低下し始めた後に、タンクに残っている低圧の圧縮空気を放出してよい。
【００１１】
好適には、制御部は、タンクに残っている低圧の圧縮空気を放出する際に、放出量を抑えてよい。
【００１２】
本発明の第２の観点に係る冷却装置は、ユーザが乗車する車両の乗車空間を冷却する冷却装置であって、圧縮空気を貯蔵可能なタンクと、乗車空間に対してタンクに貯蔵された圧縮空気を放出させる制御部と、を有する。そして、制御部は、タンクに貯蔵された圧縮空気を、ユーザの乗車の前後にわたって乗車空間へ放出する。
【００１３】
本発明の第３の観点に係る冷却方法は、ユーザが乗車する車両の乗車空間を冷却する圧縮空気をタンクに貯蔵する冷却装置の冷却方法であって、タンクに圧縮空気を貯蔵し、タンクに貯蔵された圧縮空気を、ユーザの乗車の前後にわたって乗車空間へ放出する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明では、タンクに蓄積していた圧縮空気を乗車空間へ放出する。
乗車空間は、乗車空間へ放出された圧縮空気により冷却される。
その結果、本発明では、車内を直ちに冷却できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る冷却装置を用いた、自動車の車体の部分透視の側面図である。
【図２】図２は、図１の自動車に搭載される冷却装置の構成図である。
【図３】図３は、図２のコントローラによる冷却のための制御のフローチャートである。
【図４】図４は、本発明の第２実施形態に係る冷却装置の放出工程のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る冷却装置１０を用いた、自動車１の部分透視の側面図である。
【００１７】
図１の自動車１は、車体２を有する。
車体２の中央部には、ユーザが乗り込む乗車空間３を有する。
乗車空間３内には、ユーザが着座する座席４が２列で設けられている。
車体２の乗車空間３の側面には、ユーザが乗車するために開閉するドアパネル５が設けられている。
ドアパネル５の上部には、ウィンドウガラス６が上下移動可能に設けられている。
ユーザは、ドアパネル５を開閉して乗車して座席４に座ることができる。
ユーザは、ドアパネル５の内面に設けられた開閉スイッチを操作してウィンドウガラス６を開閉することができる。
【００１８】
乗車空間３は、ドアパネル５およびウィンドウガラス６を閉じた状態で、外から隔離された空間となる。
このような乗車空間３では、たとえば夏の暑い日射などで室温が大幅に上昇する。また、ハンドル、座席４などの内装品の表面温度も上昇し、ユーザにとって乗車空間３を急激に冷却する必要が生じる。
一般的な自動車１では、乗車したユーザがイグニッションキーを操作してエンジンを始動し、空気調和装置を起動し、これに伴ってコンプレッサを駆動することで空気調和装置の冷却サイクルが始動することにより、乗車空間３の空気が冷却される。
しかしながら、このように空気調和装置を用いて乗車空間３を冷却する場合、熱交換器を利用して乗車空間３の空気を直接に冷却するため、ユーザが乗車してから乗車空間３が冷却されるまでに時間がかかる。
そこで、本実施形態では、乗車しようとするユーザが乗車する前に、圧縮空気を乗車空間へ放出することで乗車空間を急激に冷却する冷却装置１０を用いる。
【００１９】
図２は、図１の自動車１に搭載される冷却装置１０の構成図である。
図２の冷却装置１０は、図１の乗車空間３に対して圧縮空気を放出することにより、乗車空間３を冷却するものである。
冷却装置１０は、コンプレッサ１１、吸気ダクト１２、吸気弁１３、タンク１４、排気ダクト１５、排気弁１６、およびコントローラ１７を有する。
冷却装置１０は、タンク１４の圧縮空気の圧力を検出するタンク圧力センサ２０と、乗車空間の圧力を検出する室内圧力センサ２２と、を有する。
