JP2007062562A - Dehumidifier for vehicle - Google Patents

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Kazuya Yamashita
和也 山下
Susumu Ichikawa
晋 市川
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Denso Corp
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Denso Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress breeding of mold or unwanted bacteria by efficiently dehumidifying atmosphere around an evaporator. <P>SOLUTION: The dehumidifier 6 is provided with a negative electrode 4a and a positive electrode 4b on both surfaces of a proton conduction type electrolyte film 1. The dehumidifier is disposed in an attaching duct 9a communicating an evaporator case 9 and an engine compartment 11 so as to open to the engine compartment on the negative electrode side and open to the evaporator case on the positive electrode side. After the operation of the evaporator stops, a valve provided at an opening portion of the evaporator case is closed. Direct current voltage is applied to each electrode of the dehumidifier to electrolyze water in the evaporator case on the positive electrode side, and the water is discharged from the negative electrode to the engine compartment. In that case, the temperature of the negative electrode side is raised due to exhaust heat from the engine compartment, so that heat energy required for the electrolysis of the water in the dehumidifier is compensated, and activation of catalyst reaction in the electrode is promoted. Consequently, dehumidification can be efficiently carried out by little energy. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、車室内の除湿を行う車両用除湿装置に関する。   The present invention relates to a vehicle dehumidifier for dehumidifying a vehicle interior.

従来より、エアコン内部のエバポレータ周辺の雰囲気が高湿度になることが原因で、カビや雑菌が繁殖し、エアコン内部から悪臭が発生することが問題になっている。この問題に対して、例えばエバポレータ表面に抗菌、殺菌性の薬剤をコーティングするもの(例えば、特許文献1参照)や、光触媒でエバポレータ表面を清浄化したり、エバポレータ表面に直接紫外線を照射して殺菌するもの(例えば、特許文献2参照)がある。   Conventionally, the atmosphere around the evaporator inside the air conditioner has become a high humidity, causing mold and bacteria to propagate and causing bad odors from being generated inside the air conditioner. To solve this problem, for example, the surface of the evaporator is coated with an antibacterial or bactericidal agent (for example, see Patent Document 1), the evaporator surface is cleaned with a photocatalyst, or the evaporator surface is directly irradiated with ultraviolet rays to sterilize. There exists a thing (for example, refer patent document 2).

一方、プロトン導電性固体電解質を用いた水分除去器により密閉空間内の水分を電気分解することにより除去するものがある(例えば、特許文献3参照)。
特開平10−185357号公報 特開平10−141838号公報 特許第2915019号公報
On the other hand, there is one that removes moisture in an enclosed space by electrolysis with a moisture remover using a proton conductive solid electrolyte (see, for example, Patent Document 3).
Japanese Patent Laid-Open No. 10-185357 Japanese Patent Laid-Open No. 10-141838 Japanese Patent No. 2915019

しかし、エバポレータの表面は形状が複雑で、表面積も大きいため、特許文献1および2に記載の従来技術では、薬剤をエバポレータ表面に均一に塗布することや、エバポレータの表面に均一に光を照射することは困難であり、また、薬剤効果の寿命が短いという問題があり、エバポレータのカビや雑菌の繁殖を防止する効果は限定的であった。   However, since the surface of the evaporator is complicated in shape and has a large surface area, in the prior art described in Patent Documents 1 and 2, the medicine is uniformly applied to the evaporator surface, or the evaporator surface is irradiated with light uniformly. This is difficult, and there is a problem that the life span of the drug effect is short, and the effect of preventing the growth of mold and various germs of the evaporator is limited.

また、特許文献3に記載の従来技術を、エバポレータ周辺の雰囲気の除湿に用いようとする場合、通常、エバポレータ周辺は車室内へ吹き出される風が絶えず流動しているので、効率的な除湿効果が得られないという問題がある。   Further, when the prior art described in Patent Document 3 is used for dehumidifying the atmosphere around the evaporator, normally, the wind blown into the vehicle interior constantly flows around the evaporator, so that an efficient dehumidifying effect is obtained. There is a problem that cannot be obtained.

本発明は、上記点に鑑み、エバポレータ周辺の雰囲気を効率的に除湿して、カビや雑菌の繁殖を抑制することを目的とする。   In view of the above points, an object of the present invention is to efficiently dehumidify the atmosphere around an evaporator and suppress the growth of mold and bacteria.

上記目的を達成するため、本発明は、両面に陽極(4b)および陰極(4a)が形成されたプロトン伝導型電解質膜(1)を、空調装置のエバポレータ(8)を収納するエバポレータケース(9)と、車両の動力源を収納する動力室(11)とを連通する取付けダクト(9a)内に、陽極側をエバポレータケース内部に開放し、陰極側を動力室に開放するように配置することを特徴とする。   In order to achieve the above-described object, the present invention provides an proton-conducting electrolyte membrane (1) having an anode (4b) and a cathode (4a) formed on both sides, and an evaporator case (9) that houses an evaporator (8) of an air conditioner. ) And a power duct (9a) that communicates the power source of the vehicle, and the anode side is opened inside the evaporator case and the cathode side is opened to the power room. It is characterized by.

通常、空調装置としてのクーラ作動中はエバポレータの温度が氷点近くまで低くなるため、エバポレータケース内に開放された陽極側の温度も低下して、これにより除湿器の電気分解効率が低下する。   Usually, during the operation of the cooler as the air conditioner, the temperature of the evaporator is lowered to near freezing point, so the temperature on the anode side opened in the evaporator case is also lowered, thereby reducing the electrolysis efficiency of the dehumidifier.

これに対して、本発明では、動力室で発生する排熱が取付けダクトを通って動力室に開放されている陰極側の温度を上昇させることができ、さらに陽極側の温度も上昇させることができるので、除湿器の除湿効率を向上させることができる。   On the other hand, in the present invention, the exhaust heat generated in the power chamber can increase the temperature on the cathode side opened to the power chamber through the attachment duct, and further the temperature on the anode side can be increased. Therefore, the dehumidifying efficiency of the dehumidifier can be improved.

