WO2010007909A1 - 換気負荷低減装置およびそれを用いた自動車用空調装置 - Google Patents

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和生 中所
宏起 吉岡
隆司 藤田
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カルソニックカンセイ株式会社
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    • B60H1/24—Devices purely for ventilating or where the heating or cooling is irrelevant
    • B60H1/248—Air-extractors, air-evacuation from the vehicle interior

Definitions

  • the present invention relates to a ventilation load reducing device and an automotive air conditioner using the same, and more particularly, to a ventilation load reducing device that reduces a ventilation load when heating and an automotive air conditioner using the same.
  • the engine cooling water heated by cooling the engine is guided to a heater core provided in the vehicle interior, and heating is performed by heating the air by the heater core.
  • the temperature of the air blown into the passenger compartment is adjusted to an appropriate temperature by the power of the compressor. Accordingly, when the cold air introduced from the outside air inlet is as low as ⁇ 20 ° C., for example, the required compressor power increases.
  • Patent Document 1 A technique of connecting the disposed exhaust heat recovery device in parallel to the heat pump cycle has been proposed (Patent Document 1).
  • the refrigerant flows not only in the heat pump cycle but also in the exhaust heat recovery device. For this reason, when heating is performed by introducing outside air, the refrigerant can obtain heat from the air led out of the passenger compartment by ventilation, and wasteful consumption of energy can be prevented.
  • an air conditioner (hereinafter referred to as an automobile air conditioner) has also been proposed (Patent Document 2).
  • Patent Document 2 when heating while introducing outside air, the air in the outside air introduction path and the inside air outlet path is heat-exchanged by the total heat exchanger, thereby reducing the compressor load, thereby saving energy. Can be realized.
  • This problem is based on the premise that heating is performed by a heat pump cycle.
  • a device hot water generator
  • reduction of the ventilation load when heating is required.
  • An object of the present invention is to provide a ventilation load reducing device having a simple device configuration and capable of further improving heat recovery efficiency, and an automobile air conditioner using the ventilation load reducing device.
  • the ventilation load reducing device communicates the vehicle interior and exterior of the vehicle, and ventilates the inside air outlet for ventilating the air in the vehicle interior from the rear side of the vehicle interior to the outside of the vehicle interior,
  • An outside air introduction path for communicating outside of the passenger compartment with the outside of the passenger compartment and introducing outside air from the outside of the passenger compartment to the front side of the inside of the passenger compartment, and the inside air outlet passage, are derived from the inside air outlet passage.
  • a ventilation heat recovery unit that recovers heat of air, a recovery heat radiator that is provided in the outside air introduction path and radiates heat to the air introduced from the outside air introduction path, the ventilation heat recovery unit, and the recovery And a heat transfer unit that transfers heat to and from the heat radiator, and is independent of the refrigerant circulation system of the vehicle air conditioner.
  • the heat transfer unit includes a conduit that communicates the ventilation heat recovery device and the recovered heat radiator, and an antifreeze for heat transfer that circulates in the conduit, A water pump that circulates the antifreeze liquid in a system of the pipe line, the ventilation heat recovery device, and the recovery heat radiator is provided.
  • the heat transfer unit is a heat pipe that transfers heat by communicating the ventilation heat recovery unit and the recovery heat radiator.
  • the inside air lead-out path is provided with a ventilation fan that forcibly blows the air in the vehicle compartment led out from the inside air lead-out path to the ventilation heat recovery unit.
  • the air conditioner for automobiles according to the present invention is characterized by having the above-described ventilation load reducing device.
  • the present invention it is possible to realize a ventilation load reducing device having a simple device configuration and capable of further improving the heat recovery efficiency, and an automobile air conditioner using the ventilation load reducing device.
  • FIG. 1 is a perspective plan view showing a state in which a vehicle 100 provided with a ventilation load reducing device 1 and an automotive air conditioner 2 using the ventilation load reducing device 1 for explaining an embodiment of the present invention is viewed from above. It is the elements on larger scale which show the detail of the heat transfer part 8 of FIG.
  • FIG. 2 is a partially enlarged view showing a case where pipes 16 and 16 ′ in FIG. 1 are replaced with a heat pump 20.
  • FIG. 1 is a plan perspective view showing a state in which a vehicle 100 provided with a ventilation load reducing device 1 and an automotive air conditioner 2 using the ventilation load reducing device 1 for explaining an embodiment of the present invention is looked down from above. .
  • this embodiment demonstrates the automotive air conditioner which heats using the apparatus (warm water generating apparatus 3) which produces
  • FIG. 1 the plan perspective view is shown with the front direction of the car 100 facing left.
  • an inside air outlet passage 4 for ventilating the inside and outside of the vehicle interior and leading out the air inside the vehicle compartment to the outside of the vehicle interior.
  • an outside air introduction path 5 is provided for communicating outside and inside of the vehicle and introducing outside air from outside the vehicle to the vehicle interior.
