WO2013084476A1 - 車両用空調装置 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a vehicle air conditioner.
  • the flow path A through which the outside air of the heat exchanger passes and the flow path B through which the inside air passes are fixed.
  • the heat exchanger can be used if ventilation is continuously performed.
  • the temperature distribution of itself becomes uneven. And if the nonuniformity of this temperature distribution becomes large, the subject that the heat exchange efficiency of a heat exchanger will fall will arise.
  • the intake flow path and the exhaust flow path of the heat exchanger are alternately switched by the switching means. Therefore, the occurrence of condensation in the flow path of the heat exchanger can be prevented, and the temperature distribution of the heat exchanger itself can be prevented from becoming largely uneven. Therefore, it is possible to prevent a decrease in the heat exchange efficiency of the heat exchanger due to the occurrence of condensation or the uneven temperature distribution.
  • the air conditioner according to this embodiment includes the structure of the heat pump shown in FIG. 1 and the ventilation equipment shown in FIG.
  • the ventilation equipment includes a sensible heat exchanger 11 as a heat exchanger, two internal air flow paths 15 communicating with the vehicle compartment, a fan 16 for flowing air into the two internal air flow paths 15, and switching valves 17 and 18. , And release valves 19 and 20.
  • the first flow path and the second flow path of the sensible heat exchanger 11 are respectively connected to the two internal air flow paths 15.
  • the release valve 19 is a valve that switches whether the air intake port in the passenger compartment is opened or closed on the intake side of the first flow path of the sensible heat exchanger 11.
  • the release valve 20 is a valve that switches whether the air intake port in the passenger compartment is opened or closed on the intake side of the second flow path of the sensible heat exchanger 11.
  • the various valves including the switching valves 17 and 18 and the release valves 19 and 20 may be configured to be opened and closed by an actuator under electrical control, or may be configured to be opened and closed by mechanical control. Further, sensors may be provided in each part to detect temperature, humidity, fogging and the like, and control means may be provided to determine the states of various valves suitable for the vehicle environment from the sensor outputs. The control means may be configured to perform operation control of various valves by electrical control. The same applies to various valves of the second to fifth embodiments described later.
  • the evaporator 2 and the indoor condenser are disposed.
  • the indoor condenser has a configuration different from that of the condenser 13 and is used to warm the air that has been dehumidified by the evaporator 2 during the dehumidifying and heating operation.
  • the evaporator 2 and the indoor condenser may be arranged separately.
  • the ventilation installation of the first embodiment can be applied to a hybrid vehicle that requires the condenser 13 to be disposed at the head of the vehicle, and to an electric vehicle that has a high degree of freedom in arranging the condenser 13.
  • the radiator is disposed at the beginning of the vehicle volume, and the capacitor 13 needs to be close to the radiator, so the capacitor 13 needs to be disposed at the beginning of the vehicle.
  • FIG. 3 is a diagram showing an operation example of the outside air introduction mode in the ventilation system of the first embodiment.
  • FIGS. 4 and 5 are diagrams showing first and second operation examples of the inside air introduction mode in the ventilation system of the first embodiment.
  • the release valve 20 is on the side of the vehicle interior air intake port. Switch to open.
  • the humidity in the vehicle room is increased when it is continued for a long time, so it is preferable to use it together with the outside air introduction mode.
  • the sensible heat exchanger 11 in the external air introduction mode, the sensible heat exchanger 11 whose heat exchange efficiency is properly maintained can stably send the exhaust air with the remaining heat to the condenser 13 it can. That is, the heat of the exhaust air of the sensible heat exchanger 11 which has conventionally been discarded wastefully is transmitted to the condenser 13. Therefore, the heat of the exhaust air can prevent frost on the condenser 13 or defrost the condenser 13 when the cold is not severe. In addition, even when the cold is severe and frost formation on the condenser 13 is prevented or defrosted by other means such as a heater, the power consumption can be reduced by the amount of heat of the exhaust air.
  • the air conditioner of the first embodiment in the inside air introduction mode, only the inside air having a high temperature can be allowed to flow through the sensible heat exchanger 11. As a result, the sensible heat exchanger 11 is extremely cooled by the outside air, and a situation in which the heat exchange efficiency is reduced can be avoided.
  • the flow path of one section formed by dividing the flow path in the condenser 13 is connected to the first flow path of the sensible heat exchanger 11, and the flow path of the other section in the condenser 13 Is connected to the second flow passage of the sensible heat exchanger 11.
  • the flow path of the condenser 13 is configured such that the air flowing in each flow path of the two sections is not substantially mixed inside the condenser 13.
