JP2004314709A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車室内に白霧を吹き出すことが可能な車両用空調装置の、小型化を図る。
【解決手段】冷風通路５を形成するケース１と、冷風通路５に配置されて空気を冷却する蒸発器４と、蒸発器４をバイパスする冷風バイパス通路６とを備え、蒸発器４を通過した冷風Ｆ１と、冷風バイパス通路６を流通した高湿風Ｆ２とを衝突させて白霧を発生させる。すなわち、高湿風Ｆ２が冷風Ｆ１により露点温度以下に冷却されることにより、高湿風Ｆ２に含まれていた水分が空中で液化して白霧となる。そして、発生した白霧を車室内に吹き出すように構成する。これにより、従来の加湿器を不要にしつつ、車室内に白霧を吹き出すことを可能にできるので、白霧を吹き出すことが可能な車両用空調装置の小型化を図ることができる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車室内に白霧（微少な水滴）を吹き出す機能を有する車両用空調装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ケース内に蒸発器等を配置して構成され、蒸発器にて冷却された冷風を車室内に向けて送風する空調ユニットと、空気を加湿して白霧を発生させる加湿器とを備え、冷風とともに白霧を車室内に吹き出す車両用空調装置が知られている。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−１１５３４７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の空調装置では、空調ユニットとは別に加湿器を必要とするため、空調装置の大型化を招いてしまう。
【０００５】
本発明は上記点に鑑みて、車室内に白霧を吹き出すことが可能な車両用空調装置の、小型化を図ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、空気通路（５）を形成するケース（１）と、空気通路（５）に配置されて空気を冷却する冷房用熱交換器（４）と、冷房用熱交換器（４）をバイパスするバイパス通路（６）とを備え、冷房用熱交換器（４）を通過した冷風と、バイパス通路（６）を流通した高湿風とを衝突させて白霧を発生させ、白霧を車室内に吹き出すことを特徴とする。
【０００７】
これにより、従来の加湿器を不要にしつつ、車室内に白霧を吹き出すことを可能にできるので、白霧を吹き出すことが可能な車両用空調装置の小型化を図ることができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、冷房用熱交換器（４）の空気流れ下流側には空気を加熱する暖房用熱交換器（１１）が配置されており、白霧を発生させる際には、暖房用熱交換器（１１）による加熱を禁止することを特徴とする。
【０００９】
これにより、露点温度に冷却された白霧が暖房用熱交換器（１１）で加熱されることにより気化してしまい、一旦発生した白霧が消滅してしまうことを防止できる。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、ケース（１）には、フロントウインドシールドに向けて空調風を送風するデフロスタ開口部（１３）と、乗員の上半身に向けて空調風を送風するフェイス開口部（１４）と、乗員の足元に向けて空調風を送風するフット開口部（１５）とが形成されており、各吹出口（１３、１４、１５）とは別に、白霧を吹き出す白霧開口部（２４）をケース（１）に形成したことを特徴とする。
【００１１】
これにより、各吹出口（１３、１４、１５）から送風される空調風とは独立して白霧を吹き出すことができるので、各吹出口（１３、１４、１５）から送風される空調風の温度もしくは湿度を、容易に制御できる。
【００１２】
請求項４に記載の発明では、冷房用熱交換器（４）にて生じる凝縮水をケース（１）の外方に排出する排水通路に、凝縮水を所定量だけ蓄える凝縮水タンク（３３）を設け、凝縮水タンク（３３）とバイパス通路（６）とを連通させたことを特徴とする。
【００１３】
これにより、ケース（１）外部から空気通路（５）に導入される空気の湿度が低い場合であっても、確実に白霧を発生させることができる。
【００１４】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施形態を図に基づいて説明する。
