車両用空調装置
【課題】再生用の加熱手段の電力消費を抑えて、暖房時の除湿が行える車両用空調装置を提供することを目的とする。
【解決手段】顕熱交換器３０を通過した外気と除湿部２４で除湿された内気を混合し、第二車内熱交換器９で加熱された空気の一部を、第二の風路切替手段１０により、少なくとも一部を再生風路２８へ流入させ、再生部２５を通過した後の空気から顕熱交換器３０によって車内へ吹出す空気へ熱回収して除湿暖房を行う。よって、車内の暖房用に加熱され除湿された空気の一部を除湿手段２６の再生に用いることで、別の加熱手段を設けなくてもよく、除湿された空気を除湿手段２６の再生に用いているので、除湿しない空気に比べてより低温で再生可能であり、ヒートポンプの電力消費が抑えられる。また、車外へ排出される空気から車内へ吹出す空気へ熱回収するので、第二車内熱交換器９の加熱負荷を低減できる。
【解決手段】顕熱交換器３０を通過した外気と除湿部２４で除湿された内気を混合し、第二車内熱交換器９で加熱された空気の一部を、第二の風路切替手段１０により、少なくとも一部を再生風路２８へ流入させ、再生部２５を通過した後の空気から顕熱交換器３０によって車内へ吹出す空気へ熱回収して除湿暖房を行う。よって、車内の暖房用に加熱され除湿された空気の一部を除湿手段２６の再生に用いることで、別の加熱手段を設けなくてもよく、除湿された空気を除湿手段２６の再生に用いているので、除湿しない空気に比べてより低温で再生可能であり、ヒートポンプの電力消費が抑えられる。また、車外へ排出される空気から車内へ吹出す空気へ熱回収するので、第二車内熱交換器９の加熱負荷を低減できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車室内を暖房可能にする車両用空調装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガソリン車の暖房ではエンジンの廃熱を利用したものが主流であり、暖房時の課題である窓等の曇りを防止する除湿装置が考案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この除湿装置は図７に示すように、車両用除湿装置として構成されており、車室内後方のトランクルーム内に空調装置の通風系とは独立に設置されるもので、除湿装置１０１の室内空気の吸入口１０２は車室内後方のリアパッセージトレーの開口部（図示せず）を通して車室内後方部に連通している。
【０００４】
この吸入口１０２の下方部に送風機１０３を配置している。この送風機１０３は周知の遠心多翼ファン１０３ａと、この遠心多翼ファン１０３ａを回転自在に収容しているスクロールケース１０３ｂとを有し、この空気出口部にケース１０４が接続されている。このケース１０４の内部の通風路は、仕切り板１０５により除湿用の第一通風路１０６と再生用の第２通風路１０７とに仕切られている。
【０００５】
そして、除湿用の第一通風路１０６の入口部には、冷却手段としての第一通風路１０６内の室内空気と低温外気との間で熱交換を行う第１顕熱交換器１０８が配置されている。この第１顕熱交換器１０８の下流側に乾燥剤を有する乾燥剤ユニット１０９が配置され、さらに、その下流側に第２顕熱交換器１１０が配置されている。
【０００６】
このため、第１顕熱交換器１０８は外気用通路１１１に接続されており、この外気用通路１１１の一端部１１１ａは車室外に開口しており、冬期暖房時の低温外気を吸入する。また、外気用通路１１１の他端部側は送風機１０３のモータ１０３ｃの外周側に形成された補助吸入口１１２を介して遠心多翼ファン１０３ａの負圧部に連通している。これにより、遠心多翼ファン１０３ａが回転駆動されると、低温外気が外気用通路１１１および第１顕熱交換器１０８を通して遠心多翼ファン１０３ａの負圧部に向かって流れる。
【０００７】
乾燥剤ユニット１０９は除湿用の第一通風路１０６だけでなく、再生用の第２通風路１０７にわたって設置されており、図示しないモータ等の駆動手段によりケース体１０９ｂを回転駆動するようになっている。また、再生用の第２通風路１０７において、乾燥剤ユニット１０９の上流側には電気発熱体１１３が設置され、第２顕熱交換器１１０は、再生用の第２通風路１０７の高温空気により除湿用の第一通風路１０６の空気を加熱する。除湿用の第一通風路１０６において、第２顕熱交換器１１０の下流側には車室内への吹出口１１４が設けられ、第２顕熱交換器１１０からの再生空気の出口１１５は車室外に開口している。
【０００８】
上記のように、この車両用除湿装置は空調装置の通風系とは独立しており、空調装置の通風系内には前記の再生用の電気発熱体１１３とは別に暖房用の加熱手段が設置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−１０８６５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このような車両用除湿装置では、再生空気としては内気と外気を混合した空気を使用しているため、再生用の第２通風路内に加熱手段を設置して再生空気を高温に加熱しなければならず、そのための電力消費が増大するという課題があった。
【００１１】
そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、再生用の加熱手段の電力消費を抑えて、暖房時の除湿が行える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】
【００１２】
そして、この目的を達成するために、本発明は、外気を導入する外気導入口から車内に空調風を吹出す空調吹出口にかけての車外吸気風路と、この車外吸気風路内に、前記外気導入口側から順に、車内に吹出す上流側の空気流を切替える第一の風路切替手段、前記外気導入口から前記空調吹出口に向かう空気流を発生させる送風手段、車内に吹出す空気を冷却または加熱する第一車内熱交換器および第二車内熱交換器、車内に吹出す下流側の空気流を切替える第二の風路切替手段を備え、内気を導入する内気導入口から前記第一の風路切替手段へ接続される車内吸気風路と、前記内気導入口と前記第一の風路切替手段の間から分岐して前記第一の風路切替手段へと接続される除湿風路と、前記除湿風路内の空気を冷却する第三車内熱交換器を備え、前記第二の風路切替手段から分岐し、前記送風手段によって吹出す空気の少なくとも一部を車外へ吹出す車外吹出口を接続する再生風路と、前記除湿風路内の前記第三車内熱交換器と前記第一の風路切替手段の間に除湿部、前記再生風路内に再生部を有する除湿手段と、外気と冷媒を熱交換する車外熱交換器と、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒を膨張させて減圧する減圧手段と、前記第一車内熱交換器、前記第二車内熱交換器、前記第三車内熱交換器、前記車外熱交換器、前記圧縮機、および前記減圧手段の間で冷媒を循環させるヒートポンプとを備えたものであって、前記車外吸気口と前記第一の風路切替手段の間から分岐して前記第一の風路切替手段へと接続される熱回収風路と、前記熱回収風路と前記再生部より下流側の前記再生風路との交差部に顕熱交換器を配置し、前記再生風路内の空気から車内へ吹出す空気へ熱を回収し除湿暖房を行うものであり、これにより所期の目的を達成するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、車内の暖房用に加熱され除湿された空気の一部を除湿手段の再生に用いることにより、除湿手段の再生用に別の加熱手段を設けなくてもよく、除湿された空気を除湿手段の再生に用いているので、除湿しない空気に比べより低温での再生が可能となり、ヒートポンプの電力消費を抑えて、省エネ効果のある車両用空調装置を提供することができる効果を得ることができる。