さらに、プロトン伝導型電解質膜の陽極および陰極が形成されている面の少なくとも一方の面において、陽極電極または陰極電極が被覆されていない表面部位を断熱材(5a、5b)で被覆することを特徴とする。   Further, at least one surface of the proton conductive electrolyte membrane on which the anode and the cathode are formed is covered with a heat insulating material (5a, 5b) on a surface portion not covered with the anode electrode or the cathode electrode. And

これにより、陰極側では、陰極に開放されている動力室からの排熱により、電極が被覆されていない部分が過度に温度上昇して、プロトン伝導型電解質膜に含まれる水分が蒸発することを断熱材により防止することができる。   As a result, on the cathode side, due to the exhaust heat from the power chamber open to the cathode, the temperature of the part not covered with the electrode rises excessively, and the moisture contained in the proton conducting electrolyte membrane evaporates. It can be prevented by a heat insulating material.

また、陽極側では、陽極に開放されているエバポレータケース内部からのエバポレータによる冷気により、電極が被覆されていない部分が温度低下して、除湿器6の作動効率が低下することを断熱材により防止することができる。   In addition, on the anode side, a heat insulating material prevents the temperature of the portion not covered by the electrode from being lowered by the evaporator from the inside of the evaporator case that is open to the anode, thereby reducing the operating efficiency of the dehumidifier 6. can do.

さらに、除湿対象であるエバポレータケースには、通常、空調風としてエバポレータを通過する風の入口および出口が設けられており、これら入口および出口の全ての開口部に開閉可能なバルブを設け、除湿器作動中にこれらバルブを全閉するようにすれば、エバポレータケース内を密閉空間とすることができ、除湿器の除湿能力を最大限利用して、短い時間、小さい電力で、エバポレータケース内の空気を乾燥させることができる。   Further, the evaporator case that is the object of dehumidification is usually provided with an inlet and an outlet for air passing through the evaporator as the conditioned air, and a valve that can be opened and closed is provided at all the openings of the inlet and outlet. If these valves are fully closed during operation, the inside of the evaporator case can be made into a sealed space, and the air in the evaporator case can be used for a short time and with a small amount of power by making the best use of the dehumidifying capacity of the dehumidifier. Can be dried.

エバポレータケース内の湿度を検出するようにすれば、検出されたケース内の湿度に応じて、除湿器の駆動電力の断続を行うことができ、省電力化することができる。   If the humidity in the evaporator case is detected, the driving power of the dehumidifier can be intermittently set according to the detected humidity in the case, and power saving can be achieved.

また、車両の動力源およびエバポレータの少なくとも一方の作動が停止してクーラ作動が停止したのち、空調装置の送風機(25)を送風状態としてエバポレータへ風を送る。その送風状態を送風継続期間の継続させ、送風継続期間終了ののち送風機を停止すると同時に、除湿器の作動を開始することを特徴とする。   In addition, after the operation of at least one of the power source of the vehicle and the evaporator is stopped and the cooler operation is stopped, the air blower (25) of the air conditioner is set in a blowing state to send wind to the evaporator. The blowing state is continued for the duration of the blowing, and after the duration of the blowing, the blower is stopped and simultaneously the operation of the dehumidifier is started.

これにより、クーラ作動終了停止直後の低くなったエバポレータ温度を、送風により速やかに上昇させ、送風継続期間終了後にエバポレータケース内の温度が比較的高くなったときに除湿器作動を開始することにより、除湿器の作動効率を高めることができる。   Thereby, the evaporator temperature lowered immediately after the end of the cooler operation is quickly raised by air blowing, and the dehumidifier operation is started when the temperature in the evaporator case becomes relatively high after the air blowing continuation period, The operating efficiency of the dehumidifier can be increased.

なお、送風継続期間は、予め設定したものでもよく、あるいは、エバポレータケース内の温度が上昇して外気温に等しくなるか、または近い値となる時点を送風継続期間の終了時点として、除湿器の作動を開始するようにしてもよい。   The ventilation duration may be set in advance, or the time when the temperature inside the evaporator case rises and becomes equal to or close to the outside air temperature is defined as the end time of the ventilation duration. The operation may be started.

また、除湿器の駆動電力を供給するバッテリの電圧の電圧が低下して警報が出された時点で除湿器の作動を停止するようにすれば、バッテリ保護を確実に行うことができる。   Further, if the operation of the dehumidifier is stopped when the voltage of the battery that supplies the driving power for the dehumidifier decreases and an alarm is issued, battery protection can be reliably performed.

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した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ものである。   In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in a claim and this column shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図1は、本実施形態の除湿器6の基本構造を示す図であり、(a)は斜視図、(b)は断面図である。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a basic structure of a dehumidifier 6 according to the present embodiment, where (a) is a perspective view and (b) is a cross-sectional view.

除湿器6は、プロトン伝導型電解質膜1の両側から触媒層2a、2bおよび拡散層3a、3bの順に挟み込んで接着もしくは熱圧着した構造を備えている。   The dehumidifier 6 has a structure in which the catalyst layers 2a and 2b and the diffusion layers 3a and 3b are sandwiched in this order from both sides of the proton conducting electrolyte membrane 1 and bonded or thermocompression bonded.

一方の面において触媒層2aと拡散層3aとにより電極4aが形成され、他方の面において触媒層2bと拡散層3bとにより電極4bが形成される。なお、プロトン伝導型電解質膜1の電極4a、4bが形成されていない表面部位には断熱材5a、5bが被覆されている。   The electrode 4a is formed by the catalyst layer 2a and the diffusion layer 3a on one surface, and the electrode 4b is formed by the catalyst layer 2b and the diffusion layer 3b on the other surface. The surface portions of the proton conducting electrolyte membrane 1 where the electrodes 4a and 4b are not formed are covered with heat insulating materials 5a and 5b.

