(57)【要約】【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、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。タンクへの空気の圧縮は、エンジンの駆動力またはエンジンの吸排路に発生する圧力によって駆動されるコンプレッサを使用して行われる。【選択図】図３
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【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、
前記タンクへの空気の圧縮は、
エンジンの駆動力、吸気圧力または排気圧力により行われる
車両。
【請求項２】
エンジンの駆動力、吸気圧力または排気圧力により駆動されるコンプレッサを有し、
前記制御部は、
前記コンプレッサを用いて前記タンクへ空気を供給して圧縮し、
前記タンクで圧縮空気を貯蔵し、
前記貯蔵後の圧縮空気を前記乗車空間へ放出させる
請求項１記載の車両。
【請求項３】
前記制御部は、
ユーザの乗車の際に、貯蔵後の圧縮空気を前記乗車空間へ放出させ、
前回の乗車時から今回の乗車時までの期間において、当該放出に係る圧縮空気を前記タンクに圧縮して貯蔵する
請求項２記載の車両。
【請求項４】
前記コンプレッサは、容積型のコンプレッサである
請求項２または３記載の車両。
【請求項５】
前記コンプレッサは、
エンジンの排気圧力により駆動される
請求項２から４のいずれか一項記載の車両。
【請求項６】
前記制御部は、
エンジンの過給機により発生した高圧空気を前記タンクへ空気を供給して圧縮し、
前記タンクで圧縮空気を貯蔵し、
前記貯蔵後の圧縮空気を前記乗車空間へ放出させる
請求項１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冷却する冷却装置であって、
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、
前記タンクへの空気の圧縮は、
エンジンの駆動力、吸気圧力または排気圧力により行われる
冷却装置。
【請求項８】
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、
前記タンクへの空気の圧縮は、エンジンの駆動力、吸気圧力または排気圧力により行われ、
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。
【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は、空気の充填方法など、考慮すべき条件が存在する。
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冷却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、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。そして、前記タンクへの空気の圧縮は、エンジンの駆動力、吸気圧力または排気圧力により行われる。
【０００８】
好適には、車両は、エンジンの駆動力、吸気圧力または排気圧力により駆動されるコンプレッサを有し、前記制御部は、前記コンプレッサを用いて前記タンクへ空気を供給して圧縮し、前記タンクで圧縮空気を貯蔵し、前記貯蔵後の圧縮空気を前記乗車空間へ放出させてよい。
【０００９】
好適には、前記制御部は、ユーザの乗車の際に、貯蔵後の圧縮空気を前記乗車空間へ放出させ、前回の乗車時から今回の乗車時までの期間において、当該放出に係る圧縮空気を前記タンクに圧縮して貯蔵してよい。
【００１０】
好適には、前記コンプレッサは、容積型のコンプレッサでよい。
【００１１】
好適には、前記コンプレッサは、エンジンの排気圧力により駆動されてよい。
【００１２】
好適には、前記制御部は、エンジンの過給機により発生した高圧空気を前記タンクへ空気を供給して圧縮し、前記タンクで圧縮空気を貯蔵し、前記貯蔵後の圧縮空気を前記乗車空間へ放出させてよい。
【００１３】
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、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。そして、前記タンクへの空気の圧縮は、エンジンの駆動力、吸気圧力または排気圧力により行われる。
【００１４】
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、前記タンクへの空気の圧縮は、エンジンの駆動力、吸気圧力または排気圧力により行われ、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。
【発明の効果】
【００１５】
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】
【００１６】
【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のコンプレッサに利用可能な容積型のコンプレッサの種類の説明図である。