【００１６】
（第１実施形態）
本実施形態は、本発明を乗用自動車に適用した一例であり、図１は、本実施形態に係る空調装置のうち、車室内配置された室内ユニットの模式図を示すものである。図中の上下方向を示す矢印は、室内ユニットを車両に搭載した状態における上下方向を示すものである。
【００１７】
室内ユニットは計器盤の内側に配置されており、空気通路を形成する樹脂製ケース１を備えている。ケース１のうち空気流れ最上流部には、車室内空気を導入する内気導入口１ａと、車室外空気を導入する外気導入口１ｂとが形成されている。これらの導入口１ａ、１ｂは内外気切替ドア２により切替開閉されるようになっている。
【００１８】
ケース１内のうち内外気切替ドア２の空気流れ下流側には、送風ファン３が配置されている。送風ファン３には遠心式ファンが採用されており、モータ３ａによりファン３を回転駆動させることにより、導入口１ａ、１ｂから空気を吸入してケース１内を流通させ、車室内に向けて送風するように構成されている。
【００１９】
ケース１内のうち送風ファン３の空気流れ下流側には、冷房用熱交換器としての蒸発器４が配置されている。蒸発器４は周知の冷凍サイクルに設けられたもので、蒸発器４を通過する空気を冷却する。
【００２０】
ここで、ケース１内には、送風ファン３による送風空気を蒸発器４に通過させる冷風通路５と、蒸発器４をバイパスさせる冷風バイパス通路６とが形成されている。なお、冷風通路５の空気流入口５ａは常時開かれているのに対し、冷風バイパス通路６の空気流入口６ａは、ドア７により開閉されるようになっている。
【００２１】
冷風通路５を流通した空気は蒸発器４により冷却されて冷風Ｆ１となるが、この冷却により前記空気の温度が露点温度に達した場合には、空気中の水分が凝縮水として蒸発器４に付着する。すなわち、空気が除湿されることとなる。一方、冷風バイパス通路６を流通した空気は上述のように除湿されることがないため、上記冷風に比べて湿度の高い高湿風Ｆ２となる。
【００２２】
ケース１内のうち蒸発器４の空気流れ下流側には、蒸発器４を通過した冷風Ｆ１と、冷風バイパス通路６を流通した高湿風Ｆ２とを衝突させる白霧発生部８が設けられている。白霧発生部８では、高湿風Ｆ２が冷風Ｆ１により露点温度以下に冷却されることにより、高湿風Ｆ２に含まれていた水分が空中で液化して白霧（微少な水滴の集合）となる。
【００２３】
ケース１内のうち蒸発器４の空気流れ下流側には、温風通路９と温風バイパス通路１０とが形成されており、温風通路９には、暖房用熱交換器としてのヒータコア１１が配置されている。ヒータコア１１は、エンジンの冷却水や燃料電池（ＦＣスタック）の冷却水等の、車両にて発生する廃熱を熱源とした周知の温水回路に設けられたもので、ヒータコア８を通過する空気を加熱する。
【００２４】
温風バイパス通路１０を流通してヒータコア１１をバイパスした冷風と、温風通路９を流通した温風とは混合して、後述の各開口部１３、１４、１５から吹き出されるような構成になっている。
【００２５】
また、温風通路９の空気流入口９ａと温風バイパス通路１０の空気流入口１０ａとは、温度調節手段としてのエアミックスドア１２により切替開閉されるようになっている。エアミックスドア１２による両流入口９ａ、１０ａの開度を調節することにより、温風バイパス通路１０の温風と温風バイパス通路１０の冷風との風量割合が調節され、温度調節された空調風を得ることができる。
【００２６】
ケース１のうち空気流れ最下流部には、フロントウインドシールドに向けて空調風を送風するデフロスタ開口部１３と、乗員の上半身に向けて空調風を送風するフェイス開口部１４と、乗員の足元に向けて空調風を送風するフット開口部１５とが形成されている。
【００２７】
各開口部１３、１４、１５はモードドア１６、１７により開閉されるようになっている。なお、フット開口部１５を開閉するモードドアは図示を省略している。これらのモードドア１６、１７は図示しないリンク機構により連動して作動するようになっており、サーボモータ等のアクチュエータにより作動させてもよいし、手動で作動させてもよい。
【００２８】
因みに、デフロスタ開口部１３は、計器盤に設けられたデフロスタ吹出口と、図示しないデフダクトにより接続されている。また、フェイス開口部１４は、計器盤に設けられたフェイス吹出口と、図示しないフェイスダクトにより接続されている。
【００２９】