  • the sensible heat exchanger 11 whose heat exchange efficiency is properly maintained can stably send the residual air, which has remaining heat, to the condenser 13. That is, the heat of the exhaust air of the sensible heat exchanger 11 which has conventionally been discarded wastefully is transmitted to the condenser 13. Therefore, the heat of the exhaust air can prevent frost on the condenser 13 or defrost the condenser 13 when the cold is not severe. In addition, even when the cold is severe and frost formation on the condenser 13 is prevented or defrosted by other means such as a heater, the power consumption can be reduced by the amount of heat of the exhaust air.
  • the air conditioner of the second embodiment since the long flow path does not intervene between the sensible heat exchanger 11 and the condenser 13, the heat of the exhaust air does not escape to other parts, and the heat of the exhaust air Can be directly transmitted to the capacitor 13.
  • FIG. 8 is a block diagram showing the ventilation equipment in the air conditioner of the third embodiment.
  • the ventilation system of the third embodiment is obtained by adding the on-off valves 21 and 22 to the ventilation system of the second embodiment.
  • the on-off valves 21 and 22 are valves that open and close the flow path in the flow path leading from the condenser 13 to the outside of the vehicle.
  • the on-off valves 21 and 22 are always in the open state.
  • the operation and action in this case are the same as the action and action of the ventilation mode in the ventilation system of the second embodiment.
  • FIGS. 10 and 11 are diagrams showing first and second operation examples of the internal air circulation mode in the ventilation system of the third embodiment.
  • the operation and effects similar to those of the second embodiment can be obtained by the operation of the outside air introduction mode.
  • the inside air circulation mode even when the temperature of outside air is extremely low, inside air having a high temperature can be fed into the condenser 13 to prevent frost formation and defrosting of the condenser 13.
  • such an internal air circulation mode can be generated by the simple process of closing the on-off valves 21 and 22.
  • such a room air circulation mode can increase the airtightness of the vehicle interior, so that the temperature inside the vehicle interior can be maintained.
