JP2010254202A - 熱移動量制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、熱移動量制御の高性能化を図ることができる熱移動量制御装置の提供を課題とする。
【解決手段】上記課題は、室外からの輻射熱吸収率を調整する輻射熱吸収率調整構造と、熱伝導率を調整する熱伝導率調整構造と、室外の日射強度を検出するための日射強度検出器と、室外の温度を検出する室外温度検出器と、室内の温度を検出する室内温度検出器と、操作者が望む室内温度を設定するための室内温度設定器と、室内温度検出器と室外温度検出器により検出された温度、日射強度検出器により検出された日射強度、及び室内温度設定器で設定された設定温度に基づいて、輻射熱吸収率調整構造と熱伝導率調整構造とを連携制御する制御装置と、を備えることにより解決できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、熱移動量制御装置に係る技術、代表的には熱移動量制御の高性能化を図るための技術に関する。

熱移動量制御装置に関する背景技術としては、例えば特許文献１，２に開示された技術が知られている。特許文献１，２には、車両の壁面に断熱材を配置し、車両の壁面の熱伝導を小さくする技術が開示されている。

特開２００２−２４０７４０号公報 特開２００３−３３５１８５号公報

近年、室内の空気の状態を調節する空調機器には高効率運転が要求されている。これは、地球環境に影響を及ぼす負荷の低減、例えば二酸化炭素の排出量の低減が社会的に要求されているからである。空調機器の高効率運転を実現する手段の一つとしては、背景技術のように、断熱材によって熱移動量を制御し、空調負荷を低減することが考えられる。しかし、最近では、地球環境に影響を及ぼす負荷の低減、例えば二酸化炭素の排出量の低減に関する規制強化に伴って、空調機器のさらなる高効率運転が要求されている。これを実現するためには、背景技術よりもさらに熱移動量制御の高性能化を図り、空調負荷をさらに低減することが必要である。

代表的な本発明の一つは、熱移動量制御の高性能化を図ることができる熱移動量制御装置を提供する。

ここに、代表的な本発明の一つは、室内の空気の状態を調節するための空調機器を備えた構造体に設けられ、その構造体の室内と室外との間における熱移動量を制御する熱移動量制御装置であって、構造体の室内外の境界部に輻射熱吸収率調整体及び熱伝導率調整体を設け、構造体の室内外における環境状態及び空調機器に対する要求指令に応じて、輻射熱吸収率調整体による輻射熱吸収率及び熱伝導率調整体による熱伝導率を可変することを特徴とする。

代表的な本発明の一つによれば、室外から熱を吸収する、室外からの熱を遮断する、室外に熱を放出するなどのあらゆる熱移動を行うことができる。

その結果、代表的な本発明の一つによれば、熱移動量制御の高性能化を図ることができる熱移動量制御装置を提供できる。このような熱移動量制御によれば、空調機器の負荷を最小にでき、空調機器の高効率運転に寄与できる。

本発明の第１実施例である熱移動量制御装置の構成を示す断面図。 図１の熱移動量制御装置の要部を拡大した拡大断面図。 図１の熱移動量制御装置の制御動作を示すフローチャート。 図１の熱移動量制御装置の変形例を示す要部拡大断面図。 本発明の第２実施例である熱移動量制御装置の制御動作を示すフローチャート。 本発明の第３実施例である熱移動量制御装置の構成を示す断面図。 図６の熱移動量制御装置の制御動作を示すフローチャート。 本発明の第４実施例である熱移動量制御装置の構成を示す断面図。 図８の熱移動量制御装置の制御動作を示すフローチャート。

本発明の実施例を説明する。

以下に説明する実施例では、本発明を、車両、特に純電気自動車に適用した場合を例に挙げて説明する。

純電気自動車は、モータを車両の唯一の駆動源とする車両であり、三相交流電力を受けて車両の駆動力を発生すると共に、駆動力を受けて発電するモータジェネレータ（例えば永久磁石界磁式三相交流同期機或いは三相交流誘導機）と、モータジェネレータの電源であり、電気的エネルギーを蓄積する蓄電装置（例えばリチウムイオンバッテリ或いはニッケル水素バッテリ）と、蓄電装置から供給された直流電力を三相交流に変換してモータジェネレータに供給すると共に、モータジェネレータにおいて発生した三相交流電力を直流電力に変換して蓄電装置に供給する電力変換装置（インバータ装置）とを、車両駆動装置のコンポーネントとして搭載している。

以下に説明する構成は、他の車両、例えば車両の駆動源としてエンジン及びモータを搭載したハイブリッド自動車，エンジンを車両の唯一の駆動源とする普通自動車，バス（乗合車両），トラック（貨物車両）など、普通自動車よりも重量が大きい大型自動車，ハイブリッド電車などの鉄道車両，荷物の積み下ろし作業に用いられるフォークリフトトラック，土木作業や建設作業に用いられる車両（機械）など、作業に必要な装置を搭載した特殊車両（機械）などに適用しても構わない。

