JP2019081460A

JP2019081460A - 車両用空調装置

Info

Publication number: JP2019081460A
Application number: JP2017210030A
Authority: JP
Inventors: 昌和谷; Masakazu Tani
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2017-10-31
Filing date: 2017-10-31
Publication date: 2019-05-30
Anticipated expiration: 2037-10-31
Also published as: JP6456456B1

Abstract

【課題】車室外に排出される内気と車室内に導入される外気との間で熱交換させる熱回収器に対して内気を均一に流し、高い熱回収効率を実現することができる車両用空調装置を得る。【解決手段】エアコンユニット１０は、外気導入口６１及び車室外吹出口６５が形成された車両壁８１と、仕切板１９を介して同軸に配置された第１のファン１６及び第２のファン１７により内気又は外気をそれぞれ送風するシロッコファン１５と、内気又は外気を車室内に吹き出す車室内吹出口６３、６４と、内気と外気との間で熱交換させる熱回収器１１と、外気導入口７１を開閉する第１の仕切弁７１と、車室外吹出口６５を開閉するとともに、外気導入口６１から流入する外気の流れと車室外吹出口６５から流出する内気の流れとを仕切る第２の仕切弁７２とを備え、熱回収器１１は、シロッコファン１５の上流側に配置されている。【選択図】図１

Description

この発明は、プラグインハイブリッド車等のハイブリッド車両、電気自動車等の電動車両に搭載され、車室内の空調を行う車両用空調装置に関するものである。

ハイブリッド車両や電動車両は車両の駆動に電力を利用するため、空調による消費電力が大きいと車両の電費が低下する。また、空調に伴う換気によって生じる熱損失は大きく、空調の消費電力に大きな影響を与えるため、可能な限り換気による熱損失を低減する必要がある。従来の車両用空調装置では、内気送風手段及び外気送風手段と内気排出口及び外気導入口との間に熱回収器を設け、車外に排出される内気と車内に導入される外気との間で熱交換させることで熱損失の低減を図っている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−１０３６号公報（図１）

車両用空調装置では、最大静圧が高く静穏性に優れるシロッコファン等の遠心式送風機を用いることが望ましいとされている。一方、遠心式送風機は吹き出し部において径方向の風速分布が大きいという特徴があるため、特許文献１の車両用空調装置のように内気を排気する風路において内気送風手段の下流側に熱回収器を設けると、熱回収器に内気が均一に流れず熱回収効率が低下する虞があるという問題点がある。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、車室外に排出される内気と車室内に導入される外気との間で熱交換させる熱回収器に対して内気を均一に流し、高い熱回収効率を実現することができる車両用空調装置を得るものである。

この発明の車両用空調装置は、車室外の空気である外気を導入する外気導入口、及び車室内の空気である内気を車室外に排出する内気排出口が形成された外壁と、仕切板を介して同軸に配置された第１のファン及び第２のファンを有し、内気又は外気を第１のファン及び第２のファンによりそれぞれ送風する遠心式送風機と、遠心式送風機により送風された内気又は外気を車室内に吹き出す車室内吹出口と、内気用の風路と外気用の風路を交互に形成しながら積層された複数の間隔板によって構成され、内気用の風路を流れる内気と外気用の風路を流れる外気との間で熱交換させる第１の熱交換器と、内部を冷媒が流通する配管を有し、内気又は外気と冷媒との間で熱交換させる第２の熱交換器と、外気導入口を開閉する第１の仕切弁と、外気導入口と内気排出口との間で回動可能に支持されて、内気排出口を開閉するとともに、外気導入口から流入する外気の流れと内気排出口から流出する内気の流れとを仕切る第２の仕切弁と、外気導入口から第１の熱交換器に延び、外気導入口から流入した外気を第１の熱交換器に導く外気導入路を第２の仕切弁との間に形成する第１の風路構成部材と、車室内から内気を導入する内気導入口から流入した内気を導く内気導入路を前記外壁との間に形成する第２の風路構成部材とを備え、第１の熱交換器は、遠心式送風機の上流側に配置されているものである。

この発明によれば、車室外に排出される内気と車室内に導入される外気との間で熱交換させる熱回収器に対して内気を均一に流し、高い熱回収効率を実現することができる。

この発明の実施の形態１における車両用空調装置の第１の風路形態を示す概略構成図である。この発明の実施の形態１に係るヒートポンプシステムを示す概略構成図である。この発明の実施の形態１における車両用空調装置の第２の風路形態を示す概略構成図である。この発明の実施の形態１における車両用空調装置の第３の風路形態を示す概略構成図である。この発明の実施の形態１における車両用空調装置の第４の風路形態を示す概略構成図である。この発明の実施の形態２に係る熱回収器を示す概略構成図である。

