車両、空調装置、および空調方法
【課題】自動車を暖める空気調和装置では、ユーザが乗車してから車内が暖房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させる制御部と、を有する。タンクに貯蔵された圧縮空気は、加熱後に乗車空間に放出されることで乗車空間の暖房に使用される。
【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させる制御部と、を有する。タンクに貯蔵された圧縮空気は、加熱後に乗車空間に放出されることで乗車空間の暖房に使用される。
【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暖める車両、空調装置、および空調方法に関する。
【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前に、温度を変更するなど、考慮されなければならない条件が存在する。
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空調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させる制御部と、を有する。そして、タンクに貯蔵された圧縮空気は、加熱後に乗車空間に放出されることで乗車空間の暖房に使用される。
【０００８】
好適には、タンクに貯蔵した圧縮空気を加熱する加熱器を有してよい。
【０００９】
好適には、制御部は、タンクに貯蔵された圧縮空気を、乗車空間の暖房温度以上まで加熱してよい。
【００１０】
好適には、制御部は、暖房が不要である場合、タンクに貯蔵された圧縮空気を加熱しないで放出してよい。
【００１１】
好適には、タンクは断熱構造を有し、または、タンクを収容する断熱ケースを有してよい。
【００１２】
好適には、タンクは、乗車空間に配置されてよい。
【００１３】
本発明の第２の観点に係る空調装置は、ユーザが乗車する車両の乗車空間を暖房する空調装置であって、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、タンクに貯蔵された圧縮空気は、加熱後に乗車空間に放出されることで乗車空間の暖房に使用される。
【００１４】
本発明の第３の観点に係る空調方法は、ユーザが乗車する車両の乗車空間を暖房する圧縮空気をタンクに貯蔵する空調装置の空調方法であって、タンクへの空気を圧縮し、タンクに貯蔵した圧縮空気を加熱し、加熱されたタンクの圧縮空気を乗車空間に放出する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、タンクに蓄積した圧縮空気を、加熱後に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暖房される。
その結果、本発明では、車内を直ちに暖房できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る、暖房機能を有する急速空調装置を用いた、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急速空調装置の構成図である。
【図３】図４は、図２のコントローラによる暖房のための制御のフローチャートである。
【図４】図４は、図３の貯蔵工程での詳細な制御のフローチャートである。
【図５】図５は、図３の放出工程での詳細な制御のフローチャートである。
【図６】図６は、本発明の第２実施形態に係る、暖房機能を有する急速空調装置を用いた、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】
【００１７】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る、暖房機能を有する急速空調装置１０を用いた、自動車１の部分透視の側面図である。
【００１８】
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。
【００１９】
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、たとえば冬の寒い朝などにおいて、室温が大幅に低下する。また、ハンドル、座席４などの内装品の表面温度も、低下し、ユーザにとって乗車空間３を急激に暖房する必要が生じる。
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、エンジン７の熱を乗車空間３に引き入れることにより乗車空間３を暖房する。
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を暖房する場合、熱交換器を利用して乗車空間３の空気を直接に暖房するため、ユーザが乗車してから乗車空間３が暖房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、加熱された圧縮空気を乗車空間へ放出することで乗車空間を暖房する急速空調装置１０を用いる。
【００２０】
図２は、図１の自動車１に搭載される急速空調装置１０の構成図である。
図２の急速空調装置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を暖房または冷却するものである。
急速空調装置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。
急速空調装置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、タンク１４の圧縮空気の温度を検出する温度センサ２２を有する。
また、急速空調装置１０は、タンク１４に近接して配置され、タンク１４に収容された圧縮空気を加熱するヒータ機器２３を有する。
【００２１】