また、以下に説明する構成は、一般住宅やビルなどの建築物にも適用しても構わない。

以上説明した車両，建築物は、室内と室外とを仕切る壁を備えた構造体であり、室内の空気の状態を調整（冷暖房）する空調機器を備えている。

尚、以下の実施例では、空調機器を備えた構造体を前提として説明するが、本発明は、空調機器を備えていない構造体における熱移動量制御にも適用できる。

自動車の車体は様々な環境下において使用される。例えば夏場は、直射日光下に晒される機会が多くなり、輻射熱によって外壁表面温度が高くなる。この場合、車外から車内に入り込む熱を遮断できれば空調負荷を低減でき、小さなエネルギーによって空調機器を高効率運転できる。一方、冬場は、冷気に晒される機会が多くなり、外壁表面温度が低くなる。この場合、車内から車外に出る熱を遮断できれば空調負荷を低減でき、小さなエネルギーによって空調機器を高効率運転できる。従って、車体（構造体）の室内外における環境状態及び空調機器に対する運転者からの要求指令に応じて、車体の輻射熱吸収率及び熱伝導率を可変できれば、空調負荷を低減でき、必要最小限の小さなエネルギーによって空調機器を高効率運転できる。空調機器を高効率運転できれば、空調機器の稼働頻度を大幅に低減できるので、車外への二酸化炭素の排出量を低減できる。この点は建築物においても同様に言える。また、純電気自動車にあっては、蓄電装置に蓄積された電気エネルギーの走行以外での消費を低減し、航続距離を延長することができる。エンジン付きの自動車にあっては、燃費の改善及び排気の低減を図ることができる。

そこで、以下に説明する実施例では、室内の空気の状態を調節するための空調機器を備えた構造体に設けられ、その構造体の室内と室外との間における熱移動量を制御する熱移動量制御装置において、構造体の室内外の境界部に輻射熱吸収率調整体及び熱伝導率調整体を設け、構造体の室内外における環境状態及び空調機器に対する要求指令に応じて、輻射熱吸収率調整体による輻射熱吸収率及び熱伝導率調整体による熱伝導率を可変し、室外から熱を吸収する、室外からの熱を遮断する、室外に熱を放出するなどのあらゆる熱移動を行うことができるように、熱移動量制御の高性能化を図っている。

以下に説明する実施例によれば、輻射熱吸収率及び熱伝導率を調整して空調負荷を低減しているので、季節や場所によらず、車両の壁面の状態を最も空調負荷の小さい最適な状態にでき、空調機器の消費エネルギーを低減することができる。

以下、図面を用いて、実施例の構成を具体的に説明する。

本発明の第１実施例を図１乃至図４に基づいて説明する。

図１において車両１外壁は、中空構造壁面２によって構成されており、その表面は調光フィルム３を積層して成る構造とする。図２に拡大して示すように、壁面は内壁２０の外側に内部に中空構造を有する中空構造壁面２があり、その外側に反射層２１を配置し、その外側に印加電圧によって透明度が変化する調光フィルム３を積層する。ここで、反射層２１は、白色などの明色あるいは光を反射する色とする。さらに、最外部に調光フィルム３を保護するための透明な保護層２２を設けることにしてもよい。また、中空構造壁面２は、配管４によって開閉弁機構５に接続され、さらに真空ポンプ６に接続される。ここで、真空ポンプ６は、車両のブレーキ用の負圧源として利用されるものと共用することにしてもよい。また、制御回路７には、車内外に設置され、車内外の温度を検出するための温度センサ８や、車内外の日射強度を検出するための日射強度センサ９，真空度検出センサ１０，空調機器設定部１１が接続され、各部の検出値を読み取る。さらに、制御回路７は空調機器制御部１２，表面色制御部１３，真空度制御部１４によって構成され、各機器と電線によって接続される。また、各装置は電池等のエネルギー源と接続する。また、制御回路７は車速やエンジン回転数などの車両状態をコントロールする車両制御装置１５とデータ線を介して接続されているとする。

このような構成の熱移動量制御装置を有する車両１において、熱移動量制御装置は温度センサ８で検出された温度，日射強度センサ９で検出された日射強度，車速などの情報を基に、熱伝導率，輻射熱などを管理して車内外への熱移動量を制御する。