実施の形態１．
＜全体構成＞
以下に、この発明の実施の形態１を図１から図５に基づいて説明する。図１は、実施の形態１における車両用空調装置の第１の風路形態を示す概略構成図である。なお、以下では車室外の空気を「外気」、車室内の空気を「内気」とし、単に「空気」と記載する場合は、内気又は外気を指すとする。エアコンユニット１０、すなわち車両用空調装置は、例えば車両の前方部分、フロントガラスの下方に搭載され、ヒートポンプシステムを用いて車室内の空調を行うものである。エアコンユニット１０は、その外周部分が車両壁８１、すなわち外壁により構成されており、車両壁８１の上部においては車室外の空気である外気をエアコンユニット１０内に導入する外気導入口６１、及び車室内の空気である内気を排出する車室外吹出口６５、すなわち内気排出口がフロントガラス８２との間に形成されている。また、車両壁８１の車室内側の側部においては内気をエアコンユニット１０内に導入する内気導入口６２、エアコンユニット１０内の空気を車室内に導入する第１の車室内吹出口６３及び第２の車室内吹出口６４がそれぞれ設けられている。第１の車室内吹出口６３はフロントガラス８２に対向しており、第１の車室内吹出口６３から吹き出された空気が直接フロントガラス８２に吹き付けられるようになっている。

エアコンユニット１０の内部には、内気と外気とを熱交換させる熱回収器１１、すなわち第１の熱交換器と、冷媒が流通する金属製の配管をそれぞれ内蔵し、冷媒の蒸発に伴う吸熱によりエアコンユニット１０内の空気を冷却する冷媒蒸発器１２と、冷媒の凝縮に伴う放熱によりエアコンユニット１０内の空気を加熱昇温する冷媒凝縮器１３と、シロッコファン１５、すなわち遠心式送風機が設けられている。冷媒蒸発器１２及び冷媒凝縮器１３は、内気又は外気と冷媒との間で熱交換させるものであり、第２の熱交換器に相当する。

図２は、実施の形態１に係るヒートポンプシステムを示す概略構成図である。図１において、エアコンユニット１０については冷媒蒸発器１２及び冷媒凝縮器１３以外の図示を省略している。エアコンユニット１０のようにハイブリッド車両や電動車両に搭載される空調システムのヒートポンプシステムは、冷媒を圧縮する圧縮機９２、エアコンユニット１０に搭載された冷媒蒸発器１２及び冷媒凝縮器１３、冷媒を膨張させる膨張弁９４ａ、９５ａ及び冷媒の流れを制御する電磁弁９４ｂ、９５ｂをそれぞれ有する絞り弁９４、９６、車外に搭載される車外熱交換器９３が一巡して配管されている。また、圧縮機９２の高圧吐出側、すなわち冷媒蒸発器１２及び冷媒凝縮器１３と圧縮機９２との間には四方弁９１が設けられている。また、四方弁９１と車外熱交換器９３との間、及び冷媒凝縮器１３と車外熱交換器９３との間には逆止弁９６、９７がそれぞれ設けられている。

図２に示すヒートポンプシステムでは、配管内を流れる冷媒が凝縮と蒸発を繰り返しながら循環することで車室内から車外に熱輸送する冷房及び車室外から車室内に熱輸送する暖房が行われる。より具体的には、冷房時においては四方弁９１を介して圧縮機９２から車外熱交換器９３に冷媒を供給して、車外熱交換器９３にて放熱させた冷媒を絞り弁９４で減圧し、冷媒蒸発器１２で蒸発させてエアコンユニット１０内の空気から吸熱させることで空気を冷却する。暖房時においては、冷房時から経路を切り換えた四方弁９１を介して圧縮機９２から冷媒凝縮器１３に冷媒を供給し、冷媒凝縮器１３にて放熱させることで空気を加熱昇温する。暖房時において、車外熱交換器９３は蒸発器として動作する。また、除湿時においては冷媒凝縮器１３、絞り弁９５、車外熱交換器９３、絞り弁９４、冷媒蒸発器１２の順に冷媒を流すなどして空気を冷却除湿した後に加熱昇温を行う。

第１の車室内吹出口６３及び第２の車室内吹出口６４のいずれか一方又は両方には、上述した冷房時等における車室内の温度をモニタリングするための温度センサ（図示なし）が設置されている。温度センサの設置場所は第１の車室内吹出口６３又は第２の車室内吹出口６４に限られるものではないが、温度センサのモニター値と実際の車室内温度との乖離を抑制するため、できるだけ第１の車室内吹出口６３又は第２の車室内吹出口６４に近い位置に温度センサを設けることが望ましい。

