JP2008049989A - 太陽熱を利用した空調装置駆動システム及びその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】太陽熱を利用して車両のエンジンが停止した後にも作動できる空調装置駆動システム及びその方法を提供する。
【解決手段】この空調装置駆動システムは、外気温度センサーと、室内温度センサーと、車両内部の空気を吸入する空気流入部と外部の空気を内部に循環させ冷風または温風を車両内部に供給する空気ブローアと車両内部を冷暖房するための熱電素子モジュールを備えた空調機器と、空気浄化機と、車両のシートの温度を調節する冷暖房シートモジュールと、太陽熱を利用して駆動力を提供する太陽電池モジュールと、車両のエンジンが止まった場合、太陽電池モジュールを駆動して太陽光の強さによって空調機器と空気浄化機及び冷暖房シートモジュールとを制御するコントローラーとを含んで構成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、太陽熱を利用した空調装置駆動システムに係り、より詳しくは、太陽光の強さにより単純換気と空気浄化、シート空調、熱電素子モジュールとを順次に作動及び制御する太陽熱を利用した空調装置駆動システム及び方法に関する。

夏場に車両を外部に長期間駐車する場合、外部の温度が高いと車室内部の温度が急激に上昇する。乗客が車に再び乗ろうとすれば、ドアを開いてしばらくの間、換気を行うことになる。このような換気を行っても加熱されたシートの温度は、簡単に下がらないので、搭乗時、不便である。シートの温度を適正温度に維持するため、シートを冷暖房する場合、シートに挿入される熱電素子の性能に限界があり、高温では作動性能が低下し、始動ができなくなる状態になることもある。

また、夏場に外部温度の上昇による車室内部温度の上昇で、ライターや携帯電話バッテリーなどが爆発する可能性があり、子供やペットの搭乗時、高温の車室内に長時間漏出された場合、窒息の危険も高くなる。

車室内部の温度が高くなると、揮発性有機物質（Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ；ＶＯＣ）の量が増加して室内空気が汚染される場合がある。また、乗客の喫煙や食べ物摂取などによる汚染物質が車室内部に吸着され、室内空気汚染及び匂いを誘発したりする。エンジンを止めた後、空調機器内部の蒸発機やダクトに残った凝縮水により、カビ菌が増え、特有の匂いが発生する場合がある。このような残余凝縮水は、空調機器内部の湿度を高くするので、初期作動の時、湿気のある空気によって車の窓ガラスに湯気現象を発生させる。従って、このような問題点を解決するため、車のエンジンが止まった時にも作動できる空調システムの必要性が高まっている。
特開平８−１８８０３１号公報

本発明は、上記のような従来の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、太陽光の強さによって単純換気と空気浄化、シート空調、熱電素子モジュールを順次に作動及び制御することで、車両の長時間駐車時に、車内外部との温度差を減少させて、快適な室内環境を造成した車両の空調システムを提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明による請求項１記載の太陽熱を利用した空調装置駆動システムは、車両の外部に装着されて車両外気温度を感知する外気温度センサーと、車室内部に装着されて車室内部温度を感知する室内温度センサーと、車室内部の空気を吸入する空気流入部と、外部の空気を内部に循環させ、冷風または温風を車両の内部に供給する空気ブローアと、車両を冷暖房するための熱電素子モジュールが備えられた空調機器と、車両内部の空気を浄化する空気浄化機と、車両のシートに装着されて前記シートの温度を調節する冷暖房シートモジュールと、車両のエンジンが止まった後、空調機器と空気浄化機及び冷暖房シートモジュールが作動するように、太陽熱を利用して駆動力を提供する太陽電池モジュールと、車両のエンジンが止まった場合、太陽電池モジュールを駆動して太陽光の強さによって空調機器と空気浄化機及び冷暖房シートモジュールを制御するコントローラーとを含むことを特徴とする。

