JP2000272325A

JP2000272325A - 自動車用空調装置

Info

Publication number: JP2000272325A
Application number: JP11078922A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Haraguchi; 達夫原口
Original assignee: Bosch Automotive Systems Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1999-03-24
Filing date: 1999-03-24
Publication date: 2000-10-03

Abstract

(57)【要約】【課題】システム全体を高内気循環型とすることによ
り熱負荷を低減でき、且つ車内に炭酸ガス等が蓄積する
ことを防止できる自動車用空調装置を提供することを目
的とする。【解決手段】内気取入口８、外気取入口９が形成さ
れ、また第１のファン３、冷却用熱交換器４、加熱用熱
交換器５、エアミックスドア６が内部に設置された第１
のダクト２を有すると共に、第２の外気取入口１５、デ
フ吹出口１３が形成され、また第２のファン１６、外気
と第１のダクト内の内気とを熱交換させる内外気熱交換
器１７が内部に設置された第２のダクト１２を有し、ま
た外気を前記第１のダクト２及び前記第２のダクト１２
に選択的に導く外気取入口切替手段２０を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、車両に用いられ
る空調装置に関し、特に熱負荷を低減させるために内気
循環率を高く保つように構成された自動車用空調装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の車両用空調装置においては、送風
機の駆動によりダクト内に取り込まれた内気及び外気の
混合気が、ダクト内に設置された冷却用熱交換器及び加
熱用熱交換器へ導かれ、所望の温度に調整された後、車
内に吹き出される構成となっている。また、前記加熱用
熱交換器の熱源としては、主にエンジンによる発熱が利
用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】また、最近の車両にお
いては、ハイブリット車や直噴型エンジン搭載車等にみ
られる様に、エンジンの高効率化が進められており、エ
ンジンの発熱量が低くなってきているため、暖房を行う
ための熱源を確保することが困難となってきている。こ
のことから、少ない熱源を有効に利用するために、空気
の温度調整が行われるダクト内での熱負荷を低減させ、
空調装置を省動力化したいという要請が強い。

【０００４】熱負荷を低減させるには内気循環率を高め
ればよいが、常に内気を循環させていたのでは、乗員の
呼気に含まれる炭酸ガスや水分等が車内に蓄積してしま
い、乗員が中毒症状を起こしたり、フロントガラスやサ
イドガラス等に結露が生じたりする。

【０００５】従って、適度に外気を取り入れることが必
要となるが、外気は内気との温度差が大きいため、多く
取り入れるとダクト内での熱負荷が大きくなり、特に暖
房に利用できる熱源が乏しい車両においては、十分な暖
房性能を確保することが難しいという不具合が生じる。

【０００６】そこで、この発明は、システム全体を高内
気循環型とすることにより熱負荷を低減でき、且つ車内
に炭酸ガス等が蓄積することを防止できる自動車用空調
装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明は、車内を循環する内気を取り入れる内気
取入口と、外気を取り入れる第１の外気取入口と、空気
を車室内へ吹き出させる車室内吹出口とが形成され、ま
た空気を取り込むと共に送出するための第１のファン
と、前記第１のファンの駆動により取り込まれた空気を
冷却する冷却用熱交換器と、前記冷却用熱交換器により
冷却された空気を再加熱する加熱用熱交換器と、前記冷
却用熱交換器からの冷風が前記加熱用熱交換器へ流入す
る空気量を調節するエアミックスドアとが内部に設置さ
れた第１のダクトと、外気を取り入れる第２の外気取入
口と、空気を車室内へ吹き出させる車室内吹出口とが形
成され、また外気を取り込むと共に送出するための第２
のファンと、この第２のファンの駆動により取り込まれ
た外気と前記第１のファンの駆動により前記第１のダク
ト内に取り込まれた内気とを熱交換させる内外気熱交換
器とが内部に設置された第２のダクトと、前記第１のダ
クトの第１の外気取入口及び前記第２のダクトの第２の
外気取入口のどちらかを選択的に開閉する外気取入口切
替手段を備えるものである（請求項１）。