熱回収器１１は、紙素材、樹脂などからなる複数の正方形状の間隔板を、図中紙面に垂直な方向を積層方向として積層したものであり、互いに隣接する間隔板の間には所定の間隔を保持するスペーサ（図示なし）が設けられ、間隔板の積層方向と垂直な方向に空気が流れる風路が複数形成されている。また、熱回収器１１には外気導入口６１及び車室外吹出口６５に対向する側に外気口部１１ｂ及び排気口部１１ｄが設けられ、外気口部１１ｂ及び排気口部１１ｄの反対側に給気口部１１ｃ及び還気口部１１ａが設けられている。外気口部１１ｂは、外気を熱回収器１１内に流入させ、給気口部１１ｃは、外気口部１１ｂから熱回収器１１内に流入した外気を熱回収器１１の外に流出させる。還気口部１１ａは、内気を熱回収器１１内に流入させ、排気口部１１ｄは、還気口部１１ａから熱回収器１１内に流入した内気を熱回収器１１の外に流出させる。

熱回収器１１内の風路は、外気口部１１ｂから給気口部１１ｃに通じる外気用の風路と還気口部１１ａから排気口部１１ｄに通じる内気用の風路が間隔板の積層方向に沿って交互に形成されており、互いに隣接する内気用の風路及び外気用の風路では、内気と外気が間隔板を介して熱交換しながら交差して流れるように構成されており、内気と外気が熱回収器１１内で混合することはない。なお、間隔板及びスペーサの素材として、臭い成分を吸着する吸着消臭素材、粉じんを集塵する集塵素材、又はこれらの組み合わせを含む素材を用いてもよい。この場合、熱回収器１１の内部に内気及び外気を流通させることで内気及び外気の空気質を改善することができる。
なお、実施の形態１の熱回収器１１では、外気口部１１ｂと給気口部１１ｃを接続する風路と還気口部１１ａと排気口部１１ｄを接続する風路の長さがの向きが直交している。すなわち、熱回収器１１において、内気用の風路の向きと外気用の風路の向きは直交している。また、熱回収器１１を構成する間隔板が正方形状であるので、内気用の風路の長さと外気用の風路の長さは等しい。

シロッコファン１５は、図中上方向に延びる回転軸が設けられた回転機１８と、図中右側に吹き出し部を持つダクト（図示なし）を備えたケースにそれぞれ収納され、同軸に配置されて中心がそれぞれ回転機１８の回転軸に貫通された第１のファン１６及び第２のファン１７と、第１のファン１６と第２のファン１７との間に配置された仕切板１９とを有する。第１のファン１６は、図中仕切板１９の上方、すなわち仕切板１９よりも外気導入口６１側に配置されており、第２のファン１７は、外気導入口６１とは反対側に配置されている。第１のファン１６及び第２のファン１７は、回転機１８によって回転駆動されることにより上方及び下方の空気をそれぞれ取り込み、取り込んだ空気を径方向に流すものである。第１のファン１６及び第２のファン１７によってそれぞれ径方向に流された空気は、上記したダクトによって導かれ図中右方向へ吹き出されて送風される。ダクトから吹き出される空気は、第１のファン１６及び第２のファン１７の径方向に対して風速に偏りがあり、回転軸から遠い側ほど風速が大きくなる。一方、第１のファン１６及び第２のファン１７にそれぞれ取り込まれる空気の流れには偏りがなく、シロッコファンの上流側では空気の流れが均一となっている。
なお、第１のファン１６及び第２のファン１７の径は、外気及び内気の流路抵抗に応じて設定すればよく、特に限られるものではない。

エアコンユニット１０内は、それぞれ樹脂成型品で構成された第１の風路壁４１〜第５の風路壁４５及び第１の仕切弁７１〜第４の仕切弁７４により内部に空気が流通する複数の風路が形成される。これらの風路は、一方の端部に回転軸がそれぞれ設けられ、アクチュエータなどの駆動装置により回転軸回りに回転駆動される第１の仕切弁７１〜第４の仕切弁７４の開閉動作により複数の風路形態に切り換えられる。

第１の風路壁４１、すなわち第１の風路構成部材は、外気導入口６１から熱回収器１１の方向に延びるもので、一方の端部が熱回収器１１の外気口部１１ｂと排気口部１１ｄの接点部に接続されている。第１の風路壁４１の他方の端部、すなわち外気導入口６１側端部には、第１の仕切弁７１の回転軸が設けられ、第１の仕切弁７１を回動可能に支持している。

