JP3675017B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、室内を暖房可能な車両用空気調和装置に関するもので、特に、熱源の得られにくいディーゼル車やハイブリッド車等に用いて好適である。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車両用空調装置では、暖房時に、換気負荷、暖房負荷のより大きい外気の導入量を減らし、換気負荷、暖房負荷のより小さい内気導入量を増やすことで、暖房性能を向上させるものが種々提案されている。ところが、より湿度の高い内気の導入により、フロントガラスが曇る、という問題が生じる。これに対して、特開平６−１４３９９６号公報に提案されている車両用空調装置では、内気の除湿を行うことにより、防曇性を保ちつつ暖房を行っている。
【０００３】
具体的には、この車両用空調装置のケース内には、内気が導入される第１空気通路と、外気が導入される第２空気通路とが区画形成されており、第１、第２空気通路内の内気、外気はそれぞれ車室内に導入される。そして、第１空気通路への内気導入量、第２空気通路への外気導入量は、第１、第２空気通路の空気上流側にそれぞれ設けられた送風機の風量を変化させて調整されている。
【０００４】
そして、第１空気通路と第２空気通路にまたがって、ヒートパイプが設けられている。ここで、ヒートパイプとは、内部に熱媒体を循環させているもので、内気側では内気の熱を熱媒体が吸収し、外気側では上記内気で吸収した熱を外気に放出するものであり、このヒートパイプの除湿能力は、内気温度と外気温度との温度差により決定される。そして、このヒートパイプの除湿能力に応じて、フロントガラスの防曇性を考慮した内気導入量が決定される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来技術では、内気温度および外気温度は、人為的に変えることができないので、この内気温度と外気温度との温度差を十分にとることができない。従って、ヒートパイプでは十分な除湿能力が得られず、全空気導入量に対する内気の導入割合を十分増やすことが困難である。つまり、従来の車両用空調装置では、暖房性能を効果的に向上させることができない、という問題がある。
【０００６】
本発明は上記点に鑑みてなされたもので、防曇性を保ちつつ、内気導入量を増やして暖房性能を効果的に高めることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため、以下の技術的手段を採用する。請求項１ないし４に記載の発明では、電気素子（８）が、外気案内路（１３）と内気案内路（１４）とを区画形成する仕切り部材（１０’）に配設され、この電気素子（８）は、電気的に通電されると、内気案内路（１４）を流通する内気から吸熱し、かつ、外気案内路（１３）を流通する外気に放熱することを特徴としている。
【０００８】
この電気素子（８）は、外気温と内気温との温度差が小さくても、電気的な通電量を調整することにより、この電気素子（８）の吸熱側において、除湿能力を十分発揮することができる。よって、比較的湿気の多い内気から吸熱して、この内気の冷却、除湿を効果的に行うことができ、この除湿後の内気と、比較的湿気の少ない外気とからなる空調風をデフロスタ吹出口（７）から吹き出すことにより、フロントガラスの防曇性を図ることができる。
【０００９】
また、電気素子（８）にて内気案内路（１４）内の内気から吸熱することで、この内気の暖房負荷が大きくなるが、これに対して、電気素子（８）にて外気案内路（１３）内の外気に放熱することで外気の暖房負荷を低減している。よって、ケース（１）内において、内気側の暖房負荷の増加を、外気側の暖房負荷の低減で相殺することができる。
【００１０】
一方、この電気素子（８）は除湿能力を十分発揮できるものなので、内気の除湿を効果的に行って、ケース（１）内への内気導入量を十分増やすことができる。そして、内気は外気より換気負荷、暖房負荷が小さいため、内気導入量を十分増やすことにより、暖房性能を効果的に高めることができる。
ところで、デフロスタ吹出口（７）およびフット吹出口（５）の両方から空調風を吹き出す場合、デフロスタ吹出口（７）から吹き出される空調風は、フロントガラスの防曇性を図るため低湿である必要があり、フット吹出口（５）から吹き出される空調風は、乗員の足元に吹き出されるので、さほど低湿である必要はない。
【００１１】
