(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両（２）の天井（２０）における車室内に面する内面（２０１）に配置され、温度の調整された空気を車室内に送風することにより車室内を冷却する空調ユニット（１０，１１）と、
前記天井における車室外に面する外面（２０２）に配置され、入射光を反射するとともに、大気の窓領域の電磁波を選択的に放射する放射反射シート（１２）と、を備え、
前記空調ユニットは、
冷媒を圧縮するコンプレッサ（１０１）と、
前記コンプレッサから吐出される冷媒と空気との間で熱交換を行うことにより、冷媒を冷却するコンデンサ（１０２）と、
前記コンデンサから吐出される冷媒を膨張させるエキスパンションバルブ（１０３）と、
前記エキスパンションバルブから吐出される冷媒と空気との間で熱交換を行うことにより、車室内に送風される空気を冷却するエバポレータ（１０４）と、を有し、
前記放射反射シートは、前記エバポレータに対向して配置されている
車両用空調装置。
【請求項２】
車両（２）の天井（２０）における車室内に面する内面（２０１）に配置され、温度の調整された空気を車室内に送風することにより車室内を冷却する空調ユニット（１０，１１）と、
前記天井における車室外に面する外面（２０２）に配置され、入射光を反射するとともに、大気の窓領域の電磁波を選択的に放射する放射反射シート（１２）と、を備え、
前記空調ユニットは、
冷媒を圧縮するコンプレッサ（１０１）と、
前記コンプレッサから吐出される冷媒と空気との間で熱交換を行うことにより、冷媒を冷却するコンデンサ（１０２）と、
前記コンデンサから吐出される冷媒を膨張させるエキスパンションバルブ（１０３）と、
前記エキスパンションバルブから吐出される冷媒と空気との間で熱交換を行うことにより、車室内に送風される空気を冷却するエバポレータ（１０４）と、を有し、
前記放射反射シートは、前記コンデンサに対向して配置されている
車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度の調整された空気を車室内に送風する車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車室内に空気を送風することにより、車室内を空調する車両用空調装置が知られている。このような空調装置では、車室内を乗員にとって快適な温度に維持するため、送風される空気の温度を熱交換器等によって調整する。この種の空調装置としては、特許文献１に記載の装置がある。
【０００３】
特許文献１に記載の空調装置は、車室内の天井に取り付けられており、熱交換器としてのエバポレータによって空気を冷却する。詳しくは、エバポレータ内には、冷媒の流れる流路が形成されている。この流路には、コンプレッサによって圧縮された後にコンデンサやエキスパンションバルブを通過することで温度の低下した冷媒が流れている。エバポレータ内を流れる低温の液相冷媒が、エバポレータの外面を通過する空気から熱を奪って気化することによって、エバポレータの外面を通過する空気が冷却される。この冷却された空気が車室内に送風されることにより、車室内の冷却が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３３１８１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の空調装置では、夏場などに車室の天井が強い太陽光に曝されると、天井から空調装置に熱が伝わることにより、空調装置が高温になる可能性がある。この場合、空調装置において空気の冷却を適切に行うことができなくなるおそれがある。
【０００６】
このような課題の対策としては、例えば、天井と空調装置との間に断熱材を配置し、天井から空調装置への熱移動を抑制するという方法が考えられる。しかしながら、このような方法を採用した場合でも、天井が太陽光に長時間曝されることで空調装置が高温となることは回避できず、十分な対策とはいえなかった。
【０００７】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、冷却性能を確保することのできる車両用空調装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、車両用空調装置（１）は、空調ユニット（１０，１１）と、放射反射シート（１２）とを備える。空調ユニットは、車両（２）の天井（２０）における車室内に面する内面（２０１）に配置され、温度の調整された空気を車室内に送風することにより車室内を冷却する。放射反射シートは、天井における車室外に面する外面（２０２）に配置され、入射光を反射するとともに、大気の窓領域の電磁波を選択的に放射する。空調ユニットは、冷媒を圧縮するコンプレッサ（１０１）と、コンプレッサから吐出される冷媒と空気との間で熱交換を行うことにより、冷媒を冷却するコンデンサ（１０２）と、コンデンサから吐出される冷媒を膨張させるエキスパンションバルブ（１０３）と、エキスパンションバルブから吐出される冷媒と空気との間で熱交換を行うことにより、車室内に送風される空気を冷却するエバポレータ（１０４）と、を有する。放射反射シートは、エバポレータに対向して配置されている。
