JP2004106608A - 自動車用エアコン、自動車用冷蔵庫、これを装備した自動車、および、自動車エアコン用の部材 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の自動車では、エンジンをかけない状態で駐車しておくと、炎天下では、自動車に戻ると自動車内の温度が極めて高温になっており、自動車に戻るのは不快である。一方、駐車中にエアコンをかけておけば、ガソリンを消費し環境によくない。
【解決手段】太陽電池などの自然エネルギーを使用して動作する自動車用エアコンを作り、自動車に搭載し、駐車時に冷房運転を行なう。太陽電池、コンプレッサ駆動用の電気モータ、コンデンサ放熱用のクーリング・ファン・モータによる太陽電池冷房系システムをエンジン停止時に動作させることにより、炎天下での車室内の温度上昇を防止する。
【選択図】　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽のエネルギーなどの自然エネルギーを利用したエアコンに関し、とくに自動車用エアコンおよび自動車用エアコンを装備した自動車等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の自動車用エアコン装置に用いる冷房装置は、ジクロル・ジフルオル・メタンなどの液体が気化するときに周囲から熱を奪う性質をサイクル化したものである。サイクル化するために、一旦気化した冷媒を再び液化する必要があり、コンプレッサなどで液化を行なう蒸気圧圧縮式冷媒サイクルが使用される。コンプレッサは、ガソリンエンジンの動力により回転駆動され冷媒を圧縮により液化する。
【０００３】
したがって、従来の自動車におけるエアコン装置は、エンジンをかけないとエアコンがかからないようになっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の自動車では、エンジンをかけない、すなわちエアコンをかけない状態で駐車しておくと、炎天下では、自動車に戻ると、自動車内の温度が極めて高温になっている。車種にもよるが、５０℃〜６０℃になることもある。ハンドルが火傷しそうなくらい熱く、自動車に戻るのは不快である。また、自動車内に子供や赤ん坊を残しておいて死亡にいたるなどの事故が発生している。直射日光を遮るためにサンシェイドを使用することもあるが、車室内温度の上昇は避けられない。
【０００５】
一方、駐車中にエアコンをかけておけば、このような事態を避けることができるが、このためにはエンジンをかけっぱなしにしておく必要がある。これはガソリンを消費し環境によくない。また、オートマチック車では、社内に残しておいた子供が、オートマチック車のレバーを動かしてしまい、自動車が動き出す危険もある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の自動車用エアコン、これを装備した自動車、および、自動車エアコン用の部材は、以下のような構成手段を採用する。
【０００７】
（１）自動車用のエアコンであって、エンジンによる駆動を行なうとともに、自然エネルギーを利用して駆動を行なうようにし、停車時には自然エネルギーによりエアコン動作を行なうようにした自動車用エアコンおよび自動車用エアコンを装備した自動車であり、駐車時にもエンジンを駆動せずに冷房できる。冷房システムとしては、蒸気圧縮式冷媒サイクル方式やペルチェ効果素子を用いたシステムなどが、使用できる。
【０００８】
（２）太陽の光又は熱エネルギーを電気に変換する太陽電池と、上記電気により動作するエアコンとからなる自動車用エアコンおよび自動車用エアコンを装備した自動車であり、駐車時にもエンジンを駆けずに冷房できる。エンジン駆動車やハイブリッド車に適用できる。ガソリンエンジンの無い電気自動車や燃料電池自動車などにも適用できる。
【０００９】
（３）コンプレッサ、コンデンサ、エバポレータを少なくとも含む蒸気圧縮式冷媒サイクル方式のエアコンシステムにおいて、コンプレッサは、クラッチ機構を介してエンジンの動力により駆動され、さらに、太陽電池、電気モータを備え、電気モータは太陽電池が発電する電気エネルギーにより駆動され、コンプレッサは電気モータにより駆動され、エンジンの動力と電気モータの動力の少なくとも一方により、コンプレッサを含むエアコンシステムが冷房を行なう自動車用エアコンおよび自動車用エアコンを装備した自動車であり、駐車時にもエンジンを駆けずに冷房できる。
【００１０】
（４）コンデンサを放熱するためのクーリング・ファン・モータを更に備えた、上記（３）に記載の自動車用エアコンおよび自動車用エアコンを装備した自動車であり、駐車時にもエンジンを駆けずに、効率的に冷房できる。
【００１１】
（５）電気モータ、クーリング・ファン・モータの少なくとも一方を、エンジンによる冷房運転時にも動作させるようにした、（３）に記載の自動車用エアコンおよび自動車用エアコンを装備した自動車であり、エンジンによる冷房時にも、強力に冷房できる。
【００１２】
（６）サブバッテリを備え、太陽電池、エンジン発電電源の少なくとも一方により充電し、サブバッテリにより電気モータを駆動するようにした、（３）に記載の自動車用エアコンおよび自動車用エアコンを装備した自動車であり、駐車時にもエンジンを駆けずに、効率的に、かつ一時的に太陽光がかげっても安定に冷房できる。
【００１３】
（７）電気モータは、外力により回転する場合には発電機能を持ち、サブバッテリに充電するようにした、（３）に記載の自動車用エアコンおよび自動車用エアコンを装備した自動車であり、サブバッテリの十分に充電でき、冷房時間を長くできる。
【００１４】
