(57)【要約】【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】予冷熱交換器２７を通過した外気と除湿部２４で除湿された内気を混合され第一車内熱交換器８で加熱された混合空気の一部を、第二の風路切替手段１０により、再生風路１２へ流入させ、再生部２５を通過した後の混合空気を、蒸発器として熱交換する第三車内熱交換器１３により除湿してから車内へ戻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、再生部２５を通過した後の混合空気から第三車内熱交換器１３で水蒸気潜熱を回収するので、ヒートポンプの暖房負荷を低減できる。【選択図】図１
2013014306.tif 000002
【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、
前記第二の風路切替手段から分岐され、前記送風手段が吹出す空気の少なくとも一部を再生吹出口に連通させる再生風路と、
前記除湿風路内の前記第一の風路切替手段の上流側に除湿部、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を備えたものであって
外気導入時の暖房運転時において、前記第一の風路切替手段により、前記外気導入口から導入した外気と前記除湿部で除湿された内気を混合した混合空気の一部を、前記第二の風路切替手段により、前記再生風路へ流入させることで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】
再生風路内の再生部と再生吹出口の間に第三車内熱交換器を備え、
前記再生吹出口は車内と連通し、
第一車内熱交換器、第二車内熱交換器、前記第三車内熱交換器、車外熱交換器、圧縮機、および減圧手段の間で冷媒を循環させるヒートポンプを備えたものであって、
前記再生部を通過した空気は、蒸発器として作用する前記第三車内熱交換器により熱交換および除湿を行われた後、前記再生吹出口から車内へと戻されることを特徴とする請求項１記載の車両用空調装置。
【請求項３】
再生風路内の再生部と再生吹出口との間と、車外吸気風路内の第一車内熱交換器の上流側との交差部に、再生熱交換器を備え、
前記再生吹出口は車外と連通し、
前記再生部を通過した空気は、前記再生熱交換器により、前記車外吸気風路を通って車内へ吹出す空気と熱交換した後、前記再生吹出口から車外へと排出されることを特徴とする請求項１記載の車両用空調装置。
【請求項４】
除湿風路内の除湿部の上流側に第四車内熱交換器を備え、
第一車内熱交換器、第二車内熱交換器、前記第四車内熱交換器、車外熱交換器、圧縮機、および減圧手段の間で冷媒を循環させるヒートポンプを備えるものであって、
内気導入口から前記除湿風路へ流入した内気は、蒸発器として作用する前記第四車内熱交換器により熱交換と除湿を行われた後、前記除湿部へと流入することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の車両用空調装置。
【請求項５】
外気導入口と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接続される予冷風路と、
除湿風路内の除湿部の上流側と、前記予冷風路との交差部に予冷熱交換器を備え、
前記予冷熱交換器により、内気導入口から前記除湿風路へ流入した内気と、前記外気導入口から導入した外気を熱交換させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の車両用空調装置。
【請求項６】
再生風路内の第三車内熱交換器と再生吹出口との間から分岐して内気を車外へ排出する内気排出口にかけての内気排出風路と、
前記再生風路と前記内気排出風路の分岐点に配置され、
前記再生風路を通過する空気について車内に戻す量と車外へ排出する量を調整する排出風量調整手段を備えることを特徴とする、
請求項１乃至５のいずれかに記載の車両用空調装置。
【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と再生用の第二通風路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一顕熱交換器１０８が配置されている。この第一顕熱交換器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、その下流側に第二顕熱交換器１１０が配置されている。
【０００６】
このため、第一顕熱交換器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および第一顕熱交換器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、再生用の第二通風路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、再生用の第二通風路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、第二顕熱交換器１１０は、再生用の第二通風路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、第二顕熱交換器１１０の下流側には車室内への吹出口１１４が設けられ、第二顕熱交換器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、再生用の第二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き出す空調吹出口にかけての車外吸気風路と、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、前記第二の風路切替手段から内気を車内へ吹出す再生吹出口にかけての再生風路と、前記除湿風路内の前記第一の風路切替手段の上流側に除湿部と前記再生風路内に再生部を有する除湿手段を備え、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、外気導入時の暖房運転において、前記第一の風路切替手段により、前記外気導入口から導入した外気と前記除湿部で除湿された内気とを混合した混合空気の一部を、前記第二の風路切替手段により、前記再生風路へ流入させ、除湿暖房運転を行うものである。
【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。
【００１４】