図３は熱移動量制御装置に関する制御の流れの一例を示す。ステップｓ３０にて空調機器設定部１１に備えられた空調機器のスイッチがＯＮになると、ステップｓ３１にて温度センサ８で検出された車内温度ｔｉ，車外温度ｔｏと空調機器設定部１１にて操作者によって設定された設定温度Ｔｓを読み取る。次にステップｓ３２で読み取ったｔｉ，ｔｏ，Ｔｓの大小を比較し、その結果によって処理を分ける。

まず、Ｔｓ＜ｔｉ＜ｔｏの場合、ステップｓ３３で表面色制御部１３により調光フィルム３が透明になるように印加される電圧を制御する。次に、ステップｓ３４で真空度制御部１４により、車両壁面の中空構造壁面２の内部を真空状態に近づけるために、開閉弁機構５と真空ポンプ６を駆動制御する。このとき、真空度検出センサ１０の検出値に基づいて、目標となる真空度に達するまで開閉弁機構５と真空ポンプ６を駆動することにしてもよい。次にステップｓ３５でｔｉ，ｔｏ，Ｔｓに基づいて空調機器制御部１２により空調機器を制御した後、ステップｓ３１に戻り、これまでの制御を繰り返す。

この制御は、車外温度が車内温度より高い環境下で、設定温度が低く設定され、空調機器によって車内を冷やす場合に相当する。ここに示した手順で熱移動量制御装置の制御を行うと、調光フィルム３を透明化し、その内側の反射層２１によって輻射熱が反射することで、車体表面の温度上昇が抑えられる。さらに、その内側の中空構造壁面２の内部が真空に近づくことで熱伝導率が低くなり、車外からの熱の進入を抑える。これら装置の制御により車内が効率よく冷やされ、エネルギー消費を低減できる。

また、ステップｓ３２でｔｏ＜ｔｉ＜Ｔｓと判断された場合について説明する。この場合は、ステップｓ３６で表面色制御部１３により、表面色が不透明になるように調光フィルム３の印加電圧を制御する。ここで、調光フィルム３に表面色が熱を吸収しやすい黒色に近いものを用いると、効果が大きい。次に、ステップｓ３７で真空度制御部１４により、車両壁面の中空構造壁面２の内部を真空状態に近づけるために、開閉弁機構５と真空ポンプ６を駆動制御する。このとき、真空度検出センサ１０の検出値に基づいて、目標となる真空度に達するまで開閉弁機構５と真空ポンプ６を駆動することにしてもよい。次にステップｓ３５でｔｉ，ｔｏ，Ｔｓに基づいて空調機器制御部１２により空調機器を動作させた後、ステップｓ３１に戻り、これまでの制御を繰り返す。

この制御は、車外温度が車内温度より低い環境下で、設定温度が高く設定され、空調機器によって車内を暖める場合に相当する。ここに示した手順で熱移動量制御装置の制御を行うと、調光フィルム３を不透明とし、輻射熱を吸収することで車体表面の温度低下を抑える。さらに、その内側の中空構造壁面２の内部が真空に近づくことで熱伝導率が低くなり、車内からの熱の流出を抑えられる。これら装置の制御により車内が効率よく温められ、エネルギー消費を低減できる。

次に、ステップｓ３２でｔｏ＜ｔｉかつＴｓ＜ｔｉと判断された場合について説明する。この場合はステップｓ３８においてさらにｔｏとＬの大小を比較する。ここでＬは閾値温度とし、Ｌ＝ｔｉ−ａ（℃）とする。ｔｏ＜Ｌの場合、ステップｓ３９で表面色制御部１３により、表面色が透明になるように調光フィルム３への印加電圧を制御する。次に、ステップｓ４０で真空度制御部１４により、車両壁面の中空構造壁面２の内部を空気で満たすために真空ポンプ６を停止し、開閉弁機構５を駆動制御する。次にステップｓ３５でｔｉ，ｔｏ，Ｔｓに基づいて空調機器制御部１２により空調機器を動作させた後、ステップｓ３１に戻り、これまでの制御を繰り返す。

この制御は、車外温度が車内温度より低い環境下で、なおかつ、設定温度が室内温度よりも低い時に車内を冷やす場合に相当する。さらに車外温度が車内温度より十分に低い場合に、前記した熱移動量制御装置の制御を行う。つまり、調光フィルム３を透明化し、その内側の反射層２１によって輻射熱が反射されすることで車体表面の温度上昇が抑えられる。さらに、その内側の中空構造壁面２の内部を空気で満たすことで熱伝導率が高くし、車内の熱を車外に放出しやすくする。これらにより車内が効率よく冷やされ、エネルギー消費を低減できる。