これら電極4a、4bにおいて、直流電源7の正極に接続される電極である陽極4bと負極に接続される電極である陰極4aとの間に水の電気分解が可能な電圧および電流が供給される。なお、水の電気分解可能な理論電圧は1.23Vであり、そのときの電流は除湿速度等で決まる大きさである。   In these electrodes 4a and 4b, a voltage and current capable of electrolyzing water are supplied between the anode 4b which is an electrode connected to the positive electrode of the DC power source 7 and the cathode 4a which is an electrode connected to the negative electrode. . Note that the theoretical voltage at which water can be electrolyzed is 1.23 V, and the current at that time is determined by the dehumidifying speed and the like.

これにより、陽極4b側の空気中の水分を電気分解するとともに、この電気分解で生成したプロトンH+に随伴してくる水分子と併せて陰極4a側へ水を排出する。このことを、もう少し詳しく説明する。 As a result, water in the air on the anode 4b side is electrolyzed, and water is discharged to the cathode 4a side together with water molecules accompanying the proton H + generated by this electrolysis. This will be explained in a little more detail.

水の電気分解は、次式で表されるように吸熱反応である。
2O(気体)=H2(気体)+(1/2)O2(気体)−273.13(KJ/mol)
つまり水に237.13(KJ/mol)のエネルギーを加えると分解がおこるので、そのエネルギーを電気で与えた場合は理論的に1.23Vの電圧が必要であることがわかっている。
The electrolysis of water is an endothermic reaction as represented by the following formula.
H 2 O (gas) = H 2 (gas) + (1/2) O 2 (gas) -273.13 (KJ / mol)
That is, when energy of 237.13 (KJ / mol) is added to water, decomposition occurs, and it is known that a voltage of 1.23 V is theoretically required when the energy is supplied by electricity.

しかし、実際には反応に伴う熱の放出分等を補わなければならず、1.23Vより大きい電圧または237.13(KJ/mol)より大きいエネルギーを与えないと電気分解はおきない。   However, in actuality, the amount of heat released from the reaction must be compensated, and electrolysis does not occur unless a voltage greater than 1.23 V or energy greater than 237.13 (KJ / mol) is applied.

この1.23V+α分のエネルギーを補う方法として、電気エネルギーおよび熱エネルギーの総和として与えることが考えられる。すなわち、熱エネルギーの補充分を多く与えれば、その分、電気エネルギーの補充分を少なくすることができる。   As a method of supplementing the energy of 1.23 V + α, it is conceivable to give the sum of electric energy and heat energy. That is, if a larger amount of heat energy is supplied, the amount of electric energy can be reduced accordingly.

本実施形態では、後述するように、自動車の動力源であるエンジンが収納されるエンジン室内にこもっている排熱(燃料電池自動車の場合は、燃料電池スタックの排熱、電気自動車の場合はバッテリーの排熱)を利用して除湿器6の陽極4b、陰極4a部の温度を上昇させる。   In the present embodiment, as will be described later, exhaust heat accumulated in the engine compartment in which the engine that is the power source of the automobile is housed (in the case of a fuel cell automobile, the exhaust heat of the fuel cell stack, in the case of an electric automobile, the battery The temperature of the anode 4b and the cathode 4a of the dehumidifier 6 is increased using the exhaust heat of

さらに、この温度上昇により陰極4aおよび陽極4bにおける触媒活性も向上させることができるので、電気分解の作動効率をさらに向上させることができる。   Furthermore, since the catalyst activity at the cathode 4a and the anode 4b can be improved by this temperature rise, the electrolysis operating efficiency can be further improved.

そのようにして反応性が向上した電気分解反応により、陽極4b側に存在する水分を分解し、陰極4a側に水分を放出する。このことを式で表すと次のようになる。   As a result of the electrolysis reaction with improved reactivity, the water present on the anode 4b side is decomposed and the water is released on the cathode 4a side. This can be expressed as follows.

陽極側反応:H2O→2H++(1/2)O2+2e-
陰極側反応:2H++(1/2)O2+2e-→H2
この際に1モルの水分子を電気分解すると2モルのH+が発生し、それぞれのH+がプロトン伝導型電解質膜1内部を陽極4b側から陰極4a側にNモルの随伴水を伴って移動することがわかっている。
Anode side reaction: H 2 O → 2H + + (1/2) O 2 + 2e
Cathode side reaction: 2H + + (1/2) O 2 + 2e → H 2 O
When 1 mol of water molecules is electrolyzed at this time, 2 mol of H + is generated, and each H + is accompanied by N mol of accompanying water from the anode 4b side to the cathode 4a side inside the proton conducting electrolyte membrane 1. I know it will move.

また通常のプロトン伝導型電解質膜1を使用する場合には、このN値は4〜5であることが実験的にわかっているので陽極4b側から1モルの水分子を電気分解すると、陰極4a側に((4〜5)×2+1)モルの水分子が排出(除湿)される計算になる。   Further, when the normal proton conductive electrolyte membrane 1 is used, it is experimentally known that this N value is 4 to 5. Therefore, when 1 mol of water molecules is electrolyzed from the anode 4b side, the cathode 4a. It is calculated that ((4-5) × 2 + 1) moles of water molecules are discharged (dehumidified) to the side.

次に、本実施形態の車両用除湿装置について説明する。図2は、本実施形態の概略構成を示す図であり、図3は、図2における除湿器6部分の断面図である。また、図4は、本実施形態の制御系の構成を示す図である。なお、図2において、空調装置のうち、冷却用熱交換器であるエバポレータ8およびその周辺機器のみを示している。   Next, the vehicle dehumidifier of this embodiment will be described. FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the present embodiment, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the dehumidifier 6 portion in FIG. FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the control system of the present embodiment. In FIG. 2, only the evaporator 8 which is a heat exchanger for cooling and its peripheral devices are shown in the air conditioner.

