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、乗車空間に配置され、圧縮空気を貯蔵可能な第１タンクと、乗車空間に対して第１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。
【解決手段】車両は、ユーザが乗車する乗車空間と、乗車空間に配置され、圧縮空気を貯蔵可能な第１タンクと、乗車空間に対して第１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。
【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、圧縮の制御により様々な効果が期待できる。
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、圧縮空気の適切な充填、放出が可能な空気調和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、乗車空間に配置され、圧縮空気を貯蔵可能な第１タンクと、乗車空間に対して第１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。
【０００８】
好適には、第１タンクへの空気の圧縮は、ユーザの乗車中に実行されてよい。
【０００９】
好適には、第１タンクへ空気を圧縮するコンプレッサを有し、コンプレッサは、冷房する場合には、暖房する場合と比べて、ゆっくりと空気を圧縮してよい。
【００１０】
好適には、コンプレッサは、乗車空間の空気を吸引して圧縮してよい。
【００１１】
好適には、当該車両の乗車空間以外の位置に配置され、圧縮空気を貯蔵可能な第２タンクを有し、暖房する場合には、乗車空間内の第１タンクで空気を圧縮し、冷房する場合には、乗車空間外の第２タンクで空気を圧縮してよい。
【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、乗車空間に配置され、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。
【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、タンクは、乗車空間に配置され、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構成図である。
【図５】図５は、図４の冷却装置での圧縮工程のフローチャートである。
【図６】図６は、本発明の第３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７】図７は、本発明の第４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。
【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圧力センサ２０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、容積型ポンプを使用するとよい。容積型ポンプには、たとえばピストンポンプ、ダイヤフラムポンプ、スクロールポンプ、ロータリポンプ、スライドベーンポンプがある。
車体２の走行中に動作させる場合、車体２での使用実績から、ピストンポンプ、ダイヤフラムポンプ、スクロールポンプなどの信頼性が高い。
数ＭＰａ以上の圧力の圧縮空気を生成する場合には、ピストンポンプ、ダイヤフラムポンプが好適である。
また、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。
【００２１】
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。
本実施形態では、吸気口１８は、乗車空間３外のエンジンルームに設けられている。
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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、乗車空間３に設けられている。
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。たとえば、グローブボックス内に設置すれば、グローブボックスをタンク１４とユーザとの隔壁として利用しつつ、助手席においてタンク１４を容易に交換である。
タンク１４は、車体２のカーゴスペース、またはエンジンルームに設置してよい。
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
コントローラ１７は、コンプレッサ１１、吸気弁１３、排気弁１６、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。
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、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。この他にも、たとえば、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。
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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、エンジン７が起動されている、ユーザの乗車期間中に、空気の圧縮工程を実行する（ステップＳＴ１）。
