(57)【要約】【課題】簡単な構成で、除湿暖房時における車両の燃費を向上させることができる車両用空調装置を提供する。【解決手段】冷却用熱交換器３と、加熱用熱交換器４と、冷却用熱交換器３から加熱用熱交換器４に至るヒータ通過経路９Ｈと、加熱用熱交換器４を迂回するヒータ迂回経路９Ｃへの空調風９の流入割合を調整するエアミックスドア５と、を備える車両用空調装置１００である。車両用空調装置１００は、加熱用熱交換器４よりも空調風９の流れの上流側で、かつ加熱用熱交換４に面する位置に不動に設けられる除湿部材６と、除湿部材６の車両上方側を覆うように配置され、除湿部材６の近傍から車両上方側への空調風９の流れを制限する対流制限板７と、を備える。対流制限板７は、エアミックスドア５と共に、ヒータ通過経路９Ｈとヒータ迂回経路９Ｃとを区画する仕切りを形成する。【選択図】図１
2016222013.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車室内あるいは車外からチャンバー内に導入された空気である空調風を冷却する冷却用熱交換器と、
前記冷却用熱交換器よりも前記空調風の流れの下流側に配置され、前記空調風を加熱する加熱用熱交換器と、
前記冷却用熱交換器と前記加熱用熱交換器との間に配置され、前記冷却用熱交換器から前記加熱用熱交換器に至るヒータ通過経路と、前記加熱用熱交換器を迂回するヒータ迂回経路への前記空調風の流入割合を調整するエアミックスドアと、を備える車両用空調装置であって、
前記加熱用熱交換器よりも前記空調風の流れの上流側で、かつ前記加熱用熱交換に面する位置に不動に設けられる除湿部材と、
前記除湿部材の車両上方側を覆うように配置され、前記除湿部材の近傍から車両上方側への前記空調風の流れを制限する対流制限板と、を備え、
前記対流制限板は、前記エアミックスドアと共に、前記ヒータ通過経路と前記ヒータ迂回経路とを区画する仕切りを形成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、簡単な構成で、除湿暖房時における車両の燃費を向上させることができる車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車室内の温度を調節する車両用空調装置は一般的に、冷却用熱交換器と、加熱用熱交換器と、エアミックスドアと、を備える（例えば、特許文献１など参照）。冷却用熱交換器は、車室内あるいは車外からチャンバー内に導入された空気（空調風）を冷却する構成である。加熱用熱交換器は、冷却用熱交換器よりも空調風の流れの下流側に配置され、空調風を加熱する構成である。エアミックスドアは、冷却用熱交換器から加熱用熱交換器に至る空調風の通路（ヒータ通過経路）と、加熱用熱交換器を迂回する空調風の通路（ヒータ迂回経路）への空調風の流入割合を調整することで、冷却用熱交換器を通過した空調風（冷風）と、加熱用熱交換器を通過した空調風（温風）と、の混合割合を調節する部材である。
【０００３】
空調風は、冷却用熱交換器で冷却されることで除湿される。空調風の温度が下がることで、空調風に含まれる水分が結露するからである。ここで、除湿された温風を得るには、空調風を冷却用熱交換器で冷却した後、加熱用熱交換器で加熱する。このような除湿方式では、空調風の加熱効率が悪いし、暖房を使用するにも関わらず冷却用熱交換器を動作させる必要があるため、車両の燃費が芳しくない。このような問題点を解決する技術として、例えば特許文献２に記載の技術を挙げることができる。
【０００４】
特許文献２の車両用空調装置では、ヒータ通過経路（特許文献２では第１の流路）における加熱用熱交換器よりも上流の位置、ヒータ通過経路における加熱用熱交換器よりも下流の位置、およびヒータ迂回経路（特許文献２では第２の流路）の途中の位置、のいずれかの位置に切替可能に配置される除湿部材切替手段を設けている。除湿部材切替手段を設けることにより、暖房時に冷却用熱交換器を停止しても、除湿された温風を得ることができ、車両の燃費を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６３−２４２７１４号公報