【００１４】
さらに、前記再生風路の前記再生部より下流側の部分と前記熱回収風路との交差部に顕熱交換器を配置することで、前記再生風路を通り前記再生部を介して車外へ吹出される空気から、前記熱回収風路を通り車内へ吹出される空気へ熱を回収できるので、前記第二車内熱交換器の加熱負荷を低減させることができ、省エネ効果のある車両空調装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１の車両用空調装置の風路構成図
【図２】同除湿暖房時運転の風路構成図
【図３】同除湿暖房時運転における凍結防止モード風路構成図
【図４】同冷房時運転の風路構成図
【図５】本発明の実施の形態２の車両用空調装置の風路構成図
【図６】同除湿暖房時運転の風路構成図
【図７】従来の車両用除湿装置の概略構成図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の車両用空調装置の除湿暖房運転時の風路構成図である。図１に示すように、車両用空調装置は空調システムおよび除湿システムによって構成されている。
【００１８】
空調システムには、送風路として、車外から外気を導入する外気導入口１から車内に空調風を吹き出す空調吹出口２にかけての車外吸気風路３と、車内から内気を導入する内気導入口４から空調吹出口２にかけての車内吸気風路５が設けられている。車外吸気風路３と車内吸気風路５は第一の風路切替手段６から空調吹出口２にかけて同一風路となっている。ここでは、この同一部分を代表して車外吸気風路３と呼ぶ。
【００１９】
車外吸気風路３内には、外気導入口１側から順に、車内に吹出す上流側の空気を切替える第一の風路切替手段６、外気導入口１から空調吹出口２に向かう空気流を発生させる送風手段７、車内に吹出す空気を冷却または加熱する第一車内熱交換器８および第二車内熱交換器９、車内に吹出す下流側の空気流を切替える第二の風路切替手段１０が配置され、第一車内熱交換器８と第二車内熱交換器９との間には第二車内熱交換器９を通過させる風量を調整して温度を調整する温度調整手段１１を配置している。また、後述する除湿風路１２内に、除湿風路１２内の空気を冷却する第三車内熱交換器１３を配置している。この第一車内熱交換器８、第二車内熱交換器９および第三車内熱交換器１３は、次に述べるヒートポンプサイクルの一部を形成するものであり、ヒートポンプサイクルの作用によって車室内に吹出される空気の冷却または加熱を行うものである。また、外気と冷媒との熱交換を行う車外熱交換器１４と、車外熱交換器１４に外気を送風する車外送風手段１５が車室外に配置されている。
【００２０】
ヒートポンプサイクルは、冷媒を圧縮する圧縮機１６と、冷媒を膨張させて減圧する減圧手段と、冷媒の流れ方向を切り替える四方弁１７と、第一車内熱交換器８、第二車内熱交換器９、第三車内熱交換器１３、車外熱交換器１４とこれらの間に冷媒を循環させる冷媒配管で構成されている。そして、圧縮機１６の高圧冷媒吐出側に四方弁１７が、四方弁１７と車外熱交換器１４の間に冷媒の流れを一方向に制限する逆止弁１８が、第三車内熱交換器１３と第一車内熱交換器８の間に減圧手段としての絞り弁１９（図に示すように膨張弁１９ａと電磁弁１９ｂを内蔵）と、第二車内熱交換器９と車外熱交換器１４の間に逆止弁２０と減圧手段としての絞り弁２１（図に示すように膨張弁２１ａと電磁弁２１ｂを内蔵）と、車外熱交換器１４と第三車内熱交換器１３との間から分岐し第三車内熱交換器１３と絞り弁１９との間に接続される電磁弁３１が配置されている。
【００２１】
内気導入口４には、車内の空気温度および湿度を検知する内気温湿度検知手段としての内気温湿度センサ２２が、また、外気導入口１には、車外の空気温度および湿度を検知する外気温湿度検知手段としての外気温湿度センサ２３が設けられている。
【００２２】
温度調整手段１１は、ダンパ機構によって第二車内熱交換器９を通過させる風量を調整して温度調整を行うものであり、第一車内熱交換器８と第二車内熱交換器９との間に配置されている。
【００２３】
上記した構成によって空調システムが構成されている。
【００２４】
一方、除湿システムは、内気を除湿するための、後述する除湿部２４と再生部２５を有する除湿手段２６と、車内吸気風路５の内気導入口４と第一の風路切替手段６の間から分岐して第一の風路切替手段６へと接続される除湿風路１２と、除湿風路１２内に凝縮器として熱交換する第三車内熱交換器１３と、第二の風路切替手段１０から分岐して、車外吹出口２７へと接続される再生風路で構成されている。
【００２５】
そして、除湿風路１２内の第三車内熱交換器１３と第一の風路切替手段６との間に除湿手段２６の除湿部２４が配置され、再生風路２８内に除湿手段２６の再生部２５が配置されている。
【００２６】
除湿手段２６は、吸湿材料を有し、吸湿材料への吸湿によって通過する空気を除湿する除湿部２４と、吸湿材料からの通過する空気への放湿によって吸湿材料を再生する再生部２５によって構成されている。
【００２７】
また、車外吸気風路３の外気導入口１と第一の風路切替手段６の間から分岐して第一の風路切替手段６へと接続される熱回収風路２９が設けられ、再生風路２８の再生部２５から下流側の部分、すなわち、再生風路２８の再生部２５から車外吹出口２７にかけての部分と、前述した熱回収風路２９との交差部に顕熱交換器３０が配置されている。
【００２８】
また、内気温湿度センサ２２および外気温湿度センサ２３で検知されるそれぞれの温湿度によって、空調装置の冷暖房を切替える図示しない制御手段を備え、予め設定した所定の温度または温湿度になるように運転制御を行う構成となっている。
【００２９】
また、第一の風路切替手段６および第二の風路切替手段１０は、接続されるそれぞれの風路の開口部にダンパ機構と、そのダンパを開閉するモータによって構成されている。そして、制御手段から送信される信号によってダンパの開閉などを行い、連通させる風路の組合せの制御を行う構成となっている。
【００３０】
以上述べた構成において、その運転動作について図２〜４を参照しながら説明する。本構成において、除湿暖房運転とは除湿手段２６の作用によって除湿しながら暖房する運転をいい、また、暖房運転とは除湿手段２６を作用させないで暖房を行う運転のことをいう。
【００３１】
初めに、除湿暖房運転時の動作について、図２を参照しながら説明する。除湿暖房運転時には、第一の風路切替手段６の動作によって、外気導入口１から熱回収風路２９を通って第一の風路切替手段６に至る風路と、内気導入口４から除湿風路１２を通って第一の風路切替手段６に至る風路とが形成される。送風手段７の運転により、外気および内気がこれらの風路から第一の風路切替手段６を介して混合され、送風手段７に吸引される。
【００３２】
このとき、除湿風路１２を通る内気は第三車内熱交換器１３内の冷媒と熱交換することによって冷却されて相対湿度が上昇する。一方、第三車内熱交換器１３内の冷媒は内気から吸熱する。