エバポレータ8はエバポレータケース9内に収納されている。エバポレータケース9は車室10内に配置されている。エバポレータケース9には取付けダクト9aの一方の開口が接続されている。取付けダクト9aの他方の端は、車両の動力源であるエンジン(図示せず)が収納されている動力室としてのエンジン室11と車室内10とを隔てる隔壁12を介して、エンジン室11内へ開口している。   The evaporator 8 is housed in an evaporator case 9. The evaporator case 9 is disposed in the passenger compartment 10. One opening of the attachment duct 9a is connected to the evaporator case 9. The other end of the mounting duct 9a is connected to the interior of the engine chamber 11 via a partition wall 12 that separates the engine chamber 11 as a power chamber in which an engine (not shown) that is a power source of the vehicle is housed and the vehicle interior 10. Open to.

取付けダクト9a内には、除湿器6が固定配置されている。この配置形態は、プロトン伝導型電解質膜1によって取付けダクト9aをふさぎ、かつ、陽極4b側がエバポレータケース9内に、その内部の空気に接するよう開放され、陰極4a側がエンジン室11からの排熱を受けられるようにエンジン室11に開放されている。   A dehumidifier 6 is fixedly disposed in the attachment duct 9a. In this arrangement, the proton conducting electrolyte membrane 1 blocks the mounting duct 9a, the anode 4b side is opened in the evaporator case 9 so as to be in contact with the air inside, and the cathode 4a side exhausts heat from the engine compartment 11. It is open to the engine compartment 11 so that it can be received.

このように取り付けた除湿器6を、特にエンジン停止後(あるいは、エアコン停止後)に作動させることで、陰極4a側のエンジン室11内の排熱を利用して陽極4b部、陰極4a部の温度を上昇させ、これにより吸熱反応である水の電気分解反応、及び各電極4a、4bの触媒層の触媒反応を促進させて、陽極4b側のエバポレータケース9内の水分を陰極4a側のエンジン室11内(車外)に排出することができる。   By operating the dehumidifier 6 attached in this way, particularly after the engine is stopped (or after the air conditioner is stopped), the exhaust heat in the engine chamber 11 on the cathode 4a side is utilized to make the anode 4b and cathode 4a portions The temperature is increased, thereby promoting the electrolysis reaction of water, which is an endothermic reaction, and the catalytic reaction of the catalyst layers of the electrodes 4a and 4b, so that the moisture in the evaporator case 9 on the anode 4b side is transferred to the engine on the cathode 4a side. It can be discharged into the chamber 11 (outside the vehicle).

なお、エバポレータケース9には、外気導入口14より導入される車室外の空気(外気)をエバポレータケース9内へ導くダクト15が接続されている。ダクト15とエバポレータケース9との接続部にはダクト15を開閉可能なバルブ16が設けられている。   The evaporator case 9 is connected to a duct 15 that guides air outside the passenger compartment (outside air) introduced from the outside air inlet 14 into the evaporator case 9. A valve 16 capable of opening and closing the duct 15 is provided at a connection portion between the duct 15 and the evaporator case 9.

また、エバポレータケース9には、内気導入口17より導入される車室内の空気(内気)をエバポレータケース9内へ導くダクト18が接続されている。ダクト18とエバポレータケース9との接続部にはダクト18を開閉可能なバルブ19が設けられている。   The evaporator case 9 is connected to a duct 18 that guides air in the vehicle interior (inside air) introduced from the inside air introduction port 17 into the evaporator case 9. A valve 19 that can open and close the duct 18 is provided at a connection portion between the duct 18 and the evaporator case 9.

さらに、エバポレータケース9には、エバポレータ8を通過して冷却された空調風を吹出口20より車室10内へ吹き出すためのダクト21が接続されている。ダクト21とエバポレータケース9との接続部にはダクト21を開閉可能なバルブ22が設けられている。   Further, the evaporator case 9 is connected to a duct 21 for blowing the conditioned air cooled by passing through the evaporator 8 from the air outlet 20 into the passenger compartment 10. A valve 22 capable of opening and closing the duct 21 is provided at a connection portion between the duct 21 and the evaporator case 9.

これらのバルブ16、19、22は、空調装置のクーラ作動が停止したのちに、後述する制御装置30により閉じられて、エバポレータケース9を密閉状態にして除湿器6によるエバポレータケース9内の除湿を効率的に行うものである。   These valves 16, 19, and 22 are closed by a control device 30 to be described later after the air conditioner cooler operation is stopped, and the evaporator case 9 is hermetically sealed to dehumidify the evaporator case 9 by the dehumidifier 6. It is efficient.

なお、エバポレータケース9内には、湿度センサ13が設けられている。湿度センサ13は、エバポレータケース9の相対湿度を検出し、湿度信号として制御装置30へ出力する。   A humidity sensor 13 is provided in the evaporator case 9. The humidity sensor 13 detects the relative humidity of the evaporator case 9 and outputs it to the control device 30 as a humidity signal.

次に、本実施形態の制御装置30について説明する。制御装置(エアコンECU)30は、CPU、ROMおよびRAM、および駆動回路等の周辺回路を含んで構成されるもので、図示しない空調装置を制御して車室10内の空調制御を行っている。   Next, the control device 30 of the present embodiment will be described. The control device (air conditioner ECU) 30 includes a CPU, a ROM and a RAM, and peripheral circuits such as a drive circuit, and controls an air conditioner (not shown) to control the air conditioning in the passenger compartment 10. .

制御装置30の入力側には、湿度センサ13、エバポレータ温度センサ23、外気温センサ24、エンジンECU31、およびバッテリ電圧警報器32が接続されている。   A humidity sensor 13, an evaporator temperature sensor 23, an outside air temperature sensor 24, an engine ECU 31, and a battery voltage alarm 32 are connected to the input side of the control device 30.