【０００８】上記構成によれば、外気は、外気取入口切
替手段により第１及び第２のダクト内に選択的に導入さ
れ、車室内に吹き出される。第１のダクト内に外気を導
いた場合には、内気と混合され、冷却用熱交換器及び加
熱用熱交換器により熱交換された後、車室内へ吹き出さ
れる。外気を第２のダクト内に導いた場合には、外気は
冷却用熱交換器及び加熱用熱交換器が設置された第１の
ダクト内には取り込まれず、第１のダクト内に流入する
空気の内気率は１００％となるので、第１のダクト内で
の空気の温度調節にかかる熱負荷が低減され、冷暖房能
力が向上すると共に空調装置の省動力化が可能となる。

【０００９】また、第２のダクト内に導かれた外気は、
第１のダクト内に流入してきた内気と内外気熱交換器に
おいて熱交換するので、新鮮な外気を内気温度（車内温
度）に近い状態にして車室内に取り込むことができる。

【００１０】また、前記第２のダクトの吹出側を、デフ
ロスト吹出口、サイドベント吹出口の一方又は双方と接
続してもよい（請求項２）。

【００１１】上記構成によれば、冬場において第２のダ
クトの使用すれば、乾燥した外気が内外気熱交換器によ
り暖められて更に湿度が相対的に低下した後、デフロス
ト、又はデフロストとサイドベントとから送風されるこ
とになる。これにより、効果的にガラスの曇りを除去で
きると共に新鮮な外気を車内に取り入れることができ
る。また、第１のダクト内で正確に温度調節された空気
と温度差がある外気が、乗員に直接当たることがないの
で、乗員に不快感を与えることがない。

【００１２】また、前記外気取入口切替手段は、デフロ
スト吹出口から送風するデフモード、デフロスト吹出口
及び乗員の足元へ向けて送風するデフ／フットモード、
乗員の足元へ向けて送風するフットモード時に、外気を
前記第２の外気取入口へ導くものであってもよい（請求
項３）。

【００１３】上記構成によれば、主に緊急にフロントガ
ラスやサイドガラスの曇りを除去したい時や、暖房運転
時に使用されるデフモード、デフ／フットモード、及び
フットモード時には、外気は第２のダクト内に導かれ
る。これにより、冬場の乾燥した外気が、内外気熱交換
器により車内温度に近い温度まで暖められて車室内に吹
き出されるので、車室内を快適に換気することができる
と共に、ガラスの曇りを効果的に除去することができ
る。

【００１４】また、この発明の自動車用空調装置は、常
に２３〜３０ｍ³／ｈの外気が車室内に取り込まれるよ
うになされていてもよい（請求項４）。

【００１５】図６に示されるグラフは、アイドリング中
の乗用車（車室内容積：約３ｍ³）に成人４人が乗った
場合における外気導入量と６０分後の車内のＣＯ₂濃度
との関係を示すものである。車内のＣＯ₂濃度が０．３
５％以下であれば、乗員が中毒症状を引き起こす可能性
はなく安全であるが、そのためには、図６のグラフに示
されるように、外気導入量をおよそ２３ｍ³／ｈ以上と
すればよい。

【００１６】ここで、通常の車両用空調装置における車
内送風量は、Ｌｏ状態で約２００ｍ ³／ｈ、Ｈｉ状態で
約４５０ｍ³／ｈ程である。従って、上記構成のよう
に、外気導入量を２３〜３０ｍ³／ｈの範囲とすれば、
第１のダクト内に内気及び外気の両方を取り込む場合
に、外気導入率は約５％（Ｈｉ状態）〜１５％（Ｌｏ状
態）となり、常に８５〜９５％の高い内気循環率を維持
することができると共に、車室内へ新鮮で快適な外気を
適量に取り込むことができる。

【００１７】また、前記内外気熱交換器は、互いに湿度
を伝導させない顕熱交換器であることが望ましい（請求
項５）。

【００１８】これによれば、冬場の暖房時には、第２の
ダクト内に取り込まれる乾燥した外気が、内気の高い湿
度に影響されることがないので、曇りの除去性をより向
上させることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。

【００２０】図１に示されるこの実施の形態に係る車両
用空調装置１は、内部に取り込んだ空気を熱交換により
所望の温度に調整して車内に吹き出させるための第１の
ダクト２と、この第１のダクト２とは独立して設けられ
た第２のダクト１２とを有して構成される。