【００２０】
コンプレッサ１１は、コントローラ１７により起動および停止が制御され、起動中に空気を吸引して圧縮して出力する。コントローラ１７は、起動中のコンプレッサ１１の能力を制御してよい。
コンプレッサ１１には、たとえば容積型ポンプを使用できる。容積型ポンプは、吸気口１８から空気などの流体を吸引し、吸引した流体の容積を減らす動作をすることにより流体を圧縮する。容積型ポンプには、たとえばギアポンプ、ダイヤフラムポンプ、ピストンポンプ、プランジャーポンプがある。ギアポンプは、回転運動により流体を圧縮する。ダイヤフラムポンプ、ピストンポンプ、プランジャーポンプは、往復運動により流体を圧縮する。
本実施形態の冷却装置１０は、圧縮した空気を直接に乗車空間３へ放出する。乗車空間３の汚染を抑制するため、コンプレッサ１１には、オイルレスタイプのものを使用するのが望ましい。冷却装置１０の圧縮空気をそのまま乗車空間３へ放出するのではなく、圧縮空気の冷気を熱交換器によりたとえば外気などの別の空気に伝えて乗車空間３へ供給してよい。
コンプレッサ１１の吸気口１８は、乗車空間３に設けられても、自動車１の外（乗車空間３外）に設けられてもよい。乗車空間３外の外気を吸引する場合、コンプレッサ１１は、走行速度に応じて吸引能力を調整しても、停車中に吸引するようにしてもよい。外気の気圧の変動などにより、コンプレッサ１１に過度な負荷が作用し難くなる。乗車空間３内の内気を吸引する場合、乗車空間３の気圧が下がる。このため、たとえば自動車１に搭載された空気調和装置を外気導入モードに設定した状態で、コンプレッサ１１が吸引すればよい。内気は、一般的に空気調和装置により温度および湿度が調整される。内気は、外気よりも、タンク１４に貯蔵する空気中の湿気を抑制し、当該空気を乗車空間３へ再放出した後の冷却効果および湿度上昇の抑制効果を期待できる。
【００２１】
コンプレッサ１１は、車体２に搭載されるエンジン７の回転駆動力を動力源として利用できる。このため、図１に示すように、コンプレッサ１１は、エンジンルームに設けるとよい。この場合、エンジン７の出力軸とコンプレッサ１１の入力軸との間に、電磁クラッチ２１を設ける。電磁クラッチ２１を切ることにより、エンジン７の動作中にコンプレッサ１１を停止できる。この他にもたとえば、コンプレッサ１１は、車体２に搭載されるバッテリ若しくは太陽光パネルの電源又は家庭用電源、走行中に生じる上下動などの車体２の振動を動力源として利用してよい。
また、冷却装置１０のコンプレッサ１１は、車両に搭載されている空気調和装置のコンプレッサと一体化してもよい。
【００２２】
吸気ダクト１２は、コンプレッサ１１とタンク１４とを接続する。
コンプレッサ１１により圧縮された空気は、吸気ダクト１２を通じてタンク１４へ供給される。
【００２３】
吸気弁１３は、吸気ダクト１２に設けられる。吸気弁１３は、コントローラ１７により開閉制御される。
吸気弁１３が開状態である場合、コンプレッサ１１により圧縮された空気はタンク１４へ供給される。
吸気弁１３が閉状態である場合、吸気ダクト１２が遮断され、コンプレッサ１１からタンク１４への圧縮空気の供給が停止する。タンク１４側からコンプレッサ１１へ圧縮空気が逆流しない。
【００２４】
タンク１４は、圧縮空気を貯蔵する。タンク１４は、たとえばステンレスなどの金属製、強化プラスチック製でよい。これらの素材によるタンク１４は、高い圧力で圧縮空気を貯蔵できる。
例えば乗車空間の容積が４０００Lの車両に対し、４０Lのタンクに１００気圧で圧縮空気を保存し、制御部が乗車空間に室温より低い乗車空間の容積に等しい程度の圧縮空気を放出することで、乗車空間内の高い室温の空気を車室外に押し出し、膨張することで冷却された圧縮空気が乗車空間の空気と入れ替わることで乗車空間の室温を下げることができる。そのため、タンク１４の容量および形状に特段の制限はないが、好適にはタンクの容量は乗車空間の容積と同じかそれ以上としてよい。また、乗車空間の空気と膨張した圧縮空気が入れ替わるのではなく、乗車空間の容積よりも少ない圧縮空気を乗車空間に放出することで乗車空間の高い室温を低減してもよい。タンク１４の容量が大きいほど、大量の圧縮空気を蓄積できる。
