特開 2024-135258 車両用空調装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024135258

(43)【公開日】2024-10-04

(54)【発明の名称】車両用空調装置

(51)【国際特許分類】

   B60H 3/00 20060101AFI20240927BHJP

   B60H 3/02 20060101ALI20240927BHJP

【ＦＩ】

B60H3/00 A

B60H3/02

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023045855

(22)【出願日】2023-03-22

(71)【出願人】

【識別番号】000001845

【氏名又は名称】サンデン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100129425

【弁理士】

【氏名又は名称】小川 護晃

(74)【代理人】

【識別番号】100099623

【弁理士】

【氏名又は名称】奥山 尚一

(74)【代理人】

【識別番号】100168642

【弁理士】

【氏名又は名称】関谷 充司

(74)【代理人】

【識別番号】100217076

【弁理士】

【氏名又は名称】宅間 邦俊

(72)【発明者】

【氏名】粕谷 潤一郎

(72)【発明者】

【氏名】稲葉 英男

【テーマコード（参考）】

3L211

【Ｆターム（参考）】

3L211BA32

3L211BA42

3L211DA56

3L211DA63

3L211DA72

3L211FA37

3L211GA72

(57)【要約】

【課題】車室内空調時の窓ガラスの防曇性能を向上させつつ消費エネルギーを低減できる車両用空調装置を提供する。
【解決手段】車両用空調装置１は、空調ケース２１内に、外気入口２２からデフロスタ出口２４に空気を導く第１通路Ｐ１と、内気入口２３からフェイス出口２５およびフット出口２６に空気を導く第２通路Ｐ２とが形成されている。第１および第２通路Ｐ１，Ｐ２内には、ブロアファン３１、蒸発器３２およびヒータコア３３が設けられており、ヒータコア３３の下流側には、空気中の水分を収着および放出するデシカントロータ３４が第１および第２通路に亘って設けられている。デシカントロータ３４は、第１通路を流れる空気が通過する部分と、第２通路を流れる空気が通過する部分とが入れ替わるように構成されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

外気を導入する外気入口および内気を導入する内気入口が一端側に形成され、かつ、車両の窓ガラスに向けて空気を吹き出すデフロスタ出口、並びに、車室内の乗員に向けて空気を吹き出すフェイス出口およびフット出口が他端側に形成されている空調ケースと、
前記空調ケース内に、前記外気入口から前記デフロスタ出口に空気を導く第１通路と、前記内気入口から前記フェイス出口および前記フット出口に空気を導く第２通路とを形成する仕切板と、
前記第１および第２通路内に、前記一端側から前記他端側へ向かう空気の流れを発生させる送風部と、
前記第１および第２通路を流れる空気と熱交換する熱交換部と、
を含む車両用空調装置であって、
前記空調ケース内における前記熱交換部の下流側に、前記第１および第２通路に亘って設けられ、空気中の水分を収着および放出する除湿部を含み、
前記除湿部は、前記第１通路を流れる空気が通過する部分と、前記第２通路を流れる空気が通過する部分とが入れ替わるように構成されている、車両用空調装置。

【請求項2】

前記熱交換部は、前記第１および第２通路を流れる空気を加熱する加熱用熱交換器を有し、
前記第１および第２通路ごとに、前記加熱用熱交換器を通過させる空気の流量と前記加熱用熱交換器のバイパス通路を通過させる空気の流量の割合を調節する加熱風量調節部を含む、請求項１に記載の車両用空調装置。

【請求項3】

前記熱交換部は、前記第１および第２通路を流れる空気を冷却する冷却用熱交換器を有し、
前記第１通路内における前記冷却用熱交換器の上流側に配置され、前記第１通路を流れる空気を前記冷却用熱交換器に導入するか、または前記冷却用熱交換器のバイパス通路に導入するかを切り替えるダンパ部を含む、請求項１に記載の車両用空調装置。

【請求項4】

前記除湿部は、高分子収着材を用いて形成されている、請求項１に記載の車両用空調装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車室内を空調する車両用空調装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の車両用空調装置として、例えば、特許文献１には、外気吸入口からの外気が第１空気通路を介してデフロスタ開口部に導かれるとともに、内気吸入口からの内気が第２空気通路を介してフット開口部に導かれる車両用空調装置が開示されている。この車両用空調装置は、第１空気通路に、この第１空気通路内に内気を導入する内気通路を設け、この内気通路内に、空気中の水分を除湿する乾燥剤ユニットを設けることにより、車室内暖房時の窓ガラスの防曇性能の向上と暖房能力の向上を両立できるようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平９－１５６３５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記従来の車両用空調装置では、乾燥剤ユニットが外気吸入口および内気吸入口の付近に設置されており、乾燥剤ユニットが収着（吸着）した水分を放出させて乾燥剤ユニットの再生を行うために、乾燥剤ユニットの上流側に空気を加熱する専用のヒータが設けられている。このヒータは、第１および第２空気通路内の空気を加熱するヒータコア（暖房用熱交換器）とは別に設置する必要がある。このため、暖房熱源を確保しにくい電気自動車等の車両では、乾燥剤ユニットの再生専用ヒータの運転による消費エネルギーの増加が問題になる可能性があり、改善の余地があった。

【0005】

本発明は上記の点に着目してなされたもので、車室内空調時の窓ガラスの防曇性能を向上させつつ消費エネルギーを低減できる車両用空調装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するため本発明の一態様は、外気を導入する外気入口および内気を導入する内気入口が一端側に形成され、かつ、車両の窓ガラスに向けて空気を吹き出すデフロスタ出口、並びに、車室内の乗員に向けて空気を吹き出すフェイス出口およびフット出口が他端側に形成されている空調ケースと、前記空調ケース内に、前記外気入口から前記デフロスタ出口に空気を導く第１通路と、前記内気入口から前記フェイス出口および前記フット出口に空気を導く第２通路とを形成する仕切板と、前記第１および第２通路内に、前記一端側から前記他端側へ向かう空気の流れを発生させる送風部と、前記第１および第２通路を流れる空気と熱交換する熱交換部と、を含む車両用空調装置を提供する。この車両用空調装置は、前記空調ケース内における前記熱交換部の下流側に、前記第１および第２通路に亘って設けられ、空気中の水分を収着および放出する除湿部を含み、前記除湿部は、前記第１通路を流れる空気が通過する部分と、前記第２通路を流れる空気が通過する部分とが入れ替わるように構成されている。