【００３３】
第三車内熱交換器１３によって冷却されて相対湿度が上昇した内気は除湿手段２６の除湿部２４へと送風され、除湿部２４で除湿されて乾燥する。そして除湿手段２６での除湿に伴い、吸湿材料の水分吸着熱を受け取って加熱されその温度が上昇する。
【００３４】
またこのとき、熱回収風路２９を通る外気と後述する再生風路２８を通り車外へ吹出される空気とが、顕熱交換器３０の作用によって熱交換され、熱回収風路２９を通る外気の温度が上昇する。
【００３５】
除湿部２４を通過して乾燥および温度上昇した内気と、顕熱交換器３０を通過して温度上昇した外気は、第一の風路切替手段６を通じて混合され、送風手段７に吸引される。
【００３６】
このとき、ヒートポンプサイクルは、制御手段によって冷媒が圧縮機１６、四方弁１７、第二車内熱交換器９、絞り弁２１、逆止弁２０、車外熱交換器１４、第三車内熱交換器１３、圧縮機１６の順に流れるように動作し、第二車内熱交換器９が凝縮器、車外熱交換器１４および第三車内熱交換器１３が蒸発器として作用する。また、第一車内熱交換器８には冷媒は流さない。さらに、車外送風手段１５が作動して車外熱交換器１４で外気と冷媒が熱交換する。
【００３７】
第二車内熱交換器９が凝縮器として作用することで、送風手段７から吐出された空気は、温度調整手段１１によってその一部または全部が第二車内熱交換器９で加熱され、所望の温度に調整されて第二の風路切替手段１０へ送風される。
【００３８】
第二の風路切替手段１０に送風された空気は、第二の風路切替手段１０の動作によって、その一部が除湿風路１２へと分配され、その残りは空調吹出口２から車内各所、例えば窓、顔、足元へと分配される。
【００３９】
再生風路２８へ送風された加熱空気は除湿手段２６の再生部２５へと送風される。再生部２５において、除湿手段２６の吸湿材料は再生風路２８内の空気から熱を受け取って水分を空気中に放湿する。このようにして除湿手段２６の再生が行われる。また、再生風路２８と前述した熱回収風路２９との交差部に配置される顕熱交換器３０の作用によって、再生風路２８を通る空気と、熱回収風路２９を通る外気とが熱交換される。
【００４０】
ここで、本発明の構成では、車内暖房用に除湿され加熱された空気を第二の風路切替手段１０によって再生風路２８に分配し、除湿手段２６の再生にこの空気を用いる構成となっている。
【００４１】
このように構成することで、再生のための別の加熱手段を設ける必要がなく、除湿された空気の一部を用いて再生を行うので、相対湿度を再生に必要な値まで下げるために昇温する空気の温度を、除湿されていない状態の空気よりも低温にすることが可能となるので、ヒートポンプの電力消費が抑えられ、省エネ効果のある車両用空調装置を提供することができる。
【００４２】
また、本発明の構成では、熱回収風路２９と再生部２５より下流側の再生風路２８との交差部に顕熱交換器３０を配置する構成となっている。
【００４３】
このように構成することで，再生風路２８を通り再生部２５を介して車外へ吹出される空気から、熱回収風路２９を通り車内へ吹出される空気へ熱を回収できるので、第二車内熱交換器９の加熱負荷を低減させることができ、省エネ効果のある車両空調装置を提供することができる。
【００４４】
なお、除湿風路１２内の除湿手段２６と車外吹出口２７との間に、第三車内熱交換器１３を配置し、第三車内熱交換器１３で除湿風路１２内の空気を冷却除湿してから除湿手段２６へと流れる構成としている。
【００４５】
このように構成することで、除湿風路１２内の内気は第三車内熱交換器１３によって冷却され相対湿度が上昇するので、除湿手段２６の吸湿材料に水分が吸湿されやすくなる。そのため、内気と外気を混合させてから除湿する場合、もしくは、内気を冷却せずに除湿する場合と比較して相対湿度を高くできるので、より多くの水分を除湿することができる。
【００４６】
さらに、第三車内熱交換器１３によって内気を露点以下まで冷却させると、第三車内熱交換器１３でも結露除湿を行うことが可能となり、除湿手段２６のみでの除湿作用と比較して、さらに除湿効果の高い車両空調装置を提供することができる。
【００４７】
加えて、外気温が氷点下の場合、車外熱交換器１４による外気から冷媒への吸熱が不足しやすいが、第三車内熱交換器１３によって除湿風路１２を通る内気から吸熱できるので、不足分の吸熱を補うことによってヒートポンプサイクルを継続して作用させることが可能となる。
【００４８】
次に、極寒冷地での使用など、外気温が氷点下であり、車内気温に比べて非常に低い温度である場合の動作について、図３を参照しながら説明する。この場合、除湿暖房運転中に顕熱交換器３０が凍結する可能性がある。本実施の形態では、外気温湿度センサ２３および内気温湿度センサ２２が所定の値以下の温度および湿度を検知すると、除湿暖房運転の凍結防止モードとなり、制御手段によって第一の風路切替手段６が外気を導入する風路を熱回収風路２９から車外吸気風路３へと切替える。また、再生風路２８を通り車外へ排気される空気はそのまま顕熱交換器３０を通過させる。このように変更すると、顕熱交換器３０に導入される空気が再生風路２８を通過する空気のみとなり、外気が導入されなくなるので、顕熱交換器３０の温度が上昇して表面に着氷しにくくなる、もしくは氷が付着してもそれを融かすことができる。よって、顕熱交換器３０の凍結を抑制できるので、極寒冷地でも連続的な除湿暖房を行うことができる。
【００４９】
次に、夏季など、車内気温よりも車外気温が高い場合の動作について図４を参照しながら説明する。外気温湿度センサ２３および内気温湿度センサ２２によって車内気温よりも車外気温が高いと検知した場合には、冷房運転に切り替わる。
【００５０】
冷房運転に切り替わると、第一の風路切替手段６が動作し、外気導入口１から車外吸気風路３を通過して第一の風路切替手段６に至る風路と、内気導入口４から車内吸気風路５を通過して第一の風路切替手段６に至る風路が形成される。また、第二の風路切替手段１０が動作し、再生風路２８への連通が遮断される。
【００５１】
送風手段７が運転開始すると、外気および内気がこれらの風路および第一の風路切替手段６を介して混合されて送風手段７に吸引される。
【００５２】
このときヒートポンプサイクルは、制御手段によって電磁弁３１が開放され、冷媒が圧縮機１６、四方弁１７、逆止弁１８、車外熱交換器１４、電磁弁３１、絞り弁１９、第一車内熱交換器８、圧縮機１６の順に流れるように動作し、車外熱交換器１４が凝縮器、第一車内熱交換器８が蒸発器として作用する。またこのとき、第二車内熱交換器９および第三車内熱交換器１３には冷媒は流さない。また、車外送風手段１５が作動し、車外熱交換器１４で冷媒は外気に放熱する。
【００５３】
第一車内熱交換器８が蒸発器として作用することにより、送風手段７から吹出された空気は、この第一車内熱交換器８によって冷却され第二の風路切替手段１０へ送風される。
【００５４】
第二の風路切替手段１０では、再生風路２８は遮断されているため、冷却された空気は空調吹出口２へと送風され、車内各所へ吹出され、冷房運転が行われる。
【００５５】