タンク１４の容量および形状に特段の制限はない。車両の空きスペースに設置可能な大きさおよび形状に形成すればよい。タンク１４の容量が大きいほど、大量の圧縮空気を蓄積できる。
タンク１４は、自動車１または冷却装置１０に固定されても、着脱可能でもよい。タンク１４が着脱可能である場合、タンク１４を交換できる。予め圧縮空気を封入したタンク１４を取り付けることにより、コンプレッサ１１を用いることなく、圧縮空気を乗車空間３へ放出することが可能になる。タンク１４に圧縮空気とともにアロマオイルや芳香剤を同時封入することにより、車内の消臭効果を期待できる。
タンク１４の設置場所には、特に制限はない。自動車１等に要求される安全基準などに基づいて、適切な箇所に設置すればよい。図１では、タンク１４は、エンジンルームに設けられている。タンク１４は、カーゴスペース、または乗車空間３に設置してよい。乗車空間３に設置する場合、タンク１４は、直射日光が当たらない箇所または高温となり難い箇所に設置するとよい。
なお、冷却装置１０は、複数個のタンク１４を有してよい。複数個のタンク１４は、それらが独立して圧縮空気を蓄積し乗車空間３へ供給するものでも、一方のタンク１４から他方のタンク１４へ圧縮空気を供給するものでもよい。
たとえば図２の吸気弁１３とタンク１４との間に、大容量のリザーバタンクを追加し、圧縮空気はまずこのリザーバタンクに貯蔵し、リザーバタンクから放出後のタンク１４へ圧縮空気を供給してよい。
【００２５】
排気ダクト１５は、タンク１４と乗車空間３とを接続する。
タンク１４から排気された圧縮空気は、排気ダクト１５を通じて自動車１の乗車空間３へ供給される。
排気ダクト１５の排気口１９は、乗車空間３に設けられる。排気口１９は、ノズル形状でよい。排気口１９をノズル形状とすることで、排気ダクト１５内で圧力を保ったまま圧縮空気を乗車空間３へ吐出できる。
排気口１９の配置、向き、個数には特段の制限はない。空気調和装置の排気口を利用してよい。
ただし、圧縮された空気には、それが膨張することにより気温を下げる効果があるだけでなく、それを吹き付けた物体の表面温度を下げる効果がある。このため、シート、ハンドル、ダッシュボードなどの高温となる箇所またはユーザが直接接触する箇所に対して、圧縮空気を直接吹き付けることができる位置、向きで、排気口１９を設けるとよい。たとえばピラー、ルーフなどに下向きに排気口１９を設ければよい。
図１では、複数の排気口１９の一部は、ルーフに下向きに設けられ、圧縮空気を座席４に吹き付けるように配置されている。また、複数の排気口１９の残部は、座席４内に上向きに設けられ、圧縮空気を座席４から乗車空間３に吹き出すように配置されている。
【００２６】
排気弁１６は、排気ダクト１５に設けられる。排気弁１６は、コントローラ１７により開閉制御される。
排気弁１６が閉状態である場合、排気ダクト１５が遮断され、タンク１４内の圧縮空気はタンク１４内に留まり貯蔵される。コンプレッサ１１の動作中に排気弁１６を閉じることにより、タンク１４内の空気圧が高まる。
排気弁１６が開状態である場合、タンク１４に貯蔵された圧縮空気は、乗車空間３へ放出される。
排気弁１６の開度を調整することで、タンク１４に貯蔵された圧縮空気の放出量を調整できる。
【００２７】
また、本実施形態では、タンク１４と排気弁１６との間の排気ダクト１５に、流量センサ２３が設けられる。
流量センサ２３には、たとえばベンチュリ式、オリフィス式、熱線式、カルマン式、タービン式、羽根車式がある。