  • the inside air outlet 4 is provided with a ventilation heat recovery unit 6 that recovers the heat of the air in the vehicle compartment led out from the inside air outlet 4.
  • the outside air introduction path 5 is provided with a recovery heat radiator 7 that radiates heat to the air introduced from the outside air introduction path 5. Furthermore, between the ventilation heat recovery device 6 and the recovered heat radiator 7, a heat transfer unit 8 that transfers heat between the ventilation heat recovery device 6 and the recovered heat radiator 7 is provided.
  • the outside air introduction path 5 is a passage having one end opened to the vehicle interior side and the other end opened to the vehicle exterior side.
  • the case where the outside air introduction path 5 and the inside air circulation path are independent from each other will be described.
  • the outside air introduction path 5 is also referred to as the outside air introduction path 5.
  • a refrigerant circulation system 9 (heat pump cycle) used for cooling is provided on the front side of the vehicle 100.
  • the refrigerant circulation system 9 includes a condenser 10, a liquid tank 11, a compressor 12, an evaporator 13, and an expansion valve 14.
  • the refrigerant circulation system 9 circulates the refrigerant, so that cold air flows from the evaporator 13 located in the outside air introduction path 5 into the vehicle interior.
  • a hot water generator 3 and a heater core 15 used for heating are provided on the front side of the car 100.
  • the heater core 15 is located near the opening on the vehicle interior side with respect to the evaporator 13 in the outside air introduction path 5.
  • the ventilation load reducing device 1 including the ventilation heat recovery unit 6, the recovery heat radiator 7, and the heat transfer unit 8 is configured independently of the refrigerant circulation system 9.
  • FIG. 2 is a partially enlarged view showing details of the heat transfer section 8 of FIG.
  • the heat transfer unit 8 of the ventilation load reducing device 1 includes conduits 16 and 16 ′ that connect the ventilation heat recovery device 6 and the recovered heat radiator 7, and a conduit 16. , 16 'and a heat transfer antifreeze liquid 17 circulating inside.
  • the surroundings of the pipes 16, 16 ' are covered with a heat insulating material or the like. More preferably.
  • the pipe 16 is provided with a water pump 18 for circulating the antifreeze liquid 17 through the pipes 16 and 16 ′, the ventilation heat recovery device 6 and the recovered heat radiator 7.
  • the inside air outlet passage 4 is provided with a ventilation fan 19 for forcibly blowing the air in the vehicle compartment led out from the inside air outlet passage 4 to the ventilation heat recovery unit 6.
  • the ventilation fan 19 since the ventilation fan 19 has a role to forcibly blow the air in the inside air outlet passage 4 to the ventilation heat recovery unit 6, the ventilation fan 19 is in the inside air outlet passage 4 and upstream of the ventilation heat recovery unit 6. Is provided.
  • the air in the vehicle compartment is led out from the inside air outlet passage 4 by ventilation and is blown to the ventilation heat recovery unit 6 by the ventilation fan 19.
  • heat exchange is performed between the air in the vehicle interior and the antifreeze liquid 17 inside the ventilation heat recovery device 6, and the heat of the warm air in the vehicle interior is recovered.
  • the antifreeze liquid 17 is circulated by the water pump 18, the antifreeze liquid 17 flows from the ventilation heat recovery device 6 through the pipe line 16 and reaches the recovered heat radiator 7.
  • heat exchange is performed between the cold air of the outside air introduced into the outside air introduction path 5 and the antifreeze liquid 17, and the outside air in the outside air introduction path 5 is warmed.
  • the air warmed by the ventilation load reducing device 1 is further warmed by the heater core 15 and is blown into the vehicle interior to warm the vehicle interior.
  • the antifreeze liquid 17 radiated by the recovered heat radiator 7 returns to the ventilation heat recovery device 6 through the pipe line 16 ′.
  • the ventilation load reducing device 1 and the vehicle air conditioner 2 using the ventilation load reducing device 1 according to the present embodiment configured as described above when the outside air is introduced and the vehicle interior is heated, the temperature of the air in the vehicle interior is temporarily increased. After that, the air in the passenger compartment is reused without throwing away heat. That is, when heat is transmitted by circulating the antifreeze liquid 17, heat is transmitted from the antifreeze liquid 17 to the outside air in the recovery heat radiator 7, and the outside air is warmed by the temperature drop of the antifreeze liquid.
  • the refrigerant circulation system 9 requires only the same power consumption as when the outside air is 0 ° C., and energy can be saved.
  • the ventilation heat recovery device 6 is provided in the inside air outlet passage 4 on the vehicle interior rear side, and the recovery heat radiator 7 is the outside air introduction passage on the vehicle interior front side. 5, the heat of the warm air in the passenger compartment can be efficiently recovered and radiated, and the heat recovery efficiency can be further improved.