そこで、この点に着目して、請求項２および３に記載の発明では、一端に内気導入口（３１、３２、３）からの内気が少なくとも導入され、他端がフット吹出口（５）に連通する第１空気通路（１１）と、一端に内気案内路（１４）からの内気および外気案内路（１３）からの外気が少なくとも導入され、他端が前記デフロスタ吹出口（７）に連通する第２空気通路（１２）とを、仕切り部材（１０）により区画形成する、といった技術的手段を採用している。
【００１２】
従って、デフロスタ吹出口（７）およびフット吹出口（５）の両方から空調風を吹き出す場合、電気素子（８）にて効率よく除湿した暖房負荷の小さい内気を、低湿な空調風を形成する必要のある第２空気通路（１２）内に導入し、第１空気通路（１１）内には内気導入口（３１、３２、３）からの除湿していない内気を導入することができる。
【００１３】
つまり、第２空気通路（１２）側には、除湿後の内気と、比較的湿気の少ない外気とからなる空調風を形成することにより、フロントガラスの防曇性を図ることができる。また、第１空気通路（１１）側には、外気に比べて換気負荷、暖房負荷の小さい内気のみを導入することにより、この車両用空調装置のケース（１）内への内気の導入量をより増やすことができ、暖房性能をより効果的に高めることができる。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明では、デフロスタ吹出口（７）から低湿な空調風を吹き出す条件を判定する判定手段（８９）を備え、この判定手段（８９）にて上記条件を判定したとき、電気素子（８）を作動させることを特徴としている。これにより、除湿が必要なときに、自動的に電気素子（８）を作動させることができるので、乗員の操作負担を減らすことができ、かつ、必要時に電気素子（８）による除湿を自動的に実現することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
（第１の実施形態）
第１の実施形態の車両用空気調和装置は、例えばディーゼルエンジンを搭載するディーゼル車に搭載されるものである。ディーゼルエンジンは一般的にガソリンエンジンに比べ発熱量が小さいため、冬季における暖房能力が充分得られにくいものである。
【００１６】
以下、本実施形態の車両用空気調和装置の概略構成を図１に基づいて説明する。図１は車両用空調装置の模式的な断面図であり、紙面手前側が車両の上方向と一致している。
この車両用空気調和装置は、車室内に向けて空気を送る空気通路をなすケース１を備える。このケース１の一端１ａ側には、外気導入口２、第１内気導入口３１、および、第２内気導入口３２が備えられ、他端１ｂ側には、乗員の足元へ空調風を吹き出すフット吹出口５、乗員の上半身へ空調風を吹き出すフェイス吹出口６、および、フロントガラスへ空調風を吹き出すデフロスタ吹出口７が備えられている。
【００１７】
そして、このケース１の一端１ａ側内部は、第１仕切り部材１０’により、少なくとも外気導入口２からの外気が流通する外気案内路１３と、少なくとも第１内気導入口３１からの内気が流通する内気案内路１４とが、区画形成されている。
そして、第１仕切り部材１０’には、本発明の要部であるペルチェ素子複合体（電気素子）８が配設されている。このペルチェ素子複合体８は、外気案内路１３内の外気に放熱して、この外気を加熱し、かつ、内気案内路１４内の内気から吸熱して、この内気を冷却、除湿している。このペルチェ素子複合体８の構造については後で詳しく説明する。また、ケース１において、ペルチェ素子複合体８の下方に位置する部分、つまり、図１の紙面奥側には、ペルチェ素子複合体８に付着する水滴の排水口（図示しない）が形成されている。
【００１８】
そして、このペルチェ素子複合体８の空気下流側には、第１、第２内外気切替ドア９ａ、９ｂが配設されている。第１内外気切替ドア９ａは、外気案内路１３からの外気導入量と内気案内路１４からの内気導入量を調整し、第２内外気切替ドア９ｂは、外気案内路１３からの外気導入量と第２内気導入口３２からの内気導入量を調整している。
【００１９】
そして、第１、第２内外気切替ドア９ａ、９ｂの空気下流側には、送風機４が配設されている。そして、この送風機（送風手段）４の下流側に設けられた第２仕切り部材１０により、この送風機４の第１送風部４１とフット吹出口５とを連通する第１空気通路１１と、送風機４の第２送風部４２とフェイス吹出口６およびデフロスタ吹出口７とを連通する第２空気通路１２とを区画形成している。
【００２０】