さらに、除湿手段の再生部を通過した後の混合空気から第三車内熱交換器で水蒸気潜熱を回収することにより、第二車内熱交換器の加熱能力を向上することができるとともに、除湿手段の再生部を通過した後の混合空気を車内に戻すことで、再生に用いた空気を車外に排出する場合と比較して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】同除湿暖房運転時の風路構成図
【図３】同除湿暖房運転の凍結防止モード時の風路構成図
【図４】同冷房運転時の風路構成図
【図５】同排気風量調整手段を備える場合の風路構成図
【図６】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】
先ず、本発明の空調システムについて、図１を参照しながら説明する。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
また、後述する再生風路１２内に、冷房運転時に凝縮器、暖房運転時に蒸発器として熱交換する第三車内熱交換器１３が配置されている。
【００２２】
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。
【００２３】
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）が、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）が配置されている。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
次いで、本発明の除湿システムについても同じく図１を参照しながら説明する。
【００２７】
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、内気導入口４から導入される内気と外気導入口１から導入される外気とを熱交換させる予冷熱交換器２７と、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へと接続される予冷風路２８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２９と、第二の風路切替手段１０から内気を車内へ戻す再生吹出口３０にかけての再生風路１２で構成されている。
【００２８】
そして、除湿風路２９と予冷風路２８の交差部に予冷熱交換器２７が設けられており、除湿風路２９内の予冷熱交換器２７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１２内に除湿手段２６の再生部２５が配置されている。
【００２９】
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。
【００３０】
また、再生風路１２内の、除湿手段２６と再生吹出口３０との間に、冷房運転時に凝縮器、暖房運転時に蒸発器として作用する第三車内熱交換器１３が配置されている。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
尚、除湿手段２６は、吸湿材料を基材に保持させ回転自在な円筒形状の吸着ローターで構成し、この場合は除湿手段２６に駆動部を備え所定の速度にて回転させることにより、除湿手段２６の内、除湿風路２９に跨る除湿部２４と、再生風路１２に跨る再生部２５を連続して入れ替えることができる。
【００３４】
また尚、除湿手段２６を、吸湿材料を基材に保持させた互い違いに交差する風路を備えた伝熱板の積層体で構成しても良く、この場合は除湿手段２６には駆動部を設けず、除湿部２４に連通する除湿風路２９と再生部２５に連通する再生風路１２を切換手段、例えば駆動部を備えたシャッターやダンパ、により所定間隔毎に切り替えることができる。
【００３５】
また尚、予冷熱交換器２７は、互い違いに交差する風路を備えた伝熱板の積層体で構成される顕熱交換器であることが望ましく、この場合伝熱板は風路高さを保持するリブを所定間隔で複数配置しており、材質は樹脂または金属である。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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、外気が外気導入口１から予冷風路２８を通って第一の風路切替手段６に至る風路と、内気が内気導入口４から除湿風路２９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。
【００４０】
このとき、外気導入口１から予冷風路２８内に送風された外気と、内気導入口４から除湿風路２９内に送風された内気とが、予冷熱交換器２７の作用によって熱交換され、すなわち除湿風路２９を通る内気は外気によって冷却されて相対湿度が上昇する。
【００４１】
予冷熱交換器２７を通過し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。
【００４２】
一方、予冷風路２８内の外気は予冷熱交換器２７で熱交換し、すなわち内気によって加熱され温度が上昇する。
【００４３】
そして除湿部２４を通過して乾燥および温度上昇した内気と、予冷熱交換器２７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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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、その一部が再生風路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。
【００４７】
再生風路１２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、再生部２５において、除湿手段２６の吸湿材料は再生風路１２内の空気から熱を受け取って水分を空気中に放湿する。
【００４８】
このようにして除湿手段２６の再生が行われ、除湿手段２６を通過した空気は再生吹出口３０より車内へ吹出される。
【００４９】
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１２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。
【００５０】
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。
【００５１】