【特許文献２】特開２０１３−２４４７７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２の構成では、チャンバー内で除湿部材の位置を切り変える必要があるため、大型のチャンバーが必要であるという問題がある。また、除湿部材の位置を切り換えるための除湿部材切替手段の分だけ車両の部品点数が増加し、コストを含めた車両の生産性が低下するという問題がある。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、簡単な構成で、除湿暖房時における車両の燃費を向上させることができる車両用空調装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様に係る車両用空調装置は、車室内あるいは車外からチャンバー内に導入された空気である空調風を冷却する冷却用熱交換器と、前記冷却用熱交換器よりも前記空調風の流れの下流側に配置され、前記空調風を加熱する加熱用熱交換器と、前記冷却用熱交換器と前記加熱用熱交換器との間に配置され、前記冷却用熱交換器から前記加熱用熱交換器に至るヒータ通過経路と、前記加熱用熱交換器を迂回するヒータ迂回経路への前記空調風の流入割合を調整するエアミックスドアと、を備える車両用空調装置である。この車両用空調装置は、前記加熱用熱交換器よりも前記空調風の流れの上流側で、かつ前記加熱用熱交換に面する位置に不動に設けられる除湿部材と、前記除湿部材の車両上方側を覆うように配置され、前記除湿部材の近傍から車両上方側への前記空調風の流れを制限する対流制限板と、を備える。前記対流制限板は、前記エアミックスドアと共に、前記ヒータ通過経路と前記ヒータ迂回経路とを区画する仕切りを形成する。
【発明の効果】
【０００９】
上記構成では、加熱用熱交換に面する位置に不動に設けられる除湿部材によって、冷却用熱交換器を動作させることなく除湿された温風を得ることができる。また、この除湿部材はチャンバー内に不動に設けられる構成であって、当該除湿部材のチャンバー内での位置を変化させる機構を必要としないため、チャンバーの大型化、車両の生産性の低下などの問題が生じない。
【００１０】
さらに、上記構成では、除湿部材の車両上方側に配置される対流制限板が、エアミックスドアと共に、ヒータ通過経路とヒータ迂回経路とを区画する仕切りを形成している。このような構成によって、除湿部材がチャンバー内で不動に設けられていても、除湿部材の再生（除湿部材で吸湿した水分を放出させ、除湿部材の吸湿性能を回復すること）を効率的に行なうことができる。その詳細については、実施形態１で詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態１の車両用空調装置の概略図である。
【図２】実施形態１の車両用空調装置における除湿部材近傍の部分拡大図である。
【図３】実施形態２の車両用空調装置における除湿部材近傍の部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態に係る車両用空調装置を図面に基づいて説明する。
【００１３】
＜実施形態１＞
≪全体構成≫
図１に示すように、車両用空調装置１００は、従来の車両用空調装置と同様に、チャンバー１と、ブロワ２と、冷却用熱交換器３と、加熱用熱交換器４と、エアミックスドア５と、を備える。この車両用空調装置１００はさらに、チャンバー１内の所定位置に不動に設けられる除湿部材６と対流制限板７とを備える。以下、車両用空調装置１００に備わる各構成を詳細に説明する。
【００１４】
≪チャンバー≫
チャンバー１は、車両用空調装置１００の部材２，３，４，５を内部に収納する。チャンバー１には、外気導入路１Ａと内気導入路１Ｂとが繋がっている。両導入路１Ａ，１Ｂには、その開閉を切り換えるモード切替ドア１０が設けられている。モード切替ドア１０は、実線で示す位置と二点鎖線で示す位置との間で回動自在に設けられており、実線で示す位置にモード切替ドア１０があるときは、車外からチャンバー１内に外気が導入され、二点鎖線で示す位置にモード切替ドア１０があるときは、車室からチャンバー１内に内気が導入される。また、両導入路１Ａ，１Ｂの近傍にはブロワ２が設けられており、このブロワ２によって内気もしくは外気が効率的にチャンバー１内に導入されるようになっている。チャンバー１内に導入される内気もしくは外気である空調風９のおおよその流れを太線矢印で示す。
