(57)【要約】【課題】排気する内気を冷却する為に要したエネルギーを無駄にせず、新たに導入した外気の冷却の為に利用し、省エネルギー化を実践する車両用空調装置を提供する事。【解決手段】コンデンサ３３を有する冷却ユニット３０と、排気口３１とを備える車両用空調装置１００であって、冷却ユニット３０は、排気口３１から導かれた車室２０内の内気がコンデンサ３３を通過してから、車室２０外へ排気するように導く排気通路３２と、排気通路３２内に配置され、排気ブロワファン３４とを有する事により、冷却された内気をコンデンサ３３に通過させる事で、コンデンサ３３内の冷媒の冷却効率がアップし、冷却エネルギーを新たに車室２０内に導入した外気を冷却する為に有効に利用する事が可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車室外に配置され、前記車室内を空調する冷凍サイクルの一部を構成するコンデンサを有する冷却ユニットと、
車室内の内気を前記車室外に導く排気口とを備える車両用空調装置であって、
前記冷却ユニットは、前記排気口から導かれた前記車室内の内気が前記コンデンサを通過してから、前記車室外へ排気するように導く排気通路と、
前記排気通路内に配置され、前記車室内の内気を、前記コンデンサを通過してから前記車室外に排出する排気ブロワファンとを有する事を特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
前記冷却ユニットは、前記排気通路に外気を導入する外気導入口と、
前記外気導入口から導入された前記外気、もしくは前記排気口から導入された前記内気、もしくは前記外気と前記内気との混合気を、前記排気通路に導入する内外気導入手段とを有し、
前記排気ブロワファンは、前記内外気導入手段により導入された前記外気、前記内気、および前記混合気のいずれかを、前記コンデンサを通過してから前記車室外に排気する事を特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両、例えばバスに搭載される車両用空調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、車両、特にバスの車室内にて汚染された内気を効率よく車室外に排気する車両用空調装置としては、例えば車両前部の天井付近に、外気を導入する外気導入ドアを設け、同時に車両後部の天井付近に排気ドア（換気扇）を設け、外気導入ドアと排気ドア（換気扇）とを同時に開扉する事で、排気ドア（換気扇）が開扉する事で負圧となる車室内に、外気導入ドアから外気が導入されると言うものがある。
【０００３】
また、汚染された内気をいち早く排気する車両用空調装置としては、例えば特許文献１に記載されるように、天井部全面に複数、排気ドア（換気扇）を設けるとともに、車室内の適当な場所に複数、内気の汚染（タバコの噴煙など）を検知するセンサを設け、このセンサが検知した汚染内気の場所に最も近い排気ドア（換気扇）が開扉し、汚染内気を車室外に排気する事で、汚染内気が車室内に拡散させないと言うものもある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平３−５７７１５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述したような車両用空調装置では、車室内に外気を導入しようとして外気導入ドアを開扉しても、外気導入圧と車室内の内圧とのバランスによって外気の導入量は決まってしまうものなので、例えば車室内の内圧が高い場合は、所望する量の外気が導入しにくい。
【０００６】
そのため、所望する量の外気を外気導入ドアから導入するために、排気ドア（換気扇）を開扉し、車室内を外気導入圧よりも小さい圧にしなければならない。
【０００７】
この際、せっかく冷房した内気が、排気されてしまうとともに、新たに冷房されていない外気が車室内に導入される。
【０００８】
そのため、この冷房されていない外気によって車室内の温度が上昇しないように、空調手段は更に冷房運転しなければならず、空調手段に掛かる冷房負荷は大きくなり、省エネ的に問題があった。
【０００９】
本発明は、上記の点を鑑みてなされたものである。外気導入時に車室内より排気する内気の熱を再利用し、省エネルギー化する事が可能な車両用空調装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の車両用空調装置は、車室外に配置され、前記車室内を空調する冷凍サイクルの一部を構成するコンデンサを有する冷却ユニットと、車室内の内気を前記車室外に導く排気口とを備える車両用空調装置であって、前記冷却ユニットは、前記排気口から導かれた前記車室内の内気が前記コンデンサを通過してから、前記車室外へ排気するように導く排気通路と、前記排気通路内に配置され、前記車室内の内気を、前記コンデンサを通過してから前記車室外に排出する排気ブロワファンとを有する事を特徴とする。
【００１１】
通常は、導入した外気をコンデンサに通過させる事でコンデンサ内の冷媒を冷却していたが、この発明により、既に車室内で空調された内気を排気する際に、コンデンサを通過するように排気する。
【００１２】