次に、ステップｓ３８においてＬ＜Ｔｓと判断された場合を説明する。ステップｓ４１で表面色制御部１３により、表面色が透明になるように調光フィルム３への印加電圧を制御する。次に、ステップｓ４２で真空度制御部１４により、車両壁面の中空構造壁面２の内部を真空状態に近づけるために、開閉弁機構５と真空ポンプ６を駆動制御する。このときに、真空度検出センサ１０の検出値に基づいて、目標となる真空度に達するまで開閉弁機構５と真空ポンプ６を駆動することにしてもよい。次にステップｓ３５でｔｉ，ｔｏ，Ｔｓに基づいて空調機器制御部１２により空調機器を動作させた後、ステップｓ３１に戻りこれまでの制御を繰り返す。

この制御は、車外温度が車内温度より低い環境下で、なおかつ、設定温度が室内温度よりも低い時に、車内を冷やす場合に相当する。さらに車外温度が車内温度と近い場合に、ここに示す熱移動量制御装置の制御を行う。つまり、調光フィルム３を透明化することでその内側の反射層２１によって輻射熱が反射し、車体表面の温度上昇が抑える。さらに、その内側の中空構造壁面２の内部が真空に近づくことで熱伝導率が低下し、車内への熱の流入を抑える。これらの効果により車内が効率よく冷やされ、エネルギー消費を低減できる。

次に、ステップｓ３２でｔｉ＜ｔｏかつｔｉ＜Ｔｓと判断された場合について説明する。この場合にはステップｓ４３においてさらにｔｏとＵの大小を比較する。ここでＵは閾値温度とし、Ｕ＝ｔｉ＋ｂ（℃）とする。ｔｏ＜Ｕの場合、ステップｓ４４で表面色制御部１３により、表面色が不透明になるように調光フィルム３への印加電圧を制御する。次に、ステップｓ４５で真空度制御部１４により、真空度制御部１４により、車両壁面の中空構造壁面２の内部を真空状態に近づけるために、開閉弁機構５と真空ポンプ６を駆動制御する。この時、真空度検出センサ１０の検出値に基づいて、目標となる真空度に達するまで開閉弁機構５と真空ポンプ６を駆動することにしてもよい。次にステップｓ３５でｔｉ，ｔｏ，Ｔｓに基づいて空調機器制御部１２により空調機器を動作させた後、ステップｓ３１に戻り、これまでの制御を繰り返す。

この制御は、車外温度が車内温度より高い環境下で、なおかつ、設定温度が室内温度よりも高い時に、車内を暖める場合に相当する。さらに車外温度が車内温度と近い場合に、ここに示す熱移動量制御装置の制御を行う。つまり、調光フィルム３を不透明化することで輻射熱を吸収し、車体表面の温度低下を抑える。さらに、その内側の中空構造壁面２の内部を真空に近づけ、熱伝導率を低くすることで車外への熱の流出を防ぐ。これらの効果により車内が効率よく暖められ、エネルギー消費が低減することができる。

また、ステップｓ４３においてＵ＜ｔｏと判断された場合を説明する。ステップｓ４６で表面色制御部１３により、表面色が不透明になるように調光フィルム３への印加電圧を制御する。次に、ステップｓ４７で真空度制御部１４により、車両壁面の中空構造壁面２の内部を空気で満たすために、真空ポンプ６を停止し、開閉弁機構５を駆動制御する。次にステップｓ３５でｔｉ，ｔｏ，Ｔｓに基づいて空調機器制御部１２により空調機器を動作させた後、ステップｓ３１に戻りこれまでの制御を繰り返す。

この制御は、車外温度が車内温度より高い環境下で、なおかつ、設定温度が室内温度よりも高い時に、車内を暖める場合に相当する。さらに車外温度が車内温度に比べて十分に高い場合にこの熱移動量制御装置の制御を行う。つまり、調光フィルムを不透明化することで、輻射熱を吸収し、車体表面の温度低下を抑える。さらに、その内側の中空構造壁面２の内部を空気で満たし、熱伝導率を高くすることで、車外からの熱を吸収しやすくする。これらの効果で車内が効率よく暖められるので、エネルギー消費が低減される。

以上のように、熱移動量制御装置を車両の置かれた環境に応じて制御することによって車両の空調機器による消費エネルギーを低減する。ここまでに説明した制御は主に走行中の車両に適用するとよい。

また、ここまでは表面色制御部１３を図２に示した調光フィルム３と反射層２１を用いた構成として説明してきたが、これに代えて図４に示すように帯電した２色以上の粒子を内部に持つ電子ペーパ５１を用いることにしても上記とほぼ同様の効果が得られる。電子ペーパはメモリ性を有するため、常時の電圧印加を必要とせず、表面色を変化させたいときのみ電圧を印加することで、輻射熱吸収率を変化させることができるためより消費エネルギーを低減効果が高い。

また、図３は車両壁面に配置した熱移動量制御装置の制御方法であるが、窓に配置した場合には走行中には常に透明になるように制御を行い、中空構造部分の真空度のみを調整するとよい。