また、（８）太陽電池を自動車の屋根に設置した自動車用エアコンおよび自動車用エアコンを装備した自動車、および、自動車エアコン用太陽電池ルーフ部材、　（９）太陽電池を自動車のサンルーフに設置した自動車用エアコンおよび自動車用エアコンを装備した自動車、および、自動車エアコン用太陽電池サンルーフ部材、（１０）太陽電池を自動車のルーフキャリアに設置した自動車用エアコン、自動車用エアコンを装備した自動車、および、自動車エアコン用太陽電池ルーフキャリア部材、（１１）太陽電池を自動車のフロントミラーに設置した自動車用エアコン、自動車用エアコンを装備した自動車、および、エ自動車アコン用太陽電池フロントミラー部材、（１２）太陽電池を自動車のサイドドアミラーに設置した自動車用エアコンおよび自動車用エアコンを装備した自動車、および、自動車エアコン用太陽電池サイドドアミラー部材、（１３）太陽電池を自動車のリアウイングに設置した自動車用エアコンおよび自動車用エアコンを装備した自動車、および、自動車エアコン用太陽電池リアウイング部材、などの形式により、既存の自動車への追加的適用の可能性を広げ、使用者の好みに合わせることが可能になる。
【００１５】
（１４）上記各部材上の太陽電池は、折り畳み式にして表面積を確保できるようにすることもよい。
【００１６】
（１５）自動車カバーの表面を太陽電池として使用してもよい。
（１６）コンプレッサとしては、エンジンと電気モータの両方により駆動されるものを、本発明の部材として使用することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
【００１８】
図１は、本発明の自動車用エアコンを装備した自動車の図面である。座席上部の屋根などに取り付けた太陽電池３０に太陽光が当たって発生する電気エネルギーにより、自動車内部に設けたエアコンシステムを駆動して、車室内の空気を冷却し、駐車時などに車室内の温度が大幅に上昇するのを防止、あるいは、軽減する。
【００１９】
以下、本発明に用いるエアコンシステムの構成例について説明する。エアコンシステムは、コンプレッサ、コンデンサ、クーリング・ファン、レシーバ・ドライヤ、エキスパンションバルブ、エバポレータ、車室内ブロワ・モータなどから構成される。
【００２０】
次に、エンジンによる駆動について説明する。コンプレッサは、エンジンの主軸であるクランク・シャフトからベルトなどで連結され、回転可能になっている。コンプレッサには、マグネット・クラッチが組み込まれている。まず、エンジンが始動されると、クランク・シャフトから、ベルトを経由して、プーリまで動力が伝わる。エアコンスイッチをＯＮにすると、クラッチが入り、プーリ、クラッチ、ロータを介して、コンプレッサが回転を始める。冷媒ガスがコンプレッサに吸入・圧縮され、高温・高圧（約７０℃、１５ｋｇ／ｃｍ）のガス状となり、コンデンサ２に送られる。コンデンサ２に送られた冷媒は、クーリング・ファンにより強制冷却され液化する。液化された冷媒はレシーバ・ドライヤに入り、水分やごみを取り除かれた後、エキスパンションバルブへ流れる。エキスパンションバルブにおいて、高圧の液状冷媒は、急激に膨張させられ低温・低圧の霧状冷媒となってエバポレータに流入する。エバポレータの内部の冷媒は、エバポレータのフィンを通して周囲の空気から熱を奪い、霧状冷媒からガス状冷媒になり、再びコンプレッサ１に吸入される。エバポレータのフィンの周りの冷えた空気は、車室内ブロワ・モータにより車室内部に送り出され、循環して車室内部を冷却する。コンデンサは、後述する図面に示すクーリング・ファン・モータの空気流によっても放熱されるようにする。
【００２１】
次に、コンプレッサについて説明する。コンプレッサ・シャフトの回転によりシリンダ内で冷媒が圧縮される。コンプレッサ・シャフトは、後述するクラッチを経由してエンジン動力により回転するとともに、電気モータ（電磁モータとも言う）によっても回転するようにしている。
【００２２】
次に、コンプレッサ１のクラッチ部分の構造例を図２に示す。ロータ２０２はコンプレッサ・シャフト２０１にはめ込まれている。冷房を行なわない場合は、プーリ２０３だけが回転し、コンプレッサ・シャフト２０１は回転しない。この状態において、運転者が冷房のスイッチをＯＮにすると、ステータ内のマグネット・コイル２０４に電流が流れて、強力な電磁石となり、プーリ２０３と一体になって回転しているクラッチ・リングをロータ２０２側へ強く吸着するので、エンジンからの動力は、プーリ２０３、クラッチ・リング、ロータ２０２を介してコンプレッサ・シャフト２０１に伝わり、コンプレッサ１が回転駆動する。冷房スイッチをＯＦＦにすると、マグネット・コイル２０４には通電しなくなり、クラッチ・リングは、板スプリング２０５の力でプーリ２０３側に戻るので、コンプレッサ１は停止する。
【００２３】
エンジンによる駆動の場合は、エンジンは駆動したままでも、車室内の温度が希望の設定温度以下に下がれば、サーモ・スタットが働き、マグネット・クラッチが切り離され冷房を止める。
【００２４】
本発明では、図２のようにコンプレッサ・シャフト２０１をコンプレッサ後部（プーリと反対側）に貫通させ、シャフト２０１を回転駆動できる電気モータ３１に結合する。太陽電池の発電する電気エネルギーにより、電気モータ３１を回転駆動させ、コンプレッサ１を駆動する。エンジンが始動していない状態では、マグネット・クラッチが入っていないため、プーリはロータから切り離されており、静止状態のままであり、電気モータの負荷にはならない。
【００２５】
図３は、本発明の自動車用エアコンの電気回路である。従来の電気回路に加えて、太陽電池３０、電気モータ３１、クーリング・ファン・モータ３２、サブバッテリ３３が設けられている。太陽電池の発電電力は、直流定格変換器３７を介してサブバッテリ３３を充電する。サブバッテリ３３の電力は、プッシュ・スイッチ３５を介して電気モータ３１に供給される。また、さらにデバイス・リレー３４、ダイオードＤ０を介してメイン・スイッチ１５に導かれる。クーリング・ファン・モータ３２にはプッシュ・スイッチ１６を介して電力が供給される。ブロア・モータ７には、メイン・スイッチ１５とレジスタンス２３を介して電力が供給される。自動車内のエンジンによって駆動されるエンジン発電電源１１は、バッテリ１０を充電する。バッテリ１０は従来自動車に搭載されているバッテリである。
