JP2008189248A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】専用の送風ファン不要の静電微粒子水発生装置を備える車両用空調装置を提供する。
【解決手段】熱交換器を有する空調ユニット２と、空調ユニット２に空気を送る送風機３と、空調ユニット２を経た空気を車室内に導入するダクト４１，４１と、静電微粒子水発生装置６と、を備える車両用空調装置１である。
そして、この送風機３の高静圧発生部には、ダクト４１，４１に連通する迂回管路５１，５２が接続されるとともに、迂回管路５１，５２には、静電微粒子発生装置６の静電微粒子水を生成する静電微粒子水生成部６４が設置されることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、静電微粒子水発生装置を備える車両用空調装置に関するものである。

従来、静電微粒子水発生装置は、正負電極に電圧を加えることによって、ナノイオンミストと称される微細な（1〜数十(nm)程度の粒径）静電微粒子水を生成できる。

この場合、特許文献１に示されるように、発生した静電微粒子水を放出するために、専用の送風ファンを設けることが一般的である。

また、特許文献１では、静電微粒子水発生装置に水を供給する際に、水タンクを設けて継続的に水を補給し続ける手間を省くために、熱電変換素子であるペルチェ素子で電極を冷却することで結露する結露水を用いることが行われている。

この冷却の際には、放熱フィンを用いて熱を放出するが、この放熱フィンにも送風ファンを用いて送風する必要がある。
特開２００５−１３１５４９号公報

しかしながら、上記した特許文献１の専用の送風ファンを用いる方式では、所定の風量を得るために大型の送風ファンを用いる必要があり、構造が複雑化されるとともに、装置全体が大型化されてしまうという問題があった。

特に、車両用空調装置に用いる場合には、静電微粒子水発生装置を設けるスペースにも限りがあるため、装置の小型化を図る必要性は大きい。

そこで、本発明は、専用の送風ファン不要の静電微粒子水発生装置を備える車両用空調装置を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の車両用空調装置は、熱交換器を有する空調ユニットと、該空調ユニットに空気を送る送風機と、前記空調ユニットを経た空気を車室内に導入するダクトと、静電微粒子水発生装置と、を備える車両用空調装置であって、前記送風機の高静圧発生部には、前記ダクトに連通する迂回管路が接続されるとともに、該迂回管路の内部には、前記静電微粒子発生装置の静電微粒子水を生成する静電微粒子水生成部が設置されることを特徴としている。

また、前記高静圧発生部は、前記送風機の下流側に接続される送風路近傍に形成されることが好ましい。

さらに、熱交換器を有する空調ユニットと、該空調ユニットに空気を送る送風機と、前記空調ユニットを経た空気を車室内に導入するダクトと、静電微粒子水発生装置と、を備える車両用空調装置であって、前記空調ユニットのミックスチャンバーの上流部には、該ミックスチャンバーの下流部に連通する迂回管路が接続されるとともに、該迂回管路には、前記静電微粒子水発生装置の静電微粒子水を生成する静電微粒子水生成部が設置されることを特徴とする。

そして、前記静電微粒子水生成部に空気中の水分を供給する熱電変換素子が取付けられるとともに、該熱電変換素子の放熱フィンは、前記送風機の上流側の内外気導入部の内壁面から突出されることが好ましい。

このように構成された本発明の車両用空調装置は、送風機の高静圧発生部にダクトに連通する迂回管路が接続され、この迂回管路に静電微粒子水生成部が設置されている。

したがって、専用の送風ファンを設けることなく、圧力勾配によって静電微粒子水を放出できる。

また、送風機の下流側に接続される送風路近傍に迂回管路を接続し、高静圧発生部の圧力を利用することで、必要な風量を得ることが可能となる。

そして、空調ユニットのミックスチャンバー上流部にミックスチャンバー下流部に連通する迂回管路が接続され、この迂回管路の内部に静電微粒子水生成部が設置されるため、空調装置がいずれの作動モードで作動しても、静電微粒子水を車室内に導入することができる。