第２の風路壁４２、すなわち第２の風路構成部材は、熱回収器１１から第２の車室内吹出口６４の方向に延びるもので、内気を導入する内気導入口６２及び内気導入口６２から流入した内気を導く内気導入路５２を車両壁８１の底部との間に形成している。また、第２の風路壁４２の一方の端部、すなわち内気導入口６２とは反対側の端部には、第３の仕切弁７３の回転軸が設けられ、第３の仕切弁７３を回動可能に支持している。第３の仕切弁７３は、熱回収器１１と第２の風路壁４２との間の開閉状態を切り換えるものである。熱回収器１１と第２の風路壁４２との間が開放されているとき、内気導入路５２を流通する内気の流れは２つに分かれ、それぞれ熱回収器１１の還気口１１ａと第２のファン１７に向かって流れる。熱回収器１１と第２の風路壁４２との間が第３の仕切弁７３により仕切られているとき、内気導入路５２を流通する内気は全て熱回収器１１の還気口１１ａに向かって流れる。

シロッコファン１５の仕切板１９と第２の風路壁４２との間には、熱回収器１１の給気口部１１ｃから流出した空気を第２のファン１７によって冷媒蒸発器１２に導く送風路５３が形成されている。すなわち、送風路５３において、熱回収器１１はシロッコファン１５の上流側、冷媒蒸発器１２はシロッコファン１５の下流側となっている。

第４の風路壁４４は、冷媒凝縮器１３から第１の車室内吹出口６３と車室外吹出口６５の境界の方向に延びるもので、一方の端部が冷媒凝縮器１３に接続されており、他方の端部がフロントガラス８２の下端に接続されている。

第３の風路壁４３は、冷媒凝縮器１３から第１の車室内吹出口６３の方向に延びるもので、一方の端部が冷媒凝縮器１３に接続され、他方の端部がフロントガラス８２に接続されている。

第５の風路壁４５は、一方の端部が冷媒蒸発器１２に接続され、他方の端部が冷媒凝縮器１３に接続されている。

外気導入口６１と車室外吹出口６５との間には、第２の仕切弁７２の回転軸が設けられており、第２の仕切弁７２が回動可能に支持されている。第２の仕切弁７２は、車室外吹出口６５の開閉状態を切り換えるものである。

シロッコファン１５の仕切板１９は、シロッコファン１５の上流側の端部が熱回収器１１の排気口部１１ｄと給気口部１１ｃの接点に接続されている。下流側の端部には第４の仕切弁７４の回転軸が設けられており、第４の仕切弁７４を回動可能に支持している。第４の仕切弁７４は、第１のファン１６によって送風される空気と第２のファン１７によって送風される空気との間を下流側で仕切るものである。また第４の仕切弁７４は、回転駆動されることで第１のファン１６によって送風される空気の流れを切り換える。

第４の風路壁４４と第５の風路壁４５との間、及び第４の風路壁４４と第３の風路壁４３との間には、冷媒凝縮器１３を通して空気を第１の車室内吹出口６３に導く第１の車室内給気路５５が形成されている。また、第２の風路壁４２と第５の風路壁４５との間、及び第２の風路壁４２と第３の風路壁４３との間には、冷媒凝縮器１３を通して空気を第２の車室内吹出口６４に導く第２の車室内給気路５６が形成されている。
上記は、以下で説明する各風路形態について共通である。

次に、それぞれの風路形態について説明する。

＜第１の風路形態＞
図１は、第１の風路形態を示しており、図中黒塗りの矢印が内気の流れを表し、白抜きの矢印が外気の流れを表している。第１の風路形態は、換気において車室内に取り込まれる外気と車室外に排出される内気との間で熱交換させることにより、車室外に排出される内気から熱回収するもので、第１の仕切弁７１の先端部（回転軸が設けられている側とは反対側の端部、他の仕切弁についても同様）を第２の仕切弁７２から離間させることで外気導入口６１を開放し、外気をエアコンユニット１０内に導入可能とする。また、第２の仕切弁７２の先端部を第４の風路壁４４から離間させ、熱回収器１１に当接させることで車室外吹出口６５を開放してエアコンユニット１０内の内気を車室外に排出可能とするとともに、外気導入口６１から流入する外気の流れと車室外吹出口６５から排出される内気の流れとが、第２の仕切弁７２により仕切られるようにする。また、第３の仕切弁７３の先端部を熱回収器１１に当接させることで内気導入路５２と送風路５３との間を仕切る。また、第４の仕切弁７４の先端部を第４の風路壁４４に当接させる。

上記のように第１の仕切弁７１〜第４の仕切弁７４を設定することにより、外気導入口６１から流入した外気を熱回収器１１の外気口部１１ｂに導く外気導入路５１が第２の仕切弁７２と第１の風路壁４１との間に形成され、熱回収器１１の排気口部１１ｄから流出した内気を第１のファン１６を通して車室外吹出口６５に導く内気排出路５４１が第２の仕切弁７２と第４の風路壁４４との間に形成される。

