(57)【要約】【課題】車両への搭載性に優れつつ車室内を省エネルギーで空調可能な車両用空調ユニット及び車両用空調システムを提供する。【解決手段】本発明の車両用空調システムは、車両用空調ユニット１と、車両システム３と、ラジエータ５とを備えている。車両用空調ユニット１は、水空気熱交換器７と、蓄熱タンク９と、水熱交換器１１と、ペルチェ素子１３とを備えている。蓄熱タンク９は蓄熱材を有している。また、水熱交換器１１と車両システム３及びラジエータ５とは配管２１、２２及び配管２５〜２８を介して接続されている。この車両用空調システムでは、蓄熱材に蓄えられた正又は負の熱量によって初期空調としての暖房又は冷房を行う。一方、車両システム３の排熱を水空気熱交換器７の水に放熱して周りの空気を加熱し、定常空調としての暖房を行う。また、水空気熱交換器７内の水から吸熱して周りの空気を冷却し、定常空調としての冷房を行う。【選択図】図１
2011143911.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換媒体を流出させる第１流出口及び該熱交換媒体を流入させる第１流入口が形成され、周りの空気が車室内に供給される車内用熱交換器と、
該熱交換媒体を流出させる第２流出口及び該熱交換媒体を流入させる第２流入口が形成され、蓄熱材を有し、該蓄熱材に蓄熱した熱量を該熱交換媒体に熱交換可能な蓄熱タンクと、
該第１流出口と該第２流入口とを接続し、該第２流出口と該第１流入口とを接続する車室内用流路と、
該車室内用流路内の該熱交換媒体を流通させる第１ポンプと、
外部の熱源と接続可能な接続流路と、
該車内用流路内の該熱交換媒体と該接続流路内の該熱交換媒体とで熱を移動させるペルチェ素子とを備えていることを特徴とする車両用空調ユニット。
【請求項２】
前記熱交換媒体を流出させる第３流出口及び該熱交換媒体を流入させる第３流入口が形成された副熱交換器を備え、
前記接続流路は、該第３流出口及び該第３流入口に連通し、
前記ペルチェ素子は、前記車内用熱交換器と該副熱交換器とで熱を移動させる請求項１記載の車両用空調ユニット。
【請求項３】
前記車内用熱交換器は、周りの空気に対して表面積を拡大する表面積拡大手段を有している請求項１又は２記載の車両用空調ユニット。
【請求項４】
前記車内用熱交換器は、暖房用熱交換器と、冷房用熱交換器とからなり、
前記蓄熱タンクは、暖房用蓄熱タンクと、冷房用蓄熱タンクとからなり、
前記車室内用流路は、該暖房用熱交換器と該暖房用蓄熱タンクとを接続する暖房用流路と、該冷房用熱交換器と該冷房用蓄熱タンクとを接続する冷房用流路とからなり、
前記第１ポンプは、該暖房用流路内の該熱交換媒体を流通させる暖房用第１ポンプと、該冷房用流路内の該熱交換媒体を流通させる冷房用第１ポンプとからなり、
前記接続流路は該暖房用流路及び該冷房用流路の少なくとも一方と接続され、
前記ペルチェ素子は、該冷房用流路内の該熱交換媒体と該暖房用流路内の該熱交換媒体とで熱を移動させる請求項１記載の車両用空調ユニット。
【請求項５】
前記暖房用熱交換器及び前記冷房用熱交換器は、周りの空気に対して表面積を拡大する表面積拡大手段を有している請求項４記載の車両用空調ユニット。
【請求項６】
請求項２乃至５のいずれか１項記載の車両用空調ユニットと、
前記熱交換媒体を流出させる第４流出口及び該熱交換媒体を流入させる第４流入口が形成され、車両で排熱を生じる車両システムと、
該熱交換媒体を流出させる第５流出口及び該熱交換媒体を流入させる第５流入口が形成され、周りの空気が車室外に放出される車室外用熱交換器と、
前記接続流路に該第４流出口及び該第４流入口を接続するとともに、該第５流出口及び該第５流入口を接続する車室外用流路と、
該車室外流路内の該熱交換媒体を流通させる第２ポンプとを備えていることを特徴とする車両用空調システム。
【請求項７】
前記接続流路に設けられ、該接続流路と該車室外用流路とを連通又は非連通とする切替弁と、
該切替弁を制御可能な制御装置とを備えている請求項６記載の車両用空調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用空調ユニット及び車両用空調システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１の図１等には、従来の車両用空調システムが開示されている。この車両用空調システムは、第１、２車内用熱交換器と、ペルチェ素子と、熱源としての排熱回収器及び車室外用熱交換器とを備えている。第２熱交換器と排熱回収器及び車室外用熱交換器とは配管によって接続されており、排熱回収器と車室外用熱交換器との間の配管には切替弁が設けられている。配管にはポンプが設けられており、配管内には熱交換媒体としての水が流通している。
【０００３】
この車両用空調システムでは、ペルチェ素子によって、第１車内用熱交換器を通過する空気と第２車内用熱交換器内の水との間で熱の移動が可能である。このため、切替弁によって第２車内用熱交換器と車室外用熱交換器とを接続して配管内の水を冷却することで、第１車内用熱交換器内の空気を冷却し、車室内の冷房を行うことができる。また、切替弁によって第２車内用熱交換器と排熱回収器とを接続して配管内の水を加熱することで、第１車内用熱交換器内の空気を加熱し、車室内の暖房を行うことができる。
【０００４】
また、特許文献２の図１等には、従来の車両用空調ユニットが開示されている。この車両用空調ユニットは、蓄熱ユニットと、第１熱交換器と、ペルチェ素子とを備えている。
【０００５】
蓄熱ユニットは、蓄熱材を内蔵し、外部に対して断熱されている。この蓄熱ユニットは流路を含む蓄熱側ヒートシンクも有している。蓄熱側ヒートシンクには、蓄熱材から熱交換した熱交換媒体を流出させる第１流出口及び熱交換媒体を流入させる第１流入口が形成されている。蓄熱側ヒートシンクの第１流出口には第１配管が接続され、第１流入口には第２配管が接続されている。
【０００６】
また、第１熱交換器周りの空気は、車室内に供給されるようになっている。この第１熱交換器には、熱交換媒体を流出させる第２流出口及び熱交換媒体を流入させる第２流入口が形成されている。車内用熱交換器の第２流出口と第２流入口とは第３配管によって接続され、第３配管には流路を含む熱源側ヒートシンクが設けられている。
【０００７】
ペルチェ素子は、蓄熱側ヒートシンクと熱源側ヒートシンクとに逆の熱量を付与可能になっている。第１配管はペルチェ素子の一方側で第１開閉弁を介して第３配管に接続され、第２配管はペルチェ素子の他方側で第２開閉弁を介して第３配管に接続されている。第３配管には熱交換媒体を流通させるポンプが設けられている。ペルチェ素子、第１開閉弁及び第２開閉弁は制御装置によって制御されるようになっている。
【０００８】
この車両用空調ユニットでは、不使用時、制御装置が第１、２開閉弁を制御することにより、第２流出口と第２流入口とが熱源側ヒートシンクを介して連通し、第１流出口と第２流入口とが不通となり、かつ第２流出口と第１流入口とが不通となる。この状態において、制御装置の制御の下、ペルチェ素子が蓄熱側ヒートシンク内の熱交換媒体に吸熱を行って負の熱量を付与し、熱源側ヒートシンク内の熱交換媒体に放熱を行って正の熱量を付与する。こうして、第１熱交換器と熱源側ヒートシンクとが第３配管によって熱交換媒体を流通させながら、蓄熱装置の蓄熱材に負の熱量を蓄えさせることができる。
【０００９】