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。
コンプレッサは、たとえば容積型のコンプレッサでよい。容積型のコンプレッサには、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。
また、数ＭＰａ以上の圧力の圧縮空気を生成する場合には、この中でも、ピストンポンプ、ダイヤフラムポンプが好適である。
また、本実施形態の急速空調装置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。急速空調装置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。
【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。
急速空調装置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されてもよい。
【００２３】
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へ再放出した後の空気調整効果および湿度抑制効果を期待できる。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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、高い圧力の圧縮空気を貯蔵できる。
タンク１４は、タンク１４の内壁と外壁との間が減圧された所謂真空構造にしてよい。圧縮空気を貯蔵するタンク１４およびダクトを、断熱ケース２４に収容してよい。これにより、圧縮空気の温度が、吸引した温度または加熱後の温度に安定する。
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または急速空調装置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化され難い箇所に設置するとよい。
なお、急速空調装置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、高温に加熱された圧縮空気には、それを吹き付けた物体の表面温度を上げる効果が期待できる。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などの急速空調装置１０の各部に接続される。コントローラ１７は、急速空調装置１０を制御する。
急速空調装置１０は、コンプレッサ１１で空気を圧縮し、タンク１４に貯蔵した圧縮空気を加熱し、タンク１４に貯蔵した圧縮空気を乗車空間３へ放出する。加熱された圧縮空気は、乗車空間３へ放出されて膨張し、乗車空間３内の空気を暖房する。
なお、コントローラ１７は、圧縮空気を貯蔵するタンク１４を、サーミスタにより冷却してよい。これにより、圧縮空気の放出前温度を下げ、圧縮空気を放出した後の乗車空間３の室温を低い温度にも調整するができる。
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。
【００３０】
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、空気調和装置の暖房または冷房の設定温度の信号がある。
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。
【００３１】
ヒータ機器２３は、タンク１４の近傍に配置される。タンク１４を断熱ケース２４に収容する場合、その内部にヒータ機器２３を配置してよい。
ヒータ機器２３は、バッテリなどの電力で発熱する発熱器であってもよいが、好ましくは、エンジン７の排熱を利用するものがよい。エンジン７の排熱は、本来捨てられるものであり、エネルギーの利用効率向上、エネルギー削減となる。
エンジン７の排熱は、たとえば空気調和装置のヒータ機能と同様に、温まったエンジン７の冷却水またはオイルをダクトで輸送し、タンク１４の設置個所に循環させればよい。
また、空気調和装置の、エンジン７の排熱によるヒータ機能を流用してもよい。
【００３２】
次に、図２の急速空調装置１０の動作を説明する。
図３は、図２の急速空調装置１０の暖房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、急速空調装置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する際に、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してよい。
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急速空調装置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】
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）。
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。
なお、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。
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】
図４は、図３の貯蔵工程でコントローラ１７が実行する制御のフローチャートである。
図４の貯蔵工程では、コントローラ１７は、まず、圧縮工程が完了したか否かを確認する（ステップＳＴ１１）。
圧縮工程が完了している場合、コントローラ１７は、タンク１４に貯蔵されている圧縮空気の目標温度を演算する。コントローラ１７は、たとえば空気調和装置の暖房または冷房の設定温度となるように、圧縮空気の目標温度を演算する（ステップＳＴ１２）。