【図４】図４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５】図５は、本発明の第２実施形態に係る冷却装置の圧縮工程のフローチャートである。
【図６】図６は、図５の圧縮工程と組み合わされる放出工程のフローチャートである。
【図７】図７は、本発明の第３実施形態に係る冷却装置の模式図である。
【図８】図８は、発明の第４実施形態に係る冷却装置の模式図である。
【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実施形態に係る冷却装置を用いた、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。
【００２０】
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。
【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へ再放出した後の冷却効果および湿度上昇の抑制効果を期待できる。
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。
【００２２】
図３は、図２のコンプレッサに利用可能な容積型のコンプレッサの種類の説明図である。
図３には、複数種類の容積型ポンプが図示されている。
容積型ポンプは、吸気口１８から空気などの流体を吸引し、吸引した流体の容積を減らす動作をすることにより流体を圧縮する。
図３（Ａ）は、ピストンポンプ３１である。図３（Ｂ）は、ダイヤフラムポンプ３２である。これらは、ピストン３１ａまたはダイヤフラム３２ａの往復運動により、減圧時に吸気口３１ｂ，３２ｂから吸気し、排気口３１ｃ，３２ｃから吸引した空気を高圧で排気する。
図３（Ｃ）は、スクロールポンプ３３である。図３（Ｄ）は、ロータリポンプ３４である。図３（Ｅ）は、スライドベーンポンプ３５である。これらは、回転運動により、減圧時に吸気口から吸気し、排気口から吸引した空気を高圧で排気する。たとえばスクロールポンプ３３では、固定スクロール３３ａに対して搖動スクロール３３ｂが搖動しながら回転する。ロータリポンプ３４では、互いにかみ合った一対のロータ３４ａ，３４ｂが回転する。スライドベーンポンプ３５では、偏心ロータ３５ａが回転するとともに、偏心ロータ３５ａに設けられたベーン部材３５ｂが偏心ロータ３５ａの回転力によりハウジング３５ｃの内面と接して回転する。
【００２３】
本実施形態の冷却装置では、いずれの容積型ポンプも利用できる。
ただし、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。
【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。
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となり難い箇所に設置するとよい。
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４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４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。
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】
また、本実施形態では、コンプレッサ１１に、容積型のポンプを使用している。したがって、エンジンの駆動力によりコンプレッサ１１を動作させているにもかかわらず、高い耐久性と、高い信頼性が得られる。
【００３６】
また、コントローラ１７は、ユーザが乗車する際に、圧縮空気を放出し、タンク１４への圧縮空気の貯蔵を開始する。これにより、圧縮空気を前回の乗車中に準備することができる。ユーザが乗車する度に圧縮空気を放出することが可能である。
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際に、空気の圧縮工程を実行してよい。この場合にも、圧縮空気を前回の乗車中に準備することができ、ユーザが乗車する度に圧縮空気を放出することが可能である。
【００３７】
［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。
【００３８】
図５は、本発明の第２実施形態に係る冷却装置１０の圧縮工程のフローチャートである。
【００３９】
図５に示すように、圧縮工程において、コントローラ１７は、まず、圧縮工程の実施タイミングであるか否かを判断する。
図５の例では、コントローラ１７は、乗車の有無を判断する（ステップＳＴ１１）。
乗車の有無は、たとえばドアパネル５の開閉を検出するセンサの検出信号の有無、エンジン７の始動の有無により判断できる。ドアパネル５の開閉が検出された後にエンジン７が始動された場合、ユーザが乗車したと判断できる。
【００４０】