以上述べたように、本発明における実施の形態１の構成および動作によれば、車内の暖房用に加熱され除湿された空気の一部を除湿手段２６の再生に用いることにより、除湿手段２６の再生に別の加熱手段を設ける必要がない。また、除湿された空気を除湿手段２６の再生に用いているので、除湿しない空気に比べより低温での再生が可能となり、ヒートポンプの電力消費を抑え、省エネ効果のある車両用空調装置を提供するという効果を得ることができる。
【００５６】
（実施の形態２）
図５は本発明の実施の形態２の車両用空調装置の除湿暖房運転時の風路構成図である。以下、その構成について図５及び図６を参照しながら説明するが、実施の形態１と同等の構成及び同じ作用となる部分についてはその詳細な説明を省略する。
【００５７】
説明に先立って、本実施の形態では、実施の形態１と同様の構成とした車外吸気風路３のうち、第一の風路切替手段６と温度調整手段１１を連通する部分を混合風路３２と呼ぶこととする。
【００５８】
図５に示すように、本実施の形態では、再生部２５よりも下流側の再生風路２８、すなわち、再生風路２８のうち再生部２５から車外吹出口２７へと接続される部分と混合風路３２との交差部に顕熱交換器３０を配置している。その他の構成部分は上記実施の形態１の同等の構成及び同じ作用である。
【００５９】
以上述べた実施の形態２の構成において、その運転動作について図６を参照しながら説明する。図６に示すように、暖房運転時には、第一の風路切替手段６の動作によって、外気導入口１から車外吸気風路３を通って第一の風路切替手段６に至る風路と、内気導入口４から除湿風路１２を通って第一の風路切替手段６に至る風路が形成される。送風手段７の運転により、外気および内気がこれらの風路から第一の風路切替手段６を介して混合され、混合風路３２を通り顕熱交換器３０を介して送風手段７に吸引される。
【００６０】
送風手段７から吹出された空気は温度調整手段１１によってその一部または全部が第二車内熱交換器９によって加熱され、所望の温度に調整されて第二の風路切替手段１０に送風される。第二の風路切替手段１０に送風された空気は、第二の風路切替手段１０の作用によって、再生風路２８に送風される空気と空調吹出口２から吹出される空気とに分流される。
【００６１】
再生風路２８へ送風された加熱空気は除湿手段２６の再生部２５へと送風される。再生部２５において、実施の形態１と同様の作用によって除湿手段２６の吸湿材料は再生風路２８内の空気から熱を受け取って水分を空気中に放湿する。除湿手段２６を通過し吸湿材料の再生を行った空気は顕熱交換器３０を介して車外へ吹出される。
【００６２】
ここで、実施の形態２における構成では、再生部２５より下流側の再生風路２８と混合風路３２との交差部に顕熱交換器３０を配置し、再生風路２８を通って車外へ吹出す空気から混合風路３２を通って車内へ吹出す空気へ熱回収する構成となっている。
【００６３】
このような構成とすることで、極寒冷地での使用など、暖房時の外気温が氷点下であり、外気温が車内気温に比べて非常に低く、除湿暖房運転中に顕熱交換器３０が凍結する可能性のある場合でも、第一の風路切替手段６で外気に内気を混合して昇温させた混合空気と再生風路２８内の空気とを熱交換することで、混合により顕熱交換器３０内の再生風路２８の空気温度を凍結温度以上にすることができる。よって、極寒冷地であっても顕熱交換器３０内部での凍結を抑制しつつ、熱回収を行うことができるので、第二車内熱交換器９の加熱負荷を抑制した省エネ効果のある車両用空調装置を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明にかかる車両用空調装置は、車内の暖房用に加熱され除湿された空気の一部を除湿手段の再生に用い、また、車外への排気から熱を回収することができるため、暖房のためのヒートポンプの電力消費が抑えられて省エネ効果のあるもので、暖房の熱源の得られにくい電気自動車やハイブリッド車等に使用される車両用空調装置として有用である。
【符号の説明】
【００６５】
１ 外気導入口
２ 空調吹出口
３ 車外吸気風路
４ 内気導入口
５ 車内吸気風路
６ 第一の風路切替手段
７ 送風手段
８ 第一車内熱交換器
９ 第二車内熱交換器
１０ 第二の風路切替手段
１２ 除湿風路
１３ 第三車内熱交換器
１４ 車外熱交換器
１６ 圧縮機
１９ 絞り弁
２１ 絞り弁
２４ 除湿部
２５ 再生部
２６ 除湿手段
２７ 車外吹出口
２８ 再生風路
２９ 熱回収風路
３０ 顕熱交換器
３２ 混合風路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車室内を暖房可能にする車両用空調装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガソリン車の暖房ではエンジンの廃熱を利用したものが主流であり、暖房時の課題である窓等の曇りを防止する除湿装置が考案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この除湿装置は図７に示すように、車両用除湿装置として構成されており、車室内後方のトランクルーム内に空調装置の通風系とは独立に設置されるもので、除湿装置１０１の室内空気の吸入口１０２は車室内後方のリアパッセージトレーの開口部（図示せず）を通して車室内後方部に連通している。
【０００４】
この吸入口１０２の下方部に送風機１０３を配置している。この送風機１０３は周知の遠心多翼ファン１０３ａと、この遠心多翼ファン１０３ａを回転自在に収容しているスクロールケース１０３ｂとを有し、この空気出口部にケース１０４が接続されている。このケース１０４の内部の通風路は、仕切り板１０５により除湿用の第一通風路１０６と再生用の第２通風路１０７とに仕切られている。
【０００５】
そして、除湿用の第一通風路１０６の入口部には、冷却手段としての第一通風路１０６内の室内空気と低温外気との間で熱交換を行う第１顕熱交換器１０８が配置されている。この第１顕熱交換器１０８の下流側に乾燥剤を有する乾燥剤ユニット１０９が配置され、さらに、その下流側に第２顕熱交換器１１０が配置されている。
【０００６】
このため、第１顕熱交換器１０８は外気用通路１１１に接続されており、この外気用通路１１１の一端部１１１ａは車室外に開口しており、冬期暖房時の低温外気を吸入する。また、外気用通路１１１の他端部側は送風機１０３のモータ１０３ｃの外周側に形成された補助吸入口１１２を介して遠心多翼ファン１０３ａの負圧部に連通している。これにより、遠心多翼ファン１０３ａが回転駆動されると、低温外気が外気用通路１１１および第１顕熱交換器１０８を通して遠心多翼ファン１０３ａの負圧部に向かって流れる。
【０００７】
乾燥剤ユニット１０９は除湿用の第一通風路１０６だけでなく、再生用の第２通風路１０７にわたって設置されており、図示しないモータ等の駆動手段によりケース体１０９ｂを回転駆動するようになっている。また、再生用の第２通風路１０７において、乾燥剤ユニット１０９の上流側には電気発熱体１１３が設置され、第２顕熱交換器１１０は、再生用の第２通風路１０７の高温空気により除湿用の第一通風路１０６の空気を加熱する。除湿用の第一通風路１０６において、第２顕熱交換器１１０の下流側には車室内への吹出口１１４が設けられ、第２顕熱交換器１１０からの再生空気の出口１１５は車室外に開口している。
【０００８】
