JPH037617A - 電子冷却システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電子冷却システムに関し、特に車室に連通ずる
ダクト内に電子冷却素子により冷却される蓄冷空間を形
成したものに関する。

〔従来技術〕

近年、気温の変化に影響をうけず快適な居住性を得るた
め、空調装置を備えた自動車が一般化されている。

通常、上記空調装置で車室内を冷房する場合には、エン
ジンによりコンプレッサを駆動して冷媒を循環させ、コ
ンデンサで冷媒の熱を奪って冷媒を液化させた後、膨張
弁でこの液化冷媒を気化させてエバポレータを冷却し、
エバポレータで車室内へ送られる空気を冷却することに
より冷房している。

しかし、上記空調装置は冷媒を用いる関係上、空調装置
を起動してもエバポレータが冷却されるまでは十分な冷
却能力を発揮出来ず、空調装置の起動初期の段階におい
てダクト内に充満した温風が送り出され、乗員に不快感
を与えるという問題があった。

一方、応答性の良いペルチェ効果により電気的に駆動さ
れる電子冷却器が知られており、この電子冷却器を用い
た車室内冷房装置が各種提案されている。

例えば、特公昭４９−４１８０号公報には、換気装置の
ダクトにダクト内の空気を冷却する電子冷却器を設け、
換気装置の駆動により車室内へ冷風を送り出すよ・うに
した電子冷却装置が記載されている。

また、特開昭６０−７８８０９号公報には、車体に多数
の太陽電池を設けるとともに、この太陽電池を電源とし
て駆動される電子冷却器を設け、制御手段で車室内の温
度が常に所定範囲となるよ・うに電子冷却器を制御する
電子冷却装置が記載されている。

〔発明が解決しようとする課題］ 上記換気装置のダクトに電子冷却器を設ける電子冷却装
置では、応答性の良い電子冷却器で車室を冷房するので
、冷媒を介して冷房する場合と比較して冷却装置の起動
初期におりる乗員への不快感を軽減出来る。しかし、電
子冷却装置のみで冷房した場合、電子冷却器の駆動に例
えば１００ワット以上もの電力を必要とし、大容量のバ
ッテリを装備しなければならないという問題がある。

一方、太陽電池で電子冷却器を駆動する電子冷却装置で
は上記問題を解決出来るが、大型の太陽電池を必要とす
るため高価になること、日照により起電力が左右される
ので十分な起電力を得るため太陽電池を大型化する必要
があること、受光条件の良いルーフ等の車体外面に太陽
電池を設けるのでデザイン上好ましくないことなどの問
題がある。

本発明の目的は、小出力の電子冷却素子で即効性のある
冷房を行い得る電子冷却システムを堤供することにある
。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る電子冷却システムは、車室内に連通ずるダ
クトに駆動機構により開閉駆動される１対のシャッタを
設け、上記両ジャシタ間のダクト内に蓄冷空間を形成し
、上記ダクトに蓄冷空間内の空気を冷却する電子冷却素
子とダクト内の空気を車室内へ送り出す送風器とを設け
たものである。

〔作用］ 本発明に係る電子冷却システムにおいては、車室内に連
通ずるダクＩ・に設けられた１対のシャッタによりダク
ト内に蓄冷空間が形成され、この蓄冷空間内の空気が冷
房不要時に電子冷却素子で冷却される。そして、冷房必
要時には駆動機構でシャッタが開駆動されるとともに送
風器が駆動され、蓄冷空間内の冷却された空気が車室内
へ供給される。つまり、乗員が乗車していない時等の冷
房不要時に予め蓄冷空間内の空気を冷却しておくことに
より、冷房必要時には速やかに冷却された空気を供給出
来、即効性のある冷房が可能どなる。

上記電子冷却素子は、車載のバッテリ或いは太陽電池で
駆動することになるが、蓄冷空間内の僅かな空気を冷却
するだけなので小出力のものでよくその消費電力も少な
いので、既存の標準的なバッテリ或いは小型の太陽電池
でも十分に駆動出来る。