圧縮空気はその膨張時の吸熱効果により気温を低下させる。このため、目標温度は、設定温度以上とする。目標温度は、たとえば、空気調和装置の設定温度と比べて、膨張での吸熱量の分だけ高い温度とすればよい。
【００３６】
圧縮空気についての加熱の目標温度を演算した後、コントローラ１７は、加熱の要否を判断する（ステップＳＴ１３）。
春、夏、秋には、暖房は不要である。これに対して、冬には、暖房が必要である。コントローラ１７は、たとえば外気温度、タイマによる日付または季節判定、空気調和装置の不使用期間などに基づいて、暖房の要否を判断する。日付や季節の情報は、無線通信により外部から取得してもよい。
【００３７】
加熱が必要であると判断すると、コントローラ１７は、タンク１４に蓄積した圧縮空気の加熱を開始する（ステップＳＴ１４）。
コントローラ１７は、ヒータ機器２３を動作させる。たとえば、温まったエンジン７の冷却水またはオイルの循環を開始する。
その後、コントローラ１７は、タンク１４の温度センサ２２の検出信号により、温度を監視する。コントローラ１７は、検出温度が目標温度に到達したか否かを判断する（ステップＳＴ１５）。コントローラ１７は、検出温度が目標温度に到達するまで、ステップＳＴ１５の判断を繰り返す。
検出温度が目標温度に達すると、コントローラ１７は、加熱処理を終了する（ステップＳＴ１６）。
コントローラ１７は、ヒータ機器２３を停止させる。たとえば、温まったエンジン７の冷却水またはオイルの循環を停止する。
以上の加熱処理により、タンク１４に貯蔵された圧縮空気は、所望の温度に加熱される。
【００３８】
これに対して、加熱が不要であると判断すると、コントローラ１７は、加熱処理を終了することなく、図４の貯蔵工程を終了する。これにより、タンク１４に貯蔵された圧縮空気は、放熱により冷却される（ステップＳＴ１７）。
なお、たとえばタンク１４が断熱構造を有するために、放熱による冷却が遅い場合には、コントローラ１７は、圧縮空気を貯蔵するタンク１４を、サーミスタにより冷却してよい。
この場合、コントローラ１７は、ステップＳＴ１７の替わりに、ステップＳＴ１４からＳＴ１６と同様の処理により圧縮空気の温度を管理し、目標とする冷却温度に制御すればよい。
【００３９】
図３に説明を戻す。
圧縮工程および貯蔵工程が終了すると、コントローラ１７は、放出工程を実行する（ステップＳＴ３）。
【００４０】
図５は、図３の放出工程での詳細な制御のフローチャートである。
図５の放出工程において、コントローラ１７は、まず、ユーザの乗車の有無を判断する（ステップＳＴ２１）。
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、または乗車する直前に、放出工程を実行する。
乗車する直前であるか否かは、たとえばスマートキーの接近検出、エンジンスタータからの起動信号により判断できる。
乗車すること、または乗車したことは、たとえばドアパネル５の開閉検出、エンジン７の起動などにより判断できる。また、シートベルト装着センサ、着座センサなどの検出信号によっても、判断できる。
【００４１】
ユーザが乗車したと判断すると、コントローラ１７は、放出の要否を判断する（ステップＳＴ２２）。
春または秋などの暖房または冷房が不要であるとき、加熱された圧縮空気または冷却された圧縮空気を乗車空間３へ放出する必要がない。
コントローラ１７は、たとえば外気温度、タイマによる日付または季節判定、空気調和装置の設定温度または不使用期間などに基づいて、放出の要否を判断する。日付や季節の情報は、無線通信により外部から取得してもよい。
【００４２】
加熱された圧縮空気または冷却された圧縮空気の放出が必要とであると判断すると、コントローラ１７は、放出を実行する（ステップＳＴ２３）。
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。
これにより、加熱された圧縮空気が乗車空間３へ放出される。加熱された圧縮空気により、乗車空間３が即座に暖められる。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。しかし、本実施形態では、それを見込んで圧縮空気の加熱温度を高くしている。よって、膨張による冷却があるにもかかわらず、乗車空間３を快適な温度にできる。
または、冷却された圧縮空気が乗車空間３へ放出される。冷却された圧縮空気により、乗車空間３が即座に冷却される。
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。
【００４３】
加熱された圧縮空気または冷却された圧縮空気の放出が不要とであると判断すると、コントローラ１７は、ステップＳＴ２３の放出を実行することなく、図５の放出処理を終了する。
【００４４】
以上のように、コントローラ１７は、加熱された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回の空調サイクルとして実行する。
急速空調装置１０は、乗車空間３を暖めることができる。
コントローラ１７が空調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暖房できる。
【００４５】
また、本実施形態では、タンク１４に貯蔵した圧縮空気を、乗車空間３の暖房温度以上まで加熱する。よって、圧縮空気が乗車空間３において膨張して吸熱作用を起こしても、乗車空間３を暖めることができる。
また、本実施形態では、タンク１４が断熱構造を有し、または、タンク１４を断熱ケース２４に収容する。よって、貯蔵工程と放出工程との間に期間が開いても、加熱により暖められた圧縮空気を乗車空間３へ放出できる。
また、本実施形態では、暖房が不要である場合、タンク１４に貯蔵した圧縮空気を冷房にも利用できる。
冷房に使用する場合、図３の暖房プロセスの貯蔵工程において、加熱をしないようにすればよい。また、圧縮空気を冷却する場合には、たとえば空気調和装置の冷却系を利用すればよい。