【発明の効果】

【0007】

本発明の一態様に係る車両用空調装置によれば、除湿部を再生するための専用のヒータが不要になるので、車室内空調時の窓ガラスの防曇性能を向上させつつ消費エネルギーを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１実施形態による車両用空調装置の全体構成を示す概略図である。

【図2】第１実施形態による車両用空調装置の電気的構成を示すブロック図である。

【図3】第１実施形態による車両用空調装置における暖房時の動作を説明する図である。

【図4】図３において第１および第２通路を流れる空気の状態の変化を空気線図上にプロットした図である。

【図5】第２実施形態による車両用空調装置の全体構成を示す概略図である。

【図6】第２実施形態による車両用空調装置の電気的構成を示すブロック図である。

【図7】第２実施形態による車両用空調装置における冷房時の動作を説明する図である。

【図8】図７において第１および第２通路を流れる空気の状態の変化を空気線図上にプロットした図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１および図２は、本発明の第１実施形態に係る車両用空調装置の構成を示している。図１は、第１実施形態による車両用空調装置１の全体構成の概略図であり、図２は、第１実施形態による車両用空調装置１の電気的構成を示すブロック図である。

【0010】

第１実施形態による車両用空調装置１は、自動車などの車両に搭載され、車両の車室内に空調風を吹き出すことで車室内を空調するように構成されている。車両用空調装置１は、空調ユニット２（図１）と空調制御装置５（図２）とを含む。

【0011】

空調ユニット２は、車両（図示せず）の車室内の前部に配置されており、空調ケース２１を含んでいる。空調ケース２１の一端側（図１の左側）には、外気入口２２および内気入口２３が形成されている。外気入口２２は、車室外空気（以下「外気」という）を空調ケース２１内に導入するための吸込口である。外気入口２２は、外気ダクト２２Ａを介して空調ケース２１内の空間に連通している。内気入口２３は、車室内空気（以下「内気」という）を空調ケース２１内に導入するための吸込口である。内気入口２３は、内気ダクト２３Ａを介して空調ケース２１内の空間に連通している。

【0012】

外気入口２２および内気入口２３には、外気ドア２２Ｂおよび内気ドア２３Ｂがそれぞれ設けられている。外気ドア２２Ｂおよび内気ドア２３Ｂは、空調制御装置５からの制御信号に基づいて動作する各々に対応した電動アクチュエータ６１，６２によってそれぞれ駆動される（図２）。外気ドア２２Ｂおよび内気ドア２３Ｂは、各々の回動位置の組み合わせに応じて、車両用空調装置１の吸込口モードを、内気モード、外気モードまたは内外気モードに切り替えることが可能に構成されている。例えば、図１に実線で示すように、外気ドア２２Ｂが外気入口２２とは反対側まで回動して外気入口２２を開放した位置にあり、内気ドア２３Ｂが内気入口２３を開放した位置にある場合、車両用空調装置１の吸込口モードは内外気モードとなる。

【0013】

空調ケース２１の他端側（図１の右側）には、デフロスタ出口２４、フェイス出口２５およびフット出口２６が形成されている。デフロスタ出口２４は、空調ケース２１内の空気を車両の窓ガラス（図示せず）に向けて吹き出すための吹出口である。デフロスタ出口２４は、デフロスタダクト２４Ａを介して空調ケース２１内の空間に連通している。フェイス出口２５は、空調ケース２１内の空気を車室内の乗員の上半身に向けて吹き出すための吹出口である。フェイス出口２５は、フェイスダクト２５Ａを介して空調ケース２１内の空間に連通している。フット出口２６は、空調ケース２１内の空気を車室内の乗員の足元に向けて吹き出すための吹出口である。フット出口２６は、フットダクト２６Ａを介して空調ケース２１内の空間に連通している。

【0014】

フェイス出口２５およびフット出口２６には、フェイスドア２５Ｂおよびフットドア２６Ｂがそれぞれ設けられている。また、デフロスタ出口２４とフット出口２６の間の空間には、出口切替ドア２７が配置されている。フェイスドア２５Ｂ、フットドア２６Ｂおよび出口切替ドア２７は、空調制御装置５からの制御信号に基づいて動作する各々に対応した電動アクチュエータ６３，６４，６５によってそれぞれ駆動される（図２）。フェイスドア２５Ｂ、フットドア２６Ｂおよび出口切替ドア２７は、各々の回動位置の組み合わせに応じて、車両用空調装置１の吹出口モードを、デフロスタモード、フェイスモード、フットモード、フェイス・フットモードまたはデフロスタ・フットモードに切り替えることが可能に構成されている。例えば、図１に実線で示すように、フェイスドア２５Ｂがフェイス出口２５を閉塞した位置にあり、フットドア２６Ｂがフット出口２６を開放した位置にあり、出口切替ドア２７がデフロスタ出口２４およびフット出口２６の双方から離れた中立の位置にある場合、車両用空調装置１の吹出口モードは、デフロスタ・フットモードとなる。

【0015】

空調ケース２１内には、空調ケース２１の内壁および複数の仕切板２８によって区画された第１通路Ｐ１および第２通路Ｐ２が形成されている（図１）。第１通路Ｐ１は、外気入口２２からデフロスタ出口２４に空気を導く通路である。第２通路Ｐ２は、内気入口２３からフェイス出口２５およびフット出口２６に空気を導く通路である。つまり、空調ケース２１内の空間は、複数の仕切板２８により、図１で概ね上側に位置する第１通路Ｐ１と概ね下側に位置する第２通路Ｐ２との二層に仕切られている。