送風機４は、第１内外気切替ドア９ａ側の空気を吸い込み、この空気を第１空気通路１１側へ送る第１送風部４１と、第２内外気切替ドア９ｂ側の空気を吸い込み、この空気を第２空気通路１２側へ送る第２送風部４２とからなり、モータ４３によりこれら第１、第２送風部４１、４２を同時に回転させている。
そして、送風機４の空気下流側には、第１、第２空気通路１１、１２の全面を塞ぐように、エバポレータ２０が配設されており、このエバポレータ２０の空気下流側には、第１、第２空気通路１１、１２の一部を塞ぐように、ヒータコア（暖房用熱交換器）２２が配設されている。具体的に、ヒータコア２２は、第１、第２空気通路１１、１２の第２仕切り板１０側半分程度を塞ぐものであり、ケース１内において、ヒータコア２２の図１中上部および下部には、バイパス通路２３ａ、２３ｂが形成される。
【００２１】
そして、エバポレータ３の空気下流側で、かつ、ヒータコア４の空気上流側に配設されたエアミックスドア２１ａ、２１ｂにて、上記バイパス通路２３ａ、２３ｂとヒータコア２２とに送られる風量割合を調節して、吹出空気温度を調節している。このエアミックスドア２１ａ、２１ｂは、第２仕切り部材１０を中心に線対称に開閉するように同時に駆動される。
【００２２】
さらに、上記フット吹出口５、フェイス吹出口６およびデフロスタ吹出口７にはそれぞれ、フット用切替ドア５１、フェイス用切替ドア６１およびデフロスタ用切替ドア７１が配設されており、これら切替ドア５１、６１、７１により各吹出口５、６、７が開閉される。また、第２仕切り部材１０には、第１空気通路１１と第２空気通路１２を連通する開口部１０ａが形成されており、上記フット用切替ドア５１は、この開口部１０ａの開閉も同時に行っている。
【００２３】
また、車室内の前面に設けられた図示しないインストルメントパネルには、空調装置の操作部があり、この操作部に、吹出モードを切り換える吹出モード切替スイッチ９０が設けられている。この吹出モード切替スイッチ９０は乗員により選択、操作される。吹出モードには、空調風を主にフット吹出口５から吹き出し、少量をデフロスタ吹出口７から吹き出すフットモード、フット吹出口５とデフロスタ吹出口７からほぼ同量の空調風を吹き出すフットデフモード、デフロスタ吹出口７から空調風を吹き出すデフロスタモード、フェイス吹出口６とフット吹出口５からほぼ同量の空調風を吹き出すバイレベルモード、フェイス吹出口６から空調風を吹き出すフェイスモードがある。
【００２４】
そして、吹出モード切替スイッチ９０の出力信号を制御装置８９に入力すると、上記各モードに対応して、フット用切替ドア５１、フェイス用切替ドア６１、デフロスタ用切替ドア７１、第１、第２内外気切替ドア９ａ、９ｂを制御装置８９にて駆動制御する。
また、本実施形態のペルチェ素子複合体８のスイッチ８７のオン、オフも、制御装置（判定手段）８９により制御されている。具体的には、暖房負荷の低減を効果的に図りつつ、防曇性を保つ必要のあるモード、本実施形態では、フットモード、フットデフモードが吹出モード切替スイッチ９０により選択されたとき、この制御装置８９にてペルチェ素子複合体８のスイッチ８７がオン状態となるように制御する。
【００２５】
次に、本実施形態の要部であるペルチェ素子複合体８の構造を、図２および図３に基づいて詳しく説明する。図２（ａ）にはペルチェ素子からなるモジュール構造８ａを示し、図２（ｂ）にはペルチェ素子複合体８の１ユニットを示す。
まず、図２（ａ）に示すように、ペルチェ素子からなるモジュール構造８ａは、ｐ形半導体８１とｎ形半導体８２を電極８３にて直列につないだものを、矩形状のアルミナ絶縁基板８４ａ、８４ｂで挟んだものからなる。そして、ｎ形半導体８２からｐ形半導体８１へ電流が流れる部分の電極８３ａを図２（ａ）中下方のアルミナ絶縁基板８４ａ側へ集め、ｐ形半導体８１からｎ形半導体８２へ電流が流れる部分の電極８３ｂを図２（ａ）中上方のアルミナ絶縁基板８４ｂ側へ集めている。
【００２６】
そして、図２（ｂ）に示すように、このモジュール構造８ａのアルミナ絶縁基板８４ａ、８４ｂにアルミ基板８５ａ、８５ｂを介してアルミ製のフィン８６ａ、８６ｂを取り付けたものにて、本実施形態のペルチェ素子複合体８の１ユニットを構成している。
なお、アルミ基板８５ａ、８５ｂの表面には、熱伝導性に優れた材料、例えば銀やシリコン等からなる図示しない薄膜が形成されている。アルミナ絶縁基板８４ａ、８４ｂにも、熱伝導性に優れた絶縁材料からなる薄膜が形成されている。これにより、モジュール構造８ａとフィン８６ａ、８６ｂとの間の熱の伝わりをよくしている。