これにより、本実施形態の急速空調装置は、暖房だけでなく冷房にも利用できる。
【００４６】
また、本実施形態では、貯蔵工程において、圧縮空気を暖房している。
この他にもたとえば、圧縮工程において、圧縮空気を暖房してよい。
また、圧縮工程および貯蔵工程において、圧縮空気を暖房してよい。
【００４７】
［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を暖房する急速空調装置１０の、基本的な構成および動作の例である。
図６は、本発明の第２実施形態に係る、暖房機能を有する急速空調装置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６に示すように、本実施形態において、タンク１４は、乗車空間３のダッシュボードに設けられている。
ダッシュボートには、空気調和装置の排気ダクトなどか配置される。
空気調和装置を、ヒータ機器２３として利用できる。
よって、タンク１４の圧縮空気は、空気調和装置により暖められたり、冷却されたりする。
第２実施形態に係る急速空調装置１０の上記以外の構成および動作は、第１実施形態のものと同様である。
【００４８】
以上のように、タンク１４を乗車空間３のダッシュボードに設置することにより、空気調和装置により、タンク１４の圧縮空気を暖めたり、冷やしたりできる。
空気調和装置は、暑い夏の時期には冷房動作し、寒い冬の時期には暖房動作する。
【００４９】
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。
【００５０】
上記実施形態は、急速空調装置１０は、自動車１に搭載されている。
この他にもたとえば、急速空調装置１０は、バス、電車などのその他の車両に搭載されてよい。
急速空調装置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、急速空調装置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急速空調装置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。
持ち運び可能な急速空調装置１０とすることで、複数の車両の冷暖房に使用できる。非常用の急速空調装置１０としても利用できる。
【００５１】
上記実施形態では、急速空調装置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、急速空調装置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、急速空調装置１０は、圧縮工程を実施しない。また、急速空調装置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たりして、貯蔵工程および放出工程を実施すればよい。
【００５２】
上記実施形態では、自動車１などの車両の乗車空間３は、急速空調装置１０により暖房または冷却される。
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。また、この空気調和装置は、エンジン７の排熱を利用して暖房する。
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、急速空調装置１０および空気調和装置により暖房または冷却されてよい。
たとえば急速空調装置１０で初期暖房または冷却した後に、空気調和装置で所望の温度に暖房または冷却すればよい。
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を暖房または冷却する場合に比べて、確実に短時間で暖房または冷却される。
なお、このような急速空調装置１０と空気調和装置とによる協働の冷暖房動作は、これらのコントローラが別々である場合には、たとえば急速空調装置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、急速空調装置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】
【００５３】
１…自動車（車両）
３…乗車空間
４…エンジン
１０…急速空調装置
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暖める車両、空調装置、および空調方法に関する。
【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前に、温度を変更するなど、考慮されなければならない条件が存在する。
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空調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させる制御部と、を有する。そして、タンクに貯蔵された圧縮空気は、加熱後に乗車空間に放出されることで乗車空間の暖房に使用される。
【０００８】
好適には、タンクに貯蔵した圧縮空気を加熱する加熱器を有してよい。
【０００９】
好適には、制御部は、タンクに貯蔵された圧縮空気を、乗車空間の暖房温度以上まで加熱してよい。
【００１０】
好適には、制御部は、暖房が不要である場合、タンクに貯蔵された圧縮空気を加熱しないで放出してよい。
【００１１】
好適には、タンクは断熱構造を有し、または、タンクを収容する断熱ケースを有してよい。
【００１２】
好適には、タンクは、乗車空間に配置されてよい。
【００１３】
本発明の第２の観点に係る空調装置は、ユーザが乗車する車両の乗車空間を暖房する空調装置であって、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、タンクに貯蔵された圧縮空気は、加熱後に乗車空間に放出されることで乗車空間の暖房に使用される。