（発明の効果〕 本発明に係る電子冷却システムによれば、上記〔作用］
の項で説明したように、予め蓄冷空間内の空気を電子冷
却素子で冷却しておくので、冷房必要時には蓄冷空間内
の冷却された空気を即座に供給出来、即効性のある冷房
を行なうことが出来また、冷却する空気を蓄冷空間内の
ものに限定することにより電子冷却素子の消費電力を少
なく出来、既存の標準的な車載のバッテリ或いは小型の
太陽電池でも十分に駆動出来る。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

本実施例は、自動車の空調装置に本発明の電子冷却シス
テムを通用した場合のものである。

第１図に示すように、空調装置１のメインダクト２の上
流端にはカウルボックス３内に開口する外気導入口４及
び車室内に開口する内気導入口５が夫々形成され、メイ
ンダクト２の上流部にはファン６及びそれを回転駆動す
るファンモータ７からなる送風器８が設けられ、メイン
ダクト２の途中部にはエバポレータ９が設りられ、メイ
ンダクト２の下流部にはヒータコア１０が設けられ、メ
インダクト２の下流端はベントダクト ダクＩ・１２と下部ダクト１３の３つのダクトに分岐さ
れ、−＼ントダク１−１１の下流端は分岐ダク１−１１
ａを介して左右１対及び中央部の各ベンチレータ吹出口
１４に連通され、デフダクト１２の下流端は２つの分岐
ダク）１２ａを介して左右１対のデフロスタ吹出口１５
及び左右１対のサイドデフロスタ吹出口１５ａに連通さ
れ、下部ダクト１３の下流端は足元吹出口１６に連通さ
れている。

上記メインダクト２の上流端にはアクチュエータ１７に
より駆動されて外気導入口４及び内気導入口５を開閉す
るシャッタ１８が設けられ、ヒータコア１０の上流側及
び下流側にはアクチュエータ１９により開閉駆動されて
メインダクト２内の空気流をヒータコア１０へ導入する
シャッタ２０ａ・２０ｂが夫々設けられ、各ダクト１１
・１２・１３の途中部にはアクチュエータ２１により駆
動されて各ダクト１１・１２・１３を開閉するシャッタ
２２・２３・２４が夫々設けられ、空調装置１の冷房運
転時各シャッタ１８・２０・２２〜２４はアクチュエー
タ１７・１９・２１によりに第１図に実線で示すように
駆動され、送風器８により内気導入口５からメインダク
ト２へ導入された内気は、エバポレータ９を通って各ベ
ンチレータ吹出口１４から車室内へ送り出される。尚、
上記各シャッタ１８・２０ａ・２０ｂ・２２〜２４は図
示外の操作パネルに設けられたモード選択スイッチ５３
の操作に応じて、ベントモードやデフモード□やヒート
モード等の複数の開閉パターンに夫々駆動されるが、こ
れらの開閉パターンは本案と直接関係がないのでその詳
細な説明を省略する。

上記空調装置１にはエバポレータ９とコンプレッサ２５
とコンデンサ２６と膨張弁２７とからなる冷凍サイクル
が設けられ、コンプレッサ２５はエンジンＥの出力軸２
８にベルト２９と電磁クラッチ付きプーリ３０とを介し
て連結され、エンジンＥの駆動時に電磁クラッチが接続
されてコンプレッサ２５がエンジンＥの出力軸２８に連
結されると、コンプレッサ２５により冷媒が循環されて
エバポレータ９が冷却される。

上記空調装置ｌにはキースイッチ５２の操作によりベン
チレータ吹出口１４から車室内へ冷風を送り出すための
電子冷却装置３２が設けられてい上記電子冷却装置３２
について説明すると、第１図・第２図に示すように、ベ
ントダクト１１の途中部には補助ダクト３４が連結され
、補助ダクト３４の上流端にはカウルボックス３に開口
する外気導入口３５が形成され、補助ダクト３４の上流
部及び下流部には補助ダクト３４を開閉可能な断熱部材
からなる１対の断熱シャッタ３８・３９が夫々設けられ
、両断熱シャッタ３８・３９間の補助ダクト３４にはフ
ァン３７及びそれを回転駆動するファンモータ３７ａか
らなる送風器３６と電子冷却器３３とが設けられ、各断
熱シャッタ３８・３９はアクチュエータ４０により第２
図に実線で図示の蓄冷位置と仮想線で図示の放冷位置と
に開閉駆動され、蓄冷位置において両断熱シャッタ３８
・３９間の補助ダクト３４内に電子冷却器３３により冷
却された空気を溜めておく蓄冷空間３１が形成される。