請求項２の記載によれば、前記空調機器は、イオンを発生させて内部を殺菌し、匂いを除去するイオン発生装置をさらに含むことを特徴とする。

請求項３の記載によれば、前記太陽電池モジュールから入力される電流は、太陽光の強さによってα、β、γ、δの４段階に分けられ、α＜β＜γ＜δであることを特徴とする。

また、上述の目的を達成するため、本発明による太陽熱を利用した空調装置駆動方法は、請求項１〜請求項３に記載の太陽熱を利用した空調装置駆動システムにおいて、エンジンが止まったか確認する段階（Ｓ１０）と、空調機器の外気循環モードに変更して太陽電池モジュールで電流を印加される段階（Ｓ２０）と、室内温度と外気温度の差が設定温度以上であるか判断する段階（Ｓ３０）と、室内温度と外気温度の差が設定温度以上であれば、αより大きい電流であるか判断する段階（Ｓ４０）と、入力電流がαより大きければ、空気浄化機を駆動する段階（Ｓ５０）と、空気浄化機が駆動された後、βより大きい入力電流がであるか判断する段階（Ｓ６０）と、入力電流がβより大きければ、空調機器の空気ブローアを駆動する段階（Ｓ７０）と、空調機器の空気ブローアが駆動された後、γより大きい入力電流であるか判断する段階（Ｓ８０）と、入力電流がγより大きければ、冷暖房シートモジュールを駆動する段階（Ｓ９０）と、冷暖房シートモジュールが駆動された後、δより大きい入力電流であるか判断する段階（Ｓ１００）と、入力電流がδより大きければ、空調機器の熱戦素子モジュールを作動する段階（Ｓ１１０）とが備えられ、外気及び室内温度センサーと空調機器、空気浄化機、冷暖房シートモジュール及び太陽電池モジュールを制御することを特徴とする。

請求項５の記載によれば、太陽電池モジュールから入力される電流がα＞β＞γ＞δであれば、コントローラーはエンジンが止まったか確認する段階（Ｓ１０）乃至電流がδより大きければ熱戦素子モジュールを作動する段階を、逆順に行うように外気及び室内温度センサーと空調機器、空気浄化機、冷暖房シートモジュール及び太陽電池モジュールを制御することを特徴とする。

本発明の太陽熱を利用した空調装置駆動システム及び方法は、太陽光が強くなれば、単純換気、空気浄化、シート空調、熱電素子モジュールを順次に作動及び制御することで、夏場の車両の長時間駐車に際しても、車両の内部温度が急激に上昇することを防止して、快適な室内環境を造成することができる。

また、車室内部温度が高い場合に発生されるライターなどの引火物質の爆発危険を防止し、子供やペットの窒息危険を防止することができる。

車室内部の温度上昇による揮発性有機化合物の発生を防止して車室内部空気の汚染を防止し、新車において健康に悪い影響をかける症侯群や匂い発生を防止することができる。

また、エンジンが止まった後、空調機器の蒸発期やダクトに残っている凝縮水による窓ガラスに発生する湯気及びカビ発生を防止することができる。

以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の太陽熱を利用した空調装置駆動システムを示す概略図である。図２は、図１による太陽熱を利用した空調装置駆動システムを示す模式図である。

図１及び図２に示すように、本発明の一実施形態に係る太陽熱を利用した空調装置駆動システムは、車両１０の外部及び内部に装着される外気温度センサー１００及び室内温度センサー２１０と、車両１０内部を換気させて車両１０を冷暖房するための空調機器２２０と、車両１０内部の空気を浄化する空気浄化機２３０と、シートの温度を調節する冷暖房シートモジュール２４０と、太陽熱を利用して空調機器２２０及び空気浄化機２３０、冷暖房シートモジュール２４０を作動させる太陽電池モジュール２５０及びこれらを制御するコントローラー２６０によって具現される。