  • the heat of the air derived by ventilation is recovered in the total heat exchanger after moving from the rear side to the front side in the inside air deriving path.
  • the heat of the air derived by ventilation is immediately recovered at the rear side. For this reason, it is suppressed that the collect
  • recovery is attained.
  • the recovered heat radiator 7 from which the recovered heat is dissipated is located in the vicinity of the opening for blowing warm air in the passenger compartment provided on the front side of the vehicle, so that heat is efficiently dissipated.
  • Such an effect can be said to be particularly effective for an electric vehicle or the like that does not include engine cooling water and a heat source (engine) and requires other electricity (energy) to generate heat.
  • the recovered heat amount of about 1400 W (180 m 3 / h) can be recovered, and the efficiency ⁇ is about 12.
  • the recovered heat amount of about 1400 W (180 m 3 / h) is calculated by the following formula 1.
  • the ventilation load reducing device 1 has a simple configuration including only two heat exchangers (the ventilation heat recovery unit 6 and the recovery heat radiator 7) and the heat transfer unit 8, and has a small number of parts. Therefore, it is easy to retrofit to an existing air conditioner.
  • the ventilation load reducing device 1 is independent from the refrigerant circulation system 9, the refrigerant is not shared. For this reason, when retrofitting the ventilation load reducing device 1 to an existing air conditioner, a controller for controlling the flow of the refrigerant, a solenoid valve or the like is not required, and the entire temperature control system is not required to be changed. is there.
  • the temperature and pressure of the condenser 10 of the refrigerant circulation system 9 are lower than those of the other parts of the refrigerant circulation system 9 at a low outside air temperature.
  • the refrigerant flows into the capacitor 10 through a gap or the like of a check valve (not shown), and the refrigerant stays in a liquid state, so-called “refrigerant stagnation” easily occurs.
  • the refrigerant stagnation occurs, the amount of refrigerant in the refrigerant circulation system 9 at the time of heating is insufficient, and the heating capacity is insufficient.
  • operation which returns the refrigerant
  • This refrigerant recovery operation is particularly necessary in the case of an apparatus configuration in which the refrigerant is shared by the entire automobile air conditioner and circulated to the rear side of the vehicle as described in Patent Document 1.
  • the ventilation load reducing device 1 according to the present embodiment is independent of the refrigerant circulation system 9 as described above, and the refrigerant is not shared with the refrigerant circulation system 9. For this reason, unlike the case of the apparatus configuration described in Patent Document 1, the refrigerant recovery operation for eliminating the “refrigerant stagnation” is not required.
  • the ventilation load reducing device 1 is a system independent of the refrigerant circulation system 9, the ventilation load reduction device 1 can be provided regardless of whether the refrigerant circulation system 9 is provided in the air conditioner. it can.
  • the antifreeze liquid 17 for heat transfer circulates in the pipelines 16 and 16 ', and therefore, at a low outside air temperature. Also, the pipes 16 and 16 'will not freeze.
  • the inside air outlet path 4 converts the air in the vehicle compartment led out to the inside air outlet path 4 into the ventilation heat recovery device.
  • 6 is provided with a ventilation fan 19 for forcibly blowing air. For this reason, the exhaust from the vehicle interior can be efficiently blown to the ventilation heat recovery unit 6, and the heat recovery efficiency is improved.
  • the ventilation load reducing device includes a ventilation heat recovery unit provided in the inside air outlet path, a recovery heat radiator provided in the outside air introduction path, a ventilation heat recovery unit, and a recovery heat dissipation.
  • a heat transfer section that transfers heat to and from the cooler, and further, a device configuration that is independent of the refrigerant circulation system of the automotive air conditioner is a simple device configuration and further improves the heat recovery efficiency. Improvement is possible.
  • the ventilation load reducing device configured as described above, the heat of the air led out to the vehicle interior by ventilation during the heating is recovered from the ventilation heat provided in the inside air outlet passage on the rear side of the vehicle interior. Collect with a container. And the collect
  • the ventilation load reducing device has a simple device configuration, can further improve the heat recovery efficiency, and can reduce the ventilation load.
  • the air conditioner 2 for an automobile that has been cooled by the refrigerant circulation system 9 and heated by the ventilation load reducing device 1, the hot water generating device 3, and the heater core 15 has been described.
  • Such an automotive air conditioner 2 is suitable for an electric vehicle or the like not equipped with an engine.
  • the ventilation load reducing device and the automobile air conditioner using the ventilation load reducing device according to the present invention can be applied not only to a vehicle not equipped with an engine such as an electric vehicle but also to a vehicle equipped with an engine.
  • the engine replaces the hot water generator 3 and circulates engine cooling water instead of the hot water.
  • the ventilation load reducing device and the vehicle air conditioner using the same according to the present invention are not provided with the hot water generating device 3 and the engine, and the same applies to a vehicle that performs heating using the refrigerant circulation system 9. Can be applied to.
