換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニット及び車両用空調装置
【課題】車室内空気の強制的な換気、空調、及び車外に排出される排気の熱回収利用という複合的な機能を備えながら、省スペース化に対応した簡素な構造で、製造コストも安価な、換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニットを提供する。
【解決手段】換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニット１８は、単一の送風機２１と、空調用熱交換器２２と、熱回収用熱交換器２３とをケース１９の空気通路２０内に有し、空気通路２０は、開口部３０を有した通路２９と接続されると共に、吸気専用の開口部２８、排気専用の開口部３２が開口し、空気通路２０内に適宜配置されたドア３４、３７、４０の開度を可変することで、空調モード、排熱利用モード、及び換気モードの切り換えが可能となる。
【解決手段】換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニット１８は、単一の送風機２１と、空調用熱交換器２２と、熱回収用熱交換器２３とをケース１９の空気通路２０内に有し、空気通路２０は、開口部３０を有した通路２９と接続されると共に、吸気専用の開口部２８、排気専用の開口部３２が開口し、空気通路２０内に適宜配置されたドア３４、３７、４０の開度を可変することで、空調モード、排熱利用モード、及び換気モードの切り換えが可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、強制換気のための排気手段として機能しつつこの排気手段の稼働により室外に排出される空気の一部又は全部を室内に戻して空調に再利用し、更には排気熱を回収利用することも可能としたユニット及びこれを用いた車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の自動車用空調装置は、例えば、特許文献１等に示されるように、冷房運転時で且つ外気導入モード時では、車室外から当該空調装置内に導入された相対的に温度の高い温風に対し、エバポレータのみを通過させて冷却することにより冷風化して、この冷風を吹出口から車室内に適宜吹き出すことを行い、暖房運転時で且つ外気導入モード時では、車室外から当該空調装置内に導入された相対的に温度の低い冷風に対し、ヒータコアを通過させて加熱することにより温風化して、この温風を吹出口から車室内に適宜吹き出すことを行っている。
【０００３】
これに対し、急速冷房時における空調関連機器に対する初期負荷の低減や、近年の自動車の態様として電気自動車やハイブリッド型の自動車が開発されていることに伴うヒータコアの熱源の減少による空調装置の暖房能力の不足を解消することが要望されるようになっている。
【０００４】
この点、自動車には、強制換気のための排気手段として、例えば、特許文献２等に示されるように、その車両進行方向の後方側にブロワ及び排気ダンパが配置されており、このブロワを稼働させ排気ダンパを開けることで、車室内の空気を車外に強制的に排出することが可能となっているところ、上記した特許文献１の自動車用空調装置の冷房運転時にあっては、この排出される空気も外気に比べれば相対的に冷風化となっており、同じく特許文献１の自動車用空調装置の暖房運転時にあっては、この排出される空気も外気に比べれば相対的に温風となっているもので、この排気熱を利用することが考えられる。
【０００５】
これを受けて、特許文献３に記載の車両用空気調和装置の制御方法及び制御装置では、冷房運転時にあって、車室内から排出された空気を大気中から取り込んだ空気と合流させることで、大気温度が車室内温度より高い場合には、温調手段を構成する冷却器に供給する空気の温度を大気温度よりも下げることが可能となるとして、車室内から排出された空気を吸熱手段として利用することが示されている。
【特許文献１】特開２００４−２０３１９０号公報
【特許文献２】特開平１０−５８９６２号公報
【特許文献３】特開２００５−２３８９１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、強制排気を行う強制換気ユニットと、車両進行方向の後部において、暖房運転時における排気熱の利用が可能な機能を有する車両後部用の暖房用ユニット、冷房運転時における排気熱の利用が可能な機能を有する車両後部用の冷房用ユニット、若しくは暖冷房兼用の車両後部用の空調ユニットとを、車両内に別個独立に搭載することは、近年におけるコンパクト化された車両の搭載許容スペースとの関係で困難であり、省スペース化を図る必要がある。
【０００７】
また、特許文献２に記載の車両用空気調和装置では、車室内から排出する空気の熱を空調に利用することについて何ら示唆する記述がなされていないので、特許文献２に記載の車両用空気調和装置が本発明に対する動機付け、起因となることはない。
【０００８】
これに対し、特許文献３に記載の車両用空気調和装置の制御方法及び制御装置では、車室内から排出する空気の熱を冷房に利用することは記述されているところ、車外圧力、車室内温度及び車室内圧力を車外圧力計測器、車室内温度計測器、及び車室内圧力計測器で個別に計測して、この計測結果を制御装置に集積して、この制御装置から計測結果に基づいて排気手段たる排気ダンパや排気ブロワに制御信号を伝達し、排気ダンパの開度や排気ブロワの回転速度を調節するものであるから、かかる車両用空気調和装置の制御装置は、複雑且つ高価であり、且つ車外圧力計測器や車室内圧力計測器の設置は非常に困難であり、実用性に欠ける。
【０００９】
そこで、本発明は、省スペース化に対応した大きさでありながら、車室内空気の強制的な換気、暖房や冷房等の空調、及び車外に排出される排気の熱回収利用という複合的な機能を備え、その構造も簡素で、製造コストも安価で、且つ近年の熱交換器に対する熱源不足にも対応した、換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニット並びにこれを用いた車両用空調装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニットは、ケース内に形成された空気通路に、送風機と、空調用熱交換器と、熱回収用熱交換器とを収納して構成され、前記空気通路は、車室内に開口した第１の開口部を有する吸気用通路部が設けられていると共に、車室内に開口した第２の開口部を有する通路と接続され、さらに車室外に開口した第３の開口部を有する排気用通路部が設けられて成り、前記空気通路内にこの空気通路を開閉するドアを適宜配置し、かかるドアの開度を調整することにより、前記第１の開口部から前記空気通路内に入り、前記空調用熱交換器及び前記熱回収用熱交換器の双方を通過して前記第２の通路を経て前記第２の開口部から車室内に戻される空調用経路と、前記第１の開口部から前記空気通路内に入り、前記熱回収用熱交換器を通過するが前記空調用熱交換器は通過せずに前記第３の開口部から車室外に排出される熱回収用経路と、前記第２の開口部から前記第２の通路を経て前記空気通路内に入り、前記空調用熱交換器及び前記熱回収用熱交換器の双方を通過せずに第３の開口部から車外に排出される換気用経路と、の切り換えが行われることを特徴としている（請求項１）。ここで、空調用熱交換器として、電気式ヒータ等の加熱用熱交換器が用いられ、この場合には、空調とは暖房を示すこととなる。また、空調用熱交換器として、例えばエバポレータ等の冷却用熱交換器が用いられる場合があり、この場合には、空調とは冷房を示すこととなる。そして、熱回収用熱交換器による熱回収とは、空調用熱交換器として加熱用熱交換器が用いられる場合には、車室外に排出される相対的に高温の空気から熱を奪う作用を示すこととなり、空調用熱交換器として冷却用熱交換器が用いられる場合には、車室外に排出される相対的に低温の空気に対し熱を与える作用を示すこととなる。
【００１１】
また、本発明に係る換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニットは、ケース内に形成された空気通路に、送風機と、空調及び熱回収のための共用型熱交換器とを収納して構成され、前記空気通路は、車室内に開口した第１の開口部を有する吸気用通路部が設けられていると共に、車室内に開口した第２の開口部を有する通路と接続され、さらに車室外に開口した第３の開口部を有する排気用通路部が設けられて成り、前記空気通路内にこの空気通路を開閉するドアを適宜配置し、かかるドアの開度を調整することにより、前記第１の開口部から前記空気通路内に入り、前記共用型熱交換器を通過して前記第２の通路を経て前記第２の開口部から車室内に戻される空調用経路と、前記第１の開口部から前記空気通路内に入り、前記共用型熱交換器を通過して前記第３の開口部から車室外に排出される熱回収用経路と、前記第２の開口部から前記第２の通路を経て前記空気通路内に入り、前記共用型熱交換器を通過せずに第３の開口部から車外に排出される換気用経路と、の切り換えが行われることを特徴としている（請求項３）。ここで、共用型熱交換器として、例えば冷却機能を有する熱交換器が用いられ、この場合には、空調とは冷房を示すこととなると共に、熱回収とは車室外に排出される相対的に低温の空気に対し熱を与える作用を示すこととなる。また、共用型熱交換器として、加熱機能を有する熱交換器が用いられる場合もあり、この場合には、空調とは暖房を示すこととなると共に、熱回収とは車室外に排出される相対的に高温の空気から熱を奪う作用を示すこととなる。
【００１２】
かかる換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニットによれば、換気、空調及び排気熱回収利用の３つの機能を有しつつ、送風機は単一のものとなり、これら送風機、空調用熱交換器、熱回収用熱交換器又は空調及び排熱利用のための共用型熱交換器を単体のケースに集約したコンパクトな構造とすることが可能である。
【００１３】
また、本発明に係る換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニットは、前記熱回収経路上において前記送風機の通風方向の上流側に前記熱回収用熱交換器を配置した構成（請求項２）、或いは、前記熱回収経路上において前記送風機の通風方向の上流側に前記共用型熱交換器を配置した構成（請求項４）となっている。かかる換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニットの構成によれば、送風機と熱回収用熱交換器又は送風機と共用型熱交換器とを相対的に近接して配置することが可能となる。
【００１４】