【００２７】
そして、モジュール構造８ａに電流を流すと、ペルチェ効果により、電極８３ａは放熱し、電極８３ｂでは吸熱が起こる。このときの吸熱量と放熱量は同じである。よって、例えば、強制的に放熱側の放熱量を増加させることで、吸熱側の吸熱量も増加できる。
ここで、アルミナ絶縁基板８４ａ、８４ｂ、アルミ基板８５ａ、８５ｂおよびフィン８６ａ、８６ｂは熱伝導性のよい材質で構成されているので、電極８３ａは、アルミナ絶縁基板８４ａおよびアルミ基板８５ａを介してフィン８６ａ側の熱を吸収し、電極８３ｂの発生する熱はアルミナ絶縁基板８４ｂおよびアルミ基板８５ｂを介してフィン８６ｂ側に伝えられる。
【００２８】
そして、図３において、モジュール構造８ａが一平面上に配置するように、上記１ユニットを複数個、電気的に並列に接続したものをペルチェ素子複合体８とし、フィン８６ａが内気案内路１４側に、フィン８６ｂが外気案内路１３側に配置するように、ペルチェ素子複合体８を、第１仕切り部材１０’に設けている。そして、このペルチェ素子複合体８に電流を流すと、このペルチェ素子複合体８により、内気案内路１４に導入される内気の熱は吸収されて、この内気が冷却、除湿され、かつ、外気案内路１４に導入される外気には熱が放出されて、この外気が加熱される。このペルチェ素子複合体８の電源は車両用バッテリ８８から取られている。
【００２９】
次に、上記構成による本実施形態の作動を説明する。
図１において、吹出モード切替スイッチ９０によりフットモードが選択されると、第１内外気切替ドア９ａにて第２内気導入口３２からの内気のみが第１空気通路１１に導入され、第２内外気切替ドア９ｂにて外気案内路１３からの外気および内気案内路１４からの内気が第２空気通路１２に導入されるよう、制御装置８９により制御される。
【００３０】
また、フット用切替ドア５１にてフット吹出口５が開口されると同時に第２仕切り部材１０の開口部１０ａは閉塞され、フェイス用切替ドア６１にてフェイス吹出口６が閉塞され、デフロスタ用切替ドア７１にてデフロスタ吹出口７が少し開口され、最大暖房時では、エアミックスドア２１ａ、２１ｂにてバイパス通路２３ａ、２３ｂが閉塞され、エバポレータ２０を通過した空気が全てヒータコア２２を通過するよう、制御装置８９により制御される。
【００３１】
そして、ペルチェ素子複合体８の吸熱側のフィン８６ａを介して、内気案内路１４内の比較的湿気の多い内気の熱がペルチェ素子複合体８に吸収され、放熱側のフィン８６ｂを介して、ペルチェ素子複合体８の発生する熱が外気案内路１３内の比較的湿気の少ない外気に放出されるので、この外気は加熱される。ここで、ペルチェ素子複合体８への投入電力は２００〜３００Ｗ程度である。
【００３２】
すると、吸熱側のフィン８６ａ近傍では、内気に含まれる水蒸気が結露して凝縮水となる。そして、この凝縮水がフィン８６ａの表面に付着し、フィン８６ａを伝って下方へ落下して、ケース１においてペルチェ素子複合体８の下方に形成された上記排水口を介して車外へ放出される。このようにして、内気案内路１４内の内気の除湿が行われ、さらに、除湿された内気は、第２空気通路１２内に導入される。また、吸熱した分だけ外気案内路１３内の外気に放熱され、この加熱された外気も第２空気通路１２内に導入される。＄＄さらに、内気よりも温度の低い外気には、ペルチェ素子からなるモジュール構造８ａに発生するジュール熱も放出される。
【００３３】
ここで、図４に、ペルチェ素子のモジュール構造の理論的な成績係数ＣＯＰ（＝Ｑ／Ｗ、Ｑ：ペルチェ素子の吸熱側から放熱側への熱の移動量、Ｗ：ペルチェ素子への投入電力）に関するグラフ（参考文献：上村欣一、西田勲夫著、熱電半導体とその応用、日刊工業新聞社）を示す。このグラフにおいて、横軸は、モジュール構造８ａの放熱側の温度と吸熱側の温度との温度差であり、このグラフによれば、上記温度差が大きくなるにつれて成績係数が小さくなることがわかる。
【００３４】
そして、上述のように、ペルチェ素子複合体８の放熱側は、比較的低温の外気（−１０℃〜０℃程度）に熱を放出し、ペルチェ素子複合体８の吸熱側は、比較的高温の内気（２５℃程度）から熱を吸収する。つまり、ペルチェ素子複合体８の放熱側は外気により冷却され、ペルチェ素子複合体８の吸熱側は内気により加熱されるため、このペルチェ素子複合体８の放熱側と吸熱側との温度差を小さくすることができる。
【００３５】