【0016】

空調ケース２１内における一端側部位には、第１および第２通路Ｐ１，Ｐ２に亘ってブロアファン３１が設けられている（図１）。ブロアファン３１は、電動モータを有した電動送風機である。ブロアファン３１（電動モータ）は、空調制御装置５からの制御信号に基づいて動作し（図２）、空調ケース２１の一端側から他端側へ向かう空気の流れを発生させる。つまり、ブロアファン３１は、外気入口２２から導入された外気および／または内気入口２３から導入された内気を車室内に向けて送風するように構成されている。なお、第１実施形態では、ブロアファン３１が本発明の「送風部」に相当する。

【0017】

空調ケース２１内におけるブロアファン３１の下流側には、第１および第２通路Ｐ１，Ｐ２に亘って蒸発器３２が設けられている。蒸発器３２は、ここでは図示を省略するが、圧縮機、凝縮器、液分離器および膨張弁などと共に、冷媒が循環する冷媒循環路に配置されて冷媒回路（冷凍サイクル）を構成している。蒸発器３２は、圧縮機の動作に伴って、冷媒と第１および第２通路Ｐ１，Ｐ２を流れる空気とを熱交換させることにより、第１および第２通路Ｐ１，Ｐ２を流れる空気を冷却するように構成されている。つまり、蒸発器３２は、第１および第２通路Ｐ１，Ｐ２を流れる空気を冷却する冷却用熱交換器として機能する。なお、蒸発器３２（冷媒回路の圧縮機）は、空調制御装置５からの制御信号に基づいて動作する（図２）。

【0018】

空調ケース２１内における蒸発器３２の下流側には、第１および第２通路Ｐ１，Ｐ２に亘ってヒータコア３３が設けられている。また、ヒータコア３３の周辺（図１でヒータコア３３の背後）には、第１通路Ｐ１に対応した第１バイパス通路Ｂ１（点線）と、第２通路Ｐ２に対応した第２バイパス通路Ｂ２（点線）とが形成されている。第１バイパス通路Ｂ１は、第１通路Ｐ１を流れる空気がヒータコア３３をバイパスするための通路である。第２バイパス通路Ｂ２は、第２通路Ｐ２を流れる空気がヒータコア３３をバイパスするための通路である。

【0019】

ヒータコア３３は、第１および第２通路Ｐ１，Ｐ２（第１および第２バイパス通路Ｂ１，Ｂ２を除く）を流れる空気を加熱する加熱器である。特に限定されないが、第１実施形態において、ヒータコア３３は、ここでは図示を省略するが、電気ヒータを内蔵した熱媒体加熱装置と共に、電動ポンプによって水などの熱媒体が循環する熱媒体循環路に配置されている。そして、ヒータコア３３は、熱媒体加熱装置の電気ヒータによって加熱された熱媒体と第１および第２通路Ｐ１，Ｐ２（第１および第２バイパス通路Ｂ１，Ｂ２を除く）をそれぞれ流れる空気とを熱交換させることで、当該空気を加熱するように構成されている。つまり、ヒータコア３３は、第１および第２通路Ｐ１，Ｐ２（第１および第２バイパス通路Ｂ１，Ｂ２を除く）をそれぞれ流れる空気を加熱する加熱用熱交換器として機能する。ヒータコア３３（熱媒体加熱装置の電気ヒータおよび電動ポンプ）は、空調制御装置５からの制御信号に基づいて動作する（図２）。

【0020】

ヒータコア３３の上流側には、第１および第２通路Ｐ１，Ｐ２ごとに、第１および第２エアミックスドア３３Ａ，３３Ｂが設けられている。第１および第２エアミックスドア３３Ａ，３３Ｂは、空調制御装置５からの制御信号に基づいて動作する各々に対応した電動アクチュエータ６６，６７によってそれぞれ駆動される（図２）。第１エアミックスドア３３Ａは、その回動位置に応じて、第１通路Ｐ１を流れる空気のうち、ヒータコア３３を通過させる空気の流量（風量）と第１バイパス通路Ｂ１を通過させる空気の流量（風量）の割合（風量割合）を調節する。第２エアミックスドア３３Ｂは、その回動位置に応じて、第２通路Ｐ２を流れる空気のうち、ヒータコア３３を通過させる空気の流量（風量）と第２バイパス通路Ｂ２を通過させる空気の流量（風量）の割合（風量割合）を調節する。なお、第１実施形態では、第１および第２エアミックスドア３３Ａ，３３Ｂが本発明の「加熱風量調節部」に相当する。

【0021】

空調ケース２１内におけるヒータコア３３の下流側には、第１および第２通路Ｐ１，Ｐ２に亘ってデシカントロータ３４が設けられている。デシカントロータ３４は、空気中の水分を収着および放出することが可能である。ここでの「収着」とは、空気中の水分が収着材の表面に吸着され、またその内部にも吸収されることを意味し、吸着および吸収が同時に起こる場合と、吸着または吸収の区別が明確でない場合とを含む。デシカントロータ３４は、第１通路Ｐ１を流れる空気が通過する部分と、第２通路Ｐ２を流れる空気が通過する部分とが入れ替わるように構成されている。

【0022】

具体的に、デシカントロータ３４は、例えば、高分子収着材が塗布された多孔質円筒形状のロータとするのが好ましい。高分子収着材は、例えば、ポリアクリル酸ナトリウム架橋体から構成され、シリカゲルやゼオライトなどの収着材に比べて、水分を吸収する速度が高く、保持する水分を低い加熱温度で脱離（放出）することができ、かつ、水分を長時間保持することができる。このような高分子収着材を用いて形成されたデシカントロータ３４は、低温での再生能力に優れた除湿手段となる。

【0023】

上記デシカントロータ３４の円筒軸は、第１および第２通路Ｐ１，Ｐ２内の空気の流れ方向に沿って配置されている。デシカントロータ３４は、空調制御装置５からの制御信号に基づいて動作する電動アクチュエータ（モータ）６８により、上記円筒軸を中心にして所定の速度で回転駆動される（図２）。デシカントロータ３４の回転速度は、特に限定されないが、例えば１時間当たり１０～３０回転程度とするのがよい。なお、第１実施形態では、デシカントロータ３４が本発明の「除湿部」に相当する。