そして、熱電変換素子の放熱フィンを、送風機の上流側の内外気導入部の内壁面から突出させることで、専用の送風ファンを用いずに放熱フィンを冷却することが可能となる。

以下、本発明の最良の実施の形態について、図面を参照して説明する。

まず、図１を用いて、本実施の形態の車両用空調装置１の構成について説明する。

図１に示すように、本実施の形態の車両用空調装置１は、送風機３と、送風機３から送風された空気を加熱、冷却する熱交換器を備えた空調ユニット２と、空調ユニット２で加熱、冷却された空気を車室内に放出するサイドベントダクト４１，４１及びセンタベントダクト４２，４２と、を備えている。

この送風機３は、図５（ａ）に示すように、車室内の内気３５と車室外の外気３６とを導入する内外気導入部３４と、内外気導入部３４を通過した空気をろ過するフィルタ３２と、送風モータ３１によって回転される送風羽３０，・・・と、この送風羽３０，・・・を収納するスクロールケーシング３７と、この回転する送風羽３０，・・・によって付勢された空気を空調ユニット２に送る送風路３３と、を備えている。

この内外気導入部３４は、車室内外に通じるダクト（図示せず）に接続されており、内気３５を導入したり、外気３６を導入したり、あるいは、内外気の混合気を導入したりできる。

また、フィルタ３２は、内外気導入部３４の下流に設けられて、導入する空気の粉塵、花粉、排気ガス等を取り除くものである。

そして、送風羽３０，・・・は、回転軸から等距離に配列され、円筒状に構成されて回転するいわゆるシロッコファンタイプのものであり、送風羽３０，・・・の間から遠心力によって、放射状に空気を付勢することができるように形成される。

また、この送風機３はシロッコファンタイプであるため、送風する際に高い静圧を確保できることに加えて、高い静圧が作用した際にも一定の送風量を確保できるという特徴がある。

さらに、この送風羽３０，・・・を収納する円形状断面を有するスクロールケーシング３７には、空調ユニット２側の断面の一部に送風路３３に通じる開口３８が設けられている。

そして、図１及び図５（ａ）に示すように、送風路３３は送風羽３０，・・・に隣接して設けられることで、高い静圧を有する空気の静圧を損失することなく、空調ユニット２に送ることができるように形成される。

また、送風路３３の断面形状は、車両上下方向の高さが送風羽３０，・・・と略同一に形成されるとともに、車両前後方向の幅がスクロールケーシング３５に設けた開口３８の幅と略同一に形成される。

また、空調ユニット２は、図６に示すように、内部に熱交換器として、エバポレータ２２やヒータ２５を備えており、送風機３から送風された空気を冷却、加熱し、ミックスチャンバー２１で混合することで空気を最適な温度に調整して車室内に送風することができる。

さらに、図１に示すように、サイドベントダクト４１，４１、センタベントダクト４２，４２は、空調ユニット２で最適な温度に調整された空気を効率よく車室内に導入することができるように、空調ユニット２の空気吹出し口と車室内とを接続するものであり、所定の断面積を有するとともに内面が滑らかに形成される。

そして、図１に示すように、本実施の形態の車両用空調装置１には、送風羽３０，・・・近傍の送風路３３の側面に迂回管路として上流側管路５１が接続され、静電微粒子水発生装置６及び下流側管路５２を介して、サイドベントダクト４１に接続されている。

この上流側管路５１は、例えば内径φ１６ｍｍのホースなどによって形成され、その一端が送風路３３の側面に設けた取付け孔に接続されるとともに、他端が静電微粒子水発生装置６の空気取入口６１ａに接続されている（図２（ａ）参照）。

なお、この上流側管路５１は、車両用空調装置１の組立てや取り扱いが容易になるように、樹脂などによって送風機３と一体に形成されるものであってもよい。

また、下流側管路５２は、上流側管路５１と同等の径及び材質によって形成され、その一端が静電微粒子水発生装置６の空気放出口６１ｂに接続されるとともに（図２（ａ）参照）、他端がサイドベントダクト４１の中途部の側面に設けた取付け孔に接続されている。