エバポレータ温度センサ23は、エバポレータケース9内のエバポレータ8近傍に配置され、エバポレータ8の温度を検出してその検出信号を制御装置30へ出力する。外気温センサ24は、車外の空気温度を検出しその検出信号を制御装置30へ出力する。エンジンECU31は、車両の動力源であるエンジン(図示せず)を制御するコントローラであり、本実施形態ではエンジンが停止したことを表す信号を制御装置30へ出力する。バッテリ電圧警報器32は、除湿器6の駆動電源である車載バッテリ(図示せず)の電圧が閾値以下の異常値となった場合に異常信号を制御装置30へ出力する。   The evaporator temperature sensor 23 is disposed near the evaporator 8 in the evaporator case 9, detects the temperature of the evaporator 8, and outputs a detection signal to the control device 30. The outside air temperature sensor 24 detects the air temperature outside the vehicle and outputs a detection signal to the control device 30. The engine ECU 31 is a controller that controls an engine (not shown) that is a power source of the vehicle. In the present embodiment, the engine ECU 31 outputs a signal indicating that the engine has stopped to the control device 30. The battery voltage alarm device 32 outputs an abnormal signal to the control device 30 when the voltage of an in-vehicle battery (not shown) that is a driving power source of the dehumidifier 6 becomes an abnormal value equal to or less than a threshold value.

制御装置30の出力側には、バルブ16、19、22、除湿器6、送風機25が接続されている。バルブ16、19、22は、制御装置30により開閉制御され、それぞれ、ダクト15、18、21の連通、遮断を行う。除湿器6には、制御装置30より除湿作動に必要な直流電圧の印加または停止が行われる。   Valves 16, 19, 22, a dehumidifier 6 and a blower 25 are connected to the output side of the control device 30. The valves 16, 19, and 22 are controlled to be opened and closed by the control device 30, and communicate and block the ducts 15, 18, and 21, respectively. The dehumidifier 6 is applied or stopped with a DC voltage required for the dehumidifying operation by the control device 30.

送風機25は、空調装置(図示せず)に備えられ、制御装置30により与えられるブロワ電圧によって駆動される。これにより、送風機25は、外気導入口14からの外気や内気導入口17からの内気をエバポレータ8に送風し、これを空調風として吹出口20より車室10内へ吹出させる。   The blower 25 is provided in an air conditioner (not shown) and is driven by a blower voltage provided by the control device 30. Thereby, the air blower 25 blows the outside air from the outside air introduction port 14 or the inside air from the inside air introduction port 17 to the evaporator 8 and blows it out into the vehicle compartment 10 from the blowout port 20 as conditioned air.

次に、本実施形態の作動について説明する。制御装置30は、車載バッテリ(図示せず)から給電されて、制御プログラムを実行して除湿装置を制御する。図5は、空調装置がクーラ作動しているときの除湿装置の制御ルーチンを示すフローチャートである。   Next, the operation of this embodiment will be described. The control device 30 is supplied with power from an in-vehicle battery (not shown) and executes a control program to control the dehumidifying device. FIG. 5 is a flowchart showing a control routine of the dehumidifier when the air conditioner is operating as a cooler.

ステップS100で、エバポレータケース9内の湿度を検出する湿度センサ13から湿度信号を読み込む。次のステップS110で、制御装置30自身の空調制御モードよりクーラ作動中であることが検出され、ステップS120へ移行する。なお、このとき、冬場などでクーラ作動していない場合は、エバポレータ8の周辺雰囲気は高湿度になっていないとみなし、除湿器6を作動させない。   In step S100, a humidity signal is read from the humidity sensor 13 that detects the humidity in the evaporator case 9. In the next step S110, it is detected that the cooler is operating from the air conditioning control mode of the control device 30 itself, and the process proceeds to step S120. At this time, if the cooler is not operating in winter, the ambient atmosphere around the evaporator 8 is regarded as not having high humidity, and the dehumidifier 6 is not operated.

ステップS110でクーラ作動が停止されたことが検出されたら、後述する図6の制御ルーチンへ移行する。   If it is detected in step S110 that the cooler operation is stopped, the process proceeds to a control routine of FIG.

ステップS120では、空調装置の作動に応じてバルブ16、19、22は開けたままで、除湿器6を、検出された湿度がしきい値を超えている間、作動させ、湿度がしきい値以下となったら印加電圧をOFFとして作動を停止する制御を行う。このしきい値は、雑菌の発生が抑制される湿度である値、50%RHが設定される。   In step S120, the valves 16, 19, and 22 are kept open according to the operation of the air conditioner, and the dehumidifier 6 is operated while the detected humidity exceeds the threshold, and the humidity is below the threshold. Then, the applied voltage is turned off and the operation is stopped. As this threshold value, a value that is humidity at which generation of germs is suppressed, 50% RH, is set.

これにより、空調装置のクーラ作動中に、除湿器6は、エバポレータ8周辺の空気の湿度がしきい値に近づくよう除湿する。   Thereby, during the cooler operation of the air conditioner, the dehumidifier 6 dehumidifies so that the humidity of the air around the evaporator 8 approaches the threshold value.

このとき、除湿器6の陽極4b側はエバポレータ8からの冷気の影響を受けているが、一方、陰極4a側はエンジン室11からの排熱を受けるので、除湿器6全体は比較的高い温度にされ、これにより除湿器6の除湿効率は比較的高くなっている。   At this time, the anode 4b side of the dehumidifier 6 is affected by cold air from the evaporator 8, while the cathode 4a side receives exhaust heat from the engine compartment 11, so that the entire dehumidifier 6 has a relatively high temperature. As a result, the dehumidifying efficiency of the dehumidifier 6 is relatively high.

なお、プロトン伝導型電解質膜1の電極4a、4bが被覆されていない表面部位は、それぞれ断熱材5a、5bで覆われているので、陰極4b側でのエンジン室11の排熱によるプロトン伝導型電解質膜1の乾燥を抑制することができ、陽極4a側でのエバポレータ8による冷却の影響を緩和することができる。したがって、除湿器6の作動効率の低下を抑制することができる。   Since the surface portions of the proton conducting electrolyte membrane 1 that are not covered with the electrodes 4a and 4b are respectively covered with the heat insulating materials 5a and 5b, the proton conducting type due to the exhaust heat of the engine chamber 11 on the cathode 4b side. Drying of the electrolyte membrane 1 can be suppressed, and the influence of cooling by the evaporator 8 on the anode 4a side can be reduced. Therefore, it is possible to suppress a decrease in operating efficiency of the dehumidifier 6.

