(57)【要約】【課題】  駐車中に車室内やシートの内部を通風換気して冷却する車両用空調装置においては、通風ファンを回転駆動するモータが駐車中でも駆動されるために寿命が短くなって空調装置全体の信頼性が低下するのを防止する。【解決手段】  換気冷却用の通風ファン４及び１８をブラシレスモータ５及び１９によって駆動する。それらを駆動する電力は専ら太陽電池２７から供給するが、日射量が少なくて太陽電池２７の発生する電圧が低い時にはブラシレスモータ制御回路２９が正常に作動しない場合があるので、その場合はブラシレスモータ制御回路２９の作動を二次電池３０によって維持し、太陽電池２７によってブラシレスモータ５及び１９を駆動するか、或いは空調装置の運転を停止させる。太陽電池２７が発生する余剰の電力は二次電池３０に蓄えて、エネルギーを有効に利用する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駐車中に外気を取り入れて車室内を通風換気するための通風ファンと、乗員のシートの内部に形成された配風用のダクトへ外気を送り込むための通風ファンとの少なくとも一方が設けられていると共に、通風ファンを回転駆動するためのブラシレスモータと、ブラシレスモータへ電力を供給するための太陽電池と、ブラシレスモータへ供給される電力を一時的に蓄え得る二次電池と、ブラシレスモータへ供給される電力を制御するためのブラシレスモータ制御回路とが設けられていることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
請求項１において、太陽電池の発生する電圧が所定値よりも低い時にブラシレスモータ制御回路への電力供給を遮断してブラシレスモータと通風ファンを停止させることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項３】
請求項１において、太陽電池の発生する電圧が所定値よりも低い時にブラシレスモータ制御回路の電源として二次電池を利用すると共に、太陽電池をブラシレスモータの電源として利用することを特徴とする車両用空調装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、乗員のシートの表面温度を検出するセンサー、外気温度を検出するセンサー及び車室内の温度を検出するセンサーの少なくとも一つの検出値が所定値を越えた時に、通風換気用のブラシレスモータを駆動することを特徴とする車両用空調装置。
【請求項５】
請求項４において、複数のセンサーの検出値が同時に所定値を越えた時に、通風換気用のブラシレスモータを駆動することを特徴とする車両用空調装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかにおいて、通風換気用のブラシレスモータが停止している時、或いは通風換気用のブラシレスモータが回転していても電力が過剰となる時のいずれかにおいて、太陽電池が発生する電力の少なくとも一部を二次電池に蓄えることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかにおいて、二次電池が車載のバッテリーではなく、専ら、太陽電池とブラシレスモータのために設けられていることを特徴とする車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動車のような車両において駐車中に作動する空調装置に係り、特に炎天下に駐車した時に車両のシート（座席）が強い日光に曝されて高温になるのを防止するための空調装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
炎天下に駐車した車両の車室内は日光を吸収して高温になっているので、乗員が乗り込んだ時に熱くて不快感を感じる。しかし、一般に駐車中はエンジンを停止させるので、空調装置又は通風装置を運転して車室内を冷却することができない。この問題を解消するために、車両の天井の上面部分等に太陽電池を取り付けて、走行中は太陽電池が発生する電力を車載のバッテリーの電力に加えて通風ファンを高速回転させるだけでなく、駐車中は専ら太陽電池の電力によって通風ファンを駆動して車室内を換気することにより、車室内を冷却するようにした車両用空調装置が下記の特許文献１に記載されている。