そして、ペルチェ素子複合体８への投入電力が２００〜３００Ｗ程度であるとき、上記温度差は０〜１０℃程度であることが発明者らにより確認されている。つまり、本実施形態では、このペルチェ素子複合体８の放熱側のフィン８６ｂを外気案内路１３に、吸熱側のフィン８６ａを内気案内路１４に配置させることで、このペルチェ素子複合体８の成績係数ＣＯＰを３以上といった高効率で作動させることができる。
【００３６】
よって、内気と外気の温度差が小さくても、このペルチェ素子複合体８の吸熱側において、除湿能力を十分発揮できるため、比較的湿気の多い内気から吸熱して、この内気の冷却、除湿を効果的に行うことができる。そして、この除湿後の内気と、比較的湿気の少ない外気とからなる空調風をデフロスタ吹出口７から吹き出すことにより、フロントガラスの防曇性を図ることができる。
【００３７】
また、内気案内路１４内の内気から吸熱することにより、この内気の暖房負荷が大きくなるが、これに対して、外気案内路１３内の外気に放熱することにより外気の暖房負荷を低減している。よって、ケース１内において、内気側の暖房負荷の増加を、外気側の暖房負荷の低減で相殺することができる。
一方、このペルチェ素子複合体８は除湿能力を十分発揮できるものなので、内気の除湿を効果的に行って、第２空気通路１２内への内気導入量を十分増やすことができる。そして、除湿後の暖房負荷の小さい内気を、低湿な空調風を形成する必要のある第２空気通路１２内に導入し、第１空気通路１１内には第２内気導入口３２からの除湿していない内気を導入することで、ケース１内への内気の導入量を十分に増やすことができ、暖房性能を効果的に高めることができる。
【００３８】
また、ペルチェ素子複合体８の投入電力が２００〜３００Ｗ程度であるため、このペルチェ素子複合体８の電源を車両用のバッテリ８８から容易にとることができる。
なお、上記作動ではフットモードにおいてペルチェ素子複合体８を作動させたときについて述べたが、デフロスタモードにおいても、ペルチェ素子複合体８を作動させ、第２空気通路１２に内気と外気が導入されるよう第１、第２内外気切替ドア９ａ、９ｂを制御する。この結果、フットモードと同じ効果が得られる。
【００３９】
また、フェイスモード、バイレベルモード、デフロスタモードにおいて、フェイス吹出口６またはデフロスタ吹出口７から低湿な空調風を吹き出す必要がある場合、これらのモードではフットモードやフットデフモードに比べてさほど暖房能力を必要としないため、ペルチェ素子複合体８は作動させず、第２内外気切替ドア９ｂにて外気導入口２からの外気のみが第２空気通路１２に導入されるよう、制御装置８９により制御する。
【００４０】
（第２の実施形態）
第２の実施形態では、図５に示すように、上記第１の実施形態でいう第１仕切り部材１０’が、送風機４の第１送風部４１と第２送風部４２との境界線上からエバポレータ２０の空気上流側まで伸びるように配置され、第２仕切り部材１０が、この第１仕切り部材１０’の図５中やや下方からエバポレータ２０の側面中央部まで伸びるように配置されている。そして、第１仕切り部材１０’にペルチェ素子複合体８を配設している。
【００４１】
そして、フットモードでは、図５に示すように、第１、第２内外気切替ドア９ａ、９ｂにより、第１送風部４１には内気が導入され、第２送風部２には外気が導入される。そして、送風機４の下流側において、第１仕切り部材１０’の図５中下方の内気案内路１４には第１送風部４１から内気が導入され、第１仕切り部材１０’の図５中上方の外気案内路１３には第２送風部４２から外気が導入される。
【００４２】
そして、ペルチェ素子複合体８の吸熱側のフィン８６ａにより内気が冷却、除湿され、放熱側のフィン８６ｂにより外気が加熱され、この除湿された内気と加熱された外気とが混合された空気をヒータコア２２にて加熱して、デフロスタ吹出口７から吹き出している。
この第２の実施形態によれば、上記第１の実施形態と同様に、第２空気通路１２内への内気導入量を十分増やすことができるので、暖房性能を効果的に高めることができる。ここで、第２空気通路１２側に導入する全空気量における内気の導入割合は、上述の第１仕切り部材１０’および第２仕切り部材１０の配置により決まるものであり、この導入割合が所定の導入割合となるように、ケース１を予め設計する。
【００４３】
また、ペルチェ素子複合体８をエバポレータ２０の直前に配置することにより、ペルチェ素子複合体８に付着する水滴の排出口を、エバポレータ２０近傍に元々設けられている、エバポレータ２０に付着する水滴の排出口と共有することができる。