  • the heat transfer section 8 is for heat transfer that circulates in the pipes 16 and 16 ′ for communicating the ventilation heat recovery device 6 and the recovered heat radiator 7 and the pipes 16 and 16 ′.
  • a heat pipe 20 can be used as shown in FIG. 3. When the heat pipe 20 is used, the number of parts can be reduced because the antifreeze liquid 17 is not required and the water pump 18 for circulating the antifreeze liquid 17 is not necessary.
  • the ventilation load reduction apparatus 1 may be provided on the left side or the right side of the vehicle, or on both the left and right sides.
  • the location where the heat transfer unit 8 according to the present invention is provided in the vehicle 100 is not limited as long as the heat transfer unit 8 and the recovered heat radiator 7 can communicate heat with each other.
  • the heat transfer unit 8 can be provided in the side sill, in the vehicle interior, or outside the vehicle interior (such as a floor tunnel for passing a propeller shaft).
  • the ventilation fan 19 is provided in the room air outlet path 4 in the present embodiment.
  • the ventilation fan 19 is not provided, and air in the vehicle compartment is supplied to the room air outlet path 4 by ventilation.
  • the apparatus structure by which the warm air led out from a vehicle interior is naturally ventilated to the ventilation heat recovery device 6 by the pressure blown in may be sufficient.

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Abstract

　単純な装置構成であり、かつ、熱回収効率のより一層の向上が可能な換気負荷低減装置およびそれを用いた自動車用空調装置を提供する。車室内の空気を車室内後部側から導出するための内気導出路４と、外気を車室内前部側へ導入するための外気導入路５と、内気導出路４から導出される空気の熱を回収する換気熱回収器６と、外気導入路５から導入される空気に熱を放熱する回収熱放熱器７と、換気熱回収器６と回収熱放熱器７との間で熱を伝える熱伝達部８とを備え、自動車用空調装置２の冷媒循環系９から独立している。

Description

換気負荷低減装置およびそれを用いた自動車用空調装置
　本発明は、換気負荷低減装置およびそれを用いた自動車用空調装置に関し、詳細には、暖房する際の換気負荷を低減させる換気負荷低減装置およびそれを用いた自動車用空調装置に関するものである。
　一般に、車室内を暖房で暖める際は、エンジンを冷却して温められたエンジン冷却水を車室内に設けたヒータコアへ導き、ヒータコアにより空気を暖めることで暖房を行っている。
　しかし、今日では、エンジンの高効率化に伴って低発熱エンジン等が利用されるようになり、エンジンの排熱利用が困難になってきている。また、電気自動車等のエンジンを持たない自動車においては、エンジンからの排熱を利用せずに暖房を行う必要がある。
　このため、従来より、自動車用空調装置として利用されているエアコンサイクルを適用し、フロンガスなどの冷媒で暖房を可能とした方法が提案されている。この方法は、冷房の際に用いる冷房サイクル内を循環する冷媒を、冷房の際と逆方向に循環させて暖房も可能とした方法であり、コンプレッサにより高温高圧に圧縮した冷媒を熱交換器（冷房時はエバポレータとして機能する）に導入して、外気導入口から導入した冷たい空気を暖める、所謂ヒートポンプサイクルと呼ばれているシステムである。