尚、上記補助ダクＩ・３４は断熱部材で構成してもよい
。

上記電子冷却器３３は、第３図に示すように、補助ダク
ト３４外に設けられ・たベルチェ素子４１と、ベルチェ
素子４１の一端面に固着され補助ダクト３４内に突出す
る複数の冷却フィン４２ａを備えた伝熱部材４２とから
構成されている。

上記ベルチェ素子４１は交互に接続されたＰ型半導体４
３及びＮ型半導体４４からなるもので、その１対の電極
端子４５・４６は起動スイッチ４７を介して太陽電池４
８に接続され、起動スイッチ４７が閉成されるとベルチ
ェ素子４１の伝熱部材４２側とその反対側とで温度差が
発生し、各冷却フィン４２ａが冷却されて蓄冷空間３１
内の空気が冷却される。尚、上記太陽電池４８は車体の
ルーフ外面等に設けられるが、比較的小型の太陽電池４
８でよい。

上記空調装置１を制御するコントロールユニット５０に
は、第４図に示すように、自動車のキースイッチ５２と
電子冷却器３３の起動スイッチ４７とエアコンスイッチ
５１や複数のモード選択スイッチ５３等の各種スイッチ
類と、外気温度センサ５４や内気温度センサ５５等の各
種センサ類が０ 接続されるとともに、各アクチュエータ１７・１９・２
１・４０やファンモータ７・３７ａも接続されている。

上記コントロールユニット５０は、ＣＩ）Ｕ６０（中央
演算装置）と、それにデータバスやアドレスバス等を介
して接続されたＲＯＭ６１（リード・オンリ・メモリ）
とＲＡ、Ｍ６２（ランダム・アクセス・メモリ）と入出
力インターフェイス６３と、各アクチュエータ１７・１
９・２１・４０を駆動するための駆動回路６４及びファ
ンモータ７・３７ａを駆動するための駆動回路６５とか
ら構成され、各種スイッチ類からの信号及び各種センサ
類からの検出信号は入出力インターフェイス６３におい
て必要に応じてＡ／Ｄ変換や波形整形されてＣＰＵ６０
に入力される。

上記ＲＯＭ６１には空調装置１を制御するための制御プ
ログラム及びその制御プログラムの一部と含まれる電子
冷却装置３２を制御する電子冷却制御の制御プログラム
が入力格納されている。

上記ＲＡＭ６２には、電子冷却器３２が駆動された時に
セットされるフラグＦｐと、ＣＰＵ６０で演算処理した
結果を一時的に記憶する各種メモリが設けられている。

この電子冷却装置３２においては、外気温度Ｔａが冷房
の必要な設定温度Ｔｓ（例えば、Ｔｓ−３０°Ｃ）より
も高い時に太陽電池４８で常時電子冷却器３３を駆動し
１乗員が乗車していない冷房不要時に両断熱シャッタ３
８・３９を閉駆動して予め蓄冷空間３１内の空気を冷却
する。そして、乗員が乗車した冷房必要時に両断熱シャ
ッタ３８・３９を開駆動するとともに送風器３７を駆動
し、蓄冷空間３１内の冷却された空気を車室内へ供給す
るとともに、補助ダグ１−３４内に導入された外気を電
子冷却器３３で冷却しつつ車室内へ供給するように構成
しである。

上記コントロールユニット５０で行われる電子冷却制御
のルーチンについて第５図に示すフローチャートに基い
て説明する。尚、図中Ｓｉ　　（ｉ−１，２，３・・）
は各ステップを示すものである。

コン［・ロールユニット５０に電源が投入される１ ２ とこの制御が開始され、先ずＲＡ　Ｍ　６２のメモリに
格納されたフラグＦｐをクリアするなどの初期設定が実
行される（Ｓｌ）。