本発明に係る車両用空調装置は、ケース内に形成された空気流路に、送風機と、空調手段とを収納して構成されていると共に、前記ケースは空気導入口と空気吹出口とが開口され、前記送風機により前記空気流路内に流入した空気を空調用熱交換器により熱交換した後、前記空気吹出口から車室内に送出する車両前方用空調ユニットを有し、この車両前方用空調ユニットの送風機により車室外空気が吸い込まれる外気導入モード時において、前記車両前方用空調ユニットの送風機の回転数と請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の送風機の回転数とが、車両前方用空調ユニットの送風機の吸込み風量が変動しても、車室内圧力が０ｐａ以上５０ｐａ以下の値に設定されるように、連動することを特徴としている（請求項５）。この空調手段は、例えば、冷却用熱交換器と、加熱用熱交換器と、冷却用熱交換器で冷却された空気について、加熱用熱交換器を通過する空気量と加熱用熱交換器をバイパスする空気量との割合を調節するエアミックスドアとから構成されている。これにより、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニットの送風機が過回転して車両室内圧力が車外圧力よりも低くなることで、車両前方用空調ユニットの空気導入口以外の部位から空気が車室内に取り込まれる不具合を防止することができる。
【００１５】
そして、前記車両前方用空調ユニットの送風機の回転数と請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の送風機の回転数との連動は、制御装置から出力される各送風機のモータへの電圧設定値を個別に調整することのみで行われる（請求項６）。この車両用空調装置の構成によれば、双方の送風機の連動を、圧力センサ等の複雑な構造を用いずに行うことができる。
【００１６】
さらに、この発明に係る車両用空調装置は、前記空調手段を構成する熱交換器がこの熱交換器を通過する空気を加熱する熱源として、請求項１若しくは請求項２に記載の前記熱回収用熱交換器又は請求項３又は請求項４の前記共用型熱交換器で回収された熱が利用されるものとなっている（請求項７）。これにより、車両が電気自動車やハイブリッド型自動車であって、エンジンの冷却水を加熱用熱交換器の熱源として利用することができない場合や熱源として不十分でであっても、車両前方用空調ユニットの空調手段として加熱用熱交換器の性能を維持、向上させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、請求項１から請求項４に記載の発明によれば、換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニットについて、換気、空調及び排気熱回収利用の３つの機能を有しつつ、送風機は単一のものとなり、コンパクトな構造とすることが可能であるので、換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニットの省スペース化とコスト削減とを図ることができる。
【００１８】
しかも、請求項３及び請求項４に記載の発明によれば、空調用熱交換器と熱回収用熱交換器とを共用化した共用型熱交換器が用いられるので、換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニットに対し、車両に搭載するにあたり、さらなる省スペース化とコスト削減とを図ることができる。
【００１９】
そして、請求項２又は請求項４に記載の発明によれば、送風機と熱回収用熱交換器又は送風機と共用型熱交換器とを相対的に近接して配置することが可能となるので、換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニットに対し、より一層の省スペース化を図ることができる。
【００２０】
請求項５に記載の発明によれば、従来では車両前方用空調ユニットの送風機のみで行っていたことによる、車室内への吸気抵抗と車室外への排気抵抗とについて、その値が相対的に大きかったという不具合を、換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニットの送風機による車室外への強制排気を行うことにより相殺することができ、車両前方用空調ユニットの送風機の外気導入モード時における負荷を減少することができると共に、双方の送風機が連動することで、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニットの送風機が過回転して車両室内圧力が車外圧力よりも低くなることで、車両前方用空調ユニットの空気導入口以外の部位から空気が車室内に取り込まれる不具合を防止することができる。
【００２１】
そして、請求項６に記載の発明によれば、車両前方用空調ユニットの送風機と換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニットとの連動を、圧力センサ等の複雑な装置、構造を用いずに防止することができるので、車両用空調装置全体としての製造コストの削減を図ることができる。
【００２２】
さらに、請求項７に記載の発明によれば、車両が電気自動車やハイブリッド型自動車であって、エンジンの冷却水を加熱用熱交換器の熱源として利用することができない場合や熱源として不十分、又は急速暖房時であっても、車両前方用空調ユニットの空調手段として加熱用熱交換器の性能を維持、向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、この発明の実施形態を図面により説明する。
【００２４】
図１において、この発明が用いられた車両１の一例が示されており、この車両１は、進行方向に沿って座席２が三列に配置されている多列シート型のもので、車両進行方向の最前方側には、車両用空調装置１７を構成する車両前方用空調ユニット３が配置されている。
【００２５】
この車両前方用空調ユニット３は、ケース４内に形成された空気通路５に、送風機６と、冷却用熱交換器７と、加熱用熱交換器８と、冷却用熱交換器７及び加熱用熱交換器８の間に配置されて加熱用熱交換器８を通過する空気量と加熱用熱交換器８をバイパスする空気量との割合を調節するエアミックスドア９とが収納されていると共に、送風機６より通風方向の上流側には空気導入口（但し、図１では外気導入口１０のみ図示した。）が形成され、加熱用熱交換器８より通風方向の下流側には空気吹出口（但し、図１ではベント吹出口１１のみ図示した。）が形成されたものとなっている。
【００２６】
このうち、送風機６は、シロッコ型又はプロペラ型のファン１２と、このファン１２を回転させるモータ１３とで構成されており、ファン１２の回転数は、運転手側に位置する制御装置１４とモータ１３とを電気的に接続させて、自動制御又は手動で入力信号を制御装置１４からモータ１３に伝達することで制御している。
【００２７】
また、冷却用熱交換器７は例えばフィンアンドチューブ型のエバポレータで、熱交換媒体として既存冷媒又は新冷媒が用いられ、図示しない冷凍サイクルの一部を構成する。さらに、加熱用熱交換器８は、例えばフィンアンドチューブ型のヒータコアで、後述する熱回収用熱交換器２３又は共用型熱交換器４４と配管接続されて、熱回収用熱交換器２３又は共用型熱交換器４４から送られてきた熱交換媒体が加熱用熱交換器８のチューブを流れることで、この加熱用熱交換器８を通過する空気との熱交換が行われる。
【００２８】
エアミックスドア９は、この実施形態では、回転軸１５とこの回転軸１５からその軸方向に沿って延出したドア本体１６とで構成されているが、必ずしもこれに限定されず、フィルムドアやスライドドア等であっても良い。
【００２９】
また、この車両１は、図１に示されるように、車両進行方向の最後方側に、車両用空調装置１７を構成する換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニット１８が配置されている。
【００３０】
この換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニット１８の実施形態の一例を示すと、図１から図４に示されるように、車両進行方向前方から３列目の座席２よりも車両進行方向の後方側となる車室内空間に配置されているもので、ケース１９内に形成された空気通路２０に、送風機２１と、空調用熱交換器２２と、熱回収用熱交換器２３とを収納して基本的に構成されている。尚、熱回収用熱交換器２３の風上側に、図２から図４に示されるように、集塵用のフィルタ２６を配置しても良い。
【００３１】
送風機２１は、図２から図４に示されるように、シロッコ型又はプロペラ型のファン２４と、このファン２４を回転させるモータ２５とで構成されており、ファン２４の回転数も、図１に示されるように、制御装置１４とモータ２５とが電気的に接続されて、自動制御又は手動で入力信号を制御装置１４からモータ２５に伝達することで制御している。
【００３２】
空調用熱交換器２２は、例えば加熱用の熱交換器で電気式ヒータ等が用いられる。もっとも、車両前方用空調ユニット３が有する図示しない冷凍サイクルと適宜配管接続されること等により冷却用の熱交換器としても良い。更には、例えばヒートポンプ式等の冷暖房兼用の熱交換器であっても良い。熱回収用熱交換器２３は、例えばチューブアンドフィン型のもので、チューブ内を流れる熱交換媒体としては、水、冷媒等が用いられるが、この熱交換媒体の種類については特に限定されない。
【００３３】
空気通路２０は、この実施形態では、車室内に対し車両上下方向の上方に突出した吸気用通路部２７が設けられ、この吸気用通路部２７の頂部に車両上方に向けて開口した開口部２８が形成されていると共に、図１にも示されるように、車室内の車両上下方向の上方から各座席２側に向けて開口した開口部３０を有するダクト状の通路２９と接続され、さらに、車室外に開口した開口部３２を有する排気用通路部３１が車両上下方向の下方に向けて突出したものとなっている。熱回収用熱交換器２３及びフィルタ２７は、吸気用通路部２７内に配置されている。
【００３４】
そして、空気通路２０は、上記した吸気用通路部２７及び排気用通路部３１以外の部位について、通路部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ及び２０ｅにより構成されており、このうち通路部２０ａは、吸気用通路部２７の下方側に位置し、この通路部２０ａの下方側には送風機２１が収納された通路部２０ｂが続いている。また、通路部２０ｃは、一方が通路部２０ａとその側方にて連通し、他方が通路２９とその下方部位にて連通している。更に、通路部２０ｄは、空調用熱交換器２２が収納されており、通路部２０ｃの下方において通路２９と連通している。更にまた、通路部２０ｅは、通路部２０ｂと通路部２０ｄとをその側方において連通させるもので、更に通路部２０ｅは排気用通路部３１とも連通したものとなっている。そして、この実施形態では、通路部２０ｅと排気用通路部３１とは通路部２０ｆを介しても連通したものとなっている。
【００３５】