　この方法では、コンプレッサの動力により車室内に吹き出される空気の温度を適温に調整している。従って、外気導入口から導入した冷たい空気が例えば－２０℃のように低い場合は、必要となるコンプレッサの動力が増大する。
　一方、電気自動車等の場合には、車両全体での消費電力に応じて航続可能距離が変わるため、暖房による消費電力はできる限り少なく抑える必要がある。そのためには、暖房する際の換気負荷を低減させることが望まれている。
　そこで、例えば、ヒートポンプサイクルを使用して暖房する方法を採用する自動車用空調装置であって、車室内と車室外とを連通し車室内の空気を車室外へ導出する換気用の内気導出路に配設した排熱回収器を、ヒートポンプサイクルに対して並列に接続するという技術が提案されている（特許文献１）。
　このような構成によれば、冷媒はヒートポンプサイクルのみならず排熱回収器にも流れる。このため、外気導入を行い暖房する場合には、冷媒は換気によって車室外に導出される空気から熱を得ることができ、エネルギーの無駄な消費を防止することができる。
　また、外気導入路の近傍に車室内の空気を車室外へ導出する内気導出路が設けられ、外気導入路及び内気導出路に渡って全熱交換器が配設された装置構成を有する車両用空気調和装置（以降、自動車用空調装置と呼ぶ）も提案されている（特許文献２）。この自動車用空調装置では、外気導入を行いながら暖房する場合には、外気導入路及び内気導出路の空気が全熱交換器で熱交換されることで、コンプレッサ負荷が低減され、これにより、省エネルギー化が実現可能となる。
実開平６－６０２４号公報 特開２０００－３１８４２２号公報
　ここで、上記特許文献１に記載の自動車用空調装置では、排熱回収器とヒートポンプサイクルとを連通させる管路が、ヒートポンプサイクルに一体化されている。このため、ヒートポンプサイクル内を流動する冷媒と管路内を流動する冷媒とが共有されている。
　このため、このような管路を既存のヒートポンプサイクルに新たに取り付けようとするのは困難である。また、このような管路を自動車用空調装置に設ける場合には、冷媒の流れを制御するためのコントローラ、電磁弁等を設けることも必要となり、回路の複雑化、部品点数の増加を招くとともに、温度制御システム全体の変更等も必要となり、実用は困難である。
　また、上記特許文献２に記載の自動車用空調装置では、内気導出路からの空気と外気導入路からの空気との熱交換は、両通路が隣接した部分で行われる必要がある。
　ここで、両通路が隣接した部分で全熱交換を行う場合、内気導出路を外気導入路まで長く延ばす必要があり、内気導出路を通過する空気の熱が、全熱交換器に到達するまでの間に放熱されてしまうという問題がある。
　このような問題は、ヒートポンプサイクルによって暖房を行うことを前提としたものである。しかしながら、エンジン以外の動力によって温水を生成する装置（温水生成装置）を有する自動車や、エンジンを有する自動車の場合においても、暖房を行う際の換気負荷の低減が求められている。
　本発明は、単純な装置構成であり、かつ、熱回収効率のより一層の向上が可能な換気負荷低減装置およびそれを用いた自動車用空調装置を提供することを目的とするものである。
　本発明に係る換気負荷低減装置は、車両の車室内と車室外とを連通し、前記車室内の空気を前記車室内の後部側から前記車室外へ導出する換気用の内気導出路と、前記車室内と前記車室外とを連通し、外気を前記車室外から前記車室内の前部側へ導入するための外気導入路と、前記内気導出路に設けられて、前記内気導出路から導出される空気の熱を回収する換気熱回収器と、前記外気導入路に設けられて、前記外気導入路から導入される空気に熱を放熱する回収熱放熱器と、前記換気熱回収器と前記回収熱放熱器との間で熱を伝達する熱伝達部とを備え、前記車両の空調装置の冷媒循環系から独立していること、を特徴とする。
　好ましくは、前記熱伝達部は、前記換気熱回収器と前記回収熱放熱器とを連通させる管路と、前記管路内を循環する熱伝達用の不凍液とからなり、前記管路には、前記不凍液を、前記管路、前記換気熱回収器および前記回収熱放熱器の系において循環させるウォーターポンプが設けられていること、を特徴とする。
　好ましくは、前記熱伝達部は、前記換気熱回収器と前記回収熱放熱器とを連通させて熱を伝えるヒートパイプであること、を特徴とする。
　好ましくは、前記内気導出路には、前記内気導出路から導出された車室内の空気を前記換気熱回収器に対して強制的に吹き付けさせる換気ファンが設けられていること、を特徴とする。
　本発明に係る自動車用空調装置は、上述した換気負荷低減装置を有していること、を特徴とする。
　本発明によれば、単純な装置構成であり、かつ、熱回収効率のより一層の向上が可能な換気負荷低減装置およびそれを用いた自動車用空調装置を実現することができる。
本発明の一実施形態を説明するための換気負荷低減装置１およびそれを用いた自動車用空調装置２が設けられている車１００を上方から見下ろした状態を示す平面透視図である。 図１の熱伝達部８の詳細を示す部分拡大図である。 図１の管路１６、１６’をヒートポンプ２０に代えた場合を示す部分拡大図である。