次に、空調装置のクーラ作動停止後の除湿器6の作動について、図6の制御ルーチンにしたがって説明する。   Next, the operation of the dehumidifier 6 after stopping the cooler operation of the air conditioner will be described according to the control routine of FIG.

ステップS200で、空調装置のクーラ作動の停止を感知する。具体的には、エアコンECUとしての制御装置30自身がエバポレータ8の作動を停止した場合や、エンジンECU31よりエンジンの停止信号が出力された場合に、制御装置30がクーラ作動の停止を感知する。   In step S200, the stop of the air conditioner cooler operation is sensed. Specifically, when the control device 30 itself as the air conditioner ECU stops the operation of the evaporator 8 or when an engine stop signal is output from the engine ECU 31, the control device 30 senses the stop of the cooler operation.

次にステップS210で、送風機25の送風を所定時間継続させる。この継続時間は、エバポレータ温度センサ23により検出されるエバポレータケース9内の温度であるエバポレータ温度が、外気温センサ24により検出される外気温に一致、または近傍値となった時点を継続終了時点として設定される。   Next, in step S210, the air blowing from the blower 25 is continued for a predetermined time. This continuation time is defined as the time when the evaporator temperature, which is the temperature inside the evaporator case 9 detected by the evaporator temperature sensor 23, coincides with or becomes a value close to the outside air temperature detected by the outside air temperature sensor 24. Is set.

これにより、作動停止直後の低温になっているエバポレータ8の温度を、内気や外気をエバポレータ8に当てて速やかに上昇させ、除湿器6の除湿効率を向上させることができる。   As a result, the temperature of the evaporator 8, which is at a low temperature immediately after the operation is stopped, can be quickly raised by applying the inside air or the outside air to the evaporator 8, and the dehumidifying efficiency of the dehumidifier 6 can be improved.

次に、ステップS220で、エバポレータケース9内の温度が上昇した後に、除湿器6に電圧を印加することにより除湿器6を作動させ、次のステップS230ですべてのバルブ16、19、22を閉状態とする。これにより、エバポレータケース9を密閉状態とする。   Next, in step S220, after the temperature in the evaporator case 9 rises, the dehumidifier 6 is operated by applying a voltage to the dehumidifier 6, and in the next step S230, all the valves 16, 19, and 22 are closed. State. As a result, the evaporator case 9 is sealed.

次のステップS240で湿度センサ13より湿度信号を読み込む。ステップS250でバッテリ電圧警報器32からのバッテリ電圧異常の有無が判定され、バッテリ電圧異常がある場合は、ステップS270へ移行して除湿器6の作動を停止して、制御ルーチンを終了する。   In the next step S240, the humidity signal is read from the humidity sensor 13. In step S250, it is determined whether there is an abnormality in the battery voltage from the battery voltage alarm 32. If there is an abnormality in the battery voltage, the process proceeds to step S270, the operation of the dehumidifier 6 is stopped, and the control routine is ended.

バッテリ電圧が異常でない場合は、ステップS260で、検出された湿度がしきい値(例えば、50%RH)以下になるまで除湿器6の作動を継続し、湿度がしきい値以下になったら除湿器6への電圧印加をOFFとして除湿作動を停止させ、制御ルーチンを終了する。   If the battery voltage is not abnormal, the operation of the dehumidifier 6 is continued until the detected humidity falls below a threshold value (for example, 50% RH) in step S260, and dehumidification occurs when the humidity falls below the threshold value. The voltage application to the device 6 is turned off to stop the dehumidifying operation, and the control routine is terminated.

以上のように作動する除湿器6の除湿能力の試算結果について説明する。なお、以下の試算による除湿能力は、除湿器6を構成するプロトン伝導型電解質膜1中の水分量が、プロトン(H+)伝導に最適な量に常に維持されていると仮定したものである。 The trial calculation result of the dehumidification capability of the dehumidifier 6 which operate | moves as mentioned above is demonstrated. In addition, the dehumidifying capacity based on the following calculation is based on the assumption that the amount of water in the proton conducting electrolyte membrane 1 constituting the dehumidifier 6 is always maintained at an optimum amount for proton (H + ) conduction. .

電流10A(電流密度0.4A/cm2)を電極面積25cm2に与えて、1分間当たりの除湿量(水分子のモル量)を求める。 A current of 10 A (current density of 0.4 A / cm 2 ) is applied to the electrode area of 25 cm 2 to determine the amount of dehumidification per minute (molar amount of water molecules).

<電気分解分のみ>
1A=1C/sec、水素イオン1モルのもつ電気量は96485C(クーロン)より、10A×60sec÷96485C÷2=3.11×10-3モルの水分子が電気分解で排水される。
<Electrolysis only>
1A = 1C / sec, the amount of electricity of 1 mol of hydrogen ions is 96485C (Coulomb), 10A × 60 sec ÷ 96485C ÷ 2 = 3.11 × 10 −3 mol of water molecules are drained by electrolysis.

<随伴水分のみ>
電気分解(水電解)を行うと、1モルのH+が電解質内部を陽極4b側から陰極4a側に移動する際の、Nモルの随伴水として、平均をとってN=4.5と考える。よって1モルの水を電気分解したときの随伴水は2×4.5=9モルとなる。
<Only accompanying water>
When electrolysis (water electrolysis) is performed, N = 4.5 is taken as an average as N mole accompanying water when 1 mol of H + moves inside the electrolyte from the anode 4b side to the cathode 4a side. . Therefore, the accompanying water when electrolyzing 1 mol of water is 2 × 4.5 = 9 mol.

したがって電気分解による除湿量が3.11×10-3モルの場合は、随伴水分による除湿量は、3.11×10-3×9=2.80×10-2モルとなる。 Therefore, when the dehumidification amount by electrolysis is 3.11 × 10 −3 mol, the dehumidification amount by the accompanying water is 3.11 × 10 −3 × 9 = 2.80 × 10 −2 mol.