また、車両の車両制御装置１５と熱移動量制御装置を連携させることにしてもよい。たとえば、車両制御装置１５から、車速，エンジン回転数などの情報を取得し、高速道路走行中などの車速が高い状態を判断し、車室内温度が高く、設定温度が低い場合、中空構造壁面２を空気で満たして真空度を下げ、車内の熱を放出するようにしてもよい。

本発明の第２実施例を図５に基づいて説明する。

第１実施例と同じ構成には第１実施例と同様の符号を付し、その説明を省略する。

第２実施例では車両１が駐車場などに停車している場合を想定する。

図５は停車時における熱移動量制御装置の制御の流れを示す。まず、ステップｓ６０で空調機器設定部１１のスイッチがＯＮになっていることを認識し、ステップｓ６１で車両の車速センサやエンジン回転数などから、車両が停車したことを認識する。次にステップｓ６２において車外温度センサ９から外気温ｔｏを空調機器設定部１１から設定温度Ｔｓを読み取る。次にステップｓ６３において外気温ｔｏと設定温度Ｔｓを比較し、その状態によって以下に示すように制御を切り替える。

Ｔｓ＜ｔｏの場合、ステップｓ６４において表面色制御部１３により、表面色が透明になるように調光フィルム３への印加電圧を制御する。次に、ステップｓ６５で真空度制御部１４により、車両壁面の中空構造壁面２の内部を真空状態に近づけるために、開閉弁機構５と真空ポンプ６を駆動制御する。このときに、真空度検出センサ１０の検出値に基づいて、目標となる真空度に達するまで開閉弁機構５と真空ポンプ６を駆動することにしてもよい。そして、目標の真空度に到達したところで真空ポンプ６を停止し、開閉弁機構５の弁を閉じることによって中空構造壁面２の真空度を維持する。

車外温度が設定温度より高く、停車中に車内温度が上昇することが予測される場合に、この制御を行う。つまり、調光フィルム３を透明化し、その内側の反射層２１によって輻射熱を反射することで、車体表面の温度上昇が抑えられる。さらに、その内側の中空構造壁面２の内部が真空に近づくと、熱伝導率が低くなり、車内への熱の流入を抑えられる。これらの効果により停車時の室内温度上昇が抑えられ、車両を始動する際に、室内温度を低下させるための空調機器稼動を最小限に抑えることができる。

また、ｔｏ＜Ｔｓの場合、ステップｓ６６において表面色制御部１３により、表面色が不透明になるように調光フィルム３への印加電圧を制御する。次に、ステップｓ６７で真空度制御部１４により、車両壁面の中空構造壁面２の内部を真空状態に近づけるために、開閉弁機構５と真空ポンプ６を駆動制御する。このときに、真空度検出センサ１０の検出値に基づいて目標となる真空度に達するまで開閉弁機構５と真空ポンプ６を駆動することにしてもよい。そして、目標の真空度に到達したところで、真空ポンプ６を停止し、開閉弁機構５の弁を閉じることによって中空構造壁面２の真空度を維持する。

車外温度が設定温度より低い環境下で、停車中に車内温度が低下することが予測される場合に、この制御を行う。つまり、調光フィルム３を不透明にすることで車両表面に輻射熱を吸収し、車体表面を暖める。さらに、その内側の中空構造壁面２の内部が真空に近づくことで熱伝導率が低くなり、車内から熱の流出を抑える。これらの効果により停車時の室内温度低下が抑えられ、車両を始動する際に、室内温度を上昇させるための空調機器稼動を最小限に抑えることができる。

ここで、図４に示したように調光フィルム３の代わりに、電子ペーパ５１を用いることで、表面色の維持に電力を必要とせず、さらに高い消費エネルギー低減効果が期待できる。

本発明の第３実施例を図６及び図７に基づいて説明する。

第１実施例と同じ構成には第１実施例と同様の符号を付し、その説明を省略する。

第３実施例では、電気自動車のように床下などの車室外に電池のような熱源を備えた車両を想定する。

中空構造壁面２は電池７１と車室床面の間にも設置される。また、電池７１の側に温度センサ７２を配置し、電池の温度を計測する。この構成における熱移動量制御装置による制御の流れを図７にて説明する。

ステップｓ８０で空調機器設定部１１に備えられた空調機器のスイッチがＯＮになるとステップｓ８１で設定温度Ｔｓ，室内温度ｔｉ，電池温度ｔｄを検出し、制御回路７に取り込む。次にステップｓ８２で設定温度Ｔｓ，室内温度ｔｉ，電池温度ｔｄを比較し、その状態によって制御を切り替える。ここでは常に電池温度は車内温度よりも高いことを想定する。