上記のように、この車両用除湿装置は空調装置の通風系とは独立しており、空調装置の通風系内には前記の再生用の電気発熱体１１３とは別に暖房用の加熱手段が設置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−１０８６５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このような車両用除湿装置では、再生空気としては内気と外気を混合した空気を使用しているため、再生用の第２通風路内に加熱手段を設置して再生空気を高温に加熱しなければならず、そのための電力消費が増大するという課題があった。
【００１１】
そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、再生用の加熱手段の電力消費を抑えて、暖房時の除湿が行える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】
【００１２】
そして、この目的を達成するために、本発明は、外気を導入する外気導入口から車内に空調風を吹出す空調吹出口にかけての車外吸気風路と、この車外吸気風路内に、前記外気導入口側から順に、車内に吹出す上流側の空気流を切替える第一の風路切替手段、前記外気導入口から前記空調吹出口に向かう空気流を発生させる送風手段、車内に吹出す空気を冷却または加熱する第一車内熱交換器および第二車内熱交換器、車内に吹出す下流側の空気流を切替える第二の風路切替手段を備え、内気を導入する内気導入口から前記第一の風路切替手段へ接続される車内吸気風路と、前記内気導入口と前記第一の風路切替手段の間から分岐して前記第一の風路切替手段へと接続される除湿風路と、前記除湿風路内の空気を冷却する第三車内熱交換器を備え、前記第二の風路切替手段から分岐し、前記送風手段によって吹出す空気の少なくとも一部を車外へ吹出す車外吹出口を接続する再生風路と、前記除湿風路内の前記第三車内熱交換器と前記第一の風路切替手段の間に除湿部、前記再生風路内に再生部を有する除湿手段と、外気と冷媒を熱交換する車外熱交換器と、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒を膨張させて減圧する減圧手段と、前記第一車内熱交換器、前記第二車内熱交換器、前記第三車内熱交換器、前記車外熱交換器、前記圧縮機、および前記減圧手段の間で冷媒を循環させるヒートポンプとを備えたものであって、前記車外吸気口と前記第一の風路切替手段の間から分岐して前記第一の風路切替手段へと接続される熱回収風路と、前記熱回収風路と前記再生部より下流側の前記再生風路との交差部に顕熱交換器を配置し、前記再生風路内の空気から車内へ吹出す空気へ熱を回収し除湿暖房を行うものであり、これにより所期の目的を達成するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、車内の暖房用に加熱され除湿された空気の一部を除湿手段の再生に用いることにより、除湿手段の再生用に別の加熱手段を設けなくてもよく、除湿された空気を除湿手段の再生に用いているので、除湿しない空気に比べより低温での再生が可能となり、ヒートポンプの電力消費を抑えて、省エネ効果のある車両用空調装置を提供することができる効果を得ることができる。
【００１４】
さらに、前記再生風路の前記再生部より下流側の部分と前記熱回収風路との交差部に顕熱交換器を配置することで、前記再生風路を通り前記再生部を介して車外へ吹出される空気から、前記熱回収風路を通り車内へ吹出される空気へ熱を回収できるので、前記第二車内熱交換器の加熱負荷を低減させることができ、省エネ効果のある車両空調装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１の車両用空調装置の風路構成図
【図２】同除湿暖房時運転の風路構成図
【図３】同除湿暖房時運転における凍結防止モード風路構成図
【図４】同冷房時運転の風路構成図
【図５】本発明の実施の形態２の車両用空調装置の風路構成図
【図６】同除湿暖房時運転の風路構成図
【図７】従来の車両用除湿装置の概略構成図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の車両用空調装置の除湿暖房運転時の風路構成図である。図１に示すように、車両用空調装置は空調システムおよび除湿システムによって構成されている。
【００１８】
空調システムには、送風路として、車外から外気を導入する外気導入口１から車内に空調風を吹き出す空調吹出口２にかけての車外吸気風路３と、車内から内気を導入する内気導入口４から空調吹出口２にかけての車内吸気風路５が設けられている。車外吸気風路３と車内吸気風路５は第一の風路切替手段６から空調吹出口２にかけて同一風路となっている。ここでは、この同一部分を代表して車外吸気風路３と呼ぶ。
【００１９】
車外吸気風路３内には、外気導入口１側から順に、車内に吹出す上流側の空気を切替える第一の風路切替手段６、外気導入口１から空調吹出口２に向かう空気流を発生させる送風手段７、車内に吹出す空気を冷却または加熱する第一車内熱交換器８および第二車内熱交換器９、車内に吹出す下流側の空気流を切替える第二の風路切替手段１０が配置され、第一車内熱交換器８と第二車内熱交換器９との間には第二車内熱交換器９を通過させる風量を調整して温度を調整する温度調整手段１１を配置している。また、後述する除湿風路１２内に、除湿風路１２内の空気を冷却する第三車内熱交換器１３を配置している。この第一車内熱交換器８、第二車内熱交換器９および第三車内熱交換器１３は、次に述べるヒートポンプサイクルの一部を形成するものであり、ヒートポンプサイクルの作用によって車室内に吹出される空気の冷却または加熱を行うものである。また、外気と冷媒との熱交換を行う車外熱交換器１４と、車外熱交換器１４に外気を送風する車外送風手段１５が車室外に配置されている。
【００２０】
ヒートポンプサイクルは、冷媒を圧縮する圧縮機１６と、冷媒を膨張させて減圧する減圧手段と、冷媒の流れ方向を切り替える四方弁１７と、第一車内熱交換器８、第二車内熱交換器９、第三車内熱交換器１３、車外熱交換器１４とこれらの間に冷媒を循環させる冷媒配管で構成されている。そして、圧縮機１６の高圧冷媒吐出側に四方弁１７が、四方弁１７と車外熱交換器１４の間に冷媒の流れを一方向に制限する逆止弁１８が、第三車内熱交換器１３と第一車内熱交換器８の間に減圧手段としての絞り弁１９（図に示すように膨張弁１９ａと電磁弁１９ｂを内蔵）と、第二車内熱交換器９と車外熱交換器１４の間に逆止弁２０と減圧手段としての絞り弁２１（図に示すように膨張弁２１ａと電磁弁２１ｂを内蔵）と、車外熱交換器１４と第三車内熱交換器１３との間から分岐し第三車内熱交換器１３と絞り弁１９との間に接続される電磁弁３１が配置されている。
【００２１】
内気導入口４には、車内の空気温度および湿度を検知する内気温湿度検知手段としての内気温湿度センサ２２が、また、外気導入口１には、車外の空気温度および湿度を検知する外気温湿度検知手段としての外気温湿度センサ２３が設けられている。
【００２２】
温度調整手段１１は、ダンパ機構によって第二車内熱交換器９を通過させる風量を調整して温度調整を行うものであり、第一車内熱交換器８と第二車内熱交換器９との間に配置されている。
【００２３】
上記した構成によって空調システムが構成されている。
【００２４】