外気温度センサー１００は、車両１０の外部空気温度を感知し、室内温度センサー２１０は、車室２００内部の温度を感知する。車両１０のエンジンが止まった後、外気温度センサー１００及び室内温度センサー２１０により感知された温度の差によってコントローラー２６０が空調システムを駆動するかどうかの可否を判断する。

空調機器２２０は、車室２００内部の空気を吸い込む空気流入部２２２と、外部の空気を内部に循環させ、冷風または温風を車室２００内部に供給する空気ブローア２２４と、車両１０を冷暖房するための熱電素子モジュール２２６で構成される。また、空調機器２２０には、内部を殺菌して匂いを除去するイオン発生装置２２８が設置される。

図２に示すように、空調機器２２０は、空気流入部２２２と空気ブローア２２４により車室２００内部の空気を換気させ、冷暖房が必要な場合、熱電素子モジュール２２６によって冷温された空気を、空気ブローア２２４を介して車室２００内部に送風する。空調機器２２０の作動後、内部の蒸発機やダクトなどに凝縮水が残れば、作動後、残熱により高温多湿な環境が造成され、カビなどが棲息しやすい環境になる。これによって、空調機器２２０の初期作動の際、匂いが発生して衛生上の問題になるので、イオン発生装置２２８を使用してイオンを発生させることにより空調機器２２０内部を殺菌する。従って、匂い発生の原因が除去されて匂い問題も解決される。

空気浄化機２３０は、車室２００内部の空気を浄化し、車両１０内部に装着されて使用するに好適であれば、その種類に制限されるわけではない。

冷暖房シートモジュール２４０は、車両１０シートの温度を調節することで、夏場にはシートを凉しく維持し、冬場にはシートを暖かく維持するように内部に熱電素子が設置される。

太陽電池モジュール２５０は、太陽光を容易に集光するように車両１０のルーフパネル３００外側やルーフパネル３００後方ウィンドウ下側などに設置される。太陽電池モジュール２５０は、太陽光を利用して、上述した空調機器２２０と空気浄化機２３０及び冷暖房シートモジュール２４０が車両１０のエンジンが止まった後にも作動できるように駆動力を提供する。

図１及び図２に示すように、コントローラー２６０には、空調機器２２０と空気浄化機２３０、冷暖房シートモジュール２４０及び太陽電池モジュール２５０などを制御するスイッチ２６２がそれぞれ設けられ、必要によって使用者がこれを操作して制御するなど予め設定された条件によってこれらを制御する。

コントローラー２６０は、車両１０のエンジンが動いている状態ではエンジンの駆動力によって空調機器２２０と空気浄化機２３０及び冷暖房シートモジュール２４０を駆動し、車両１０のエンジンが止まった状態では太陽電池モジュール２５０を駆動して空調機器２２０と空気浄化機２３０及び冷暖房シートモジュール２４０を駆動する。

夏場に車両１０を外部に長期間駐車する場合、車両１０の室内温度は外部温度の上昇によって急激に上昇するようになる。コントローラー２６０は、車室２００内部の温度が急激に上昇することを防止するため、太陽電池モジュール２５０を駆動して車室２００内部の温度を調節する（これに関しては後述する）。

上記のような構成を有する本発明の一実施形態に係る太陽熱を利用した空調装置駆動システムが駆動される過程は次のようである。

図３は、図１に係る太陽熱を利用した空調装置駆動システムの制御順序を示すフローチャートである。

図３に示すように、夏場に車両１０を外部に長期間駐車する場合、コントローラー２６０は、下記のような順序により車室２００内部の温度が急激に上昇しないように制御する。まず、コントローラー２６０は、車両１０のエンジンが止まったかを判断（Ｓ１０）した後、空調機器２２０を外気循環モードに変更し、車室２００内部空気を換気させて太陽電池モジュール２５０から電流を印加させる（Ｓ２０）。しかし、エンジンが動いている状態では、このシステムは作動させないようにする（Ｓ１２）。