【００１４】
本発明の第３の観点に係る空調方法は、ユーザが乗車する車両の乗車空間を暖房する圧縮空気をタンクに貯蔵する空調装置の空調方法であって、タンクへの空気を圧縮し、タンクに貯蔵した圧縮空気を加熱し、加熱されたタンクの圧縮空気を乗車空間に放出する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、タンクに蓄積した圧縮空気を、加熱後に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暖房される。
その結果、本発明では、車内を直ちに暖房できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る、暖房機能を有する急速空調装置を用いた、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急速空調装置の構成図である。
【図３】図４は、図２のコントローラによる暖房のための制御のフローチャートである。
【図４】図４は、図３の貯蔵工程での詳細な制御のフローチャートである。
【図５】図５は、図３の放出工程での詳細な制御のフローチャートである。
【図６】図６は、本発明の第２実施形態に係る、暖房機能を有する急速空調装置を用いた、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】
【００１７】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る、暖房機能を有する急速空調装置１０を用いた、自動車１の部分透視の側面図である。
【００１８】
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。
【００１９】
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、たとえば冬の寒い朝などにおいて、室温が大幅に低下する。また、ハンドル、座席４などの内装品の表面温度も、低下し、ユーザにとって乗車空間３を急激に暖房する必要が生じる。
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、エンジン７の熱を乗車空間３に引き入れることにより乗車空間３を暖房する。
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を暖房する場合、熱交換器を利用して乗車空間３の空気を直接に暖房するため、ユーザが乗車してから乗車空間３が暖房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、加熱された圧縮空気を乗車空間へ放出することで乗車空間を暖房する急速空調装置１０を用いる。
【００２０】
図２は、図１の自動車１に搭載される急速空調装置１０の構成図である。
図２の急速空調装置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を暖房または冷却するものである。
急速空調装置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。
急速空調装置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、タンク１４の圧縮空気の温度を検出する温度センサ２２を有する。
また、急速空調装置１０は、タンク１４に近接して配置され、タンク１４に収容された圧縮空気を加熱するヒータ機器２３を有する。
【００２１】
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。
コンプレッサは、たとえば容積型のコンプレッサでよい。容積型のコンプレッサには、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。
また、数ＭＰａ以上の圧力の圧縮空気を生成する場合には、この中でも、ピストンポンプ、ダイヤフラムポンプが好適である。
また、本実施形態の急速空調装置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。急速空調装置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。
【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。
急速空調装置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されてもよい。
【００２３】
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へ再放出した後の空気調整効果および湿度抑制効果を期待できる。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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、高い圧力の圧縮空気を貯蔵できる。
タンク１４は、タンク１４の内壁と外壁との間が減圧された所謂真空構造にしてよい。圧縮空気を貯蔵するタンク１４およびダクトを、断熱ケース２４に収容してよい。これにより、圧縮空気の温度が、吸引した温度または加熱後の温度に安定する。
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または急速空調装置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化され難い箇所に設置するとよい。