【００１５】
上記チャンバー１には、チャンバー１内で温度調節を行なった空調風９を車室内に送り出す送風路１Ｘ，１Ｙ，１Ｚが繋がっている。これらの送風路１Ｘ，１Ｙ，１Ｚはそれぞれ、車室内のインストルメントパネルや足元にある空調風の吹出口や、デフロスターに繋がっている。各送風路１Ｘ，１Ｙ，１Ｚには図示しない開閉ドアが設けられており、各送風路１Ｘ，１Ｙ，１Ｚの使用・不使用を切り換えることができるようになっている。
【００１６】
≪冷却用熱交換器≫
冷却用熱交換器３は、空調風９を冷却する部材である。本例の冷却用熱交換器３は、内部に冷媒の循環路の一部が構成されるエバポレータである。エバポレータ３を備える熱交換システムには、例えば、冷媒を圧縮するコンプレッサ、コンプレッサを経た冷媒を冷却するコンデンサ、コンデンサを経た冷媒をエバポレータ内の循環路に噴霧するエキスパンションバルブなどを備える公知の構成を利用できる。エバポレータ３内に冷媒を循環させておけば、空調風９はエバポレータ３を通過する際に冷却される。エバポレータ３内の冷媒の循環を停止しておけば、空調風９は冷却されることなく単にエバポレータ３を通過する。
【００１７】
ここで、上記コンプレッサはエンジンを駆動源とするため、信号待ちなどでエンジンを停止した際、コンプレッサも停止する。そうなるとエバポレータ３の冷却性能が急激に低下し、車室内の室温が暑くなり易いという問題がある。このような問題点に対して、本例ではエバポレータ３に蓄冷部材３０を設けることで、エバポレータ３の冷却性能の低下を蓄冷部材３０で補っている。図１では蓄冷部材３０をエバポレータ３の紙面右側に図示しているが、実際には、蓄冷部材３０は、例えば特開２０１１−６０５８号公報に記載のように、エバポレータ３における隣接するコルゲートフィンの間などに設けると良い。
【００１８】
≪加熱用熱交換器≫
加熱用熱交換器４は、冷却用熱交換器（エバポレータ）３を通過した空調風９を加熱する部材である。本例の加熱用熱交換器４は、エンジンを冷却する冷媒の循環路の一部が構成されるヒータコアである。ヒータコア４を備える熱交換システムには公知の構成を利用できる。エンジンの熱によって高温になった冷媒をヒータコア４内に循環させておけば、空調風９はヒータコア４を通過する際に加熱される。ヒータコア４内の高温の冷媒の循環を停止しておけば、空調風９は加熱されることなく単にヒータコア４を通過する。
【００１９】
≪エアミックスドア≫
エアミックスドア５は、エバポレータ３とヒータコア４との間に配置され、エバポレータ３からヒータコア４に至る空調風９の通路であるヒータ通過経路９Ｈと、ヒータコア４を迂回する空調風９の通路であるヒータ迂回経路９Ｃへの空調風９の流入割合を調整する部材である。別の言い方をすれば、エアミックスドア５は、エバポレータ３を通過した空調風９と、ヒータコア４を通過した空調風９と、の混合割合を調整する部材である。本例のエアミックスドア５は、円弧状に形成された部材であって、図中の破線で示すように円弧状の軌道に沿ってスライド自在に構成されている。エアミックスドア５が図示する位置にあるとき、エアミックスドア５の下端がエバポレータ３（蓄冷部材３０）の下端側に接触し、車両後方側に屈曲する上端が後述する対流制限板７に接触することで、ヒータ通過経路９Ｈの入口が最も狭くなる、即ち当該入口がほぼ閉じた状態になる。一方、エアミックスドア５が破線で示す紙面上方側にスライドし、エアミックスドア５の上端がエバポレータ３（蓄冷部材３０）の上端側に接触し、下端が後述する対流制限板７に接触することで、ヒータ通過経路９Ｈの入口が最も広くなる。以降、ヒータ通過経路９Ｈの入口が最も狭くなった状態を『全閉状態』、ヒータ通過経路９Ｈの入口が最も広くなった状態を『全開状態』、と呼ぶ。