（第３の実施形態）
第３の実施形態では、図６に示すように、ケース１の一端１ａには、外気導入口２、内気導入口３が備えられており、上記第１の実施形態でいう第１仕切り部材１０’が、導入口２、３の空気下流側に配置されている。そして、このペルチェ素子複合体８の空気下流側には内外気切替ドア９が備えられている。
【００４４】
そして、フットモードでは、図６に示すように、内気案内路１４に内気、外気案内路１３に外気が導入され、ペルチェ素子複合体８の吸熱側のフィン８６ａにより内気が冷却、除湿され、放熱側のフィン８６ｂにより外気が加熱される。そして、内外気切替ドア９により、第２送風部４２には加熱された外気、および、少量の除湿された内気とが混合された空気をヒータコア２２にて加熱して、デフロスタ吹出口７から吹き出している。
【００４５】
この第３の実施形態によれば、上記第１の実施形態と同様に、第２空気通路１２内への内気導入量を十分増やすことができるので、暖房性能を効果的に高めることができる。また、内外気切替ドア９が１枚であるため、コスト安となる。
（第４の実施形態）
上記第３の実施形態では、ケース１内を、第１空気通路１１と第２空気通路１２とに区画形成していたが、第４の実施形態では、図７に示すように、第２仕切り部材１０（図６参照）を排除し、外気導入口２、内気導入口３近傍のみに第１仕切り部材１０’が配設されている。これに伴って、送風機４は送風部４のみで構成したものを用い、ヒータコア２２は図７中下方に寄せて配置させ、エアミックスドア２１は１枚としている。
【００４６】
そして、フットモードでは、図７に示すように、内気案内路１４に内気、外気案内路１３に外気が導入され、ペルチェ素子複合体８の吸熱側のフィン８６ａにより内気が冷却、除湿され、放熱側のフィン８６ｂにより外気が加熱される。そして、内外気切替ドア９により、加熱された外気を多めに、除湿された内気を少なめに、送風機４側に導入し、この外気と内気とを混合した空気をヒータコア２２にて加熱して、デフロスタ吹出口７およびフット吹出口５から吹き出している。
【００４７】
この第４の実施形態によれば、ケース１内が第１空気通路１１（図６参照）と第２空気通路１２（図６参照）とに区画されていないような車両用空調装置において、ペルチェ素子複合体８にて内気案内路１４内の内気を効果的に除湿して、ケース１内への内気導入量を十分増やすことができるので、暖房性能を効果的に高めることができる。
【００４８】
（第５の実施形態）
上記第１ないし第４の実施形態では、図３に示すように、内気案内路１４と外気案内路１３とが並行に配置されていたが、本実施形態では、図８に示すように、内気案内路１４と外気案内路１３とが直交するように配置している。そして、内気案内路１４と外気案内路１３とが直交する部分にペルチェ素子複合体８を配設する。
【００４９】
具体的には、外気がペルチェ素子複合体８の図８中紙面手前側から奥側に流れ、内気がペルチェ素子複合体８の図８中右側から左側へ流れるものであり、吸熱側のフィン８６ａと放熱側のフィン８６ｂを、交互に、かつ、互いに直交するように配置している。つまり、あるモジュール構造８ａの吸熱側のフィン８６ａを、そのモジュール構造８ａに隣接するモジュール構造８ａの吸熱側のフィン８６ａと共有させており、このようにして、モジュール構造８ａを例えば４個積層している。
【００５０】
この結果、図８中右側から左側へ流れる内気は、吸熱側のフィン８６ａを通過して吸熱、除湿され、図８中紙面手前側から奥側に流れる外気は、放熱側のフィン８６ｂを通過して加熱される。
そして、図９に、本実施形態のペルチェ素子複合体８を内蔵するケース１を示す。図９において、紙面上下方向が、実際の上下方向と一致しており、１００はエンジンルームと車室内とを仕切る仕切り板であり、第１、第２空気通路１１、１２は、紙面奥側で紙面右側へ屈曲して、車室内へ空調風を導くようになっている。
【００５１】
このケース１には、第１、第２内気導入口３１、３２に加えて第３内気導入口３３が形成され、さらに、ケース１内には、内気および外気のほこりや悪臭を除去するための、ひだおり加工したフィルタ１０１が配設されている。また、ペルチェ素子複合体８の凝縮水の排出口１ｃも形成されている。
外気導入口２および第２内気導入口３２には、これら外気、第２内気導入口２、３２を開閉するための開閉ドア２ａ、３２ａが設けられ、ペルチェ素子複合体８の下流側には、ペルチェ素子複合体８通過後の空気の通路としての開口部８０が設けられ、この開口部８０にも開閉ドア８０ａが設けられている。さらに、外気導入口２と第３内気導入口３３との間には内外気切替ドア９が配設されている。