また、上記課題を解決するために、他の車両用空調装置（１）では、放射反射シートが、コンデンサに対向して配置されている。
【０００９】
この構成によれば、天井に入射する太陽光が放射反射シートにより反射される。よって、エバポレータ又はコンデンサに対向して放射反射シートが配置されていれば、太陽光に基づく天井を介したエバポレータ又はコンデンサへの熱の流入を低減することができる。したがって、エバポレータ又はコンデンサの吸熱量を低減することができる。また、放射反射シートは、大気の窓領域の電磁波を選択的に放射するため、いわゆる放射冷却により、天井の有する熱が放射反射シートから放熱される。この放熱効果によっても、エバポレータ又はコンデンサの吸熱量を低減することができる。このように、上記構成によれば、太陽光に基づくエバポレータ又はコンデンサの吸熱量を低減することができるため、エバポレータ又はコンデンサの温度上昇を抑制することができる。よって、空調装置の冷却性能を確保することができる。
【００１０】
なお、上記手段、及び特許請求の範囲に記載の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、冷却性能を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態の車両用空調装置が搭載された車両の概略構成を模式的に示す図である。
【図２】実施形態の車両用空調装置の断面構造を示す断面図である。
【図３】実施形態の放射反射シートの機能を示す断面図である。
【図４】他の実施形態の車両用空調装置の断面構造を示す断面図である。
【図５】他の実施形態の車両用空調装置の断面構造を示す断面図である。
【図６】他の実施形態の車両用空調装置が搭載された車両の概略構成を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、車両用空調装置の一実施形態について説明する。
図１に示されるように、本実施形態の車両用空調装置１は、空調ユニット１０，１１と、放射反射シート１２とを備えている。
【００１４】
空調ユニット１０，１１は、車両２の天井２０における車室内に面する内面２０１に配置されている。空調ユニット１０，１１は、車室内に空気を送風することにより車室内を冷却する。詳しくは、空調ユニット１０は、車室内の前列シートＳ１に対応する位置に設けられている。空調ユニット１１は、車室内の後列シートＳ２に対応する位置に設けられている。空調ユニット１０は、温度の調整された空気を前列シートＳ１に向けて送風することにより、前列シートＳ１に着座する乗員Ｐ１の周囲を冷却する。空調ユニット１１は、温度の調整された空気を後列シートＳ２に向けて送風することにより、後列シートＳ２に着座する乗員Ｐ２の周囲を冷却する。すなわち、空調ユニット１０，１１は、乗員Ｐ１，Ｐ２の周囲を個別に冷却する。
【００１５】
次に、空調ユニット１０，１１の構造について詳しく説明する。なお、空調ユニット１０，１１のそれぞれの構造は同一であるため、以下では便宜上、空調ユニット１０の構造について代表して説明する。
【００１６】
図２に示されるように、空調ユニット１０は、冷凍サイクル装置１００と、ケーシング１１０と、排気ダクト１２０とを備えている。
【００１７】
冷凍サイクル装置１００は、車室内の空気と冷媒との間で熱交換を行うことにより、車室内に送風される空気を冷却する。冷凍サイクル装置１００は、コンプレッサ１０１と、コンデンサ１０２と、エキスパンションバルブ１０３と、エバポレータ１０４と、第１ファン１０５と、第２ファン１０６とを備えている。
【００１８】
コンプレッサ１０１には、エバポレータ１０４から吐出される低温低圧の気相冷媒が配管１０７ｄを介して流入する。コンプレッサ１０１は、図示しない電子制御装置から送信される制御信号に基づいて駆動することにより、エバポレータ１０４から吐出される冷媒を圧縮し、高温高圧の気相冷媒を生成する。コンプレッサ１０１は、生成された高温高圧の気相冷媒を配管１０７ａを介してコンデンサ１０２に吐出する。
【００１９】
コンデンサ１０２は、図示しない複数のチューブと複数のフィンとが交互に積層された構造を有している。各チューブは、冷媒の流れる流路が内部に形成された金属製の管状部材からなる。各フィンは、所謂コルゲートフィンであり、薄い金属板を屈曲させることで形成されている。コンデンサ１０２の各チューブには、コンプレッサ１０１から吐出される高温高圧の気相冷媒が配管１０７ａを介して流入する。コンデンサ１０２は、チューブ内を流れる冷媒と、チューブ及びフィンの外面を流れる空気との間で熱交換を行うことにより冷媒を冷却し、高温高圧の液相冷媒を生成する。コンデンサ１０２は、生成された高温高圧の液相冷媒を配管１０７ｂを介してエキスパンションバルブ１０３に吐出する。