太陽電池モジュール２５０から入力される電流は、太陽光の強さによってα、β、γ、δの４段階に分けられ、α＜β＜γ＜δである。使用者は室内温度と外気温度の差がある一定水準以上のとき、太陽電池モジュール２５０を利用した空調装置駆動システムが作動するように設定することができ、これは車両の発売開始の前に予め設定されて発売することもできる。

太陽電池モジュール２５０から電流が印加された後、車両１０の室内温度と外気温度の差が設定温度（例えば０℃、設定温度をさらに高く設定しても構わない）より大きければ（Ｓ３０）、太陽電池モジュール２５０から入力される電流が予め設定された設定電流αより大きいかを判断する（Ｓ４０）。ここで入力電流は太陽光の強さを意味する。入力電流が予め設定された設定電流αより小さければ、空調機器２２０の外気循環モードを維持し、入力電流が予め設定された設定電流αより大きければ、空気浄化機２３０を駆動（Ｓ５０）して車室２００内部の空気を浄化する。空気浄化機２３０が駆動された後、入力電流がβより大きいかを判断して（Ｓ６０）、入力電流がβより小さければ（Ｓ４０）の段階に戻り、入力電流がβより大きければ空調機器２２０のブローアを駆動して空気ブローア２２４を作動させる（Ｓ７０）。空気ブローア２２４が作動された後、入力電流がγより大きいかを判断して（Ｓ８０）入力電流がγより小さければ（Ｓ６０）の段階を再び行い、入力電流がγより大きければ冷暖房シートモジュール２４０を駆動（Ｓ９０）してシートの温度を調節して凉しくさせる。よって、乗客が車両１０に再び乗ったとき、シートの温度が熱くて搭乗に不便ではなくなる。冷暖房シートモジュール２４０が駆動された後、入力電流がδより大きいかを判断して（Ｓ１００）、入力電流がδより小さければ（Ｓ８０）の段階に戻り、入力電流がδより大きければ空調機器２２０内部に装着された熱電素子モジュールを作動（Ｓ１１０）して車室２００内部を冷房する。

太陽光の強さによって車室２００内部を単純換気させるか、空気を浄化してシートの温度を調節し冷房まで自動で実施するので、乗客が車両１０に再び乗ったとき、車室２００内部が凉しいので搭乗の時不快感を減らすことができる。また、燃料を消耗して空調装置を駆動することではなく太陽電池モジュール２５０を利用して空調装置を駆動するので、燃料の消耗がなく車室２００内部の温度を調節することができる。

このような過程で、太陽光の強さが漸次弱くなり、入力電流の大きさがα＞β＞γ＞δであれば、上記段階を逆順で行い、それぞれの作動を停止し車室２００の内部を過度に冷房することを防止して好適な車室２００内部温度を維持する。

上記によれば、夏場に、外部温度の上昇によって車室内部の温度が急激に上昇することを防止できる。一方冬場に、車室内部の暖房及びシートを予め暖かくする用途としても使用可能である。ただし、冬場には太陽光の強さが夏場と異なるので、設定電流α、β、γ、δの再調整が必要である。

以上、本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものでなく、その技術範囲内における多様な変形及び改良を含む。

本発明は、自動車の空調システムに好適である。

本発明の太陽熱を利用した空調装置駆動システムの概路図である。 図１による太陽熱を利用した空調装置駆動システムの模式図である。 図１による太陽熱を利用した空調装置駆動システムの制御順序を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 車両
１００ 外気温度センサー
２００ 車室
２１０ 室内温度センサー
２２０ 空調機器
２２２ 空気流入部
２２４ 空気ブローア
２２６ 熱電素子モジュール
２２８ イオン発生装置
２３０ 空気浄化機
２４０ 冷暖房シートモジュール
２５０ 太陽電池モジュール
２６０ コントローラー

Claims (5)