【０００３】
また、炎天下に駐車した時に日光を吸収して非常に高温になる車両のシートそのものを冷却するために、特許文献１に記載されたものと同様に、車両の天井の上面部分等に取り付けた太陽電池の電力を使用して、シートに設けられた専用の通風ファンを車両の駐車中に駆動することにより、シートを直接に通風冷却するようにした車両座席用通風装置が下記の特許文献２に記載されている。
【０００４】
特許文献１或いは２に示された車両用通風装置の通風ファンを通常のブラシ付きモータによって駆動する場合には、夏期等において、通風ファンが走行中のみならず駐車中にも運転され続けるために、ブラシが早期に摩耗することによってモータの寿命が異常に短くなる。この問題を解決するには、下記の特許文献３に記載されているようなブラシレスモータを使用することが考えられるが、ブラシレスモータを太陽電池の電力によって駆動する場合には、気象条件等によって日光の強さが大幅に変動して、太陽電池の出力が大きく低下することがあるために、ブラシレスモータの制御回路に設けられたＩＣが作動を停止して、通風ファン用のブラシレスモータを駆動することができなくなる場合がある。
【０００５】
【特許文献１】特開平１−１７２０１６号公報
【特許文献２】特開２００１−１８０２５３号公報
【特許文献３】特開２００４−６４８５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑み、駐車中に車室内を換気するか或いはシート自体を内部から通風冷却するための通風ファンを、車両に設けた太陽電池が発生する電力によって駆動する車両用空調装置において、駐車中でも通風ファンを回転駆動するモータのブラシが早期に摩耗することによってモータ自体の寿命が短くなるだけでなく、車両用空調装置の信頼性が低下するのを防止することを発明の解決課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するために、請求項１に記載された車両用空調装置を提供する。本発明においては、駐車中に外気を取り入れて車室内を通風換気するための通風ファンと、乗員のシートの内部に形成された配風用のダクトへ外気を送り込むための通風ファンとの少なくとも一方が設けられていると共に、通風ファンを回転駆動するためのブラシレスモータと、ブラシレスモータへ電力を供給するための太陽電池と、ブラシレスモータへ供給される電力を一時的に蓄え得る二次電池と、ブラシレスモータへ供給される電力を制御するためのブラシレスモータ制御回路とが設けられているので、駐車中に通風ファンが回転駆動されて車室内やシート内部の通風換気が行なわれても、通風ファンを駆動するモータがブラシレスモータであるため、ブラシが摩耗してモータの寿命が短くなる恐れがない。従って、車両用空調装置の信頼性が高くなり、駐車中に日射によって車室内温度やシートの表面温度が上昇して乗員に不快感を与えることが確実に防止される。
【０００８】
日射量が少なくて太陽電池の発生する電圧が所定値よりも低い時にはブラシレスモータ制御回路が正常に作動しない恐れがあるので、その際にはブラシレスモータ制御回路への電力供給を遮断して、ブラシレスモータと通風ファンを停止させるように制御することができる。
【０００９】
また、太陽電池の発生する電圧が所定値よりも低い時に、ブラシレスモータ制御回路の電源として二次電池を利用すると共に、太陽電池をブラシレスモータの電源として利用することもできる。この場合は、二次電池によって安定に作動するブラシレスモータ制御回路により、太陽電池からブラシレスモータへ電力を供給して、通風ファンを低速ながらも回転駆動することができるので、車室内やシートの通風換気を確実に維持することができる。
【００１０】
太陽電池が発生する電力のみによってブラシレスモータを回転駆動するか、二次電池の電力を一部利用するかを選択するブラシレスモータ制御回路は、乗員のシートの表面温度を検出するセンサー、外気温度を検出するセンサー及び車室内の温度を検出するセンサーの少なくとも一つの検出値が所定値を越えた時に、通風換気用のブラシレスモータを駆動するように設定することができる。また、複数のセンサーの検出値が同時に所定値を越えた時に通風換気用のブラシレスモータを駆動するように設定してもよい。
【００１１】