次に、外気温度センサ５４により検出された外気温度Ｔ
ａがコントロールユニット れ、このデータがＲＡＭ６２のメモリに格納され（Ｓ２
）、外気温度′１゛ａが設定温度１゛ｓよりも高いか否
か、つまり外気が冷房を必要とする温度になっているか
否かが判定される（Ｓ３）６冷房を必要とする場合には
、フラグＦｐがＦｐ−１か否かつまり電子冷却器３３が
駆動されているか否かが判定され（Ｓ４）、Ｆｐ＝Ｏの
時には起動スイッチ４７が閉成されてペルチェ素子４］
が太陽電池４８で駆動され（３５）、フラグＦ　ｐがＦ
ｐ−］にセセラ・されて（Ｓ６）Ｓ２へ戻る。

こうして、外気温度Ｔａが設定温度Ｔ’　ｓよりも高い
時には常に電子冷却器３３が駆動され、冷却フィン４２
ａで蓄冷空間３１内の空気が冷却される。

電子冷却器３３が駆動されると８４においてＹｅｓと判
定され、キースイッチ５２がＯＮ操作されたか否かつま
り乗員が乗車したか否かが判定される（Ｓ７）。

キースイッチ５２がＯＦＦにされて乗員が降りた時には
、両断熱シャンク３８・３９がアクチブ。

エータ４０により閉駆動される（Ｓ８）とともに送風器
３６が停止され（Ｓ９）、蓄冷空間３ｊ内の空気が電子
冷却器３３で冷却される。

乗員が乗車した時には、エアコンスイッチ５１のＯＮ操
作から所定時間内か否か判定され（Ｓｌ０）、Ｙｅｓの
ときにはシャッタ２２がアクチュエータ２１により閉駆
動され（Ｓｌ、１）、次に両断熱シャッタ３８・３９が
アクチュエータ４０により開駆動され（Ｓ１３）ととも
に送風器３６が駆動される（Ｓ１４）。こうして、乗車
初期に蓄冷空間３１内の冷却された空気が、シャッタ２
２の下流側のベントダク１−１１及び分岐ダクト１１ａ
を通ってベンチレータ吹出口１４から車室内へ供給され
、その後外気導入口３５から補助ダクト３４内へ導入さ
れた外気が、電子冷却器３３で冷却されて車室内へ供給
される。但し、ニアコンス３ ４ イッチ５１のＯＮから所定時間経過してエバポレータ９
が十分に冷却されたときにはエバポレータ９で冷却され
た冷風を供給するシャッタ２２が開駆動され（Ｓ１２）
その後Ｓ１３へ移行する。

次に、Ｓ３の判定の結果外気温度Ｔａが設定温度Ｔｓ以
下の場合には、フラグＦｐがＦｐ＝Ｏが否かつまりベル
チェ素子４１が駆動されているが否かが判定され（Ｓ１
５）、ベルチェ素子４１が駆動されている時には起動ス
イッチ４７を開成することによりベルチェ素子４１が停
止され（Ｓ１６）、７ラグＦｐがＦｐ−０にセットされ
（，５１７）、両断熱シャッタ３８・３９が閉駆動され
る（３１Ｂ）とともに送風器３６が停止される（Ｓ１９
）。

以上のように、電子冷却器３３により冷却された空気を
予め蓄冷空間３１内に溜めておくことにより、キースイ
ッチ５２のＯＮ操作と同時に車室内へ冷風を供給するこ
とが出来るので、即効性のある冷房が可能となる。

また、比較的小容積の蓄冷空間３１内の空気を冷却する
ので、小出力の太陽電池４８とベルチェ素子４１でも十
分に冷却出来、ベルチェ素子４１の消費電力を少なくし
て太陽電池４８の容量を小さく出来るので、電子冷却装
置３２の製作コストを大幅に低減出来ること、太陽電池
４８が大型化するのを防止して自動車の外観を損ねない
ことなどの効果を得ることが出来る。