【００２０】
空調風９を分流する機能を持つエアミックスドア５は、後述するように、除湿部材６の再生時に除湿部材６の近傍の空間を区画する仕切りの一部となって、除湿部材６の再生を促進する再生促進機能も持つ。再生促進機能の詳細については後述するが、その再生促進機能を向上させるために、エアミックスドア５は金属で構成することが好ましい。なお、エアミックスドア５は、スライド式に限定されるわけではなく、例えば実施形態２に示すように揺動式とすることができる。
【００２１】
［除湿部材］
除湿部材６は、空調風９が通過可能な通気穴を複数備え、その通気穴を通過した空調風９から水分を吸収する部材である。例えばハニカム状の通気穴を有する基体と、通気穴に面するように設けられる吸湿剤と、で除湿部材６を形成することができる。吸湿剤としては、例えばシリカゲルやゼオライトなどを利用することができる。
【００２２】
除湿部材６は、チャンバー１内におけるヒータコア４よりも空調風９の流れの上流側で、かつヒータコア４に面する位置に不動に設けられている。つまり、除湿部材６は、ヒータ通過経路９Ｈにおけるヒータコア４よりも上流側の位置に不動に設けられている。そのため、エバポレータ３を通過し、ヒータ通過経路９Ｈに流れ込む空調風９は、除湿部材６で除湿されてからヒータコア４で加熱される。その結果、除湿された温風を得ることができる。
【００２３】
［対流制限板］
対流制限板７は、除湿部材６の車両上方側を覆うように配置されており、除湿部材６の近傍から車両上方側への空調風９の流れを制限する。この対流制限板７は、ヒータコア４には非接触に設けられているものの、上記エアミックスドア５と共に、ヒータ通過経路９Ｈとヒータ迂回経路９Ｃとを区画する仕切りを形成し、ヒータ通過経路９Ｈとヒータ迂回経路９Ｃとの間で空調風９が行き来することを制限する。また、対流制限板７は、除湿部材６から吸湿した水分を除去して除湿部材６を再生する際に、除湿部材６からの水分の除去を効率的に行なえるようにする機能を果たす。この点については後述する。
【００２４】
対流制限板７は、樹脂で構成することもできるし、金属で構成することもできる。特に、金属で対流制限板７を形成することで、後述する除湿部材６の再生時に、効率的に除湿部材６から水分を除去することができる。
【００２５】
≪動作例≫
上記構成を備える車両用空調装置１００においてエアミックスドア５を図示する位置に配置して、ヒータ通過経路９Ｈを全閉状態とすると、冷房の出力を最大にすることができる。エバポレータ３を通過した空調風９に含まれる水分はエバポレータ３で冷却され、空調風９が除湿される。エバポレータ３に結露した水分は図示しないドレンから車外に排出される。
【００２６】
一方、エアミックスドア５を矢印で示す方向に移動させ、ヒータ通過経路９Ｈを全開状態とすると、暖房の出力を最大にすることができる。このとき、エバポレータ３の動作を停止していても、ヒータコア４を通過する空調風９は、ヒータコア４の上流側に配置される除湿部材６で除湿されるので、除湿された温風を得ることができる。エバポレータ３の動作を停止しておくことで、車両の燃費を向上させることができる。
【００２７】
次に、除湿部材６に吸湿された水分を除去し、除湿部材６を再生する手順（除湿部材６の含水率を低下させる手順）を図２に基づいて説明する。除湿部材６の再生は、例えば、エンジンを停止したときに行なうことができる。暖房を使用している状態からエンジンを停止したら、車両に搭載されるコンピュータは、図２に示すように、エアミックスドア５の下端がエバポレータ３（蓄冷部材３０）の下端側に当接する位置にエアミックスドア５をスライドさせる。即ち、ヒータ通過経路９Ｈを全閉状態とし、チャンバー１内の空調風９の流れを止める。そのとき、ヒータコア４の余熱により除湿部材６が加熱されることで、除湿部材６から水分が放出され、除湿部材６が再生される。ここで、除湿部材６の近傍の空間は、ヒータコア４と対流制限板７とエアミックスドア５とで囲まれているため、当該空間に除湿部材６から放出された水分を含む高湿度の空気が留まり易くなっている。除湿部材６から放出された水分は、上記空間における蓄冷部材３０に接触するエアミックスドア５の裏面（ヒータ通過経路９Ｈ側の面）や、対流制限板７の下面で結露する。特にエアミックスドア５は蓄冷部材３０に接触することで冷却されているため、エアミックスドア５の裏面で結露が生じ易く、除湿部材６から放出された水分が再び除湿部材６に吸湿されることを抑制できる。金属で構成されるエアミックスドア５と対流制限板７であれば蓄冷部材３０で冷却され易く、結露を促進することができる。結露した水分は図示しないドレンから車外に排出される。