なお、コンプレッサ１１がバッテリにより駆動される場合、コントローラ１７は、たとえばユーザが降車する時、または降車した後に、空気の圧縮工程を実行することもできる。
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。コントローラ１７は、電磁クラッチ２１を閉じる。
コントローラ１７は、タンク１４の圧力を検出する圧力センサ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。
【００３２】
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。コントローラ１７は、電磁クラッチ２１を開く。
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、基準値以上の略一定の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。
タンク１４が乗車空間３に設置されているので、貯蔵工程での冷却により、タンク１４の圧縮空気も乗車空間３の温度になる。
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。
【００３３】
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時、乗車した後、または乗車しそうな直前に、放出工程を実行する。
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。
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。
【００３４】
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。
【００３５】
本実施形態では、タンク１４は、乗車空間３に設置されている。
乗車空間３は、ユーザが乗車する空間であり、高い安全性がある。タンク１４を安全な場所に保管できる。
乗車空間３にタンク１４を設置しているので、タンク１４から各排気口１９までの距離を短くできる。排気ダクト１５は、短くなる。
乗車空間３にタンク１４を設置し、ユーザ乗車中に圧縮工程を実行するので、圧縮された空気の熱により乗車空間３を暖めることができる。
冷却装置１０を暖房に利用できる。
乗車空間３にタンク１４を設置しているので、たとえば空気調和装置により室温が制御されている環境下で、発熱したタンク１４および圧縮空気を冷却できる。次回の放出工程において冷却された圧縮空気を乗車空間３へ放出することにより、乗車空間３を好適に冷却できる。
【００３６】
［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の圧縮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。
【００３７】
図４は、本発明の第２実施形態に係る冷却装置１０の構成図である。
図４の冷却装置１０は、電磁クラッチ２１とコンプレッサ１１との間に、変速ギア２２が設けられる。
変速ギア２２は、たとえば高速と低速との二段階に切り替えることができるものであればよい。
変速ギア２２が高速である場合、エンジン７の駆動力により、コンプレッサ１１を高速で動作させることができる。タンク１４への空気の圧縮が早くなる。タンク１４の圧縮空気の温度は、短時間で高くなる。
変速ギア２２が低速である場合、エンジン７の駆動力により、コンプレッサ１１を低速で動作させることができる。タンク１４への空気の圧縮が遅くなる。単位時間当たりの圧縮空気の温度上昇は、低速である場合と比べて、抑えられる。
図４に示すこれ以外の構成要素は、第１実施形態のものと同じであり、第１実施形態と同一の符号を使用してその説明を省略する。
【００３８】
次に、図４の冷却装置１０の動作を説明する。
図４の冷却装置１０での、全体動作は、第１実施形態と同じである。
図５は、図４の冷却装置１０での圧縮工程のフローチャートである。
図５に示すように、圧縮工程において、コントローラ１７は、現在の季節または時期、寒暖を判断する。
コントローラ１７は、たとえばユーザの乗車中に、図５の圧縮工程を実行する。
【００３９】
具体的には、コントローラ１７は、まず、現在の時期が暖房時期、或いは乗員が暖房を所望するか否かを、空調装置の設定、車室内外気温、空調設定履歴、空調使用履歴、カレンダー情報などから判断する（ステップＳＴ１１）。暖房時期でない場合、コントローラ１７は、さらに、現在の時期が冷房時期であるか否かを判断する（ステップＳＴ１２）。
【００４０】
現在が暖房時期、或いは乗員が暖房を所望すると判断する場合、コントローラ１７は、変速ギア２２を高速に切り替える（ステップＳＴ１３）。
そのうえで、コントローラ１７は、圧縮を実行する（ステップＳＴ１４）。
これにより、乗車空間３に設けられたタンク１４には、空気が高速で圧縮される。圧縮空気の発熱は短時間で大きくなる。この短時間の発熱で、乗車空間３が急速に温められる。
【００４１】
現在が冷房時期、或いは乗員が冷房を所望すると判断する場合、コントローラ１７は、変速ギア２２を低速に切り替える（ステップＳＴ１５）。
そのうえで、コントローラ１７は、圧縮を実行する（ステップＳＴ１４）。
