JP2013209052A - 車両用温調システム - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの始動前の乗車時点において、車内温度を調整する車両用温調システムを提供する。
【解決手段】車両用温調システム１００は、外界に存在するエネルギを用いて発電可能な発電部１２と、走行に必要な電力を蓄電する第１バッテリ（メインバッテリ）２０ａとは別体の第２バッテリ２０ｂと、車室内の温度を調整する温度調整部２１とを備える。そのため、エンジン１ｂを停止した状態であっても、外気温が低いときには、乗員が乗車する前に予め車室内の温度を少しでも上昇させることができる。また、エンジン１ｂを停止した状態であっても、外気温が高いときには、乗員が乗車する前に予め車室内の温度を少しでも低下させることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両用に用いられる温度調整システムの技術に関する。

従来、車内の温度調節は、車両に搭載しているバッテリの蓄電量が大きく低下しないようにエンジンを動かしてエアコンを作動させて行っていた。また、シートに設置したヒータは、バッテリの電力を使用して作動させていた。このバッテリは、エンジンの始動やライトの点灯等、車両の走行目的のために使用される電力を供給するためのものである。そのバッテリの電力を、車両の走行目的以外のために、消費してしまっていた。そのため、燃費を下げてしまうという問題があった。

その問題を解決するため、特許文献１には、エンジンを停止した状態で、太陽電池の発電電力を用いて、バッテリがあがることなく、停車時に車内を換気する技術が開示されている（段落００１８，００２３〜００２５等参照）。

特開２００７−３２６４４４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の構成では、サンシェードに換気ファンを設けているために、サンルーフを開ける操作が必要となる上に、換気ファンの利用が雨の降っていない場合に限られるという問題がある。

そこで、本発明では、車室内の空間を狭めることなく、エンジンが停止中の乗車前に、車内温度を調整可能な車両用温調システムを提供することを課題とする。

前記課題を解決するための本発明は、車両に備わって、外界に存在するエネルギを用いて発電可能な発電部と、前記車両の走行に必要な電力を蓄電するメインバッテリと別体に前記車両に備えられ、前記発電部が発電した発電電力を蓄電する蓄電部と、前記蓄電部に蓄電された前記発電電力を用いて、車室内の温度を調整する温度調整部と、を備える車両用温調システムであって、前記温度調整部が、車室内を加温するための面および／または冷却するための面を有し、当該面を乗員に向けて配置されることを特徴とする。
この発明によると、メインバッテリと別体に設けられている蓄電部に蓄電された発電電力を用いているため、エンジン停止時であって乗車時点より前までに、車内温度を調整することができる。また、温度調整部は、加温または冷却するための面を乗員に向けて配置するため、温度調整された空気を効率よく乗員に向けて流すことができる。

また、この発明に係る車両用温調システムの前記温度調整部は、ドアライニング内および／またはセンターコンソール内に配置され、前記面が前記乗員の胴体側部を指向する向きに配置されることを特徴とする。
この発明によると、温度調整部の面は、ドアライニング内および／またはセンターコンソール内の乗員胴体側部近傍に配置され、効率よく温度調整することができる。また、温度調整部は、ドアライニング内および／またはセンターコンソール内に配置されるため、車室内の空間を狭めることはない。

また、この発明に係る車両用温調システムの前記温度調整部の前記面は、布状の部材で覆われていること、を特徴とする。
この発明によると、温度調整部は、布状の部材（不織布や防炎布等）によって、乗員が加温または冷却するための面に直接接触しないような構造となっているため、やけど等を防ぐことができる。

また、この発明に係る車両用温調システムの前記発電部は、前記車両に装着された光発電デバイスを含んで構成されることを特徴とする。
この発明によると、車両の走行のためのエネルギを特に消費することなく、外界に存在する太陽光のエネルギを利用して発電できる。

また、この発明に係る車両用温調システムの前記発電部は、前記外界を伝搬する電波のエネルギで前記発電電力を発生させる電波発電部を含んで構成されることを特徴とする。
この発明によると、車両の走行のためのエネルギを特に消費することなく、外界を伝搬する電波のエネルギを利用して発電できる。