吸気用通路部２７、通路部２０ａ、及び通路部２０ｃの境界部位には、回転軸３５及びドア本体３６より成るドア３４が配置され、このドア３４は、ドア本体３６で吸気用通路部２７と通路部２０ａとの連通を閉じ、又は通路部２０ａと通路部２０ｃとの連通を閉じることが可能なように回転軸３５を軸心として回転可能となっている。また、通路部２０ｃ、通路２９及び通路部２０ｂの境界部位には、回転軸３８及びドア本体３９より成るドア３７が配置され、このドア３７は、ドア本体３９で通路部２０ｃと通路２９との連通を閉じ、又は通路２９と通路部２０ｄとの連通を閉じることが可能なように回転軸３８を軸心として回転可能となっている。さらに、通路部２０ｄ、通路部２０ｅ及び排気用通路部３１の境界部位には、回転軸４１及びドア本体４２より成るドア４０が配置され、このドア４０は、ドア本体４２で通路部２０ｄと通路部２０ｅとの連通を閉じ、又は通路部２０ｅと排気用通路部３１との連通を閉じることが可能なように回転軸３８を軸心として回転可能となっている。そして、ドア４０は排気用通路部３１から空気が逆流するのを防止する逆流防止ドアとしても機能する。もっとも、ドア３４、３７及び４０の構造は、上記したものに限定されず、スライドドア、フィルムドア等であっても良く、特に限定されない。
【００３６】
以上の構成において、空調モードとする場合には、図２に示されるようなドア３４、３７、４０の開閉の選択が行われる。すなわち、ドア３４は通路部２０ａと通路部２０ｃとの連通を閉じ、ドア３７は通路部２０ｃと通路２９との連通を閉じ、ドア４０は通路部２０ｅと排気用通路部３１との連通を閉じる。これにより、図２の矢印に示されるように、車室内から吸気用通路部２７内に送り込まれた空気は、まずフィルタ２６で清浄化され、次に、熱回収用熱交換器２３を通過して熱回収用熱交換器２３を流れる熱交換媒体と熱交換され、さらに、通路部２０ａ、通路部２０ｂ、通路部２０ｅを通過して、通路部２０ｄに至り、空調用熱交換器２２を通過して空調（加熱又は冷却）された後、通路２９を経て図１に示される開口部３０から車室内に吹き出される。しかるに、換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニット１８は、車両後部用空調ユニット及び排気熱回収ユニットとして同時に機能する。尚、通路部２０ｆを有する場合には、空調用熱交換器２２を通過した空気の一部は、通路部２０ｄから通路部２０ｆを介して排気用通路部３１から車室外に排出されるので、更に、換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニット１８は、強制換気用ユニットとしても同時に機能する。
【００３７】
次に、熱回収モードとする場合には、図３に示されるようなドア３４、３７、４０の開閉の選択が行われる。すなわち、ドア３４は通路部２０ａと通路部２０ｃとの連通を閉じ、ドア３７は通路部２０ｃと通路２９との連通を閉じ、ドア４０は通路部２０ｄと通路部２０ｅとの連通を閉じる。これにより、図３の矢印に示されるように、車室内から吸気用通路部２７内に送り込まれた空気は、まずフィルタ２６で清浄化され、次に、熱回収用熱交換器２３を通過して熱回収用熱交換器２３を流れる熱交換媒体と熱交換され、さらに、通路部２０ａ、通路部２０ｂ、通路部２０ｅを通過して、排気用通路部３１から車室外に排出される。しかるに、換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニット１８は、排気熱回収ユニット及び強制換気用ユニットとして同時に機能する。
【００３８】
そして、換気モードとする場合には、図４に示されるようなドア３４、３７、４０の開閉の選択が行われる。すなわち、ドア３４は吸気用通路部２７と通路部２０ａとの連通を閉じ、ドア３７は通路部２０ｄと通路２９との連通を閉じ、ドア４０は通路部２０ｄと通路部２０ｅとの連通を閉じる。これにより、図４の矢印に示されるように、車室内から図１の開口部３０より通路２９内に取り込まれた空気は、通路２０ｃ、通路２０ａ、通路２０ｂ、通路２０ｅを経て、排気用通路部３１から車室外に排出される。しかるに、換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニット１８は、強制換気用ユニットとしてのみ機能する。
【００３９】
次に、この発明に係る換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニット１８の実施形態の他の例について、図５から図７に基づいて説明する。但し、送風機２１については、先の実施形態と同様であるので、同一の符号を付してその説明を省略した。
【００４０】
換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニット１８は、図示しないが、先の実施形態と同様に、車両進行方向前方から３列目の座席２よりも車両進行方向の後方側となる車室内空間に配置されているもので、ケース１９内に形成された空気通路２０に、送風機２１と、空調用熱交換機能及び熱回収用熱交換機能の双方を備えた共用型熱交換器４４とを収納して基本的に構成されている。尚、後述する吸気用通路部２７のケース１９の開口部近傍部位に、図５から図７に示されるように、集塵用のフィルタ２６を配置しても良い。
【００４１】
共用型熱交換器４４は、例えばチューブアンドフィン型のもので、チューブ内を流れる熱交換媒体は、水、冷媒等であり、特に限定されない。そして、共用型熱交換器４４は、車両前方用空調ユニット３の加熱用熱交換器８と配管接続されて、この共用型熱交換器４４から送られてきた熱交換媒体が加熱用熱交換器８のチューブを流れることで、この加熱用熱交換器８を通過する空気を加熱する際の熱源となる。
【００４２】
空気通路２０は、この実施形態でも、車室内に対し車両上下方向の上方に突出した吸気用通路部２７が設けられ、この吸気用通路部２７の頂部に車両上方に向けて開口した開口部２８が形成されていると共に、図１にも示されるものと同様の、車室内の車両上下方向の上方から各座席２側に向けて開口した開口部３０を有するダクト状の通路２９と接続され、さらに、車室外に開口した開口部３２を有する排気用通路部３１が車両上下方向の下方に向けて突出したものとなっている。
【００４３】
そして、空気通路２０は、上記した吸気用通路部２７及び排気用通路部３１以外の部位について、通路部２０ａ、２０ｂ、２０ｆ、２０ｇ、２０ｈ、２０ｉ、２０ｊ及び２０ｋにより構成されており、このうち通路部２０ａは、吸気用通路部２７の下方側に位置し、この通路部２０ａの下方側には送風機２１が収納された通路部２０ｂが続いている。また、通路部２０ｋは、通路２９の下方側と連通している。また、通路部２０ｇは、一方が通路部２０ａの上方側とその側方にて連通し、他方が通路２０ｋと連通している、通路部２０ｈは、この通路部２０ｇの下方側において、一方が通路部２０ａの中間部位とその側方にて接続し、他方が通路２０ｋと連通している。また、通路部２０ｄは、共用型熱交換器４４が収納されたもので、通路部２０ｋの下方においてこの通路部２０ｋと連通している。また、通路部２０ｉは、通路部２０ｈの下方において、一方が通路部２０ａの下方側とその側方にて連通し、他方が通路部２０ｄの上方側と連通して成る通路部２０ｉを有している。そして、通路部２０ｊは，通路部２０ｂと通路部２０ｄの下方側とを連通させるものであると共に、排気用通路部３１とも連通している。
【００４４】
通路部２０ａと通路部２０ｈとの境界部位には、回転軸４６及びドア本体４７より成るドア４５が配置され、このドア４５は、ドア本体４７で通路部２０ａの上部側と通路部２０ａの中間部、通路部２０ｂとの連通を閉じ、又は通路部２０ａと通路部２０ｈとの連通を閉じることが可能なように回転軸４６を軸心として回転可能となっている。また、通路部２０ａと通路部２０ｉとの境界部位には、回転軸４９及びドア本体５０より成るドア４８が配置され、このドア４８は、ドア本体５０で通路部２０ａと通路部２０ｉとの連通を閉じ、又は通路部２０ａの上部側と通路部２０ａの中間部との連通を閉じることが可能なように回転軸４９を軸心として回転可能となっている。また、通路２９、通路部２０ｇ、及び通路部２０ｋの境界部位には、回転軸５２及びドア本体５３より成るドア５１が配置され、このドア５１は、ドア本体５３で通路部２０ｇと通路部２０ｋとの連通を閉じ、又は通路２９と通路部２０ｋの連通を閉じることが可能なように回転軸５２を軸心として回転可能となっている。また、通路部２０ｈ、通路部２０ｋ、及び通路部２０ｄの境界部位には、回転軸５５及びドア本体５６より成るドア５４が配置され、このドア５４は、ドア本体５６で通路部２０ｈと通路部２０ｋとの連通を閉じ、又は通路部２０ｋと通路部２０ｄとの連通を閉じることが可能なように回転軸５２を軸心として回転可能となっている。そして、通路部２０ｊ、通路部２０ｄ及び排気用通路部３１の境界部位には、回転軸５８及びドア本体５９より成るドア５７が配置され、このドア５７は、ドア本体５９で通路部２０ｊと通路部２０ｄとの連通を閉じ、又は通路部２０ｊと排気用通路部３１との連通を閉じることが可能なように回転軸５８を軸心として回転可能となっている。そして、ドア５７は排気用通路部３１から空気が逆流するのを防止する逆流防止ドアとしても機能する。更に、この実施形態では、通路部２０ｆと排気用通路部３１との境界部位に、回転軸６１及びドア本体６２より成るドア６０が配置され、車室外の空気が排気用通路部３１から通路部２０ｆを経て通路部２０ｄまで逆流するのを防止している。そして、ドア４５、４８、５１、５４、５７及び６２の構造についても、先の実施形態と同様に、上記したものに限定されず、スライドドア、フィルムドア等であっても良く、特に限定されない。
【００４５】
以上の構成において、空調モードとする場合には、図５に示されるようなドア４５、４８、５１、５４、５７の開閉の選択が行われる。すなわち、ドア４５は通路部２０ａと通路部２０ｈとの連通を閉じ、ドア４８は通路部２０ａと通路部２０ｉとの連通を閉じ、ドア５１は通路部２０ｇと通路部２０ｋとの連通を閉じ、ドア５４は通路部２０ｈと通路部２０ｋとの連通を閉じ、そして、ドア５７は通路部２０ｊと排気用通路部３１との連通を閉じる。これにより、図５の矢印に示されるように、車室内から吸気用通路部２７内に送り込まれた空気は、まずフィルタ２６で清浄化され、通路部２０ａ、通路部２０ｂ、及び通路部２０ｊを通過して通路部２０ｄに至り、共用型熱交換器４４を通過してこの共用型熱交換器４４を流れる熱交換媒体と熱交換され、さらに、通路部２０ｋから通路２９に至って、図１に示される開口部３０から車室内に吹き出される。しかるに、換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニット１８は、車両後部用空調ユニットとして機能する。尚、ドア６０を開いた場合には、共用型熱交換器４４を通過した空気の一部は、通路部２０ｄから通路部２０ｆを介して排気用通路部３１より車室外に排出されるので、更に、換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニット１８は、強制換気用ユニットとしても同時に機能する。
【００４６】