一方、除湿システムは、内気を除湿するための、後述する除湿部２４と再生部２５を有する除湿手段２６と、車内吸気風路５の内気導入口４と第一の風路切替手段６の間から分岐して第一の風路切替手段６へと接続される除湿風路１２と、除湿風路１２内に凝縮器として熱交換する第三車内熱交換器１３と、第二の風路切替手段１０から分岐して、車外吹出口２７へと接続される再生風路で構成されている。
【００２５】
そして、除湿風路１２内の第三車内熱交換器１３と第一の風路切替手段６との間に除湿手段２６の除湿部２４が配置され、再生風路２８内に除湿手段２６の再生部２５が配置されている。
【００２６】
除湿手段２６は、吸湿材料を有し、吸湿材料への吸湿によって通過する空気を除湿する除湿部２４と、吸湿材料からの通過する空気への放湿によって吸湿材料を再生する再生部２５によって構成されている。
【００２７】
また、車外吸気風路３の外気導入口１と第一の風路切替手段６の間から分岐して第一の風路切替手段６へと接続される熱回収風路２９が設けられ、再生風路２８の再生部２５から下流側の部分、すなわち、再生風路２８の再生部２５から車外吹出口２７にかけての部分と、前述した熱回収風路２９との交差部に顕熱交換器３０が配置されている。
【００２８】
また、内気温湿度センサ２２および外気温湿度センサ２３で検知されるそれぞれの温湿度によって、空調装置の冷暖房を切替える図示しない制御手段を備え、予め設定した所定の温度または温湿度になるように運転制御を行う構成となっている。
【００２９】
また、第一の風路切替手段６および第二の風路切替手段１０は、接続されるそれぞれの風路の開口部にダンパ機構と、そのダンパを開閉するモータによって構成されている。そして、制御手段から送信される信号によってダンパの開閉などを行い、連通させる風路の組合せの制御を行う構成となっている。
【００３０】
以上述べた構成において、その運転動作について図２〜４を参照しながら説明する。本構成において、除湿暖房運転とは除湿手段２６の作用によって除湿しながら暖房する運転をいい、また、暖房運転とは除湿手段２６を作用させないで暖房を行う運転のことをいう。
【００３１】
初めに、除湿暖房運転時の動作について、図２を参照しながら説明する。除湿暖房運転時には、第一の風路切替手段６の動作によって、外気導入口１から熱回収風路２９を通って第一の風路切替手段６に至る風路と、内気導入口４から除湿風路１２を通って第一の風路切替手段６に至る風路とが形成される。送風手段７の運転により、外気および内気がこれらの風路から第一の風路切替手段６を介して混合され、送風手段７に吸引される。
【００３２】
このとき、除湿風路１２を通る内気は第三車内熱交換器１３内の冷媒と熱交換することによって冷却されて相対湿度が上昇する。一方、第三車内熱交換器１３内の冷媒は内気から吸熱する。
【００３３】
第三車内熱交換器１３によって冷却されて相対湿度が上昇した内気は除湿手段２６の除湿部２４へと送風され、除湿部２４で除湿されて乾燥する。そして除湿手段２６での除湿に伴い、吸湿材料の水分吸着熱を受け取って加熱されその温度が上昇する。
【００３４】
またこのとき、熱回収風路２９を通る外気と後述する再生風路２８を通り車外へ吹出される空気とが、顕熱交換器３０の作用によって熱交換され、熱回収風路２９を通る外気の温度が上昇する。
【００３５】
除湿部２４を通過して乾燥および温度上昇した内気と、顕熱交換器３０を通過して温度上昇した外気は、第一の風路切替手段６を通じて混合され、送風手段７に吸引される。
【００３６】
このとき、ヒートポンプサイクルは、制御手段によって冷媒が圧縮機１６、四方弁１７、第二車内熱交換器９、絞り弁２１、逆止弁２０、車外熱交換器１４、第三車内熱交換器１３、圧縮機１６の順に流れるように動作し、第二車内熱交換器９が凝縮器、車外熱交換器１４および第三車内熱交換器１３が蒸発器として作用する。また、第一車内熱交換器８には冷媒は流さない。さらに、車外送風手段１５が作動して車外熱交換器１４で外気と冷媒が熱交換する。
【００３７】
第二車内熱交換器９が凝縮器として作用することで、送風手段７から吐出された空気は、温度調整手段１１によってその一部または全部が第二車内熱交換器９で加熱され、所望の温度に調整されて第二の風路切替手段１０へ送風される。
【００３８】
第二の風路切替手段１０に送風された空気は、第二の風路切替手段１０の動作によって、その一部が除湿風路１２へと分配され、その残りは空調吹出口２から車内各所、例えば窓、顔、足元へと分配される。
【００３９】
再生風路２８へ送風された加熱空気は除湿手段２６の再生部２５へと送風される。再生部２５において、除湿手段２６の吸湿材料は再生風路２８内の空気から熱を受け取って水分を空気中に放湿する。このようにして除湿手段２６の再生が行われる。また、再生風路２８と前述した熱回収風路２９との交差部に配置される顕熱交換器３０の作用によって、再生風路２８を通る空気と、熱回収風路２９を通る外気とが熱交換される。
【００４０】
ここで、本発明の構成では、車内暖房用に除湿され加熱された空気を第二の風路切替手段１０によって再生風路２８に分配し、除湿手段２６の再生にこの空気を用いる構成となっている。
【００４１】
このように構成することで、再生のための別の加熱手段を設ける必要がなく、除湿された空気の一部を用いて再生を行うので、相対湿度を再生に必要な値まで下げるために昇温する空気の温度を、除湿されていない状態の空気よりも低温にすることが可能となるので、ヒートポンプの電力消費が抑えられ、省エネ効果のある車両用空調装置を提供することができる。
【００４２】
また、本発明の構成では、熱回収風路２９と再生部２５より下流側の再生風路２８との交差部に顕熱交換器３０を配置する構成となっている。
【００４３】
このように構成することで，再生風路２８を通り再生部２５を介して車外へ吹出される空気から、熱回収風路２９を通り車内へ吹出される空気へ熱を回収できるので、第二車内熱交換器９の加熱負荷を低減させることができ、省エネ効果のある車両空調装置を提供することができる。
【００４４】
なお、除湿風路１２内の除湿手段２６と車外吹出口２７との間に、第三車内熱交換器１３を配置し、第三車内熱交換器１３で除湿風路１２内の空気を冷却除湿してから除湿手段２６へと流れる構成としている。
【００４５】
このように構成することで、除湿風路１２内の内気は第三車内熱交換器１３によって冷却され相対湿度が上昇するので、除湿手段２６の吸湿材料に水分が吸湿されやすくなる。そのため、内気と外気を混合させてから除湿する場合、もしくは、内気を冷却せずに除湿する場合と比較して相対湿度を高くできるので、より多くの水分を除湿することができる。
【００４６】
さらに、第三車内熱交換器１３によって内気を露点以下まで冷却させると、第三車内熱交換器１３でも結露除湿を行うことが可能となり、除湿手段２６のみでの除湿作用と比較して、さらに除湿効果の高い車両空調装置を提供することができる。
【００４７】
加えて、外気温が氷点下の場合、車外熱交換器１４による外気から冷媒への吸熱が不足しやすいが、第三車内熱交換器１３によって除湿風路１２を通る内気から吸熱できるので、不足分の吸熱を補うことによってヒートポンプサイクルを継続して作用させることが可能となる。
【００４８】