これにより、乗車空間３に設けられたタンク１４には、空気が低速で圧縮される。圧縮空気の単位時間当たりの発熱は小さくなる。空気調和装置で室温が調整される乗車空間３の温度変動を抑えることができる。空気調和装置に負担をかけることなく、空気を圧縮し、かつ、空気調和装置により、発熱した圧縮空気を急速に冷却することができる。
この熱で乗車空間３が温められる。
【００４２】
現在が冷房時期でも、暖房時期でもない場合、或いは乗員が暖房、冷房とも所望しないと判断する場合、コントローラ１７は、ステップＳＴ１４の圧縮を実行することなく、図５の処理を終了する。
【００４３】
以上のように、本実施形態では、季節に応じて乗車空間３に設けられたタンク１４への空気の圧縮速度を、季節に応じて切り替える。
よって、冷房を必要とする夏場での冷却を可能とするだけでなく、冷却装置１０を、暖房を必要とする冬場にも利用できる。
このように通年で、冷却装置１０を動作させることにより、長期にわたる不動作期間によるコンプレッサ１１などの不具合の発生を抑えることができる。
なお、暖房を必要とする冬場においてタンク１４に空気を圧縮した場合には、タンク１４に貯蔵した圧縮空気の放出は、ユーザが降車している期間に行えばよい。または、タンク１４に対して車外へ通じる別のダクトを接続し、コントローラ１７の制御によりそのダクトを選択し、圧縮空気を車外へ放出してもよい。
【００４４】
［第３実施形態］
図６は、本発明の第３実施形態に係る冷却装置１０を用いた、自動車１の車体２の部分透視の側面図である。
第３実施形態に係る冷却装置１０は、第１実施形態または第２実施形態のものと同じである。
図６に示すように、冷却装置１０のコンプレッサ１１の吸気口１８は、乗車空間３に設けられる。
これにより、コンプレッサ１１は、空気調和装置により温度が調整された空気を吸引し、圧縮することができる。
外気温が高くなる夏において、ユーザ乗車中にコンプレッサ１１を動作させたとしても、タンク１４に圧縮される空気の温度を抑えることができる。
空気調和装置の負担を減らすことができる。
なお、コントローラ１７は、冷房を必要とする夏場において、空気調和装置により乗車空間３の室温が適温に調整された後にたとえば図５の圧縮ステップＳＴ１４を実行するようにしてもよい。
【００４５】
［第４実施形態］
図７は、本発明の第４実施形態に係る冷却装置１０を用いた、自動車１の車体２の部分透視の側面図である。
図７に示すように、第４実施形態に係る冷却装置１０は、乗車空間３に配置されたタンク１４の他に、車体２のエンジンルームに配置されたタンク３１を有する。以下、本実施形態において、前者を第１タンク１４とし、後者を第２タンク３１ともよぶ。
また、第４実施形態に係る冷却装置１０は、たとえば図４において、吸気弁１３と排気弁１６の間のダクトは２本に分割され、一方のダクトに第１タンク１４が接続され、他方のダクトに第２タンク３１が接続される。
コントローラ１７は、吸気弁１３および排気弁１６での切り替えにより、第１タンク１４および第２タンク３１の一方を選択できる。
これ以外の第４実施形態に係る冷却装置１０は、第１実施形態または第２実施形態のものと同じである。
【００４６】
そして、コントローラ１７は、冷房を必要とする夏場であれば、第２タンク３１を選択し、圧縮工程、貯蔵工程、放出工程を実行する。
暖房を必要とする冬場であれば、コントローラ１７は、第１タンク１４を選択し、圧縮工程、貯蔵工程、放出工程を実行する。
これにより、冬場は、乗車空間３に配置された第１タンク１４を使用して、圧縮空気を圧縮する際に発生する熱で乗車空間３を暖めることができる。
夏場は、乗車空間３外に配置された第２タンク３１を使用して、圧縮空気を圧縮する際に発生する熱で乗車空間３の温度が上昇しないようにできる。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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】
【００５０】
１…自動車（車両）
３…乗車空間
７…エンジン
１０…冷却装置
１１…コンプレッサ
１４…タンク（第１タンク）
１７…コントローラ（制御部）
３１…第２タンク
【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、圧縮の制御により様々な効果が期待できる。
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、圧縮空気の適切な充填、放出が可能な空気調和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、乗車空間に配置され、圧縮空気を貯蔵可能な第１タンクと、乗車空間に対して第１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。
【０００８】
好適には、第１タンクへの空気の圧縮は、ユーザの乗車中に実行されてよい。
【０００９】
好適には、第１タンクへ空気を圧縮するコンプレッサを有し、コンプレッサは、冷房する場合には、暖房する場合と比べて、ゆっくりと空気を圧縮してよい。
【００１０】
好適には、コンプレッサは、乗車空間の空気を吸引して圧縮してよい。
【００１１】
好適には、当該車両の乗車空間以外の位置に配置され、圧縮空気を貯蔵可能な第２タンクを有し、暖房する場合には、乗車空間内の第１タンクで空気を圧縮し、冷房する場合には、乗車空間外の第２タンクで空気を圧縮してよい。
【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、乗車空間に配置され、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。