次に、熱回収モードとする場合には、図６に示されるようなドア４５、４８、５１、５４、５７の開閉の選択が行われる。すなわち、ドア４５は通路部２０ａの上部側と通路部２０ａの中間部との連通を閉じ、ドア４８は通路部２０ａの中間部と通路部２０ａの下部側との連通を閉じ、ドア５１は通路２９と通路部２０ｋとの連通を閉じ、ドア５４は通路部２０ｋと通路部２０ｈとの連通を閉じ、そして、ドア５７は通路部２０ｄと通路部２０ｊとの連通を閉じる。これにより、図６の矢印に示されるように、車室内から吸気用通路部２７内に送り込まれた空気は、まずフィルタ２６で清浄化され、通路部２０ａの上部側、通路部２０ｇ、及び通路部２０ｋを通過して、通路部２０ｄに至り、共用型熱交換器４４を通過してこの共用型熱交換器４４を流れる熱交換媒体と熱交換され、更に、通路部２０ｉ、通路部２０ａの下部側、通路部２０ｂ、及び通路部２０ｊを通過して、排気用通路部３１から車室外に排出される。しかるに、換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニット１８は、排気熱回収ユニット及び強制換気用ユニットとして同時に機能する。
【００４７】
そして、換気モードとする場合には、図７に示されるようなドア４５、４８、５１、５４、５７の開閉の選択が行われる。すなわち、ドア４５は通路部２０ａの上部側と通路部２０ａの中間部との連通を閉じ、ドア４８は通路部２０ａと通路部２０ｉとの連通を閉じ、ドア５１は通路部２０ｇと通路部２０ｋとの連通を閉じ、そして、ドア５７は通路部２０ｄと通路部２０ｊとの連通を閉じる。更に、ドア６０は通路部２０ｆと排気用通路部３１との連通を閉じる。これにより、図７の矢印に示されるように、車室内から図１の開口部３０より通路２９内に取り込まれた空気は、通路部２０ｋ、通路部２０ｈ、通路部２０ａの中間部から下部側、通路部２０ｂ、及び通路部２０ｊを通過して、排気用通路部３１から車室外に排出される。しかるに、換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニット１８は、強制換気用ユニットとしてのみ機能する。
【００４８】
ところで、先の２つの実施形態において、送風機２１は車室内となるようにケース１８に収納される構造として説明したが、必ずしもこれに限定されず、図示しないがケース１８を車室外の空間に突出し、この突出した部位に送風機２１を収納するようにしても良く、これにより低騒音化を図ることができる。また、熱回収用熱交換器２３についても、車室内となるようにケース１８に収納される構造として説明したが、必ずしもこれに限定されず、図示しないがケース１８を車室外の空間に突出し、この突出した部位に熱回収用熱交換器２３を収納するようにしても良く、これにより熱回収用熱交換器２３のメンテナンス時における熱交換媒体の抜き取り不要化による作業性の向上を図ることができる。
【００４９】
更に、図２から図４に示される換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニット１８又は図５から図７に示される換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニット１８と、図１に示される車両前方用空調ユニット３とを用いた車両用空調装置１７では、制御装置１４から出力される送風機６のモータ１３への電圧設定値と制御装置１４から出力される送風機２１のモータ２５への電圧設定値を個別に調整する制御のみで、送風機６の回転数と送風機２１の回転数とを連動させたものとなっている。従って、車室内に吸引される空気量と車室外に排出される空気量とのバランスを保つことができ、車室内への吸気抵抗と車室外への排気抵抗とについて、相殺することができる。
【００５０】
これにより、図８の破線に示されるように、車室内への吸気と車室外への排気とを車両前方用空調ユニット３の送風機６のみで行っていた場合には、吸込み風量が増大するに従い車室内圧力も相対的に増大し、例えば吸込み風量が４００ｍ３／ｈの場合の車室内圧力が約２００ｐａとなる場合があったのを、例えば吸込み風量が４００ｍ３／ｈの場合の車室内圧力が約５０ｐａ以下にまで抑制することが可能となった。また、送風機２１の回転数が送風機６の回転数よりも大きくなり、車両室内圧力が車外圧力よりも低くなって、外気導入口１０以外から車室内に外気が不用意に侵入するのも防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】図１は、この発明に係る換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニット及び車両用空調装置が用いられた多列シート型車両の概略構造を説明した説明図である。
【図２】図２は、同上の換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニットのうち空調用熱交換器と熱回収用熱交換器とを用いた場合の、空調モードにおける空気の経路を示した説明図である。
【図３】図３は、同上の換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニットのうち空調用熱交換器と熱回収用熱交換器とを用いた場合の、排熱利用モードにおける空気の経路を示した説明図である。
【図４】図４は、同上の換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニットのうち空調用熱交換器と熱回収用熱交換器とを用いた場合の、換気モードにおける空気の経路を示した説明図である。
【図５】図５は、同上の換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニットのうち空調用熱交換と熱回収用との双方を行う共用型熱交換器とを用いた場合の、空調モードにおける空気の経路を示した説明図である。
【図６】図６は、同上の換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニットのうち空調用熱交換と熱回収用との双方を行う共用型熱交換器とを用いた場合の、排熱利用モードにおける空気の経路を示した説明図である。
【図７】図７は、同上の換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニットのうち空調用熱交換と熱回収用との双方を行う共用型熱交換器とを用いた場合の、換気モードにおける空気の経路を示した説明図である。
【図８】図８は、車両前方用空調ユニットが外気導入モードで送風機が外気を吸込む場合に、吸込み風量が相対的に増大しても、でも車室内空間の内圧が外気圧よりも低い状態となっていることを示す特性線図である。
【符号の説明】
【００５２】
１ 車両
３ 車両前方用空調ユニット
４ ケース
５ 空気通路
６ 送風機
７ 冷却用熱交換器（空調手段）
８ 加熱用熱交換器（空調手段）
９ エアミックスドア（空調手段）
１０ 外気導入口（空気導入口）
１１ ベント吹出口（空気吹出口）
１３ 送風機のモータ
１７ 車両用空調装置
１８ 換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニット
１９ ケース
２０ 空気通路
２０ａ乃至２０ｋ 通路部
２１ 送風機
２２ 空調用熱交換器
２３ 熱回収用熱交換器
２５ 送風機６のモータ
２７ 吸気用通路部
２８ 開口部（第１の開口部）
２９ 通路
３０ 開口部（第２の開口部）
３１ 排気用通路部
３２ 開口部（第３の開口部）
３４ ドア
３７ ドア
４０ ドア
４４ 共用型熱交換器
４５ ドア
４８ ドア
５１ ドア
５４ ドア
５７ ドア
６０ ドア
【技術分野】
【０００１】
この発明は、強制換気のための排気手段として機能しつつこの排気手段の稼働により室外に排出される空気の一部又は全部を室内に戻して空調に再利用し、更には排気熱を回収利用することも可能としたユニット及びこれを用いた車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の自動車用空調装置は、例えば、特許文献１等に示されるように、冷房運転時で且つ外気導入モード時では、車室外から当該空調装置内に導入された相対的に温度の高い温風に対し、エバポレータのみを通過させて冷却することにより冷風化して、この冷風を吹出口から車室内に適宜吹き出すことを行い、暖房運転時で且つ外気導入モード時では、車室外から当該空調装置内に導入された相対的に温度の低い冷風に対し、ヒータコアを通過させて加熱することにより温風化して、この温風を吹出口から車室内に適宜吹き出すことを行っている。
【０００３】
これに対し、急速冷房時における空調関連機器に対する初期負荷の低減や、近年の自動車の態様として電気自動車やハイブリッド型の自動車が開発されていることに伴うヒータコアの熱源の減少による空調装置の暖房能力の不足を解消することが要望されるようになっている。
【０００４】
この点、自動車には、強制換気のための排気手段として、例えば、特許文献２等に示されるように、その車両進行方向の後方側にブロワ及び排気ダンパが配置されており、このブロワを稼働させ排気ダンパを開けることで、車室内の空気を車外に強制的に排出することが可能となっているところ、上記した特許文献１の自動車用空調装置の冷房運転時にあっては、この排出される空気も外気に比べれば相対的に冷風化となっており、同じく特許文献１の自動車用空調装置の暖房運転時にあっては、この排出される空気も外気に比べれば相対的に温風となっているもので、この排気熱を利用することが考えられる。
【０００５】
これを受けて、特許文献３に記載の車両用空気調和装置の制御方法及び制御装置では、冷房運転時にあって、車室内から排出された空気を大気中から取り込んだ空気と合流させることで、大気温度が車室内温度より高い場合には、温調手段を構成する冷却器に供給する空気の温度を大気温度よりも下げることが可能となるとして、車室内から排出された空気を吸熱手段として利用することが示されている。
【特許文献１】特開２００４−２０３１９０号公報
【特許文献２】特開平１０−５８９６２号公報
【特許文献３】特開２００５−２３８９１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、強制排気を行う強制換気ユニットと、車両進行方向の後部において、暖房運転時における排気熱の利用が可能な機能を有する車両後部用の暖房用ユニット、冷房運転時における排気熱の利用が可能な機能を有する車両後部用の冷房用ユニット、若しくは暖冷房兼用の車両後部用の空調ユニットとを、車両内に別個独立に搭載することは、近年におけるコンパクト化された車両の搭載許容スペースとの関係で困難であり、省スペース化を図る必要がある。
【０００７】
また、特許文献２に記載の車両用空気調和装置では、車室内から排出する空気の熱を空調に利用することについて何ら示唆する記述がなされていないので、特許文献２に記載の車両用空気調和装置が本発明に対する動機付け、起因となることはない。
【０００８】
これに対し、特許文献３に記載の車両用空気調和装置の制御方法及び制御装置では、車室内から排出する空気の熱を冷房に利用することは記述されているところ、車外圧力、車室内温度及び車室内圧力を車外圧力計測器、車室内温度計測器、及び車室内圧力計測器で個別に計測して、この計測結果を制御装置に集積して、この制御装置から計測結果に基づいて排気手段たる排気ダンパや排気ブロワに制御信号を伝達し、排気ダンパの開度や排気ブロワの回転速度を調節するものであるから、かかる車両用空気調和装置の制御装置は、複雑且つ高価であり、且つ車外圧力計測器や車室内圧力計測器の設置は非常に困難であり、実用性に欠ける。
【０００９】