  • the ventilation system of the fourth embodiment is obtained by adding the on-off valves 23 and 24 and the bypass flow path 27 to the ventilation system of the second embodiment.
  • the ventilating equipment of the fifth embodiment is the ventilating equipment of the third embodiment with the addition of a flow path connected to the air intake port in the passenger compartment and the open valves 25 and 26.
  • the release valves 25 and 26 are valves for switching the air intake port of the passenger compartment into and out of the flow path of each of the two divided sections of the condenser 13.
  • achieves inside air introduction mode from ventilation equipment of Embodiment 1 as an air conditioner of embodiment of this invention ie, the structure which abbreviate
  • the present invention is useful for a vehicle air conditioner mounted on a hybrid vehicle or an electric vehicle.

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Abstract

　熱交換器での結露発生、および、熱交換器自体の温度分布の不均一さに起因する熱交換器の熱交換効率の低下を回避することのできる車両用空調装置を提供する。この車両用空調装置は、第１流路を通過する空気と第２流路を通過する空気との間で熱交換をする熱交換器と、第１流路および第２流路のうち、一方の流路を、車室内からの内気を車室外へ排出する排気流路から、車室外からの外気を車室内へ導入する吸気流路へ、他方の流路を前記吸気流路から前記排気流路へ交互に切り替える切替手段と、を具備する構成を採る。

Description

車両用空調装置
　本発明は、車両用空調装置に関する。
　従来、図２０に示すように、２つの流路Ａ，Ｂ（実線と破線の矢印でそれぞれ示す）を有し、一方の流路Ａに温かい空気を流し、他方の流路Ｂに冷たい空気を流したときに、一方の流路Ａから他方の流路Ｂへ熱を移動させることが可能な顕熱交換器１１がある。
　熱交換器は、例えば、車両用空調装置に搭載され、車室内の換気を行う際に、車室内の熱を車外へ多く排出せずに車室内の空気（内気と呼ぶ）と車外の空気（外気と呼ぶ）とを交換するために使用される（例えば特許文献１を参照）。
　従来の車両用空調装置では、熱交換器の外気が通過する流路Ａと内気が通過する流路Ｂが固定的にされる。
特開２００２－２００９１０号公報
　従来の車両用空調装置では、上記のように、熱交換器の外気を通過する流路が固定的であったため、外気の温度が低いときに外気の流入口に近い箇所で結露が発生することがあった。結露が発生した場合、結露により流路がふさがって換気量および熱交換器の熱交換効率が低下するという課題が生じる。
　また、従来の車両用空調装置では、熱交換器における外気を吸入する吸気流路と内気の排出する排気流路とが固定的であったため、継続的に換気を行った場合に、熱交換器自体の温度分布が不均一になる。そして、この温度分布の不均一さが大きくなってくると、熱交換器の熱交換効率が低下するという課題が生じる。
　本発明の目的は、熱交換器での結露発生、および、熱交換器自体の温度分布の不均一さに起因する熱交換器の熱交換効率の低下を回避することのできる車両用空調装置を提供することである。
　本発明の一態様に係る車両用空調装置は、第１流路を通過する空気と第２流路を通過する空気との間で熱交換をする熱交換器と、前記第１流路および前記第２流路のうち、一方の流路を、車室内からの内気を車室外へ排出する排気流路から、車室外からの外気を車室内へ導入する吸気流路へ、他方の流路を前記吸気流路から前記排気流路へ交互に切り替える切替手段と、を具備する構成を採る。
　本発明によれば、切替手段により、熱交換器の吸気流路と排気流路とが交互に切り替えられる。よって、熱交換器の流路内における結露の発生を防止でき、また、熱交換器自体の温度分布が大きく不均一になることを回避できる。従って、結露の発生または温度分布の不均一に起因する熱交換器の熱交換効率の低下を防止できる。