【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、タンクは、乗車空間に配置され、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構成図である。
【図５】図５は、図４の冷却装置での圧縮工程のフローチャートである。
【図６】図６は、本発明の第３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７】図７は、本発明の第４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。
【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圧力センサ２０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、容積型ポンプを使用するとよい。容積型ポンプには、たとえばピストンポンプ、ダイヤフラムポンプ、スクロールポンプ、ロータリポンプ、スライドベーンポンプがある。
車体２の走行中に動作させる場合、車体２での使用実績から、ピストンポンプ、ダイヤフラムポンプ、スクロールポンプなどの信頼性が高い。
数ＭＰａ以上の圧力の圧縮空気を生成する場合には、ピストンポンプ、ダイヤフラムポンプが好適である。
また、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。
【００２１】
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。
本実施形態では、吸気口１８は、乗車空間３外のエンジンルームに設けられている。
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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、乗車空間３に設けられている。
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。たとえば、グローブボックス内に設置すれば、グローブボックスをタンク１４とユーザとの隔壁として利用しつつ、助手席においてタンク１４を容易に交換である。
タンク１４は、車体２のカーゴスペース、またはエンジンルームに設置してよい。
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
コントローラ１７は、コンプレッサ１１、吸気弁１３、排気弁１６、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。
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、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。この他にも、たとえば、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。
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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、エンジン７が起動されている、ユーザの乗車期間中に、空気の圧縮工程を実行する（ステップＳＴ１）。
なお、コンプレッサ１１がバッテリにより駆動される場合、コントローラ１７は、たとえばユーザが降車する時、または降車した後に、空気の圧縮工程を実行することもできる。
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。コントローラ１７は、電磁クラッチ２１を閉じる。
コントローラ１７は、タンク１４の圧力を検出する圧力センサ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。
【００３２】
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。コントローラ１７は、電磁クラッチ２１を開く。
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、基準値以上の略一定の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。
タンク１４が乗車空間３に設置されているので、貯蔵工程での冷却により、タンク１４の圧縮空気も乗車空間３の温度になる。
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。
【００３３】
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時、乗車した後、または乗車しそうな直前に、放出工程を実行する。
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。
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。
【００３４】
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。
【００３５】
本実施形態では、タンク１４は、乗車空間３に設置されている。