すなわち、外気よりも温度の低い冷却された内気をコンデンサに通過させる事で、コンデンサ内の冷媒の冷却効率がアップし、排気する内気を冷却する為に要した冷却エネルギーを無駄に排気する事なく、その冷却エネルギーを新たに車室内に導入した外気を冷却する為に有効に利用する事が可能となる。
【００１３】
請求項２に記載の車両用空調装置は、前記冷却ユニットは、前記排気通路に外気を導入する外気導入口と、前記外気導入口から導入された前記外気、もしくは前記排気口から導入された前記内気、もしくは前記外気と前記内気との混合気を、前記排気通路に導入する内外気導入手段とを有し、前記排気ブロワファンは、前記内外気導入手段により導入された前記外気、前記内気、および前記混合気のいずれかを、前記コンデンサを通過してから前記車室外に排気する事を特徴とする。
【００１４】
この発明により、車室内から排気される空調内気の量が、コンデンサを冷却する為に必要となる量には満たない場合、別途外気を導入し、この外気と冷房済みの内気とを混合し、この混合気体をコンデンサに通過させる事が出来るので、コンデンサが冷却されるまで車室内から空調内気を排気し続ける必要がなく、経済的に空調内気を活用する事が出来る。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態にかかる車両用空調装置１００の構成を、構成の概略を示した構成図である図１を用いて説明する。
【００１６】
図１において、車両用空調装置１００は、空調部１０と、冷却ユニット３０と、制御部４０とからなっている。
【００１７】
空調部１０は、外気を導入する第一の外気導入口１１と、車室２０の内気を導入する内気導入口１５と、両導入口１１、１５を開閉する内外気切り替えドア１６と、冷却用ブロワファン１２と、エバポレータ１３と、これら冷却用ブロワファン１２およびエバポレータ１３とを通路内に配置した空調風通路１４と、この空調風通路１４の出口側に配置されて、車室２０内の各吹き出し口２１ａから空調風を吹き出す為のダクト２１とを有している。
【００１８】
冷却ユニット３０は、空調部１０に隣接して設けられる。この冷却ユニット３０は、車室２０の内気を導入する開閉ドア３６を備えた排気口３１と、車室外から外気を導入する開閉ドア３７を備えた第二の外気導入口３５と、コンデンサ３３と、排気ブロワファン３４、排気通路３２とを有している。
【００１９】
この排気通路３２は、内外気切り替え手段を構成する両開閉ドア３６、３７の開閉開度に応じて、排気口３１から導入した内気と、外気導入口３５から導入した外気の量が決まり、それらが混合された混合気が導入される。
【００２０】
なお、開閉ドア３６が全閉し、開閉ドア３７が全開すれば、外気導入のみとなり、逆に開閉ドア３６が全開し、開閉ドア３７が全閉すれば、内気導入のみとなる。
【００２１】
排気通路３２内には、混合気を通過させるように配置されるコンデンサ３３と、混合気に対し、コンデンサ３３を通過した後に車室外に排気するように圧力を掛ける排気ブロワファン３４とが配置されている。
【００２２】
このコンデンサ３３は、図示しないコンプレッサやエバポレータ１３とともに車両用空調装置１００の冷凍サイクルを構成している。
【００２３】
また、制御部４０は、空調部１０および冷却ユニット３０と制御する為の様々なセンサ信号が入力されており、その出力により、空調部１０の開閉ドア３６と、冷却ユニット３０の開閉ドア３７と、冷却用ブロワファン１２と、排気ブロワファン３４とを制御するとともに、冷凍サイクルを制御し、車室内を所望の空調状態に制御する。
【００２４】
上述した構成の車両用空調装置１００の作動について以下に説明する。
【００２５】
まず、空調部１０の開閉ドア１６を外気導入側に開扉し、外気を空調風通路１４内に導入する。導入した外気は冷却用ブロワファン１２によって、エバポレータ１３を通過するように圧力を掛けられる。
【００２６】
導入した外気は、エバポレータ１４を通過する事で熱交換して冷却され、空調風となると、ダクト２１を介して各吹き出し口２１ａより車室２０内の隅々にまで送風される。
【００２７】
冷房された車室２０内の内気は、乗員の呼吸、または喫煙などによって汚染されるので、定期的に排気される。
【００２８】
従来は、車室２０内から車室外に汚染された内気がそのまま排気されていた。
【００２９】
本発明では、この内気が冷却されている事に注目し、この冷却された内気を、単純に排気するのではなく、コンデンサ３３を冷却するために用いようとするものである。
【００３０】
すなわち、排気口３１から導入された冷却された内気を冷却ユニット３０の排気通路３２に導入する。導入された内気は排気ブロワファン３４から掛けられる圧力（負圧による吸引）によって、コンデンサ３３を通過する。
【００３１】
コンデンサ３３を通過する事で熱交換した内気は、そのまま排気通路３２に導かれて、車室外に排気される。
【００３２】
ここで、コンデンサ３３を冷却する為に、排気口３１から取り出せる内気量は、空調部１０において、外気導入口１１より外気導入後に、車室２０内に吹き出す送風量によって制限される。
【００３３】
その為、制御部４０では、コンデンサ３３の冷却に必要な要求冷却量と、空調部１０より供給可能な空調風の送風量（内気量）との差に応じて、空調風の不足分を求め、開閉ドア３７を開扉して外気導入する事により、この不足分を補うように制御している。