Ｔｓ＜ｔｉ＜ｔｄのとき、ステップｓ８３で真空度制御部１４により、車両壁面の中空構造壁面２の内部を真空状態に近づけるために、開閉弁機構５と真空ポンプ６を駆動制御する。このときに、真空度検出センサ１０の検出値に基づいて、目標となる真空度に達するまで開閉弁機構５と真空ポンプ６を駆動することにしてもよい。そして、目標の真空度に到達したところで、真空ポンプ６を停止し、開閉弁機構５の弁を閉じることによって中空構造壁面２の真空度を維持する。次にステップｓ８４でｔｉ，ｔｏ，Ｔｓに基づいて空調機器制御部１２により空調機器を動作させた後、ステップｓ８１に戻り、繰り返す。

この状態は、室内温度を低下させたいという操作者の要求がある場合に、電池が室内温度より高い状態を示している。このときには、中空構造壁面２を真空状態とすることで、電池側からの熱の流入を防ぎ、空調機器による室内の冷却を行う際の消費エネルギーを低減することができる。

また、ｔｉ＜Ｔｓかつｔｉ＜ｔｄのときには、ステップｓ８５で真空度制御部１４により、車両壁面の中空構造壁面２の内部を空気で満たすために、真空ポンプ６を停止し、開閉弁機構５を駆動制御する。次にステップｓ８４でｔｉ，ｔｏ，Ｔｓに基づいて空調機器制御部１２により空調機器を動作させた後、ステップｓ８１に戻り繰り返す。

この状態は室内を暖めたいという操作者の要求がある場合を示しており、中空構造２の内部を大気圧とすることで、熱伝導率を上昇させ、電池から室内へ熱が流入しやすくし車室内を暖める。これによって、空調機器の消費エネルギーを低減する。

本発明の第４実施例を図８及び図９に基づいて説明する。

第１実施例と同じ構成には第１実施例と同様の符号を付し、その説明を省略する。

図８において、車両９０はポンプ９１と液体用タンク９２と開閉弁機構９３を備える。ここで、液体は例えば水を利用するものとする。中空構造制御部９４によりポンプ９１と開閉弁機構９３を駆動して、中空構造２内部を水で満たした状態と、水を抜いた状態を作り出す。このような構成を有する車両９０において、図９に示す流れで制御を行う。

ステップｓ１００で空調機器設定部１１のスイッチがＯＮになると、ステップｓ１０１で温度センサ８によって検出された車内温度ｔｉ，車外温度ｔｏと空調温度設定部にて操作者によって設定された設定温度Ｔｓを読み取る。次にステップｓ１０２で読み取ったｔｉ，ｔｏ，Ｔｓの大小を比較し、その結果によって処理を切り替える。

まず、Ｔｓ＜ｔｉ＜ｔｏの場合、ステップｓ１０３で表面色制御部１３により、表面色が透明になるように調光フィルム３への印加電圧を制御する。次に、ステップｓ１０４で中空構造制御部９４により、開閉弁機構９３とポンプ９１を駆動制御し、中空構造壁面２の内部から水を抜き取る。次にステップｓ１０５でｔｉ，ｔｏ，Ｔｓに基づいて空調機器制御部１２により空調機器を動作させた後、ステップｓ１０１に戻り、繰り返す。

この制御は、車外温度が車内温度より高い環境下で、空調機器によって車内を冷やす場合に相当する。ここに示した熱移動量制御装置の制御によって、調光フィルム３を透明化し、その内側の反射層２１によって輻射熱が反射するので車体表面の温度上昇が抑えられる。さらに、その内側の中空構造壁面２の内部から水を抜き取ることで熱伝導率が低くなり、車外からの熱の進入を抑える。これらの効果により車内が効率よく冷やされ、エネルギー消費が低減される。

また、ステップｓ１０２でｔｏ＜ｔｉ＜Ｔｓと判断された場合について説明する。この場合は、ステップｓ１０６で表面色制御部１３により、表面色が不透明になるように調光フィルム３への印加電圧を制御する。次に、ステップｓ１０７で中空構造制御部９４により、開閉弁機構９３とポンプ９１を駆動制御し、中空構造壁面２の内部から水を抜き取る。次にステップｓ１０５でｔｉ，ｔｏ，Ｔｓに基づいて空調機器制御部１２により空調機器を動作させた後、ステップｓ１０１に戻り、繰り返す。

この制御は、車外温度が車内温度より低い環境下で、空調機器によって車内を暖める場合に相当する。ここに示した熱移動量制御装置の制御によって、調光フィルムを不透明にし、輻射熱を吸収するため車体表面の温度低下を抑えられる。さらに、その内側の中空構造壁面２の内部から水を抜き取り、熱伝導率を低くすることで、車内からの熱の流出を抑えられる。これらの効果により車内が効率よく温められ、エネルギー消費を低減できる。

