(57)【要約】【課題】内気混入により換気負荷を低減でき且つ車室内の温度ムラも抑制することができる車両用空調装置を提供する。【解決手段】車両１のルーフ３に設けられて空調ユニット１２に繋がる循環ダクト１６と、車室２の後方に設けられて車室２内の空気を循環ダクト１６に導入する導入口１７と、を備え、車室２内の内気を導入口１７から循環ダクト１６に導入し、循環ダクト１６を介して内気を循環させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に導入した外気に車室内から取り込んだ内気を混入させ前記車室内に吹き出させる空調ユニットを備えた車両用空調装置であって、
前記車両のルーフに設けられて前記空調ユニットに繋がる循環ダクトと、
前記車室の後方に設けられて当該車室内の内気を前記循環ダクトに導入する導入口と、
を備えることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用空調装置において、
前記循環ダクトは、前記ルーフに対応する部分に車幅方向に亘って設けられていることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の車両用空調装置において、
前記循環ダクトが、前記車室を形成するヘッドライニングとルーフパネルとの間の空間に延設されていることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載の車両用空調装置において、
前記循環ダクトには、当該循環ダクト内を通過する空気の熱を吸収する熱交換手段が設けられていることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項５】
請求項４に記載の車両用空調装置において、
前記熱交換手段は、車両の前後方向に延びる複数枚のフィンが車幅方向に亘って所定間隔で並設されてなることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載の車両用空調装置において、
前記循環ダクトは、当該循環ダクトで発生した水を外部に排出させる排出路を備えていることを特徴とする車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車室内の暖房を行う車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両用空調装置においては、車外の空気（外気）を取り入れてこの外気を暖めることで、車室内を暖房していた。具体的には、車両前方側のインストルメントパネル等に設けられた吹き出し口から温風を吹き出す一方、車室内の空気（内気）を車両後方に設けられた排出口から外部に排出していた。
【０００３】
エンジンの駆動力により走行する自動車等の車両においては、エンジンの熱によって外気を十分に暖めることができる。このため、車室内の暖かい空気（内気）を外部に排出することは、何ら問題にはされていなかった。
【０００４】
近年、発熱を抑えたエンジンの開発が進んでおり、またモータの駆動力により走行する電気自動車やハイブリッド車両等の電動車両の実用化も進んでいる。このような車両においては、エンジンの熱によって外気を十分に暖めることができない場合がある。例えば、エンジンを備えていない電気自動車においては、エンジンの熱を利用できないため、車両用空調システムが備えるヒータにより外気を暖めている。このため、外気を暖めるため熱源の確保が難しい上記のような車両においては、暖房効率の向上が望まれている。
【０００５】
このような要求に対し、様々な提案がなされている。例えば、換気熱回収器と、回収熱放熱器と、熱移動手段とを備え、暖房を行う際、車室内から導出された暖かい空気の熱を換気熱回収器によって汲み上げ、熱移動手段によって回収熱放出器に伝え、回収熱放熱器において外気導入される冷たい空気を暖めるようにした自動車用空調装置がある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２３５４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記空調装置のように、車室内の空気の熱を利用することで、換気負荷を低減することはできる。しかしながら、車室内の暖かい空気の熱を全て回収することは難しく、換気負荷を十分に低減できているとは言い切れない。また装置が複雑化してしまい、製造コストが上昇してしまうという問題がある。
【０００８】