【００２６】
まず、エンジン駆動の冷房系の場合について説明する。自動車のキーを入れてエンジンをかけると、キー・スイッチ１２がＯＮになり、バッテリ１０によりクーラ・リレー１４のコイルに電流が流れてリレーがＯＮになる。バッテリ１０の電圧は、ヒューズ１３、クーラ・リレー１４の接点を介してメイン・スイッチ１５の回転子に印加される。エンジンがかかると、イグニッション・コイル１９から高電圧のパルスがデバイス・リレー１８に印加され、デバイス・リレー１８はＯＮになる。サーモ・スタット１７は、車室内の温度が設定温度以上であるとＯＮになっている。
【００２７】
運転者が、冷房を希望する場合は、プッシュ・スイッチ１６をＯＮにする。プッシュ・スイッチ１６は、メイン・スイッチ１５に連動しており、メイン・スイッチ１５の回転子は、固定接点Ｈｉ、Ｍ、Ｌｏのいずれかの位置になる。メイン・スイッチ１５を回して、強（Ｈｉ）、中（Ｍ）、弱（Ｌｏ）のいずれかに設定する。バッテリ１０の電源は、メイン・スイッチ１５から、プッシュ・スイッチ１６、サーモ・スタット１７、デバイス・リレー１８を介して、マグネット・クラッチ２１のマグネット・コイル２２に印加され、クラッチが入る。先に図４において説明した動作により、エンジンの回転力が、クラッチを介して、コンプレッサ１に伝えられる。メイン・スイッチ１５が弱（Ｌｏ）の場合、レジスタンス２３、ダイオードＤ０を介してバッテリ１０の電圧がブロア・モータ７に印加され冷風を車室内に送り出す。中（Ｍ）、強（Ｈｉ）の位置の場合、レジスタンス２３の抵抗値がより小さいので、ブロア・モータ７の回転が速まり、より強い冷風が送り出される。
【００２８】
車室内の温度が設定温度に達すると、サーモ・スタット１７がＯＦＦとなり、クラッチが外れて、コンプレッサ１は停止する。室温が上昇すると、サーモ・スタット１７がＯＮになり、再び冷房運転となる。エンジンがＯＮでは、エンジン発電電源１１は、バッテリ１０の放電を補うために、充電回路３８によりバッテリ１０を充電する。以上は、エンジンによる冷房運転の動作である。
【００２９】
つぎに、太陽電池による冷房運転について説明する。自動車のキーを入れない状態では、クーラ・リレー１４はＯＦＦであり、バッテリ１０の電力は、メイン・スイッチ１５に印加されない。したがって、マグネット・コイル２２には電流が供給されず、クラッチはＯＦＦである。エンジンがＯＦＦであるので、イグニッション・コイル１９は動作しない。したがって、デバイス・リレー１８はＯＦＦ、デバイス・リレー３４はＯＮとなり、エンジン冷房系は動作せず、太陽電池冷房系は、動作可能状態となる。
【００３０】
プッシュ・スイッチ３５をＯＮにすると、太陽電池冷房系による冷房運転が行なわれる。太陽電池３０とサブバッテリ３３の電力は、プッシュ・スイッチ３５を介して、電気モータ３１に供給されてコンプレッサ１を駆動する。また、太陽電池３０とサブバッテリ３３の電力は、プッシュ・スイッチ３５、デバイス・リレー３４、ダイオードＤ０、メイン・スイッチ１５、プッシュ・スイッチ１６を介して、クーリング・ファン・モータ３２を駆動し、図２に示したコンデンサ２を放熱する。また、太陽電池３０とサブバッテリ３３の電力は、プッシュ・スイッチ３５、デバイス・リレー３４、ダイオードＤ０、メイン・スイッチ１５、レジスタンス２３を介して、ブロア・モータ７に供給され、車室内に冷風を送り出す。
【００３１】
プッシュ・スイッチ１６と３５は連動するようにしてもよい。運転者は、エンジン冷房系と太陽電池冷房系を区別や意識せず車内冷房の設定を行なえる。
【００３２】
電気モータ３１は、電力が印加されたときにはモータとして回転力を発生し、外力により回転するときには、逆に電力を発電する、駆動・発電の機能を持った形式のものにすれば、エンジン冷房系の動作時には、電気モータ３１は、プッシュ・スイッチ３５を介してサブバッテリ３３を充電する。したがって、サブバッテリ３３は、十分に充電される機会が多くなり、太陽が雲に隠れた場合にも、太陽電池冷房系の運転を連続的に続行できることになる。夜間など太陽電池が発電しない場合でも、エンジン冷房系の動作を行なっておけば、サブバッテリ３３の充電が可能になる。
【００３３】
以上、本実施の形態によれば、太陽電池などを用いて、自然エネルギーによりエアコン動作を行なうようにしたので、駐車時にもエンジンを駆けずに冷房でき、駐車時に車室内が耐え難いくらい高温になるのを防止できる。また、コンプレッサ、コンデンサ、エバポレータを少なくとも含む蒸気圧縮式冷媒サイクル方式のエアコンシステムを用いるので、従来の自動車のエアコンシステムを活用できる。また、コンデンサを放熱するためのクーリング・ファン・モータを更に備えたので、駐車時にもエンジンを駆けずに、効率的に冷房できる。また、電気モータ、クーリング・ファン・モータの少なくとも一方を、エンジンによる冷房運転時にも動作させれば、エンジンによる冷房時にも、強力に冷房できる。また、サブバッテリを備え、太陽電池、エンジン発電電源の少なくとも一方により充電し、サブバッテリにより電気モータを駆動するようにしたので、駐車時にもエンジンを駆けずに、効率的に、かつ一時的に太陽光がかげっても安定に冷房できる。さらに、電気モータは、外力により回転する場合には発電機能を持ち、サブバッテリに充電するようにしたので、サブバッテリを十分に充電でき、冷房時間を長くできる。
【００３４】
（実施の形態２）
図４は、本発明の自動車用エアコンの、第２の実施の形態の電気回路である。従来のエンジン冷房系の電気回路に加えて、太陽電池３０、電気モータ３１、クーリング・ファン・モータ３２、サブバッテリ３３が設けられている。太陽電池３０の発電電力は、ダイオードＤ３を介してサブバッテリ３３に、さらにプッシュ・スイッチ３５、デバイス・リレー３４を介して電気モータ３１とクーリング・ファン・モータ３２に、さらにダイオードＤ４を介してブロア・モータ７に供給される。自動車内のエンジンによって駆動されるエンジン発電電源１１は、ダイオードＤ１、Ｄ２を介してバッテリ１０とサブバッテリ３３に、それぞれ供給される。バッテリ１０は従来自動車に搭載されているバッテリである。