次に、ステップｓ１０２でｔｏ＜ｔｉかつＴｓ＜ｔｉと判断された場合について説明する。この場合にはステップｓ１０８においてさらにｔｏとＬの大小を比較する。ここでＬは閾値温度とし、Ｌ＝ｔｉ−ａ（℃）とする。ｔｏ＜Ｌの場合、ステップｓ１０９で表面色制御部１３により、表面色が透明になるように調光フィルム３への印加電圧を制御する。次に、ステップｓ１１０で中空構造制御部９４により、車両壁面の中空構造壁面２の内部を水で満たすために、ポンプ９１と開閉弁機構９３を駆動制御する。次にステップｓ１０５でｔｉ，ｔｏ，Ｔｓに基づいて空調機器制御部１２により空調機器を動作させた後、ステップｓ１０１に戻り、繰り返す。

この制御は、車外温度が車内温度より低い環境下で、なおかつ、設定温度が室内温度よりも低い時に、車内を冷やす場合に相当する。さらに車外温度が車内温度より十分に低い場合に、ここに示す熱移動量制御装置の制御を行う。つまり、調光フィルム３を透明化することで、その内側の反射層２１によって輻射熱が反射され、車体表面の温度上昇が抑えられる。さらに、その内側の中空構造壁面２の内部を水で満たすことで熱伝導率が高くなり、車内の熱を車外に放出しやすくする。これらにより車内が効率よく冷やされ、エネルギー消費が低減される。

次に、ステップｓ１０８においてＬ＜Ｔｓと判断された場合を説明する。ステップｓ４１で表面色制御部１３により、表面色が透明になるように調光フィルム３への印加電圧を制御する。次に、ステップｓ１１２で中空構造制御部９４により、車両壁面の中空構造壁面２の内部から水を抜き取るために、開閉弁機構９３とポンプ９１を駆動制御する。次にステップｓ１０５でｔｉ，ｔｏ，Ｔｓに基づいて空調機器制御部１２により空調機器を動作させた後、ステップｓ１０１に戻り、繰り返す。

この制御は、車外温度が車内温度より低い環境下で、なおかつ、設定温度が室内温度よりも低い時に、車内を冷やす場合に相当する。さらに車外温度が車内温度と近い場合に、ここに示す熱移動量制御装置の制御を行う。つまり、調光フィルムを透明化することで、その内側の反射層２１によって輻射熱が反射され、車体表面の温度上昇が抑えられる。さらに、その内側の中空壁面２の内部から水を抜き取ることで熱伝導率が低くなり、車内への熱の流入を抑える。これらの効果で車内が効率よく冷やされ、空調機器のエネルギー消費を低減できる。

次に、ステップｓ１０２でｔｉ＜ｔｏかつｔｉ＜Ｔｓと判断された場合について説明する。この場合にはステップｓ１１３においてさらにｔｏとＵの大小を比較する。ここでＵは閾値温度とし、Ｕ＝ｔｉ＋ｂ（℃）とする。ｔｏ＜Ｕの場合、ステップｓ１１４で表面色制御部１３により、表面色が不透明になるように調光フィルム３への印加電圧を制御する。次に、ステップｓ１１５で中空構造制御部９４により、車両壁面の中空構造壁面２の内部から水を抜き取るために、ポンプ９１と開閉弁機構９３を駆動制御する。次にステップｓ１０５でｔｉ，ｔｏ，Ｔｓに基づいて空調機器制御部１２により空調機器を動作させた後、ステップｓ１０１に戻り、繰り返す。

この制御は、車外温度が車内温度より高い環境下で、なおかつ、設定温度が室内温度よりも高い状態で、車内を暖める場合に相当する。さらに車外温度が車内温度と近い場合にここに示す熱移動量制御装置の制御を行う。つまり、調光フィルム３を不透明化することで、輻射熱を吸収し、車体表面の温度低下を抑える。さらに、その内側の中空構造壁面２の内部から水を抜き取り、熱伝導率を低くすることで車外への熱の流出を防ぐ。これらの効果により車内が効率よく暖められ、空調機器のエネルギー消費を低減できる。

また、ステップｓ１１３においてＵ＜ｔｏと判断された場合を説明する。ステップｓ１１６で表面色制御部１３により、表面色が不透明になるように調光フィルム３への印加電圧を制御する。次に、ステップｓ１１７で中空構造制御部９４により、車両壁面の中空構造壁面２の内部を水で満たすために、ポンプ９１と開閉弁機構９３を駆動制御する。次にステップｓ１０５でｔｉ，ｔｏ，Ｔｓに基づいて空調機器制御部１２により空調機器を動作させた後、ステップｓ１０１に戻り、繰り返す。