【００３４】
従って、要求冷却量と取り出せる内気量とが一致する時には、開閉ドア３７を閉じる事も可能である。
【００３５】
上述した構成の車両用空調装置１００において、以下に、コンデンサ３３の図示しないチューブの温度が約５０℃で、かつ約３０℃の外気を外気導入口３５より導入し、これをコンデンサ３３に通過させる事によってチューブ内の冷媒を冷却する従来までの冷却効率と、既に冷却されて約２０℃になっている内気と、約３０℃の外気とを混合し、少なくとも約３０℃よりは低い温度の混合気を形成し、この約３０℃以下の温度の混合気をコンデンサ３３に通過させる事によって冷媒を冷却する本発明の冷却効率とを比較する。
【００３６】
混合気の温度は、導入された約３０℃の外気の体積と、車室内２０から導入（排気）された冷房済みの約２０℃の内気の体積との体積比によって決定するものなので、ここでは仮に約２６℃になったものとする。上述した条件を踏まえて、以下の排熱量Ｑを求める式に当てはめる
【００３７】
【数１】Ｑ＝（ｗφ）ΔＴ
但し、（Ｑ：コンデンサ３３からの排熱  ｗ：コンデンサ３３を通過する風量φ：コンデンサ３３を通過する気体の温度特性  ΔＴ：凝縮温度（コンデンサ３３の温度−コンデンサ３３を通過する気体の温度）である。
【００３８】
従来の通り、外気（約３０℃）だけがコンデンサ３３を通過した場合に冷却される熱量Ｑ１は、
【００３９】
【数２】Ｑ１＝（ｗφ）（５０−３０）＝２０ｗφ
であり、混合気（約２６℃）がコンデンサ３３を通過した場合に冷却される熱量Ｑ２は、
【００４０】
【数３】Ｑ２＝（ｗφ）（５０−２６）＝２４ｗφ
になるので、混合気（約２６℃）がコンデンサ３３を通過する事による冷媒の冷却効率は、外気（約３０℃）がコンデンサ３３を通過する事による冷媒の冷却効率よりも、約２０％程アップする。
【００４１】
しかも、この約２０℃の内気はそもそも、ただ単純に車室外に排気される内気であったので、従来はコンデンサ３３を通過する事もなく、そのまま車室外に放出されていたものである。
【００４２】
この、無為に放出されていた冷却（約２０℃）された内気をコンデンサ３３を通過するように導いてから排気する事のみによって、約２０％程度コンデンサ１２の冷媒冷却効率をアップさせる事が出来る。
【００４３】
しかも、従来はコンデンサ３３を冷却するための排気ブロワファン３４と、車室外に内気を排気する為の図示しない排気ブロワ（換気扇）とは別個に設けられていたが、本発明では、コンデンサ３３を通過するように圧力を掛ける排気ブロワ３４が、そのまま内気を排気する排気ブロワ（換気扇）の役目も果たしているので、新たに車室内２０に排気ブロワ（換気扇）を設ける必要もなくなる。
【００４４】
上述した構成により、排気する内気を冷房する為に要した冷却エネルギーを無駄にする事なく、新たに導入した外気の冷却の為に有効に利用し、もって省エネルギー化を実践する車両用空調装置を提供する事が可能になる。
【００４５】
なお、上記作動説明は、空調部１０が外気導入して空調風を車室２０内に送風する場合の例である。一方、内外気切り替えドア１６を内気導入側に切り替え、内気循環して車室２０内を空調する場合には、排気口３１おり排気通路３２に内気を導入する事は難しい。
【００４６】
そこで、開閉ドア３６を閉じるとともに、開閉ドアを全開させて外気導入し、外気により、コンデンサ３３内の冷媒の冷却を行うようにしている。
（変形例）
上述した構成では、外気と内気とを混合し、混合気体を冷却ユニット３０内にて構成し、この混合気をコンデンサ３３を通過するように導いた後に排気していたが、コンデンサ３３内の冷媒の冷却に要する時間、車室内の内気の温度など、数々の条件が合致すれば、外気をわざわざ第二の外気導入口３５から導入し、混合気を構成する必要なく、冷却された内気だけをコンデンサ３３を通過するように排気する事も可能である。
【００４７】
この場合、混合気を構成しないので、コンデンサ３３を通過する気体の温度は、そのまま冷却された内気の温度となる。
【００４８】
上述した例では、車室２０内の内気の温度は約２０℃なので、冷媒冷却効率は上述した式に当てはめると、３０ｗφとなり、約３０℃の外気をコンデンサ３３に通過させていた従来の冷媒冷却効率約２０ｗφよりも、約５０％程、冷媒冷却効率をアップさせる事が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の車両用空調装置１００の構成の概略を示す構成図である。
【符号の説明】
１０    空調部
１１    第一の外気導入口
１２    冷却用ブロワファン
１３    エバポレータ
１４    空調通路
１５    内気導入口
１６    内外気切り替えドア
２０    車室
２１    ダクト
３０    冷却ユニット
３１    排気口
３２    排気通路
３３    コンデンサ
３４    排気ブロワファン
３５    第二の外気導入口（外気導入口）
３６、３７  内外気ドア（内外気導入手段）
１００  車両用空調装置
【図１】
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