【００２１】前記第１のダクト２は、車内を循環する内
気を取り込むための内気取入口８、及び外気を取り込む
ための第１の外気取入口９とを有し、また内気取入口８
及び第１の外気取入口９から空気を取り込むと共にこの
空気を車室内に通ずるベント吹出口、フット吹出口、デ
フロスト吹出口等（これらは図示せず）から送出させ、
約２００ｍ³／ｈ〜４５０ｍ³／ｈの送風力を有する第
１のファン３と、第１のファン３の駆動により取り込ま
れた空気を冷却する蒸発器４と、蒸発器４により冷却さ
れた空気を再加熱する加熱器５と、蒸発器４により冷却
された空気が加熱器５へ流入する風量を調節するエアミ
ックスドア６と、蒸発器４で発生する凝縮水を外部に排
出するための第１の排水口７とが内部に設けられてい
る。また、前記第１の外気取入口９は、内気取入口８及
び第１の外気取入口９から取り込まれる全混合気に対し
て、外気が５〜１５％となるような開口面積又は通気抵
抗となっている。

【００２２】前記第２のダクト１２は、前記第１のダク
ト２の第１の外気取入口９の近傍に形成され外気を取り
入れるための第２の外気取入口１５と、取り込んだ外気
を車内のフロントガラスへ向けて吹き出させるためのデ
フロスト吹出口１３と、取り込んだ外気を車室内へ吹き
出させるためのサイドベント吹出口１４とを有し、また
内部には、約２５ｍ³／ｈの送風量で外気を取り込むと
共に車室内に送出させる第２のファン１６と、第２のフ
ァン１６の駆動により取り込まれた外気と前記第１のフ
ァン３の駆動により前記第１のダクト２内に取り込まれ
た内気とを熱交換させる内外気熱交換器１７と、内外気
熱交換器１７で発生する凝縮水を外部に排出するための
第２の排水口１８とが設けられている。

【００２３】前記第１の外気取入口９と前記第２の外気
取入口１５との間には、プレート部２０ａと軸部２０ｂ
とからなる（図３参照）切替ドア２０が設けられてい
る。この切替ドア２０は、図１、図２、及び図３に示さ
れるように、外気を第１の外気取入口９又は第２の外気
取入口１５のどちらへ導くかを切り替えるためのもので
あり、モータ等の駆動力により、軸部２０ｂを中心にし
てプレート部２０ａが第１の外気取入口９の開口部に接
した状態である位置Ａか、又は第２の外気取入口１５の
開口部に接した状態である位置Ｂかのどちらかに回動移
動できるようになっている。

【００２４】前記プレート部２０ａが位置Ａにある時に
は、図１に示されるように、第１の外気取入口９は閉鎖
され、第２の外気取入口１５が開放される。これによ
り、外気（矢印Ｃ）は、第２のファン１６の駆動により
約２５ｍ³／ｈで第２のダクト１２内に取り込まれると
共にデフロスト吹出口１３及びサイドベント吹出口１４
から車室内へ吹き出され、また第１のダクト２内には第
１のファン３の駆動により内気取入口８から内気（矢印
Ｄ）だけが取り込まれることとなる。尚、前記第２のフ
ァン１６の回転速度を、前記第１のファン３の回転速度
に応じて、吸気（吹出）量が約２３〜３０ｍ³／ｈの範
囲内で制御するようにしてもよい。一方、プレート部２
０ａが位置Ｂにある時には、図２に示されるように、第
２の外気取入口１５は閉鎖され、第１の外気取入口９が
開放される。これにより、第１のダクト２内には、第１
の外気取入口９からの外気と内気取入口８からの内気と
が、略５〜１５：９５〜８５の割合で、即ち外気が約２
３〜３０ｍ³／ｈの吸気量をもって取り込まれることと
なる。

【００２５】図４に示される前記内外気熱交換器１７
は、アルミ等の熱伝導性の高い材料から形成された熱伝
導プレート１７ａと、熱交換を促進させるために蛇行状
に形成されたコルゲートフィン１７ｂとを、このコルゲ
ートフィン１７ｂが一段おきに蛇行方向が互いに直角と
なるように積層して構成されている。これにより、内外
気熱交換器１７内部には、コルゲートフィン１７ｂの蛇
行形状により画成される複数の空気通路２２が、一段お
きに直交するように形成される。そして、これら空気通
路２２内を流通し直交する２種類の空気は、熱伝導プレ
ート１７ａを介して互いに熱交換する。また、この実施
の形態における内外気熱交換器１７は、前記熱伝導プレ
ート１７ａとして、孔の空いていないプレート部材を用
いていることにより、湿度を通さず熱だけを伝える顕熱
交換器となっている。