次に、極寒冷地での使用など、外気温が氷点下であり、車内気温に比べて非常に低い温度である場合の動作について、図３を参照しながら説明する。この場合、除湿暖房運転中に顕熱交換器３０が凍結する可能性がある。本実施の形態では、外気温湿度センサ２３および内気温湿度センサ２２が所定の値以下の温度および湿度を検知すると、除湿暖房運転の凍結防止モードとなり、制御手段によって第一の風路切替手段６が外気を導入する風路を熱回収風路２９から車外吸気風路３へと切替える。また、再生風路２８を通り車外へ排気される空気はそのまま顕熱交換器３０を通過させる。このように変更すると、顕熱交換器３０に導入される空気が再生風路２８を通過する空気のみとなり、外気が導入されなくなるので、顕熱交換器３０の温度が上昇して表面に着氷しにくくなる、もしくは氷が付着してもそれを融かすことができる。よって、顕熱交換器３０の凍結を抑制できるので、極寒冷地でも連続的な除湿暖房を行うことができる。
【００４９】
次に、夏季など、車内気温よりも車外気温が高い場合の動作について図４を参照しながら説明する。外気温湿度センサ２３および内気温湿度センサ２２によって車内気温よりも車外気温が高いと検知した場合には、冷房運転に切り替わる。
【００５０】
冷房運転に切り替わると、第一の風路切替手段６が動作し、外気導入口１から車外吸気風路３を通過して第一の風路切替手段６に至る風路と、内気導入口４から車内吸気風路５を通過して第一の風路切替手段６に至る風路が形成される。また、第二の風路切替手段１０が動作し、再生風路２８への連通が遮断される。
【００５１】
送風手段７が運転開始すると、外気および内気がこれらの風路および第一の風路切替手段６を介して混合されて送風手段７に吸引される。
【００５２】
このときヒートポンプサイクルは、制御手段によって電磁弁３１が開放され、冷媒が圧縮機１６、四方弁１７、逆止弁１８、車外熱交換器１４、電磁弁３１、絞り弁１９、第一車内熱交換器８、圧縮機１６の順に流れるように動作し、車外熱交換器１４が凝縮器、第一車内熱交換器８が蒸発器として作用する。またこのとき、第二車内熱交換器９および第三車内熱交換器１３には冷媒は流さない。また、車外送風手段１５が作動し、車外熱交換器１４で冷媒は外気に放熱する。
【００５３】
第一車内熱交換器８が蒸発器として作用することにより、送風手段７から吹出された空気は、この第一車内熱交換器８によって冷却され第二の風路切替手段１０へ送風される。
【００５４】
第二の風路切替手段１０では、再生風路２８は遮断されているため、冷却された空気は空調吹出口２へと送風され、車内各所へ吹出され、冷房運転が行われる。
【００５５】
以上述べたように、本発明における実施の形態１の構成および動作によれば、車内の暖房用に加熱され除湿された空気の一部を除湿手段２６の再生に用いることにより、除湿手段２６の再生に別の加熱手段を設ける必要がない。また、除湿された空気を除湿手段２６の再生に用いているので、除湿しない空気に比べより低温での再生が可能となり、ヒートポンプの電力消費を抑え、省エネ効果のある車両用空調装置を提供するという効果を得ることができる。
【００５６】
（実施の形態２）
図５は本発明の実施の形態２の車両用空調装置の除湿暖房運転時の風路構成図である。以下、その構成について図５及び図６を参照しながら説明するが、実施の形態１と同等の構成及び同じ作用となる部分についてはその詳細な説明を省略する。
【００５７】
説明に先立って、本実施の形態では、実施の形態１と同様の構成とした車外吸気風路３のうち、第一の風路切替手段６と温度調整手段１１を連通する部分を混合風路３２と呼ぶこととする。
【００５８】
図５に示すように、本実施の形態では、再生部２５よりも下流側の再生風路２８、すなわち、再生風路２８のうち再生部２５から車外吹出口２７へと接続される部分と混合風路３２との交差部に顕熱交換器３０を配置している。その他の構成部分は上記実施の形態１の同等の構成及び同じ作用である。
【００５９】
以上述べた実施の形態２の構成において、その運転動作について図６を参照しながら説明する。図６に示すように、暖房運転時には、第一の風路切替手段６の動作によって、外気導入口１から車外吸気風路３を通って第一の風路切替手段６に至る風路と、内気導入口４から除湿風路１２を通って第一の風路切替手段６に至る風路が形成される。送風手段７の運転により、外気および内気がこれらの風路から第一の風路切替手段６を介して混合され、混合風路３２を通り顕熱交換器３０を介して送風手段７に吸引される。
【００６０】
送風手段７から吹出された空気は温度調整手段１１によってその一部または全部が第二車内熱交換器９によって加熱され、所望の温度に調整されて第二の風路切替手段１０に送風される。第二の風路切替手段１０に送風された空気は、第二の風路切替手段１０の作用によって、再生風路２８に送風される空気と空調吹出口２から吹出される空気とに分流される。
【００６１】
再生風路２８へ送風された加熱空気は除湿手段２６の再生部２５へと送風される。再生部２５において、実施の形態１と同様の作用によって除湿手段２６の吸湿材料は再生風路２８内の空気から熱を受け取って水分を空気中に放湿する。除湿手段２６を通過し吸湿材料の再生を行った空気は顕熱交換器３０を介して車外へ吹出される。
【００６２】
ここで、実施の形態２における構成では、再生部２５より下流側の再生風路２８と混合風路３２との交差部に顕熱交換器３０を配置し、再生風路２８を通って車外へ吹出す空気から混合風路３２を通って車内へ吹出す空気へ熱回収する構成となっている。
【００６３】
このような構成とすることで、極寒冷地での使用など、暖房時の外気温が氷点下であり、外気温が車内気温に比べて非常に低く、除湿暖房運転中に顕熱交換器３０が凍結する可能性のある場合でも、第一の風路切替手段６で外気に内気を混合して昇温させた混合空気と再生風路２８内の空気とを熱交換することで、混合により顕熱交換器３０内の再生風路２８の空気温度を凍結温度以上にすることができる。よって、極寒冷地であっても顕熱交換器３０内部での凍結を抑制しつつ、熱回収を行うことができるので、第二車内熱交換器９の加熱負荷を抑制した省エネ効果のある車両用空調装置を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明にかかる車両用空調装置は、車内の暖房用に加熱され除湿された空気の一部を除湿手段の再生に用い、また、車外への排気から熱を回収することができるため、暖房のためのヒートポンプの電力消費が抑えられて省エネ効果のあるもので、暖房の熱源の得られにくい電気自動車やハイブリッド車等に使用される車両用空調装置として有用である。
【符号の説明】
【００６５】
１ 外気導入口
２ 空調吹出口
３ 車外吸気風路
４ 内気導入口
５ 車内吸気風路
６ 第一の風路切替手段
７ 送風手段
８ 第一車内熱交換器
９ 第二車内熱交換器
１０ 第二の風路切替手段
１２ 除湿風路
１３ 第三車内熱交換器
１４ 車外熱交換器
１６ 圧縮機
１９ 絞り弁
２１ 絞り弁
２４ 除湿部
２５ 再生部
２６ 除湿手段
２７ 車外吹出口
２８ 再生風路
２９ 熱回収風路
３０ 顕熱交換器
３２ 混合風路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外気を導入する外気導入口から車内に空調風を吹き出す空調吹出口にかけての車外吸気風路と、
この車外吸気風路内に、前記外気導入口側から順に、
車内に吹出す上流側の空気流を切替える第一の風路切替手段、
前記外気導入口から前記空調吹出口に向かう空気流を発生させる送風手段、