また、使用時には、第１流出口と第２流入口とが連通し、かつ第２流出口と第１流入口とが連通し、第２流出口と第２流入口とが蓄熱側ヒートシンクを介して連通する。こうして、車内用熱交換器と蓄熱側ヒートシンクとが第１〜３配管によって熱交換媒体を流通させる。このため、蓄熱装置の蓄熱材が蓄えている負の熱量により、車室を冷房することが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平１０−３５２６８号公報
【特許文献２】特開２００１−３０１４４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、特許文献１の車両用空調システムでは、水である熱交換媒体を加熱する熱源として排熱回収器を採用しているため、車両の始動直後には、排熱回収器が十分に熱交換媒体を加熱することができず、車室内の空調能力が不十分である。特に、寒い環境下で短い距離を走行し、その後、長時間屋外に駐車した車両では、排熱回収器に回収された熱量が不足するため、上記の問題がより顕著となる。また、特許文献１の図３に示すように、ペルチェ素子を複数備えて空調能力を高くさせた場合には、消費電力が増大してしまうこととなる。
【００１２】
また、特許文献２の車両用空調ユニットであっても、車室内の空調が不十分になり易い。すなわち、この車両用空調ユニットでは、蓄熱材に負の熱量を蓄えている間、ペルチェ素子は、蓄熱側ヒートシンク内の熱交換媒体に対して吸熱を行う一方、熱源側ヒートシンク内の熱交換媒体に対して放熱を行う。このため、この車両用空調ユニットでは、冷房運転中において、蓄熱装置の蓄熱材によって冷却された熱交換媒体が車内用熱交換器内及び第３配管内の熱交換媒体によって温められてしまい、車室内を十分に冷却し難い。また、この車両用空調ユニットによって長時間車室内の空調を行うためには、蓄熱ユニットを大型化して蓄熱材を多く内蔵させる必要がある。この場合、車両用空調ユニットが大型することで車両への搭載性が低下する。さらに、熱移動のためのペルチェ素子の消費電力が大きくなる。
【００１３】
車両の航続距離を向上させるためには、車室内の空調を省エネルギーの下で行うことが必要とされる。この省エネルギー下の車室内の空調は、ハイブリッドエンジンを用いた車両の他、バッテリに充電された電力又は燃料電池等を使用して走行する電気自動車において特に顕著に求められる。
【００１４】
この点、蓄熱材を有した蓄熱タンクとペルチェ素子とを備えた車両用空調ユニットや車両用空調システムであれば、電動式圧縮機等を用いて車室内の空調を行う場合と比べ、消費電力の低減が可能となり、電気自動車等の航続距離の向上が可能となる。しかし、例えば、蓄熱タンクとペルチェ素子とによって車室内を冷房する場合、圧縮機を用いて車室内の冷房を行う場合に比べて冷房能力が低く、また蓄熱タンクの容量から長時間の冷房運転には不向きとなる。このため、蓄熱タンクとペルチェ素子とによって冷房を行う場合、一定時間後の車室内の冷房能力の低下を甘受するか、又は、ペルチェ素子を複数備えたり、蓄熱タンクの容量を大きくしたりすることにより、冷房能力の低下を補う必要がある。この場合、上記特許文献１、２の発明の問題点として述べたような問題が顕著に生じ、省エネルギー下の車室内の空調という目的を達成することができない。
【００１５】
そこで、発明者等は、上記の目的を達成するため、初期空調と定常空調とでは車両用空調ユニットや車両用空調システムに求められる空調能力が異なることに着目した。ここで、初期空調とは、車両の始動前又は始動直後における車室内の空調をいう。また、定常空調とは、車両の走行中における車室内の空調をいう。
【００１６】
つまり、初期空調では、短時間に車室内の温度を低下又は上昇させる能力、すなわち短時間の作動であっても出力値の高い空調装置が求められている。一方、定常空調では、初期空調によって調節された車室内の温度を長時間維持する能力、すなわち出力の大きさよりも長時間一定の出力を発揮可能な空調装置が求められている。このため、省エネルギー下の車室内の空調を実現するためには、この初期空調と定常空調とを好適に両立させる必要がある。
【００１７】
本発明は、上記の実情に鑑みてなされたものであって、車両への搭載性に優れつつ車室内を省エネルギー下で空調可能な車両用空調ユニットを提供することを解決すべき課題としている。また、この車両用空調ユニットを備えた車両用空調システムを提供することも解決すべき課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の車両用空調ユニットは、熱交換媒体を流出させる第１流出口及び該熱交換媒体を流入させる第１流入口が形成され、周りの空気が車室内に供給される車内用熱交換器と、
該熱交換媒体を流出させる第２流出口及び該熱交換媒体を流入させる第２流入口が形成され、蓄熱材を有し、該蓄熱材に蓄熱した熱量を該熱交換媒体に熱交換可能な蓄熱タンクと、
該第１流出口と該第２流入口とを接続し、該第２流出口と該第１流入口とを接続する車室内用流路と、
該車室内用流路内の該熱交換媒体を流通させる第１ポンプと、
外部の熱源と接続可能な接続流路と、
該車内用流路内の該熱交換媒体と該接続流路内の該熱交換媒体とで熱を移動させるペルチェ素子とを備えていることを特徴とする（請求項１）。
【００１９】
本発明の車両用空調ユニットは、車内用熱交換器と蓄熱タンクとが車室内用流路によって接続されている。そして、第１ポンプを作動させることにより、車室内用流路内の熱交換媒体が流通し、車内用熱交換器と蓄熱タンクとの間で熱交換媒体が循環することとなる。一方、この車両用空調ユニットでは、接続流路を介して外部の熱源が接続される。このため、この車両用空調ユニットは、外部の熱源と組み合わされることにより、以下のように車両用空調システムを構成することができる。
【００２０】
（寒い環境下）
寒い環境下での不使用時には、車内用熱交換器と蓄熱タンクとの間で熱交換媒体を循環させるとともに、接続流路が正の熱量を有する外部の熱源と接続される。そして、ペルチェ素子の接続流路側を吸熱側とし、車室内用流路側を放熱側とする。これにより、車室内用流路内の熱交換媒体が加熱され、蓄熱タンクの蓄熱材に正の熱量を蓄えることができる。
【００２１】
そして、使用時の初期、すなわち初期空調として、蓄熱タンク内において、蓄熱材の正の熱量が熱交換媒体を加熱し、加熱された熱交換媒体が車内用熱交換器に流入され、車内用熱交換器は周りの空気を加熱する。こうして、車室内は初期空調で暖房される。このように、この車両用空調システムでは、初期空調の暖房において、短時間で車室内の温度を上昇させることができる。また、この車両用空調システムは、初期空調としての暖房を省エネルギーで実現できる。なお、不使用時とは、車両用空調ユニット又は車両用空調システムで車室内の空調を行っていない時をいう。使用時とは、車両用空調ユニット又は車両用空調システムで車室内の空調を行っている時をいう。
【００２２】
また、使用時の初期経過後、すなわち定常空調では、外部の熱源で加熱された熱交換媒体がペルチェ素子を介して車室内用流路内の熱交換媒体を加熱する。そして、車内用熱交換器は周りの空気を加熱する。こうして、車室内は定常空調で暖房される。このように、定常空調に外部の熱源の熱量を利用することで、長期間に亘って車室内の暖房が可能となる。定常空調に求められる空調能力は、車室内の温度を長時間に亘って維持する能力である。このため、ペルチェ素子に供給される電力は車室内の暖房を維持できる程度に接続流路内の熱交換媒体から吸熱し、車室内用流路内の熱交換媒体に放熱できる電力であれば良い。このため、ペルチェ素子に供給する電力を低くすることも可能である。このため、ペルチェ素子の使用時における消費電力の低減が可能となるとともに、ペルチェ素子を小型化することも可能となる。