上記各開口部１３、１４、１５は車室内の前席を空調する空調風を吹き出すものであり、本実施形態の室内ユニットでは、後席を空調する機能をも備えている。具体的には、温風通路９に対して温風バイパス通路１０の反対側に設けられたリア用バイパス通路１８と、温風通路９から分岐したリア用温風通路１９とが備えられている。
【００３０】
リア用バイパス通路１８とリア用温風通路１９とはリアダクト２０に接続されている。そして、リア用バイパス通路１８を流通する冷風の風量を調節するリア用冷風調節ドア２１と、リア用温風通路１９を流通する温風の風量を調節するリア用温風調節ドア２２とにより、リアダクト２０に流入する冷風と温風の風量割合が調節され、温度調節された空調風を得ることができる。
【００３１】
図１ではリアダクト２０を模式的に１本のダクトで図示しているが、実際には、後席乗員の上半身に向けて空調風を導くリア用フェイスダクトと、後席乗員の下半身に向けて空調風を導くリア用フットダクトとが備えられている。そして、モードドア２３により、リア用フェイスダクトとフットダクトとを開閉して、後席の吹出モードを切り替えるようになっている。
【００３２】
次に、本実施形態に係る空調装置の作動のうち、白霧を発生させる際の作動について詳述すると、車室内のうち例えば計器盤には、白霧を吹き出させるように操作する白霧吹出スイッチ（操作手段）が備えられており、当該スイッチを操作すると、内外気切替ドア２が図１の実線位置となり、外気導入モードとなる。
【００３３】
また、上記スイッチを操作するとドア７が図１の実線位置となり、外気導入口１ｂから導入された外気は、冷風通路５と冷風バイパス通路６とに分岐させる。これにより、蒸発器４を通過した冷風Ｆ１と、冷風バイパス通路６を流通した高湿風Ｆ２とが衝突する。すると、高湿風Ｆ２が冷風Ｆ１により露点温度以下に冷却されることにより、高湿風Ｆ２に含まれていた水分が空中で液化して白霧（微少な水滴の集合）となる。
【００３４】
また、上記スイッチを操作するとエアミックスドア１２が図１の実線位置となり、白霧を含んだ冷風は全て温風バイパス通路１０を流通する。これにより、露点温度に冷却されて生じた白霧が、ヒータコア１１で加熱されることにより気化してしまい、白霧発生部８にて一旦発生した白霧が消滅してしまうことを防止できる。
【００３５】
また、上記スイッチを操作するとモードドア１６が図１の実線位置となり、白霧がフロントウインドシールドに向けて吹き出されることを禁止するようになっている。これにより、フロントウインドシールドに白霧が付着することを防止でき、運転者の視界確保を図ることができる。
【００３６】
また、上記スイッチを操作するとモードドア１７が図１の実線位置となり、前席乗員の上半身に向けて、白霧を有する冷風が空調風として吹き出されることとなる。このように白霧を有する冷風を吹き出すことにより、単純に冷風のみを吹き出す場合に比べて、車室内のウイルス活動抑制や、乗員の肌の保湿効果を得ることができる等、乗員の健康と美容の促進を図ることができる。
【００３７】
また、白霧を、前席乗員の上半身に吹き出すのみならず、後席乗員の上半身に向けて吹き出すようにしてもよい。具体的には、リア用冷風調節ドア２１およびモードドア２３を図１の実線位置に作動させればよい。
【００３８】
以上により、上述の構成による本実施形態によれば、従来の加湿器を不要にしつつ、車室内に白霧を吹き出すことを可能にできる。より具体的には、従来の加湿器に備えられていた水タンクや、水を微粒子化するための超音波振動手段または加熱手段等を不要にできる。よって、白霧を吹き出すことが可能な車両用空調装置の小型化を図ることができる。
【００３９】
また、白霧を有する冷風を吹き出すので、車室内を加湿冷却することができる。具体的には、白霧は、計器盤に設けられた吹出口から吹き出された後、車室内にて蒸発し、蒸発にともなう潜熱を車室内における高温の空気から奪う。従って、吹出口から吹き出された冷風は車室内の高温空気の影響を受け難くなり、冷風の温度上昇が抑制される。よって、冷風を効率的に乗員へ提供することができる。
【００４０】
また、本実施形態によれば、白霧吹出スイッチを操作すると外気導入モードとなるので、白霧の吹出によって車室内の湿度が高くなり、乗員に不快感を与えてしまうことを抑制できる。また、夏期の冷房運転時には蒸発器４で除湿された内気に比べて外気の方が湿度が高いため、外気導入モードにした方が内気導入モードの場合に比べて白霧を確実に発生させることができる。
【００４１】
（第２実施形態）