車内に吹出す空気を冷却または加熱する第一車内熱交換器および第二車内熱交換器、
車内に吹出す下流側の空気流を切替える第二の風路切替手段を備え、
内気を導入する内気導入口から前記第一の風路切替手段へ接続される車内吸気風路と、
前記内気導入口と前記第一の風路切替手段の間から分岐して前記第一の風路切替手段へと接続される除湿風路と、
前記除湿風路内の空気を冷却する第三車内熱交換器を備え、
前記第二の風路切替手段から分岐し前記送風手段によって吹出す空気の少なくとも一部を車外へ吹出す車外吹出口を接続する再生風路と、
前記除湿風路内の前記第三車内熱交換器と前記第一の風路切替手段の間に除湿部、前記再生風路内に再生部を有する除湿手段と、
外気と冷媒を熱交換する車外熱交換器と、
冷媒を圧縮する圧縮機と、
冷媒を膨張させて減圧する減圧手段と、
前記第一車内熱交換器、前記第二車内熱交換器、前記第三車内熱交換器、前記車外熱交換器、前記圧縮機、および前記減圧手段の間で冷媒を循環させるヒートポンプとを備えたものであって、
前記外気導入口と前記第一の風路切替手段の間から分岐して前記第一の風路切替手段へと接続される熱回収風路と、
前記熱回収風路と前記再生部から下流側の前記再生風路との交差部に顕熱交換器を配置し、
前記再生風路内の空気から車内へ吹出す空気へ熱を回収し除湿暖房を行うことを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
外気を導入する外気導入口から車内に空調風を吹き出す空調吹出口にかけての車外吸気風路と、
この車外吸気風路内に、前記外気導入口側から順に、
車内に吹出す上流側の空気流を切替える第一の風路切替手段、
前記外気導入口から前記空調吹出口に向かう空気流を発生させる送風手段、
車内に吹出す空気を冷却または加熱する第一車内熱交換器および第二車内熱交換器、
車内に吹出す下流側の空気流を切替える第二の風路切替手段を備え、
内気を導入する内気導入口から前記第一の風路切替手段へ接続される車内吸気風路と、
前記内気導入口と前記第一の風路切替手段の間から分岐して前記第一の風路切替手段へと接続される除湿風路と、
前記除湿風路内の空気を冷却する第三車内熱交換器を備え、
前記第二の風路切替手段から分岐し前記送風手段によって吹出す空気の少なくとも一部を車外へ吹出す車外吹出口を接続する再生風路と、
前記除湿風路内の前記第三車内熱交換器と前記第一の風路切替手段の間に除湿部、前記再生風路内に再生部を有する除湿手段と、
外気と冷媒を熱交換する車外熱交換器と、
冷媒を圧縮する圧縮機と、
冷媒を膨張させて減圧する減圧手段と、
前記第一車内熱交換器、前記第二車内熱交換器、前記第三車内熱交換器、前記車外熱交換器、前記圧縮機、および前記減圧手段の間で冷媒を循環させるヒートポンプとを備えたものであって、
第一の風路切替手段と温度調整手段を連通する混合風路を備え、
再生部より下流側の再生風路と前記混合風路との交差部に顕熱交換器を配置し、前記再生風路を通って車外へ吹出す空気から前記混合風路を通って車内へ吹出す空気へ熱回収し除湿暖房を行うことを特徴とする車両用空調装置。
【請求項１】
外気を導入する外気導入口から車内に空調風を吹き出す空調吹出口にかけての車外吸気風路と、
この車外吸気風路内に、前記外気導入口側から順に、
車内に吹出す上流側の空気流を切替える第一の風路切替手段、
前記外気導入口から前記空調吹出口に向かう空気流を発生させる送風手段、
車内に吹出す空気を冷却または加熱する第一車内熱交換器および第二車内熱交換器、
車内に吹出す下流側の空気流を切替える第二の風路切替手段を備え、
内気を導入する内気導入口から前記第一の風路切替手段へ接続される車内吸気風路と、
前記内気導入口と前記第一の風路切替手段の間から分岐して前記第一の風路切替手段へと接続される除湿風路と、
前記除湿風路内の空気を冷却する第三車内熱交換器を備え、
前記第二の風路切替手段から分岐し前記送風手段によって吹出す空気の少なくとも一部を車外へ吹出す車外吹出口を接続する再生風路と、
前記除湿風路内の前記第三車内熱交換器と前記第一の風路切替手段の間に除湿部、前記再生風路内に再生部を有する除湿手段と、
外気と冷媒を熱交換する車外熱交換器と、
冷媒を圧縮する圧縮機と、
冷媒を膨張させて減圧する減圧手段と、
前記第一車内熱交換器、前記第二車内熱交換器、前記第三車内熱交換器、前記車外熱交換器、前記圧縮機、および前記減圧手段の間で冷媒を循環させるヒートポンプとを備えたものであって、
前記外気導入口と前記第一の風路切替手段の間から分岐して前記第一の風路切替手段へと接続される熱回収風路と、
前記熱回収風路と前記再生部から下流側の前記再生風路との交差部に顕熱交換器を配置し、
前記再生風路内の空気から車内へ吹出す空気へ熱を回収し除湿暖房を行うことを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
外気を導入する外気導入口から車内に空調風を吹き出す空調吹出口にかけての車外吸気風路と、
この車外吸気風路内に、前記外気導入口側から順に、
車内に吹出す上流側の空気流を切替える第一の風路切替手段、
前記外気導入口から前記空調吹出口に向かう空気流を発生させる送風手段、
車内に吹出す空気を冷却または加熱する第一車内熱交換器および第二車内熱交換器、
車内に吹出す下流側の空気流を切替える第二の風路切替手段を備え、
内気を導入する内気導入口から前記第一の風路切替手段へ接続される車内吸気風路と、
前記内気導入口と前記第一の風路切替手段の間から分岐して前記第一の風路切替手段へと接続される除湿風路と、
前記除湿風路内の空気を冷却する第三車内熱交換器を備え、
前記第二の風路切替手段から分岐し前記送風手段によって吹出す空気の少なくとも一部を車外へ吹出す車外吹出口を接続する再生風路と、
前記除湿風路内の前記第三車内熱交換器と前記第一の風路切替手段の間に除湿部、前記再生風路内に再生部を有する除湿手段と、
外気と冷媒を熱交換する車外熱交換器と、
冷媒を圧縮する圧縮機と、
冷媒を膨張させて減圧する減圧手段と、
前記第一車内熱交換器、前記第二車内熱交換器、前記第三車内熱交換器、前記車外熱交換器、前記圧縮機、および前記減圧手段の間で冷媒を循環させるヒートポンプとを備えたものであって、
第一の風路切替手段と温度調整手段を連通する混合風路を備え、
再生部より下流側の再生風路と前記混合風路との交差部に顕熱交換器を配置し、前記再生風路を通って車外へ吹出す空気から前記混合風路を通って車内へ吹出す空気へ熱回収し除湿暖房を行うことを特徴とする車両用空調装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−３５４８４（Ｐ２０１３−３５４８４Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７４７３４（Ｐ２０１１−１７４７３４）
【出願日】平成２３年８月１０日（２０１１．８．１０）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１０日（２０１１．８．１０）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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