【0024】

空調制御装置５（図２）は、ＣＰＵ、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリ、および、Ｉ／Ｏポートなどを含むマイクロコンピュータで構成されている。また、空調制御装置５は、ＲＯＭに記憶された空調制御プログラム、入力される各種センサの検出信号および入力される各種スイッチの操作信号に基づいて各種の演算等を行い、空調制御装置５に電気的に接続された各種機器、例えば、前述したブロアファン３１や蒸発器３２（冷媒回路の圧縮機）、ヒータコア３３（熱媒体加熱装置の電気ヒータおよび電動ポンプ）、各電動アクチュエータ６１～６８などに制御信号を出力して、これらの機器の動作を制御するように構成されている。

【0025】

空調制御装置５に接続される各種センサは、例えば、空調ユニット２内外の各所に設置されている温度センサ群７１および湿度センサ群７２、車室内の日照量を検出する日照センサ７３などを含む。温度センサ群７１は、外気の温度を検出する外気温センサ、内気の温度を検出する内気温センサ、デシカントロータ３４の前後における空気の温度を検出する温度センサ等を有している。湿度センサ群７２は、外気の湿度を検出する外気湿度センサ、内気の湿度を検出する内気湿度センサ、デシカントロータ３４の前後における空気の湿度を検出する湿度センサ等を有している。

【0026】

また、空調制御装置５に接続される各種スイッチは、乗員が操作可能なように、例えば車室内の前部に設置された操作パネル７４に設けられている。操作パネル７４には、例えば、車両用空調装置１をＯＮ／ＯＦＦするＯＮ・ＯＦＦスイッチ、車両用空調装置１の自動制御をＯＮ／ＯＦＦするＡＵＴＯスイッチ、暖房機能をＯＮ／ＯＦＦするＨＥＡＴスイッチ、冷房機能をＯＮ／ＯＦＦするＡ／Ｃスイッチ、吸込口モードを切り替える吸込口モードスイッチ、吹出口モードを切り替える吹出口モードスイッチ、ブロアファン３１の風量を設定する風量設定スイッチなどが設けられている。

【0027】

次に、第１実施形態に係る車両用空調装置１の動作について説明する。
一般に、外気温が低くなる冬季などにおいて、車両用空調装置の暖房機能をＯＮにすると、外気と内気の温度差が大きくなって車両の窓ガラスに結露が生じ易くなる。この暖房時の結露による窓ガラスの曇りを防ぐためには、車室内に外気を導入するとともに空調装置の吹出口モードをデフロスタ・フットモードにするのが有効である。以下では、第１実施形態の車両用空調装置１が、上記のような状況（暖房機能ＯＮ、内外気モードおよびデフロスタ・フットモード）で使用される場合の窓ガラスの防曇性能と暖房能力について詳しく説明する。

【0028】

図３は、第１実施形態の車両用空調装置１における暖房時の動作を説明する図である。図３では、第１通路Ｐ１内の空気（外気）の流れが白抜き矢印で表され、第２通路Ｐ２の空気（内気）の流れが黒抜き矢印で表されている。また、図４は、図３において第１および第２通路Ｐ１，Ｐ２を流れる空気の状態の変化を空気線図上にプロットした図である。図４の空気線図において、横軸は乾球温度［℃］を示し、縦軸は絶対湿度［ｋｇ／ｋｇ］を示している。

【0029】

前述したように構成された第１実施形態の車両用空調装置１では、操作パネル７４のＯＮ・ＯＦＦスイッチがＯＮされることにより車両用空調装置１の各部が起動する。そして、操作パネル７４のＨＥＡＴスイッチがＯＮされて風量設定スイッチが所望の風量に設定されるか、または、ＡＵＴＯスイッチがＯＮされることにより、空調制御装置５からの制御信号に従ってブロアファン３１およびヒータコア３３が作動して暖房機能がＯＮとなる。なお、Ａ／ＣスイッチはＯＦＦされており蒸発器３２は作動していない。

【0030】

また、吸込口モード切替スイッチが内外気モードに設定されることにより、空調制御装置５からの制御信号に従って電動アクチュエータ６１，６２が駆動されて、外気ドア２２Ｂおよび内気ドア２３Ｂが図３に実線で示すような位置に制御される。すなわち、外気ドア２２Ｂが、外気入口２２とは反対側のまで回動して外気入口２２を開放した位置となり、内気ドア２３Ｂが内気入口２３を開放した位置となる。

【0031】

さらに、吹出口モードスイッチがデフロスタ・フットモードに設定されることにより、空調制御装置５からの制御信号に従って電動アクチュエータ６３～６５が駆動されて、フェイスドア２５Ｂ、フットドア２６Ｂおよび出口切替ドア２７が図３に実線で示す位置に制御される。すなわち、フェイスドア２５Ｂがフェイス出口２５を閉塞した位置となり、フットドア２６Ｂがフット出口２６を開放した位置となり、出口切替ドア２７が中立の位置となる。

【0032】

このとき、第１通路Ｐ１におけるヒータコア３３の上流側に配置された第１エアミックスドア３３Ａは、空調制御装置５からの制御信号に従って電動アクチュエータ６６が駆動されることで、第１通路Ｐ１を流れる空気の全量が第１バイパス通路Ｂ１を通るようにする位置となる（図３の白抜き矢印）。一方、第２通路Ｐ２におけるヒータコア３３の上流側に配置された第２エアミックスドア３３Ｂは、空調制御装置５からの制御信号に従って電動アクチュエータ６７が駆動されることで、第２通路Ｐ２を流れる空気の全量がヒータコア３３を通るようにする位置となる（図３の黒抜き矢印）。なお、第１通路Ｐ１を流れる空気の流量（風量）と、第２通路Ｐ２を流れる空気の流量（風量）の割合は１：１に設定されているものとする。