【００２０】
エキスパンションバルブ１０３には、コンデンサ１０２から吐出される高温高圧の液相冷媒が配管１０７ｂを介して流入する。エキスパンションバルブ１０３は、コンデンサ１０２から吐出される冷媒を膨張させることにより、低温低圧の霧状冷媒を生成する。エキスパンションバルブ１０３は、生成された低温低圧の霧状冷媒を配管１０７ｃを介してエバポレータ１０４に吐出する。
【００２１】
エバポレータ１０４は、図示しない複数のチューブと複数のフィンとが交互に積層された構造を有している。各チューブは、冷媒の流れる流路が内部に形成された金属製の管状部材からなる。各フィンは、所謂コルゲートフィンであり、薄い金属板を屈曲させることで形成されている。エバポレータ１０４の各チューブには、エキスパンションバルブ１０３から吐出される低温低圧の霧状冷媒が流入する。エバポレータ１０４は、チューブ内を流れる冷媒と、チューブ及びフィンの外面を流れる空気との間で熱交換を行うことにより空気を冷却する。この冷却された空気が車室内に送風されることにより、車室内の空調が行われる。また、チューブ内を流れる冷媒は、空気との熱交換により低温低圧の気相冷媒となる。エバポレータ１０４は、この低温低圧の気相冷媒を配管１０７ｄを介してコンプレッサ１０１に吐出する。
【００２２】
第１ファン１０５は、コンデンサ１０２と車両下方に対向するように配置されている。第１ファン１０５は、図示しない電子制御装置から送信される制御信号に基づいて駆動することにより、図中の矢印Ｗ１で示されるような空気流を生成する。すなわち、第１ファン１０５は、コンデンサ１０２を車両上方に向かって流れる空気流を生成する。
【００２３】
第２ファン１０６は、エバポレータ１０４と車両下方に対向するように配置されている。第２ファン１０６は、図示しない電子制御装置から送信される制御信号に基づいて駆動することにより、図中の矢印Ｗ２で示されるような空気流を生成する。すなわち、第２ファン１０６は、エバポレータ１０４を車両下方に向かって流れる空気流を生成する。
【００２４】
ケーシング１１０は、冷凍サイクル装置１００を内部に収容する箱状の部材からなる。ケーシング１１０の上壁１１１は、車両２の天井２０の内面２０１に固定されている。ケーシング１１０においてエバポレータ１０４と隣り合う側壁１１２には、その内面から外面に貫通する吸気口１１２ａが形成されている。ケーシング１１０においてコンデンサ１０２と隣り合う側壁１１３には、その内面から外面に貫通する排気口１１３ａが形成されている。ケーシング１１０の底壁１１４における第１ファン１０５に対向する部分には、その内面から外面に貫通する複数の貫通孔１１４ａが形成されている。また、ケーシング１１０の底壁１１４における第２ファン１０６に対向する部分には、その内面から外面に貫通する複数の貫通孔１１４ｂが形成されている。
【００２５】
ケーシング１１０の側壁１１３の外面における排気口１１３ａの開口部分には、排気ダクト１２０の一端部が接続されている。排気ダクト１２０の他端部は、車室外まで延びている。排気ダクト１２０は、内部に流路を有する管状の部材からなる。排気ダクト１２０は、ケーシング１１０の内部の空気を車室内に排出する。
【００２６】
ケーシング１１０では、第２ファン１０６の回転により、車室内の空気が側壁１１２の吸気口１１２ａからケーシング１１０の内部に吸い込まれる。この空気は、矢印Ｗ２で示されるように、エバポレータ１０４を通過する。この際、空気の冷却が行われる。エバポレータ１０４において冷却された空気は底壁１１４の貫通孔１１４ｂから車室内へと流れ、車室内の冷却が行われる。
【００２７】
また、第１ファン１０５の回転により、車室内の空気が底壁１１４の貫通孔１１４ａからケーシング１１０の内部に吸い込まれる。この空気は、矢印Ｗ１で示されるように、コンデンサ１０２を通過する。この際、コンデンサ１０２内を流れる冷媒の熱を空気が吸収する。冷媒の熱を吸収することで温度の上昇した空気は、排気口１１３ａから排気ダクト１２０へと流入し、車室外へと排出される。
【００２８】
図１に示されるように、放射反射シート１２は、車両の天井２０における車室外に面する外面２０２に配置されている。放射反射シート１２は、空調ユニット１０，１１に対向して配置されている。放射反射シート１２は、入射光を反射するとともに、大気の窓領域の電磁波を選択的に放射する。
【００２９】
放射反射シート１２の構造としては、例えば非特許文献「LETTER (2014) doi:10.1038/nature13883」に記載の放射冷却シートの構造を採用することができる。すなわち、放射反射シート１２は、シリコン基板上に、シリコン基板側から順にチタン（Ｔｉ）層、銀（Ａｇ）層、及び放射反射機能層が順に積層された構造を有している。放射反射機能層は、高屈折倍率の部材と、低屈折倍率の部材とが交互に７層積層された構造からなる。高屈折倍率の部材としては、例えば酸化ハフニウム（ＨｆＯ2）が用いられる。また、低屈折倍率の部材としては、例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）が用いられる。