本発明の実施の形態の空調装置のうちヒートポンプ部分を示す構成図 実施の形態１の空調装置における換気設備を示す構成図 実施の形態１の換気設備における外気導入モードの動作例を示す図 実施の形態１の換気設備における内気導入モードの第１動作例を示す図 実施の形態１の換気設備における内気導入モードの第２動作例を示す図 実施の形態２の空調装置における換気設備を示す構成図 実施の形態２の換気設備における動作例を示す図 実施の形態３の空調装置における換気設備を示す構成図 実施の形態３の換気設備における外気導入モードの動作例を示す図 実施の形態３の換気設備における内気循環モードの第１動作例を示す図 実施の形態３の換気設備における内気循環モードの第２動作例を示す図 実施の形態４の空調装置における換気設備を示す構成図 実施の形態４の換気設備における外気導入モードの動作例を示す図 実施の形態４の換気設備における内気循環モードの第１動作例を示す図 実施の形態４の換気設備における内気循環モードの第２動作例を示す図 実施の形態５の空調装置における換気設備を示す構成図 実施の形態５の換気設備における外気導入モードの動作例を示す図 実施の形態５の換気設備における内気導入モードの第１動作例を示す図 実施の形態５の換気設備における内気導入モードの第２動作例を示す図 熱交換器の構成を示す斜視図
　以下、本発明の各実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
　（実施の形態１）
　図１は、本発明の実施の形態の空調装置のうちヒートポンプ部分を示す構成図、図２は、実施の形態１の空調装置における換気設備を示す構成図である。
　この実施の形態の空調装置は、図１に示すヒートポンプの構成と、図２に示す換気設備とを備えている。
　ヒートポンプには、冷媒を圧縮する圧縮機８と、冷媒を液化させるコンデンサ１３と、冷媒を気化させるエバポレータ２と、冷媒を減圧する膨張弁４とが設けられている。また、このヒートポンプには、冷房と暖房との切り替えのために冷媒の流れの方向を切り替える四方弁５とが設けられている。
　換気設備は、熱交換器としての顕熱交換器１１と、車室内に通じる２本の内気流路１５と、２本の内気流路１５に空気を流すファン１６と、切替弁１７，１８と、開放弁１９，２０とを備えている。
　顕熱交換器１１は、図２０にも示したが、内部に第１流路（Ａ）および第２流路（Ｂ）を有し、一方の流路に温かい空気が流れ、他方の流路に冷たい空気が流れる場合に、一方の流路から他方の流路へ熱を移動させながら、各流路に空気を流すものである。第１流路と第２流路とは、図２～図１９において実線と点線とでそれぞれ表わす。上記の作用により、車室内が温かく車室外が冷たい場合に、車室内の熱を余り車室外に排出せずに、車室内の空気（内気とも呼ぶ）と車外の空気（外気とも呼ぶ）との換気を行うことができる。ただし、この熱交換の効率は７０％程度であり、顕熱交換器１１からの排出空気は外気より温度が高くなる。
　顕熱交換器１１の第１流路および第２流路は、２本の内気流路１５にそれぞれ連結されている。
　切替弁１７は、顕熱交換器１１の第１流路に対して、吸気口（外気吸気口または車室内空気吸気口）を接続するか、コンデンサ１３へ通じる流路を接続するか、切り替える弁である。
　切替弁１８は、顕熱交換器１１の第２流路に対して、吸気口（外気吸気口または車室内空気吸気口）を接続するか、コンデンサ１３へ通じる流路を接続するか、切り替える弁である。
　開放弁１９は、顕熱交換器１１の第１流路の吸気側に、車室内空気吸気口を開放するか閉鎖するかを、切り替える弁である。開放弁２０は、顕熱交換器１１の第２流路の吸気側に、車室内空気吸気口を開放するか閉鎖するかを、切り替える弁である。
　切替弁１７，１８および開放弁１９，２０を含む各種の弁は、電気的な制御によってアクチュエータにより開閉する構成としても良いし、機械的な制御によって開閉する構成としても良い。また、各部に温度、湿度、曇り等を検知するセンサを設け、これらのセンサ出力から車両環境に適した各種の弁の状態を判定する制御手段を設けてもよい。そして、この制御手段が、電気的な制御により、各種の弁の動作制御を行う構成としてもよい。後述の実施の形態２～５の各種の弁についても同様である。
　内気流路１５の先には、エバポレータ２と、図示略の室内用コンデンサとが配置される。室内用コンデンサは、コンデンサ１３とは別の構成であり、除湿暖房運転時にエバポレータ２で除湿した後の空気を温めるために使用される。この構成については後述の実施の形態２～５の空調装置においても同様である。なお、エバポレータ２および室内用コンデンサは、別の配置としてもよい。
　実施の形態１の換気設備は、コンデンサ１３を車両の先頭に配置する必要のあるハイブリッド自動車にも、コンデンサ１３の配置自由度が高い電気自動車にも、適用することができる。ハイブリッド自動車では、車量の先頭にラジエータが配置され、且つ、コンデンサ１３をラジエータに近づける必要があるため、コンデンサ１３は車両の先頭に配置する必要がある。
［外気導入モードの動作］
　図３は、実施の形態１の換気設備における外気導入モードの動作例を示す図である。
　実施の形態１の換気設備においては、ヒートポンプの暖房運転と車室内外の換気を行う場合、図２および図３に示すように、切替弁１７，１８の切り替えと、ファン１６の送風方向の切り替えとが間歇的（例えば一定間隔ごと、或いは、装置または周囲の状況に応じたタイミングで）に繰り返し行われる。
　このような動作により、顕熱交換器１１の吸気流路と排気流路とが交互に切り替えられながら、顕熱交換器１１を介して外気と内気との入れ替えが行われる。さらに、顕熱交換器１１を通って排出される空気（すなわち外気より温度の高い排出空気）がコンデンサ１３に送入される。