【0033】

上記のような状態に制御された車両用空調装置１に対して、ここでは例えば、温度が５℃で相対湿度が５０％の状態にある外気が、外気入口２２から外気ダクト２２Ａを介して第１通路Ｐ１内に導入されるとともに、温度が２５℃で相対湿度が３０％の状態にある内気が、内気入口２３から内気ダクト２３Ａを介して第２通路Ｐ２内に導入されるような状況を想定して、車両用空調装置１の動作を具体的に説明する。なお、以下の説明では、図３および図４に示すように、外気入口２２付近における空気の状態（外気の温度および相対湿度）を「Ａ１－１（５℃，ＲＨ５０％）」と表記し、内気入口２３付近における空気の状態（内気の温度および相対湿度）を「Ａ２－１（２５℃，ＲＨ３０％）」と表記する。また、温度センサ群７１および湿度センサ群７２により第１および第２通路Ｐ１，Ｐ２上の各位置でそれぞれ検出される空気の状態Ａ１－１～Ａ１－４，Ａ２－１～Ａ２－４についても上記と同様な表記方法とする。

【0034】

外気入口２２から外気ダクト２２Ａを介して第１通路Ｐ１内に導入された外気は、ブロアファン３１および蒸発器３２を順に通過して第１エアミックスドア３３Ａに到達する。そして、第１エアミックスドア３３Ａにより第１バイパス通路Ｂ１の側に導かれた空気は、ヒータコア３３をバイパスしてデシカントロータ３４に到達する。デシカントロータ３４に導入される前の空気の状態Ａ１－２は、蒸発器３２が作動していないので冷却されることなく蒸発器３２を通過した後に、作動中のヒータコア３３をバイパスしているため、外気入口２２付近の状態から殆ど変化せず、温度が５℃で相対湿度が５０％の状態（Ａ１－２（５℃，ＲＨ５０％））となる。

【0035】

このような比較的低温で高湿度な空気が、デシカントロータ３４における第１通路Ｐ１と重なる領域に導入されることで、空気中の水分が当該領域に塗布された高分子収着材に収着されて除湿される。このとき、空気の湿度が低下することにより該空気の温度は若干上昇する。ここでは、デシカントロータ３４を通過した後の空気の状態Ａ１－３は、温度が５℃上昇して１０℃となり、相対湿度が４０ポイント低下して１０％となる（Ａ１－３（１０℃，ＲＨ１０％））。このようなデシカントロータ３４の前後での空気の状態の変化は、図４の空気線図における左下部分に示すように、絶対湿度の低下に伴って乾球温度が上昇する右下がりの変化として表現される。

【0036】

デシカントロータ３４を通過して除湿された空気は、中立位置にある出口切替ドア２７および仕切板２８によってデフロスタダクト２４Ａ側に導かれ、デフロスタ出口２４から車両の窓ガラスに向けて吹き出される。これにより、窓ガラスの車室内側面には、外気温（５℃）に比較的近い温度（１０℃）で、外気の湿度（５０％）よりも低い湿度（１０％）の空気が到達し、外気をそのまま吹き出すよりも絶対湿度が低い空気（図４）を供給できるようになるので、窓ガラスの曇りを防止することが可能になる。なお、デフロスタ出口２４から吹き出された空気は、フロントガラスから天井に沿って車室内後方に運ばれ、換気として車室外に排出される。

【0037】

上記のような第１通路Ｐ１を流れる空気（外気）に対して、内気入口２３から内気ダクト２３Ａを介して第２通路Ｐ２内に導入された内気は、ブロアファン３１および蒸発器３２を順に通過して第２エアミックスドア３３Ｂに到達する。そして、第２エアミックスドア３３Ｂによりヒータコア３３の側に導かれた空気は、ヒータコア３３内を通ってデシカントロータ３４に到達する。デシカントロータ３４に導入される前の空気の状態Ａ２－２は、蒸発器３２が作動していないので冷却されることなく蒸発器３２を通過した後に、作動中のヒータコア３３を通過する際に加熱されることにより、温度が５０℃で相対湿度が８％の状態（Ａ２－２（５０℃，ＲＨ８％））となる。このような内気入口２３からデシカントロータ３４の前までの空気の状態の変化は、図４の空気線図における右下部分に示すように、絶対湿度が一定の状態での乾球温度の上昇に伴って相対湿度が低下する右方向への変化として表現される。

【0038】

このような比較的高温で低湿度な空気が、デシカントロータ３４における第２通路Ｐ２と重なる領域に導入される。デシカントロータ３４は、空調制御装置５からの制御信号に従って電動アクチュエータ６８が駆動されることにより、所定の速度（例えば１時間当たり１０～３０回転）で回転移動している。この回転移動によってデシカントロータ３４における第２通路Ｐ２と重なる領域には、前述した第１通路Ｐ１を流れる空気が通過して水分を収着した部分が順次送り込まれる。このため、第２通路Ｐ２を流れてヒータコア３３で加熱された空気がデシカントロータ３４内を通ることにより、第１通路Ｐ１側で収着された水分が高分子収着材から脱離してデシカントロータ３４の再生が行われる。デシカントロータ３４の再生された部分は、デシカントロータ３４の回転により第１通路Ｐ１と重なる領域に再び送り込まれる。

【0039】

デシカントロータ３４における第２通路Ｐ２と重なる領域を通過した空気は、高分子収着材から脱離された水分により加湿される。このとき、空気の湿度が上昇することにより該空気の温度は若干低下する。ここでは、デシカントロータ３４を通過した後の空気の状態Ａ２－３は、温度が５℃低下して４５℃となり、相対湿度が５ポイント上昇して１３％となる（Ａ２－３（４５℃，ＲＨ１３％））。このようなデシカントロータ３４の前後での空気の状態の変化は、図４の空気線図において、絶対湿度の上昇に伴って乾球温度が低下する左上がりの変化として表現される。