【００３５】
まず、エンジン駆動によるエンジン冷房系の動作は、図３の例の場合と同様であるので、説明を省く。なお、エンジンが始動されている状態では、エンジン発電電源１１は、バッテリ１０とサブバッテリ３３の両方を充電する。
【００３６】
次に、太陽電池による冷房運転について説明する。自動車のキーを入れない状態では、クーラ・リレー１４がＯＦＦであり、バッテリ１０の電源は、メイン・スイッチ１５に印加されない。したがって、マグネット・コイル２２には電流が供給されず、クラッチはＯＦＦである。エンジンがＯＦＦであるので、イグニッション・コイル１９は動作しない。したがって、デバイス・リレー１８はＯＦＦ、デバイス・リレー３４はＯＮとなり、エンジン冷房系は停止状態となり、太陽電池冷房系は、動作可能状態となる。プッシュ・スイッチ３５をＯＮにすると、太陽電池冷房系による冷房運転が行なわれる。太陽電池３０とサブバッテリ３３の電力は、プッシュ・スイッチ３５、デバイス・リレー３４を介して、電気モータ３１に供給されてコンプレッサ１が駆動され、クーリング・ファン・モータ３２にも供給されて、コンデンサを放熱する。また、太陽電池３０とサブバッテリ３３の電力は、プッシュ・スイッチ３５、デバイス・リレー３４、ダイオードＤ４を介して、ブロア・モータ７に供給され、車室内に冷風を送り出す。以上により、太陽電池冷房系が冷房動作を行なう。
【００３７】
ダイオードＤ１は、エンジン発電電源１１が停止時にバッテリ１０の放電を防ぐ。ダイオードＤ２とＤ３は、エンジン発電電源１１と太陽電池３０の干渉を防ぎ、サブバッテリ３３の放電を防止する。ダイオードＤ４とＤ５は、メイン・スイッチ１５経由のエンジン発電電源１１からの電力と太陽電池３０、サブバッテリ３３からの電力の干渉を防止し、分離する。
【００３８】
プッシュ・スイッチ１６と３５は、図３の例の場合と同様、連動するようにしてもよい。運転者は、エンジン冷房系と太陽電池冷房系を区別、意識せず車内冷房の設定を行なえる。
【００３９】
本実施の形態において、サブバッテリ３３をエンジン発電電源１１と太陽電池３０が、並列的に充電する。ブロア・モータ７は、太陽電池冷房系では、強風を送り出す。エンジン冷房系では、電気モータ３１とクーリング・ファン・モータ３２には電力を供給しない。
【００４０】
（実施の形態３）
図５は、本発明の第３の実施の形態の電気回路図である。エンジン冷房系に関連する電気回路は、第３図の場合と基本的に同様であるので、ここでは説明を省略し、異なる部分については後述する。まず、リレー３６は、スイッチＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ，Ｅを内蔵しており、コイルに通電がないときは、Ａ、Ｃ、Ｄ，ＥはＯＦＦ、ＢはＯＮになっている。
【００４１】
スイッチＢがＯＮの状態では、バッテリ１０はダイオードＤ２を介して、サブバッテリ３３とつながっており、少なくともサブバッテリ３３の電力がプッシュ・スイッチ３５に印加されている。エンジン停止時はイグニッション・コイル１９が動作しないので、デバイス・リレー３４はＯＮである。ここで、運転者がプッシュ・スイッチ３５をＯＮにするとリレー３６のコイルに通電し、スイッチＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、ＥがそれぞれＯＮ、ＯＦＦ、ＯＮ、ＯＮ、ＯＮになる。太陽電池３０の電力は、直流定格変換器３７により、所定の定電圧に変換され、スイッチＡとダイオードＤ３を介して電気モータ３１に，スイッチＤとダイオードＤ６を介してクーリング・ファン・モータ３２に、また、スイッチＣ、ダイオードＤ４を介してブロア・モータ７に供給される。また、スイッチＢがＯＦＦになったので、サブバッテリ３３はバッテリ１０とは切り離されており、サブバッテリ３３の電力だけが、プッシュ・スイッチ３５、ダイオードＤ８を介して電気モータ３１に、また、ダイオードＤ７を介してクーリング・ファン・モータ３２に供給される。よって、太陽電池冷房系が冷房動作をおこなえる。
【００４２】
ダイオードＤ８は、太陽電池３０からサブバッテリ３３への電流の流れを遮断している。したがって、サブバッテリ３３への充電は、エンジン発電電源１１からのみ行われる。
【００４３】
エンジンが動作していると、イグニッション・コイル１９により、デバイス・リレー３４がＯＦＦとなるので、スイッチＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、ＥはＯＦＦ、ＯＮ、ＯＦＦ、ＯＦＦ、ＯＦＦになる。スイッチＢはＯＮになるので、バッテリ１０とともにサブバッテリ３３も充電される。スイッチＡ、ＥがＯＦＦであるので、電気モータ３１には電力が供給されず、太陽電池冷房系の冷房は行われない。スイッチＤがＯＦＦになるので、太陽電池３０の電力はクーリング・ファン・モータ３２に供給されないが、エンジン発電電源１１の電力のうち、サブバッテリ３３を充電する電力に余裕がある場合は、この電力がスイッチＢ、プッシュ・スイッチ３５、ダイオードＤ７を介してクーリング・ファン・モータ３２を回し、エンジン冷房系の冷房効果を強化することができる。
【００４４】
スイッチＥを省いて、常にＯＮ状態にすれば、エンジン冷房系の動作時においても、電気モータ３１にエンジン発電電源１１の電力が供給されるので、コンプレッサ１の回転力が強化され、エンジン冷房系の冷房効果を強化することができる。
【００４５】
（実施の形態４）
図６は、本発明の第４の実施の形態の電気回路図である。エンジン冷房系に関連する電気回路は、第３図の場合と同様であるので、説明を省略する。まず、リレー４０は、スイッチＡ、Ｂ、Ｃを内蔵しており、コイルに通電がないときは、すべてＯＮになっている。リレー４０のコイルは、デバイス・リレー１８により駆動される。