そこで、本発明は、省スペース化に対応した大きさでありながら、車室内空気の強制的な換気、暖房や冷房等の空調、及び車外に排出される排気の熱回収利用という複合的な機能を備え、その構造も簡素で、製造コストも安価で、且つ近年の熱交換器に対する熱源不足にも対応した、換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニット並びにこれを用いた車両用空調装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニットは、ケース内に形成された空気通路に、送風機と、空調用熱交換器と、熱回収用熱交換器とを収納して構成され、前記空気通路は、車室内に開口した第１の開口部を有する吸気用通路部が設けられていると共に、車室内に開口した第２の開口部を有する通路と接続され、さらに車室外に開口した第３の開口部を有する排気用通路部が設けられて成り、前記空気通路内にこの空気通路を開閉するドアを適宜配置し、かかるドアの開度を調整することにより、前記第１の開口部から前記空気通路内に入り、前記空調用熱交換器及び前記熱回収用熱交換器の双方を通過して前記第２の通路を経て前記第２の開口部から車室内に戻される空調用経路と、前記第１の開口部から前記空気通路内に入り、前記熱回収用熱交換器を通過するが前記空調用熱交換器は通過せずに前記第３の開口部から車室外に排出される熱回収用経路と、前記第２の開口部から前記第２の通路を経て前記空気通路内に入り、前記空調用熱交換器及び前記熱回収用熱交換器の双方を通過せずに第３の開口部から車外に排出される換気用経路と、の切り換えが行われることを特徴としている（請求項１）。ここで、空調用熱交換器として、電気式ヒータ等の加熱用熱交換器が用いられ、この場合には、空調とは暖房を示すこととなる。また、空調用熱交換器として、例えばエバポレータ等の冷却用熱交換器が用いられる場合があり、この場合には、空調とは冷房を示すこととなる。そして、熱回収用熱交換器による熱回収とは、空調用熱交換器として加熱用熱交換器が用いられる場合には、車室外に排出される相対的に高温の空気から熱を奪う作用を示すこととなり、空調用熱交換器として冷却用熱交換器が用いられる場合には、車室外に排出される相対的に低温の空気に対し熱を与える作用を示すこととなる。
【００１１】
また、本発明に係る換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニットは、ケース内に形成された空気通路に、送風機と、空調及び熱回収のための共用型熱交換器とを収納して構成され、前記空気通路は、車室内に開口した第１の開口部を有する吸気用通路部が設けられていると共に、車室内に開口した第２の開口部を有する通路と接続され、さらに車室外に開口した第３の開口部を有する排気用通路部が設けられて成り、前記空気通路内にこの空気通路を開閉するドアを適宜配置し、かかるドアの開度を調整することにより、前記第１の開口部から前記空気通路内に入り、前記共用型熱交換器を通過して前記第２の通路を経て前記第２の開口部から車室内に戻される空調用経路と、前記第１の開口部から前記空気通路内に入り、前記共用型熱交換器を通過して前記第３の開口部から車室外に排出される熱回収用経路と、前記第２の開口部から前記第２の通路を経て前記空気通路内に入り、前記共用型熱交換器を通過せずに第３の開口部から車外に排出される換気用経路と、の切り換えが行われることを特徴としている（請求項３）。ここで、共用型熱交換器として、例えば冷却機能を有する熱交換器が用いられ、この場合には、空調とは冷房を示すこととなると共に、熱回収とは車室外に排出される相対的に低温の空気に対し熱を与える作用を示すこととなる。また、共用型熱交換器として、加熱機能を有する熱交換器が用いられる場合もあり、この場合には、空調とは暖房を示すこととなると共に、熱回収とは車室外に排出される相対的に高温の空気から熱を奪う作用を示すこととなる。
【００１２】
かかる換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニットによれば、換気、空調及び排気熱回収利用の３つの機能を有しつつ、送風機は単一のものとなり、これら送風機、空調用熱交換器、熱回収用熱交換器又は空調及び排熱利用のための共用型熱交換器を単体のケースに集約したコンパクトな構造とすることが可能である。
【００１３】
また、本発明に係る換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニットは、前記熱回収経路上において前記送風機の通風方向の上流側に前記熱回収用熱交換器を配置した構成（請求項２）、或いは、前記熱回収経路上において前記送風機の通風方向の上流側に前記共用型熱交換器を配置した構成（請求項４）となっている。かかる換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニットの構成によれば、送風機と熱回収用熱交換器又は送風機と共用型熱交換器とを相対的に近接して配置することが可能となる。
【００１４】
本発明に係る車両用空調装置は、ケース内に形成された空気流路に、送風機と、空調手段とを収納して構成されていると共に、前記ケースは空気導入口と空気吹出口とが開口され、前記送風機により前記空気流路内に流入した空気を空調用熱交換器により熱交換した後、前記空気吹出口から車室内に送出する車両前方用空調ユニットを有し、この車両前方用空調ユニットの送風機により車室外空気が吸い込まれる外気導入モード時において、前記車両前方用空調ユニットの送風機の回転数と請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の送風機の回転数とが、車両前方用空調ユニットの送風機の吸込み風量が変動しても、車室内圧力が０ｐａ以上５０ｐａ以下の値に設定されるように、連動することを特徴としている（請求項５）。この空調手段は、例えば、冷却用熱交換器と、加熱用熱交換器と、冷却用熱交換器で冷却された空気について、加熱用熱交換器を通過する空気量と加熱用熱交換器をバイパスする空気量との割合を調節するエアミックスドアとから構成されている。これにより、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニットの送風機が過回転して車両室内圧力が車外圧力よりも低くなることで、車両前方用空調ユニットの空気導入口以外の部位から空気が車室内に取り込まれる不具合を防止することができる。
【００１５】
そして、前記車両前方用空調ユニットの送風機の回転数と請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の送風機の回転数との連動は、制御装置から出力される各送風機のモータへの電圧設定値を個別に調整することのみで行われる（請求項６）。この車両用空調装置の構成によれば、双方の送風機の連動を、圧力センサ等の複雑な構造を用いずに行うことができる。
【００１６】
さらに、この発明に係る車両用空調装置は、前記空調手段を構成する熱交換器がこの熱交換器を通過する空気を加熱する熱源として、請求項１若しくは請求項２に記載の前記熱回収用熱交換器又は請求項３又は請求項４の前記共用型熱交換器で回収された熱が利用されるものとなっている（請求項７）。これにより、車両が電気自動車やハイブリッド型自動車であって、エンジンの冷却水を加熱用熱交換器の熱源として利用することができない場合や熱源として不十分でであっても、車両前方用空調ユニットの空調手段として加熱用熱交換器の性能を維持、向上させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、請求項１から請求項４に記載の発明によれば、換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニットについて、換気、空調及び排気熱回収利用の３つの機能を有しつつ、送風機は単一のものとなり、コンパクトな構造とすることが可能であるので、換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニットの省スペース化とコスト削減とを図ることができる。
【００１８】
しかも、請求項３及び請求項４に記載の発明によれば、空調用熱交換器と熱回収用熱交換器とを共用化した共用型熱交換器が用いられるので、換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニットに対し、車両に搭載するにあたり、さらなる省スペース化とコスト削減とを図ることができる。
【００１９】
そして、請求項２又は請求項４に記載の発明によれば、送風機と熱回収用熱交換器又は送風機と共用型熱交換器とを相対的に近接して配置することが可能となるので、換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニットに対し、より一層の省スペース化を図ることができる。
【００２０】
請求項５に記載の発明によれば、従来では車両前方用空調ユニットの送風機のみで行っていたことによる、車室内への吸気抵抗と車室外への排気抵抗とについて、その値が相対的に大きかったという不具合を、換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニットの送風機による車室外への強制排気を行うことにより相殺することができ、車両前方用空調ユニットの送風機の外気導入モード時における負荷を減少することができると共に、双方の送風機が連動することで、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニットの送風機が過回転して車両室内圧力が車外圧力よりも低くなることで、車両前方用空調ユニットの空気導入口以外の部位から空気が車室内に取り込まれる不具合を防止することができる。
【００２１】
そして、請求項６に記載の発明によれば、車両前方用空調ユニットの送風機と換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニットとの連動を、圧力センサ等の複雑な装置、構造を用いずに防止することができるので、車両用空調装置全体としての製造コストの削減を図ることができる。
【００２２】
さらに、請求項７に記載の発明によれば、車両が電気自動車やハイブリッド型自動車であって、エンジンの冷却水を加熱用熱交換器の熱源として利用することができない場合や熱源として不十分、又は急速暖房時であっても、車両前方用空調ユニットの空調手段として加熱用熱交換器の性能を維持、向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、この発明の実施形態を図面により説明する。
【００２４】
図１において、この発明が用いられた車両１の一例が示されており、この車両１は、進行方向に沿って座席２が三列に配置されている多列シート型のもので、車両進行方向の最前方側には、車両用空調装置１７を構成する車両前方用空調ユニット３が配置されている。
【００２５】