　以下、本発明の換気負荷低減装置およびそれを用いた自動車用空調装置に係る実施形態について、図面を参照して説明する。
　図１は、本発明の一実施形態を説明するための換気負荷低減装置１およびそれを用いた自動車用空調装置２が設けられている車１００を上方から見下ろした状態を示す平面透視図である。
　なお、本実施形態では、ヒートポンプサイクルを使用して暖房を行う自動車用空調装置ではなく、温水を生成する装置（温水生成装置３）を使用して暖房を行う自動車用空調装置について説明する。
　図１において、平面透視図は、車１００の前方向が左を向く状態で示されている。
　図１に示すように、車１００の後部側には、車室内外を連通し、車室内の空気を車室外へ導出する換気用の内気導出路４が設けられている。また、車１００の前部側には、車室内外を連通し、外気を車室外から車室内へ導入するための外気導入路５が設けられている。
　そして、内気導出路４には、内気導出路４から導出される車室内の空気の熱を回収する換気熱回収器６が設けられている。また、外気導入路５には、外気導入路５から導入される空気へ熱を放熱する回収熱放熱器７が設けられている。さらに、換気熱回収器６と回収熱放熱器７との間には、換気熱回収器６と回収熱放熱器７との間で熱を伝える熱伝達部８が備えられている。
　ここで、外気導入路５とは、一端が車室内側に開口し、他端が車室外側に開口した通路である。本実施形態では、外気導入路５と内気循環路とが、それぞれ独立しているものについて説明するが、例えば、内気循環路と外気導入路５とが合流する構成である場合であって、内気循環路が閉じられて、外気導入路５が開いている場合は、その合流した部分も含めて外気導入路５と呼ぶ。
　また、車１００の前部側には、冷房を行う際に使用する冷媒循環系９（ヒートポンプサイクル）が備えられている。この冷媒循環系９は、コンデンサ１０、リキッドタンク１１、コンプレッサ１２、エバポレータ１３、膨張弁１４から構成される。この冷媒循環系９は、冷媒を循環させることで、外気導入路５に位置しているエバポレータ１３から冷風が車室内に流れる。
　さらに、車１００の前部側には、暖房を行う際に使用する温水生成装置３とヒータコア１５が設けられている。ヒータコア１５は、外気導入路５においてエバポレータ１３よりも車室内側の開口付近に位置している。
　そして、換気熱回収器６、回収熱放熱器７および熱伝達部８から構成される換気負荷低減装置１は、この冷媒循環系９から独立して構成されている。
　図２は、図１の熱伝達部８の詳細を示す部分拡大図である。図２に示すように、本実施形態に係る換気負荷低減装置１の熱伝達部８は、換気熱回収器６と回収熱放熱器７とを連通させる管路１６および１６’と、管路１６、１６’内を循環する熱伝達用の不凍液１７とからなる。
　なお、換気熱回収器６で回収された熱が回収熱放熱器７へ伝達されるまでの間に外へ放熱されることを防ぐため、管路１６、１６’の周囲は断熱材等で覆われていることがより好ましい。
　また、この管路１６には、不凍液１７を、管路１６、１６’、換気熱回収器６および回収熱放熱器７の系を循環させるウォーターポンプ１８が設けられている。
　さらに、内気導出路４には、内気導出路４から導出された車室内の空気を換気熱回収器６に対して強制的に送風する換気ファン１９が設けられている。ここで、換気ファン１９は、内気導出路４内の空気を換気熱回収器６に対して強制的に送風する役割であるため、内気導出路４内であって、換気熱回収器６より上流に設けられている。
　次に、本実施形態に係る換気負荷低減装置１およびそれを用いた自動車用空調装置２により暖房を行う際の作用を説明する。
　暖房により車室内を暖める場合、温水生成装置３により暖められた水を車室内側へ循環させる。この際、内気循環を行うと、人から発生する湿度等により窓の曇りが発生する。このため、暖房時は、通常は外気導入を行う。このとき、外気導入路５から導入される外気をヒータコア１５で暖めることで、車室内へ暖かい空気を送る。
　さらに、換気によって車室内の空気は内気導出路４から導出され、換気ファン１９により換気熱回収器６に送風される。これにより、車室内の空気と換気熱回収器６の内部の不凍液１７との間で熱交換が行われ、車室内の温まった空気の熱が回収される。そして、ウォーターポンプ１８で不凍液１７が循環されることで、不凍液１７は換気熱回収器６から管路１６を流れて回収熱放熱器７に到達する。そして、回収熱放熱器７において、外気導入路５に導入された外気の冷たい空気と不凍液１７との間で熱交換が行われて、外気導入路５の外気が暖められる。
　その後、換気負荷低減装置１によって暖められた空気は、ヒータコア１５でさらに暖められて、車室内へ送風され、車室内を暖める。
　なお、回収熱放熱器７で放熱された後の不凍液１７は、管路１６’を通って換気熱回収器６に戻る。
　このように構成された本実施形態に係る換気負荷低減装置１およびそれを用いた自動車用空調装置２によれば、外気導入を行い車室内を暖房する場合、車室内の空気の温度を一旦上げた後に、その車室内の空気の熱を捨てずに再利用する。すなわち、不凍液１７を循環させて熱の伝達を行う際に、回収熱放熱器７において不凍液１７から外気に熱が伝達され、不凍液の温度低下分だけ外気が暖められる。