【００２６】上記構成の内外気熱交換器１７は、図３に
示されるように、第２のダクト１２内に配されており、
第２の外気取入口１５から流入した外気は、矢印Ｃに示
されるように、外気流入部１７ａから内外気熱交換器１
７の内部に入り、外気流出部１７ｂから流出する。ま
た、第１のダクト２内に取り込まれた内気は、矢印Ｄに
示されるように、第２のダクト１２の一方の側面を貫通
するように形成された内気入口２１ａから内外気熱交換
器１７の内気流入部１７ｃへ導かれ、内外気熱交換器１
７内部を通り、内気流出部１７ｄから流出し、第２のダ
クト１２の他方の側面を貫通するように形成された内気
出口２１ｂから第１のダクト２内に流出する。

【００２７】このように、内外気熱交換器１７の内部に
おいて、外気と内気との間で熱交換が行われることによ
り、第２のダクト１２に取り込まれた外気は、内気温度
（車内温度）に近くなった状態で、前記デフロスト吹出
口１３及びサイドベント吹出口１４から吹き出される。

【００２８】そして、前記切替ドア２０は、図５に示さ
れるような外気取入口切替制御により制御される。この
外気取入口切替制御は、空調制御を司るメインルーチン
から定期的に実行され、先ずステップ１００において、
温度調節された空気の吹出モードが、デフロスト吹出口
から吹き出すデフモードか、デフロスト吹出口及びフッ
ト吹出口から吹き出すデフ／フットモードか、又はフッ
ト吹出口から吹き出すフットモードであるか否かを判定
し、吹出モードが、デフモード、デフ／フットモード、
又はフットモードであると判定された場合には、ステッ
プ１０２において、前記切替ドア２０を前記位置Ａに回
動移動させ、外気を第２のダクト１２内に導いた後、メ
イン制御ルーチンへリターンする。

【００２９】一方、前記ステップ１００において、吹出
モードが、デフモード、デフ／フットモード、及びフッ
トモードにいずれでもない（例えば、主に乗員の上半身
へ向けて送風するベントモードや、上半身及び足元へ向
けて送風するバイレベルモード等）と判定された場合に
は、ステップ１０４において、前記切替ドア２０を前記
位置Ｂに回動移動させ、外気を第１のダクト２内に導い
た後、メイン制御ルーチンへリターンする。

【００３０】尚、上記吹出モードの選択は、利用者の車
載コントロールパネルの操作によるものであってもよい
し、空調装置の自動運転に伴うものであってもよい。

【００３１】上記デフモード、デフ／フットモード、そ
してフットモードは、主に緊急にフロントガラスやサイ
ドガラス等の曇りを除去したい時や、暖房運転時に使用
されるモードである。従って、上記制御により、冬場の
暖房使用時には、乾燥した冷たい外気は第２のダクト１
２内に取り込まれ、内外気熱交換器１７により車内温度
近くまで暖められる。この時、内外気熱交換器１７が顕
熱交換器であることから、取り込まれた外気に含まれる
水分量は変わらずに温度だけが上昇するため、外気の湿
度は相対的に更に低下することとなる。そして、この乾
燥し且つ暖かい外気が、第２のファン１６の駆動により
約２５ｍ³／ｈの送風量でデフロスト吹出口１３及びサ
イドベント吹出口１４から車内に吹き出されることによ
り、車内に新鮮で且つ快適な外気を適度に取り入れるこ
とができると共に、フロントガラス等の曇りを効果的に
除去することができる。更に、第１のダクト２内で温度
調節された空気とは温度差がある第２のダクト１２内の
外気が乗員に直接当たることがないので、乗員に不快感
を与えない。

【００３２】また、この時、車内吹出風の温度調節が行
われる第１のダクト２内には外気は流入しないため、内
気循環率は１００％となる。これにより、蒸発器４及び
加熱器５にかかる熱負荷が低減され、ハイブリット車や
直噴型エンジン搭載車等のように、エンジン発熱量が少
なく加熱器５を加熱するための熱源が乏しい車両におい
ても十分な暖房性能を確保することができ、また通常の
車両においても空調装置１の省動力化を実現することが
できる。