ユーザが乗車したと判断した場合、コントローラ１７は、さらに圧縮工程の実施の要否を判断する（ステップＳＴ１２）。
既にタンク１４に圧縮空気が貯蔵されている場合、圧縮工程が不要である。コントローラ１７は、たとえば圧力センサ２０の検出信号が所定の基準値を超えているか否かを判断する。所定の基準値を超えていない場合、コントローラ１７は、圧縮工程の実施が必要であると判断する。
【００４１】
圧縮工程の実施が必要であると判断した場合、コントローラ１７は、圧縮工程を開始する（ステップＳＴ１３）。
コントローラ１７は、第１実施形態と同様の制御により、コンプレッサ１１を起動する。または、コントローラ１７は、電磁クラッチ２１を接続する。
これにより、コンプレッサ１１が圧縮動作を開始する。
コンプレッサ１１により圧縮された空気が、タンク１４へ供給される。
【００４２】
圧縮工程を開始した後、コントローラ１７は、圧縮工程の完了を判断する（ステップＳＴ１４）。
コントローラ１７は、タンク１４の内圧が所定値以上である場合、圧縮工程の完了と判断する。
タンク１４の内圧が所定値に達していない場合、コントローラ１７は、圧縮工程を完了しないと判断する。
【００４３】
圧縮工程を完了しないと判断した場合、コントローラ１７は、さらにユーザが降車したか否かを判断する（ステップＳＴ１５）。
コントローラ１７は、たとえばエンジン７の停止の有無に基づいて、ユーザが降車したか否かを判断すればよい。
なお、コンプレッサ１１がエンジン７により駆動されている場合、コンプレッサ１１の停止により、エンジン７の停止を判断することが可能である。
【００４４】
圧縮工程を完了せず且つユーザが降車していないと判断した場合、コントローラ１７は、圧縮工程を継続する（ステップＳＴ１６）。
コントローラ１７は、コンプレッサ１１による圧縮動作を継続させる。
コントローラ１７は、タンク１４に基準値以上の圧力の圧縮空気が蓄積されて圧縮工程を完了すると判断するか、またはユーザが降車したと判断するまで、以上の制御を繰り返す。
この間、コントローラ１７は、圧縮工程を継続すると判断し続ける。
【００４５】
そして、タンク１４に基準値以上の圧力の圧縮空気が蓄積されると、コントローラ１７は、圧縮工程の終了と判断する（ステップＳＴ１４）。
コントローラ１７は、第１実施形態と同様の制御により、圧縮工程を終了させる（ステップＳＴ１７）。
コントローラ１７は、コンプレッサ１１を停止したり、電磁クラッチ２１を切ったりする。
これにより、タンク１４には、基準値以上の所定圧力の圧縮空気が貯蔵される。
【００４６】
また、ステップＳＴ１５においてユーザが降車したと判断した場合にも、コントローラ１７は、圧縮工程を終了させる（ステップＳＴ１７）。
コントローラ１７は、第１実施形態と同様の制御により、コンプレッサ１１を停止する。コントローラ１７は、電磁クラッチ２１を切る。
このように圧縮が完了していない状況においてユーザ降車に合わせて圧縮を終了することにより、エンジン７の停止中にコンプレッサ１１を動作させないようできる。
【００４７】
図６は、図５の圧縮工程と好適に組み合わされる放出工程のフローチャートである。
【００４８】
図６に示すように、放出工程において、コントローラ１７は、まず、放出工程を実施するタイミングであるか否かを判断する。
図６の例では、コントローラ１７は、まず、乗車の有無を判断する（ステップＳＴ２１）。
乗車の有無の判断内容及び基準は、図４の圧縮工程と同じでよい。
【００４９】
ユーザが乗車したと判断した場合、コントローラ１７は、圧縮工程が完了しているか否かを判断する（ステップＳＴ２２）。
コントローラ１７は、たとえばタンク１４の圧力センサ２０の検出信号が所定の基準値を超えている場合、圧縮工程が完了していると判断する。この他にもたとえば、コントローラ１７は、たとえば図５のステップＳＴ１７において圧縮工程が完了したと判断した場合に完了フラグをメモリに保存し、この完了フラグを確認することにより、圧縮工程が完了していると判断してよい。
【００５０】
圧縮工程が完了していると判断した場合、コントローラ１７は、圧縮空気による冷却の要否を判断する（ステップＳＴ２３）。
たとえば乗車空間３内の内気温センサの検出温度が、外気温以上またはたとえば２０度などの所定の温度以上である場合、コントローラ１７は、圧縮空気による冷却が必要であると判断する。この他にもたとえば、コントローラ１７は、外気温センサの検出温度がたとえば２０度などの所定の温度以上である場合、または、日照センサが所定値以上の日照量を検出している場合、圧縮空気による冷却が必要であると判断してよい。さらに他にもたとえば、コントローラ１７は、タイマの起動予約時刻の有無、前回降車してからの経過時間、携帯電話機などからの起動指示の有無に基づいて、圧縮空気による冷却の要否を判断してよい。
【００５１】
そして、放出工程の実施タイミングであり、かつ、冷却要である場合、コントローラ１７は、放出工程を実施する（ステップＳＴ２４）。
コントローラ１７は、第１実施形態と同様の制御により、排気弁１６を開く。
これにより、タンク１４の圧縮空気が乗車空間３へ放出される。
【００５２】
なお、図６では、圧縮空気による冷却の要否の判断ステップＳＴ２３が、放出工程の実施タイミングの判断ステップＳＴ２１，ＳＴ２２の後に位置している。