この車両前方用空調ユニット３は、ケース４内に形成された空気通路５に、送風機６と、冷却用熱交換器７と、加熱用熱交換器８と、冷却用熱交換器７及び加熱用熱交換器８の間に配置されて加熱用熱交換器８を通過する空気量と加熱用熱交換器８をバイパスする空気量との割合を調節するエアミックスドア９とが収納されていると共に、送風機６より通風方向の上流側には空気導入口（但し、図１では外気導入口１０のみ図示した。）が形成され、加熱用熱交換器８より通風方向の下流側には空気吹出口（但し、図１ではベント吹出口１１のみ図示した。）が形成されたものとなっている。
【００２６】
このうち、送風機６は、シロッコ型又はプロペラ型のファン１２と、このファン１２を回転させるモータ１３とで構成されており、ファン１２の回転数は、運転手側に位置する制御装置１４とモータ１３とを電気的に接続させて、自動制御又は手動で入力信号を制御装置１４からモータ１３に伝達することで制御している。
【００２７】
また、冷却用熱交換器７は例えばフィンアンドチューブ型のエバポレータで、熱交換媒体として既存冷媒又は新冷媒が用いられ、図示しない冷凍サイクルの一部を構成する。さらに、加熱用熱交換器８は、例えばフィンアンドチューブ型のヒータコアで、後述する熱回収用熱交換器２３又は共用型熱交換器４４と配管接続されて、熱回収用熱交換器２３又は共用型熱交換器４４から送られてきた熱交換媒体が加熱用熱交換器８のチューブを流れることで、この加熱用熱交換器８を通過する空気との熱交換が行われる。
【００２８】
エアミックスドア９は、この実施形態では、回転軸１５とこの回転軸１５からその軸方向に沿って延出したドア本体１６とで構成されているが、必ずしもこれに限定されず、フィルムドアやスライドドア等であっても良い。
【００２９】
また、この車両１は、図１に示されるように、車両進行方向の最後方側に、車両用空調装置１７を構成する換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニット１８が配置されている。
【００３０】
この換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニット１８の実施形態の一例を示すと、図１から図４に示されるように、車両進行方向前方から３列目の座席２よりも車両進行方向の後方側となる車室内空間に配置されているもので、ケース１９内に形成された空気通路２０に、送風機２１と、空調用熱交換器２２と、熱回収用熱交換器２３とを収納して基本的に構成されている。尚、熱回収用熱交換器２３の風上側に、図２から図４に示されるように、集塵用のフィルタ２６を配置しても良い。
【００３１】
送風機２１は、図２から図４に示されるように、シロッコ型又はプロペラ型のファン２４と、このファン２４を回転させるモータ２５とで構成されており、ファン２４の回転数も、図１に示されるように、制御装置１４とモータ２５とが電気的に接続されて、自動制御又は手動で入力信号を制御装置１４からモータ２５に伝達することで制御している。
【００３２】
空調用熱交換器２２は、例えば加熱用の熱交換器で電気式ヒータ等が用いられる。もっとも、車両前方用空調ユニット３が有する図示しない冷凍サイクルと適宜配管接続されること等により冷却用の熱交換器としても良い。更には、例えばヒートポンプ式等の冷暖房兼用の熱交換器であっても良い。熱回収用熱交換器２３は、例えばチューブアンドフィン型のもので、チューブ内を流れる熱交換媒体としては、水、冷媒等が用いられるが、この熱交換媒体の種類については特に限定されない。
【００３３】
空気通路２０は、この実施形態では、車室内に対し車両上下方向の上方に突出した吸気用通路部２７が設けられ、この吸気用通路部２７の頂部に車両上方に向けて開口した開口部２８が形成されていると共に、図１にも示されるように、車室内の車両上下方向の上方から各座席２側に向けて開口した開口部３０を有するダクト状の通路２９と接続され、さらに、車室外に開口した開口部３２を有する排気用通路部３１が車両上下方向の下方に向けて突出したものとなっている。熱回収用熱交換器２３及びフィルタ２７は、吸気用通路部２７内に配置されている。
【００３４】
そして、空気通路２０は、上記した吸気用通路部２７及び排気用通路部３１以外の部位について、通路部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ及び２０ｅにより構成されており、このうち通路部２０ａは、吸気用通路部２７の下方側に位置し、この通路部２０ａの下方側には送風機２１が収納された通路部２０ｂが続いている。また、通路部２０ｃは、一方が通路部２０ａとその側方にて連通し、他方が通路２９とその下方部位にて連通している。更に、通路部２０ｄは、空調用熱交換器２２が収納されており、通路部２０ｃの下方において通路２９と連通している。更にまた、通路部２０ｅは、通路部２０ｂと通路部２０ｄとをその側方において連通させるもので、更に通路部２０ｅは排気用通路部３１とも連通したものとなっている。そして、この実施形態では、通路部２０ｅと排気用通路部３１とは通路部２０ｆを介しても連通したものとなっている。
【００３５】
吸気用通路部２７、通路部２０ａ、及び通路部２０ｃの境界部位には、回転軸３５及びドア本体３６より成るドア３４が配置され、このドア３４は、ドア本体３６で吸気用通路部２７と通路部２０ａとの連通を閉じ、又は通路部２０ａと通路部２０ｃとの連通を閉じることが可能なように回転軸３５を軸心として回転可能となっている。また、通路部２０ｃ、通路２９及び通路部２０ｂの境界部位には、回転軸３８及びドア本体３９より成るドア３７が配置され、このドア３７は、ドア本体３９で通路部２０ｃと通路２９との連通を閉じ、又は通路２９と通路部２０ｄとの連通を閉じることが可能なように回転軸３８を軸心として回転可能となっている。さらに、通路部２０ｄ、通路部２０ｅ及び排気用通路部３１の境界部位には、回転軸４１及びドア本体４２より成るドア４０が配置され、このドア４０は、ドア本体４２で通路部２０ｄと通路部２０ｅとの連通を閉じ、又は通路部２０ｅと排気用通路部３１との連通を閉じることが可能なように回転軸３８を軸心として回転可能となっている。そして、ドア４０は排気用通路部３１から空気が逆流するのを防止する逆流防止ドアとしても機能する。もっとも、ドア３４、３７及び４０の構造は、上記したものに限定されず、スライドドア、フィルムドア等であっても良く、特に限定されない。
【００３６】
以上の構成において、空調モードとする場合には、図２に示されるようなドア３４、３７、４０の開閉の選択が行われる。すなわち、ドア３４は通路部２０ａと通路部２０ｃとの連通を閉じ、ドア３７は通路部２０ｃと通路２９との連通を閉じ、ドア４０は通路部２０ｅと排気用通路部３１との連通を閉じる。これにより、図２の矢印に示されるように、車室内から吸気用通路部２７内に送り込まれた空気は、まずフィルタ２６で清浄化され、次に、熱回収用熱交換器２３を通過して熱回収用熱交換器２３を流れる熱交換媒体と熱交換され、さらに、通路部２０ａ、通路部２０ｂ、通路部２０ｅを通過して、通路部２０ｄに至り、空調用熱交換器２２を通過して空調（加熱又は冷却）された後、通路２９を経て図１に示される開口部３０から車室内に吹き出される。しかるに、換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニット１８は、車両後部用空調ユニット及び排気熱回収ユニットとして同時に機能する。尚、通路部２０ｆを有する場合には、空調用熱交換器２２を通過した空気の一部は、通路部２０ｄから通路部２０ｆを介して排気用通路部３１から車室外に排出されるので、更に、換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニット１８は、強制換気用ユニットとしても同時に機能する。
【００３７】
次に、熱回収モードとする場合には、図３に示されるようなドア３４、３７、４０の開閉の選択が行われる。すなわち、ドア３４は通路部２０ａと通路部２０ｃとの連通を閉じ、ドア３７は通路部２０ｃと通路２９との連通を閉じ、ドア４０は通路部２０ｄと通路部２０ｅとの連通を閉じる。これにより、図３の矢印に示されるように、車室内から吸気用通路部２７内に送り込まれた空気は、まずフィルタ２６で清浄化され、次に、熱回収用熱交換器２３を通過して熱回収用熱交換器２３を流れる熱交換媒体と熱交換され、さらに、通路部２０ａ、通路部２０ｂ、通路部２０ｅを通過して、排気用通路部３１から車室外に排出される。しかるに、換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニット１８は、排気熱回収ユニット及び強制換気用ユニットとして同時に機能する。
【００３８】
そして、換気モードとする場合には、図４に示されるようなドア３４、３７、４０の開閉の選択が行われる。すなわち、ドア３４は吸気用通路部２７と通路部２０ａとの連通を閉じ、ドア３７は通路部２０ｄと通路２９との連通を閉じ、ドア４０は通路部２０ｄと通路部２０ｅとの連通を閉じる。これにより、図４の矢印に示されるように、車室内から図１の開口部３０より通路２９内に取り込まれた空気は、通路２０ｃ、通路２０ａ、通路２０ｂ、通路２０ｅを経て、排気用通路部３１から車室外に排出される。しかるに、換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニット１８は、強制換気用ユニットとしてのみ機能する。
【００３９】
次に、この発明に係る換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニット１８の実施形態の他の例について、図５から図７に基づいて説明する。但し、送風機２１については、先の実施形態と同様であるので、同一の符号を付してその説明を省略した。
【００４０】
換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニット１８は、図示しないが、先の実施形態と同様に、車両進行方向前方から３列目の座席２よりも車両進行方向の後方側となる車室内空間に配置されているもので、ケース１９内に形成された空気通路２０に、送風機２１と、空調用熱交換機能及び熱回収用熱交換機能の双方を備えた共用型熱交換器４４とを収納して基本的に構成されている。尚、後述する吸気用通路部２７のケース１９の開口部近傍部位に、図５から図７に示されるように、集塵用のフィルタ２６を配置しても良い。
【００４１】
共用型熱交換器４４は、例えばチューブアンドフィン型のもので、チューブ内を流れる熱交換媒体は、水、冷媒等であり、特に限定されない。そして、共用型熱交換器４４は、車両前方用空調ユニット３の加熱用熱交換器８と配管接続されて、この共用型熱交換器４４から送られてきた熱交換媒体が加熱用熱交換器８のチューブを流れることで、この加熱用熱交換器８を通過する空気を加熱する際の熱源となる。
【００４２】
空気通路２０は、この実施形態でも、車室内に対し車両上下方向の上方に突出した吸気用通路部２７が設けられ、この吸気用通路部２７の頂部に車両上方に向けて開口した開口部２８が形成されていると共に、図１にも示されるものと同様の、車室内の車両上下方向の上方から各座席２側に向けて開口した開口部３０を有するダクト状の通路２９と接続され、さらに、車室外に開口した開口部３２を有する排気用通路部３１が車両上下方向の下方に向けて突出したものとなっている。
【００４３】
