JP2006143042A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、回転吸着体を通過した車室内空気を有効活用すると共に、外気温度が低い場合でも窓ガラスのくもりを防止する際に暖房用ヒータの熱負荷が大きくならないようにすることを課題とする。
【解決手段】 車両用空調装置１０は、内気入り口１５及び窓ガラスの内面に向かって調和空気を吐出する第１吐出口１６並びに乗員に向かって調和空気を吐出する第２吐出口１７を備える空調ダクト１１と、この空調ダクト１１内に備える仕切壁２３と、第１吐出口１６に向かう通路を第１通路２１、第２吐出口１７に向かう通路を第２通路２２としたときに、第１通路２１を流れる空気から湿分を吸着し、この湿分を第２通路２２を流れる空気に与えるために第１通路２１と第２通路２２に回転自在に介在させた回転吸着体１３と、この回転吸着体１３より上流側にて第２通路２２に配置した脱着用ヒータ４２とを備えるものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車室内の空気を取入れ窓ガラスの内面に発生するくもりを防止すると共に車室内の湿度を快適な状態に維持する車両用空調装置に関する。

従来、調和空気を利用して、窓ガラスの内面に発生するくもりを防止すると共に車室内の乾燥を防止する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０００−１４２０９６公報（図２）

特許文献１を次図に基づいて説明する。
図５は従来の技術の基本原理を説明する図であり、車両用空調装置１００は、車室外空気（以下、外気とも云う。）を取入れる外気吸入口１０１と、車室内空気（以下、内気とも云う。）を取入れる内気吸入口１０２と、両吸入口１０１、１０２から取入れた空気を車室内に導く送風機１０３、１０３と、取入れた空気を所定温度に冷却するエバポレータ１０４と、空気を所定温度に加熱する暖房用ヒータ１０５とから構成し、車室外空気を窓ガラスの内面に吹出して、窓ガラスの内面のくもりを防止すると共に、車室内空気を循環させるというものである。

図６は特許文献１に係る車室内空気中の湿分を捕捉し捕捉した湿分を車室内に補充する方法を示す図であり、内気を排出する通路１０６及び送風機１０７を設けると共に、外気を吸入する通路１０８及び送風機１０９を設け、この送風機１０９の上流側に脱着用ヒータ１１１を設け、この脱着用ヒータ１１１で外気を暖める。そして、通路１０６、１０８を横断させ、回転自在に回転吸着体１１２を介在させ、車室外に排出する空気の湿分を捕捉し、捕捉した湿分を車室内に補充することで、車室内の乾燥を防ぐというものである。

しかしながら、例えば、冬季など外気温度が低い場合には、外気により車室内温度が低下しないように、外気の温度を暖房用ヒータ１０５で上昇させる必要があり、暖房用ヒータ１０５の熱負荷が増加するという問題がある。
加えて、回転吸着体１１２を通過した内気は有効活用されることなく車室外に排出されていた。

そこで、本発明は、回転吸着体を通過した車室内空気を有効活用すると共に、外気温度が低い場合でも窓ガラスのくもりを防止する際に暖房用ヒータの熱負荷が大きくならないようにすることを課題とする。

本発明者等は、回転吸着体を通過した車室内空気を捨てることなく、窓ガラスに乾燥空気として当てることで、窓ガラスの内面のくもりを防止することができることに着目した。そして、窓ガラスに空気を吹出す第１通路に湿分を吸着する回転吸着体を付加したところ、第１通路を通過する内気は、吸着回転体を通過するときに湿分を吸着して乾燥空気となり、乾燥空気が窓ガラスの内面に向け吐出され、窓ガラスの内面のくもりを防止することができることを見出した。

以上の知見から、請求項１に係る発明は、車室内の空気を取り入れる内気入り口及び窓ガラスの内面に向かって調和空気を吐出する第１吐出口並びに乗員に向かって調和空気を吐出する第２吐出口を備える空調ダクトと、内気入り口から取り入れた空気を二分させ、調和後に第１吐出口と第２吐出口との各々へ導くために空調ダクト内に備える仕切壁と、第１吐出口に向かう通路を第１通路、第２吐出口に向かう通路を第２通路としたときに、第１通路を流れる空気から湿分を吸着し、この湿分を第２通路を流れる空気に与えるために第１通路と第２通路に回転自在に介在させた回転吸着体と、この回転吸着体より上流側にて第２通路に配置した脱着用ヒータと、を備えることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、回転吸着体の下流側に、第１通路の流路面積は全てをカバーするが、第２通路の流路面積は部分的にカバーするエバポレータを配置したことを特徴とする。