乗車空間３は、ユーザが乗車する空間であり、高い安全性がある。タンク１４を安全な場所に保管できる。
乗車空間３にタンク１４を設置しているので、タンク１４から各排気口１９までの距離を短くできる。排気ダクト１５は、短くなる。
乗車空間３にタンク１４を設置し、ユーザ乗車中に圧縮工程を実行するので、圧縮された空気の熱により乗車空間３を暖めることができる。
冷却装置１０を暖房に利用できる。
乗車空間３にタンク１４を設置しているので、たとえば空気調和装置により室温が制御されている環境下で、発熱したタンク１４および圧縮空気を冷却できる。次回の放出工程において冷却された圧縮空気を乗車空間３へ放出することにより、乗車空間３を好適に冷却できる。
【００３６】
［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の圧縮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。
【００３７】
図４は、本発明の第２実施形態に係る冷却装置１０の構成図である。
図４の冷却装置１０は、電磁クラッチ２１とコンプレッサ１１との間に、変速ギア２２が設けられる。
変速ギア２２は、たとえば高速と低速との二段階に切り替えることができるものであればよい。
変速ギア２２が高速である場合、エンジン７の駆動力により、コンプレッサ１１を高速で動作させることができる。タンク１４への空気の圧縮が早くなる。タンク１４の圧縮空気の温度は、短時間で高くなる。
変速ギア２２が低速である場合、エンジン７の駆動力により、コンプレッサ１１を低速で動作させることができる。タンク１４への空気の圧縮が遅くなる。単位時間当たりの圧縮空気の温度上昇は、低速である場合と比べて、抑えられる。
図４に示すこれ以外の構成要素は、第１実施形態のものと同じであり、第１実施形態と同一の符号を使用してその説明を省略する。
【００３８】
次に、図４の冷却装置１０の動作を説明する。
図４の冷却装置１０での、全体動作は、第１実施形態と同じである。
図５は、図４の冷却装置１０での圧縮工程のフローチャートである。
図５に示すように、圧縮工程において、コントローラ１７は、現在の季節または時期、寒暖を判断する。
コントローラ１７は、たとえばユーザの乗車中に、図５の圧縮工程を実行する。
【００３９】
具体的には、コントローラ１７は、まず、現在の時期が暖房時期、或いは乗員が暖房を所望するか否かを、空調装置の設定、車室内外気温、空調設定履歴、空調使用履歴、カレンダー情報などから判断する（ステップＳＴ１１）。暖房時期でない場合、コントローラ１７は、さらに、現在の時期が冷房時期であるか否かを判断する（ステップＳＴ１２）。
【００４０】
現在が暖房時期、或いは乗員が暖房を所望すると判断する場合、コントローラ１７は、変速ギア２２を高速に切り替える（ステップＳＴ１３）。
そのうえで、コントローラ１７は、圧縮を実行する（ステップＳＴ１４）。
これにより、乗車空間３に設けられたタンク１４には、空気が高速で圧縮される。圧縮空気の発熱は短時間で大きくなる。この短時間の発熱で、乗車空間３が急速に温められる。
【００４１】
現在が冷房時期、或いは乗員が冷房を所望すると判断する場合、コントローラ１７は、変速ギア２２を低速に切り替える（ステップＳＴ１５）。
そのうえで、コントローラ１７は、圧縮を実行する（ステップＳＴ１４）。
これにより、乗車空間３に設けられたタンク１４には、空気が低速で圧縮される。圧縮空気の単位時間当たりの発熱は小さくなる。空気調和装置で室温が調整される乗車空間３の温度変動を抑えることができる。空気調和装置に負担をかけることなく、空気を圧縮し、かつ、空気調和装置により、発熱した圧縮空気を急速に冷却することができる。
この熱で乗車空間３が温められる。
【００４２】
現在が冷房時期でも、暖房時期でもない場合、或いは乗員が暖房、冷房とも所望しないと判断する場合、コントローラ１７は、ステップＳＴ１４の圧縮を実行することなく、図５の処理を終了する。
【００４３】
以上のように、本実施形態では、季節に応じて乗車空間３に設けられたタンク１４への空気の圧縮速度を、季節に応じて切り替える。
よって、冷房を必要とする夏場での冷却を可能とするだけでなく、冷却装置１０を、暖房を必要とする冬場にも利用できる。
このように通年で、冷却装置１０を動作させることにより、長期にわたる不動作期間によるコンプレッサ１１などの不具合の発生を抑えることができる。
なお、暖房を必要とする冬場においてタンク１４に空気を圧縮した場合には、タンク１４に貯蔵した圧縮空気の放出は、ユーザが降車している期間に行えばよい。または、タンク１４に対して車外へ通じる別のダクトを接続し、コントローラ１７の制御によりそのダクトを選択し、圧縮空気を車外へ放出してもよい。
【００４４】
［第３実施形態］
図６は、本発明の第３実施形態に係る冷却装置１０を用いた、自動車１の車体２の部分透視の側面図である。
第３実施形態に係る冷却装置１０は、第１実施形態または第２実施形態のものと同じである。
図６に示すように、冷却装置１０のコンプレッサ１１の吸気口１８は、乗車空間３に設けられる。
これにより、コンプレッサ１１は、空気調和装置により温度が調整された空気を吸引し、圧縮することができる。
外気温が高くなる夏において、ユーザ乗車中にコンプレッサ１１を動作させたとしても、タンク１４に圧縮される空気の温度を抑えることができる。
空気調和装置の負担を減らすことができる。
なお、コントローラ１７は、冷房を必要とする夏場において、空気調和装置により乗車空間３の室温が適温に調整された後にたとえば図５の圧縮ステップＳＴ１４を実行するようにしてもよい。
