(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行時に車載発電機より出力された直流電流が充電され、ファンを駆動するファンモーターの電源となるメインバッテリーと、前記メインバッテリーに所定量充電されると車載発電機より出力された直流電流が供給されるサブバッテリーと、前記サブバッテリーの直流電流を直流交流変換手段を介して交流に変換された交流電流にて駆動される電動コンプレッサーと、前記電動コンプレッサーに切換弁を介して接続されて熱交換が行われるコンデンサー及びエバポレーターと、エンジン停止時に前記電動コンプレッサーを駆動する電力を供給する外部電源と、前記外部電源の交流電流を直流電流に変換する交流直流変換手段と、車載電源と外部電源とを切り換える電源切換手段と、冷房と暖房とを切り換える切換手段とを少なくとも備え、冷媒の流れを一系統にして冷・暖房が行える自動車の冷・暖房空調システムであり、メインバッテリーに所定量充電されるとその所定量を検知する電圧センサーは、前記メインバッテリーの電圧低下も検知するものであり、この電圧センサーが設けられたリレー一体型接続手段は、メインバッテリーの余剰電流をサブバッテリーに供給するリレー接続スイッチと、メインバッテリーの電力が不足しているときにサブバッテリーをメインバッテリーに並列接続するバッテリー接続スイッチとを少なくとも備えたことを特徴とする自動車の冷・暖房空調システム。
【請求項２】
前記電動コンプレッサーに四方切換弁を介してコンデンサー及びエバポレーターとを接続したことを特徴とする請求項１記載の自動車の冷・暖房空調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の冷・暖房を、走行時とエンジン停止時に行う自動車の冷・暖房空調システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のカーエアコンは、図３に示すように、エンジンを動力源として、コンプレッサーを駆動し冷媒の圧縮熱を熱交換する冷房空調と、前記エンジンを動力源とし、ラジエータの冷却水をウォーターポンプで循環して、熱交換を行う暖房空調の2系統で冷房・暖房を行っている。このためにエンジンの駆動は必要不可欠であり避けられない。
【０００３】
また近年一部のハイブリット車や電気自動車では、図４に示すように、電動コンプレッサーを用いた冷房空調と、電気ヒーターによる温水循環の暖房空調とを行っている。このように従来の車載コンプレッサーは、冷房機能のみのものであり暖房機能を備えるものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３３２２０５３号
【特許文献２】実公昭３６−２７０３２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来のカーエアコンは、走行時は勿論のこと、信号待ちなどの停車時、長時間の駐車時においてもエンジンを掛けた状態でないと、カーエアコンは使用できない。また、ハイブリット車は短時間のエンジン停止による空調は可能だが、電圧低下によりエンジンの再起動が余儀なくされる。電気自動車においても走行距離の制約があり、使用頻度と道路状況により使用時間が極端に制限される。
【０００６】
また環境面でも、京都議定書に沿うCO2の排出による地球温暖化や、オゾン層の破壊、大気汚染は言うまでも無い。そこで、この発明は、従来のカーエアコンに無い、走行時とエンジン停止時に車載電源と複数の電源で、冷房空調と暖房空調とを得ることが出来る自動車の冷・暖房空調システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上の課題を解決するために、本発明の自動車の冷・暖房空調システムは、走行時に車載発電機より出力された直流電流が充電され、ファンを駆動するファンモーターの電源となるメインバッテリーと、前記メインバッテリーに所定量充電されると車載発電機より出力された直流電流が供給されるサブバッテリーと、前記サブバッテリーの直流電流を直流交流変換手段を介して交流に変換された交流電流にて駆動される電動コンプレッサーと、前記電動コンプレッサーに切換弁を介して接続されて熱交換が行われるコンデンサー及びエバポレーターと、エンジン停止時に前記電動コンプレッサーを駆動する電力を供給する外部電源と、前記外部電源の交流電流を直流電流に変換する交流直流変換手段と、車載電源と外部電源とを切り換える電源切換手段と、冷房と暖房とを切り換える切換手段とを少なくとも備え、冷媒の流れを一系統にして冷・暖房が行える自動車の冷・暖房空調システムであり、メインバッテリーに所定量充電されるとその所定量を検知する電圧センサーは、前記メインバッテリーの電圧低下も検知するものであり、この電圧センサーが設けられたリレー一体型接続手段は、メインバッテリーの余剰電流をサブバッテリーに供給するリレー接続スイッチと、メインバッテリーの電力が不足しているときにサブバッテリーをメインバッテリーに並列接続するバッテリー接続スイッチとを少なくとも備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の自動車の冷・暖房空調システムは、走行時に車載発電機より出力された直流電流が充電され、ファンを駆動するファンモーターの電源となるメインバッテリーと、前記メインバッテリーに所定量充電されると車載発電機より出力された直流電流が供給されるサブバッテリーと、前記サブバッテリーの直流電流を直流交流変換手段を介して交流に変換された交流電流にて駆動される電動コンプレッサーと、前記電動コンプレッサーに切換弁を介して接続されて熱交換が行われるコンデンサー及びエバポレーターと、エンジン停止時に前記電動コンプレッサーを駆動する電力を供給する外部電源と、前記外部電源の交流電流を直流電流に変換する交流直流変換手段と、車載電源と外部電源とを切り換える電源切換手段と、冷房と暖房とを切り換える切換手段とを少なくとも備え、冷媒の流れを一系統にして冷・暖房が行える自動車の冷・暖房空調システムであり、メインバッテリーに所定量充電されるとその所定量を検知する電圧センサーは、前記メインバッテリーの電圧低下も検知するものであり、この電圧センサーが設けられたリレー一体型接続手段は、メインバッテリーの余剰電流をサブバッテリーに供給するリレー接続スイッチと、メインバッテリーの電力が不足しているときにサブバッテリーをメインバッテリーに並列接続するバッテリー接続スイッチとを少なくとも備えたことを特徴とするものであるので、車載電源と複数の外部電源で使用できることで、走行時と停車時においても冷房と暖房とを得ることが出来る。また、電動コンプレッサーを具備して切換弁を介して、コンデンサー及びエバポレーターの熱交換を行い、冷房・暖房を同一系統で行うことで、従来の暖房系統が不要となり空調装置が簡素化される。また静音静振動のモーター駆動なのでCO2の排出が皆無であり環境にも優しい自動車の冷・暖房空調システムを提供できる。更に、メインバッテリーの満充電を、リレー一体型接続装置内の電圧センサーが検知したとき、メインバッテリーの余剰電流を前記リレー一体型接続装置内のリレー接続スイッチにより、接続されたサブバッテリーへ充電を始め、そして車両の電装機器の使用により、メインバッテリーが電圧低下すると、これを電圧センサーが検知し、リレー接続スイッチを遮断して再びメインバッテリーのみ充電を始める。また、メインバッテリーを使い過ぎた場合でも、バッテリー接続スイッチによりメインバッテリーとサブバッテリーとが並列接続されてエンジンを掛けることが可能となるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態を示す「自動車の冷・暖房空調システム」構成図(車載電源)
【図２】本発明の一実施形態を示す「自動車の冷・暖房空調システム」構成図(外部電源1)
【図３】従来技術を示すカーエアコンのシステム構成図
【図４】従来技術を示すカーエアコンのシステム構成図（電気自動車）
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の一実施形態を、図１に示す。