車体２の振動を考慮すると、オリフィス式または熱線式の流量センサが適している。
流量センサ２３は、コントローラ１７へ、検出した流量を示す信号を出力する。
【００２８】
タンク圧力センサ２０は、たとえば図２に示すように、吸気弁１３と排気弁１６との間に設けられる。
タンク圧力センサ２０は、この他にも、タンク１４に設けられてよい。
これにより、タンク圧力センサ２０は、タンク１４の圧力を検出できる。
【００２９】
室内圧力センサ２２は、たとえば図１に示すように、ダッシュボード内に設けられる。
室内圧力センサ２２は、乗車空間３のこれ以外の箇所に設けられてもよい。
これにより、室内圧力センサ２２は、乗車空間３の圧力を検出できる。
そして、タンク圧力センサ２０または室内圧力センサ２２は、ダイヤフラム式の圧力センサでも、隔膜式の圧力センサでもよい。
ただし、本実施形態では、タンク圧力センサ２０の検出圧力と室内圧力センサ２２の検出圧力との差分を利用するので、同一方式のものとするとよい。
これにより、各圧力センサの感度等を厳密に校正しなくとも、制御に利用可能になる。
【００３０】
コントローラ１７は、コンプレッサ１１、吸気弁１３、排気弁１６、タンク圧力センサ２０などの冷却装置１０の各部に接続される。コントローラ１７は、冷却装置１０を制御する。
冷却装置１０は、コンプレッサ１１で空気を圧縮し、圧縮した空気をタンク１４に貯蔵し、タンク１４に貯蔵した圧縮空気を乗車空間３へ放出する。乗車空間３へ放出された圧縮空気は、乗車空間３で膨張し、この膨張の際の吸熱効果により、乗車空間３内の空気を冷却する。また、圧縮空気が吹き付けられた箇所は、冷却される。
なお、コントローラ１７は、圧縮空気を貯蔵するタンク１４をヒータにより加熱したり又はサーミスタにより冷却したりしてよい。これにより、圧縮空気の放出前温度を調整し、圧縮空気を放出した後の乗車空間３の室温を調整するができる。
コントローラ１７は、制御プログラムを記憶するメモリと、制御プログラムを実行する中央処理装置とを有する。コントローラ１７は、独立したコントローラ１７でよいが、自動車１のエンジン７を制御するＥＣＵ（Engine Control Unit）の一部として実現されても、空気調和装置のコントローラに実現されてもよい。
【００３１】
コントローラ１７には、制御の処理または判断に使用する各種の情報を得るために、車両の走行制御信号、各種の検出信号が入力される。
このような信号としては、たとえば、タンク圧力センサ２０、室内圧力センサ２２、外気温センサ、内気温センサ若しくは日照センサの検出信号がある。
この他にも、イグニッションキーの状態の検出信号、エンジン７の起動信号若しくは停止信号、速度パルス信号、ブレーキの操作信号、リモートコントロール開閉キーの検出信号、ドアパネル５のロック開錠信号若しくは施錠信号がある。
なお、コントローラ１７は、時刻や時間を計測するタイマ、携帯電話機などと通信する無線通信部などを備えてよい。
【００３２】
次に、図２の冷却装置１０の動作を説明する。
図３は、図２の冷却装置１０の冷却プロセスの全体を示すフローチャートである。
【００３３】
図３の全体制御において、冷却装置１０のコントローラ１７は、まず、空気の圧縮工程を実行する（ステップＳＴ１）。
コントローラ１７は、たとえばユーザが乗車してエンジン７を始動した後に、圧縮工程を実行する。
圧縮工程において、コントローラ１７は、吸気弁１３を開き、排気弁１６を閉じた状態で、コンプレッサ１１を動作させて、タンク１４へ圧縮した空気を供給する。電磁クラッチ２１を用いる場合、コントローラ１７は、これを接続する。
コントローラ１７は、タンク１４の圧力を検出するタンク圧力センサ２０の検出信号や、メモリに記憶されている冷却装置１０のサイクルを示すフラグに基づいて、タンク１４の圧縮空気の有無を判断し、圧縮空気が貯蔵されていない場合にコンプレッサ１１を動作させるようにしてよい。