【００４６】
エンジン発電電源１１は、充電回路３８を介してバッテリ１０を充電する。太陽電池３０は、充電回路３９を介してバッテリ１０を充電する。両充電回路３８、３９が充電動作する際について簡単に述べる。充電方式には種々の方式があるが、定電流・定電圧方式では、最初、定電流で充電し、充電がかなり進むと所定のほぼ一定電圧で充電する。定電流充電状態では、２つの充電回路の出力インピーダンスが高いので、お互いは干渉せず、それぞれが充電動作を行なう。一定電圧に到達した場合は、一方の充電回路を遮断するようにすれば、定電圧充電において、干渉を起こさないようにできる。このようにすれば、太陽エネルギーを充電して蓄積することにより、環境に優しいシステムを実現できる。
【００４７】
エンジン停止時には、充電回路３８は動作しないので、２つの充電回路の干渉は起こらない。
【００４８】
次に、冷房動作について説明する。エンジン動作時は、イグニッション・コイル１９が動作し、デバイス・リレー１８はＯＮである。ここで、運転者がプッシュ・スイッチ１６をＯＮにすると、車室内温度が所定温度以上でサーモ・スタット１７がＯＮのばあいは、リレー４０のコイルに通電し、スイッチＡ、Ｂ、Ｃ、がそれぞれＯＦＦになり、電気モータ３１、クーリング・ファン・モータ３２には通電されない。したがって、エンジン冷房系のみが動作する。
【００４９】
エンジン停止時には、イグニッション・コイル１９が非動作で、デバイス・リレー１８はＯＦＦである。リレー４０のコイルには非通電であるので、スイッチＡ、Ｂ、Ｃ、がそれぞれＯＮになる。ここで、運転者がプッシュ・スイッチ１６をＯＮにすると、連動するプッシュ・スイッチ３５もＯＮになる。クーラ・リレー１４はＯＦＦであるが、プッシュ・スイッチ３５を介してバッテリ１０の電力がメイン・スイッチ１５に導かれる。メイン・スイッチ１５もプッシュ・スイッチ１６に連動しており、回転子は固定端子に接続される。車室内温度が所定温度以上でサーモ・スタット１７がＯＮのばあいは、サーモ・スタット１７、スイッチＡ、Ｂ、Ｃを介して、電気モータ３１、クーリング・ファン・モータ３２、ブロア・モータ７に、それぞれ電力が供給される。したがって、太陽電池冷房系が動作する。
【００５０】
本実施の形態において、車室内温度が所定温度までに低下すると、サーモ・スタット１７がＯＦＦになり、太陽電池冷房系の冷房が一時停止する。したがって、冷え過ぎを防止できる。また、太陽エネルギーを無駄な冷房に使うことなく、バッテリ１０の充電に利用できる。
【００５１】
なお、本実施の形態の変形としてつぎのようにしてもよい。スイッチＡを省いて、常時接続状態にすれば、エンジン冷房系の動作状態において、マグネット・クラッチ２１が動作しているときにも、電気モータ３１が回転力を発生し、コンプレッサ１の圧縮力を補強できる。また、スイッチＢを省いて常時接続状態にすれば、エンジン冷房系の動作状態においても、クーリング・ファン・モータ３２が回り、コンデンサ２の放熱に寄与するので、冷却力を強化できる。太陽電池冷房系の動作では、スイッチＣにより、レジスタンス２３をバイパスして、ブロア・モータ７を強風状態としたが、スイッチＣを省いて、メイン・スイッチ１５の設定により、強さを選択できるようにしてもよい。これらの変形を全て採用すれば、リレー４０は不要になる。
【００５２】
また、エンジン駆動時も、非駆動時も、バッテリ１０の電力は、冷房時には、メイン・スイッチ１５に導かれるのであるから、クーラ・リレー１４を常時ＯＮにし、プッシュ・スイッチ３５を省いてもよい。すなわち、クーラ・リレー１４、キー・スイッチ１２の接点は不要で、バッテリ１０はヒューズ１３を介して直接、メイン・スイッチ１５の稼動接点に接続されることになる。
【００５３】
以上、本実施の形態において、充電回路３８、３９が必要になるが、サブバッテリ３３、クーラ・リレー１４、キー・スイッチ１２、リレー４０などを省くこともでき、簡単な構成で、太陽電池エネルギーを有効利用し、エンジン冷房系の動作においても冷房力を強化するなどの効果が得られる。
【００５４】
なお、本実施の形態において、太陽電池冷房系を長時間作動させると、夜間などには太陽光が無いため充電が行われず、バッテリ１０の放電が進みすぎ、エンジンの始動や自動車の運転に差し支えが起こることが有り得る。これを防止するためには、バッテリ１０に放電監視回路を設けておき、電力残量が一定値以下になった場合には、プッシュ・スイッチ１６、３５をＯＦＦにして、冷房動作を停止するようにすることが好ましい。また、充電回路３９に、太陽電池３０の出力電力監視回路を設けておき、発電電力が所定時間以上所定値以下に低下した場合は、プッシュ・スイッチ１６、３５をＯＦＦにして、冷房動作を停止するようにしても、バッテリ１０の放電の進みすぎを防止できる。
【００５５】
（実施の形態５）
本発明は、既に説明した上記実施の形態の場合も含めて、様々な実施形態を取りうるので、つぎに、これらについて、整理して説明しておく。
【００５６】
まず、（ａ１）サブバッテリ３３を使用する場合と、（ａ２）サブバッテリ３３を使用しない場合、の実施形態を取り得る。
【００５７】
サブバッテリ３３に対する充電については、（ｂ１）太陽電池３０のみによって充電する、（ｂ２）エンジン発電電源１１のみにより充電する、（ｂ３）太陽電池３０、エンジン発電電源１１の両方で充電する、の実施形態を取り得る。
【００５８】
サブバッテリ３３がある場合（ａ１）において、太陽電池冷房系の冷房動作では、電気モータ３１に供給する電力として、（ｃ１）太陽電池３０、サブバッテリ３３の一方または両方を使用する、（ｃ２）更に、バッテリ１０も使用する、の実施形態を取り得る。
【００５９】
クーリング・ファン・モータ３２に供給する電力として、（ｄ１）太陽電池３０、サブバッテリ３３、バッテリ１０の内から１つ、２つ、または３つの電力を使用する、の７通りの実施形態を取り得る。