本発明によれば、車室内の空間を狭めることなく、エンジンが停止中の乗車前に、車内温度を調整可能にすることができる。

光発電デバイスおよびアンテナが備わった車両の斜視図である。 車両に搭載される第１バッテリ（メインバッテリ）および第２バッテリと、それらのバッテリに接続される電装品類の例を示す図であり、（ａ）は第１バッテリと電装品類の構成例を表し、（ｂ）は本実施形態における第２バッテリと電装品類の構成例を表す。 温度調整部の構成例を示す図であり、（ａ）は完成図を表し、（ｂ）〜（ｇ）は分解斜視図を表す。 温度調整部の装着状態例を示す図である。

次に、本発明を実施するための形態（以降、「本実施形態」と称す）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
まず、太陽光や電波のエネルギ（外界に存在するエネルギ）を用いて発電することが可能な車両の一例について、図１を用いて説明する。

図１に示すように、本実施形態に係る車両１は、例えば、前部のボンネット２、居住空間（車室内）３のルーフ３ａおよび後部のトランクカバー４やリアウイング５等、主に上方を向いた車体部分に光発電デバイス１０（太陽電池パネルを含む。）を装着して太陽光による発電を可能に構成される。すなわち、本実施形態において、光発電デバイス１０は発電部１２（図２参照）を構成している。

光発電デバイス１０は、例えば、太陽電池パネルである。太陽電池パネルには素材や構造の違いによって複数の種類がある。そこで、光発電デバイス１０として太陽電池パネルを装着する車体部分の形状や特性（装着面の材質等）に応じて、適宜光発電デバイス１０が選択されて装着されればよい。例えば、ボンネット２、ルーフ３ａ、トランクカバー４、リアウイング５等鋼板や樹脂で構成される部分と、ルーフ３ａにガラスで形成される採光用ウインド３ｂ（いわゆるサンルーフ）と、で異なる種類の光発電デバイス１０が装着される構成としてもよい。もちろん、１種類の光発電デバイス１０が装着される構成であってもよいし、３種類以上の光発電デバイス１０が装着される構成であってもよい。

そして、車両１の車体部分に装着される光発電デバイス１０が発電する電力は、車両１に備わるバッテリ（図２（ｂ）に示す第２バッテリ２０ｂ）に蓄電される構成とする。

また、図１に示すように、本実施形態に係る車両１は、外界を伝搬する電波を受信するアンテナ１１ａを装着している。ここでいう外界とは、車両１の車外の空間、つまり、車両１が走行または駐停車する空間のことである。
アンテナ１１ａは、外界を伝搬するテレビ電波、ラジオ電波、携帯電話用電波等の商用電波を受信するアンテナであることが好ましい。例えば、事前の実験等によって、電波発電回路１１ｂ（図２（ｂ）参照）で最も効率よく発電できる周波数帯の電波を受信する構成とすればよい。
アンテナ１１ａは、車両１の車体外側に薄膜状に貼り付けられるように取り付けられていてもよいし、車体の外装を構成する鋼板の内側に取り付けられていてもよい。または、例えばルーフ３ａに、上方に飛び出すように取り付けられていてもよい。

なお、アンテナ１１ａは、受信する電波の波長の、例えば１／２の長さのものが、１つ以上備わっていることが好ましい。また、アンテナ１１ａは、指向性を変化させることができるフェイズドアレイアンテナであってもよい。

そして、アンテナ１１ａで受信された電波のエネルギは、電波発電回路１１ｂ（図２（ｂ）参照）に入力され、電力に変換される。つまり、本実施形態においては、アンテナ１１ａと電波発電回路１１ｂとを含んで電波発電部１１（図２（ｂ）参照）を構成し、車両１に備わるバッテリ（図２（ｂ）に示す第２バッテリ２０ｂ）に蓄電される。