通風換気用のブラシレスモータが停止している時、或いは、通風換気用のブラシレスモータが回転していても太陽電池の発生する電力が過剰となる時のいずれかにおいて、太陽電池が発生する電力の少なくとも一部を二次電池に蓄えることができる。それによってエネルギーを有効に利用することができる。二次電池として車載のバッテリーを利用することが可能であるが、太陽電池とブラシレスモータのために専用の二次電池を設けることも可能であることは言うまでもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付の図面を参照しながら説明する。図１は本発明の車両用空調装置の実施例の全体構成を示したものである。１は車室内に取り付けられたシート（乗員の座席）であって、その内部には樹枝状に分岐する配風用のダクト２が形成されると共に、ダクト２の末端としてシート１の表皮の付近に多数の吹出口３が開口している。ダクト２の中へ空気を送入するためにシート１の下部等に通風ファン４が設けられて、特許文献３に記載されているようなブラシレスモータ５によって回転駆動されるようになっている。通風ファン４の上流側のダクト６は、車両の空調ユニット７に設けられたシート風取出口８に接続している。
【００１３】
なお、ダクト６の途中には切替ドア９が設けられていて、それよりも上流側のダクト６内を流れて来る空気をシート１内の配風用のダクト２内へ流入させるか、或いは、その流れを切り替えて、シート１の下部に開口するダクト６内の開口１０から車室内へ直接に流入させることができる。また、空調ユニット７のシート風取出口８にはシート用の風量調整ドア１１が設けられて、シート１内部の配風用のダクト２、或いはシート１の下部の開口１０へ供給する空気の量を調整することができる。
【００１４】
空調ユニット７には外気導入口１２と内気導入口１３が併設され、それらの開口割合を相反的に調整する内外気切替ドア１４が設けられていると共に、暖房用の熱交換器１５、それを通過する風量を調整する温度調節ドア１６、冷房用の熱交換器１７、主通風ファン１８、それを回転駆動するモータ１９、ＦＯＯＴ風取出口２０とそれを開閉するＦＯＯＴ風量調整ドア２１、ＦＡＣＥ風取出口２２とそれを開閉するＦＡＣＥ風量調整ドア２３、ＤＥＦ風取出口２４とそれを開閉するＤＥＦ風量調整ドア２５等が設けられている。
【００１５】
図１に示す実施例における空調ユニット７は、特設されたダクト６のためのシート風取出口８が設けられていることと、モータ１９がブラシレスモータとなっていることを除いて、概ね通常のものと同様な構成を有する。なお、図１に示す空調ユニット７は駐車中において通風換気を行なっている状態を示しているので、内外気切替ドア１４が外気導入口１２を開いている外気導入モードとなっており、シート風取出口８の風量調整ドア１１と、ＦＡＣＥ風取出口２２のＦＡＣＥ風量調整ドア２３が開いていると共に、他の取出口２０，２４のドア２１，２５が閉じている状態を示している。この状態においては、外気は矢印で示したように流れる。しかし、ＦＡＣＥ風量調整ドア２３の代わりに、例えば、ＦＯＯＴ風量調整ドア２１を開くというような他の作動モードをとることもできる。
【００１６】
車両２６の駐車中に、ブラシレスモータ５及び１９へ電力を供給して通風ファン４及び１８を回転駆動するために、車両の天井部分の上面等に太陽電池２７が設けられている。太陽電池２７が日光を吸収して発生する電力はケーブル２８を介してブラシレスモータ５及び１９へ供給されるが、ケーブル２８の途中にブラシレスモータ５及び１９へ供給する電流を断続制御するためのブラシレスモータ制御回路２９と、太陽電池２７が発生した電力のうちの余剰分を蓄えたり、太陽電池２７の発生電力が少ない時にモータ５及び１９へ供給する電力の不足分を補充する二次電池３０（車載のバッテリーを利用する）と、二次電池３０へ充電されるか、或いは反対にそれから取り出される電流量を制御するための二次電池制御回路３１等が設けられる。
【００１７】