【００６０】
ブロア・モータ７に供給する電力として、（ｅ１）太陽電池３０、サブバッテリ３３、バッテリ１０の内から１つ、２つ、または３つの電力を使用する、の７通りの実施形態を取り得る。
【００６１】
サブバッテリ３３がある場合（ａ１）において、エンジン冷房系では、電気モータ３１に供給する電力として、（ｆ１）供給しない、（ｆ２）エンジン発電電源１１、バッテリ１０から供給する、（ｆ３）更に、太陽電池３０、サブバッテリ３３の一方又は両方からも供給する、の実施形態を取り得る。
【００６２】
クーリング・ファン・モータ３２に供給する電力として、（ｇ１）供給しない、（ｇ２）エンジン発電電源１１、バッテリ１０から供給する、（ｇ３）更に、太陽電池３０、サブバッテリ３３の一方又は両方からも供給する、の実施形態を取り得る。
【００６３】
ブロア・モータ７に供給する電力として、（ｈ１）エンジン発電電源１１、バッテリ１０から供給する、（ｈ２）更に、太陽電池３０、サブバッテリ３３の一方又は両方からも供給する、の実施形態を取り得る。
【００６４】
サブバッテリ３３を備えない（ａ２）の場合には、（ｋ１）バッテリ１０に太陽電池３０、エンジン発電電源１１の両方で充電する、（ｋ２）バッテリ１０にエンジン発電電源１１のみで充電する、の実施形態を取り得る。
【００６５】
サブバッテリ３３を備えない（ａ２）の場合において、太陽電池冷房系の冷房動作では、電気モータ３１に供給する電力として、（ｍ１）太陽電池３０を使用する、（ｍ２）更に、バッテリ１０も使用する、の実施形態を取り得る。
【００６６】
クーリング・ファン・モータ３２に供給する電力として、（ｎ１）太陽電池３０の電力を使用する、（ｎ２）バッテリ１０の電力を使用する、（ｎ３）太陽電池３０とバッテリ１０の両方の電力を使用する、の実施形態を取り得る。
【００６７】
ブロア・モータ７に供給する電力として、（ｐ１）太陽電池３０の電力を使用する、（ｐ２）バッテリ１０の電力を使用する、（ｐ３）太陽電池３０とバッテリ１０の両方の電力を使用する、の実施形態を取り得る。
【００６８】
サブバッテリ３３を備えない（ａ２）の場合において、エンジン冷房系の冷房動作では、電気モータ３１に供給する電力として、（ｑ１）供給しない、（ｑ２）エンジン発電電源１１、バッテリ１０から供給する、（ｑ３）更に、太陽電池３０からも供給する、の実施形態を取り得る。
【００６９】
クーリング・ファン・モータ３２に供給する電力として、（ｒ１）供給しない、（ｒ２）エンジン発電電源１１、バッテリ１０から供給する、（ｒ３）更に、太陽電池３０からも供給する、の実施形態を取り得る。
【００７０】
ブロア・モータ７に供給する電力として、（ｔ１）エンジン発電電源１１、バッテリ１０から供給する、（ｔ２）更に、太陽電池３０からも供給する、の実施形態を取り得る。
【００７１】
充電方式には種々の方式があるが、最もよく使われる定電流・定電圧方式では、最初、ほぼ定電流で充電し、充電がかなり進むと所定のほぼ一定電圧で充電する。エンジン発電電源１１と太陽電池３０の両方から充電する場合は、図８の実施例で説明したように、定電流充電状態では、２つの充電回路の出力インピーダンスが高いので、お互いは干渉しない。一定電圧に到達した場合は、一方の充電回路を遮断するようにすれば、定電圧充電において、干渉を起こさないようにできる。　　エンジン停止時には、充電回路３８は充電動作を停止する。
【００７２】
３つのモータに対する電力の供給源としては、太陽電池３０、エンジン発電電源１１、バッテリ１０、サブバッテリ３３の４通りがあるから、上記分類以外の組み合わせ方もあるが、煩雑になるので、これ以上のケースについては、個々の説明は省略する。一つのモータに対して複数種の電力源を適用する場合は、電力源が干渉して損失を発生しないようにしなければならない。太陽電池３０、エンジン発電電源１１のいずれかと、バッテリ１０、サブバッテリ３３のいずれかを組み合わせる場合は、発電側からバッテリと負荷のモータに対してバッテリの充電状態に応じて電力を配分して供給することになり、大きな問題はない。太陽電池３０とエンジン発電電源１１を組み合わせる場合、あるいは、バッテリ１０とサブバッテリ３３を組み合わせる場合には、電力供給余裕の高い方の優先度を高めて電力供給させるようにしてもよい。太陽電池冷房系モードの場合は、太陽電池３０とサブバッテリ３３の優先度を高めて使用するのが、自然エネルギーの有効利用の観点から、より好ましい。また、それぞれの供給源の電力容量と、電気モータ３１、クーリング・ファン・モータ３２、ブロア・モータ７が必要とする電力量によって、バッテリに対する充電電源や各モータに対する電力供給源を適切に選定して決めればよい。
【００７３】
太陽電池冷房系における車室内の温度設定については、サーモ・スタット１７を流用する構成について説明した。サーモ・スタット１７の設定温度値を可変できるようにして、太陽電池冷房系においては、エンジン冷房系より高目の温度設定ができるようにしてもよい。太陽電池冷房系用のサーモ・スタットを設けておき、エンジン冷房系とは別の車室内温度設定を行なってもよい。太陽電池の発電電力が十分に大きくない場合には、エンジン冷房系より高目の温度設定ができるようにすれば、バッテリ１０やサブバッテリ３３による冷房時間を長くすることができる。
【００７４】
（実施の形態６）
以下、太陽電池の取り付け位置と太陽電池を用いた部材の実施の形態について説明する。ここで、部材とは、本発明の自動車用エアコンの一部を構成する自動車の部品およびその部品に使用する部品、材料などを含む。
【００７５】
図７は、自動車のルーフの部分全体に太陽電池を埋め込んだものである。面積が大きくとれ、発電量が多くできる。
【００７６】
図８は、サンルーフのガラス部分を太陽電池としたものである。現在市販されている車に施す改造が少なくて済む利点がある。
【００７７】
図９は、脱着可能なルーフキャリアなどに太陽電池を埋め込むものである。広い面積がとれ、着脱可能であるので、エアコンを使わない季節には、取り外すことが可能となる。