次に、本実施形態に係る車両に搭載される第１バッテリ（メインバッテリ）および第２バッテリと、それらのバッテリに接続される電装品類の例について、図２を用いて説明する（適宜、図１参照）。

図２（ａ）に示すように、第１バッテリ２０ａは、車両１の走行に必要な電力を蓄電するメインバッテリ（いわゆる、従来車両に備わるバッテリ）であって、エアコン１ａ、エンジン１ｂのセルモータ１ｃおよびライト１ｄ等、車両１の走行に必要な電装品に電力を供給するように構成される。また、第１バッテリ２０ａは、鉛蓄電池、ニッカド電池、リチウム電池等、充放電可能な二次電池で構成され、車両１のエンジン１ｂによって駆動するオルタネータ１ｅの発電電力を蓄電する。ただし、オルタネータ１ｅの発電電力は、エンジン１ｂによって駆動されるので、車両１の走行用エネルギの一部を消費して生成されていることになる。

図２（ｂ）には、本実施形態における車両用温調システム１００の構成例を示している。
車両用温調システム１００は、発電部１２、第２バッテリ（蓄電部）２０ｂ、制御部２２および温度調整部２１を備えている。車両用温調システム１００は、発電部１２によって生成された発電電力を第２バッテリ２０ｂに蓄電し、その蓄電された電力を制御部２２を介して温度調整部２１に供給する。なお、第２バッテリ２０ｂは、メインバッテリである第１バッテリ２０ａとは別体に構成される。また、図２（ｂ）では、温度調整部２１は２つ記載されているが、２つに限られることはなく、１または３以上であっても構わない。

発電部１２は、光発電デバイス１０や電波発電部１１を備えている。
光発電デバイス１０は、電力の逆流を防ぐための整流部を備え、太陽電池パネルによって発電された発電電力を第２バッテリ２０ｂに供給する。
電波発電部１１は、アンテナ１１ａおよび電波発電回路１１ｂで構成される。電波発電回路１１ｂの詳細は図示しないが、例えば、コイルおよび整流用ダイオードを含んで構成される整流回路であり、アンテナ１１ａが受信した電波を整流して発電電力とし、この発電電力を第２バッテリ２０ｂに供給する。

第２バッテリ２０ｂは、鉛蓄電池、ニッカド電池、リチウム電池等、充放電可能な二次電池で構成され、発電部１２の発電電力を蓄電する。また、第２バッテリ２０ｂは、温度調整部２１に、蓄電した電力を供給する。または、第２バッテリ２０ｂの代わりにキャパシタを備え、光発電デバイス１０で発電された発電電力および電波発電回路１１ｂで整流された発電電力をキャパシタに蓄電する構成であってもよい。

制御部２２は、車両１に時計（不図示）が備えられている場合には、時刻を取得し、乗員が乗車する前の予め設定された時刻に、温度調整部２１が動作するように、第２バッテリ２０ｂの電力を供給する機能を有する。また、制御部２２は、車両１に温度センサ（不図示）が備えられている場合には、車室内の温度が予め設定された温度を超えた場合、温度調整部２１の冷却力を増加するように電圧や電流を調整する。また、制御部２２は、車室内の温度が予め設定された温度を下回った場合、温度調整部２１の加温力を増加するように電圧や電流を調整する。つまり、制御部２２は、車両１の車室内の温度（居住空間３の室内温度）を少しでも快適に感じられるように、第２バッテリ２０ｂの電力を用いて、温度調整する。

なお、時計にカレンダ機能が備わっている場合には、制御部２２は、温度センサ（不図示）が無くとも、夏期と冬期とを識別できるので、暖気を生成するか、冷気を生成するかを設定することが可能である。

したがって、例えば、真冬の寒い日に車両１（図１参照）を駐車させておくと、車室内の温度が非常に低くなる。そのような時に、エンジン１ｆが停止した状態であっても、乗員が乗車する前に、予め車室内の温度が外気の温度よりも少しでも暖かいと、快適に感じられる。また、真夏の炎天下に車両１（図１参照）を駐車させておくと、車室内の温度が非常に高くなる。そのような時に、エンジン１ｆが停止した状態であっても、乗員が乗車する前に、予め車室内の温度が外気の温度よりも少しでも冷たいと、快適に感じられる。