請求項１に係る発明では、窓ガラスのくもり防止に回転吸着体を通過した車室内の空気を用いる。冬季などには、内気は外気より高温である。そのために内気は暖める必要がないか若しくは暖めるにしても必要熱エネルギーは外気を暖める場合に比較して格段に少なくて済む。したがって、熱エネルギーを大幅に節約することができる。但し、内気の湿分は高いために、このままでは窓ガラスに当てることができない。そこで、本発明では回転吸着体で内気を除湿して乾燥空気化した内気を窓ガラスに当てることにした。
したがって、請求項１によれば外気温度が低い場合でも多量の熱エネルギーを加えることなしに、効果的に窓ガラスのくもり防止を図ることができる。

加えて、第２通路に且つ回転吸着体の上流側に脱着用ヒータを配置したので、第２通路を通る内気は、脱着用ヒータで加熱され、回転吸着体を通過するときに、第１通路で回転吸着体が吸着した湿分を脱着して加湿空気となる。そして、この加湿空気を、乗員側に導くことができる。
この結果、車室内の湿度を快適な状態に維持することができる。
さらに、脱着用ヒータは内気を加熱するので、外気を加熱する場合と比較して脱着用ヒータの熱エネルギーを小さくできる。

請求項２に係る発明では、回転吸着体の下流側に、第２通路の流路面積を部分的にカバーするエバポレータを配置したので、回転吸着体を通過後の加湿空気の一部は、エバポレータを通過せずにそのまま通過する。このため、第２吐出口の空気は、エバポレータを通過するものと、通過しないものとの混合空気となる。

元来、エバポレータは熱交換器として、空気を冷却する役目をもつ要素であるが、エバポレータを空気の露点温度以下にすると、エバポレータは湿分を除去するため、第２通路の空気をエバポレータを通過させることにより除湿することができる。
しかし、エバポレータで第２通路を覆うと湿分が必要以上に除去されることがある。そこで、エバポレータで第２通路の一部を覆うようにした。
第２通路を部分的にカバーするため、エバポレータにより、第２吐出口から吐出される空気の過度の除湿を防止することができるという利点がある。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る車両用空調装置の原理図であり、車両用空調装置１０は、空調ダクト１１と、この空調ダクト１１の内側に、車室内の空気（内気）を空調ダクト１１に送るブロア１２と、このブロア１２の下流に備えて内気の湿分を吸着する回転吸着体１３と、回転吸着体１３の下流側に備えて湿分を除去するエバポレータ１４などからなる。

空調ダクト１１は、車室内の空気を取り入れる内気入り口１５と、調和空気の一方の出口である第１吐出口１６と、他方の出口である第２吐出口１７とを備えると共に、内気入り口１５と第１吐出口１６との間をつなぐ第１通路２１と、内気入り口１５と第２吐出口１７との間をつなぐ第２通路２２と、第１通路２１と第２通路２２の間を仕切る仕切壁２３とからなる。
第１吐出口１６と第２吐出口１７の各開口部には、開閉ドア（不図示）を備える。

車両用空調装置１０の構成をさらに詳しく説明する。
内気入り口１５の内方に、内気を空調装置１０の第１通路２１及び第２通路２２に送るブロア１２を設け、このブロア１２の下流に且つ第２通路に脱着用ヒータ４２を設け、第１通路２１と第２通路２２を横断して空気中の湿分を吸着する回転吸着体１３を回転自在に設け、この回転吸着体１３の下流に空気を冷却すると共に空気中の湿分を除去するエバポレータ１４を設け、このエバポレータ１４の下流に第１通路の温度調整を行う第１エアミックスダンパ３１と、暖房用ヒータ３３と、第２通路の温度調整を行う第２エアミックスダンパ３２を設ける。

回転吸着体１３は、例えば、格子状の通路を有する構造物であり、この構造物にゼオライトなどの吸着材を付加することにより形成するものである。

３４はブロア１２を駆動するブロア駆動モータであり、ブロア駆動モータ３４の出力軸３４ａはカップリング３４ｂを介してブロア１２に連結することが望ましい。
３５は回転吸着体１３を所定の回転数で回転させる回転吸着体駆動モータであり、回転吸着体駆動モータ３５の出力軸３５ａに駆動プーリ３６を、回転吸着体１３の軸１３ａに従動プーリ３７を各々取付け、従動プーリ３７と駆動プーリ３６の間にベルト３８を掛け渡すことで、回転吸着体１３を回転させることができる。