圧縮空気による冷却の要否の判断ステップＳＴ２３は、放出工程の実施タイミングの判断ステップＳＴ２１，ＳＴ２２の前に実施されてよい。
タイマの起動予約時刻または携帯電話機などからの起動指示に基づいて冷却する場合、コントローラ１７は、乗車の有無を判断することなく、圧縮工程が完了していることだけを確認して冷却を実行してよい。
【００５３】
以上のように、コントローラ１７は、ユーザの乗車タイミングにおいて、必要な放出工程を実施し、次回の放出のための圧縮工程を実施する。
この結果、コントローラ１７は、前回乗車時の圧縮工程で貯蔵した圧縮空気を、今回乗車時に放出できる。
そして、タンク１４の圧縮空気は、少なくとも前回の降車時から今回乗車するまでの期間において、冷却される。タンク１４の圧縮空気の貯蔵冷却期間として、確実な放熱がなされる期間を確保できる。確実な放熱がなされる放熱期間により低温化され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。
【００５４】
ところで、第２実施形態では、コントローラ１７は、図５および図６に示すように、圧縮工程と放出工程とを別々のフローチャートの処理として実行している。
この他にもたとえば、コントローラ１７は、乗車時での圧縮完了の有無の判断に基づいて、圧縮が完了している場合には放出工程を実施し、圧縮が完了していない場合には圧縮工程を実施してよい。
このように圧縮工程と放出工程とを１つの処理に統合し、乗車時での圧縮完了の有無の判断に基づいて分岐処理する場合でも、冷却装置１０は、前回乗車時の圧縮工程で貯蔵された圧縮空気を、今回乗車時に放出できる。
ただし、このように圧縮工程と放出工程とを１つの処理に統合した場合、各乗車タイミングでは、圧縮工程および放出工程の一方を実施できなくなる。乗車する度に乗車空間３を冷却することができない。
これに対して、第２実施形態では、圧縮工程と放出工程とが別々の処理として乗車時に並列的に実施されるので、乗車する度に圧縮空気で乗車空間３を冷却できる。
なお、第２実施形態においても、乗車時に図６の放出工程よりも先に図５の圧縮工程が実施されることになると、放出前に圧縮不要の判断がなされて、次回乗車時のための圧縮空気が準備されなくなる可能性がある。
このような状況が生じ得る場合、図６の放出工程を実施した後に図５の圧縮工程を確実に実施するように、コントローラ１７に、放出工程と圧縮工程との処理順を規定すればよい。または、コントローラ１７は、図６の放出工程に続けて図５の圧縮工程を実施すればよい。
これにより、今回乗車時での放出の有無にかかわらず、確実に、次回乗車時に放出するための圧縮空気を準備できる。
【００５５】
［第３実施形態］
第１実施形態および第２実施形態は、エンジンの駆動力によりコンプレッサ１１を駆動し、このコンプレッサ１１で圧縮空気を生成する例である。
第３実施形態は、エンジンの過給機により発生した吸気圧力により圧縮空気を生成する。
第３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。
【００５６】
図７は、本発明の第３実施形態に係る冷却装置１０の模式図である。
図７には、冷却装置１０とともに、エンジン７が図示されている。
【００５７】
図７のエンジン７は、エアフィルタ４１、吸気通路４２、エンジン本体４３、排気通路４４、過給機４５を有する。
エアフィルタ４１により粉塵などが除去された空気は、吸気通路４２を通じて、エンジン本体４３に吸引される。また、エンジン本体４３で燃焼された排出ガスは、排気通路４４を通じて、車外へ排出される。なお、吸気通路４２には、インタークーラ４８が設けられている。
過給機４５は、排気通路４４内で回転可能に設けられたタービン４６と、吸気通路４２内で回転可能に設けられた加給用コンプレッサ４７と、を有する。加給用コンプレッサ４７とタービン４６とは連結される。加給用コンプレッサ４７が高圧の排出ガスにより回転されると、加給用コンプレッサ４７とともに、タービン４６が回転する。これにより、エアフィルタ４１から大気圧より高い空気が吸引される。タービン４６の下流側での空気の圧力は、大気圧より高くなる。
【００５８】
図７の冷却装置１０は、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。
そして、吸気ダクト１２は、過給機４５とエンジン本体４３との間の吸気通路４２に接続される。特に、インタークーラ４８よりエンジン本体４３側において吸気ダクト１２を吸気通路４２に接続する。これにより、冷却された高圧の空気を、吸気ダクト１２から冷却装置１０へ導入できる。
これにより、過給機４５により生成された高圧の空気が、吸気ダクト１２へ流入する。
また、吸気ダクト１２には、１ウェイのチェックバルブ２２が設けられている。これにより、吸気通路４２が吸気の脈動により負圧となることがあったとしても、タンク１４へ供給した圧縮空気が減圧されなくなる。
図７の冷却装置１０の動作は、第１実施形態または第２実施形態のものと同様である。
【００５９】
以上のように、冷却装置１０は、エンジン７の過給機４５で生成された高圧空気をタンク１４で圧縮して貯蔵し、乗車空間３へ放出する。