以上から、1分間当たりの除湿量合計は、3.11×10-3+2.80×10-2=3.11×10-2モル/分となる。 From the above, the total dehumidification amount per minute is 3.11 × 10 −3 + 2.80 × 10 −2 = 3.11 × 10 −2 mol / min.

1分間当たりの除湿量合計を重量単位に変換すると、3.11×10-2×18=0.560g/分となる。エバポレータケース9の大きさを、例えば0.4m×0.4m×0.2m=0.032m3、小型自動車の車内空間10を、例えば1.865m×1.390m×1.270m=3.29m3とした場合、それらの空間内部が温度40℃、相対湿度100%と想定すると、1m3あたり51.2gの水分がふくまれるのでエバポレータケース9内部には、51.2×0.032=1.64gの水分が存在し、車室内10には51.2×3.29=168.45gの水分が含まれていることになる。 When the total amount of dehumidification per minute is converted into weight units, it becomes 3.11 × 10 −2 × 18 = 0.560 g / min. The size of the evaporator case 9 is, for example, 0.4 m × 0.4 m × 0.2 m = 0.032 m 3 , and the interior space 10 of the small automobile is, for example, 1.865 m × 1.390 m × 1.270 m = 3.29 m. If 3 were, their spatial internal temperature 40 ° C., assuming a relative humidity of 100%, the water content of 51.2g per 1 m 3 is contained inside the evaporator case 9, 51.2 × 0.032 = 1 .64 g of water is present, and the vehicle interior 10 contains 51.2 × 3.29 = 168.45 g of water.

それらの閉鎖系空間を上記試算した除湿能力で除湿したとすると、エバポレータケース9内は1.64÷0.560=2.93分となり約3分で相対湿度100%→0%に除湿可能となる。   Assuming that the enclosed space is dehumidified with the dehumidifying capacity calculated above, the inside of the evaporator case 9 is 1.64 ÷ 0.560 = 2.93 minutes, and the relative humidity can be dehumidified from 100% to 0% in about 3 minutes. Become.

また、車内の閉鎖系空間の場合は168.45÷0.56=300.8分となり約5時間で相対湿度100%→0%に除湿可能な計算結果となる。   In the case of a closed system space in a vehicle, 168.45 ÷ 0.56 = 300.8 minutes, which is a calculation result that can be dehumidified from 100% to 0% relative humidity in about 5 hours.

上記試算した除湿量は、電極面積を広くしたり、もしくは除湿器の数を増加させたりして、電極に流す電流値を増加させることにより、増加させることが容易になる。   The estimated amount of dehumidification can be easily increased by increasing the current value flowing through the electrodes by increasing the electrode area or increasing the number of dehumidifiers.

また、上記除湿器6は、機械的に動作している部分がないため低騒音でエネルギー損失も少ない。   Moreover, since the dehumidifier 6 has no mechanically operating portion, it has low noise and low energy loss.

またエバポレータケース9内だけでなく、配管、エアコン吹き出し部分や、車室内10空間の除湿を、車室内温度を下げることなく行うことができる。   Further, not only the inside of the evaporator case 9 but also the piping, the air-conditioner blowing portion, and the vehicle interior 10 space can be dehumidified without lowering the vehicle interior temperature.

(他の実施形態)
(1)上記実施形態では、車両の動力源として、エンジン車やハイブリッド車のように、エンジンを用いる例を示したが、これに限らず、燃料電池車や電気自動車であってもよい。この場合は、除湿器6の陰極4aが開放配置される対象となる動力室11は燃料電池スタックやモータ駆動用バッテリが収納される部屋である。
(Other embodiments)
(1) In the above embodiment, an example in which an engine is used as a power source of the vehicle, such as an engine vehicle or a hybrid vehicle, is shown, but the present invention is not limited to this, and a fuel cell vehicle or an electric vehicle may be used. In this case, the power chamber 11 to which the cathode 4a of the dehumidifier 6 is opened is a chamber in which a fuel cell stack and a motor driving battery are stored.

(2)上記除湿器6の駆動電源は、エンジン車両やハイブリッド車両における補機用バッテリを用いる例を示したが、これに限らず、燃料電池車の燃料電池スタックや電気自動車のバッテリを用いるようにし、さらに、これらの燃料電池スタックや電気自動車用バッテリの出力電圧異常を検出して除湿器6のONまたはOFFを行うことができる。   (2) The drive power source of the dehumidifier 6 uses an auxiliary battery in an engine vehicle or a hybrid vehicle. However, the present invention is not limited to this, and a fuel cell stack of a fuel cell vehicle or a battery of an electric vehicle is used. Furthermore, the dehumidifier 6 can be turned on or off by detecting an output voltage abnormality of the fuel cell stack or the electric vehicle battery.

(3)上記実施形態では、S210におけるクーラ作動停止後の送風機25の作動継続時間は、エバポレータ温度と外気温との差に応じて作動終了時点を決定する例を示したが、これに限らず、作動継続時間を予め設定された一定値としてもよい。あるいは、継続時間=0、すなわち、クーラ作動停止が感知されたら、送風機25の送風を行わず、直ちに除湿器6の作動を開始するようにしてもよい。   (3) In the said embodiment, although the operation continuation time of the air blower 25 after the cooler operation stop in S210 showed the example which determines an operation end time according to the difference of evaporator temperature and external temperature, it is not restricted to this. The operation continuation time may be a predetermined constant value. Alternatively, if duration = 0, that is, if the cooler operation stop is detected, the blower 25 may not be blown, and the dehumidifier 6 may be started immediately.

(4)上記実施形態では、クーラ作動停止後の除湿器6の作動を、S240、S260に示すようにエバポレータケース9内の湿度がしきい値を下回るまで継続させる例を示したが、これに限らず、除湿器6の作動継続時間を予め一定値に設定しておいてもよい。この設定値は、予め種々の車両環境を考慮して実験的に決めることができる。   (4) In the above embodiment, the example in which the operation of the dehumidifier 6 after the cooler operation is stopped is continued until the humidity in the evaporator case 9 falls below the threshold value as shown in S240 and S260. Not limited thereto, the operation duration time of the dehumidifier 6 may be set to a constant value in advance. This set value can be experimentally determined in advance in consideration of various vehicle environments.