【００２３】
（暑い環境下）
暑い環境下での不使用時には、ペルチェ素子に供給する電流の向きを寒い環境下の場合と反対にして、ペルチェ素子のそれぞれ車室内用流路側を吸熱側、接続流路側を放熱側とする。これにより、接続流路内の熱交換媒体に放熱することで、蓄熱タンクの蓄熱材に負の熱量を蓄えることができる。
【００２４】
そして、初期空調として、蓄熱タンク内において、蓄熱材の負の熱量が熱交換媒体を冷却し、冷却された熱交換媒体が車内用熱交換器に流入され、車内用熱交換器は周りの空気を冷却する。こうして、車室内は初期空調で冷房される。このように、車両用空調システムは、初期空調の冷房において、短時間で車室内の温度を下降させることができる。また、この車両用空調システムは、初期空調としての冷房を省エネルギーで実現できる。
【００２５】
また、定常空調では、ペルチェ素子は車室内用流路内の熱交換媒体を冷却し、車内用熱交換器は周りの空気を冷却する。こうして、車室内は定常空調で冷房される。この際、定常空調時の暖房と同様、ペルチェ素子に供給される電力は車室内の冷房を維持できる程度に車室内用流路内の熱交換媒体に吸熱できる電力であれば良い。このため、ペルチェ素子に供給する電力を低くすることが可能である。このため、ペルチェ素子の使用時における消費電力の低減が可能となるとともに、ペルチェ素子を小型化することも可能となる。
【００２６】
なお、接続流路側に放熱された熱量は適宜、車室外へ放出される他に接続流路側に蓄熱させておくこともできる。また、外部の熱源が負の熱量を有する場合には、接続流路がその熱源と接続され得る。この場合には、ペルチェ素子は、接続流路側を吸熱面とし、車室内流路側を放熱面とする。
【００２７】
この車両用空調ユニットでは、蓄熱材に蓄えられた正又は負の熱量によって初期空調を行う。また、この車両用空調ユニットでは、蓄熱材に蓄えられた正又は負の熱量による空調を初期空調に限定することもできる。このように、蓄熱材に蓄えられた正又は負の熱量による空調を初期空調に限定した場合、蓄熱タンクの容量は初期空調を行い得る必要最小限の大きさとされ得る。さらに、この車両用空調ユニットでは、ペルチェ素子を採用していることから、ペルチェ素子に供給する電流の方向や大きさを変更することで、容易に吸熱面と放熱面とを切替可能であるとともに、その温度制御も容易に変更可能である。これらにより、この車両用空調ユニットは、躯体を小型化することが可能であるとともに構造を単純化することが可能となり、製造コストの削減も可能となる。
【００２８】
また、蓄熱材に蓄えられた正又は負の熱量による空調を初期空調に限定した場合、この車両用空調ユニットでは、蓄熱タンクが必要最小限の量の蓄熱材のみを有していれば足りることとなる。このため、蓄熱時にペルチェ素子を低い能力で使用しても、蓄熱材に十分な正又は負の熱量を蓄えることができる。また、初期空調中に熱交換媒体を加熱又は冷却するためにペルチェ素子を使用する必要がない。さらに、定常空調時におけるペルチェ素子の使用を必要最小限に止めることができる。このため、ペルチェ素子を小型化することも可能となる。このため、この車両用空調ユニットでは、ペルチェ素子による消費電力の低減が可能となる。
【００２９】
接続流路に接続可能な外部の熱源としては、モータ、インバータ、コンバータ、ハイブリッドエンジン等の他、従来の内燃式のエンジン等を採用することができる。また、外部の熱源として、電熱ヒータ等の発熱装置や冷却装置等を採用することもできる。接続流路をモータ等と接続することで、使用時には定常空調としての暖房として使用することができる。このようにモータ等の排熱を使用することで、一層の省エネルギーが実現可能となる。また、寒い環境下では、ペルチェ素子により、接続流路側の熱交換媒体が吸熱されるため、吸熱された熱交換媒体は、モータ等の冷却に使用できる。
【００３０】
一方、外部の熱源として電熱ヒータや冷却装置を採用した場合、これらの正又は負の熱量が使用されるのは定常空調であることから、それら各装置の出力を低く抑えても車室内の空調が可能となる。
【００３１】
したがって、この車両用蓄熱ユニットは、車両への搭載性に優れつつ車室内を省エネルギーで空調可能である。
【００３２】
特に、この車両用空調ユニットは、内燃式のエンジンとの接続も可能であるため、既存の車両にも容易に搭載することができる。このため、この車両用空調ユニットと内燃式のエンジンとの組み合わせによる車両用空調システムを構成することができる。すなわち、既存の車両であってもこの車両用空調ユニットによって車室内の空調を行うことが可能となる。また、この車両用空調ユニットは小型であることから、車室内に設置することも容易となる。
【００３３】
この車両用蓄熱ユニットは、熱交換媒体を流出させる第３流出口及び熱交換媒体を流入させる第３流入口が形成された副熱交換器を備え得る。また、接続流路は、第３流出口及び第３流入口に連通し得る。そして、ペルチェ素子は、車内用熱交換器と副熱交換器とで熱を移動させる構成とすることができる（請求項２）。この場合、接続流路内の熱交換媒体は、副交換器内において吸熱又は放熱されることとなる。このため、副熱交換器によって、接続流路側の熱交換媒体に放熱された熱を車室外に放出することも可能となる。このため、例えば、外部の熱源をモータとした場合、暑い環境下において、副熱交換器が接続流路内の熱交換媒体の熱を車室外に放出し、これによりモータを冷却することも可能となる。
【００３４】
また、この車両用蓄熱ユニットでは、車室内用熱交換器内の熱交換媒体と副熱交換器内の熱交換媒体との間で熱が移動するため、定常空調としての暖房又は冷房時において、第1ポンプの作動を停止させることが可能となる。このため、より省エネルギーによる車室内の空調も実現できる。
【００３５】
この車両用蓄熱ユニットは、車内用熱交換器は、周りの空気に対して表面積を拡大する表面積拡大手段を有していることが好ましい（請求項３）。この場合、車内用熱交換器の表面積が拡大されることで、効率よく熱を放熱することが可能となる。これにより、より効果的な冷房又は暖房が可能となる。なお、表面積拡大手段としては、空冷フィン、放熱ルーバ等を採用することができる。
【００３６】
この車両用蓄熱ユニットにおいて、車内用熱交換器は、暖房用熱交換器と、冷房用熱交換器とからなり得る。また、蓄熱タンクは、暖房用蓄熱タンクと、冷房用蓄熱タンクとからなり得る。さらに車室内用流路は、暖房用熱交換器と暖房用蓄熱タンクとを接続する暖房用流路と、冷房用熱交換器と冷房用蓄熱タンクとを接続する冷房用流路とからなり得る。また、第１ポンプは、暖房用流路内の熱交換媒体を流通させる暖房用第１ポンプと、冷房用流路内の熱交換媒体を流通させる冷房用第１ポンプとからなり、接続流路は暖房用流路及び冷房用流路の少なくとも一方と接続され得る。そして、ペルチェ素子は、冷房用流路内の熱交換媒体と暖房用流路内の熱交換媒体とで熱を移動させる構成とすることができる（請求項４）。
【００３７】