【００３４】
タンク圧力センサ２０の圧力が所定の基準値以上になると、コントローラ１７は、コンプレッサ１１を停止し、吸気弁１３を閉じる。電磁クラッチ２１を用いる場合、コントローラ１７は、これを遮断する。
これにより、吸気弁１３および排気弁１６がともに閉じた状態になり、タンク１４には、基準値以上の一定圧力の圧縮空気が貯蔵される（貯蔵工程、ステップＳＴ２）。
なお、タンク１４への圧縮空気の貯蔵を停止する所定の基準圧力は、大気圧より高ければよく、たとえば数Ｍｐａである。
ところで、空気は圧縮されることにより発熱する。
タンク１４に収容された圧縮空気は、圧縮完了後にタンク１４とともに冷却される。
たとえばタンク１４が断熱構造でない場合、圧縮空気の温度は、タンク１４の外気温と同じ温度まで冷却される。
よって、このタンク１４に圧縮空気を供給した後の貯蔵工程において、タンク１４内の圧縮空気の温度は、たとえば常温に冷却される。
【００３５】
次に、コントローラ１７は、放出工程を実行する（ステップＳＴ３）。
コントローラ１７は、たとえばユーザが乗車する際に、放出工程を開始する。この場合、コントローラ１７は、ユーザが乗車する度に、乗車の際に放出工程を実行し、その後に圧縮工程を実行する。
放出工程において、コントローラ１７は、吸気弁１３を閉じたまま、排気弁１６を開く。
コントローラ１７は、ユーザが乗車する前に、タンク１４から高圧の圧縮空気を放出し、ユーザが乗車した後に、高圧の圧縮空気を放出した後のタンク１４に残っている低圧の圧縮空気を放出する。
ユーザが乗車する前であるか否かは、たとえばユーザが携帯するスマートキーの近接検出信号、ユーザが携帯するエンジンスタータからのエンジン７の起動信号により判断できる。
ユーザが乗車したか否かは、たとえばドアパネル５の開検出信号、座席４に埋め込まれた着座センサの検出信号、シートベルト装着センサの検出信号により判断できる。
これらの信号は、たとえばＥＣＵにより受信され、ＥＣＵからコントローラ１７へ通知信号が出力されればよい。
これにより、タンク１４に蓄積されていた圧縮空気は、排気ノズルを通じて乗車空間３へ排気される。
圧縮空気は、乗車空間３内で膨張し、膨張に伴う吸熱反応により乗車空間３の室温を低下させる。
なお、この放出工程において、乗車空間３の圧力上昇を抑制するために、コントローラ１７は、ウィンドウガラス６を開ける制御を併せて実行してよい。あるいは、コントローラ１７は、空気調和装置を外気導入モードに併せて制御してよい。コントローラ１７は、このように乗車空間３に通気口が設けられた状態で圧縮空気の放出を開始すればよい。コントローラ１７は、ウィンドウガラス６やドアパネル５が開けられたことを検出して、圧縮空気の放出を開始してよい。
【００３６】
以上のように、コントローラ１７は、圧縮空気を乗車空間３に放出するために、圧縮工程、貯蔵工程および放出工程を１回の冷却サイクルとして実行する。
これにより、放出後の乗車空間３の室温は、放出前と比べて低下する。
冷却装置１０は、乗車空間３を冷却できる。
コントローラ１７が冷却サイクルを繰り返し実行することにより、乗車空間３を複数回にわたって冷却できる。
また、本実施形態の冷却装置１０では、空気を圧縮したら直ちに乗車空間３へ放出するのではなく、貯蔵工程を経ている。
この貯蔵工程での放熱期間を経ることにより、圧縮空気の温度は、圧縮完了時の温度より低下し、たとえば常温になる。
低温化した圧縮空気を乗車空間３へ放出することにより、圧縮直後の高温の圧縮空気を放出する場合に比べて、より多くの室温低下を期待できる。
【００３７】
また、コントローラ１７は、放出工程において、ユーザが乗車する前に、タンク１４から高圧の圧縮空気を放出し、ユーザが乗車した後に、高圧の圧縮空気を放出した後のタンク１４に残っている低圧の圧縮空気を放出する。