なお、急速空調装置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、高温に加熱された圧縮空気には、それを吹き付けた物体の表面温度を上げる効果が期待できる。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などの急速空調装置１０の各部に接続される。コントローラ１７は、急速空調装置１０を制御する。
急速空調装置１０は、コンプレッサ１１で空気を圧縮し、タンク１４に貯蔵した圧縮空気を加熱し、タンク１４に貯蔵した圧縮空気を乗車空間３へ放出する。加熱された圧縮空気は、乗車空間３へ放出されて膨張し、乗車空間３内の空気を暖房する。
なお、コントローラ１７は、圧縮空気を貯蔵するタンク１４を、サーミスタにより冷却してよい。これにより、圧縮空気の放出前温度を下げ、圧縮空気を放出した後の乗車空間３の室温を低い温度にも調整するができる。
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。
【００３０】
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、空気調和装置の暖房または冷房の設定温度の信号がある。
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。
【００３１】
ヒータ機器２３は、タンク１４の近傍に配置される。タンク１４を断熱ケース２４に収容する場合、その内部にヒータ機器２３を配置してよい。
ヒータ機器２３は、バッテリなどの電力で発熱する発熱器であってもよいが、好ましくは、エンジン７の排熱を利用するものがよい。エンジン７の排熱は、本来捨てられるものであり、エネルギーの利用効率向上、エネルギー削減となる。
エンジン７の排熱は、たとえば空気調和装置のヒータ機能と同様に、温まったエンジン７の冷却水またはオイルをダクトで輸送し、タンク１４の設置個所に循環させればよい。
また、空気調和装置の、エンジン７の排熱によるヒータ機能を流用してもよい。
【００３２】
次に、図２の急速空調装置１０の動作を説明する。
図３は、図２の急速空調装置１０の暖房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、急速空調装置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する際に、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してよい。
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急速空調装置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】
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）。
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。
なお、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。
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】
図４は、図３の貯蔵工程でコントローラ１７が実行する制御のフローチャートである。
図４の貯蔵工程では、コントローラ１７は、まず、圧縮工程が完了したか否かを確認する（ステップＳＴ１１）。
圧縮工程が完了している場合、コントローラ１７は、タンク１４に貯蔵されている圧縮空気の目標温度を演算する。コントローラ１７は、たとえば空気調和装置の暖房または冷房の設定温度となるように、圧縮空気の目標温度を演算する（ステップＳＴ１２）。
圧縮空気はその膨張時の吸熱効果により気温を低下させる。このため、目標温度は、設定温度以上とする。目標温度は、たとえば、空気調和装置の設定温度と比べて、膨張での吸熱量の分だけ高い温度とすればよい。
【００３６】
圧縮空気についての加熱の目標温度を演算した後、コントローラ１７は、加熱の要否を判断する（ステップＳＴ１３）。
春、夏、秋には、暖房は不要である。これに対して、冬には、暖房が必要である。コントローラ１７は、たとえば外気温度、タイマによる日付または季節判定、空気調和装置の不使用期間などに基づいて、暖房の要否を判断する。日付や季節の情報は、無線通信により外部から取得してもよい。
【００３７】
加熱が必要であると判断すると、コントローラ１７は、タンク１４に蓄積した圧縮空気の加熱を開始する（ステップＳＴ１４）。
コントローラ１７は、ヒータ機器２３を動作させる。たとえば、温まったエンジン７の冷却水またはオイルの循環を開始する。
その後、コントローラ１７は、タンク１４の温度センサ２２の検出信号により、温度を監視する。コントローラ１７は、検出温度が目標温度に到達したか否かを判断する（ステップＳＴ１５）。コントローラ１７は、検出温度が目標温度に到達するまで、ステップＳＴ１５の判断を繰り返す。
検出温度が目標温度に達すると、コントローラ１７は、加熱処理を終了する（ステップＳＴ１６）。
コントローラ１７は、ヒータ機器２３を停止させる。たとえば、温まったエンジン７の冷却水またはオイルの循環を停止する。
以上の加熱処理により、タンク１４に貯蔵された圧縮空気は、所望の温度に加熱される。
【００３８】
これに対して、加熱が不要であると判断すると、コントローラ１７は、加熱処理を終了することなく、図４の貯蔵工程を終了する。これにより、タンク１４に貯蔵された圧縮空気は、放熱により冷却される（ステップＳＴ１７）。
なお、たとえばタンク１４が断熱構造を有するために、放熱による冷却が遅い場合には、コントローラ１７は、圧縮空気を貯蔵するタンク１４を、サーミスタにより冷却してよい。
この場合、コントローラ１７は、ステップＳＴ１７の替わりに、ステップＳＴ１４からＳＴ１６と同様の処理により圧縮空気の温度を管理し、目標とする冷却温度に制御すればよい。