この場合には、初期空調時において、それぞれ、暖房用蓄熱タンク内の蓄熱材が蓄えた正の熱量によって車室内が暖房され、また、冷房用蓄熱タンク内の蓄熱材が蓄えた負の熱量によって車室内が冷房される。また、この車両用空調ユニットでは、ペルチェ素子を作動させることにより、例えば、冷房中は、冷房用流路内の熱交換媒体はペルチェ素子から常に吸熱される状態となり、一方、暖房用流路内の熱交換媒体はペルチェ素子から常に放熱される状態となる。このため、冷房中に、暖房用蓄熱タンク内の蓄熱材に対し、正の熱量を蓄えさせることも可能となっている。このため、この車両用空調ユニットでは、暖房用蓄熱タンク及び冷房用蓄熱タンクが有する各蓄熱材について、それぞれの蓄熱材が蓄える正又は負の熱量が不足することが生じ難い。このため、この車両用空調ユニットでは、暖房用蓄熱タンク及び冷房用蓄熱タンクの各蓄熱材が蓄えた熱によって、より長時間の車室内の空調が可能となる。このため、この車両用空調ユニットでは、暖房用流路等に接続された熱源が有する熱を利用する他、上記の初期空調と同様の方法で定常空調としての暖房又は冷房を行うことも可能である。
【００３８】
さらに、この車両用空調ユニットでは、暖房用熱交換器と冷房用熱交換器とを同時に使用することも可能となっている。この場合、上記のように、冷房中に暖房用蓄タンクが有する蓄熱材に正の熱量を蓄えさせることが可能である。このため、暖房用熱交換器と冷房用熱交換器とを同時に使用することで、暖房用熱交換器により加熱され、除湿された空気が冷房用熱交換器によって好適に冷却された状態となる。このため、その空気によって車室内を除湿することが可能となる。また、この車両用空調ユニットでは、暖房中に冷房用蓄タンクが有する蓄熱材に負の熱量を蓄えさせることも可能である。このため、暖房用熱交換器と冷房用熱交換器とを同時に使用することで、暖房中の温度調整も可能となる。
【００３９】
また、この車両用空調ユニットでは、暖房用熱交換器及び冷房用熱交換器は、周りの空気に対して表面積を拡大する表面積拡大手段を有していることが好ましい（請求項５）。この場合には、暖房用熱交換器及び冷房用熱交換器について、上記請求項３と同様の効果を得ることが可能となる。また、暖房用熱交換器及び冷房用熱交換器が有する表面積拡大手段についても、上記請求項３と同様のものを採用可能である。
【００４０】
本発明の車両用空調システムは、上記の車両用空調ユニットと、
前記熱交換媒体を流出させる第４流出口及び該熱交換媒体を流入させる第４流入口が形成され、車両で排熱を生じる車両システムと、
該熱交換媒体を流出させる第５流出口及び該熱交換媒体を流入させる第５流入口が形成され、周りの空気が車室外に放出される車室外用熱交換器と、
前記接続流路に該第４流出口及び該第４流入口を接続するとともに、該第５流出口及び該第５流入口を接続する車室外用流路と、
該車室外流路内の該熱交換媒体を流通させる第２ポンプとを備えていることを特徴とする（請求項６）。
【００４１】
本発明の車両用空調システムは、上記の構成及び特徴を備えた車両用空調ユニットと車両システムと車室外用熱交換器とを備えている。接続流路と車両システムと車室外用熱交換器とは、車室外用流路を介して接続している。このため、この車両用空調システムでは、不使用時に車両システムの排熱よって、蓄熱材に正の熱量を蓄えさせることが可能である。また、車室外用熱交換器において熱交換媒体と周りの空気とが熱交換し、この交換された熱によっても、蓄熱材に正の熱量を蓄えさせることも可能となる。そして、使用時には、車両システムの排熱によって定常空調としての暖房が可能となる。
【００４２】
車両システムとしては、モータ、インバータ、コンバータ、ハイブリッドエンジン等の他、従来の内燃式のエンジン等を採用することができる。
【００４３】
したがって、この車両用空調システムも、車両への搭載性に優れつつ車室内を省エネルギーで空調可能である。
【００４４】
この車両用空調システムにおいては、接続流路に設けられ、接続流路と車室外用流路とを連通又は非連通とする切替弁と、切替弁を制御可能な制御装置とを備えていることが好ましい（請求項７）。この場合には、接続流路と車室外用流路との連通又は非連通を切替えることが可能となる。このため、例えば、初期空調時には、接続流路と車室外流路とを非連通とし、定常空調時には、接続流路と車室外流路とを連通させることが可能となる。また、例えば、穏やかな気候時における車両の走行中であって、この車両用空調システムを不使用としている場合、接続流路内に車両システムによって加熱された熱交換媒体が流通することを防止することも可能となる。
【００４５】
切替弁としては、一つの流路の開閉のみを行う開閉弁を採用することができる。また、流路を他の流路に分岐可能な分岐弁を採用することもできる。分岐弁としては、例えば、三つの流路に接続され、二つの流路を連通しつつ、一つの流路を非連通とする三方弁を採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】実施例１の車両用空調システムの摸式構造図である。
【図２】実施例１の車両用空調システムに係り、車両用空調ユニットを示す摸式立体図である。
【図３】実施例１の車両用空調システムに係り、正の熱量の蓄熱時の状態を示す摸式構造図である。
【図４】実施例１の車両用空調システムに係り、初期空調時の状態を示す摸式構造図である。
【図５】実施例１の車両用空調システムに係り、定常空調としての暖房運転時の状態を示す摸式構造図である。
【図６】実施例１の車両用空調システムに係り、負の熱量の蓄熱時の状態を示す摸式構造図である。
【図７】実施例１の車両用空調システムに係り、定常空調としての冷房運転時の状態を示す摸式構造図である。
【図８】実施例２の車両用空調システムの摸式構造図である。
【図９】実施例２の車両用空調システムに係り、正又は負の熱量の蓄熱時の状態を示す摸式構造図である。
【図１０】実施例２の車両用空調システムに係り、初期空調としての暖房運転時の状態を示す摸式構造図である。
【図１１】実施例２の車両用空調システムに係り、定常空調としての暖房運転時の状態を示す摸式構造図である。
【図１２】実施例２の車両用空調システムに係り、定常空調としての暖房運転時の状態を示す摸式構造図である。
【図１３】実施例２の車両用空調システムに係り、初期空調としての冷房運転時の状態を示す摸式構造図である。
【図１４】実施例２の車両用空調システムに係り、定常空調としての冷房運転時の状態を示す摸式構造図である。
【図１５】実施例２の車両用空調システムに係り、除湿運転時の状態を示す摸式構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
以下、本発明を具体化した実施例１、２を図面を参照しつつ説明する。
【００４８】
（実施例１）
実施例１の車両用空調システムは、ハイブリッド車又は電気自動車に搭載されている。この車両用空調システムは、図１に示すように、車両用空調ユニット１と、車両システム３と、車室外用熱交換器としてのラジエータ５とを備えている。
【００４９】
車両用空調ユニット１は、車内用熱交換器としての水空気熱交換器７と、蓄熱タンク９と、副熱交換器としての水熱交換器１１と、ペルチェ素子１３とを備えている。
【００５０】
水空気熱交換器７には、図２に示すように、熱交換媒体としての水を流出させる第１流出口７ａと、水を流入させる第１流入口７ｂとが形成されている。また、この水空気熱交換器７は、表面積拡大手段としての空冷フィン１５を一体に有している。なお、図２において、実線で示す矢印は水の流通方向を示している。後述の図３〜７、９〜１５も同様である。