これにより、タンク１４に貯蔵された圧縮空気は、ユーザの乗車の前後にわたって乗車空間３へ放出される。また、タンク１４に貯蔵された圧縮空気は、ユーザが乗車する前にタンク１４からの放出が開始され、ユーザが乗車した後にタンク１４からの放出を終了するように、段階的に放出される。
よって、本実施形態では、ユーザ乗車前に放出した高圧の圧縮空気の膨張に伴う冷却効果などにより、ユーザ乗車前に乗車空間３を冷却し、さらに、ユーザ乗車後に放出した低圧の圧縮空気の風により、乗車したユーザそのものを冷却できる。
【００３８】
［第２実施形態］
第１実施形態は、圧縮空気を用いて乗車空間３を冷却する冷却装置１０の、基本的な構成および動作の例である。
第２実施形態は、第１実施形態の冷却装置１０の放出工程を改良した例である。
第２実施形態での車両および冷却装置１０の構成は、第１実施形態のものと同様である。
【００３９】
図４は、本発明の第２実施形態に係る冷却装置１０の放出工程のフローチャートである。
【００４０】
図４に示すように、コントローラ１７は、圧縮空気の放出工程において、まず、ユーザの乗車前であるか否かを判断する（ステップＳＴ１１）。
ユーザが乗車する前であるか否かは、たとえばユーザが携帯するスマートキーの近接検出信号、ユーザが携帯するエンジンスタータからのエンジン７の起動信号により判断できる。
【００４１】
ユーザが乗車しようとしていることを検出すると、コントローラ１７は、高圧の圧縮空気の放出を開始する（ステップＳＴ１２）。
コントローラ１７は、吸気弁１３を閉じたまま、排気弁１６を全開にする。
【００４２】
この高圧の圧縮空気の放出では、タンク１４に貯蔵された圧縮空気の一部を放出する。
このため、コントローラ１７は、圧縮空気の部分放出が完了したか否かを判断する（ステップＳＴ１３）。
タンク１４に貯蔵された圧縮空気の一部としては、たとえばタンク１４に貯蔵された圧縮空気の７０％以上であればよい。
タンク１４からの圧縮空気の放出量は、たとえば流量センサ２３により検出された流量を加算することにより得ても、タンク圧力センサ２０の検出圧力により得てもよい。
【００４３】
圧縮空気の部分放出が完了している場合、コントローラ１７は、高圧の圧縮空気の放出を終了する（ステップＳＴ１４）。
コントローラ１７は、排気弁１６を閉じる。
【００４４】
圧縮空気の部分放出が完了していない場合、コントローラ１７は、高圧の圧縮空気の放出を継続しながら、ステップＳＴ１３の判断処理を繰り返す。
そして、圧縮空気の部分放出が完了すると、コントローラ１７は、高圧の圧縮空気の放出を終了する（ステップＳＴ１４）。
【００４５】
以上の高圧の圧縮空気の部分放出を終えると、コントローラ１７は、低圧の圧縮空気の放出処理に移行する。
コントローラ１７は、ユーザが乗車したか否かを判断する（ステップＳＴ１５）。
ユーザが乗車したか否かは、たとえばドアパネル５の開検出信号、座席４に埋め込まれた着座センサの検出信号、シートベルト装着センサの検出信号により判断できる。
ユーザが乗車すると、コントローラ１７は、さらに、乗車空間３の圧力が低下したか否かを判断する（ステップＳＴ１６）。
乗車空間３の圧力は、室内圧力センサ２２により検出できる。
【００４６】
そして、たとえば乗車空間３の圧力が大気圧程度まで低下した場合、コントローラ１７は、タンク１４に残っている低圧の圧縮空気の放出を開始する（ステップＳＴ１７）。
コントローラ１７は、たとえば流量センサ２３の検出値が一定の基準値となるように排気弁１６の開度を調整するように、排気弁１６を開く。
また、コントローラ１７は、たとえば一定期間で低圧の圧縮空気を放出すると、低圧の圧縮空気の放出を終了する。コントローラ１７は、排気弁１６を閉じる。
【００４７】
以上のように、コントローラ１７は、ユーザが乗車する前と、乗車した後に、圧縮空気を放出する。