［内気導入モードの動作］
　図４および図５は、実施の形態１の換気設備における内気導入モードの第１と第２の動作例を示す図である。
　内気導入モードとは、開放弁１９，２０を適宜なタイミングで開放することで、顕熱交換器１１に吸入される空気の全部を車室内の空気とするか、又は、顕熱交換器１１に吸入される空気に所定の割合で車室内の空気を含めることのできる動作モードである。
　内気導入モードでは、図４に示すように、切替弁１７が顕熱交換器１１の第１流路を吸気口側に接続したときに、開放弁１９が車室内空気吸気口の側を開放するように切り替わる。
　また、内気導入モードでは、図５に示すように、切替弁１８が顕熱交換器１１の第２流路を吸気口側に接続したときに、開放弁２０が車室内空気吸気口の側を開放するように切り替わる。
　そして、図４の状態と図５の状態とが、間歇的に繰り返し切り替えられる。
　このような動作により、顕熱交換器１１の吸気流路と排気流路とが交互に切り替えられながら、顕熱交換器１１を介して内気が循環される。さらに、顕熱交換器１１を通って排出される空気がコンデンサ１３へ送られる。
　なお、内気導入モードは、長時間続けると車室内の湿度を上昇させるので、外気導入モードと併用するとよい。
　また、内気導入モードにおいて開放弁１９，２０は、車室内空気吸気口の側に全部開放するのではなく、顕熱交換器１１の吸気口に対して、外気吸気口と車室内空気吸気口との両方を所定の割合で開放してもよい。この場合、温度の低い外気と、温度の高い内気とを、所定の割合で混合させて顕熱交換器１１に吸入させることができる。但し、この場合には、外気吸気口と車室内空気吸気口とを共に負圧にして、外気吸気口から車室内空気吸気口へ直接に外気が流れないようにする必要がある。
［効果］
　この実施の形態１の空調装置によれば、外気導入モードにおいて、顕熱交換器１１の排出空気の流路と吸入空気の流路とが交互に切り替えられる。よって、顕熱交換器１１の流路内の結露および凍結を防ぐことができ、また、顕熱交換器１１自体の温度分布が大きく不均一になることを回避することができる。従って、結露の発生または温度分布が不均一になることに起因して顕熱交換器１１の熱交換効率が低下すると言った事態を防止することができる。
　また、実施の形態１の空調装置によれば、外気導入モードにおいて、熱交換効率が適切に維持された顕熱交換器１１によって、安定的に熱の残留した排出空気をコンデンサ１３に送ることができる。つまり、従来、無駄に捨てられていた顕熱交換器１１の排出空気の熱がコンデンサ１３に伝えられる。それゆえ、この排出空気の熱によって、さほど寒さが厳しくない場合に、コンデンサ１３の着霜を防止しまたはコンデンサ１３の除霜を行うことができる。また、寒さが厳しくて、ヒータ等の他の手段によってコンデンサ１３の着霜の防止または除霜を行う場合でも、排出空気の熱の分、その消費電力の低減を図ることができる。
　また、実施の形態１の空調装置によれば、外気導入モードにおいて、コンデンサ１３に外気よりも温かい空気を送ることができるので、その分、コンデンサ１３内を通過する冷媒に多くの熱を取り込ませることができる。よって、ヒートポンプの暖房能力を向上させることができる。
　また、実施の形態１の空調装置によれば、内気導入モードにおいて、顕熱交換器１１に、温度の高い内気のみを流すことができる。これにより、顕熱交換器１１が外気によって極端に冷却されてしまい、熱交換効率が低下するといった事態を回避することができる。
　従って、この実施の形態１の空調装置によれば、顕熱交換器１１とヒートポンプとを安定的に動作させて、車室内と車外との熱の交換を適切に制御することができる。また、ヒートポンプを安定的に動作させて車室内と車外との湿気の交換も適切に制御することができる。
　（実施の形態２）
　図６は、実施の形態２の空調装置における換気設備を示す構成図である。図７は、実施の形態２の換気設備における動作例を示す図である。
　実施の形態２の換気設備は、熱交換器ユニット１２として、顕熱交換器１１とコンデンサ１３とを近接配置してユニット化した構成を有している。
　熱交換器ユニット１２は、コンデンサ１３内の流路を２分割してなる一区画の流路が、顕熱交換器１１の第１流路と連結され、コンデンサ１３内のもう一区画の流路が、顕熱交換器１１の第２流路と連結された構成である。コンデンサ１３の流路は、２つの区画の各流路に流れる空気がコンデンサ１３の内部でほぼ混合されないように構成される。
　実施の形態２の換気設備は、熱交換器ユニット１２の顕熱交換器１１の第１流路および第２流路が、２本の内気流路１５にそれぞれ連結され、コンデンサ１３の一端側が車外に通じる外気側の流路に連結された構成である。ファン１６は、実施の形態１と同様の構成である。
　この実施の形態２の換気設備は、コンデンサ１３の配置自由度が高い電気自動車に適用されるものである。後述の実施の形態３～５の換気設備も同様である。
［通風モードの動作］
　実施の形態２の換気設備においては、ヒートポンプの暖房運転と車室内外の換気を行う場合、図６および図７に示すように、ファン１６の送風方向が間歇的に繰り返し反転するように切り替えられる。
　このような動作により、顕熱交換器１１の吸気流路と排気流路とが交互に切り替えられながら、顕熱交換器１１を介して外気と内気が入れ替えられる。さらに、顕熱交換器１１を介して排出される空気（すなわち外気より温度の高い排出空気）がコンデンサ１３の流路の２つの区画に交互に送入される。