【００５１】
図１に示すように空冷フィン１５の近くには電動ファン７ｃが設けられている。この電動ファン７ｃを駆動すれば、空冷フィン１５の周りの空気が車室内に供給される。この電動ファン７ｃは、図示しない制御装置に接続されている。
【００５２】
蓄熱タンク９には、水を流出させる第２流出口９ａと、水を流入させる第２流入口９ｂとが形成されている。この蓄熱タンク９は周囲が断熱されている。また、蓄熱タンク９内には図示しない蓄熱材を内蔵し、蓄熱材に蓄熱した正又は負の熱量により水を加熱又は冷却することが可能になっている。この蓄熱タンク９では、幅及び長さを３００ｍｍとし、深さを１３０ｍｍとすることにより、容積が約１１リットルとなっている。なお、蓄熱タンク９の容積及びこの蓄熱タンク９に内蔵される蓄熱材の量は、車室内の大きさに合わせて適宜変更が可能である。
【００５３】
水空気熱交換器７と蓄熱タンク９とは配管１７、１８によって接続されている。配管１７は、水空気熱交換器７の第１流出口７ａと蓄熱タンク９の第２流入口９ｂとを接続している。配管１８は、蓄熱タンク９の第２流出口９ａと水空気熱交換器７の第１流入口７ｂとを接続している。配管１７、１８が車室内用流路である。配管１７には、水を流通させる第１ポンプＰ１が設けられている。第１ポンプＰ１は、図示しない制御装置に接続されている。なお、第１ポンプＰ１は、配管１８に設けられても良い。
【００５４】
水熱交換器１１には、水を流出させる第３流出口１１ａと、水を流入させる第３流入口１１ｂとが形成されている。第３流出口１１ａには、配管２１の一端側が接続されており、第３流入口１１ｂには、配管２２の一端側が接続されている。配管２１、２２のそれぞれ他端側は、切替弁としての三方弁２３ａ、２３ｂに接続されている。この配管２１、２２が接続流路である。三方弁２３ａ、２３ｂは、それぞれ図示しない制御装置に接続されている。
【００５５】
ペルチェ素子１３は、水空気熱交換器７と水熱交換器１１との間に設けられており、水空気熱交換器７内の水と水熱交換器１１内の水との間で熱を移動させる。ペルチェ素子１３は、図示しないバッテリに接続されている。また、バッテリは、図示しない制御装置に接続されている。これにより、制御装置は、バッテリからペルチェ素子１３に供給される電流の方向及大きさの変更が可能となっている。
【００５６】
車両システム３は、ハイブリッドエンジン、インバータ、モータ、コンバータ等の発熱部品によって構成されている。この車両システム３には図示しないウォータジャケットが形成されており、ウォータジャケットには水を流出させる第４流出口３ａと、水を流入させる第４流入口３ｂとが形成されている。
【００５７】
ラジエータ５には、水を流出させる第５流出口５ａと、水を流入させる第５流入口５ｂとが形成されている。また、ラジエータ５の近くには電動ファン５ｃが設けられている。この電動ファン５ｃを駆動することにより、ラジエータ５の周りの空気が車室外に放出される他、車室外の熱によりラジエータ５内の水を加熱することもできる。電動ファン５ｃは、図示しない制御装置に接続されている。
【００５８】
車両システム３とラジエータ５とは配管２５〜２８によって接続されている。配管２５は、ラジエータ５の第５流出口５ａと車両システム３の第４流入口３ｂとを接続している。配管２６は、車両システム３の第４流出口３ａと三方弁２３ｂとを接続している。配管２７は、三方弁２３ｂと三方弁２３ａとを接続している。配管２８は、三方弁２３ａとラジエータ５の第５流入口５ｂとを接続している。これらの配管２５〜２８が車室外用流路である。配管２５には、水を流通させる第２ポンプＰ２が設けられている。第２ポンプＰ２は、図示しない制御装置に接続されている。なお、第２ポンプＰ２は、配管２６又は配管２８に設けられても良い。
【００５９】
このように構成された車両用空調システムでは、寒い環境下及び暑い環境下でそれぞれ図３〜７に示す状態で車室内の空調を行う。なお、図３〜７において、破線で示す矢印は熱の移動方向を示している。また、実施例では、不使用時の具体例として、車両が駐車されている状態を設定し、使用時の具体例として、車両が走行している状態を設定している。
【００６０】
（寒い環境下）
寒い環境下での不使用時には、図３に示すように、制御装置はバッテリからペルチェ素子１３へ供給される電流を制御し、ペルチェ素子１３の水熱交換器１１側を吸熱側とし、水空気熱交換器７を放熱側とする。この際、制御装置は、三方弁２３ａを制御することで、配管２１と配管２８とを連通させ、配管２１、２８と配管２７とを非連通とさせる。同様に、制御装置は、三方弁２３ｂを制御することで、配管２２と配管２６とを連通させ、配管２２、２６と配管２７とを非連通とさせる。さらに、制御装置は、電動ファン５ｃ及び第１、２ポンプＰ１、Ｐ２をそれぞれ作動させる。これらにより、水空気熱交換器７と蓄熱タンク９との間で水が循環する。また、車両システム３と水熱交換器１１とラジエータ５との間で水が循環する。このため、ラジエータ５において車室外の空気と水とが熱交換する。この熱交換された水は、水熱交換器１１内において、ペルチェ素子１３によって吸熱される。そして、水空気熱交換器７内の水に放熱され、この水が蓄熱タンク９内に流入することで、蓄熱材に正の熱量を蓄えさせることができる。
【００６１】
そして、図４に示すように、使用時の初期、すなわち初期空調として、蓄熱タンク９内において、蓄熱材の正の熱量が水を加熱し、加熱された水が水空気熱交換器７に流入され、水熱交換器７は周りの空気を加熱する。また、制御装置は電動ファン７ｃを作動させる。こうして、この空気が電動ファン７ｃによって車室内に供給されて車室内が暖房される。この際、制御装置は、バッテリからペルチェ素子１３への電力の供給を停止し、電動ファン５ｃを停止させる。また、制御装置は三方弁２３ａ制御して、配管２７と配管２８とを連通させ、配管２７、２８と配管２１を非連通とさせる。同様に、制御装置は、配管２６と配管２７とを連通させ、配管２６、２７と配管２２を非連通とさせる。このため、初期空調時では、車両システム３とラジエータ５との間で水が循環する。
【００６２】
このように、この車両用空調システムでは、初期空調の暖房において、蓄熱材に蓄えられた正の熱量を使用することで、短時間での車室内の温度を上昇させることができる。また、この車両用空調システムでは、蓄熱材に蓄えられた正の熱量を使用することで、初期空調としての暖房を省エネルギーで実現できる。
【００６３】
また、図５に示すように、使用時の初期経過後、すなわち定常空調では、制御装置が三方弁２３ａを制御することで、配管２１と配管２８とを連通させ、配管２１及び配管２８と配管２７とを非連通とさせる。同様に、制御装置は、三方弁２３ｂを制御することで、配管２２と配管２６とを連通させ、配管２２及び配管２６と配管２７とを非連通とさせる。また、制御装置は、バッテリからペルチェ素子１３への電力の供給を再開するとともに、第１ポンプＰ１の作動を停止させる。なお、バッテリからペルチェ素子１３へ供給される電流の向きは図３に示す場合と同様である。これらのため、車両システム３と水熱交換器１１とラジエータ５との間で水が循環し、水空気熱交換器７と蓄熱タンク９との間での水の循環が停止する。これにより、車両システム３の排熱によって水熱交換器７内の水が加熱されることで、水熱交換器７は周りの空気を加熱する。そして、この空気が電動ファン７ｃによって車室内に供給されて車室内が暖房される。
【００６４】