そして、空気通路２０は、上記した吸気用通路部２７及び排気用通路部３１以外の部位について、通路部２０ａ、２０ｂ、２０ｆ、２０ｇ、２０ｈ、２０ｉ、２０ｊ及び２０ｋにより構成されており、このうち通路部２０ａは、吸気用通路部２７の下方側に位置し、この通路部２０ａの下方側には送風機２１が収納された通路部２０ｂが続いている。また、通路部２０ｋは、通路２９の下方側と連通している。また、通路部２０ｇは、一方が通路部２０ａの上方側とその側方にて連通し、他方が通路２０ｋと連通している、通路部２０ｈは、この通路部２０ｇの下方側において、一方が通路部２０ａの中間部位とその側方にて接続し、他方が通路２０ｋと連通している。また、通路部２０ｄは、共用型熱交換器４４が収納されたもので、通路部２０ｋの下方においてこの通路部２０ｋと連通している。また、通路部２０ｉは、通路部２０ｈの下方において、一方が通路部２０ａの下方側とその側方にて連通し、他方が通路部２０ｄの上方側と連通して成る通路部２０ｉを有している。そして、通路部２０ｊは，通路部２０ｂと通路部２０ｄの下方側とを連通させるものであると共に、排気用通路部３１とも連通している。
【００４４】
通路部２０ａと通路部２０ｈとの境界部位には、回転軸４６及びドア本体４７より成るドア４５が配置され、このドア４５は、ドア本体４７で通路部２０ａの上部側と通路部２０ａの中間部、通路部２０ｂとの連通を閉じ、又は通路部２０ａと通路部２０ｈとの連通を閉じることが可能なように回転軸４６を軸心として回転可能となっている。また、通路部２０ａと通路部２０ｉとの境界部位には、回転軸４９及びドア本体５０より成るドア４８が配置され、このドア４８は、ドア本体５０で通路部２０ａと通路部２０ｉとの連通を閉じ、又は通路部２０ａの上部側と通路部２０ａの中間部との連通を閉じることが可能なように回転軸４９を軸心として回転可能となっている。また、通路２９、通路部２０ｇ、及び通路部２０ｋの境界部位には、回転軸５２及びドア本体５３より成るドア５１が配置され、このドア５１は、ドア本体５３で通路部２０ｇと通路部２０ｋとの連通を閉じ、又は通路２９と通路部２０ｋの連通を閉じることが可能なように回転軸５２を軸心として回転可能となっている。また、通路部２０ｈ、通路部２０ｋ、及び通路部２０ｄの境界部位には、回転軸５５及びドア本体５６より成るドア５４が配置され、このドア５４は、ドア本体５６で通路部２０ｈと通路部２０ｋとの連通を閉じ、又は通路部２０ｋと通路部２０ｄとの連通を閉じることが可能なように回転軸５２を軸心として回転可能となっている。そして、通路部２０ｊ、通路部２０ｄ及び排気用通路部３１の境界部位には、回転軸５８及びドア本体５９より成るドア５７が配置され、このドア５７は、ドア本体５９で通路部２０ｊと通路部２０ｄとの連通を閉じ、又は通路部２０ｊと排気用通路部３１との連通を閉じることが可能なように回転軸５８を軸心として回転可能となっている。そして、ドア５７は排気用通路部３１から空気が逆流するのを防止する逆流防止ドアとしても機能する。更に、この実施形態では、通路部２０ｆと排気用通路部３１との境界部位に、回転軸６１及びドア本体６２より成るドア６０が配置され、車室外の空気が排気用通路部３１から通路部２０ｆを経て通路部２０ｄまで逆流するのを防止している。そして、ドア４５、４８、５１、５４、５７及び６２の構造についても、先の実施形態と同様に、上記したものに限定されず、スライドドア、フィルムドア等であっても良く、特に限定されない。
【００４５】
以上の構成において、空調モードとする場合には、図５に示されるようなドア４５、４８、５１、５４、５７の開閉の選択が行われる。すなわち、ドア４５は通路部２０ａと通路部２０ｈとの連通を閉じ、ドア４８は通路部２０ａと通路部２０ｉとの連通を閉じ、ドア５１は通路部２０ｇと通路部２０ｋとの連通を閉じ、ドア５４は通路部２０ｈと通路部２０ｋとの連通を閉じ、そして、ドア５７は通路部２０ｊと排気用通路部３１との連通を閉じる。これにより、図５の矢印に示されるように、車室内から吸気用通路部２７内に送り込まれた空気は、まずフィルタ２６で清浄化され、通路部２０ａ、通路部２０ｂ、及び通路部２０ｊを通過して通路部２０ｄに至り、共用型熱交換器４４を通過してこの共用型熱交換器４４を流れる熱交換媒体と熱交換され、さらに、通路部２０ｋから通路２９に至って、図１に示される開口部３０から車室内に吹き出される。しかるに、換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニット１８は、車両後部用空調ユニットとして機能する。尚、ドア６０を開いた場合には、共用型熱交換器４４を通過した空気の一部は、通路部２０ｄから通路部２０ｆを介して排気用通路部３１より車室外に排出されるので、更に、換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニット１８は、強制換気用ユニットとしても同時に機能する。
【００４６】
次に、熱回収モードとする場合には、図６に示されるようなドア４５、４８、５１、５４、５７の開閉の選択が行われる。すなわち、ドア４５は通路部２０ａの上部側と通路部２０ａの中間部との連通を閉じ、ドア４８は通路部２０ａの中間部と通路部２０ａの下部側との連通を閉じ、ドア５１は通路２９と通路部２０ｋとの連通を閉じ、ドア５４は通路部２０ｋと通路部２０ｈとの連通を閉じ、そして、ドア５７は通路部２０ｄと通路部２０ｊとの連通を閉じる。これにより、図６の矢印に示されるように、車室内から吸気用通路部２７内に送り込まれた空気は、まずフィルタ２６で清浄化され、通路部２０ａの上部側、通路部２０ｇ、及び通路部２０ｋを通過して、通路部２０ｄに至り、共用型熱交換器４４を通過してこの共用型熱交換器４４を流れる熱交換媒体と熱交換され、更に、通路部２０ｉ、通路部２０ａの下部側、通路部２０ｂ、及び通路部２０ｊを通過して、排気用通路部３１から車室外に排出される。しかるに、換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニット１８は、排気熱回収ユニット及び強制換気用ユニットとして同時に機能する。
【００４７】
そして、換気モードとする場合には、図７に示されるようなドア４５、４８、５１、５４、５７の開閉の選択が行われる。すなわち、ドア４５は通路部２０ａの上部側と通路部２０ａの中間部との連通を閉じ、ドア４８は通路部２０ａと通路部２０ｉとの連通を閉じ、ドア５１は通路部２０ｇと通路部２０ｋとの連通を閉じ、そして、ドア５７は通路部２０ｄと通路部２０ｊとの連通を閉じる。更に、ドア６０は通路部２０ｆと排気用通路部３１との連通を閉じる。これにより、図７の矢印に示されるように、車室内から図１の開口部３０より通路２９内に取り込まれた空気は、通路部２０ｋ、通路部２０ｈ、通路部２０ａの中間部から下部側、通路部２０ｂ、及び通路部２０ｊを通過して、排気用通路部３１から車室外に排出される。しかるに、換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニット１８は、強制換気用ユニットとしてのみ機能する。
【００４８】
ところで、先の２つの実施形態において、送風機２１は車室内となるようにケース１８に収納される構造として説明したが、必ずしもこれに限定されず、図示しないがケース１８を車室外の空間に突出し、この突出した部位に送風機２１を収納するようにしても良く、これにより低騒音化を図ることができる。また、熱回収用熱交換器２３についても、車室内となるようにケース１８に収納される構造として説明したが、必ずしもこれに限定されず、図示しないがケース１８を車室外の空間に突出し、この突出した部位に熱回収用熱交換器２３を収納するようにしても良く、これにより熱回収用熱交換器２３のメンテナンス時における熱交換媒体の抜き取り不要化による作業性の向上を図ることができる。
【００４９】
更に、図２から図４に示される換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニット１８又は図５から図７に示される換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニット１８と、図１に示される車両前方用空調ユニット３とを用いた車両用空調装置１７では、制御装置１４から出力される送風機６のモータ１３への電圧設定値と制御装置１４から出力される送風機２１のモータ２５への電圧設定値を個別に調整する制御のみで、送風機６の回転数と送風機２１の回転数とを連動させたものとなっている。従って、車室内に吸引される空気量と車室外に排出される空気量とのバランスを保つことができ、車室内への吸気抵抗と車室外への排気抵抗とについて、相殺することができる。
【００５０】
これにより、図８の破線に示されるように、車室内への吸気と車室外への排気とを車両前方用空調ユニット３の送風機６のみで行っていた場合には、吸込み風量が増大するに従い車室内圧力も相対的に増大し、例えば吸込み風量が４００ｍ３／ｈの場合の車室内圧力が約２００ｐａとなる場合があったのを、例えば吸込み風量が４００ｍ３／ｈの場合の車室内圧力が約５０ｐａ以下にまで抑制することが可能となった。また、送風機２１の回転数が送風機６の回転数よりも大きくなり、車両室内圧力が車外圧力よりも低くなって、外気導入口１０以外から車室内に外気が不用意に侵入するのも防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】図１は、この発明に係る換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニット及び車両用空調装置が用いられた多列シート型車両の概略構造を説明した説明図である。
【図２】図２は、同上の換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニットのうち空調用熱交換器と熱回収用熱交換器とを用いた場合の、空調モードにおける空気の経路を示した説明図である。
【図３】図３は、同上の換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニットのうち空調用熱交換器と熱回収用熱交換器とを用いた場合の、排熱利用モードにおける空気の経路を示した説明図である。
【図４】図４は、同上の換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニットのうち空調用熱交換器と熱回収用熱交換器とを用いた場合の、換気モードにおける空気の経路を示した説明図である。
【図５】図５は、同上の換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニットのうち空調用熱交換と熱回収用との双方を行う共用型熱交換器とを用いた場合の、空調モードにおける空気の経路を示した説明図である。
【図６】図６は、同上の換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニットのうち空調用熱交換と熱回収用との双方を行う共用型熱交換器とを用いた場合の、排熱利用モードにおける空気の経路を示した説明図である。