実施形態の除湿器の基本構造を示す図であり、(a)は斜視図、(b)は断面図である。It is a figure which shows the basic structure of the dehumidifier of embodiment, (a) is a perspective view, (b) is sectional drawing. 実施形態の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of embodiment. 図2における除湿器部分の断面図である。It is sectional drawing of the dehumidifier part in FIG. 実施形態の制御系の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the control system of embodiment. 実施形態のクーラ作動中における制御ルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control routine during the cooler action | operation of embodiment. 実施形態のクーラ作動停止後における制御ルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control routine after the cooler operation stop of embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1…プロトン伝導型電解質膜、4a…陰極、4b…陽極、6…除湿器、
9…エバポレータケース、9a…取付けダクト、11…エンジン室(動力室)。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Proton conduction type electrolyte membrane, 4a ... Cathode, 4b ... Anode, 6 ... Dehumidifier,
9 ... Evaporator case, 9a ... Mounting duct, 11 ... Engine room (power room).

Claims (8)

プロトン伝導型電解質膜(1)と、前記プロトン伝導型電解質膜の一方の面に形成された陽極(4b)および他方の面に形成された陰極(4a)とを備えた除湿器(6)と、
前記陽極に正極性および前記陰極に負極性の電圧印加を制御する制御装置(30)とを備え、
前記除湿器は、車両の空調装置が備えるエバポレータ(8)を収納するエバポレータケース(9)に設けられ前記エバポレータケース内部と前記車両の動力源を収納する動力室(11)とを連通する取付けダクト(9a)内に、前記陽極側が前記エバポレータケース内部に開放され、前記陰極側が前記動力室に開放されるよう配置されることを特徴とする車両用除湿装置。
A dehumidifier (6) comprising a proton conducting electrolyte membrane (1), an anode (4b) formed on one surface of the proton conducting electrolyte membrane, and a cathode (4a) formed on the other surface; ,
A control device (30) for controlling voltage application of positive polarity to the anode and negative polarity to the cathode;
The dehumidifier is provided in an evaporator case (9) for storing an evaporator (8) provided in an air conditioner of a vehicle, and is connected to an interior of the evaporator case and a power chamber (11) for storing a power source of the vehicle. (9a) The vehicle dehumidifying device is arranged such that the anode side is opened inside the evaporator case and the cathode side is opened to the power chamber.
前記プロトン伝導型電解質膜の前記陽極および陰極が形成されている面の少なくとも一方の面において、前記電極が被覆されていない表面部位が断熱材(5a、5b)で被覆されていることを特徴とする請求項1に記載の車両用除湿装置。 The surface portion of the proton-conducting electrolyte membrane where the anode and the cathode are formed is covered with a heat insulating material (5a, 5b) where the surface is not covered with the electrode. The vehicle dehumidifying device according to claim 1. 前記エバポレータケースには、前記エバポレータを通過する風の入口および出口の各開口部に、開閉可能なバルブ(16、19、22)が設けられ、
前記制御装置は、前記除湿器の作動中には、前記各バルブを閉状態とすることを特徴とする請求項1または2に記載の車両用除湿装置。
The evaporator case is provided with openable and closable valves (16, 19, 22) at the openings of the inlet and the outlet of the wind passing through the evaporator,
3. The vehicle dehumidifying device according to claim 1, wherein the control device closes each valve during operation of the dehumidifier. 4.
前記エバポレータケース内の湿度を検出する湿度センサ(13)を備え、
前記制御装置は、前記検出される湿度が設定されているしきい値を下回るよう前記除湿器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つに記載の車両用除湿装置。
A humidity sensor (13) for detecting the humidity in the evaporator case;
The dehumidifier for a vehicle according to any one of claims 1 to 3, wherein the control device operates the dehumidifier so that the detected humidity falls below a set threshold value.
前記制御装置は、前記車両の動力源および前記エバポレータの少なくとも一方の作動が停止したのち、送風継続期間の間、前記エバポレータへの送風を継続し、前記送風継続期間終了ののち前記送風を停止すると共に前記除湿器の作動を開始することを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載の車両用除湿装置。 The control device continues to blow air to the evaporator for the duration of the blowing period after the operation of at least one of the power source of the vehicle and the evaporator stops, and stops the blowing after the duration of the blowing period ends. The dehumidifier for a vehicle according to any one of claims 1 to 4, wherein the operation of the dehumidifier is started at the same time. 前記送風継続期間は、予め設定されている一定値であることを特徴とする請求項5に記載の車両用除湿装置。 The dehumidifying device for a vehicle according to claim 5, wherein the ventilation duration is a constant value set in advance. 車室外温度を検出する外気温センサ(24)と前記エバポレータケース内部のエバポレータ温度を検出するエバポレータ温度センサ(23)とを備え、
前記制御装置は、前記外気温とエバポレータ温度との差がしきい値以下となる時点を前記送風継続期間の終了時点とすることを特徴とする請求項5に記載の車両用除湿装置。
An outside air temperature sensor (24) for detecting the temperature outside the passenger compartment, and an evaporator temperature sensor (23) for detecting the evaporator temperature inside the evaporator case,
The dehumidifying device for a vehicle according to claim 5, wherein the control device sets a time when the difference between the outside air temperature and the evaporator temperature is equal to or less than a threshold value as an end time of the air blowing duration.
前記除湿器の駆動電力を供給するバッテリの電圧を監視するバッテリ電圧警報器(32)を備え、
前記制御装置は、前記バッテリ電圧警報器からバッテリ電圧警報が出力されたら、前記除湿器への電圧印加を停止することを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1つに記載の車両用除湿装置。
A battery voltage alarm (32) for monitoring the voltage of the battery supplying the driving power for the dehumidifier;
8. The vehicle dehumidification according to any one of claims 1 to 7, wherein when the battery voltage alarm is output from the battery voltage alarm device, the control device stops the voltage application to the dehumidifier. apparatus.
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