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。
【００６０】
また、本実施形態では、冷却装置１０は、エンジン７の吸気通路４２に接続され、過給機４５により発生した高圧の空気をタンク１４に圧縮して蓄積する。
よって、コンプレッサ１１などの圧縮器が不要である。冷却装置１０を簡素化できる。
なお、本実施形態では、冷却装置１０の吸気ダクト１２を、エンジン７の吸気通路４２に接続している。この他にもたとえば、冷却装置１０の吸気ダクト１２は、エンジン７の吸気通路４２とは別の吸気通路に接続してよい。この場合、エンジン７用の過給機４５とは別の過給機を当該別の吸気通路に設けるとよい。これにより、エンジン７の加給圧と冷却装置１０の空気の圧力とを別々に設定できる。冷却装置１０の空気圧は、エンジン７の加給圧と無関係に設定できる。また、複数個の過給機を多段に用いて、高圧の空気を発生させてよい。
【００６１】
［第４実施形態］
第３実施形態は、エンジン７の過給機４５により発生した吸気圧力により圧縮空気を生成する例である。
第４実施形態は、エンジンの排気圧力によりコンプレッサ１１を駆動して圧縮空気を生成する例である。
第４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。
【００６２】
図８は、本発明の第４実施形態に係る冷却装置１０の模式図である。
図８には、冷却装置１０とともに、エンジン７が図示されている。
図８のエンジン７の各部は、図７のエンジン７の各部と同じであり、同一の符号を付して説明を省略する。
ただし、エンジン７の排気通路４４には、排気圧力により回転するタービン４９が設けられている。
【００６３】
図８の冷却装置１０は、第１実施形態または第２実施形態と同様に、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。
ただし、コンプレッサ１１は、エンジン７の排気通路４４に設けられたタービン４９に接続される。コンプレッサ１１は、このタービン４９の駆動力により吸気口１８から吸引した空気を圧縮し、タンク１４へ供給する。
なお、図８では、コンプレッサ１１は、減速機２３を介して、タービン４９に接続される。これにより、タービン４９が数十万回転で回転したとしても、コンプレッサ１１をそれに適した動作回転数で動作させることができる。また、タンク１４に蓄積する圧縮空気の圧力が、排気ガスの脈動の影響を受ける場合には、図７と同様に、１ウェイのチェックバルブを、たとえば吸気ダクト１２に追加するとよい。
図８の冷却装置１０の動作は、第１実施形態または第２実施形態のものと同様である。
【００６４】
以上のように、冷却装置１０のコンプレッサ１１は、エンジン７の排気圧力により駆動される。そして、コンプレッサ１１で生成した高圧空気は、タンク１４で圧縮して貯蔵された後、乗車空間３へ放出される。
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。
【００６５】
また、コンプレッサ１１は、エンジン７の駆動力により駆動されるのではなく、エンジン７の排気圧力により駆動される。よって、走行中にコンプレッサ１１が動作しても、それがダイレクトにエンジン７の駆動負荷とならない。あくまでも捨てられる排出ガスの圧力で駆動されるものであるため、過大な駆動負荷となることはない。また、コンプレッサ１１をエンジン７の駆動軸に接続する必要がないため、エンジン回りのレイアウトの自由度を確保できる。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
上記実施形態では、冷却装置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、冷却装置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、冷却装置１０は、圧縮工程を実施しない。また、冷却装置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て冷却工程を実施すればよい。
そして、タンク１４を購入して利用する場合、そのタンク１４は一般的に常温に冷却されているので、冷却のための貯蔵工程も不要である。
【００６９】
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】
【００７０】
１…自動車（車両）
３…乗車空間
４…エンジン
１０…冷却装置
１１…コンプレッサ
１４…タンク
１７…コントローラ（制御部）
３５…過給機
【図１】
2013075579.tif 000003
【図２】
2013075579.tif 000004
【図３】
2013075579.tif 000005
【図４】
2013075579.tif 000006
【図５】
2013075579.tif 000007
【図６】
2013075579.tif 000008
【図７】
2013075579.tif 000009
【図８】
2013075579.tif 000010