【００３０】
放射反射機能層の下４層は入射光を反射する。放射反射機能層の下４層は、特に可視光、及び近赤外光を強く反射する。
【００３１】
放射反射機能層の上３層は、大気の窓領域の電磁波を選択的に放射する。具体的には、放射反射機能層の上３層は、波長が「８［μｍ］〜１３［μｍ］」の遠赤外線を放射する。これにより、いわゆる放射冷却により放熱することが可能となっている。
【００３２】
このような構造により、放射反射シート１２は、入射光に基づく吸熱量よりも、放射冷却による放熱量の方が大きいという特性を有している。
【００３３】
次に、本実施形態の空調装置１の動作例について説明する。
図２に示されるように、車両２の天井２０は、夏場等に強い太陽光に曝されて高温になることがある。本実施形態の空調装置１では、天井２０に入射する太陽光のうち、放射反射シート１２に入射する太陽光は、図３に実線の矢印で示されるように反射される。これにより、太陽光に基づく天井２０を介した空調ユニット１０への熱の流入を低減することができる。よって、空調ユニット１０の吸熱量を低減することができる。
【００３４】
また、図３に破線で示されるように、放射反射シート１２の放射冷却機能により、天井２０の有する熱が放射反射シート１２から放射される。この放熱効果によっても、空調ユニット１０の吸熱量を低減することができる。
【００３５】
以上説明した本実施形態の空調装置１によれば、以下の（１）及び（２）に示される作用及び効果を得ることができる。
【００３６】
（１）図３に示されるように、放射反射シート１２により、太陽光に基づく空調ユニット１０の吸熱量を低減することができるため、空調ユニット１０の温度上昇を抑制することができる。よって、空調装置１の冷却性能を確保することができる。
【００３７】
（２）放射反射シート１２は、空調ユニット１０，１１に対向して配置されている。これにより、車両２の天井２０に強い太陽光が入射している場合でも、空調ユニット１０，１１の全体的な温度上昇を抑制することができるため、エバポレータ１０４による空気の冷却性能、及びコンデンサ１０２による冷媒の排熱性能を確保することができる。よって、より的確に空調装置１の冷却性能を確保することができる。
【００３８】
なお、上記実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
・放射反射シート１２の形状や配置は適宜変更可能である。例えば図４に示されるように、放射反射シート１２は、エバポレータ１０４に対向して配置されていてもよい。このような構成であっても、放射反射シート１２が存在しない場合と比較すると、車両２の天井２０に強い太陽光が入射している状況において、エバポレータ１０４による空気の冷却性能を確保することができる。結果的に、空調装置１の冷却性能を確保することができる。
【００３９】
・図５に示されるように、放射反射シート１２は、コンデンサ１０２に対向して配置されていてもよい。このような構成であっても、放射反射シート１２が存在しない場合と比較すると、車両２の天井２０に強い太陽光が入射している状況において、コンデンサ１０２の排熱性能を確保することができる。結果的に、空調装置１の冷却性能を確保することができる。
【００４０】
・図６に示されるように、放射反射シート１２は、車両２の天井２０の外面２０２全体を覆うように配置されていてもよい。このような構成によれば、車両２の天井２０に強い太陽光が入射している状況において、天井２０全体の温度上昇を抑制することができる。そのため、放射反射シート１２が存在しない場合と比較すると、天井２０から空調ユニット１０，１１に伝達される熱を低減することができる。よって、より的確に空調装置１の冷却性能を確保することができる。
【００４１】
・放射反射シート１２の構造としては、非特許文献「LETTER (2014) doi:10.1038/nature13883」に記載されている構造に限らず、任意の構造を採用することができる。要は、放射反射シート１２は、天井２０の外面２０２に配置され、入射光を反射するとともに、大気の窓領域の電磁波を選択的に放射するものであればよい。
【００４２】
・本発明は上記の具体例に限定されるものではない。すなわち、上記の具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００４３】
１：車両用空調装置
２：車両
１０，１１：空調ユニット
１２：放射反射シート
２０：天井
１０１：コンプレッサ
１０２：コンデンサ
１０３：エキスパンションバルブ
１０４：エバポレータ
２０１：内面
２０２：外面
【図１】
0006547639.tif 000002
【図２】
0006547639.tif 000003
【図３】
0006547639.tif 000004
【図４】
0006547639.tif 000005
【図５】
0006547639.tif 000006
【図６】
0006547639.tif 000007