　なお、実施の形態２の空調装置において、送風方向を反転するタイミングは、例えば一定間隔ごとのタイミングとしてもよいし、センサ等により装置の状況を検知することで、装置の状況に応じたタイミングとしてもよい。例えば、コンデンサ１３の各区画に温度センサを設け、これらの温度センサが検出した温度に基づき、一方の区画の温度が低くなった場合に、この区画側に排出空気が送られるように送風方向を切り替えるように制御部が制御する構成を採用することもできる。実施の形態３～５においても同様である。
［効果］
　従って、実施の形態２の空調装置によれば、顕熱交換器１１の排出空気の流路と吸入空気の流路とが交互に切り替えられることで、顕熱交換器１１の流路内の結露および凍結を防ぐことができ、また、顕熱交換器１１自体の温度分布が大きく不均一になることを回避することができる。従って、結露の発生または温度分布が不均一になることに起因して顕熱交換器１１の熱交換効率が低下すると言った事態を防止することができる。
　さらに、実施の形態２の空調装置によれば、熱交換効率が適切に維持された顕熱交換器１１によって、安定的に熱の残留した排出空気をコンデンサ１３に送ることができる。つまり、従来、無駄に捨てられていた顕熱交換器１１の排出空気の熱がコンデンサ１３に伝えられる。それゆえ、この排出空気の熱によって、さほど寒さが厳しくない場合に、コンデンサ１３の着霜を防止しまたはコンデンサ１３の除霜を行うことができる。また、寒さが厳しくて、ヒータ等の他の手段によってコンデンサ１３の着霜の防止または除霜を行う場合でも、排出空気の熱の分、その消費電力の低減を図ることができる。
　さらに、実施の形態２の空調装置によれば、顕熱交換器１１とコンデンサ１３との間に長い流路が介在しないので、排出空気の熱が他の部位に逃げていかず、排出空気の熱を直接的にコンデンサ１３へ伝えることができる。
　（実施の形態３）
　図８は、実施の形態３の空調装置における換気設備を示す構成図である。
　実施の形態３の換気設備は、実施の形態２の換気設備に、開閉弁２１，２２を追加したものである。
　開閉弁２１，２２は、コンデンサ１３から車外に通じる流路内で、この流路を開閉する弁である。
　従って、実施の形態３の換気設備では、開閉弁２１，２２が閉じられた場合に、開閉弁２１，２２の箇所が車室内側と外気側との境界となる。
［外気導入モードの動作］
　図９は、実施の形態３の換気設備における外気導入モードの動作例を示す図である。
　外気導入モードでは、図８および図９に示すように、開閉弁２１，２２は、常に開いた状態にされる。この場合の動作および作用は、実施の形態２の換気設備における通風モードの動作および作用と同一である。
［内気循環モードの動作］
　図１０および図１１は、実施の形態３の換気設備における内気循環モードの第１および第２の動作例を示す図である。
　内気循環モードでは、図１０および図１１に示すように、開閉弁２１，２２は閉じた状態に切り替えられる。さらに、開閉弁２１，２２が閉じられた状態で、ファン１６の送風方向が間歇的（例えば一定間隔ごと）に繰り返し反転するように切り替えられる。
　このような動作により、実施の形態３の換気設備では、２本の内気流路１５の一方から吸入した内気が、顕熱交換器１１の一方の流路とコンデンサ１３の一方の区画とを通過したのち、開閉弁２１，２２の手前で折り返される。そして、折り返された内気が、コンデンサ１３の他方の区画と顕熱交換器１１の他方の流路を通過した後、内気流路１５の他方を通って車室内に戻される。
　さらに、ファン１６の送風方向が反転することで、上記の内気流路１５、顕熱交換器１１およびコンデンサ１３を通過する内気の流れも反転する。
　なお、内気循環モードは、長時間続けると車室内の湿度を上昇させるので、外気導入モードと併用するのがよい。
［効果］
　この実施の形態３の空調装置によれば、外気導入モードの動作により、実施の形態２と同様の作用効果を得ることができる。また、内気循環モードの動作により、外気の温度が極端に低い場合でも、温度の高い内気をコンデンサ１３に送入して、コンデンサ１３の着霜防止および除霜を行うことができる。さらに、このような内気循環モードを、開閉弁２１，２２の閉鎖という簡単な処理によって生成することができる。さらに、このような内気循環モードは、車室内の気密性を高くすることができるので、車室内の温度を維持できる。
　さらに、内気循環モードでは、外気が遮断されるため、コンデンサ１３内を通過する冷媒に多くの熱を取り込ませることができる。従って、ヒートポンプの暖房能力を向上させることができる。
　（実施の形態４）
　図１２は、実施の形態４の空調装置における換気設備を示す構成図である。
　実施の形態４の換気設備は、実施の形態２の換気設備に、開閉弁２３，２４と、バイパス流路２７とを追加したものである。
　開閉弁２３，２４は、顕熱交換器１１とファン１６との間で、内気流路１５の遮断と開放とを切り替える弁である。
　バイパス流路２７は、２本の内気流路１５を開通させる流路であり、開閉弁２３，２４が閉じた状態で、開閉弁２３，２４よりもファン１６側に設けられている。
［外気導入モードの動作］
　図１３は、実施の形態４の換気設備における外気導入モードの動作例を示す図である。
　外気導入モードでは、図１２および図１３に示すように、開閉弁２３，２４は、常に開いた状態にされる。この場合の動作および作用は、実施の形態２の換気設備における通風モードの動作および作用とほぼ同一である。