【００３３】また、デフモード、デフ／フットモード、
フットモードが選択されていない場合、即ち主に冷房運
転時に使用され乗員の上半身や下半身へ向けて送風する
ベントモードやバイレベルモード等が選択されている場
合には、外気は前記第１の外気取入口９から第１のダク
ト２内に取り込まれる。

【００３４】この時、第１の外気取入口９は、上述のよ
うに、第１のダクト２内への外気導入率が５〜１５％
（吸気量が約２３〜３０ｍ³／ｈ）となるような開口面
積又は通気抵抗で形成されていることから、第１のダク
ト２内は内気率８５〜９５％の高内気循環状態が維持さ
れ、車内には新鮮な外気を適度に取り入れることができ
る。

【００３５】

【発明の効果】上記構成によれば、外気は車内温度に近
い温度まで暖められ、若しくは冷やされた後、車室内に
取り込まれるので、車内換気が快適に行える。また、特
に暖房使用時においては、高内気循環状態が維持される
ため、熱負荷を低減することができ、熱源が不足しがち
なハイブリット車両等においても十分な暖房機能を確保
することができる。更に、特に冬場においては、乾燥し
た外気が暖められた後車内に取り込まれるため、フロン
ドガラスやサイドガラス等の曇りを効果的に防ぐことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明の実施の形態に係る空調装置
の第１のダクト及び第２のダクトの構造を示す概略図で
ある。

【図２】図２は、この発明の実施の形態に係る空調装置
の第１のダクト及び第２のダクトの構造を示す概略図で
ある。

【図３】図３は、この発明の実施の形態に係る第２のダ
クトの内部構造を示す斜視図である。

【図４】図４は、この発明の実施の形態に係る内外気熱
交換器の構造を示す斜視図である。

【図５】図５は、この発明の実施の形態に係る切替ドア
の外気取入口切替制御を示すフローチャートである。

【図６】図６は、車内への外気導入量と車内のＣＯ₂濃
度との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１空調装置２第２のダクト３第１のファン４蒸発器５加熱器６エアミックスドア７第１の排水口８内気取入口９第１の外気取入口１２第２のダクト１３デフロスト吹出口１４サイドベント吹出口１５第２の外気取入口１６第２のファン１７内外気熱交換器１８第２の排水口２０切替ドアＣ外気Ｄ内気

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車内を循環する内気を取り入れる内気取
入口と、外気を取り入れる第１の外気取入口と、空気を
車室内へ吹き出させる車室内吹出口とが形成され、また
空気を取り込むと共に送出するための第１のファンと、
前記第１のファンの駆動により取り込まれた空気を冷却
する冷却用熱交換器と、前記冷却用熱交換器により冷却
された空気を再加熱する加熱用熱交換器と、前記冷却用
熱交換器からの冷風が前記加熱用熱交換器へ流入する空
気量を調節するエアミックスドアとが内部に設置された
第１のダクトと、外気を取り入れる第２の外気取入口と、空気を車室内へ
吹き出させる車室内吹出口とが形成され、また外気を取
り込むと共に送出するための第２のファンと、この第２
のファンの駆動により取り込まれた外気と前記第１のフ
ァンの駆動により前記第１のダクト内に取り込まれた内
気とを熱交換させる内外気熱交換器とが内部に設置され
た第２のダクトと、前記第１のダクトの第１の外気取入口及び前記第２のダ
クトの第２の外気取入口のどちらかを選択的に開閉する
外気取入口切替手段を備えることを特徴とする自動車用
空調装置。
【請求項２】前記第２のダクトの吹出側は、デフロス
ト吹出口、サイドベント吹出口の一方又は双方と接続し
ていることを特徴とする請求項１記載の自動車用空調装
置。
【請求項３】前記外気取入口切替手段は、デフロスト
吹出口から送風するデフモード、デフロスト吹出口から
及び乗員の足元へ向けて送風するデフ／フットモード、
乗員の足元へ向けて送風するフットモード時に、外気を
前記第２の外気取入口へ導くことを特徴とする請求項２
記載の自動車用空調装置。
【請求項４】常に２３〜３０ｍ³／ｈの外気が車室内
に取り込まれるようになされていることを特徴とする請
求項１、２又は３記載の自動車用空調装置。
【請求項５】前記内外気熱交換器は、互いに湿度を伝
達させない顕熱交換器であることを特徴とする請求項１
記載の自動車用空調装置。