また、コントローラ１７は、ユーザが乗車し、さらに乗車空間３の圧力が低下した後に、タンク１４に残っている低圧の圧縮空気を放出する。
よって、乗車したユーザに対して、低下した乗車空間３の圧力の下で、風を当てることができる。
特に、本実施形態では、タンク１４に残っている低圧の圧縮空気を放出する際に、排気弁１６の開度を調整し、流量が一定となるように調整している。
よって、ユーザに対して、快適な風量の風を当てるようにすることができる。
【００４８】
以上の実施形態は、本発明の好適な実施形態の例であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変形または変更が可能である。
【００４９】
上記実施形態は、冷却装置１０は、自動車１に搭載されている。
この他にもたとえば、冷却装置１０は、バス、電車などのその他の車両に搭載されてよい。
冷却装置１０は、車両から分離された単独の装置として形成されてよい。
コンプレッサ１１の駆動源に電動モータを使用することで、冷却装置１０は、エンジン７の駆動力を動力源とすることなく圧縮工程を実施できる。電動コンプレッサを用いる冷却装置１０は、車両のバッテリ、太陽光発電パネル、家庭用電源の電力により動作できる。
持ち運び可能な冷却装置１０とすることで、複数の車両の冷却に使用できる。非常用の冷却装置１０としても利用できる。
【００５０】
上記実施形態では、冷却装置１０は、タンク１４の他に、コンプレッサ１１を有する。
この他にもたとえば、冷却装置１０は、タンク１４を交換可能として、コンプレッサ１１を持たないものとしてもよい。
この場合、冷却装置１０は、圧縮工程を実施しない。また、冷却装置１０は、タンク１４の残圧を確認したり、または新たなタンク１４が装着されたかを確認して冷却工程を実施したりすればよい。
そして、タンク１４を購入して利用する場合、そのタンク１４は一般的に常温に冷却されているので、冷却のための貯蔵工程も不要である。
【００５１】
上記実施形態では、自動車１などの車両の乗車空間３は、冷却装置１０により冷却される。
自動車１などの車両は、一般的に、コンプレッサ、コンデンサ、レシーバ、エキスパンションバルブ、エバボレータで冷媒を循環し、ブロアファンにより乗車空間３の空気をエバボレータへ吹き付けて冷却する空気調和装置を有する。
この他にもたとえば、自動車１などの車両の乗車空間３は、冷却装置１０および空気調和装置により冷却されてよい。
たとえば冷却装置１０で初期冷却した後に、空気調和装置で所望の温度に冷却すればよい。
これにより、乗車空間３は、空気調和装置だけで乗車空間３を冷却する場合に比べて、確実に短時間で冷却される。
なお、このような冷却装置１０と空気調和装置とによる協働の冷却動作は、これらのコントローラが別々である場合には、たとえば冷却装置１０から空気調和装置へ起動信号を送信することにより実現できる。
コントローラが共通化されている場合には、冷却装置１０の制御プログラムから空気調和装置の制御プログラムに対して、フラグなどによるプログラム間通信により通信させることにより実現できる。
【符号の説明】
【００５２】
１…自動車（車両）
３…乗車空間
１０…冷却装置
１１…コンプレッサ
１４…タンク
１７…コントローラ（制御部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザが乗車する乗車空間と、
圧縮空気を貯蔵可能なタンクと、
前記乗車空間に対して前記タンクに貯蔵された圧縮空気を放出する制御部と、
を有し、
前記制御部は、
前記タンクに貯蔵された圧縮空気を、ユーザの乗車の前後にわたって前記乗車空間へ放出する
車両。
【請求項２】
前記制御部は、
前記タンクに貯蔵された圧縮空気について、ユーザが乗車する前に前記タンクからの放出を開始し、ユーザが乗車した後に前記タンクからの放出を終了するように、段階的に放出する
請求項１記載の車両。