図２は、本実施形態に係る室内ユニットを示す模式図であり、ケース１のうち、冷風バイパス通路６の空気流れ下流部分には、白霧をケース１から吹き出す白霧開口部２４が、各吹出口１３、１４、１５とは別に形成されている。
【００４２】
また、冷風バイパス通路６には、冷風通路５を流通した冷風Ｆ１を流入させる冷風流入口６ｂが形成されており、当該冷風流入口６ｂはドア２５によって開閉されるようになっている。
【００４３】
そして、白霧吹出スイッチを操作するとドア２５が図１の実線位置となり、蒸発器４を通過して冷風流入口６ｂから冷風バイパス通路６に流入した冷風Ｆ１と、冷風バイパス通路６を流通する高湿風Ｆ２とが衝突し、白霧が発生する。従って、本実施形態の白霧発生部８は、冷風バイパス通路６のうち冷風流入口６ｂの空気流れ下流部分に位置することとなる。
【００４４】
図２および図３に示すように、白霧開口部２４には白霧吹出ダクト２６が接続されている。また、図３中の符号２７、２８は上述のフェイスダクトを示しており、符号２７は、計器盤のうち車両左右方向両端部に形成されたサイドフェイス吹出口２９に接続されるサイドフェイスダクト、符号２８は、計器盤のうち車両左右方向略中央部に形成されたセンタフェイス吹出口３０に接続されるセンタフェイスダクトである。
【００４５】
そして、サイドフェイスダクト２７には流入口２７ａが形成されており、当該流入口２７ａには白霧吹出ダクト２６が接続されている。また、サイドフェイスダクト２７内には流入口２７ａを開閉するドア３１が備えられている。
【００４６】
そして、白霧吹出スイッチを操作するとドア３１が図３の実線位置となり、白霧を有する冷風Ｆ３が、白霧開口部２４、白霧吹出ダクト２６、流入口２７ａ、サイドフェイスダクト２７を順に流通して、サイドフェイス吹出口２９から車室内に吹き出されることとなる。
【００４７】
なお、ドア３１を図３の二点鎖線位置にすれば、白霧を有しない冷風（空調風）Ｆ４が、フェイス開口部１４、フェイスダクト２７、２８を順に流通して、サイドフェイス吹出口２９およびセンタフェイス吹出口３０から車室内に吹き出されることとなる。
【００４８】
以上により、本実施形態によれば、各吹出口１３、１４、１５とは別に白霧開口部２４をケース１に形成するので、各吹出口１３、１４、１５から車室内に吹き出す空調風Ｆ４とは独立して、白霧を有する冷風Ｆ３を車室内に吹き出すことができるので、空調風Ｆ４の温度もしくは湿度を容易に制御できる。
【００４９】
ここで、車室内空気のうち乗員側方の窓ガラス近傍の空気は、他のエリアの空気に比べて日射の影響を大きく受け、高温となっている。これに対し、本実施形態によれば、サイドフェイス吹出口２９から白霧を吹き出すので、上記窓ガラス近傍の高温空気を加湿冷却できるので、乗員の空調フィーリングの向上を図ることができる。
【００５０】
（第３実施形態）
図４は、本実施形態に係る室内ユニットを示す模式図であり、冷風バイパス通路６を蒸発器５の下方に配置している。そして、第２実施形態と同様のドア２５および流入口６ｂが備えられている。
【００５１】
ここで、蒸発器４に付着した凝縮水Ｗは、ドレン配水管３２を通じて、ケース１の外方に排出される。そして、ドレン配水管３２の排水通路には、前記凝縮水Ｗを所定量だけ蓄える凝縮水タンク３３が設けられている。凝縮水タンク３３にて所定量を超えた凝縮水Ｗは、凝縮水タンク３３の排水口３３ａから車外に排水される。
【００５２】
また、凝縮水タンク３３と冷風バイパス通路６とは、連通ダクト３４により連通している。凝縮水タンク３３のうち連通ダクト３４が接続される連通口３３ｂは、排水口３３ａよりも上方に位置している。これにより、凝縮水タンク３３に蓄えられた液体状態の凝縮水Ｗが、冷風バイパス通路６に混入することを防止している。
【００５３】
そして、凝縮水タンク３３内に溜まった凝縮水Ｗの液面近傍の空気Ｆ５には、気化した状態の凝縮水が混入しており、前記空気Ｆ５は、蒸発器分圧の高い湿り空気となる。そして、このように湿度の高い空気Ｆ５は、連通ダクト３４を介して白霧吹出ダクト２６に流入する。
【００５４】
なお、上記第２実施形態では、白霧発生部８が冷風バイパス通路６内に位置していたが、本実施形態では白霧吹出ダクト２６内に白霧発生部８が位置している。
【００５５】
以上により、本実施形態によれば、ケース１に導入される空気の湿度が低い場合であっても、確実に白霧を発生させることができる。
【００５６】
（他の実施形態）