【００３９】
図３に説明を戻す。
圧縮工程および貯蔵工程が終了すると、コントローラ１７は、放出工程を実行する（ステップＳＴ３）。
【００４０】
図５は、図３の放出工程での詳細な制御のフローチャートである。
図５の放出工程において、コントローラ１７は、まず、ユーザの乗車の有無を判断する（ステップＳＴ２１）。
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、または乗車する直前に、放出工程を実行する。
乗車する直前であるか否かは、たとえばスマートキーの接近検出、エンジンスタータからの起動信号により判断できる。
乗車すること、または乗車したことは、たとえばドアパネル５の開閉検出、エンジン７の起動などにより判断できる。また、シートベルト装着センサ、着座センサなどの検出信号によっても、判断できる。
【００４１】
ユーザが乗車したと判断すると、コントローラ１７は、放出の要否を判断する（ステップＳＴ２２）。
春または秋などの暖房または冷房が不要であるとき、加熱された圧縮空気または冷却された圧縮空気を乗車空間３へ放出する必要がない。
コントローラ１７は、たとえば外気温度、タイマによる日付または季節判定、空気調和装置の設定温度または不使用期間などに基づいて、放出の要否を判断する。日付や季節の情報は、無線通信により外部から取得してもよい。
【００４２】
加熱された圧縮空気または冷却された圧縮空気の放出が必要とであると判断すると、コントローラ１７は、放出を実行する（ステップＳＴ２３）。
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。
これにより、加熱された圧縮空気が乗車空間３へ放出される。加熱された圧縮空気により、乗車空間３が即座に暖められる。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。しかし、本実施形態では、それを見込んで圧縮空気の加熱温度を高くしている。よって、膨張による冷却があるにもかかわらず、乗車空間３を快適な温度にできる。
または、冷却された圧縮空気が乗車空間３へ放出される。冷却された圧縮空気により、乗車空間３が即座に冷却される。
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。
【００４３】
加熱された圧縮空気または冷却された圧縮空気の放出が不要とであると判断すると、コントローラ１７は、ステップＳＴ２３の放出を実行することなく、図５の放出処理を終了する。
【００４４】
以上のように、コントローラ１７は、加熱された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回の空調サイクルとして実行する。
急速空調装置１０は、乗車空間３を暖めることができる。
コントローラ１７が空調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暖房できる。
【００４５】
また、本実施形態では、タンク１４に貯蔵した圧縮空気を、乗車空間３の暖房温度以上まで加熱する。よって、圧縮空気が乗車空間３において膨張して吸熱作用を起こしても、乗車空間３を暖めることができる。
また、本実施形態では、タンク１４が断熱構造を有し、または、タンク１４を断熱ケース２４に収容する。よって、貯蔵工程と放出工程との間に期間が開いても、加熱により暖められた圧縮空気を乗車空間３へ放出できる。
また、本実施形態では、暖房が不要である場合、タンク１４に貯蔵した圧縮空気を冷房にも利用できる。
冷房に使用する場合、図３の暖房プロセスの貯蔵工程において、加熱をしないようにすればよい。また、圧縮空気を冷却する場合には、たとえば空気調和装置の冷却系を利用すればよい。
これにより、本実施形態の急速空調装置は、暖房だけでなく冷房にも利用できる。
【００４６】
また、本実施形態では、貯蔵工程において、圧縮空気を暖房している。
この他にもたとえば、圧縮工程において、圧縮空気を暖房してよい。
また、圧縮工程および貯蔵工程において、圧縮空気を暖房してよい。
【００４７】
［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を暖房する急速空調装置１０の、基本的な構成および動作の例である。
図６は、本発明の第２実施形態に係る、暖房機能を有する急速空調装置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６に示すように、本実施形態において、タンク１４は、乗車空間３のダッシュボードに設けられている。
ダッシュボートには、空気調和装置の排気ダクトなどか配置される。
空気調和装置を、ヒータ機器２３として利用できる。
よって、タンク１４の圧縮空気は、空気調和装置により暖められたり、冷却されたりする。
第２実施形態に係る急速空調装置１０の上記以外の構成および動作は、第１実施形態のものと同様である。
【００４８】
以上のように、タンク１４を乗車空間３のダッシュボードに設置することにより、空気調和装置により、タンク１４の圧縮空気を暖めたり、冷やしたりできる。
空気調和装置は、暑い夏の時期には冷房動作し、寒い冬の時期には暖房動作する。
【００４９】
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。
【００５０】
上記実施形態は、急速空調装置１０は、自動車１に搭載されている。
この他にもたとえば、急速空調装置１０は、バス、電車などのその他の車両に搭載されてよい。
急速空調装置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、急速空調装置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急速空調装置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。