またさらに、本発明の請求項２の構成では、再生風路１２内の除湿手段２６と再生吹出口３０との間に、除湿暖房時に蒸発器として作用する第三車内熱交換器１３を配置し、第三車内熱交換器１３で再生風路１２内の空気を冷却除湿してから再生吹出口３０を通じて車内に戻す構成となっている。
【００５２】
このように構成することで、除湿手段２６の再生部２５を通過した後の空気から第三車内熱交換器１３で水蒸気潜熱を回収し、冷媒を介してその熱を第二車内熱交換器９へ戻すことで、第二車内熱交換器９の加熱能力を向上することができる。
【００５３】
また、除湿手段２６の再生に用いた空気を車内に戻すことにより、再生に用いた空気を車外に排出する場合と比較してヒートポンプの暖房負荷を低減できるので、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。
【００５４】
さらに、熱を車外に逃がしにくくなるので車内温度を快適温度に維持するためにより少ない風量の暖房でもよくなり、空調吹出口２や送風手段７から発生する騒音が小さくなるので、車内の静粛性を保つことができる。
【００５５】
また、外気導入口１から予冷風路２８内に吸込まれた外気と、内気導入口４から除湿風路２９内に吸込まれた内気とが、予冷熱交換器２７の作用によって顕熱交換されるので、除湿風路２９内の内気は外気によって冷却され相対湿度が上昇し、内気は、相対湿度が上昇することにより、除湿手段２６の吸湿材料に水分が吸湿されやすくなる。
【００５６】
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、内気を顕熱交換せずに除湿する場合と比較して、相対湿度が高いため、より多くの水分を除湿することができる。
【００５７】
除湿された空気は、水分の吸着熱により空気温度が上昇するが、除湿量増加に比例して吸着熱も大きくなるので、より多くの水分を除湿された内気は、より多くの吸着熱によって温度が上昇することになり、予冷熱交換器２７で熱交換された外気と混合した混合空気の温度が上昇するため、ヒートポンプの暖房負荷をより低減することができる。
【００５８】
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。
【００５９】
この場合、除湿暖房運転中に予冷熱交換器２７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予冷風路２８から車外吸気風路３へと切替える。
【００６０】
また、内気を導入する風路は除湿風路２９のまま維持する。このように変更すると、予冷熱交換器２７に導入される空気が内気導入口４からの内気のみとなり、外気が導入されなくなるので、予冷熱交換器２７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。
【００６１】
よって、予冷熱交換器２７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。
【００６２】
尚、エンジンや電力機器を冷却する循環冷却水との熱交換によって空気を加熱する加熱用熱交換器、もしくは、ＰＴＣヒータ等の電気ヒータ、もしくはその両方によって構成される加熱手段を送風手段７の下流側に備えても良く、この場合、極寒冷地において車外熱交換器１４での外気からの吸熱が少なくなることで、すなわち第二車内熱交換器の暖房能力が低下したとしても、除湿暖房運転を行うことができる。
【００６３】
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。
【００６４】
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状態を検知した場合には、冷房運転に切り替わる。
【００６５】
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１２への連通が遮断される。
【００６６】
そして送風手段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。
【００６７】
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、逆止弁１８、車外熱交換器１４、第三車内熱交換器１３、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。
【００６８】
またこのとき、第二車内熱交換器９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。
【００６９】
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から吐出された空気は、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。
【００７０】
第二の風路切替手段１０では、再生風路１２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。
【００７１】
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。
【００７２】
さらに、除湿手段２６の再生部を通過した後の混合空気から第三車内熱交換器１３で水蒸気潜熱を回収することで、第二車内熱交換器９の加熱能力を向上することができるとともに、除湿手段２６の再生部２５を通過した後の空気を車内に戻すことにより、再生に用いた空気を車外に排出する場合と比較してヒートポンプの空調負荷を低減でき、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。
【００７３】
なお、図５に示すように、再生風路１２内の第三車内熱交換器１３と再生吹出口３０との間から分岐して内気を車外へ排出する内気排出口３１にかけての内気排出風路３２を備え、再生風路１２と内気排出風路３２の分岐点に配置され、再生風路１２を通過する空気について車内へ戻す量と車外へ排出する量を調整するダンパ機構で構成された排気風量調整手段３３を備える構成としてもよい。
【００７４】
このような構成とすると、除湿暖房時に急速に窓の曇りを解消したい場合、制御手段によって排気風量調整手段３３を動作させ、再生吹出口３０から車内に戻る風量と、内気排出口３１から車外へ排出する風量を調整し、一部を積極的に車外へと排出して車室内の水分量を減少させ、窓の曇りを急速に解消することができる。
【００７５】
（実施の形態２）
図６は本発明における実施の形態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と同等の構成およ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。