ここで、外気の湿度が低い場合等、環境条件によっては、白霧吹出スイッチを操作しても白霧を発生させることができない場合がある。そこで、このような場合には白霧吹出スイッチを操作不能にロックさせることにより、スイッチを操作しても白霧が発生しないことによる乗員の違和感を低減させるようにして好適である。
【００５７】
なお、外気の温度および湿度と、内気の温度および湿度を検出し、これらの検出値に応じて白霧が発生するか否かの判定を行い、白霧が発生しないと判定された場合に上記ロックを行うようにして好適である。
【００５８】
ここで、運転者に向けて白霧を吹き出すと、運転者によっては白霧が煩わしいと感じられる場合があるので、運転者への白霧の吹き出しを禁止するようにして好適である。
【００５９】
また、夏期に空調運転を開始させた直後におけるクールダウン時等、室内温度Ｔｒと目標吹出温度Ｔａｏとの偏差が大きい場合には、白霧吹出スイッチを操作した場合であっても、白霧の発生を禁止して、車室内を即座に冷房できるようにして好適である。
【００６０】
なお、上述のように白霧の発生を禁止させる場合には、白霧吹出スイッチを操作不能にロックさせることにより、スイッチを操作しても白霧が発生しないことによる乗員の違和感を低減させるようにして好適である。
【００６１】
また、白霧吹出スイッチを操作した場合には、送風ファン３の回転速度を低速にすれば、蒸発器４を通過した冷風の温度が低下するため、白霧を確実に発生させることができ、好適である。
【００６２】
また、白霧吹出スイッチが操作されていない通常冷房運転時には、蒸発器４のフロストを防止するために、蒸発器４の温度が所定温度（例えば３℃〜４℃）以下とならないように圧縮機の作動を制御するようにして好適であるのに対し、白霧を発生させる冷房運転時には、上記所定温度を低下させることにより、蒸発器４を通過した冷風の温度を低下させて、白霧を確実に発生させるようにして好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る車両用空調装置の、室内ユニットを示す模式図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る車両用空調装置の、室内ユニットを示す模式図である。
【図３】第２実施形態に係る室内ユニットの、ケース１に接続されたダクトを示す模式図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る車両用空調装置の、室内ユニットを示す模式図である。
【符号の説明】
１…ケース、４…蒸発器（冷房用熱交換器）、５…冷風通路（空気通路）、６…冷風バイパス通路。

Claims (4)

1. 空気通路（５）を形成するケース（１）と、
   前記空気通路（５）に配置されて空気を冷却する冷房用熱交換器（４）と、
   前記冷房用熱交換器（４）をバイパスするバイパス通路（６）とを備え、
   前記冷房用熱交換器（４）を通過した冷風と、前記バイパス通路（６）を流通した高湿風とを衝突させて白霧を発生させ、
   前記白霧を車室内に吹き出すように構成されていることを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記冷房用熱交換器（４）の空気流れ下流側には空気を加熱する暖房用熱交換器（１１）が配置されており、
   前記白霧を発生させる際には、前記暖房用熱交換器（１１）による加熱を禁止することを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
3. 前記ケース（１）には、フロントウインドシールドに向けて空調風を送風するデフロスタ開口部（１３）と、乗員の上半身に向けて空調風を送風するフェイス開口部（１４）と、乗員の足元に向けて空調風を送風するフット開口部（１５）とが形成されており、
   前記各吹出口（１３、１４、１５）とは別に、前記白霧を吹き出す白霧開口部（２４）を前記ケース（１）に形成し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。
4. 冷房用熱交換器（４）にて生じる凝縮水を前記ケース（１）の外方に排出する排水通路に、前記凝縮水を所定量だけ蓄える凝縮水タンク（３３）を設け、
   前記凝縮水タンク（３３）と前記バイパス通路（６）とを連通させた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調装置。

Images