【0040】

デシカントロータ３４を通過して加湿された空気は、中立位置にある出口切替ドア２７、仕切板２８、および閉位置にあるフェイスドア２５Ｂによって、フットダクト２６Ａ側に導かれ、フット出口２６から車室内の乗員の足元に向けて吹き出される。フット出口２６から車室内に吹き出された空気の状態Ａ２－４は、車室内全体の空気と混ざり合うことで、暖房時の設定温度に対応した２５℃となり、相対湿度が４０％となる（Ａ２－４（２５℃，ＲＨ４０％））。このようなデシカントロータ３４の通過後から車室内までの空気の状態の変化は、図４の空気線図において、絶対湿度が一定の状態での乾球温度の低下に伴って相対湿度が上昇する左方向への変化として表現される。これにより、車室内の空気の相対湿度が３０％から４０％に上がることにより、乾燥に起因した乗員の不快感が改善される。

【0041】

以上説明したように第１実施形態の車両用空調装置１では、空調ケース２１内におけるヒータコア３３の下流側に、第１および第２通路Ｐ１，Ｐ２に亘ってデシカントロータ３４が設けられ、該デシカントロータ３４における第１通路Ｐ１を流れる空気が通過する部分と第２通路Ｐ２を流れる空気が通過する部分とが入れ替わるように構成されている。このような構成の車両用空調装置１によれば、第１および第２通路Ｐ１，Ｐ２をそれぞれ流れる空気が、ヒータコア３３により温度差を生じさせた状態で、デシカントロータ３４に導入されることによって、高分子収着材による水分の収着（吸着）と脱離（放出）が循環的に起きて、デシカントロータ３４の再生処理が行われるようになる。これにより、上述した従来技術のように乾燥剤ユニットの再生専用のヒータを別途設置することが不要になるので、暖房時における窓ガラスの防曇性能を向上させつつ消費エネルギーの低減を図ることが可能になる。

【0042】

また、第１実施形態の車両用空調装置１では、第１および第２エアミックスドア３３Ａ，３３Ｂにより、第１および第２通路Ｐ１，Ｐ２ごとに、ヒータコア３３を通過させる空気の流量とヒータコア３３のバイパス通路Ｂ１，Ｂ２を通過させる空気の流量の割合が調節される。これにより、第１および第２通路Ｐ１，Ｐ２をそれぞれ通ってデシカントロータ３４に導入される各空気に温度差を確実に発生させることができるので、デシカントロータ３４の再生処理を効率良く行いながら、窓ガラスの防曇性能をより向上させるとともに、消費エネルギーを効果的に低減することが可能になる。

【0043】

さらに、第１実施形態の車両用空調装置１では、デシカントロータ３４が高分子収着材を用いて形成されている。このような低温での再生能力に優れた高分子収着材を使用することにより、例えば０℃のような最低温であっても、高分子収着材に収着された水分を脱離することが可能になる。このように低温での水分の脱離が可能になれば、第２通路Ｐ２側でデシカントロータ３４に導入される空気（ヒータコア３３を通過した空気）の温度設定をより低くすることができるので、消費エネルギーを更に低減することが可能になる。

【0044】

次に、本発明の第２実施形態に係る車両用空調装置について説明する。
上述した第１実施形態では、外気温が低くなる冬季などにおいて暖房機能をＯＮにした場合に、窓ガラスの曇りを防ぎながら暖房時の消費エネルギーを低減可能にする車両用空調装置１の構成例について説明した。このような第１実施形態の車両用空調装置１は、外気温が高くなる夏季などにおいて冷房機能をＯＮ（暖房機能をＯＦＦ）にした場合には、乗員の快適性を向上させるために車室内を低湿度にすることが難しくなる。

【0045】

すなわち、車両用空調装置１が冷房で使用される場合、第１通路Ｐ１を流れる空気は、蒸発器３２で冷却されて低温の状態でデシカントロータ３４に到達する。このため、デシカントロータ３４における第２通路Ｐ２側の部分で収着された水分を第１通路Ｐ１側の部分で脱離させる再生処理ができない。そこで、第２実施形態では、冷房時には車室内を除湿できるように改良した車両用空調装置の構成例について説明する。

【0046】

図５は、第２実施形態による車両用空調装置１’の全体構成の概略図である。また、図６は、第２実施形態による車両用空調装置１’の電気的構成を示すブロック図である。なお、上述した第１実施形態の構成と同様の部分には同じ符号を付して説明を省略する。

【0047】

図５および図６において、第２実施形態による車両用空調装置１’の構成が上述の図１および図２に示した第１実施形態による車両用空調装置１の構成と相違する部分は、第１通路Ｐ１を流れる空気が蒸発器３２をバイパスする第３バイパス通路Ｂ３が設けられ、かつ、第１通路Ｐ１内における蒸発器３２の上流側にバイパスダンパ３２Ａが設置されている部分である。第２実施形態の車両用空調装置１’における上記以外の他の部分の構成は、第１実施形態の場合と同様である。

【0048】

具体的に、第３バイパス通路Ｂ３は、図５で蒸発器３２の上面と空調ケース２１の内壁下面との間に形成されている。換言すると、第２実施形態における蒸発器３２は、上部が第１通路Ｐ１内に配置され、上下方向中間部および下部が第２通路Ｐ２内に配置されており、蒸発器３２の上方側に第３バイパス通路Ｂ３が形成されている。

【0049】

バイパスダンパ３２Ａは、空調制御装置５からの制御信号に基づいて動作する電動アクチュエータ６９によって駆動される（図６）。バイパスダンパ３２Ａは、その回動位置に応じて、第１通路Ｐ１を流れる空気を蒸発器３２に導入するか、または第３バイパス通路Ｂ３に導入するかを切替可能に構成されている。例えば、図５に実線で示すように、バイパスダンパ３２Ａが蒸発器３２の上部の上流側を閉塞した位置にある場合、第１通路Ｐ１を流れる空気の全量が、第３バイパス通路Ｂ３に導入されて蒸発器３２をバイパスすることになる。なお、第２実施形態では、バイパスダンパ３２Ａが本発明の「ダンパ部」に相当する。

【0050】

上記のように構成された第２実施形態の車両用空調装置１’では、外気温が高くなる夏季などにおいて冷房機能をＯＮ（暖房機能をＯＦＦ）にした場合に、車室内に外気を導入するとともに空調装置の吹出口モードをデフロスタ・フェイスモードにして、冷房時に車室内の湿度を下げることができる。以下では、第２実施形態の車両用空調装置１’が、上記のような状況（冷房機能ＯＮ、内外気モードおよびデフロスタ・フェイスモード）で使用される場合の窓ガラスの防曇性能と冷房能力について詳しく説明する。