【００７６】
先ず、本実施の形態の構成および空調システムについて、図６を参照しながら説明する。
【００７７】
図６に示すように、本実施の形態の構成では、再生風路１２内の再生部２５と再生吹出口３０との間と、車外吸気風路３内の第一車内熱交換器８の上流側との交差部に、再生熱交換器３４を設けている。
【００７８】
再生吹出口３０は車外と連通し、再生部２５を通過した空気は、再生熱交換器３４により、車外吸気風路３を通って車内へ吹出す空気と熱交換した後、再生吹出口３０から車外へと排出される。
【００７９】
また、除湿風路２９内の除湿部２４の上流側には第四車内熱交換器３５を設けており、第一車内熱交換器８、第二車内熱交換器９、第四車内熱交換器３５、車外熱交換器１４、圧縮機１６、および減圧手段の間で冷媒を循環させて構成されるヒートポンプ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。
【００８０】
次いで、本実施の形態の除湿システムについても同じく図６を参照しながら説明する。
【００８１】
除湿システムは、内気を除湿するための、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２９と、第二の風路切替手段１０から内気を車内へ戻す再生吹出口３０にかけての再生風路１２で構成されている。
【００８２】
さらに、除湿風路２９内の、除湿部２４の上流側には、除湿暖房運転時に蒸発器として作用する第四車内熱交換器３５が設けられており、内気導入口４から除湿風路２９へ送風された内気は、第四車内熱交換器３５により熱交換と除湿を行われた後、除湿部２４へと流入し、さらに除湿と熱交換が行われるものである。
【００８３】
以上述べた構成において、その運転動作について同じく図６を参照しながら説明する。
【００８４】
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、外気が外気導入口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、内気が内気導入口４から除湿風路２９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。
【００８５】
このとき、内気導入口４から除湿風路２９内に送風された内気は、第四車内熱交換器３５の作用によって熱交換および除湿がなされ、すなわち除湿風路２９を通る内気は第四車内熱交換器３５内の冷媒と熱交換して冷却されることで相対湿度が上昇する。
【００８６】
第四車内熱交換器３５を通過し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でさらに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。
【００８７】
そして除湿部２４を通過して乾燥および温度上昇した内気と、外気導入口１より車外吸気風路３を通過して導入された外気は、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。
【００８８】
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、第四車内熱交換器３５、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および第四車内熱交換器３５が蒸発器として作用する。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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、その一部が再生風路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。
【００９２】
再生風路１２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、再生部２５において、除湿手段２６の吸湿材料は再生風路１２内の空気から熱を受け取って水分を空気中に放湿し、除湿手段２６の再生が行われる。
【００９３】
除湿手段２６を通過した空気は、再生熱交換器３４により車外吸気風路３を通過し車内へ吹出す空気との間で熱交換を行い、再生吹出口３０より除湿材料から放湿させた水分とともに車外へと排気される。
【００９４】
ここで、本実施の形態の構成では、除湿風路２９内の除湿部２４よりも上流側に蒸発器として作用する第四車内熱交換器３５を配置し、第四車内熱交換器３５で除湿風路２９内の空気を冷却除湿してからさらに除湿部２４で除湿させる構成となっている。
【００９５】
このように構成することで、内気導入口４から除湿風路２９へ送風された内気から第四車内熱交換器３５で水蒸気潜熱を回収し、冷媒を介してその熱を第二車内熱交換器９へ戻すことで、第二車内熱交換器９の加熱能力を向上することができる。
【００９６】
またさらに、第四車内熱交換器３５および除湿部２４の両方で除湿を行うことができるので、車内へ吹出す空気を急速に除湿することができる。
【００９７】
また尚、再生熱交換器３４は、互い違いに交差する風路を備えた伝熱板の積層体で構成される顕熱交換器であることが望ましく、この場合伝熱板は風路高さを保持するリブを所定間隔で複数配置しており、材質は樹脂または金属である。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
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、除湿手段の再生に用いた空気から水蒸気潜熱を回収することにより、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】
【００９９】
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  再生風路
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  予冷熱交換器
２８  予冷風路
２９  除湿風路
３０  再生吹出口
３１  内気排出口
３２  内気排出風路
３３  排気風量調整手段
３４  再生熱交換器
３５  第四車内熱交換器
【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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