こうして、この車両用空調システムでは、定常空調に車両システム３の排熱の熱量を利用することで、省エネルギーでありながら長期間に亘って車室内の暖房が可能となる。上記のように、定常空調に求められる空調能力は、車室内の温度を長時間に亘って維持する能力である。このため、制御装置はバッテリを制御し、車室内の暖房を維持できる程度にペルチェ素子１３が水熱交換器１１内の水から熱を吸熱し、水空気熱交換器７内の水に放熱できる電力をペルチェ素子１３に供給させる。このため、この車両用空調システムでは、ペルチェ素子１３の使用時における消費電力の低減が可能となるとともに、ペルチェ素子１３を小型化することも可能となる。また、この場合、この車両用空調システムでは、水熱交換器１１内で吸熱され、さらにラジエータ５内で放熱されて冷却された水によって車両システム３の冷却も行うことができる。なお、定常空調時に第１ポンプＰ１を作動させることで、車両システム３の排熱の一部を蓄熱材に正の熱量として蓄えさせることもできる。
【００６５】
（暑い環境下）
暑い環境下での不使用時には、図６に示すように、制御装置は、バッテリからペルチェ素子１３へ供給される電流を寒い環境下の場合と反対とする制御を行い、ペルチェ素子１３の水熱交換器１１側を排熱側とし、水空気熱交換器７を吸熱側とする。この際、制御装置は、寒い環境下で正の熱量を蓄えさせた場合と同様に、三方弁２３ａ、２３ｂを制御する。また、制御装置は、電動ファン５ｃ及び第１、２ポンプＰ１、Ｐ２をそれぞれ作動させる。このため、図３の場合と同様に水が循環する。これにより、図６に示すように、蓄熱材に負の熱量が蓄えられる。また、水熱交換器１１側に放熱された熱量は、ラジエータ５から電動ファン５ｃによって車室外に放出される。
【００６６】
そして、図４に示すように、初期空調としての暖房時と同様に、制御装置が電動ファン７ｃ、切替弁２３ａ、２３ｂ及び第１ポンプを制御する。このため、蓄熱材の負の熱量が水を冷却し、冷却された水が水熱交換器７に流入され、水熱交換器７は周りの空気を冷却する。そして、この空気が電動ファン７ｃによって車室内に供給されることで、車室内は初期空調で冷房される。このように、この車両用空調システムは、初期空調の冷房において、短時間で車室内の温度を下降させることができる。また、この車両用空調システムは、初期空調としての冷房を省エネルギーで実現できる。
【００６７】
また、定常空調では、図７に示すように、ペルチェ素子１３は水空気熱交換器７内の水を冷却し、水空気熱交換器７は周りの空気を冷却する。こうして、水空気熱交換器７周りの冷却された空気によって、車室内は定常空調で冷房される。この際、定常空調であることから、上記の定常空調としての暖房時と同様、ペルチェ素子１３の使用時における消費電力を低くしても車室内の空調を維持することができる。また、定常空調時は、制御装置が三方弁２３ａを制御することで、配管２１と配管２８とを連通させ、配管２１及び配管２８と配管２７とを非連通とさせる。同様に、制御装置は、三方弁２３ｂを制御することで、配管２２と配管２６とを連通させ、配管２２及び配管２６と配管２７とを非連通とさせる。このため、水熱交換器１１側に放熱された熱量は、ラジエータ５から電動ファン５ｃによって車室外に放出される。
【００６８】
このように、この車両用空調システムでは、蓄熱材に蓄えられた正又は負の熱量による車室内の空調を初期空調に限定している。このため、蓄熱タンク９の容量は初期空調を行い得る必要最小限の大きさにすることができる。また、この車両用空調ユニット１は、ペルチェ素子１３を採用していことから、制御装置がバッテリからペルチェ素子１３に供給される電流の方向や大きさを変更することで、容易に吸熱面と放熱面とを切替可能であるとともに、その温度制御も容易に変更可能である。これらにより、この車両用空調ユニット１は、躯体を小型化することが可能であるとともに構造を単純化することが可能となり、製造コストの削減も可能となる。そして、車両用空調ユニット１を備えたこの車両用空調システムも同様に、小型化が可能であり製造コストの削減も可能となる。
【００６９】
また、この車両用空調ユニット１では、蓄熱タンク９が必要最小限の量の蓄熱材のみを有していれば足りることから、蓄熱時にペルチェ素子１３を低い能力で使用しても蓄熱材に十分な正又は負の熱量を蓄えさせることができる。また、初期空調中に水を加熱又は冷却するためにペルチェ素子１３を使用する必要がない。さらに、定常空調時におけるペルチェ素子１３の使用を必要最小限に止めることができる。このため、ペルチェ素子１３を小型化することも可能となる。このため、この車両用空調システムでは、ペルチェ素子１３による消費電力の低減が可能となる。
【００７０】
したがって、この車両用空調システムは、車両への搭載性に優れつつ車室内を省エネルギーで空調可能である。
【００７１】
特に、この車両用空調ユニット１は、他の内燃式のエンジンとの接続も可能であるため、既存の車両にも容易に搭載することができる。このため、この車両用空調ユニット１と内燃式のエンジンとの組み合わせによる新たな車両用空調システムを構成し、車室内の空調を行うことができる。また、この車両用空調ユニット１は小型であることから、車室内に設置することも容易となる。
【００７２】
また、配管２１、２２にそれぞれ三方弁２３ａ、２３ｂを設けている。このため、この車両用空調システムでは、例えば、穏やかな気候時における車両の走行中であって、この車両用空調システムによる車室内の空調が不必要な場合、配管２１、２３内に、車両システム３によって加熱された水が流通することを防止することも可能である。
【００７３】
また、上記のように、水空気熱交換器７は、水空気熱交換器７内の水の熱を放熱する空冷フィン１５を有している。このため、空冷フィン１５により、水空気熱交換器７の表面積を増やし、効率よく熱を放熱することが可能となっている。これにより、より効果的な冷房又は暖房が可能となる。
【００７４】
（実施例２）
実施例２の車両用空調システムは、図８に示すように、車両用空調ユニット１０と、車両システム３とラジエータ５とを備えている。
【００７５】
車両用空調ユニット１０は、暖房用熱交換器としてのヒータコア３１と、冷房用熱交換器としてのエバポレータ３３と、暖房用蓄熱タンク３５と、冷房用蓄熱タンク３７と、ペルチェ素子１３ａとを備えている。
【００７６】
ヒータコア３１には、水を流出させる第６流出口３１ａと、水を流入させる第６流入口３１ｂとが形成されている。また、このヒータコア３１は、空冷フィン１５を一体に有している。空冷フィン１５の近くには電動ファン３１ｃが設けられている。この電動ファン３１ｃを駆動すれば、空冷フィン１５の周りの空気が車室内に供給される。この電動ファン３１ｃは、図示しない制御装置に接続されている。
【００７７】
エバポレータ３３には、水を流出させる第９流出口３３ａと、水を流入させる第９流入口３３ｂとが形成されている。また、このエバポレータ３３は、空冷フィン１５を一体に有している。空冷フィン１５の近くには電動ファン３３ｃが設けられている。この電動ファン３３ｃを駆動すれば、空冷フィン１５の周りの空気が車室内に供給される。この電動ファン３３ｃは、図示しない制御装置に接続されている。
【００７８】
暖房用蓄熱タンク３５には、水を流出させる第７流出口３５ａと、水を流入させる第７流入口３５ｂとが形成されている。この暖房用蓄熱タンク３５は周囲が断熱されている。また、暖房用蓄熱タンク３５内には図示しない蓄熱材を内蔵し、蓄熱材に蓄熱した正の熱量により水を加熱することが可能になっている。