第１の風路形態において、外気導入口６１からエアコンユニット１０内に流入した外気は、外気導入路５１を通って外気口部１１ｂから熱回収器１１内に流入する。熱回収器１１に流入した外気は、内気と熱交換しながら熱回収器１１内を給気口部１１ｃに向かって流れ、給気口部１１ｃから流出した後、第２のファン１７に取り込まれる。第２のファン１７に取り込まれた外気は、第２のファン１７によって送風路５３を図中右方向に流れ、そのまま冷媒蒸発器１２を通過する。冷媒蒸発器１２を通過した外気の一部は、第１の車室内給気路５５を通って冷媒凝縮器１３を通過し、第１の車室内吹出口６３から車室内に流入する。残りの外気は、第２の車室内給気路５６を通って冷媒凝縮器１３を通過し、第２の車室内吹出口６４から車室内に流入する。

内気導入口６２からエアコンユニット１０内に流入した内気は、内気導入路５２を通って還気口部１１ａから熱回収器１１内に流入し、外気と熱交換しながら熱回収器１１内を流れて排気口部１１ｄから流出した後、第１のファン１６に取り込まれる。第１のファン１６に取り込まれた内気は、第１のファン１６によって内気排出路５４１を流れ、車室外吹出口６５から車室外に排出される。

第１の風路形態では、熱回収器１１内で内気と外気が交差するが、熱回収器１１内の内気用の風路と外気用の風路は、上述したように間隔板により仕切られているので、熱回収器１１内で内気と外気が混合することはない。また、熱回収器１１外でも、第２の仕切弁７２、仕切板１９及び第４の仕切弁７４により内気の流れと外気の流れとの間が仕切られているため、内気と外気が混合することはない。

＜第２の風路形態＞
図３は、第２の風路形態を示している。第２の風路形態は、外気導入口６１の車外側に設けた空気汚れ検出センサ（図示なし）により、窒素酸化物（ＮＯｘ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、不快な臭い、粉じんなどを検知した場合に、外気による汚染が車室内に流入することを防ぎながら内気を循環して車室内の快適性を維持するもので、第１の仕切弁７１の先端部を第２の仕切弁７２の回転軸に当接させて外気導入口６１を閉じるとともに、第２の仕切弁７２の先端部を第４の風路壁４４に当接させて車室外吹出口６５を閉じる。また、第３の仕切弁７３の先端部を熱回収器１１から離間させ、熱回収器１１と第２の風路壁４２との間を開放する。また、第４の仕切弁７４の先端部を冷媒蒸発器１２に当接させる。

上記のように第１の仕切弁７１〜第４の仕切弁７４を設定することにより、仕切板１９及び第４の仕切弁７４と、第２の仕切弁７２及び第４の風路壁４４との間には、熱回収器１１の給気口部１１ｃから流出した内気を第１のファン１６を通して冷媒蒸発器１２に導く送風路５４２が形成される。また、内気導入路５２と送風路５３との間で空気が流通することが可能となる。また、送風路５４２及び送風路５３は、それぞれ第１の車室内給気路５５及び第２の車室内給気路５６に接続される。送風路５４２と送風路５３の間は、仕切板１９及び第４の仕切弁７４により仕切られている。

第２の風路形態において、内気導入口６２からエアコンユニット１０内に流入した内気は、内気導入路５２を通った後に２つに分かれ、一部が還気口部１１ａから熱回収器１１内に流入し、残りが送風路５３に流入する。熱回収器１１内に流入した内気は、排気口部１１ｄから流出して第１のファン１６に取り込まれ、第１のファン１６によって送風路５４２を図中右方向に流れて冷媒蒸発器１２を通過する。冷媒蒸発器１２を通過した内気は第１の車室内給気路５５を通って冷媒凝縮器１３を通過し、第１の車室内吹出口６３から車室内に流入する。内気導入路５２から送風路５３に流入した内気は、送風路５３を流れて第２のファン１７に取り込まれ、第２のファン１７によって送風路５３を図中右方向に流れて冷媒蒸発器１２を通過する。冷媒蒸発器１２を通過した内気は第２の車室内給気路５６を通って冷媒凝縮器１３を通過し、第２の車室内吹出口６４から車室内に流入する。このように、第２の風路形態では外気を遮断しながらエアコンユニット１０と車室内との間で内気を循環させる。なお、第２の風路形態における内気の循環量は、第３の仕切弁７３の開度（第３の仕切弁７３の先端部と熱回収器１１との間の距離）により調整可能である。

＜第３の風路形態＞
図４は、第３の風路形態を示している。第３の風路形態は、フロントガラス８２の曇りを除去する防曇デフロスト運転のためのもので、第１の仕切弁７１の先端部を第２の仕切弁７２の回転軸から離間させることで外気導入口６１を開放し、外気をエアコンユニット１０内に導入可能とする一方で、第２の仕切弁７２の先端部を第４の風路壁４４に当接させて車室外吹出口６５を閉じる。また、第３の仕切弁７３の先端部を熱回収器１１から離間させ、熱回収器１１と第２の風路壁４２との間を開放する。また、第４の仕切弁７４の先端部を冷媒蒸発器１２に当接させる。