1. 車両（１０）の外部に装着されて車両（１０）外気温度を感知する外気温度センサー（１００）と、
   車室（２００）内部に装着されて車室（２００）内部温度を感知する室内温度センサー（２１０）と、
   車室（２００）内部の空気を吸入する空気流入部（２２２）と、外部の空気を内部に循環させ、冷風または温風を車両（１０）の内部に供給する空気ブローア（２２４）と、車両（１０）を冷暖房するための熱電素子モジュール（２２６）が備えられた空調機器（２２０）と、
   車両（１０）内部の空気を浄化する空気浄化機（２３０）と、
   車両（１０）のシートに装着されて前記シートの温度を調節する冷暖房シートモジュール（２４０）と、
   車両（１０）のエンジンが止まった後、空調機器（２２０）と空気浄化機（２３０）及び冷暖房シートモジュール（２４０）が作動するように、太陽熱を利用し駆動力を提供する太陽電池モジュール（２５０）と、
   車両（１０）のエンジンが止まった場合、太陽電池モジュール（２５０）を駆動して太陽光の強度によって空調機器（２２０）と空気浄化機（２３０）及び冷暖房シートモジュール（２４０）を制御するコントローラー（２６０）とを含むことを特徴とする太陽熱を利用した空調装置駆動システム。
2. 前記空調機器（２２０）は、イオンを発生させて内部を殺菌し、匂いを除去するイオン発生装置（２２８）をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の太陽熱を利用した空調装置駆動システム。
3. 前記太陽電池モジュール（２５０）から入力される電流は、太陽光の強さによってα、β、γ、δの４段階に分けられ、α＜β＜γ＜δであることを特徴とする請求項１に記載の太陽熱を利用した空調装置駆動システム。
4. 請求項１乃至請求項３に記載の太陽熱を利用した空調装置駆動システムにおいて、
   エンジンが止まったか確認する段階（Ｓ１０）と、
   空調機器の外気循環モードに変更して太陽電池モジュールで電流を印加される段階（Ｓ２０）と、
   室内温度と外気温度の差が設定温度以上であるか判断する段階（Ｓ３０）と、
   室内温度と外気温度の差が設定温度以上であれば、αより大きい電流であるか判断する段階（Ｓ４０）と、
   入力電流がαより大きければ、空気浄化機を駆動する段階（Ｓ５０）と、
   空気浄化機が駆動された後、βより大きい入力電流がであるか判断する段階（Ｓ６０）と、
   入力電流がβより大きければ、空調機器の空気ブローアを駆動する段階（Ｓ７０）と、
   空調機器の空気ブローアが駆動された後、γより大きい入力電流であるか判断する段階（Ｓ８０）と、
   入力電流がγより大きければ、冷暖房シートモジュールを駆動する段階（Ｓ９０）と、
   冷暖房シートモジュールが駆動された後、δより大きい入力電流であるか判断する段階（Ｓ１００）と、
   入力電流がδより大きければ、空調機器の熱戦素子モジュールを作動する段階（Ｓ１１０）とが備えられ、
   外気及び室内温度センサー（１００）、（２１０）と空調機器（２２０）、空気浄化機（２３０）、冷暖房シートモジュール（２４０）及び太陽電池モジュール（２５０）を制御することを特徴とする太陽熱を利用した空調装置駆動方法。
5. 太陽電池モジュール（２５０）から入力される電流がα＞β＞γ＞δであれば、コントローラー（２６０）はエンジンが止まったか確認する段階（Ｓ１０）乃至電流がδより大きければ、熱戦素子モジュールを作動する段階を、逆順に行うように外気及び室内温度センサー１００、２１０と空調機器（２２０）、空気浄化機（２３０）、冷暖房シートモジュール（２４０）及び太陽電池モジュール（２５０）を制御することを特徴とする請求項４に記載の太陽熱を利用した空調装置駆動方法。

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