【0051】

図７は、第２実施形態による車両用空調装置１’における冷房時の動作を説明する図である。図７でも、上述した図３の場合と同様に、第１通路Ｐ１内の空気（外気）の流れが白抜き矢印で表され、第２通路Ｐ２の空気（内気）の流れが黒抜き矢印で表されている。また、図８は、図７において第１および第２通路Ｐ１，Ｐ２を流れる空気の状態の変化を空気線図上にプロットした図である。図８の空気線図における横軸および縦軸も、上述した図４の場合と同様である。

【0052】

第２実施形態の車両用空調装置１’では、操作パネル７４のＡ／ＣスイッチがＯＮされて風量設定スイッチが所望の風量に設定されるか、または、ＡＵＴＯスイッチがＯＮされることにより、空調制御装置５からの制御信号に従ってブロアファン３１および蒸発器３２が作動して冷房機能がＯＮとなる。なお、ＨＥＡＴスイッチはＯＦＦされておりヒータコア３３は作動していない。

【0053】

また、吹出口モードスイッチがデフロスタ・フェイスモードに設定されることにより、空調制御装置５からの制御信号に従って電動アクチュエータ６３～６５が駆動されて、フェイスドア２５Ｂ、フットドア２６Ｂおよび出口切替ドア２７が図３に実線で示す位置に移動する。すなわち、フェイスドア２５Ｂがフェイス出口２５を開放した位置となり、フットドア２６Ｂがフット出口２６を閉塞した位置となり、出口切替ドア２７が中立の位置となる。なお、吸込口モードについては、上述した第１実施形態の場合と同様である。

【0054】

このとき、第１通路Ｐ１における蒸発器３２の上流側に配置されたバイパスダンパ３２Ａは、空調制御装置５からの制御信号に従って電動アクチュエータ６９が駆動されることで、第１通路Ｐ１を流れる空気の全量が第３バイパス通路Ｂ３を通るようにする位置となる。また、第１通路Ｐ１におけるヒータコア３３の上流側に配置された第１エアミックスドア３３Ａは、空調制御装置５からの制御信号に従って電動アクチュエータ６６が駆動されることで、第１通路Ｐ１を流れる空気の全量が第１バイパス通路Ｂ１を通るようにする位置となる（図３の白抜き矢印）。

【0055】

さらに、第２通路Ｐ２におけるヒータコア３３の上流側に配置された第２エアミックスドア３３Ｂは、空調制御装置５からの制御信号に従って電動アクチュエータ６７が駆動されることで、第２通路Ｐ２を流れる空気の全量が第２バイパス通路Ｂ２を通るようにする位置となる（図３の黒抜き矢印）。なお、上述した第１実施形態の場合と同様に、第１通路Ｐ１を流れる空気の流量（風量）と第２通路Ｐ２を流れる空気の流量（風量）の割合は１：１に設定されているものとする。

【0056】

上記のような状態に制御された車両用空調装置１’に対して、ここでは例えば、温度が３５℃で相対湿度が６０％の状態にある外気が、外気入口２２から外気ダクト２２Ａを介して第１通路Ｐ１内に導入される（Ａ１－１（３５℃，ＲＨ６０％））とともに、温度が２５℃で相対湿度が４０％の状態にある内気が、内気入口２３から内気ダクト２３Ａを介して第２通路Ｐ２内に導入される（Ａ２－１（２５℃，ＲＨ４０％））状況を想定して、車両用空調装置１’の動作を具体的に説明する。

【0057】

内気入口２３から内気ダクト２３Ａを介して第２通路Ｐ２内に導入された内気は、ブロアファン３１および蒸発器３２を順に通過して第２エアミックスドア３３Ｂに到達する。そして、第２エアミックスドア３３Ｂにより第２バイパス通路Ｂ２の側に導かれた空気は、ヒータコア３３をバイパスしてデシカントロータ３４に到達する。デシカントロータ３４に導入される前の空気の状態Ａ２－２は、作動中の蒸発器３２により冷却されることで、温度が５℃で相対湿度が９５％の状態（Ａ２－２（５℃，ＲＨ９５％））となる。

【0058】

このような内気入口２３からデシカントロータ３４の前までの空気の状態の変化は、図８の空気線図における左下部分に示すように、絶対湿度が一定の状態で乾球温度が低下して露点温度に達すると（図中の左方向への変化）、空気中の水分が凝縮し始めて絶対湿度が徐々に低下しながら乾球温度も低下する（図中の左下がりの変化）。これにより、デシカントロータ３４の導入前の空気の相対湿度は、飽和状態に近い９５％となっている。

【0059】

このような低温で高湿度な空気が、デシカントロータ３４における第２通路Ｐ２と重なる領域に導入されることで、空気中の水分が当該領域に塗布された高分子収着材に収着されて除湿される。このとき、空気の湿度が低下することにより該空気の温度は若干上昇する。ここでは、デシカントロータ３４を通過した後の空気の状態Ａ２－３は、温度が３℃上昇して８℃となり、相対湿度が３５ポイント低下して６０％となる（Ａ２－３（８℃，ＲＨ６０％））。このようなデシカントロータ３４の前後での空気の状態の変化は、図８の空気線図において、絶対湿度の低下に伴って乾球温度が上昇する右下がりの変化として表現される。

【0060】

デシカントロータ３４を通過して除湿された空気は、中立位置にある出口切替ドア２７、仕切板２８、および閉位置にあるフットドア２６Ｂによって、フェイスダクト２５Ａ側に導かれ、フェイス出口２５から車室内の乗員の上半身に向けて吹き出される。フェイス出口２５から車室内に吹き出された空気の状態Ａ２－４は、車室内全体の空気と混ざり合うことで、冷房時の設定温度に対応した２５℃となり、相対湿度が２０％となる（Ａ２－４（２５℃，ＲＨ２０％））。このようなデシカントロータ３４の通過後から車室内までの空気の状態の変化は、図８の空気線図において、絶対湿度が一定の状態での乾球温度の上昇に伴って相対湿度が低下する右方向への変化として表現される。