【００７８】
図１０は、サイドドアミラー表面に太陽電池を埋め込んだものである。面積は少ないが、電動格納など、電気配線の処理が簡単に施せる利点がある。
図１１は、リアウイング表面に太陽電池を埋め込んだものである。面積は少ないが、ハイマウント・ストップランプなどとともに電気配線処理が簡単に施せる利点がある。
【００７９】
ボンネット上、リアトランクカバー上、窓などへ太陽電池を取り付けることは、現在は禁止されているが、透明の太陽電池や現在よりもっと堅牢な太陽電池が実現できて、取り付けが許可されるようになれば、ボンネット上、リアトランクカバー上に取り付けたり、窓を太陽電池板で構成したりしてもよい。
【００８０】
布のように折り曲げたり、巻き取ったり、畳んだりできる太陽電池を使用して、自動車カバーを構成し、駐車時に車にかぶせるようにしてもよい。太陽電池冷房系のエアコン動作に加えて、カバーによる車室内温度上昇防止効果が得られる。
【００８１】
図７や図９の形式において、２〜３枚の太陽電池板をルーフ上に折り曲げて収納できるようにし、駐車時には、広げて使用するようにしてもよい。
【００８２】
以上、本実施の形態によれば、エアコン用太陽電池ルーフ、エアコン用太陽電池サンルーフ、エアコン用太陽電池ルーフキャリア、エアコン用太陽電池フロントミラー、エアコン用太陽電池サイドドアミラー、エアコン用太陽電池リアウイング、など種々の形式により、太陽電池を取り付けることができ、既存の自動車への追加的適用の可能性や、使用者の好みに合わせることが可能になる。
【００８３】
（実施の形態７）
以下、ハイブリッド車、電気自動車等において上述した発明を実装する場合の実施の形態について説明する。図１２は、ハイブリッド車に本発明を適用した例である。ハイブリッド車では、エンジン５１の動力で発電機５２を回し、発電電力を充電器５３によりバッテリ５８に蓄積しておき、走行時には、バッテリ５８の電力をモータ５４に供給して回転力を発生し、車輪５５を回して走行する。ブレーキを掛けるとモータ５４は、発電機となって、回生電力を発生してバッテリ５８を充電する。バッテリ５８の蓄積電力が所定値以下になるとエンジン５１が始動してバッテリ５８の電力を補う。走行速度や乗車人数による荷重によって、バッテリ５８からの消費電力が変わるが、走行時の消費電力に応じてエンジン５１の動力を制御し、エンジンの始動と停止を減らして、最も効率のよい馬力で定常的なエンジン動作を行なわせることにより、燃費の改善や排気ガスの削減が図れる。
【００８４】
本発明のエアコンでは、太陽電池５６、充電器５７、電気モータ５９、コンプレッサ６０、クーリング・ファン・モータ６１、ブロア・モータ６２を設ける。太陽電池５６の発電電力を充電器５７によりバッテリ５８に蓄積する。バッテリ５８の電力を電気モータ５９に供給し、コンプレッサ６０を駆動する。バッテリ５８の電力をクーリング・ファン・モータ６１とブロア・モータ６２にも供給する。冷房システムは、実施の形態１で説明した蒸気圧縮式冷媒サイクル方式でよい。コンプレッサ６０は、エンジンで駆動されず、専ら電気モータ５９により駆動される。このようにすれば、駐車時には、太陽電池５６の発電電力で冷房が行なわれ、電力が不足の場合は、バッテリ５８の蓄積電力が供給されることになる。
【００８５】
図１３は、ハイブリッド車に本発明のエアコンを適用した例で、サブバッテリ６３を追加したものである。図１２の例と異なる部分について説明する。太陽電池５６は充電器５７を介してサブバッテリ６３を充電する。エンジン系統の充電器５３は、バッテリ５８に加えて、サブバッテリ６３も充電する。サブバッテリ６３の電力は、電気モータ５９、クーリング・ファン・モータ６１、ブロア・モータ６２に供給される。このようにすれば、走行用のバッテリ５８の電力は、駐車中は温存され、スムーズに走行開始を行なえる。
【００８６】
以上は、ハイブリッド車に本発明を適用した場合である。つぎに、蓄電池等を用いた電気自動車の場合について説明する。電気自動車は、図１２、図１３のエンジン５１と発電機５２を、蓄電池等に置き換えた構成となる。その他の部分は、既に説明したものと同様である。さらに、燃料電池を用いた燃料電池自動車の場合も同様である。つまり、燃料電池自動車は、図１２、図１３のエンジン５１と発電機５２を、燃料電池に置き換えた構成となる。
【００８７】
（実施の形態８）
以下、蒸気圧縮式冷媒サイクル方式以外の方式を用いた例について説明する。実施の形態１等で説明した蒸気圧縮式冷媒サイクル方式以外に、ペルチェ効果を用いた冷却装置をエアコンに用いてもよい。この場合は、太陽電池３０やサブバッテリ３３の電力をペルチェ効果素子に供給し、ペルチェ効果素子の高温側にクーリング・ファン・モータの風を当てて熱を車外に放出し、低温側にブロア・モータによる風を当てて、冷風を車室内に流すようにすればよい。
【００８８】
（実施の形態９）
上記、自動車用エアコンのブロア・モータ７、６２による冷風を、車室内に設けた冷蔵庫コンテナの中に導くようにして、冷蔵庫の機能を車に搭載するようにしてもよい。この場合、ブロア・モータの送風ファンから冷蔵庫コンテナまで、冷風を断熱パイプで導いて冷蔵庫コンテナ内を冷却し、冷却後の冷風を、排出パイプにより、車室内に放散するようにすればよい。上記エバポレータの一部分を冷蔵庫コンテナの内部に挿入するように設けて、コンテナ内部を直接冷却するようにしてもよい。また、小型のエバポレータを、上述したエバポレータに並列又は直列に設け、冷蔵庫コンテナの内部に設置して、コンテナ内部を直接冷却するようにしてもよい。このようにすれば、冷凍食品などを安全に保管したり、アイスクリームや清涼飲料などを保管する場所として使用することができる。この冷蔵庫も、太陽電池の電力により働くので、駐車時に、冷蔵庫内部の温度が上がるのを防止できる。