なお、ブロア１２に連結するブロア駆動モータ３４は、速度可変型モータとし、ブロア回転数を自在に変更することも可能である。ブロア１２や回転吸着体１３の駆動手段、その構成は変更可能であり、上記実施例に限定するものではない。
３９は軸受であり、ブロア１２や回転吸着体１３を各々両端支持する構造を例示した。

さらにまた、ブロア１２、エバポレータ１４及び暖房用ヒータ３３は、第１通路２１と第２通路２２に共通のタイプとするが、個別に設けることは差し支えない。
エバポレータ１４の内部の第１通路２１側と第２通路２２側とは、仕切られた構造をもつものでもよい。同様に、暖房用ヒータ３３の内部も仕切られた構造をもつものでもよい。

すなわち、本発明の車両用空調装置１０は、内気入り口１５及び窓ガラスの内面に向かって調和空気を吐出する第１吐出口１６並びに乗員に向かって調和空気を吐出する第２吐出口１７を備える空調ダクト１１と、内気入り口１５から取り入れた空気を二分させ、調和後に第１吐出口１６と第２吐出口１７との各々へ導くために空調ダクト１１内に備える仕切壁２３と、第１吐出口１６に向かう通路を第１通路２１、第２吐出口１７に向かう通路を第２通路２２としたときに、第１通路２１を流れる空気から湿分を吸着し、この湿分を第２通路２２を流れる空気に与えるために第１通路２１と第２通路２２に回転自在に介在させた回転吸着体１３と、この回転吸着体１３より上流側にて第２通路２２に配置した脱着用ヒータ４２とを備え、回転吸着体１３の下流側に、第１通路２１の流路面積は全てをカバーするが、第２通路２２の流路面積は部分的にカバーするエバポレータ１４を配置した装置である。

以上に述べた車両用空調装置１０の作用を以下に説明する。
図２は車両用空調装置の作用図（回転吸着体により調和された内気が第１吐出口であるＤＥＦから吹出すことを示す図）である。
ブロア１２により、内気入り口１５から内気を空調ダクト１１に取入れると、この空調ダクト１１の第１通路２１を流れる内気の湿分は、回転吸着体１３を通過するとき吸着されて乾燥空気となり、暖房用ヒータ３３及び第１エアミックスダンパ３１によって適温に調整後、第１吐出口１６であるＤＥＦ開口４９から車室内に吹出す。

ここで、ＤＥＦ開口４９とは窓ガラスの内面に向かうように取付けた開口である。
また、第２通路２２を流れる内気は、脱着用ヒータ４２で加熱後、回転吸着体１３が第１通路２１を通過する内気から吸着した湿分を脱着させて取入れ加湿空気となり、暖房用ヒータ３３、第２エアミックスダンパ３２により適温に調整され、ＦＯＯＴ開口４５及びＶＥＮＴ開口４６から車室内に吹出すものである。ＦＯＯＴ開口４５とは、乗員の下半身側に向かうように取付けた開口であり、ＶＥＮＴ開口４６とは乗員の上半身側に向かうように取付けた開口である。

第２通路２２に且つ回転吸着体１３の上流側に脱着用ヒータ４２を配置したので、第２通路２２を通る内気は、脱着用ヒータ４２で加熱され、回転吸着体１３を通過するときに、第１通路２１で回転吸着体１３が吸着した湿分を脱着して加湿空気となる。そして、この加湿空気を、乗員側に導くことができる。
この結果、車室内の湿度を快適な状態に維持することができる。
さらに、脱着用ヒータ４２は内気を加熱するので、外気を加熱する場合と比較して脱着用ヒータ４２の熱エネルギーを小さくすることができる。

図３は車両用空調装置の作用図（加湿された内気の一部がエバポレータを通過しないで第２吐出口から吹出すことを示す図）である。
回転吸着体１３の下流側に、第２通路２２の流路面積を部分的にカバーするエバポレータ１４を配置したので、第２通路２２を流れる内気が回転吸着体１３を通過することで、所定の範囲を超えて加湿された場合は、エバポレータ１４を作動させ、除湿することができる。

元来、エバポレータ１４は熱交換器として、空気を冷却する役目をもつ要素であるが、エバポレータ１４を空気の露点温度以下にすると、エバポレータ１４は湿分を除去するため、第２通路２２の空気をエバポレータ１４を通過させることにより除湿することができる。
しかし、エバポレータ１４で第２通路２２を覆うと湿分が必要以上に除去されることがある。そこで、エバポレータ１４で第２通路２２の一部を覆うようにした。