また暖房の際、外気と共に車室内の暖かい空気（内気）を適宜取り入れる内気混入を行うことによっても、暖房効率を高めることができる。すなわち、内気を取り入れることで車室内の暖かい空気（内気）を外部に排出する量が減少し、換気負荷（熱排出）が削減される。内気混入は、装置を複雑化することなく実現することができる。しかしながら、内気混入の割合を高めすぎてしまうと、窓の曇りが発生するという問題が生じてしまう。このため内気混入の割合はあまり高くすることができないという問題がある。
【０００９】
さらに内気混入を行うと、外気を暖める外気導入を行う場合に比べて、暖房ムラ（車室内の温度ムラ）が大きくなってしまうという問題もある。温風の吹き出し口と、内気を取り込む取り込み口とは、何れも車両前方側に設けられている。このため、内気混入を行った場合、車室の前方側のみで空気（内気）が循環してしまい、車室の前席側に比べて後席側が暖まり難いという問題が起こりやすい。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、内気混入により換気負荷を低減でき且つ車室内の温度ムラも抑制することができ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】
【００１１】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、車両に導入した外気に車室内から取り込んだ内気を混入させ前記車室内に吹き出させる空調ユニットを備えた車両用空調装置であって、前記車両のルーフに設けられて前記空調ユニットに繋がる循環ダクトと、前記車室の後方に設けられて当該車室内の内気を前記循環ダクトに導入する導入口と、を備えることを特徴とする車両用空調装置にある。
【００１２】
かかる第１の態様では、暖房時に車室の前方側から送り出した空気（温風）が、車室の後方に設けられた導入口から循環ダクトに導入される。これにより、温風が車室全体に行き渡り、車室内の温度ムラが抑制される。また車室内の暖められた空気（内気）が外部に排出されることなく循環ダクトを介して循環されるため、換気負荷が低減されて暖房効率が向上する。特に、循環ダクトが車両のルーフに設けられルーフからの放熱に伴う車室内の温度低下が抑えられていることで、暖房効率が向上する。
【００１３】
また循環ダクトを空気（内気）が通過する際、内気に含まれる水分が冷却されて凝縮するため、内気の湿度が低下する。したがって、内気混入時にも窓の曇りの発生を抑制できる。
【００１４】
本発明の第２の態様は、第１の態様の車両用空調装置において、前記循環ダクトは、前記ルーフに対応する部分に車幅方向に亘って設けられていることを特徴とする車両用空調装置にある。
【００１５】
かかる第２の態様は、循環ダクトが比較的広い範囲に設けられていることで、ルーフからの放熱がより確実に抑えられる。また循環ダクトを通過する空気の湿度を効果的に低下させることができる。
【００１６】
本発明の第３の態様は、第１又は２の態様の車両用空調装置において、前記循環ダクトが、前記車室を形成するヘッドライニングとルーフパネルとの間の空間に延設されていることを特徴とする車両用空調装置にある。
【００１７】
かかる第３の態様では、車両形状を大きく変更することなく、循環ダクトを介して車室内の空気を循環させることができる。
【００１８】
本発明の第４の態様は、第１〜３の何れか一つの態様の車両用空調装置において、前記循環ダクトには、当該循環ダクト内を通過する空気の熱を吸収する熱交換手段が設けられていることを特徴とする車両用空調装置にある。
【００１９】
かかる第４の態様では、循環ダクトを通過する内気の湿度をさらに効果的に低下させることができる。
【００２０】
本発明の第５の態様は、第４の態様の車両用空調装置において、前記熱交換手段は、車両の前後方向に延びる複数枚のフィンが車幅方向に亘って所定間隔で並設されてなることを特徴とする車両用空調装置にある。
【００２１】
かかる第５の態様では、比較的簡単な構成で、循環ダクトを通過する内気の湿度を効果的に低下させることができる。
【００２２】
本発明の第６の態様は、第１〜５の何れか一つの態様の車両用空調装置において、前記循環ダクトは、当該循環ダクトで発生した水を外部に排出させる排出路を備えていることを特徴とする車両用空調装置にある。
【００２３】
かかる第６の態様では、内気の冷却に伴って循環ダクト内で発生した水が排出路から外部に排出され、空調ユニット内への流入が防止される。
【発明の効果】
【００２４】