【００７９】
冷房用蓄熱タンク３７には、水を流出させる第１１流出口３７ａと、水を流入させる第１１流入口３７ｂとが形成されている。この冷房用蓄熱タンク３７は周囲が断熱されている。また、冷房用蓄熱タンク３７内には図示しない蓄熱材を内蔵し、蓄熱材に蓄熱した負の熱量により水を冷却することが可能になっている。
【００８０】
ペルチェ素子１３ａの一面側には、一面側熱交換器３９が設けられている。一面側熱交換器３９は、水を流出させる第８流出口３９ａと、水を流入させる第８流入口３９ｂとが形成されている。また、ペルチェ素子１３の他面側には、他面側熱交換器４１が設けられている。他面側熱交換器４１は、水を流出させる第１０流出口４１ａと、水を流入させる第８流入口４１ｂとが形成されている。
【００８１】
ペルチェ素子１３ａは、一面側熱交換器３９内の水と他面側熱交換器４１内の水との間で熱を移動させる。他の構成は、実施例１の車両用空調システム（車両用空調ユニット１）におけるペルチェ素子１３と同様である。
【００８２】
ヒータコア３１と、暖房用蓄熱タンク３５と、一面側熱交換器３９とは、配管４３〜５１によって接続されている。配管４３と配管４４とは三方弁２３ｃを介して接続されており、配管４４と配管４５とは三方弁２３ｄを介して接続されている。また、配管４５と配管４６とは三方弁２３ｅを介して接続されており、配管４６と配管４７とは三方弁２３ｇを介して接続されている。そして、配管４９と配管５０とは三方弁２３ｈを介して接続されており、配管５０と配管５１とは三方弁２３ｆを介して接続されている。また、配管４７には、暖房用第１ポンプＰ３が設けられている。三方弁２３ｃ〜２３ｈ及び暖房用第１ポンプＰ３は、それぞれ図示しない制御装置に電気的に接続されている。なお、配管４３〜５１が暖房用流路に相当する。
【００８３】
三方弁２３ｃには、配管２１の一端が接続されており、配管２１の他端は三方弁２３ａに接続されている。また、三方弁２３ｄには、配管２２の一端が接続されており、配管２２の他端は三方弁２３ｂに接続されている。
【００８４】
三方弁２３ｅには、配管６１の一端が接続されており、配管６１の他端は三方弁２３ｆに接続されている。また、三方弁２３ｇには、配管６２の一端が接続されており、配管６２の他端は三方弁２３ｈに接続されている。
【００８５】
エバポレータ３３と、冷房用蓄熱タンク３７と、他面側熱交換器４１とは、配管５２〜５６によって接続されている。配管５２と配管５３とは三方弁２３ｉを介して接続されており、配管５５と配管５６とは三方弁２３ｊを介して接続されている。また、配管５５には、冷房用第１ポンプＰ４が設けられている。三方弁２３ｉ、２３ｊ及び冷房用第１ポンプＰ４は、それぞれ図示しない制御装置に電気的に接続されている。なお、配管５２〜５６が冷房用流路に相当する。
【００８６】
三方弁２３ｉには、配管６３の一端が接続されており、配管６３の他端は三方弁２３ｊに接続されている。他の構成は実施例１の車両用空調システムと同様であり、同一の構成には同一の符号を付して構成の詳細な説明を省略する。
【００８７】
このように構成された車両用空調システムでは、寒い環境下及び暑い環境下でそれぞれ図９〜１５に示す状態で車室内の空調を行う。なお、図９〜１５において、破線で示す矢印は熱の移動方向を示している。また、不使用時及び使用時の各状態は実施例１と同様である。
【００８８】
（寒い環境下）
寒い環境下での不使用時には、図９に示すように、制御装置はバッテリからペルチェ素子１３ａへ供給される電流を制御し、ペルチェ素子１３ａの他面側熱交換器４１側を吸熱側とし、一面側熱交換器３９側を放熱側としてペルチェ素子１３ａを作動させる。この際、制御装置は、三方弁２３ｇを制御することで、配管４７と配管６２とを連通させ、配管４７、６２と配管４６とを非連通とさせる。同様に、制御装置は、三方弁２３ｈを制御することで、配管４９と配管６２とを連通させ、配管４９、６２と配管５０とを非連通とさせる。また、制御装置は、三方弁２３ｉを制御し、配管５３と配管６３とを連通させ、配管５３、６３と配管５２とを非連通とさせる。そして、制御装置は、三方弁２３ｊを制御し、配管５５と配管６３とを連通させ、配管５５、６３と配管５２とを非連通とさせる。この状態で、制御装置は、暖房用及び冷房用第１ポンプＰ３、Ｐ４をそれぞれ作動させる。これらにより、暖房用流路内及び冷房用流路内において図９中の実線矢印方向で水が循環する。こうして、暖房用蓄熱タンク３５内蓄熱材には正の熱量が蓄えられ、冷房用蓄熱タンク３７内蓄熱材には負の熱量が蓄えられる。なお、冷房用第１ポンプＰ４を作動させないことで、暖房用蓄熱タンク３５内の蓄熱材のみ正の熱量が蓄えられる状態とすることもできる。
【００８９】
そして、初期空調時には、図１０に示すように、制御装置は、三方弁２３ｃを制御することで、配管４３と配管４４とを連通させ、配管４３、４４と配管２１とを非連通とさせる。同様に、制御装置は、三方弁２３ｄを制御することで、配管４４と配管４５とを連通させ、配管４４、４５と配管２２とを非連通とさせる。また、制御装置は、三方弁２３ｅを制御し、配管４５と配管４６とを連通させ、配管４５、４６と配管６１とを非連通とさせる。そして、制御装置は、三方弁２３ｇを制御し、配管４６と配管４７とを連通させ、配管４６、４７と配管６２とを非連通とさせる。また、制御装置は、三方弁２３ｈを制御し、配管４９と配管５０とを連通させ、配管４９、５０と配管６２とを非連通とさせる。さらに、制御装置は、三方弁２３ｆを制御し、配管５０と配管５１とを連通させ、配管５１、５２と配管６１とを非連通とさせる。
【００９０】
これにより、暖房用蓄熱タンク３５内において、蓄熱材の正の熱量が水を加熱し、加熱された水がヒータコア３１内に流入され、ヒータコア３１は周りの空気を加熱する。また、制御装置は電動ファン３１ｃを作動させる。こうして、この空気が車室内に供給されて車室内が暖房される。この際、制御装置は、バッテリからペルチェ素子１３ａ及び冷房用第１ポンプＰ４への電力の供給を停止する。
【００９１】
この車両用空調システムでは、上記の状態において、一面側熱交換器３９側を放熱面とした状態で、制御装置がペルチェ素子１３ａを作動させることで、定常空調としての暖房も行うことが可能となる。この際、制御装置は、車室内の暖房を維持できる程度に一面側熱交換器３９内の水を加熱すれば良く、ペルチェ素子１３ａの消費電力を低減できる。
【００９２】
また、定常空調時には、車両の走行開始に合わせて、制御装置は三方弁２３ａを制御して、配管２７と配管２８とを連通させ、配管２７、２８と配管２１を非連通とさせる。同様に、制御装置は、配管２６と配管２７とを連通させ、配管２６、２７と配管２２を非連通とさせる。さらに、制御装置は、第２ポンプＰ２を作動させる。
【００９３】
この車両用空調システムでは、図１１に示す状態で、定常空調としての暖房を行うこともできる。すなわち、制御装置は、三方弁２３ａ、２３ｂを制御することで、配管２１を介して配管２８と４３とを連通させる。この際、配管２１、２８と配管２７とは非連通となり、また、配管２１、４３と配管４４とは非連通となる。同様に、制御装置は、三方弁２３ｂ、２３ｄを制御することで、配管２２を介して配管２６と４５とを連通させる。この際、配管２２、２６と配管２７とは非連通となり、また、配管２２、４５と配管４４とは非連通となる。
【００９４】