この制御は、車外温度が車内温度より高い環境下で、なおかつ、設定温度が室内温度よりも高い時に、車内を暖める場合に相当する。さらに車外温度が車内温度よりも十分に高い場合に、ここに示す熱移動量制御装置の制御を行う。つまり、調光フィルム３を不透明化することで、輻射熱を吸収し、車体表面の温度低下を抑える。さらに、その内側の中空構造壁面２の内部を水で満たすことで熱伝導率が高くなり、車外からの熱を吸収しやすくする。これらの効果により車内が効率よく暖められ、空調機器のエネルギー消費が低減される。

このように、熱移動量制御装置を状態に応じて制御することによって車両の空調機器による消費エネルギーを低減する。本実施例では車室内外の温度と設定温度の関係によって制御を切り替えるようにしたが、日射強度や車速をパラメータとして制御を切り替えることとしてもよい。

Claims (13)

1. 室内の空気の状態を調節するための空調機器を備えた構造体に設けられ、前記構造体の室内と室外との間における熱移動量を制御する熱移動量制御装置であって、
   前記構造体の室内外の境界部に設けられた輻射熱吸収率調整体と、
   前記構造体の室内外の境界部に設けられた熱伝導率調整体と、を有し、
   前記構造体の室内外における環境状態及び前記空調機器に対する要求指令に応じて、輻射熱吸収率調整体による輻射熱吸収率及び熱伝導率調整体による熱伝導率を可変する、
   ことを特徴とする熱移動量制御装置。
2. 室内外を仕切る壁に設けられ、室外からの輻射熱の吸収率を調整する輻射熱吸収率調整構造と、
   室内外を仕切る壁に設けられ、その壁の熱伝導率を調整する熱伝導率調整構造と、
   室外の日射強度を検出するための日射強度検出器と、
   室外の温度を検出するための室外温度検出器と、
   室内の温度を検出するための室内温度検出器と、
   操作者が望む室内温度を設定するための室内温度設定器と、を備え、
   前記室内温度検出器及び前記室外温度検出器によって検出された温度と、前記日射強度検出器によって検出された日射強度と、前記室内温度設定器で設定された設定温度とに基づいて、前記輻射熱吸収率調整構造と前記熱伝導率調整構造とを連携制御する制御装置を備える、
   ことを特徴とする熱移動量制御装置。
3. 請求項２に記載の熱移動量制御装置において、
   前記制御装置は室内空調装置と連携して動作する、
   ことを特徴とする熱移動量制御装置。
4. 請求項２に記載の熱移動量制御装置において、
   前記輻射熱吸収率調整構造は、透明度が印加電圧によって変化する調光フィルムと、その内側に反射層を積層した構造とする、
   ことを特徴とする熱移動量制御装置。
5. 請求項２に記載の熱移動量制御装置において、
   前記輻射熱吸収率調整構造は、電圧の印加によって色が変わるメモリ性を有する電子ペーパで構成する、
   ことを特徴とする熱移動量制御装置。
6. 請求項２に記載の熱移動量制御装置において、
   前記調光フィルムは窓ガラス表面或いは内部に積層する、
   ことを特徴とする熱移動量制御装置。
7. 請求項２に記載の熱移動量制御装置において、
   前記熱伝導率調整構造は、中空構造を有する中空構造壁面と前記中空構造壁面に接続された配管と、前記中空構造壁面から空気を抜き出す真空ポンプと真空度を調整するための開閉弁機構と、真空度を検出するための真空度検出センサと、によって構成されている、
   ことを特徴とする熱移動量制御装置。
8. 請求項１に記載の熱移動量制御装置において、
   前記熱伝導率調整構造は、中空構造を有する中空構造壁面と、前記中空構造壁面の内部を満たす液体と、前記中空構造壁面に接続された配管と、配管に接続されたポンプと開閉弁とタンクとによって構成された送液装置と、によって構成されている、
   ことを特徴とする熱移動量制御装置。
9. 請求項１乃至８のいずれかに記載の熱移動量制御装置が壁面や窓の一部或いは全体に適用されてなる車両。
10. 請求項９に記載の車両において、
    前記熱伝導率調整構造に用いられる真空ポンプは車両内において負圧源として用いられる真空ポンプと共用した、
    ことを特徴とする車両。
11. 請求項９に記載の車両において、
    前記中空構造壁面は車両壁面，窓に設置する、
    ことを特徴とする車両。
12. 請求項９記載の車両において、
    車室外に蓄電装置を備え、
    前記中空構造壁面は車室と前記蓄電装置との間に設置されている、
    ことを特徴とする車両。
13. 請求項１乃至８のいずれかに記載の熱移動量制御装置が壁面や窓の一部或いは全体に適用されてなる建築物。

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