以上のように、本発明の車両用空調装置では、車室内の温度ムラを抑制できると共に、換気負荷を低減して暖房効率を高めることができる。また内気の湿度が抑制されるため、内気混入時の内気の割合を高めて暖房効率をさらに向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両用空調装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る車両用空調装置の概略構成を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る熱交換手段を示す図であり、図２のＡ−Ａ′線断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る熱交換手段を示す図であり、図３のＢ−Ｂ′線断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る熱交換手段の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１及び図２に示すように、車両１に搭載される車両用空調装置１０は、空気を暖めるためのヒータ１１を備えた空調ユニット１２を備え、空調ユニット１２で暖められた空気を送風ダクト１３から車室２に送り出して車室２内の暖房を行う。ヒータ１１の構成は特に限定されないが、例えば、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）ヒータ等が好適に用いられる。
【００２７】
空調ユニット１２は、外気を取り込む外気取込口１４と、内気を取り込む内気取込口１５とを備える。これら外気取込口１４と内気取込口１５とには図示は省略するがダンパが設けられている。暖房時には、このダンパの開度を調節することで、外気導入を行うと共に、必要に応じて内気混入（内気導入）を行う。外気導入時には、外気取込口１４を開いて外気のみを空調ユニット１２に取り込む。内気混入時には、外気取込口１４と共に内気取込口１５を開いて、外気に対して所定の割合で内気を混入させる。
【００２８】
ここで、本発明に係る車両用空調装置１０は、空調ユニット１２の内気取込口１５に接続される循環ダクト１６を備え、循環ダクト１６は導入口１７を介して車室２にも接続されている。この循環ダクト１６は、車両１のルーフ３に設けられ、車両１の前方側で空調ユニット１２に接続されると共に、車両１の後方側で導入口１７を介して車室２に接続されている。具体的には、循環ダクト１６は、車両１のルーフ３と共に、フロントピラー４及びリヤピラー５にも連続的に設けられている。また循環ダクト１６は、車体を構成するインナーパネルとアウターパネルとの間の空間内に形成されている。例えば、ルーフ３においては、図３に示すように、循環ダクト１６は、車室２の天井部分を形成するヘッドライニング６とルーフパネル７との間の空間に設けられている。なお循環ダクト１６は、ヘッドライニング６とルーフパネル７との間の空間自体であってもよいし、この空間内に別部材で形成されていてもよい。
【００２９】
また導入口１７は、車室２の後方側、好ましくは車室２の後席よりも後方側に設けられ、車室２内の空気（内気）を循環ダクト１６に導入する。車両１の高さ方向において、この導入口１７を設ける位置は特に限定されないが、比較的低い位置であることが好ましく、本実施形態では、導入口１７を車両１の床面付近に設けている。また循環ダクト１６は、図示しないが、導入口１７に近接して設けられる排出口にも接続されている。排出口は、外気導入時に車室２内の内気を外部に排出させるためのものであり、この排出口には、例えば、逆止弁が設けられている。
【００３０】
このような構成により、外気導入時には、車室２内の内気が導入口１７から排出口を介して外部に排出される。一方、内気混入時には、空調ユニット１２から車室２内に送り出された空気は、導入口１７から循環ダクト１６に導入され、循環ダクト１６を介して空調ユニット１２に供給される。内気混入時には、循環ダクト１６内の空気（内気）の流れによって循環ダクト１６内が負圧になり、排出口は逆止弁によって塞がれた状態となる。したがって、車室２内の内気は、外部に排出されることなく循環ダクト１６を介して良好に循環される。
【００３１】