持ち運び可能な急速空調装置１０とすることで、複数の車両の冷暖房に使用できる。非常用の急速空調装置１０としても利用できる。
【００５１】
上記実施形態では、急速空調装置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、急速空調装置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、急速空調装置１０は、圧縮工程を実施しない。また、急速空調装置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たりして、貯蔵工程および放出工程を実施すればよい。
【００５２】
上記実施形態では、自動車１などの車両の乗車空間３は、急速空調装置１０により暖房または冷却される。
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。また、この空気調和装置は、エンジン７の排熱を利用して暖房する。
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、急速空調装置１０および空気調和装置により暖房または冷却されてよい。
たとえば急速空調装置１０で初期暖房または冷却した後に、空気調和装置で所望の温度に暖房または冷却すればよい。
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を暖房または冷却する場合に比べて、確実に短時間で暖房または冷却される。
なお、このような急速空調装置１０と空気調和装置とによる協働の冷暖房動作は、これらのコントローラが別々である場合には、たとえば急速空調装置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、急速空調装置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】
【００５３】
１…自動車（車両）
３…乗車空間
４…エンジン
１０…急速空調装置
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させる制御部と、
を有し、
前記タンクに貯蔵された圧縮空気は、
加熱後に前記乗車空間に放出されることで前記乗車空間の暖房に使用される
車両。
【請求項２】
前記タンクに貯蔵した圧縮空気を加熱する加熱器を有する
請求項１記載の車両。
【請求項３】
前記制御部は、
前記タンクに貯蔵された圧縮空気を、前記乗車空間の暖房温度以上まで加熱する
請求項１または２記載の車両。
【請求項４】
前記制御部は、
暖房が不要である場合、前記タンクに貯蔵された圧縮空気を加熱しないで放出する
請求項３記載の車両。
【請求項５】
前記タンクは断熱構造を有し、または、前記タンクを収容する断熱ケースを有する
請求項１から４のいずれか一項記載の車両。
【請求項６】
前記タンクは、前記乗車空間に配置される
請求項１から４のいずれか一項記載の車両。
【請求項７】
ユーザが乗車する車両の乗車空間を暖房する空調装置であって、
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、
前記タンクに貯蔵された圧縮空気は、
加熱後に前記乗車空間に放出されることで前記乗車空間の暖房に使用される
空調装置。
【請求項８】
ユーザが乗車する車両の乗車空間を暖房する圧縮空気をタンクに貯蔵する空調装置の空調方法であって、
前記タンクへの空気を圧縮し、
前記タンクに貯蔵した圧縮空気を加熱し、
加熱された前記タンクの圧縮空気を前記乗車空間に放出する
空調方法。
【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させる制御部と、
を有し、
前記タンクに貯蔵された圧縮空気は、
加熱後に前記乗車空間に放出されることで前記乗車空間の暖房に使用される
車両。
【請求項２】
前記タンクに貯蔵した圧縮空気を加熱する加熱器を有する
請求項１記載の車両。
【請求項３】
前記制御部は、
前記タンクに貯蔵された圧縮空気を、前記乗車空間の暖房温度以上まで加熱する
請求項１または２記載の車両。
【請求項４】
前記制御部は、
暖房が不要である場合、前記タンクに貯蔵された圧縮空気を加熱しないで放出する
請求項３記載の車両。
【請求項５】
前記タンクは断熱構造を有し、または、前記タンクを収容する断熱ケースを有する
請求項１から４のいずれか一項記載の車両。
【請求項６】
前記タンクは、前記乗車空間に配置される
請求項１から４のいずれか一項記載の車両。
【請求項７】
ユーザが乗車する車両の乗車空間を暖房する空調装置であって、
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、
前記タンクに貯蔵された圧縮空気は、
加熱後に前記乗車空間に放出されることで前記乗車空間の暖房に使用される
空調装置。
【請求項８】
ユーザが乗車する車両の乗車空間を暖房する圧縮空気をタンクに貯蔵する空調装置の空調方法であって、
前記タンクへの空気を圧縮し、
前記タンクに貯蔵した圧縮空気を加熱し、
加熱された前記タンクの圧縮空気を前記乗車空間に放出する
空調方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−７５５８０（Ｐ２０１３−７５５８０Ａ）
【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２０１１−２１５６６７（Ｐ２０１１−２１５６６７）
【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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