【００５２】
そして、フットモードおよびフットデフモードにおいては、ペルチェ素子複合体８を作動させ、開閉ドア２ａにて外気導入口２を開き、内外気切替ドア９にて第３内気導入口３３を閉じ、開閉ドア８０ａにて開口部８０を開いて、第２空気通路１２に、除湿された内気と、加熱された外気とを導入する。
また、暖房が必要でないときは、ペルチェ素子複合体８は作動させず、開閉ドア２ａにて外気導入口２を閉じ、内外気切替ドア９にて第３内気導入口３３を開き、開閉ドア８０ａにて開口部８０を閉じて、上記除湿および加熱を行わない。
【００５３】
ここで、外気の温度が非常に低い場合（−２０℃程度）、ペルチェ素子複合体８の放熱側のフィン８６ｂ（図８参照）からの放熱量が非常に大きくなり、これに伴って吸熱側のフィン８６ａ（図８参照）における吸熱量も非常に大きくなって、吸熱側のフィン８６ａに付着する凝縮水が凍結する恐れがある。
これに対して、ペルチェ素子複合体８の吸熱側のフィン８６ａに、図示しない温度センサを設け、この温度センサの検出温度が、凝縮水の凍結温度、例えば−３℃程度になると、外気導入口２を閉じる方向に開閉ドア２ａを移動させ、外気導入量を減少させる。これにより、ペルチェ素子複合体８の放熱側における放熱量が低下し、これに伴って吸熱側の吸熱量が低下して、吸熱側のフィン８６ａの温度が上昇するので、凝縮水の凍結を防止できる。
【００５４】
また、温度センサの検出温度が、凝縮水の凍結温度よりも十分高く、さらに除湿能力アップが可能な温度、例えば３℃程度になると、外気導入口２を開く方向に開閉ドア２ａを移動させ、外気導入量を増加させる。これにより、吸熱側のフィン８６ａの温度が下がるので、さらに除湿能力をアップできる。
（他の実施形態）
上記第１の実施形態では、フットモードおよびフットデフモードのとき、ペルチェ素子複合体８を作動させて、第２空気通路１２に内気および外気を導入していたが、本発明はこれに限定されることはなく、冬季のデフロスタモードのように、デフロスタ吹出口７から低湿で、しかも、より温かい空調風を吹き出すのが好ましい場合、ペルチェ素子複合体８を作動させて、第２空気通路１２に内気および外気を導入してもよい。この結果、第２空気通路１２に外気のみを導入するのに比べて、第２空気通路１２内の空気の暖房負荷を低減させることができ、この空気をヒータコア２２にて効率よく加熱できる。
【００５５】
また、上記第１ないし第４の実施形態において、エバポレータ２０が作動していないときで、かつ、デフロスタ吹出口７から低湿な空調風を吹き出す必要のあるとき、ペルチェ素子複合体８のスイッチ８７をオン状態となるよう、制御装置８９にて制御してもよい。
また、上記第５の実施形態では、モジュール構造８ａを４個積層してペルチェ素子複合体８を形成しているが、本発明はこれに限定されることはなく、モジュール構造８ａを１個でペルチェ素子複合体８を形成してもよいし、モジュール構造８ａを５個以上積層してペルチェ素子複合体８を形成してもよい。
【００５６】
また、上記第５の実施形態では、外気導入口２、外気案内路１３、第１内気導入口３１、および内気案内路１４がケース１に一体に形成されているが、別体に形成してもよい。
また、上記実施形態では、内気案内路１４と外気案内路１３とが並向に、または直交して配置されていたが、内気案内路１４と外気案内路１３とが対向するように配置してもよい。
【００５７】
また、上記実施形態のモジュール構造８ａ（図２（ｂ）参照）において、吸熱側と放熱側との間の空間に、吸熱側と放熱側とを断熱するための断熱部材を設けてもよい。この断熱部材は、熱伝導性の悪い材料、例えばウレタンフォーム等にて形成する。これにより、吸熱側と放熱側との間における、吸熱側と放熱側との熱の授受を防止でき、吸熱側と放熱側との温度差が小さくなるのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す車両用空調装置の模式的な断面図である。
【図２】（ａ）はペルチェ素子のモジュール構造を示す斜視図、（ｂ）はペルチェ素子複合体の１ユニットを示す斜視図である。
【図３】ペルチェ素子複合体の取付構造を示す斜視図である。
【図４】ペルチェ素子のモジュール構造の成績係数を示すグラフである。