温度調整部２１は、加温または冷却するための面２１ａを備えている。そして、温度調整部２１は、加温するか、冷却するかを、設定可能にする機能を有している。
面２１ａを加温する場合は、発熱用の熱電素子に電力が供給され、面２１ａを冷却する場合には、冷却用の熱電素子に電力が供給される。なお、面２１ａは、加温用だけであっても、冷却用だけであっても、双方を有していても構わない。例えば、熱電素子として、ペルチェ素子が挙げられる。

ここで、温度調整部２１の完成図および分解斜視図について、図３を用いて説明する。
図３（ａ）は、温度調整部２１の完成図であり、図３（ｂ）〜（ｇ）の分解斜視図に示す部品を組立てたものである。
図３（ｂ）は、ケース２１０ａを表している。ケース２１０ａは、図３（ｅ）のヒートパイプ２１０ｄの温度を外気に伝えるために、スリットを形成する構造となっている。
図３（ｃ）は、布状の部材として、一例として不織布２１０ｂを表している。不織布２１０ｂは、ヒートパイプ２１０ｄが直接乗員に接触することを防止し、乗員がやけどを負わないようにするためのものである。なお、布状の部財として、不織布２１０ｂの代わりに、防炎布であっても構わない。

図３（ｄ）は、ケース２１０ｃを表している。ケース２１０ｃは、不織布２１０ｂを張るためのものである。
図３（ｅ）は、ヒートパイプ２１０ｄを表している。ヒートパイプ２１０ｄは、図３（ｆ）に示す温調電気回路２１０ｅの熱電素子２１１に接触している。そして、熱電素子２１１のサイズが小さいので、ヒートパイプ２１０ｄによって、車室内を加温するためまたは冷却するための面積が拡大されることになる。なお、ヒートパイプ２１０ｄは、図２（ｂ）に示した面２１ａに相当する。

図３（ｆ）は、温調電気回路２１０ｅを表している。温調電気回路２１０ｅは、第２バッテリ２０ｂから電力の供給を受け、熱電素子２１１が発熱する素子であれば車室内を暖め、熱電素子２１１が冷却する素子であれば車室内を冷やす機能を有する。例えば、熱電素子２１１が加温用の素子である場合には、消費電力を抑えるために、カーボンナノチューブを用いることができるが、他の発熱素子であっても構わない。
図３（ｇ）は、ケース２１０ｆを表している。ケース２１０ｆは、温調電気回路２１０ｅをケースリブ等で外れないように固定し、ヒートパイプ２１０ｄ、ケース２１０ｃ、不織布２１０ｂを収納し、ケース２１０ａをネジ止めすることができる。

次に、温度調整部２１の設置例について、図４を用いて説明する。
温度調整部２１は、できるだけ被水しない場所に設置されることが好ましい。また、加温または冷却するための面２１ａを乗員に向けることができ、かつ乗員に近い場所に設置されることが好ましい。

図４は、ドアライニング３０を表している。温度調整部２１は、例えば、ドアライニング３０のアームレスト３１より下の温度調整部配置エリア４０（クロスハッチングを付したエリア）に設置されるとよい。また、図示は省略するが、温度調整部２１は、センターコンソールの側面に設置されるとよい。このような設置場所は、温度調整部２１の面２１ａを乗員へ向けて配置すること、つまり、面２１ａを乗員の胴体側部（足を含んでもよい。）を指向する向きに配置することが可能となる。

以上、本実施形態における車両用温調システム１００は、図２に示すように、外界に存在するエネルギを用いて発電可能な発電部１２と、走行に必要な電力を蓄電する第１バッテリ（メインバッテリ）２０ａとは別体の第２バッテリ２０ｂと、車室内の温度を調整する温度調整部２１とを備える。そのため、エンジン１ｂを停止した状態であっても、外気温が低いときには、乗員が乗車する前に予め車室内の温度を少しでも上昇させることができる。また、エンジン１ｂを停止した状態であっても、外気温が高いときには、乗員が乗車する前に予め車室内の温度を少しでも低下させることができる。