　なお、外気導入モードにおいては、内気流路１５の空気の一部がバイパス流路２７を介して循環してしまう。なお、この循環を完全に無くす必要があるときには、バイパス流路２７を開閉する弁を設けて、バイパス流路２７を閉じるようにすればよい。
［内気循環モードの動作］
　図１４および図１５は、実施の形態４の換気設備における内気循環モードの第１および第２の動作例を示す図である。
　内気循環モードでは、図１４および図１５に示すように、開閉弁２３，２４は閉じた状態に切り替えられる。さらに、ファン１６の送風方向が間歇的（例えば一定間隔ごと）に繰り返し反転するように切り替えられてもよい。
　このような動作により、実施の形態４の換気設備では、２本の内気流路１５の一方から吸入した内気が、バイパス流路２７を介して他方へ抜けて車室内へ戻される。
　この内気循環モードは、ヒートポンプの動作が停止しているときに適用される動作モードである。
［効果］
　この実施の形態４の空調装置によれば、外気導入モードの動作により、実施の形態２と同様の作用効果を得ることができる。また、ヒートポンプの動作を停止した際などには、内気循環モードの動作により、内気同士の無駄な熱交換を行わずに、車室内の気密性を高く維持し、車室内の温度を維持したまま、内気を循環させることができる。また、このような内気循環モードを、開閉弁２３，２４の閉鎖という簡単な処理によって生成することができる。また、内気循環モードでは、内気は空気抵抗の大きな顕熱交換器１１およびコンデンサ１３を通らずに循環するので、ファン１６の消費電力の低減を図ることができる。
　（実施の形態５）
　図１６は、実施の形態５の空調装置における換気設備を示す構成図である。
　実施の形態５の換気設備は、実施の形態３の換気設備に、車室内空気吸気口につながる流路と、開放弁２５，２６とを追加したものである。
　開放弁２５，２６は、コンデンサ１３の２分割された各区画の流路に対して、車室内空気吸気口の開放と閉鎖とを、それぞれ切り替える弁である。
［外気導入モードの動作］
　図１７は、実施の形態５の換気設備における外気導入モードの動作例を示す図である。
　外気導入モードでは、図１６および図１７に示すように、開放弁２５，２６は、車室内空気吸気口が閉鎖された状態にされる。この場合の動作および作用は、実施の形態２の換気設備における通風モードの動作および作用と同一である。
［内気導入モードの動作］
　図１８および図１９は、実施の形態５の換気設備における内気導入モードの第１および第２の動作例を示す図である。
　内気導入モードとは、開放弁２５，２６を適宜なタイミングで開放することで、コンデンサ１３を介して顕熱交換器１１に吸入される空気に、車室内の空気を含める動作モードである。
　内気導入モードでは、図１８に示すように、ファン１６の送風方向が顕熱交換器１１の第２流路から空気を吸入する方向である期間に、開放弁２５が車室内空気吸気口を閉鎖し、開放弁２６が車室内空気吸気口を開放する。この開放弁２６の開放により、コンデンサ１３の流路の一方の区画の全部が、車室内空気吸気口の流路に連結されて、顕熱交換器１１の第２流路に内気が吸入される。
　また、内気導入モードでは、図１９に示すように、ファン１６の送風方向が顕熱交換器１１の第１流路から空気を吸入する方向である期間に、開放弁２６が車室内空気吸気口を閉鎖し、開放弁２５が車室内空気吸気口を開放する。この開放弁２５の開放により、コンデンサ１３の流路の他方の区画の全部が、車室内空気吸気口の流路に連結されて、顕熱交換器の第１流路に内気が吸入される。
　そして、図１８の状態と図１９の状態とが、間歇的に繰り返し切り替えられる。
　このような内気導入モードの動作によれば、実施の形態３の換気設備の内気循環モードの動作と比較して、温度の高い内気を顕熱交換器１１に通さずに、直接的にコンデンサ１３に送入することができる。それゆえ、コンデンサ１３の着霜防止または除霜の作用を高めることができる。ただし、内気導入モードでは、車室内とほぼ同温度の空気が排出されていくため熱効率は良くない。
［効果］
　従って、実施の形態５の空調装置によれば、外気導入モードの動作により、実施の形態２と同様の作用効果を得ることができる。また、内気導入モードの動作により、極寒冷地での空調始動時など、コンデンサ１３の除霜を優先的に行って暖房効率を急速に高めることが可能となる。
　なお、ハイブリッド自動車では、長い時間、電気モータのみで走行している場合、内燃機関から熱の供給が受けられない。また、電気自動車には、そもそも内燃機関が存在しない。そのため、ハイブリッド自動車または電気自動車では、ヒートポンプの駆動時にコンデンサ１３に霜が発生しやすい。また、寒い時期には顕熱交換器１１にも霜が発生しやすい。例えば、ヒートポンプ方式の車両用空調装置では、外気の温度がコンデンサ１３を通過する冷媒の温度（例えば－２０℃以下）を下回って、冷媒への熱の取り込みが困難となる場合も生じえる。
　従って、ハイブリッド自動車または電気自動車において、上述した実施の形態１～５の空調装置の効果は特に有用なものとなる。
　また、一般に、車両用空調装置の中には、換気は窓を開けて行う必要があるもの、ならびに、暖房時に温風を車内に送る一方、内気の排出は窓等からの漏れ出しにより行うものもあり、このような空調装置では、車室内の熱が無駄に車外に排出されてしまう。それに対して、実施の形態１～５の空調装置によれば、顕熱交換器１１により車室内の熱が無駄に車外に排出されるのを防ぐとともに、さらに、顕熱交換器１１により回収不可能な熱をコンデンサ１３に送って利用する。従って、車室内の空気の調整を非常に高い効率で実現することができる。