これにより、車両システム３の排熱で暖房用蓄熱タンク３５内の蓄熱材を加熱しつつ、この車両システム３の排熱によって、車室内の暖房も可能となる。この場合、暖房用蓄熱タンク内の蓄熱材及び車両システム３の排熱によって加熱された水（温水）は、ヒータコア３１及びラジエータ５によって放熱される。このため、好適に冷却された水によって車両システム３の冷却が可能となる。なお、車室内の暖房状態から、制御装置は、必要に応じてペルチェ素子１３ａに対する電力の供給量を調整し、または、ペルチェ素子１３ａの作動を停止させることができる。また、制御装置は暖房用第１ポンプＰ３又は第２ポンプＰ２の作動を停止させることもできる。
【００９５】
さらに、この車両用空調システムでは、上記の暖房中において、必要に応じて、冷房用第１ポンプＰ４を作動させることで、冷房用蓄熱タンク３７内の蓄熱材に負の熱量を蓄えさせることができる。これにより、冷房用蓄熱タンク３７内の蓄熱材が蓄える負の熱量が不足することが生じ難くなる。この場合に蓄えられた負の熱量は、暑い環境下における車室内の冷房に使用する他、暖房時における温度調整に使用することができる。
【００９６】
また、上記の状態から、図１２に示すように、制御装置は、三方弁２３ｅ、２３ｆを制御することで、配管６１を介して配管４５と５１とを連通させる。この際、配管４５、６１と配管４６とは非連通となり、また、配管５１、６１と配管４９とは非連通となる。同様に、制御装置は、三方弁２３ｇ、２３ｈを制御することで、配管６２を介して配管４７と４９とを連通させる。また、制御装置は第２ポンプＰ２を作動させる。これにより、暖房用蓄熱タンク３５を経由することなく、車両システムの排熱３の熱によって車室内の暖房を行うことが可能となる。
【００９７】
また、この場合に、制御装置が暖房用第１ポンプＰ３を作動させることで、配管６２を介して配管４７〜４９間で水が循環する。この際、一面側熱交換器３９側を放熱面とした状態で制御装置がペルチェ素子１３ａを作動させる。これにより、暖房用蓄熱タンク３５内の蓄熱材に正の熱量を蓄えさせることが可能となる。なお、必要に応じて、冷房用第１ポンプＰ４を作動させることで、冷房用蓄熱タンク３７内の蓄熱材に負の熱量を蓄えさせることもできる。
【００９８】
（暑い環境下）
暑い環境下での不使用時も、上記の図９に示す状態とすることで、冷房用蓄熱タンク３７内の蓄熱材に負の熱量を蓄えさせることができる。また、同時に暖房用蓄熱タンク３５内の蓄熱材に正の熱量を蓄えさせることもできる。
【００９９】
そして、初期空調時には、図１３に示すように、制御装置は、三方弁２３ｉを制御することで、配管５２と配管５３とを連通させ、配管５２、５３と配管６３とを非連通とさせる。同様に、制御装置は、三方弁２３ｊを制御することで、配管５５と配管５６とを連通させ、配管５５、５６と配管６３とを非連通とさせる。これにより、冷房用蓄熱タンク３７内の蓄熱材によって冷却された水がエバポレータ３３内に流入し、エバポレータ３３は周りの空気を冷却する。また、制御装置は電動ファン３３ｃを作動させる。こうして、この空気が車室内に供給されて車室内が冷房される。この際、制御装置は、バッテリからペルチェ素子１３ａ及び暖房用第１ポンプＰ３への電力の供給を停止する。
【０１００】
また、この車両用空調装置では、上記の状態において、他面側熱交換器４１側を吸熱面として制御装置がペルチェ素子１３ａを作動させることで、定常空調としての冷房を行うことも可能となる。この際、制御装置は、車室内の冷房を維持できる程度に他面側熱交換器４１内の水を冷却すれば良く、ペルチェ素子１３ａの消費電力を低減できる。また、この状態において、図１４に示すように制御装置が暖房用第１ポンプＰ３を作動させることで、暖房用蓄熱タンク３５内の蓄熱材に正の熱量を蓄えさせることも可能となる。これにより、暖房用蓄熱タンク３５内の蓄熱材に蓄えられる正の熱量が不足することが生じ難くなる。
【０１０１】
さらに、この車両用空調システムでは、制御装置が暖房用及び冷房用第１ポンプＰ３、Ｐ４を作動させるとともに、電動ファン３１ｄ、３３ｄを作動させる。また同時に、制御装置は、各切替弁２３ｃ〜２３ｊを制御し、図１５に示す状態で、配管４３〜５１及び配管５２〜５６をそれぞれ接続する。これにより、ヒータコア３１とエバポレータ３３とを同時に作動させることが可能となっている。この場合、ヒータコア３１により加熱され、除湿された空気がエバポレータ３３によって好適に冷却された状態となる。このため、その空気によって車室内を除湿することが可能となる。他の作用効果は実施例１の車両用空調システムと同様である。
【０１０２】
以上において、本発明を実施例に即して説明したが、本発明は上記実施例１、２に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。
【０１０３】
例えば、実施例１、２の車両用空調システムにおいて、蓄熱タンク９、暖房用蓄熱タンク３５、冷房用蓄熱タンク３９内の各水の温度を検知可能な検知手段を設け、制御手段は検知手段が検知した水の温度を基に、ペルチェ素子１３、１３ａ、切替弁２３ａ〜２３ｊ、電動ファン７ｃ、３１ｃ、３３ｃ、第１、２ポンプＰ１、Ｐ２、暖房用第１ポンプＰ３及び冷房用第１ポンプＰ４の各制御を行うこともできる。
【０１０４】
また、実施例１の車両用空調システムにおいて、配管２２と配管２５とを接続し、配管２１と配管２６とを接続することで車両用空調システムを構成することもできる。また、配管２２と配管２６とを接続し、配管２１と配管２５とを接続することで車両用空調システムを構成することもできる。
【０１０５】
また、実施例１、２の車両用空調システムにおいて、三方弁２３ａ〜２３ｊに替えて、開閉弁を採用することもできる。この場合、実施例１、２の車両用空調システムを開閉弁のみによって構成する場合に限らず、開閉弁と三方弁とを組み合わせて構成することもできる。
【０１０６】
また、実施例１の車両用空調システムにおいて、水空気熱交換器７周りの空気を除湿させる除湿装置を設けることもできる。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
本発明の車両用空調システムは、ハイブリッド車、電気自動車等の車両の他、内燃式のエンジンを用いた車両に利用可能である。
【符号の説明】
【０１０８】
７ａ…第１流出口
７ｂ…第１流入口
７…水空気熱交換器（室内用熱交換器）
９ａ…第２流出口
９ｂ…第２流入口
９…蓄熱タンク
１７、１８、２１、２２、２５〜２８、４３〜５６…配管（１７、１８…車室内用流路、２１、２２…接続流路、２５〜２８…車室外用流路、４３〜５１…暖房用流路、５２〜５６…冷房用流路）
Ｐ１…第１ポンプ
１３…ペルチェ素子
１…車両用空調ユニット
１１ａ…第３流出口
１１ｂ…第３流入口
１１…水熱交換器（副熱交換器）
１５…空冷フィン（表面積拡大手段）
３１…ヒータコア（暖房用熱交換器）
３３…エバポレータ（冷房用熱交換器）
３５…暖房用蓄熱タンク
３７…冷房用蓄熱タンク
Ｐ３…暖房用第１ポンプ
Ｐ４…冷房用第１ポンプ
３ａ…第４流出口
３ｂ…第４流入口
３…車両システム
５ａ…第５流出口
５ｂ…第５流入口
５…ラジエータ（車室外用熱交換器）
Ｐ２…第２ポンプ
２３ａ、２３ｂ…三方弁（切替弁）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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