ブラシレスモータ５及び１９のための電力の供給システムを図２に略示する。モータ５及び１９の内部には、太陽電池２７又は二次電池３０から供給される直流電力を三相交流電力に変換するインバータ等を含むドライブ回路３２が設けられている。３３は、ブラシレスモータ５及び１９の界磁部分において相互に１２０度ずつ位相をずらせて配置された３個のコイルを示している。３個のコイル３３が形成する空間の中に、永久磁石を取り付けられたロータ３４が回転可能に軸承されていて、ロータ３４の図示しない回転軸が通風ファン４又は１８の回転軸に連結されている。太陽電池２７（又は二次電池３０）からの直流電力がドライブ回路３２に供給され、それによって３個のコイル３３に三相交流電力が入力されると、それらのコイル３３によって回転磁界が発生するので、永久磁石を有するロータ３４が回転して通風ファン４及び１８を駆動する。なお、図２における参照符号３５，３６，３７はブラシレスモータ５及び１９にそれぞれ設けられた入力端子を示している。
【００１８】
図３に日射量と太陽電池２７の発電量との関係を示す。両者の間には比例関係があるので、両者の値は直線的に変化する。また、図４にブラシレスモータ５及び１９へ供給する電力を太陽電池２７によって賄うか、或いは二次電池３０によって賄うかということをブラシレスモータ制御回路２９によって決定して切り替え制御するために、それぞれの運転領域を予め定めたチャートを例示する。この例では、空に雲が殆どなくて太陽の位置が十分に高い全日射時と、多少雲があるとか、太陽が或る程度傾いた朝夕の半日射時には太陽電池２７のみによってブラシレスモータ５及び１９の必要とする電力を賄うことにしている。これに対して、曇りの時には太陽電池２７の発電量が不足するので二次電池３０からの電力を併用するか、或いは専ら二次電池３０のみによってブラシレスモータ５及び１９を駆動する。また、夜などの日射がない時間帯には、駐車中にブラシレスモータ５及び１９を駆動しないことにして、それらへの電力供給を遮断する。
【００１９】
例えばこのように、ブラシレスモータ５及び１９の駆動を制御するための具体的な制御プログラムの例を図５のフローチャートによって示す。このプログラムはブラシレスモータ制御回路２９そのものか、それを制御するために設けられた図示しない制御装置に組み込まれているマイクロコンピュータによって、車両２６が駐車状態になった時、即ち運転者によって駐車ブレーキが作動された時期にスタートして順次実行される。次にその手順に従って、実施例の車両用空調装置の作用を詳しく説明する。
【００２０】
車両２６が駐車状態になることによってプログラムがスタートすると、まず、ステップ１０１の処理において、図示していないが、シート１の表面に取り付けられた温度センサとか、外気導入口１２等に取り付けられた外気温度センサとか、内気導入口１３等に取り付けられた内気温度センサ等の検出値の少なくとも一つを取り込み、その検出値を設定値と比較して、設定値を越えている時は車室内の熱負荷が高いと判断してステップ１０２へ進む。
【００２１】
ステップ１０２においては、太陽電池２７の出力電圧を設定値（例えば、ブラシレスモータ制御回路２９を作動させるために必要な最低の電圧が５Ｖであれば、それを設定値とする。）と比較して、太陽電池２７の出力電圧の方が高い時にはステップ１０３へ進み、二次電池制御回路３１を切り替えて太陽電池２７が発生する電力をブラシレスモータ制御回路２９へ供給する。そして、ステップ１０４において、ブラシレスモータ制御回路２９によって太陽電池２７が出力した電力をドライブ回路３２へ供給することにより、ブラシレスモータ１９が駆動される。それによって通風ファン１８が回転して、外気が空調ユニット７内へ取り込まれる。
【００２２】
空調ユニット７内へ取り込まれた外気の一部はその時に開放している風量調整ドア１１とダクト６を通過し、その時に同時に太陽電池２７の発生する電力の供給を受けて回転しているブラシレスモータ５により駆動されている通風ファン４により、更に加圧されてシート１内のダクト２へ流入し、シート１の表面の吹出口３から吹出すので、シート１自体の内部温度はもとより表面温度も低下する。従って、乗員がシート１に着座した時に不快感を感じることが防止される。
【００２３】
また、空調ユニット７内へ取り込まれた外気の他の一部は、例えばその時に開放しているＦＡＣＥ風量調整ドア２３を通ってＦＡＣＥ風取出口２２から車室内へ流出するので、代わりに車室内の高温の空気が図示しない換気孔から外部へ押し出されて、シート１の吹出口３から吹出す外気による車室内空気の押し出し効果と相まって車室内が適度に換気されるため、車室内の温度が過度に上昇することが防止される。ダクト６に設けられた切替ドア９が開口１０を開いている時も同様で、シート１の下方から吹き出す空気によって、車室内が通風換気される。