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、太陽電池などを用いて、自然エネルギーによりエアコン動作を行なうようにしたので、駐車時にもエンジンを駆けずに冷房でき、駐車時に車室内が耐え難いくらい高温になるのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】自動車用エアコンを装備した自動車を示す図
【図２】本発明に使用するコンプレッサのクラッチ部の一実施形態を示す図
【図３】本発明の自動車用エアコンに使用する電気回路の構成の一実施形態を示す図
【図４】本発明の自動車用エアコンに使用する電気回路の構成の一実施形態を示す図
【図５】本発明の自動車用エアコンに使用する電気回路の構成の一実施形態を示す図
【図６】本発明の自動車用エアコンに使用する電気回路の構成の一実施形態を示す図
【図７】本発明の自動車用エアコンの太陽電池を取り付け位置の一実施形態を示す図
【図８】本発明の自動車用エアコンの太陽電池を取り付け位置の一実施形態を示す図
【図９】本発明の自動車用エアコンの太陽電池を取り付け位置の一実施形態を示す図
【図１０】本発明の自動車用エアコンの太陽電池を取り付け位置の一実施形態を示す図
【図１１】本発明の自動車用エアコンの太陽電池を取り付け位置の一実施形態を示す図
【図１２】ハイブリッド車に本発明の自動車用エアコンを適用した場合の一実施形態を示すブロック図
【図１３】ハイブリッド車に本発明の自動車用エアコンを適用した場合の一実施形態を示すブロック図
【符号の説明】
１、６０　コンプレッサ
２　コンデンサ
７、６２　ブロア・モータ
１０、５８　バッテリ
１１　エンジン発電電源
１２　キー・スイッチ
１３　ヒューズ
１４　クーラ・リレー
１５　メイン・スイッチ
１６、３５　プッシュ・スイッチ
１７　サーモ・スタット
１８、３４　デバイス・リレー
１９　イグニッション・コイル
２１　マグネット・クラッチ
２２　マグネット・コイル
２３　レジスタンス
３０、５６　太陽電池
３１、５９　電気モータ
３２、６１　クーリング・ファン・モータ
３３、６３　サブバッテリ
３６、４０　リレー
３７　直流定格変換器
３８、３９　充電回路
５１　エンジン
５２　発電機
５３、５７　充電器
５４　モータ
５５　車輪
２０１　コンプレッサ・シャフト
２０２　ロータ
２０３　プーリ
２０４　マグネット・コイル
２０５　板スプリング

Claims (25)

1. 自然エネルギーを利用して駆動を行なうようにし、停車時に自然エネルギーによりエアコン動作を行なうようにした自動車用エアコン。
2. 太陽の光または熱エネルギーを電力に変換する太陽電池を具備し、前記電力により動作する自動車用エアコン。
3. コンプレッサ、コンデンサ、エバポレータを少なくとも含む蒸気圧縮式冷媒サイクル方式のエアコンシステムが冷房を行う自動車用エアコンであって、前記コンプレッサは、クラッチ機構を介してエンジンの動力により駆動され、さらに、太陽電池、電気モータを具備し、前記電気モータは前記太陽電池が発電する電気エネルギーにより駆動され、前記コンプレッサは前記電気モータにより駆動され、前記エンジンの動力と前記電気モータの動力の少なくとも一方により前記エアコンシステムが冷房を行なう自動車用エアコン。
4. 前記コンデンサを放熱するためのクーリング・ファン・モータをさらに具備する請求項３記載の自動車用エアコン。
5. 前記電気モータ、前記クーリング・ファン・モータの少なくとも一方を、エンジンによる冷房運転時にも動作させるようにした請求項４記載の自動車用エアコン。
6. サブバッテリをさらに具備し、前記太陽電池、前記エンジンの発電電源の少なくとも一方により前記サブバッテリを充電し、前記サブバッテリにより前記電気モータを駆動するようにした請求項３記載の自動車用エアコン。
7. 前記電気モータは、外力により回転する場合には発電機能を持ち、前記サブバッテリに充電するようにした請求項６の自動車用エアコン。
8. 太陽電池を自動車の屋根に設置した請求項２記載の自動車用エアコン。
9. 太陽電池を自動車のサンルーフの位置に設置した請求項２記載の自動車用エアコン。
10. 太陽電池を自動車のルーフキャリアに設置した請求項２記載の自動車用エアコン。
11. 太陽電池を自動車のフロントミラーに設置した請求項２記載の自動車用エアコン。
12. 太陽電池を自動車のサイドドアミラーに設置した請求項２記載の自動車用エアコン。
13. 太陽電池を自動車のリアウイングに設置した請求項２記載の自動車用エアコン。
14. 請求項１から請求項１３いずれか記載の自動車用エアコンを装備した自動車。
15. 請求項８から請求項１３いずれか記載の自動車エアコンを構成する折り畳み式の太陽電池の部材。
16. 請求項８記載の自動車用エアコンを構成する自動車エアコン用太陽電池ルーフ部材。
17. 請求項９記載の自動車用エアコンを構成する自動車エアコン用太陽電池サンルーフ部材。
18. 請求項１０記載の自動車用エアコンを構成する自動車エアコン用太陽電池ルーフキャリア部材。
19. 請求項１１記載の自動車用エアコンを構成する自動車エアコン用太陽電池フロントミラー部材。
20. 請求項１２記載の自動車用エアコンを構成する自動車エアコン用太陽電池サイドドアミラー部材。
21. 請求項１３記載の自動車用エアコンを構成する自動車エアコン用太陽電池リアウイング部材。
22. 太陽電池を表面に有する自動車用のカバー部材。
23. エンジンの動力とはクラッチ機構によりコンプレッサに結合されるとともに、電気モータがコンプレッサに結合され、太陽電池を電力源として、電気モータにより駆動できるように構成された自動車用エアコンのコンプレッサ部材。
24. 太陽の光または熱エネルギーを電力に変換する太陽電池を具備し、前記電力により動作する自動車用冷蔵庫。
25. 請求項２４項記載の自動車用冷蔵庫を装備した自動車。

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