第２通路２２の流路面積を部分的にカバーするようにしたので、回転吸着体１３を通過後の加湿空気の一部は、エバポレータ１４を通過しない。第２通路を部分的にカバーするため、エバポレータ１４により、第２吐出口１７から吐出される空気の過度の除湿を防止することができる。

図４は車両用空調装置の作用図（車室内の空気の流れを説明する図）である。
第１通路２１を流れる空気から湿分を吸着し、この湿分を第２通路２２を流れる空気に与えるために、第１通路２１と第２通路２２に回転吸着体１３を回転自在に介在させ、この回転吸着体１３の上流側に、且つ第２通路２２に脱着用ヒータ４２を配置したので、第１通路２１を通過する内気は、回転吸着体１３を通過するときに回転吸着体１３により湿分を吸着されて乾燥空気となる。

そして、この乾燥空気は、第１通路２１を通って、窓ガラスの内面５１に吐出される。窓ガラスの内面５１に向け吐出された乾燥空気により、窓ガラスの内面５１に発生するくもりを防止することができる。

加えて、窓ガラスのくもり防止に内気を用いるため、外気温度が低い場合に必要となる暖房用ヒータのエネルギー消費を大幅に低減しつつ効果的に窓ガラスのくもり防止を図ることができる。暖房用ヒータのエネルギー消費が減るため、空調機の省エネルギ化を図ることができる。

本発明の車両用空調装置１０は、ＤＥＦ開口４９より窓ガラスの内面５１に向け乾燥空気を吐出すると共に、ＦＯＯＴ開口４５及びＶＥＮＴ開口４６より乗員Ｐに向け湿分の多い空気を吐出するものである。
従って、車室内４７の窓ガラスの内面５１付近は、低湿度の領域Ｌとなり、乗員Ｐの座る位置は、高湿度領域Ｈとすることができる。
この結果、低湿度の領域Ｌにより、窓ガラスのくもりのない良好な視界を確保すると共に、高湿度領域Ｈにより乗員Ｐの快適性を高めることができる。

尚、請求項１において、回転吸着体の下流側に配置するエバポレータが、第２通路の流路面積を全て覆うように構成しても差し支えないものとする。
また、本発明の車両用空調装置は、実施の形態では四輪車に適用したが、三輪車にも適用可能であり、一般の車両に適用することは差し支えない。

本発明の車両用空調装置は、四輪車に好適である。

本発明に係る車両用空調装置の原理図である。 車両用空調装置の作用図（回転吸着体により調和された内気が第１吐出口であるＤＥＦから吹出すことを示す図）である。 車両用空調装置の作用図（加湿された内気の一部がエバポレータを通過しないで第２吐出口から吹出すことを示す図）である。 車両用空調装置の作用図（車室内の空気の流れを説明する図）である。 従来の技術の基本原理を説明する図である。 特許文献１に係る車室内空気中の湿分を捕捉し捕捉した湿分を車室内に補充する方法を示す図である。

符号の説明

１０…車両用空調装置、１１…空調ダクト、１３…回転吸着体、１４…エバポレータ、１５…内気入り口、１６…第１吐出口、１７…第２吐出口、２１…第１通路、２２…第２通路、２３…仕切壁、４２…脱着用ヒータ、５１…窓ガラスの内面。

Claims (2)

1. 車室内の空気を取り入れる内気入り口及び窓ガラスの内面に向かって調和空気を吐出する第１吐出口並びに乗員に向かって調和空気を吐出する第２吐出口を備える空調ダクトと、
   前記内気入り口から取り入れた空気を二分させ、調和後に前記第１吐出口と前記第２吐出口との各々へ導くために前記空調ダクト内に備える仕切壁と、
   前記第１吐出口に向かう通路を第１通路、第２吐出口に向かう通路を第２通路としたときに、前記第１通路を流れる空気から湿分を吸着し、この湿分を前記第２通路を流れる空気に与えるために前記第１通路と前記第２通路に回転自在に介在させた回転吸着体と、
   この回転吸着体より上流側にて前記第２通路に配置した脱着用ヒータと、を備えることを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記回転吸着体の下流側に、前記第１通路の流路面積は全てをカバーするが、前記第２通路の流路面積は部分的にカバーするエバポレータを配置したことを特徴とする請求項１記載の車両用空調装置。

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