【００２８】
≪効果≫
本例の構成では除湿部材６がチャンバー１内に不動に設けられその位置を変えることはないので、特許文献２のように、除湿部材６の位置を変えるための切替機構を必要としない。そのため、切替機構によるチャンバー１の大型化を回避することができるし、切替機構を用意する手間および設置する手間を無くすことができる。
【００２９】
さらに本例の構成では、除湿部材６の車両上方側に対流制限板７が配置されることによって、エンジンを停止したときに除湿部材６の再生が行なわれるので、除湿部材６がチャンバー１内に不動に設けられていても、除湿部材６の吸湿性能が著しく低下することがない。
【００３０】
また、除湿部材６の再生の際、除湿部材６の近傍の空間が部材４，５，７で囲まれていることで、除湿部材６から放出された水分を速やかに結露させて車外に排出することができるので、高湿度の空気がチャンバー１内に充満することを抑制できる。その結果、車室内に高湿度の空気が漏れだして乗員に不快感を与えることを抑制できる。
【００３１】
＜実施形態２＞
実施形態２では、揺動式のエアミックスドア５を備える車両用空調装置を図３に基づいて説明する。図３では、エアミックスドア５回りの一部の構成のみを図示する。図示しない構成は、実施形態１と同様と考えて良い。
【００３２】
図３に示すように、本例のエアミックスドア５は、対流制限板７に接する位置を軸部として、回動可能に構成されている。エアミックスドア５が実線で示す位置にあるとき、ヒータ通過経路９Ｈが全閉状態になり、エアミックスドア５が二点鎖線で示す位置にあるとき、ヒータ通過経路９Ｈが全開状態になる。この構成では、エアミックスドア５における回動軸とは反対側の端部が円弧軌道を描くため、その円弧軌道を描く端部がエバポレータ３の蓄冷部材３０に接触しないようになっている。そうすることで、エアミックスドア５の回動が蓄冷部材３０で阻害されないようになっている。
【００３３】
本例では、蓄冷部材３０の下端部にはエアミックスドア５側に突出する突出部３０ｐが形成されている。この突出部３０ｐによって、エアミックスドア５を実線で示す位置に配置したとき、ヒータ通過経路９Ｈを全閉状態にすることができる。また、除湿部材６の再生の際、除湿部材６の近傍の空間を、ヒータコア４と対流制限板７とエアミックスドア５とで区画することができるため、除湿部材６を効率的に再生することができる。除湿部材６の再生を効率的に行なうために、突出部３０Ｐを熱伝導性に優れる金属で構成したり、蓄冷部材３０と同様の構成としたりすることが挙げられる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の車両用空調装置は、低燃費車両やハイブリッド自動車、電気自動車などの車両用空調装置として好適に利用可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１００  車両用空調装置
１  チャンバー
１Ａ  外気導入路  １Ｂ  内気導入路  １Ｘ，１Ｙ，１Ｚ  送風路
１０  モード切替ドア
２  ブロワ
３  冷却用熱交換器（エバポレータ）  ３０  蓄冷部材  ３０ｐ  突出部
４  加熱用熱交換器（ヒータコア）
５  エアミックスドア
６  除湿部材
７  対流制限板
９  空調風    ９Ｃ  ヒータ迂回経路  ９Ｈ  ヒータ通過経路
【図１】
2016222013.tif 000003
【図２】
2016222013.tif 000004
【図３】
2016222013.tif 000005