この図１を参照しながら、走行時の空調システムの構成について説明する。自動車のバッテリー電圧は、通常１２Vと２４Vであるが、本文中は大型トラックなどの２４Vで説明する。電源切換スイッチ１６で「車載電源」を選択した際の構成図である。また冷媒切換スイッチ１７で暖房を選択し四方切換弁２４が作動した際の冷媒系統図を点線で示す。
【００１１】
車両の動力源となるエンジン１と車載発電機３をベルト２で連結し、その直流出力(DC24V)をメインバッテリー４へ充電する。またこの時メインバッテリー４の満充電(約26V)を、リレー一体型接続装置８内の電圧センサー５が検知したとき、メインバッテリー４の余剰電流を前記リレー一体型接続装置８内のリレー接続スイッチ６により、接続されたサブバッテリー９へ充電を始める。そして車両の電装機器の使用により、メインバテリー４が電圧低下(約23V)すると、これを電圧センサー5が検知し、リレー接続スイッチ６を遮断して再びメインバッテリー4のみ充電を始める。メインバッテリー４の電圧が低下すると、バッテリー接続スイッチ７によりメインバッテリー４とサブバッテリー９とが並列接続されてエンジンを掛けることが可能となる。
【００１２】
制御装置１３内の電源切換スイッチ１６により選択された電源の、サブバッテリー９を直流交流変換器１９により、直流電源(DC24V)から交流電源(AC100V)に変換し、密閉式電動コンプレッサー２３を駆動する。このとき車両に既存するコンデンサー２５を熱交換するコンデンサーファン２６(DC24V)とエバポレーター２７を熱交換するブロワーファン２８(DC24V)への電源は、リレー切換スイッチ２２を介して、メインバッテリー４から供給するものである。このように走行中の信号待ちなどの一時停車中（アイドリングストップ時）においても、快適にカーエアコンを使用することができる。車内コンセント２９を利用して家電商品を使用することができる。
【００１３】
密閉式電動コンプレッサー２３に代えて、通常のコンプレッサーを使用しても良い。
【００１４】
本実施形態によれば、車載電源と複数の外部電源で使用できることで、走行時と停車時においてもエンジンの負担が軽減され、これによりエンジンの寿命や燃料消費が抑えられ経費の節約につながる。また密閉式電動コンプレッサーを具備して四方切換弁を介して、コンデンサー及びエバポレーターの熱交換を行い、冷房・暖房を同一系統で行うことで、従来の暖房系統が不要となり空調装置が簡素化される。また静音静振動のモーター駆動なのでCO2の排出が皆無であり、社会的にも京都議定書に沿う地球温暖化やオゾン層の破壊、大気汚染等の環境問題に大きく貢献できる。
【００１５】
またこの「自動車の冷・暖房空調システム」を円滑に行えるよう、各種の機能を集約して電気制御を行う「制御装置」をコンパクト化したことで、大型トラックから乗用車まで幅広い車両に搭載できる。この制御装置により冷房・暖房の選択や車載バッテリーの充電ができ、既存のファンモーターと密閉式電動コンプレッサーに電源の供給ができ永続的にカーエアコンが使用できる。尚、制御装置１３のコンパクト化は充電器をスイッチング方式に代えたことによるものである。また、乗用車は、１００Vの家庭用の外部電源１１を使用することが可能であり、電流変圧器２１が不要となり、コンパクト化できる。
【００１６】
またエンジン駆動時にメインバッテリーで余剰する電力を、余す事無くサブバッテリーへ充電することで、常に満充電を保つので、エンジン駆動や外部電源無き場合でも一定時間の使用ができる。なおかつメインバッテリーが電圧低下等の不測の事態に、サブバッテリーの電力を供給できるので、この「リレー一体型接続装置」は本発明において有意義である。
【００１７】
また、自動車の走行時にエンジンに負担が掛からず、信号待ちなどの停車時においても一定な空調温度を維持するので、容易にアイドリングストップ走行ができる。これにより車両の寿命や燃料消費が抑えられ経費の節約につながる。また複数の外部電源を選択することで、トラックステーション・会社車庫・コンビニなどの駐車場を選ばず長時間の使用が可能である。またこういった使用時においても密閉式電動コンプレッサーの特徴とする、静音かつ静振動なのでドライバーの疲労を軽減できる。また四方切換弁により冷房・暖房を同一系統で行うので、従来の暖房系統は不要となり空調装置が簡素化されるが、サブバッテリーの電圧不足に備え、この既存系統で冬期の走行時のみ使用しても良い。動力源が電力によるモーター駆動なのでCO2の排出が皆無であり、社会的にも京都議定書に沿う地球温暖化やオゾン層の破壊、大気汚染等の環境問題に大きく貢献できる。さらに燃料高騰による家計の負担・運送業界では経営の圧迫・近隣住民への騒音被害等々数多くの悪影響を解消できる。