このような構成の車両用空調装置１０によれば、暖房時に車室２内に送り出された空気（温風）が、車室２の後方に設けられた導入口１７から循環ダクト１６に導入されることで、温風が車室２の全体に行き渡り、車室２内の温度ムラが抑制される。また内気導入時には、車室２内の暖められた空気（内気）が外部に排出されることなく循環ダクト１６を介して循環されるため、換気負荷が低減されて暖房効率が向上する。特に、循環ダクト１６が車両１のルーフ３に設けられていることで、車室２内の熱がルーフ３から放出されるのを抑制することができる。すなわち、循環ダクト１６内に車室２内の暖かい内気が流れ込むことで、ルーフ３の略全面が暖められて車室２内の温度低下が抑制される。したがって、暖房効率を効果的に高めることができる。
【００３２】
また本実施形態では、図２に示すように、循環ダクト１６のルーフ３に対応する部分が、車両１の車幅方向に亘って設けられている。これによりルーフ３の略全面が暖められるため、車室２内の温度低下をより確実に抑えることができる。
【００３３】
さらに循環ダクト１６には、循環ダクト１６内を通過する空気（内気）の熱を吸収する熱交換手段である熱交換器１８が設けられている。熱交換器１８は、車両１の前後方向に延びる複数枚のフィン１９を備え、これら複数のフィン１９が断面略矩形状のケース２０内に車幅方向に亘って所定間隔で並設されている。すなわちケース２０内には、複数枚のフィン１９によって複数の孔部２１が形成されている。
【００３４】
また循環ダクト１６のフロントピラー４に対応する部分には、先端部が車両１のフードルーム（エンジンルーム）まで延びる排水管（排出路）２２が設けられている（図１参照）。この排水管２２は、本実施形態では、一端が熱交換器１８に接続されており、熱交換器１８からフードルームまで延設されている。
【００３５】
循環ダクト１６を流れる内気は、この熱交換器１８の各孔部２１を通過する際、各フィン１９と接触することで冷却され、内気に含まれる水分が凝縮する。このように熱交換器１８によって内気を冷却することで、内気の湿度を低下させることができる。車室２から循環ダクト１６に導入された内気は、湿度が比較的高いが、熱交換器１８を通過させることで、湿度を確実に低下させることができる。
【００３６】
これにより、内気混入時であっても、空調ユニット１２から車室２内に送り出される空気の湿度が低下する。これにより、内気混入時であっても、窓の曇り等の発生を抑制することができる。また循環ダクト１６を介して循環される内気の湿度低下に伴って、外気に混入する内気の割合を高めることができる。これにより暖房効率をさらに向上することができる。
【００３７】
なお凝縮により熱交換器１８内に発生した水は、排水管２２からフードルームを介して外部に確実に排出することができ、空調ユニット１２内に流入することはない。
【００３８】
また熱交換器（熱交換手段）１８の構成は特に限定されるものではない。例えば、図５に示すように、熱交換器１８は、独立した複数のフィン１９Ａと、各フィン１９Ａの下端に設けられて熱交換器１８で発生した水を受けるＵ字状の受け部２３とで構成されていてもよい。このような構成としても、循環ダクト１６を流れる内気を確実に冷却することができる。
【００３９】
また循環ダクト１６内には、熱交換器１８以外の部分に、断熱材等を設けるようにしてもよい。これにより、熱交換器１８のみで内気が冷却され、循環ダクト１６内の他の部分での結露を抑制することができる。
【００４０】
このような本発明に係る車両用空調装置１０は、例えば、電気自動車、或いはハイブリッド自動車等のようにモータの駆動力により走行する電動車両に搭載して好適なものである。上述のように暖房効率を高めることで、ヒータ１１で使用する電力量を抑制することができ、一回の充電での走行距離を伸ばすことができる。勿論、本発明に係る車両用空調装置１０は、電動車両だけでなく、エンジンの駆動力で走行する各種自動車に適用することができるものである。
【００４１】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこのような実施形態に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００４２】
１  車両
２  車室
３  ルーフ
４  フロントピラー
５  リヤピラー
６  ヘッドライニング
７  ルーフパネル
１０  車両用空調装置
１１  ヒータ
１２  空調ユニット
１３  送風ダクト
１４  外気取込口
１５  内気取込口
１６  循環ダクト
１７  導入口
１８  熱交換器
１９  フィン
２０  ケース
２１  孔部
２２  排水管
２３  受け部
【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１】
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