【００４５】
［第４実施形態］
図７は、本発明の第４実施形態に係る冷却装置１０を用いた、自動車１の車体２の部分透視の側面図である。
図７に示すように、第４実施形態に係る冷却装置１０は、乗車空間３に配置されたタンク１４の他に、車体２のエンジンルームに配置されたタンク３１を有する。以下、本実施形態において、前者を第１タンク１４とし、後者を第２タンク３１ともよぶ。
また、第４実施形態に係る冷却装置１０は、たとえば図４において、吸気弁１３と排気弁１６の間のダクトは２本に分割され、一方のダクトに第１タンク１４が接続され、他方のダクトに第２タンク３１が接続される。
コントローラ１７は、吸気弁１３および排気弁１６での切り替えにより、第１タンク１４および第２タンク３１の一方を選択できる。
これ以外の第４実施形態に係る冷却装置１０は、第１実施形態または第２実施形態のものと同じである。
【００４６】
そして、コントローラ１７は、冷房を必要とする夏場であれば、第２タンク３１を選択し、圧縮工程、貯蔵工程、放出工程を実行する。
暖房を必要とする冬場であれば、コントローラ１７は、第１タンク１４を選択し、圧縮工程、貯蔵工程、放出工程を実行する。
これにより、冬場は、乗車空間３に配置された第１タンク１４を使用して、圧縮空気を圧縮する際に発生する熱で乗車空間３を暖めることができる。
夏場は、乗車空間３外に配置された第２タンク３１を使用して、圧縮空気を圧縮する際に発生する熱で乗車空間３の温度が上昇しないようにできる。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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】
【００５０】
１…自動車（車両）
３…乗車空間
７…エンジン
１０…冷却装置
１１…コンプレッサ
１４…タンク（第１タンク）
１７…コントローラ（制御部）
３１…第２タンク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザが乗車する乗車空間と、
前記乗車空間に配置され、圧縮空気を貯蔵可能な第１タンクと、
前記乗車空間に対して前記第１タンクに貯蔵された圧縮空気を放出させる制御部と、
を有する車両。
【請求項２】
前記第１タンクへの空気の圧縮は、
ユーザの乗車中に実行される
請求項１記載の車両。
【請求項３】
前記第１タンクへ空気を圧縮するコンプレッサを有し、
前記コンプレッサは、
冷房する場合には、暖房する場合と比べて、ゆっくりと空気を圧縮する
請求項１または２記載の車両。
【請求項４】
前記コンプレッサは、前記乗車空間の空気を吸引して圧縮する
請求項３記載の車両。
【請求項５】
当該車両の前記乗車空間以外の位置に配置され、圧縮空気を貯蔵可能な第２タンクを有し、
暖房する場合には、前記乗車空間内の前記第１タンクで空気を圧縮し、
冷房する場合には、前記乗車空間外の前記第２タンクで空気を圧縮する
請求項１から４のいずれか一項記載の車両。
【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、
前記乗車空間に配置され、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、
前記タンクは、前記乗車空間に配置され、
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、
前記乗車空間に配置され、圧縮空気を貯蔵可能な第１タンクと、
前記乗車空間に対して前記第１タンクに貯蔵された圧縮空気を放出させる制御部と、
を有する車両。
【請求項２】
前記第１タンクへの空気の圧縮は、
ユーザの乗車中に実行される
請求項１記載の車両。
【請求項３】
前記第１タンクへ空気を圧縮するコンプレッサを有し、
前記コンプレッサは、
冷房する場合には、暖房する場合と比べて、ゆっくりと空気を圧縮する
請求項１または２記載の車両。
【請求項４】
前記コンプレッサは、前記乗車空間の空気を吸引して圧縮する
請求項３記載の車両。
【請求項５】
当該車両の前記乗車空間以外の位置に配置され、圧縮空気を貯蔵可能な第２タンクを有し、
暖房する場合には、前記乗車空間内の前記第１タンクで空気を圧縮し、
冷房する場合には、前記乗車空間外の前記第２タンクで空気を圧縮する
請求項１から４のいずれか一項記載の車両。
【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、
前記乗車空間に配置され、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、
前記タンクは、前記乗車空間に配置され、
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前記乗車空間へ放出する
冷却方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−７５５７２（Ｐ２０１３−７５５７２Ａ）
【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２０１１−２１５６５９（Ｐ２０１１−２１５６５９）
【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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