上記のように第１の仕切弁７１〜第４の仕切弁７４を設定することにより、仕切板１９及び第４の仕切弁７４と、第２の仕切弁７２及び第４の風路壁４４との間には、外気導入口６１から流入した外気を冷媒蒸発器１２に導く送風路５４３が形成される。また、内気導入路５２と送風路５３との間で空気が流通することが可能となる。また、送風路５４３及び送風路５３は、それぞれ第１の車室内給気路５５及び第２の車室内給気路５６に接続される。送風路５４３と送風路５３の間は、仕切板１９及び第４の仕切弁７４により仕切られている。

第３の風路形態において、外気導入口６１からエアコンユニット１０内に流入した外気は、第１のファン１６に取り込まれ、第１のファン１６によってより送風路５４３を図中右側に流れて冷媒蒸発器１２を通過する。冷媒蒸発器１２を通過した外気は、第１の車室内給気路５５を通って冷媒凝縮器１３を通過し、第１の車室内吹出口６３から車室内に流入する。

第１の車室内吹出口６３から車室内に流入する外気は、冷媒蒸発器１２を通過する際に冷却除湿され、冷媒凝縮器１３を通過する際に加熱昇温される。このため、フロントガラス８２の車室内側には湿度が低く、温度が車外温度以上である空気が直接吹き付けられることとなり、フロントガラス８２の曇りが除去される。なお、第１の風路形態でも外気を除湿してフロントガラス８２に吹き付けることが可能であるが、第３の風路形態では熱回収器１１を通さずに外気を車室内に取り入れるため、流路抵抗が第１の風路形態よりも小さい。このため、第３の風路形態ではより多くの外気を除湿して車室内に送ることができ、防曇効果が大きい。

内気導入口６２からエアコンユニット１０内に流入した内気は、内気導入路５２を通った後、送風路５３に流入する。送風路５３に流入した内気は、送風路５３を流れて第２のファン１７に取り込まれ、第２のファン１７によって送風路５３を流れて、冷媒蒸発器１２を通過する。冷媒蒸発器１２を通過した内気は第２の車室内給気路５６を通って冷媒凝縮器１３を通過し、第２の車室内吹出口６４から車室内に流入する。このように、第３の風路形態では、車室内の空調を内気の循環により行う。

第３の風路形態において、エアコンユニット１０内における外気の風路と内気の風路が仕切板１９や第４の仕切弁７４により遮断されている。また、内気と外気の間で熱交換が行われて熱損失が発生することもないため、省エネルギーで空調を行うことが可能である。なお、第３の風路形態における内気の循環量は、第２の風路形態の場合と同様に第３の仕切弁７３の開度により調整可能である。

＜第４の風路形態＞
図５は、第４の風路形態を示している。第４の風路形態は、外気の温度が０℃以下となる環境下などにおいて、熱回収器１１に発生する結氷を解氷するためのもので、第１の仕切弁７１の先端部を第２の仕切弁７２の回転軸に当接させて外気導入口６１を閉じるとともに、第２の仕切弁７２の先端部を第４の風路壁４４に当接させて車室外吹出口６５を閉じる。また、第３の仕切弁７３の先端部を熱回収器１１に当接させることで内気導入路５２と送風路５３との間を仕切る。また、第４の仕切弁７４の先端部を冷媒蒸発器１２に当接させる。

上記のように第１の仕切弁７１〜第４の仕切弁７４を設定することにより、仕切板１９及び第４の仕切弁７４と、第２の仕切弁７２及び第４の風路壁４４との間には、熱回収器１１の給気口部１１ｃから流出した内気を第１のファン１６を通して冷媒蒸発器１２に導く送風路５４４が形成される。また、送風路５４４及び送風路５３は、それぞれ第１の車室内給気路５５及び第２の車室内給気路５６に接続される。送風路５４２と送風路５３の間は、仕切板１９及び第４の仕切弁７４により仕切られている。

第４の風路形態において、内気導入口６２からエアコンユニット１０内に流入した内気は、内気導入路５２を通った後、還気口部１１ａから熱回収器１１内に流入する。熱回収器１１内に流入した内気は、排気口部１１ｄから流出して第１のファン１６に取り込まれ、第１のファン１６によって送風路５４２を図中右方向に流れて冷媒蒸発器１２を通過する。冷媒蒸発器１２を通過した内気は第１の車室内給気路５５を通って冷媒凝縮器１３を通過し、第１の車室内吹出口６３から車室内に流入する。このように第４の風路形態では、第２風路形態と同様に外気を遮断しながらエアコンユニット１０と車室内との間で内気を循環させるが、循環させる内気を全て熱回収器１１に通す点が第２の風路形態と異なる。