尚、上記電子冷却装置３２をベントダクト１１とは独立
に設け、補助ダクト３４を直接に車室内へ開口させても
よい。

上記電子冷却装置３２は、車載のバッテリで駆動するよ
うにしてもよい。但し、この場合には、バッテリが上が
らないように、バッテリの電圧が低下した時には起動ス
イッチ４７を開成してベルチェ素子４１を停止させると
よい。

上記蓄冷空間３１内の温度を検出する温度センサを設け
、蓄冷空間３１内が設定温度（例えば、１５°Ｃ）以下
になると、起動スイッチ４７を開成してベルチェ素子４
１を停止させてもよい。

上記両断熱シャッタ３８・３９間の補助ダクト５ ６ ３４に、アキュレータとしてのタンクを設け、このタン
ク内に蓄冷空間３１を形成し、電子冷却器３３でタンク
内・の空気を冷却するようにしてもよい。

次に、上記電子冷却装置３２の変形例について説明する
。尚、上記実施例と同一の部材には同一の符号を付して
その詳細な説明を省略する。

〈第１変形例〉 第１変形例に係る電子冷却装置３２Ａについて説明する
と、第６図に示すように、補助ダクト３４及び送風器３
６が省略され、送風器３６として送風器８が兼用され、
シャッタ２２の下流側のベントダクト１１には１対の断
熱シャッタ３８Ａ・３’９Ａが所定路離隔てて設けられ
、両断熱シャッタ３Ｂ’Ａ・３９．Ａ間のベントダクト
１１には電子冷却器３３が設けられ、各断熱シャッタ３
８Ａ・３９Ａはアクチュエータ４ｏにより第６図に実線
で図示の蓄冷位置と仮想線で図示の放冷位置とに開閉駆
動され、蓄冷位置において両断熱シャッタ３８Ａ・３９
Ａ間のベントダクト１１内に電子冷却器３３により冷却
された空気を溜めておく蓄冷空間３１Ａが形成され、蓄
冷空間３１Ａ内の空気は、シャッタ２２及び両断熱シャ
ッタ３８Ａ・３９Ａを開駆動した状態で送風器８を駆動
することにより、ベントダクト１１及び分岐ダクトｌｌ
ａを通って各ベンチレータ吹出口１４から車室内へ供給
される。

上記電子冷却装置３２Ａのコントロールユニット５０で
行われる電子冷却制御のルーチンについて第７図のフロ
ーチャートに基いて説明する。尚、このルーチンは前記
実施例のルーチンを部分的に変更したものなので、変更
部分についてのみ説明する。但し、前記フローチャート
の３２４おいては空調装置１の送風器８を停止すること
になる。

＄７においてキースイッチ５２がＯＮ操作されたか否か
つまり乗員が乗車したか否かが判定される。キースイッ
チ５１がＯＦＦに切換えられ乗員が降車した時には、両
断熱シャッタ３８Ａ・３９Ａがアクチュエータ４０によ
り閉駆動される（Ｓ３０）とともに送風器８が停止され
（Ｓ３１）、７ ８ 蓄冷空間３１Ａ内の空気が電子冷却器３３がで冷却され
る。乗員が乗車しキースイッチ５１がＯＮに投入される
と、シャッタ２２及び両断熱シャッタ３８Ａ・３９Ａが
アクチュエータ２１・４ｏにより開駆動され（Ｓ３２）
　　・送風器８が駆動される（Ｓ３３）。

こうして、乗車初期に蓄冷空間３１Ａ内の冷却された空
気が、ベントダクｌ−１１及び分岐ダクト１１ａを通っ
て各ベンチレータ吹出口１４がら車室内へ供給されるの
で、エアコンスイッチ５１のＯＮ操作直後にも冷風が供
給される。その後ベントダクト−１１に導入された空気
は電子冷却器３３で冷却されて車室内へ供給される。

上記のように、ベントダクト１１の途中部に冷却された
空気を溜めておく蓄冷空間３１Ａを形成しであるので、
前記実施例と同様の効果を得ることが出来るとともに、
送風器３Ｂ及び補助ダクト３４を省略して電子冷却装置
３２Ａの構成を簡単化出来る。

〈第２変形例〉 第８図に示すように、補助ダクト３４と送風器３６と上
流側の断熱シャッタ３８Ａが省略され、送風器３６とし
て送風器８が兼用され、上流側の断熱シャッタ３８Ａと
してシャンク２２が兼用されている。