【図５】本発明の第２の実施形態を示す車両用空調装置の模式的な断面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態を示す車両用空調装置の模式的な断面図である。
【図７】本発明の第４の実施形態を示す車両用空調装置の模式的な断面図である。
【図８】本発明の第５の実施形態におけるペルチェ素子複合体の取付構造を示す斜視図である。
【図９】本発明の第５の実施形態を示す車両用空調装置の模式的な断面図である。
【符号の説明】
２…外気導入口、３１…第１内気導入口、３２…第２内気導入口、
４…送風機（送風手段）、５…フット吹出口、７…デフロスタ吹出口、
８…ペルチェ素子（電気素子）、１３…外気案内路、１４…内気案内路、
２２…ヒータコア（暖房用熱交換器）。

Claims (4)

1. 一端（１ａ）には、外気を導入する外気導入口（２）および内気を導入する内気導入口（３１、３２、３）が備えられ、他端（１ｂ）には、フロントガラスの内面に空調風を吹き出すデフロスタ吹出口（７）および乗員の足元に空調風を吹き出すフット吹出口（５）を少なくとも備えたケース（１）と、
   前記ケース（１）内に配設され、前記一端（１ａ）から前記他端（１ｂ）に向かう空気流を発生させる送風手段（４）と、
   前記ケース（１）内に形成され、少なくとも外気導入口（２）からの外気を前記他端（１ｂ）側へ導入する外気案内路（１３）と、
   前記ケース（１）内の前記外気案内路（１３）近傍に形成され、少なくとも内気導入口（３１、３２、３）からの内気を前記他端（１ｂ）側へ導入する内気案内路（１４）と、
   前記内気案内路（１４）および前記外気案内路（１３）の空気下流側に配設され、前記ケース（１）内の空気を加熱する暖房用熱交換器（２２）と、
   前記外気案内路（１３）および前記内気案内路（１４）の近傍に配設され、電気的に通電されて前記内気案内路（１４）を流通する内気から吸熱し、かつ、前記外気案内路（１３）を流通する外気に放熱する電気素子（８）とを備え、
   前記外気案内路（１３）と前記内気案内路（１４）とを区画形成する仕切り部材（１０’）が設けられており、この仕切り部材（１０’）に前記電気素子（８）が配設されていることを特徴とする車両用空調装置。
2. 請求項１に記載の車両用空調装置において、
   前記ケース（１）内に形成され、一端には少なくとも前記内気導入口（３２、３）からの内気が導入され、他端は前記フット吹出口（５）に連通する第１空気通路（１１）と、
   前記ケース（１）内に形成され、一端には前記内気案内路（１４）からの内気および前記外気案内路（１３）からの外気が少なくとも導入され、他端は前記デフロスタ吹出口（７）に連通する第２空気通路（１２）と、
   前記第１空気通路（１１）と前記第２空気通路（１２）とを区画形成する仕切り部材（１０）とを備え、
   前記暖房用熱交換器（２２）は、前記第１、第２空気通路（１１、１２）内に配設され、この第１、第２空気通路（１１、１２）内の空調風を加熱することを特徴とする車両用空調装置。
3. 請求項１に記載の車両用空調装置において、
   前記内気導入口は、第１内気導入口（３１）および第２内気導入口（３２）からなり、
   前記内気案内路（１４）は、少なくとも前記第１内気導入口（３１）からの内気を前記他端（１ｂ）側へ導入するように構成され、
   前記ケース（１）内に形成され、一端には少なくとも前記第２内気導入口（３２）からの内気が導入され、他端は前記フット吹出口（５）に連通する第１空気通路（１１）と、
   前記ケース（１）内に形成され、一端には前記内気案内路（１４）からの内気および前記外気案内路（１３）からの外気が少なくとも導入され、他端は前記デフロスタ吹出口（７）に連通する第２空気通路（１２）と、
   前記第１空気通路（１１）と前記第２空気通路（１２）とを区画形成する仕切り部材（１０）とを備え、
   前記暖房用熱交換器（２２）は、前記第１、第２空気通路（１１、１２）内に配設され、この第１、第２空気通路（１１、１２）内の空調風を加熱することを特徴とする車両用空調装置。
4. 前記デフロスタ吹出口（７）から低湿な空調風を吹き出す条件を判定する判定手段（８９）を備え、
   この判定手段（８９）にて前記条件を判定したとき、前記電気素子（８）を作動させることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両用空気調和装置。

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