そして、第２バッテリ２０ｂが第１バッテリ２０ａとは別体に車両１に備わっているため、車両用温調システム１００は、第１バッテリ２０ａの蓄電量の低下を避けることができ、燃費に影響を及ぼすことがない。また、車両用温調システム１００は、エンジン１ｂが動いている状態でも、並行して動作させることが可能であり、第１バッテリ２０ａの蓄電量を消費するエアコン１ａの負荷を下げることができる。また、エアコン１ａの負荷の低減にともなって、燃費向上が図れる。

また、大渋滞等で車両１が動かせず、第１バッテリ２０ａの蓄電量が不足した状態であっても、車両用温調システム１００は作動可能であるので、緊急時の対応にも寄与できる。
また、温度調整部２１は、加温または冷却するための面２１ａが布状の部材（例えば、不織布２１０ｂ）によって乗員に直接触れない構造としてあり、やけどを防止することができる。

１ 車両
１ａ エアコン
３ 居住空間（車室内）
１０ 光発電デバイス（発電部）
１１ 電波発電部（発電部）
１１ａ アンテナ
１１ｂ 電波発電回路
２０ａ 第１バッテリ（メインバッテリ）
２０ｂ 第２バッテリ（蓄電部）
２１ 温度調整部
２１ａ 加温または冷却するための面（面）
３０ ドアライニング
１００ 車両用温調システム
２１０ｂ 不織布

Claims (8)

1. 車両に備わって、外界に存在するエネルギを用いて発電可能な発電部と、
   前記車両の走行に必要な電力を蓄電するメインバッテリと別体に前記車両に備えられ、前記発電部が発電した発電電力を蓄電する蓄電部と、
   前記蓄電部に蓄電された前記発電電力を用いて、車室内の温度を調整する温度調整部と、
   を備える車両用温調システムであって、
   前記温度調整部は、車室内を加温するための面を有し、当該面を乗員に向けて配置される
   ことを特徴とする車両用温調システム。
2. 車両に備わって、外界に存在するエネルギを用いて発電可能な発電部と、
   前記車両の走行に必要な電力を蓄電するメインバッテリと別体に前記車両に備えられ、前記発電部が発電した発電電力を蓄電する蓄電部と、
   前記蓄電部に蓄電された前記発電電力を用いて、車室内の温度を調整する温度調整部と、
   を備える車両用温調システムであって、
   前記温度調整部は、車室内を冷却するための面を有し、当該面を乗員に向けて配置される
   ことを特徴とする車両用温調システム。
3. 車両に備わって、外界に存在するエネルギを用いて発電可能な発電部と、
   前記車両の走行に必要な電力を蓄電するメインバッテリと別体に前記車両に備えられ、前記発電部が発電した発電電力を蓄電する蓄電部と、
   前記蓄電部に蓄電された前記発電電力を用いて、車室内の温度を調整する温度調整部と、
   を備える車両用温調システムであって、
   前記温度調整部は、車室内を加温するための面および冷却するための面を有し、当該面を乗員に向けて配置される
   ことを特徴とする車両用温調システム。
4. 前記温度調整部は、ドアライニング内および／またはセンターコンソール内に配置される
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の車両用温調システム。
5. 前記温度調整部の前記面は、前記乗員の胴体側部を指向する向きに配置される
   ことを特徴とする請求項４に記載の車両用温調システム。
6. 前記温度調整部の前記面は、布状の部材で覆われている
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の車両用温調システム。
7. 前記発電部は、前記車両に装着された光発電デバイスを含んで構成される
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の車両用温調システム。
8. 前記発電部は、前記外界を伝搬する電波のエネルギで前記発電電力を発生させる電波発電部を含んで構成される
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の車両用温調システム。

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