【００１８】
図２は「外部電源(1)」を選択した際の構成図である。また冷媒切換スイッチ１７で冷房を選択し四方切換弁２４が作動した際の冷媒系統図を点線で示す。
【００１９】
エンジンを駆動することの無い停車中の車両において、電源切換スイッチ１６により外部電源(1)を選択し、外部電源(AC100V)１１と電源入力コンセント１５を、接続ケーブル３０により接続する。これにより交流電源(AC100V)が得られ、密閉式コンプレッサー２３を駆動する。
【００２０】
また交流直流変換機２０により、交流(AC100V)から直流出力(DC24V)と変換され、各ファンモーターへの電源をリレー切換スイッチ２２を介して、車載のメインバッテリー４を使用せず、外部電源でコンデンサーファン２６とブロワーファン２８が駆動する。その際、メインバッテリー４側の回路を遮断するようになされている。またこのときサブバッテリー９も使用しない。
【００２１】
このとき同時に充電器１８により車載のサブバッテリー９を充電することができる。
【００２２】
また他の実施形態では、外部発電機１２を前記電源入力コンセント１５に接続して使用する方法もある。
【００２３】
電源切換スイッチ１６により外部電源(2)を選択して、外部電源(AC200V)１０と外部電源入力コンセント１４を接続ケーブル３１により接続する。これにより交流電源（AC200V）が得られる。しかし前述外部電源１の２倍の電圧のため、これを電流変圧器２１により交流電源(AC100V)に降圧して使用する。このように複数・複相(三相200V)の電源の仕様を設けたものである。
【符号の説明】
【００２４】
１  エンジン
２  ベルト
３  車載発電機
４  メインバッテリー
５  電圧センサー
６  リレー接続スイッチ
７  バッテリー接続スイッチ
８  リレー一体型接続装置
９  サブバッテリー
１０  外部電源(AC200V)
１１  外部電源(AC100V)
１２  外部発電機(AC100V)
１３  制御装置
１４  外部電源入力コンセント(AC200V用)
１５  外部電源入力コンセント(AC100V用)
１６  電源切換スイッチ
１７  冷媒切換スイッチ
１８  充電器
１９  直流交流変換器
２０  交流直流変換器
２１  電流変圧器
２２  リレー切換スイッチ
２３  密閉式電動コンプレッサー
２４  四方切換弁
２５  コンデンサー
２６  コンデンサーファン
２７  エバポレータ
２８  ブロワーファン
２９  車内コンセント(AC100V)
３０  接続ケーブル(AC100V用)
３１  接続ケーブル(AC200V用)
【要約】
【課題】従来のカーエアコンは停車時においてもエンジンを掛けた状態でないと使用できない。ハイブリット車や電気自動車もバッテリー電源による電動コンプレッサーを用いた冷房空調と、電気ヒーターを用いた暖房空調の２系統の空調構成であり、電装機器の使用による電圧低下により使用が制限されている。また待機時間の多いトラックやタクシーは停車時に高価な燃料を消費しながらエンジンの寿命を低下させ、CO2の排出により地球環境を悪化させてきた。
【解決手段】以上の課題を解決するために、従来の２系統の空調構成を電気を動力源とする密閉式電動コンプレッサーを具備し、切換弁を介して冷媒の流れ方向を相互に切換えて冷房・暖房を同一系統で行う。これにより既存の前記暖房空調の系統を省略できる。走行時・エンジン停止時を選ばず車載電源と複数の外部電源で使用できることで「自動車の冷・暖房空調システム」が行えるようにする。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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