上記のようにして循環する内気は、冷媒凝縮器１３により加熱昇温されながら循環し、加熱昇温された内気が熱回収器１１内を流通させることにより熱回収器１１の結氷が解氷される。なお、熱回収器１１の結氷は、熱回収器１１に結氷検出手段を設けて検出してもよいし、車室外吹出口６５や冷媒凝縮器１３などに風速センサを設けて、計測される風速が所定の風速以下である場合に、熱回収器１１に結氷が発生したと判断する構成としてもよい。

実施の形態１によれば、車室外に排出される内気と車室内に導入される外気との間で熱交換させる熱回収器をシロッコファンの上流側に配置したので、熱回収器に対して内気を均一に流し高い熱回収効率を実現することができる。

また、エアコンユニット内に風路を形成する風路壁の端部に回動可能に支持され、アクチュエータなどの駆動装置により回転駆動される複数の仕切弁を設けているため、車室外に排出される内気と車室内に導入される外気との間で熱交換させながら換気を行う第１の風路形態と、外気の遮断しながら内気を循環させる第２の風路形態と、外気を利用してフロントガラスの曇りを除去する防曇デフロスト運転を行う第３の風路形態と、内気を加熱昇温しながら循環させることにより、熱回収器に発生した結氷を解氷する第４の風路形態とを容易に切り換えることができる。

また、熱回収器と第２の風路壁との間を開閉する第３の仕切弁を、第２の風路壁の内気導入口とは反対側の端部に回動可能に設けたため、第２の風路形態及び第３の風路形態における内気の循環量を容易に調節することができる。

また、シロッコファンの第１のファンにより送風される内気又は外気の流れを切り換える第４の仕切弁を、シロッコファンの２つのファンを仕切る仕切板の下流側端部に回動可能に設けたため、第１の風路形態では第１のファンから送風された外気を車外吹出口にスムーズに導くことができ、第２の風路形態〜第４の風路形態では第１のファンから送風された内気又は外気を第１の車内吹出口にスムーズに導くことができる。

また、車室内吹出口をフロントガラスに対向させ、除湿された空気を直接フロントガラスに吹き付けるようにしたため、防曇デフロスト運転における防曇効果をより高くすることができる。

また、熱回収器において内気用の風路と外気用の風路の長さを等しくしているため、熱回収効率をさらに高めることができる。

なお、実施の形態１では各仕切弁の回転軸をそれぞれの一方の端部に設けたが、回転軸を設ける位置はこれに限られるものではない。

実施の形態２．
以下に、この発明の実施の形態２を図６に基づいて説明する。実施の形態２は、熱回収器内の外気及び内気の流れが実施の形態１と異なる。図６は、実施の形態２に係る熱回収器を示す概略構成図である。図１と同一又は相当部分については同一の符号を付し、その説明を省略する。また、図示省略しているが、図６では図面左上方向に外気導入路が、図面右下方向に車室内給気路が位置し、図面左下方向に内気導入路が、図面右上方向に内気排出路が位置するように熱回収器２１を配置しているものとする。

熱回収器２１は、図６に示すように三角形部２１Ａと、三角形部２１Ａと上下反転した逆三角形部２１Ｃと、三角形部２１Ａ及び逆三角形部２１Ｃとの間に配置された正方形部２１Ｂを有する。正方形部２１Ｂの一辺、三角形部２１Ａの底辺及び逆三角形部２１Ｃの底辺の長さは等しく、三角形部２１Ａの底辺と正方形部２１Ｂの上辺、及び逆三角形部２１Ｃの底辺と正方形部２１Ｂの下辺がそれぞれ接続されることにより熱回収器２１が構成されている。三角形部２１Ａ、正方形部２１Ｂ及び逆三角形部２１Ｃは、実施の形態１の熱回収器１１と同様に紙素材、樹脂などからなる複数の間隔板を、図中紙面に垂直な方向を積層方向として積層したもので、互いに隣接する間隔板の間には所定の間隔を保持して風路を形成するスペーサ（図示なし）が設けられ、間隔板の積層方向と垂直な方向に空気が流れる風路が複数形成されている。

三角形部２１Ａの左側斜辺には、外気が流入する外気口部２１ｂが設けられ、右側斜辺には熱回収器２１内の内気が流出する排気口部２１ｄが設けられている。逆三角形部２１Ｃの左側斜辺には、内気が流入する還気口部２１ａが設けられ、右側斜辺には熱回収器２１内の外気が流出する給気口部２１ｃが設けられている。熱回収器２１内の風路は、実施の形態１の場合と同様に、外気口部２１ｂから給気口部２１ｃに通じる外気用の風路と還気口部２１ａから排気口部２１ｄに通じる内気用の風路と外気用の風路が、間隔板の積層方向に沿って交互に形成されている。