【請求項３】
前記制御部は、
ユーザが乗車する前に、前記タンクから高圧の圧縮空気を放出し、
ユーザが乗車した後に、前記高圧の圧縮空気を放出した後の前記タンクに残っている低圧の圧縮空気を放出する
請求項１または２記載の車両。
【請求項４】
前記制御部は、
ユーザが乗車し、さらに前記乗車空間の圧力が低下し始めた後に、前記タンクに残っている低圧の圧縮空気を放出する
請求項３記載の車両。
【請求項５】
前記制御部は、
前記タンクに残っている低圧の圧縮空気を放出する際に、放出量を抑える
請求項３または４記載の車両。
【請求項６】
ユーザが乗車する車両の乗車空間を冷却する冷却装置であって、
圧縮空気を貯蔵可能なタンクと、
前記乗車空間に対して前記タンクに貯蔵された圧縮空気を放出させる制御部と、
を有し、
前記制御部は、
前記タンクに貯蔵された圧縮空気を、ユーザの乗車の前後にわたって前記乗車空間へ放出する
冷却装置。
【請求項７】
ユーザが乗車する車両の乗車空間を冷却する圧縮空気をタンクに貯蔵する冷却装置の冷却方法であって、
前記タンクに圧縮空気を貯蔵し、
前記タンクに貯蔵された圧縮空気を、ユーザの乗車の前後にわたって前記乗車空間へ放出する
冷却方法。
【請求項１】
ユーザが乗車する乗車空間と、
圧縮空気を貯蔵可能なタンクと、
前記乗車空間に対して前記タンクに貯蔵された圧縮空気を放出する制御部と、
を有し、
前記制御部は、
前記タンクに貯蔵された圧縮空気を、ユーザの乗車の前後にわたって前記乗車空間へ放出する
車両。
【請求項２】
前記制御部は、
前記タンクに貯蔵された圧縮空気について、ユーザが乗車する前に前記タンクからの放出を開始し、ユーザが乗車した後に前記タンクからの放出を終了するように、段階的に放出する
請求項１記載の車両。
【請求項３】
前記制御部は、
ユーザが乗車する前に、前記タンクから高圧の圧縮空気を放出し、
ユーザが乗車した後に、前記高圧の圧縮空気を放出した後の前記タンクに残っている低圧の圧縮空気を放出する
請求項１または２記載の車両。
【請求項４】
前記制御部は、
ユーザが乗車し、さらに前記乗車空間の圧力が低下し始めた後に、前記タンクに残っている低圧の圧縮空気を放出する
請求項３記載の車両。
【請求項５】
前記制御部は、
前記タンクに残っている低圧の圧縮空気を放出する際に、放出量を抑える
請求項３または４記載の車両。
【請求項６】
ユーザが乗車する車両の乗車空間を冷却する冷却装置であって、
圧縮空気を貯蔵可能なタンクと、
前記乗車空間に対して前記タンクに貯蔵された圧縮空気を放出させる制御部と、
を有し、
前記制御部は、
前記タンクに貯蔵された圧縮空気を、ユーザの乗車の前後にわたって前記乗車空間へ放出する
冷却装置。
【請求項７】
ユーザが乗車する車両の乗車空間を冷却する圧縮空気をタンクに貯蔵する冷却装置の冷却方法であって、
前記タンクに圧縮空気を貯蔵し、
前記タンクに貯蔵された圧縮空気を、ユーザの乗車の前後にわたって前記乗車空間へ放出する
冷却方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−７５５７６（Ｐ２０１３−７５５７６Ａ）
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１５６６３（Ｐ２０１１−２１５６６３）
【出願日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【出願人】（０００００５３４８）富士重工業株式会社 (3,010)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【出願人】（０００００５３４８）富士重工業株式会社 (3,010)
【Ｆターム（参考）】
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