　例えば、外気が－２０℃という低温である場合、外気導入路５から導入される外気は、回収熱放熱器７での放熱により０℃付近まで暖めることが可能である。このため、冷媒循環系９では、外気が０℃時と同等の消費電力しか必要とせず、エネルギーの節約が可能となる。
　このように、本実施形態に係る換気負荷低減装置１は、換気熱回収器６が車室内後部側の内気導出路４に設けられ、回収熱放熱器７が車室内前部側の外気導入路５に設けられており、車室内の暖かい空気の熱を効率的に回収および放熱することができ、熱回収効率をより向上させることができる。
　すなわち、特許文献２に記載の構成では、換気によって導出された空気の熱が内気導出路内を後部側から前部側へ移動した後に全熱交換器において熱回収されるのに対し、本実施形態に係る換気負荷低減装置１では、換気によって導出された空気の熱が後部側においてすぐに熱回収される。このため、回収した熱が換気熱回収器６に到達するまでの間に放熱されることが抑制され、効率的な熱の回収が可能となる。そして、回収された熱が放熱される回収熱放熱器７は、車両の前部側に設けた車室内の暖まった空気を送風する開口部付近に位置するため、放熱は効率的に行われる。
　このような効果は、エンジン冷却水と熱源（エンジン）を備えておらず、熱を作り出すための他の電気（エネルギー）が必要となる電気自動車等に特に有効な効果であるといえる。
　例えば、ウォーターポンプ１８の消費電力が約６０Ｗ程度、換気ファン１９の消費電力が約６０Ｗ程度である場合において、回収熱量約１４００Ｗ（１８０ｍ３／ｈ）を回収でき、効率η＝１２程度である。
　なお、回収熱量約１４００Ｗ（１８０ｍ３／ｈ）は、以下の式１により算出される。
　－２０℃の低温の外気を０℃までに上げる熱量Ｑａは、
　　　　　　　　　Ｑａ＝Ｇａ×γａ×Ｃｐａ×Δｔ　　　・・・（式１）
より、
　　　　　　　　　Ｑａ＝１８０×１．３９×０．２４×２０
　　　　　　　　　　　＝１３９３Ｗ
　　　　　　　　　　　≒１４００Ｗ
となる。
　また、本実施形態に係る換気負荷低減装置１は、２個の熱交換器（換気熱回収器６および回収熱放熱器７）と熱伝達部８のみによる単純な構成であり、部品点数が少ないため、既存の空調装置に新たに後付けすることが容易である。
　さらに、換気負荷低減装置１は、冷媒循環系９から独立しているため、冷媒は共有されていない。このため、既存の空調装置に換気負荷低減装置１を後付けする際には、冷媒の流れを制御するためのコントローラ、電磁弁等を必要とせず、かつ、温度制御システム全体の変更等が不要である。 
　また、従来の自動車用空調装置では、低外気温時において、冷媒循環系９のコンデンサ１０の温度や圧力が冷媒循環系９の他の部分と比べて低くなる。これにより、図示しない逆止弁の隙間等からコンデンサ１０内に冷媒が流入し、この冷媒が液状で滞留する、いわゆる「冷媒の寝込み」が起り易い。このような「冷媒の寝込み」が起きた場合には、暖房時の冷媒循環系９内の冷媒量が欠乏し、暖房能力が不足してしまう。このため、コンデンサ１０内に滞留した冷媒を速やかに冷媒循環系９に復帰させる冷媒回収運転が必要となる。
　この冷媒回収運転は、特許文献１に記載のように自動車用空調装置全体に冷媒を共用し、車両の後部側まで冷媒を循環させるような装置構成の場合には、特に必要となる。
　一方、本実施形態に係る換気負荷低減装置１は、上述のように、冷媒循環系９から独立しており、冷媒は冷媒循環系９と共用されていない。このため、特許文献１に記載の装置構成の場合のように、「冷媒の寝込み」を解消するための冷媒回収運転を必要としない。
　また、換気負荷低減装置１は、冷媒循環系９とは独立した系であることから、空調装置に冷媒循環系９が備えられているか否かにかかわらず、換気負荷低減装置１を設けることができる。
　また、本実施形態に係る換気負荷低減装置１およびそれを用いた自動車用空調装置２によれば、熱伝達用の不凍液１７は管路１６、１６’内で循環するため、低外気温時においても管路１６、１６’内で凍ってしまうことがない。
　さらに、本実施形態に係る換気負荷低減装置１およびそれを用いた自動車用空調装置２によれば、内気導出路４には、内気導出路４に導出された車室内の空気を換気熱回収器６に対して強制的に送風する換気ファン１９が設けられている。このため、車室内からの排気を効率的に換気熱回収器６に送風することができ、熱回収効率が向上する。
　以上述べたように、本発明に係る換気負荷低減装置は、内気導出路に設けられた換気熱回収器と、外気導入路に設けられた回収熱放熱器と、換気熱回収器と回収熱放熱器との間で熱を伝える熱伝達部とを備え、さらに、自動車用空調装置の冷媒循環系から独立している装置構成により、単純な装置構成であり、かつ、熱回収効率のより一層の向上が可能である。