外気口部２１ｂから三角形部２１Ａ内に流入した外気は、三角形部２１Ａ、正方形部２１Ｂ及び逆三角形部２１Ｃの内部を順に流通した後、給気口部２１ｃから流出する。還気口部２１ａから逆三角形部２１Ｃ内に流入した内気は、逆三角形部２１Ｃ、正方形部２１Ｂ及び三角形部２１Ａの内部を順に流通した後、排気口部２１ｄから流出する。熱回収器２１内の内気及び外気は、正方形部２１Ｂ内で互いに対向する方向にそれぞれ流通しながら内気及び外気の間で熱交換する。内気と外気が交差する正方形部２１Ｂにおいて、内気用の風路と外気用の風路の向きは平行であり、内気及び外気は互いに対向して流れる。
その他については実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。

実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

なお、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１０エアコンユニット、１１、２１熱回収器、１２冷媒蒸発器、１３冷媒凝縮器、１５シロッコファン、１６第１のファン、１７第２のファン、１９仕切板、４１第１の風路壁、４２第２の風路壁、５１外気導入路、５２内気導入路、５３送風路、５４１内気排出路、５４２、５４３、５４４送風路、５５第１の車室内給気路、５６第２の車室内給気路、６１外気導入口、６２内気導入口、６３第１の車室内吹出口、６４第２の車室内吹出口、６５車室外吹出口、７１第１の仕切弁、７２第２の仕切弁、７３第３の仕切弁、７４第４の仕切弁、８１車両壁、８２フロントガラス

Claims

車室外の空気である外気を導入する外気導入口、及び車室内の空気である内気を車室外に排出する内気排出口が形成された外壁と、
仕切板を介して同軸に配置された第１のファン及び第２のファンを有し、内気又は外気を前記第１のファン及び前記第２のファンによりそれぞれ送風する遠心式送風機と、
前記遠心式送風機により送風された内気又は外気を車室内に吹き出す車室内吹出口と、
内気用の風路と外気用の風路を交互に形成しながら積層された複数の間隔板によって構成され、前記内気用の風路を流れる内気と前記外気用の風路を流れる外気との間で熱交換させる第１の熱交換器と、
内部を冷媒が流通する配管を有し、内気又は外気と冷媒との間で熱交換させる第２の熱交換器と、
前記外気導入口を開閉する第１の仕切弁と、
前記外気導入口と前記内気排出口との間で回動可能に支持されて、前記内気排出口を開閉するとともに、前記外気導入口から流入する外気の流れと内気排出口から流出する内気の流れとを仕切る第２の仕切弁と、
前記外気導入口から前記第１の熱交換器に延び、前記外気導入口から流入した外気を前記第１の熱交換器に導く外気導入路を前記第２の仕切弁との間に形成する第１の風路構成部材と、
車室内から内気を導入する内気導入口から流入した内気を導く内気導入路を前記外壁との間に形成する第２の風路構成部材とを備え、
前記第１の熱交換器は、前記遠心式送風機の上流側に配置されていることを特徴とする車両用空調装置。
前記第２の風路構成部材の前記内気導入口とは反対側の端部に回動可能に支持されて、前記第１の熱交換器と前記第２の風路構成部材との間を開閉する第３の仕切弁をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
前記仕切板の前記遠心式送風機の下流側の端部に回動可能に支持されて、前記第１のファンにより送風される内気又は外気の流れを切り換える第４の仕切弁をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の車両用空調装置。
前記第２の熱交換器は、冷媒の蒸発に伴う吸熱により内気又は外気を冷却する冷媒蒸発器、冷媒の凝縮に伴う放熱により内気又は外気を加熱昇温する冷媒凝縮器、又は前記冷媒蒸発器と前記冷媒凝縮器の組み合わせであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の車両用空調装置。
前記車室内吹出口は、フロントガラスに対向し、前記車室内吹出口から吹き出された内気又は外気がフロントガラスに吹き付けられることを特徴とする請求項４に記載の車両用空調装置。
前記内気用の風路と前記外気用の風路の向きが、直交することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の車両用空調装置。
前記内気用の風路と前記外気用の風路の向きが、平行であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の車両用空調装置。
前記内気用の風路の長さと前記外気用の風路の長さが等しいことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の車両用空調装置。
前記第１の熱交換器は、臭い成分を吸着する吸着消臭素材、粉じんを集塵する集塵素材、又は前記吸着消臭素材及び前記集塵素材の組み合わせを含むことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の車両用空調装置。