【0061】

上記のような第２通路Ｐ２を流れる空気（内気）に対して、外気入口２２から外気ダクト２２Ａを介して第１通路Ｐ１内に導入された外気は、ブロアファン３１を通過した後に、バイパスダンパ３２Ａにより第３バイパス通路Ｂ３の側に導かれ、第３バイパス通路Ｂ３を通過して第１エアミックスドア３３Ａに到達する。そして、第１エアミックスドア３３Ａにより第１バイパス通路Ｂ１の側に導かれた空気は、ヒータコア３３をバイパスしてデシカントロータ３４に到達する。デシカントロータ３４に導入される前の空気の状態Ａ１－２は、蒸発器３２およびヒータコア３３をバイパスすることにより、外気入口２２付近の状態から殆ど変化せず、温度が３５℃で相対湿度が６０％の状態（Ａ１－２（３５℃，ＲＨ６０％））となる。

【0062】

このような比較的高温な空気が、デシカントロータ３４における第１通路Ｐ１と重なる領域に導入される。デシカントロータ３４は所定の速度で回転移動しているので、デシカントロータ３４の第１通路Ｐ１と重なる領域には、前述した第２通路Ｐ２を流れる空気が通過して水分を収着した部分が順次送り込まれる。このため、第１通路Ｐ１を流れる高温の空気がデシカントロータ３４内を通ることにより、第２通路Ｐ２側で収着された水分が高分子収着材から脱離してデシカントロータ３４の再生が行われる。デシカントロータ３４の再生された部分は、デシカントロータ３４の回転により第２通路Ｐ２と重なる領域に再び送り込まれる。

【0063】

デシカントロータ３４における第１通路Ｐ１と重なる領域を通過した空気は、高分子収着材から脱離された水分により加湿される。このとき、空気の湿度が上昇することにより該空気の温度は若干低下する。ここでは、デシカントロータ３４を通過した後の空気の状態Ａ１－３は、温度が３℃低下して３２℃となり、相対湿度が１５ポイント上昇して７５％となる（Ａ１－３（３２℃，ＲＨ７５％））。このようなデシカントロータ３４の前後での空気の状態の変化は、図８の空気線図における右上に示すように、絶対湿度の上昇に伴って乾球温度が低下する左上がりの変化として表現される。

【0064】

デシカントロータ３４を通過して加湿された空気は、中立位置にある出口切替ドア２７および仕切板２８によってデフロスタダクト２４Ａ側に導かれ、デフロスタ出口２４から窓ガラスに向けて吹き出される。なお、デフロスタ出口２４から吹き出された空気は、フロントガラスから天井に沿って車室内後方に運ばれ、換気として車室外に排出される。

【0065】

上記のように第２実施形態の車両用空調装置１’では、バイパスダンパ３２Ａにより、第１通路Ｐ１を流れる空気が第３バイパス通路Ｂ３に導入されて蒸発器３２をバイパスする。これにより、第１通路Ｐ１を流れる空気が蒸発器３２で冷却されることなく、比較的高温のままデシカントロータ３４に導入されて、デシカントロータ３４の再生処理に利用された後に、デフロスタ出口２４から窓ガラスに吹き出されるようになる。よって、上述した第１実施形態では実現が困難であった冷房時における車室内の除湿が可能になり、乗員の快適性の向上を図ることができる。

【0066】

また、第２実施形態の車両用空調装置１’は、冬季などにおける暖房使用時についても、上述した第１実施形態の場合と同様な設定、配置および動作が可能であり、暖房時の窓ガラスの防曇性能を向上させつつ消費エネルギーを低減することもできる。

【0067】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した第１および第２実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形および変更が可能である。

【0068】

例えば、上述した第１および第２実施形態では、デシカントロータ３４について、高分子収着材が塗布された多孔質円筒形状のロータが回転駆動される一例を示したが、本発明における除湿部に用いられる収着材の種類、形状および駆動方式は上記一例に限定されない。例えば、シリカゲルやゼオライトなどの収着（吸着）材を多孔質部材で包んだ乾燥剤パックを、空調ケースの内部形状に合った外形を有するケース内に収納して除湿部を構成してもよい。上記ケースにおける第１通路を流れる空気が通過する部分と第２通路を流れる空気が通過する部分との入替えに関しても周知の駆動方式を適用することが可能である。

【0069】

また、上述した第１および第２実施形態では、熱交換部として蒸発器３２およびヒータコア３３が使用される場合を説明したが、例えば、蒸発器３２に代えて、クーラントの循環路に配置されたクーラーコアを使用してもよい。このクーラーコアには、冷却されたクーラントが流通している。また、ヒータコア３３に代えて、上述した冷媒回路（冷凍サイクル）と同様な冷媒が循環する冷媒循環路に配置された凝縮器を使用してもよい。この凝縮器には、高温の冷媒が流通している。

【0070】

さらに、上述した第１および第２実施形態では、ブロアファン３１が蒸発器３２の上流側に設置される一例を示したが、本発明の送風部は、第１および第２通路Ｐ１，Ｐ２上の任意の位置に配置することが可能である。

【符号の説明】

【0071】

１，１’…車両用空調装置、２…空調ユニット、５…空調制御装置、２１…空調ケース、２２…外気入口、２３…内気入口、２４…デフロスタ出口、２５…フェイス出口、２６…フット出口、２８…仕切板、３１…ブロアファン（送風部）、３２…蒸発器（冷却用熱交換器）、３２Ａ…バイパスダンパ（ダンパ部）、３３…ヒータコア（加熱用熱交換器）、３３Ａ，３３Ｂ…エアミックスドア（加熱風量調節部）、３４…デシカントロータ（除湿部）、６１～６９…電動アクチュエータ、７１…温度センサ群、７２…湿度センサ群、Ｂ１～Ｂ３…バイパス通路、Ｐ１…第１通路、Ｐ２…第２通路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】