シャンク２２の下流側のベントダクト１１には断熱シャ
ッタ３９Ｂが所定路離隔てて設けられ、両シャッタ２２
・３９Ｂ間のベントダクト１１には電子冷却器３３が設
けられ、断熱シャッタ３９Ｂはアクチュエータ４０によ
り第８回に実線で図示の蓄冷位置と仮想線で図示の放冷
位置とに開閉駆動され、両シャッタ２２・３９Ｂを蓄冷
位置に切換えると、両シャッタ２２・３９Ｂ間のベント
ダクト１１内に電子冷却器３３により冷却された空気を
溜めておく蓄冷空間３　］、　Ｂが形成され、蓄冷空間
３１Ｂ内の空気は両シャンク２２・３９Ｂを開いて送風
器８を駆動することにより、ベントダクト１１及び分岐
ダクトｌｌａを通って各ベンチレータ吹出口１４から車
室内へ供給される。

」二記電子冷却装置３２Ｂのコントロールユニツ■９ ０ ト５０で行われる電子冷却制御のルーｆ−ンδこついて
第９図のフローチャートに基いて説明する。尚、このル
ーチンは前記実施例のルーチンを部分的に変更したもの
であり、変更部分についてのみ説明する。但し、Ｓ２４
おいては送風器８を停止することになる。

Ｓ７においてキースイッチ５２がＯＮ操作されたか否か
つまり乗員が乗車したか否かが判定される。降車した時
には、両シャッタ２２・３９Ｂがアクチュエータ２１・
４０により閉駆動される（Ｓ４０）とともに送風器８が
停止され（Ｓ４１）、蓄冷空間３１Ｂ内の空気が電子冷
却器３３で冷却され、乗車した時には、両シャッタ２２
・３９Ｂがアクチュエータ４０・２１で開駆動され（Ｓ
４２）、送風器８が駆動される（Ｓ４３）。

こうして、乗車初期に蓄冷空間３１Ｂ内の冷却された空
気が、ヘントダクト１１及び分岐ダクト１１ａを通って
各ベンチレータ吹出口］４から車室内へ供給され、その
後ヘントダク１−１１に導入された空気は電子冷却器３
３で冷却されて車室内へ１共給される。

」二記のように、ベントダクト１１の途中部に冷却され
た空気を溜めておく蓄冷空間３１Ｂ間を形成するととも
に、一方の断熱シャッタ３８　Ａをシャック２２で兼用
しであるので、前記実施例と同様の効果を得ることが出
来るとともに、送風器３６と補助ダクト３４と一方の断
熱シャッタ３８Ａを省略して電子冷却装置３２Ｂの構成
を簡単化出来る。

尚、上記断熱シャッタ３９Ｂはシャッタ２２よりも上流
側に設けてもよい。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は空調装置
の全体構成図、第２図は電子冷却装置及びその近傍部の
横断面図、第３図は電子冷却器の側面図、第４図は空調
装置の制御系のブロック図、第５図は電子冷却制御のル
ーチンのフローチャート、第６図・第７図は第１変形例
に係るもので、第６図は第２図相当図、第７関は第５図
相当部分図、第８図・第９図は第２変形例に係るもので
、１ ２ 第８図は第２図相当図、第９図は第５図相当部分図であ
る。 ８・３６・・送風器、　２１・４０・・アクチュエータ
、　　２２・・シャック、　　３１・３１Ａ３１Ｂ・・
蓄冷空間、　３３・・電子冷却器、３４・・補助ダクト
、　３８・３８Ａ・３９・３９Ａ・３９Ｂ・・断熱シャ
ンク、　　４１・・ペルチェ素子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）車室内に連通するダクトに駆動機構により開閉駆
   動される１対のシャッタを設け、上記両シャッタ間のダ
   クト内に蓄冷空間を形成し、 上記ダクトに蓄冷空間内の空気を冷却する電子冷却素子
   とダクト内の空気を車室内へ送り出す送風器とを設けた
   ことを特徴とする電子冷却システム。