【図７】図７は、同上の換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニットのうち空調用熱交換と熱回収用との双方を行う共用型熱交換器とを用いた場合の、換気モードにおける空気の経路を示した説明図である。
【図８】図８は、車両前方用空調ユニットが外気導入モードで送風機が外気を吸込む場合に、吸込み風量が相対的に増大しても、でも車室内空間の内圧が外気圧よりも低い状態となっていることを示す特性線図である。
【符号の説明】
【００５２】
１ 車両
３ 車両前方用空調ユニット
４ ケース
５ 空気通路
６ 送風機
７ 冷却用熱交換器（空調手段）
８ 加熱用熱交換器（空調手段）
９ エアミックスドア（空調手段）
１０ 外気導入口（空気導入口）
１１ ベント吹出口（空気吹出口）
１３ 送風機のモータ
１７ 車両用空調装置
１８ 換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニット
１９ ケース
２０ 空気通路
２０ａ乃至２０ｋ 通路部
２１ 送風機
２２ 空調用熱交換器
２３ 熱回収用熱交換器
２５ 送風機６のモータ
２７ 吸気用通路部
２８ 開口部（第１の開口部）
２９ 通路
３０ 開口部（第２の開口部）
３１ 排気用通路部
３２ 開口部（第３の開口部）
３４ ドア
３７ ドア
４０ ドア
４４ 共用型熱交換器
４５ ドア
４８ ドア
５１ ドア
５４ ドア
５７ ドア
６０ ドア
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケース内に形成された空気通路に、送風機と、空調用熱交換器と、熱回収用熱交換器とを収納して構成され、
前記空気通路は、車室内に開口した第１の開口部を有する吸気用通路部が設けられていると共に、車室内に開口した第２の開口部を有する通路と接続され、さらに車室外に開口した第３の開口部を有する排気用通路部が設けられて成り、
前記空気通路内にこの空気通路を開閉するドアを適宜配置し、かかるドアの開度を調整することにより、
前記第１の開口部から前記空気通路内に入り、前記空調用熱交換器及び前記熱回収用熱交換器の双方を通過して前記第２の通路を経て前記第２の開口部から車室内に戻される空調用経路と、
前記第１の開口部から前記空気通路内に入り、前記熱回収用熱交換器を通過するが前記空調用熱交換器は通過せずに前記第３の開口部から車室外に排出される熱回収用経路と、
前記第２の開口部から前記第２の通路を経て前記空気通路内に入り、前記空調用熱交換器及び前記熱回収用熱交換器の双方を通過せずに第３の開口部から車外に排出される換気用経路と、
の切り換えが行われることを特徴とした換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニット。
【請求項２】
前記熱回収経路上において前記送風機の通風方向の上流側に前記熱回収用熱交換器を配置したことを特徴とする請求項１に記載の換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニット。
【請求項３】
ケース内に形成された空気通路に、送風機と、空調及び熱回収のための共用型熱交換器とを収納して構成され、
前記空気通路は、車室内に開口した第１の開口部を有する吸気用通路部が設けられていると共に、車室内に開口した第２の開口部を有する通路と接続され、さらに車室外に開口した第３の開口部を有する排気用通路部が設けられて成り、
前記空気通路内にこの空気通路を開閉するドアを適宜配置し、かかるドアの開度を調整することにより、
前記第１の開口部から前記空気通路内に入り、前記共用型熱交換器を通過して前記第２の通路を経て前記第２の開口部から車室内に戻される空調用経路と、
前記第１の開口部から前記空気通路内に入り、前記共用型熱交換器を通過して前記第３の開口部から車室外に排出される熱回収用経路と、
前記第２の開口部から前記第２の通路を経て前記空気通路内に入り、前記共用型熱交換器を通過せずに第３の開口部から車外に排出される換気用経路と、
の切り換えが行われることを特徴とした換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニット。
【請求項４】
前記熱回収経路上において前記送風機の通風方向の上流側に前記共用型熱交換器を配置したことを特徴とする請求項３に記載の換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニット。
【請求項５】
ケース内に形成された空気通路に送風機と、空調手段とを収納して構成されていると共に、前記ケースは空気導入口と空気吹出口とが開口され、前記送風機により前記空気通路内に流入した空気を前記空調手段で空調した後、前記空気吹出口から車室内に送出する車両前方用空調ユニットを有し、
車室外空気が吸い込まれる外気導入モード時において、前記車両前方用空調ユニットの送風機の回転数と請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の送風機の回転数とが、車両前方用空調ユニットの送風機の吸込み風量が変動しても、車室内圧力が０ｐａ以上５０ｐａ以下の値に設定されるように、連動することを特徴とする車両用空調装置。
【請求項６】
前記車両前方用空調ユニットの送風機の回転数と請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の送風機の回転数との連動は、制御装置から出力される各送風機のモータへの電圧設定値を個別に調整することのみで行われることを特徴とする請求項５に記載の車両用空調装置。
【請求項７】
前記空調手段を構成する加熱用熱交換器がこの加熱用熱交換器を通過する空気を加熱する熱源として、請求項１若しくは請求項２に記載の前記熱回収用熱交換器又は請求項３又は請求項４の前記共用型熱交換器で回収された熱が利用されることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の車両用空調装置。
【請求項１】
ケース内に形成された空気通路に、送風機と、空調用熱交換器と、熱回収用熱交換器とを収納して構成され、
前記空気通路は、車室内に開口した第１の開口部を有する吸気用通路部が設けられていると共に、車室内に開口した第２の開口部を有する通路と接続され、さらに車室外に開口した第３の開口部を有する排気用通路部が設けられて成り、
前記空気通路内にこの空気通路を開閉するドアを適宜配置し、かかるドアの開度を調整することにより、
前記第１の開口部から前記空気通路内に入り、前記空調用熱交換器及び前記熱回収用熱交換器の双方を通過して前記第２の通路を経て前記第２の開口部から車室内に戻される空調用経路と、
前記第１の開口部から前記空気通路内に入り、前記熱回収用熱交換器を通過するが前記空調用熱交換器は通過せずに前記第３の開口部から車室外に排出される熱回収用経路と、
前記第２の開口部から前記第２の通路を経て前記空気通路内に入り、前記空調用熱交換器及び前記熱回収用熱交換器の双方を通過せずに第３の開口部から車外に排出される換気用経路と、
の切り換えが行われることを特徴とした換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニット。
【請求項２】
前記熱回収経路上において前記送風機の通風方向の上流側に前記熱回収用熱交換器を配置したことを特徴とする請求項１に記載の換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニット。
【請求項３】
ケース内に形成された空気通路に、送風機と、空調及び熱回収のための共用型熱交換器とを収納して構成され、
前記空気通路は、車室内に開口した第１の開口部を有する吸気用通路部が設けられていると共に、車室内に開口した第２の開口部を有する通路と接続され、さらに車室外に開口した第３の開口部を有する排気用通路部が設けられて成り、
前記空気通路内にこの空気通路を開閉するドアを適宜配置し、かかるドアの開度を調整することにより、
前記第１の開口部から前記空気通路内に入り、前記共用型熱交換器を通過して前記第２の通路を経て前記第２の開口部から車室内に戻される空調用経路と、
前記第１の開口部から前記空気通路内に入り、前記共用型熱交換器を通過して前記第３の開口部から車室外に排出される熱回収用経路と、
前記第２の開口部から前記第２の通路を経て前記空気通路内に入り、前記共用型熱交換器を通過せずに第３の開口部から車外に排出される換気用経路と、
の切り換えが行われることを特徴とした換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニット。
【請求項４】
前記熱回収経路上において前記送風機の通風方向の上流側に前記共用型熱交換器を配置したことを特徴とする請求項３に記載の換気、空調及び排気熱回収利用兼用型ユニット。
【請求項５】
ケース内に形成された空気通路に送風機と、空調手段とを収納して構成されていると共に、前記ケースは空気導入口と空気吹出口とが開口され、前記送風機により前記空気通路内に流入した空気を前記空調手段で空調した後、前記空気吹出口から車室内に送出する車両前方用空調ユニットを有し、
車室外空気が吸い込まれる外気導入モード時において、前記車両前方用空調ユニットの送風機の回転数と請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の送風機の回転数とが、車両前方用空調ユニットの送風機の吸込み風量が変動しても、車室内圧力が０ｐａ以上５０ｐａ以下の値に設定されるように、連動することを特徴とする車両用空調装置。
【請求項６】
前記車両前方用空調ユニットの送風機の回転数と請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の送風機の回転数との連動は、制御装置から出力される各送風機のモータへの電圧設定値を個別に調整することのみで行われることを特徴とする請求項５に記載の車両用空調装置。
【請求項７】
前記空調手段を構成する加熱用熱交換器がこの加熱用熱交換器を通過する空気を加熱する熱源として、請求項１若しくは請求項２に記載の前記熱回収用熱交換器又は請求項３又は請求項４の前記共用型熱交換器で回収された熱が利用されることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の車両用空調装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−２３５６６（Ｐ２００９−２３５６６Ａ）
【公開日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１９０１２６（Ｐ２００７−１９０１２６）
【出願日】平成１９年７月２０日（２００７．７．２０）
【出願人】（５００３０９１２６）株式会社ヴァレオサーマルシステムズ (282)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月２０日（２００７．７．２０）
【出願人】（５００３０９１２６）株式会社ヴァレオサーマルシステムズ (282)
【Ｆターム（参考）】
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