【００２４】
一方、ステップ１０２において、太陽電池２７の出力電圧が日射量の不足等の原因によって設定値に達していないと判定された時はステップ１０４へ進み、太陽電池２７の出力の代わりに二次電池３０の電力をブラシレスモータ制御回路２９へ供給する。それによってブラシレスモータ制御回路２９は正常に作動する。その作用によって、ステップ１０６において、太陽電池２７が弱いながらも発生している電力をブラシレスモータ５及び１９へ供給して、通風ファン４及び１８の少なくとも一つを回転駆動し、車両２６の車室内或いはシート１内を通風換気して温度を低下させる。この場合は日射量が少なくてブラシレスモータ５又は１９を駆動する電力が不足気味であるため、通風ファン４又は１８の送風能力も低いが、車室内温度やシート１の表面温度も低いので十分に実用になる。
【００２５】
いずれにしても、太陽電池２７が発生する電力によってブラシレスモータ５及び１９の少なくとも一つを駆動して車室内又はシート１内を通風換気するので、車室内温度或いはシート１の表面温度が低下して、乗員が乗車した時に感じる不快感等を軽減することができる。そして、ステップ１０３或いは１０６の処理が行われた後は、いずれの場合もステップ１０７へ進んで、ブラシレスモータ５或いは１９が現時点において作動しているかどうかを判定する。これは、ステップ１０４或いは１０６において太陽電池２７が出力する電力をモータ５又は１９へ供給しても、電力の不足のためにモータ５又は１９を十分に回転させることができない場合があるためで、モータ５又は１９の作動が確認された時はステップ１０８へ進んで通風ファン４及び１８による通風冷却を継続するが、ステップ１０７においてモータ５或いは１９が停止していると判定された時はステップ１０９へ進み、二次電池制御回路３１を切り替えて太陽電池２７の電力をブラシレスモータ制御回路２９及びブラシレスモータ５、１９へ供給するのを停止し、代わりにその電力を二次電池３０へ供給してそれに充電する。
【００２６】
なお、ステップ１０１において、日射量が少なくて、センサー類の検出値が設定値以下であるために熱負荷が低いと判定された場合にも直接にステップ１０９へ進んで、太陽電池２７の電力によって二次電池３０を充電する。従って、この場合も、太陽電池２７の出力する電力によってブラシレスモータ５又は１９を駆動する通風換気による車室内やシート１の冷却は行わない。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
図示実施例においてはモータ５及び１９の双方をブラシレスモータとしているが、本発明を実施する場合にはそれを必須の要件とすることはなく、少なくともモータ５及び１９の一方をブラシレスモータとすれば足りる。従って、専らブラシレスモータ５のみによってシート１の表面温度を低下させること、或いはブラシレスモータ１９のみによって車両２６の車室内温度を全体的に低下させるために本発明を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の車両用空調装置の実施例の全体構成を示す縦断面図である。
【図２】ブラシレスモータのための電力の供給系統を略示するブロック図である。
【図３】日射量と太陽電池の発電量との関係を示す線図である。
【図４】日射状態によりモータ制御回路の電源を選択するためのチャートである。
【図５】制御プログラムを例示するフローチャートである。
【符号の説明】
【００２９】
１    車両のシート
２    ダクト
３    吹出口
４    通風ファン
５    ブラシレスモータ
７    空調ユニット
１２    外気導入口
１８    主通風ファン
１９    ブラシレスモータ
２６    車両
２７    太陽電池
２９    ブラシレスモータ制御回路
３０    二次電池
３１    二次電池制御回路
３２    ドライブ回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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