　このように構成された本発明に係る換気負荷低減装置によれば、暖房の際、換気により車室内へ導出される空気の熱を、車室内後部側の内気導出路に設けられた換気熱回収器で回収する。そして、回収した熱を、熱伝達部により車室内前部側の回収熱放熱器へ伝達する。そして、回収熱放熱器で外気の冷たい空気を暖める。このため、本発明に係る換気負荷低減装置は、単純な装置構成であり、かつ、熱回収効率のより一層の向上が可能であり、換気負荷を低減させることができる。
　本実施形態では、冷媒循環系９により冷房を行い、換気負荷低減装置１と、温水生成装置３と、ヒータコア１５とにより暖房を行う形態の自動車用空調装置２について説明した。このような自動車用空調装置２は、エンジンを備えていない電気自動車等に適している。
　しかしながら、本発明に係る換気負荷低減装置およびそれを用いた自動車用空調装置は、電気自動車等のエンジンを備えていない車だけでなく、エンジンを備えた車であっても適用することができる。この場合、エンジンが温水生成装置３の代わりとなり、温水の代わりにエンジン冷却水を循環させる。
　また、本発明に係る換気負荷低減装置およびそれを用いた自動車用空調装置は、温水生成装置３やエンジンを備えておらず、冷媒循環系９を用いて暖房を行う車に対しても、同様に適用することができる。
　なお、本実施形態においては、熱伝達部８は、換気熱回収器６と回収熱放熱器７とを連通させる管路１６、１６’と、管路１６、１６’内を循環する熱移動用の不凍液１７とからなるものについて説明したが、管路１６、１６’および不凍液１７に代えて、図３に示すように、ヒートパイプ２０を用いることもできる。ヒートパイプ２０を用いた場合には、不凍液１７を必要とせず、さらに、不凍液１７を循環させるウォーターポンプ１８を設ける必要もないため、部品点数を削減することができる。
　なお、熱伝達部８としてヒートパイプ２０を適用した装置構成においても、ヒートパイプ２０の周囲を断熱材で巻くなどして、放熱を防止することが好ましい。
　また、本実施形態においては、図１に示すように、車１００の左側（図１では下側）に換気負荷低減装置１が設けられている場合について説明したが、この形態に限定されるものではなく、本発明に係る換気負荷低減装置１は、車の左側であっても右側であっても、または左右両側に設けられていてもよい。
　さらに、本発明に係る熱伝達部８は、換気熱回収器６と回収熱放熱器７とを連通して熱の伝達を行うことができれば、車１００に設けられる場所は限定されない。例えば、熱伝達部８は、サイドシル内や車室内、または車室外（プロペラシャフトを通すためのフロアトンネル部など）に設けることができる。
　なお、本実施形態においては、内気導出路４に換気ファン１９が設けられている場合について説明したが、この換気ファン１９が設けられておらず、換気によって車室内の空気が内気導出路４に吹き込まれる圧力によって、車室内から導出される暖かい空気が自然に換気熱回収器６に送風される装置構成であってもよい。
１　換気負荷低減装置
２　自動車用空調装置
３　温水生成装置
４　内気導出路
５　外気導入路
６　換気熱回収器
７　回収熱放熱器
８　熱伝達部
９　冷媒循環系
１０　コンデンサ
１１　リキッドタンク
１２　コンプレッサ
１３　エバポレータ
１４　膨張弁
１５　ヒータコア
１６、１６’　管路
１７　不凍液
１８　ウォーターポンプ
１９　換気ファン
２０　ヒートパイプ
１００　車

Claims (5)

  1. 　車両の車室内と車室外とを連通し、前記車室内の空気を前記車室内の後部側から前記車室外へ導出する換気用の内気導出路と、
    　前記車室内と前記車室外とを連通し、外気を前記車室外から前記車室内の前部側へ導入するための外気導入路と、
    　前記内気導出路に設けられて、前記内気導出路から導出される空気の熱を回収する換気熱回収器と、
    　前記外気導入路に設けられて、前記外気導入路から導入される空気に熱を放熱する回収熱放熱器と、
    　前記換気熱回収器と前記回収熱放熱器との間で熱を伝達する熱伝達部とを備え、
    　前記車両の空調装置の冷媒循環系から独立していること、
    を特徴とする換気負荷低減装置。
  2. 　前記熱伝達部は、前記換気熱回収器と前記回収熱放熱器とを連通させる管路と、前記管路内を循環する熱伝達用の不凍液とからなり、
    　前記管路には、前記不凍液を、前記管路、前記換気熱回収器および前記回収熱放熱器の系において循環させるウォーターポンプが設けられていること、
    を特徴とする請求項１に記載の換気負荷低減装置。
  3. 　前記熱伝達部は、前記換気熱回収器と前記回収熱放出器とを連通させて熱を伝えるヒートパイプであること、
    を特徴とする請求項１に記載の換気負荷低減装置。
  4. 　前記内気導出路には、前記内気導出路から導出された車室内の空気を前記換気熱回収器に対して強制的に送風する換気ファンが設けられていること、
    を特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の換気負荷低減装置。
  5. 　請求項１～４のいずれか１項に記載の換気負荷低減装置を有していること、
    を特徴とする自動車用空調装置。
     
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