　以上、本発明の各実施の形態について説明した。
　なお、各実施の形態では、熱交換器として、排出空気から熱だけ吸入空気に戻す顕熱交換器１１を適用した構成を例にとって説明したが、排出空気から熱および湿気を吸入空気に戻す全熱交換器を適用してもよい。
　また、本発明の実施の形態の空調装置として、実施の形態１の換気設備から、内気導入モードを実現する構成、すなわち、開放弁１９，２０の構成を省略した構成を採用することもできる。
　また、本発明の実施の形態の空調装置として、実施の形態３の開閉弁２１，２２と、実施の形態４の開閉弁２３，２４と、実施の形態５の開放弁２５，２６とのうち、何れか２セット、または、全セットを具備する構成を採用することもできる。これらの構成では、実施の形態３の内気循環モードの動作と、実施の形態４の内気循環モードの動作と、実施の形態５の内気導入モードの動作とのうち、何れか２つ又は全てを選択的に実行することが可能となる。
　また、実施の形態の切替弁、開閉弁、開放弁は、空気の流量を調整（遮断、通過、流量の増減）できればよく、１つの形態に制限されるものでない。これらの弁は、例えば、開閉式ドアの形状のものであってもよいし、スライドドアの形状のものであってもよいし、円形シャッター形状のものであってもよい。
　また、各実施の形態では、切替弁、開閉弁、開放弁として、１つの流路を１つの弁体により開閉する形態の弁を例にとって説明したが、一体的な弁体により複数の流路を同時に開閉する形態の弁を採用してもよい。
　その他、ファンの形態、流路の形態など、実施の形態で示した細部は発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
　２０１１年１２月５日出願の特願２０１１－２６６２０５の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
　本発明は、ハイブリッド自動車または電気自動車に搭載される車両用空調装置に有用である。
　２　エバポレータ
　４　膨張弁
　８　圧縮機
　１１　顕熱交換器
　１２　熱交換器ユニット
　１３　コンデンサ
　１５　内気流路
　１６　ファン
　１７　切替弁（第１切替弁）
　１８　切替弁（第２切替弁）
　１９　開放弁（第１開放弁）
　２０　開放弁（第２開放弁）
　２１，２２，２３，２４　開閉弁
　２５　開放弁（第３開放弁）
　２６　開放弁（第４開放弁）
　２７　バイパス流路
 
 
 

Claims (10)

  1. 　第１流路を通過する空気と第２流路を通過する空気との間で熱交換をする熱交換器と、
    　前記第１流路および前記第２流路のうち、一方の流路を、車室内からの内気を車室外へ排出する排気流路から、車室外からの外気を車室内へ導入する吸気流路へ、他方の流路を前記吸気流路から前記排気流路へ交互に切り替える切替手段と、
    　を具備する車両用空調装置。
  2. 　冷媒と空調用空気とで熱交換を行うコンデンサを有するヒートポンプ手段をさらに備え、
    　前記切替手段により切り替えられた前記熱交換器の前記排気流路を通過した空気が前記コンデンサへ導かれる、
    　請求項１記載の車両用空調装置。
  3. 　前記コンデンサは除湿暖房時に冷媒を液化させる、請求項２記載の車両用空調装置。
  4. 　前記切替手段は、
    　前記第１流路の接続先を外気吸気口と前記コンデンサへの導入口とに切り替える第１切替弁と、
    　前記第２流路の接続先を外気吸気口と前記コンデンサへの導入口とに切り替える第２切替弁と、
    　を有する請求項２記載の車両用空調装置。
  5. 　前記第１切替弁により外気吸気口に接続される前記第１流路の吸気口に、車室内へ通じる内気吸気口を開放可能な第１開放弁と、
    　前記第２切替弁により外気吸気口に接続される前記第２流路の吸気口に、車室内へ通じる内気吸気口を開放可能な第２開放弁と、
    　をさらに具備する請求項４記載の車両用空調装置。
  6. 　前記切替手段は、前記第１流路および前記第２流路の空気の流れの向きを順方向と逆方向とに切り替える切替ファンであり、
    　前記熱交換器と前記コンデンサとが近接されて前記第１流路および前記第２流路が前記コンデンサの流路を２分割した各流路に連結されている
    　請求項２記載の車両用空調装置。
  7. 　前記コンデンサから車外へ通じる流路を開閉する開閉弁、
    　をさらに具備する請求項６記載の車両用空調装置。
  8. 　前記切替ファンは、前記第１流路および前記第２流路にそれぞれ連結されて車室内へ通じる２つの内気流路に配置され、
    　前記切替ファンと前記第１流路との間、および、前記切替ファンと前記第２流路との間を共に開閉する開閉弁と、
    　前記切替ファンと前記熱交換器との間で前記２つの内気流路を結ぶバイパス流路と、
    　をさらに具備する請求項６記載の車両用空調装置。
  9. 　前記第１流路に連結される前記コンデンサの車外流路側に、車室内へ通じる内気吸気口を開放可能な第３開放弁と、
    　前記第２流路に連結される前記コンデンサの車外流路側に、車室内へ通じる内気吸気口を開放可能な第４開放弁と、
    　をさらに具備する請求項６記載の車両用空調装置。
  10. 　前記熱交換器は顕熱交換器である
    　請求項２記載の車両用空調装置。
     
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