そして、図２（ａ），（ｂ）に示すように、本実施の形態の車両用空調装置１に用いる静電微粒子水発生装置６は、浅い長尺箱状の下側ケース６０ａと、この下側ケース６０ａに嵌合する浅い長尺箱状の上側ケース６０ｂと、下側ケース６０ａの内部に配設されて制御用の回路を収納する回路収納部６３と、同様に下側ケース６０ｂの内部に配設されて静電微粒子水を生成する静電微粒子水生成部６４と、を備えている。

この上側ケース６０ｂは樹脂などによって形成されて、下側ケース６０ａ内部の静電微粒子水生成部６４の近傍に、送風路３３に接続された上流側管路５１に連結される円筒状の空気取入口６１ａと、サイドベントダクト４１に接続された下流側管路５２に連結される円筒状の空気放出口６１ｂとを備えている。

そして、図３及び図４に示すように、静電微粒子水生成部６４は、樹脂などによって形成されて本体を構成する筒部６９と、筒部６９の下部に筒部６９と一体に設けられた下側ケース６０ａに対する取付け部６２と、筒部６９の側面に設けられた空気取入れ用の細孔６９ａ，・・・と、筒部６９の内部の負極６７と、負極６７に突設された水搬送部６７ｂと、筒部６９の上端に載置された正極６８と、を備えている。

この筒部６９は、樹脂などによって円筒状に形成されるとともに、側面には適当な間隔をもって、周方向に連続して細孔６９ａ，・・・が設けられることで、空気取入口６１ａから取入れた空気を適度な風速、適度な風量で取入れることができるように形成される。

また、負極６７は、アルミニウムなどの金属によって円盤状に形成されて、外周面が筒部６９の内周面に嵌合されている。

また、水搬送部６７ｂは、結露した水が毛細管現象によって先端に移動するように、セラミックなどの多孔質の材料を用いて円錐状に形成されて、負極６７の中央に突設されており、周囲を包囲する筒部６９から絶縁されるように充分な距離を保っている。

さらに、正極６８は、図３に示すように、金属などによって板状に形成されて、同心円状に孔が設けられた円環状に加工されている。

そして、図４に示すように、本実施の形態の車両用空調装置１に用いる静電微粒子水発生装置６は、負極６７の背面に接して、熱電変換素子としてのペルチェ素子６５が設けられるとともに、このペルチェ素子６５の背面には放熱フィン６６が取付けられている。

このペルチェ素子６５は、２種類の金属を接合して板状に形成されるもので、２種類の金属の接合部に電流を流すと、片方の金属からもう片方へ熱が移動するというペルチェ効果を利用した板状の半導体素子であり、本実施の形態では、負極６７に接する側が吸熱部となり、放熱フィン６６に接する側が放熱部となるように形成される。

また、放熱フィン６６は、アルミなどの金属によって形成されるもので、図５（ｂ）に示したように、板状の基部の片側に、複数の薄板状の羽が略平行に突設されるため、表面積が大きくなり、効率よく熱交換が行えるように形成されて、送風機３の上流側の内外気導入部３４の内壁面から突出されている。

この際、図４及び図５に示すように、静電微粒子水発生装置６をフィルタ３２の交換に用いる開閉蓋８１の外面に取付けて、この開閉蓋８１に設けた孔に放熱フィン６６を挿通することで、開閉蓋８１に設けた係止片８１ａ，８１ａと共同してフィルタ３２を係止できる。

次に、本実施の形態の車両用空調装置１の作用について説明する。

このように構成された本実施の形態の車両用空調装置１は、図１及び図６に示すように、送風路３３の側面に迂回管路として上流側管路５１が接続され、静電微粒子水発生装置６及び下流側管路５２を介して、サイドベントダクト４１に接続されている。

したがって、静電微粒子水発生装置１に対して、専用の送風ファンを設けることなく、静電微粒子水の発生に充分な風量及び風速を得ることができる。

すなわち、送風路３３は、空調ユニット２に対する送風用の送風機３の送風羽３０，・・・に隣接して設けられるため、高い静圧を有しているが、この送風路３３に上流側管路５１を接続することで、末端に接続されるサイドベントダクト４１との間の圧力勾配が大きくなる。

つまり、サイドベントダクト４１は車室内に接続されるため、大気圧と略同等の静圧を有するのに対して、送風羽３０，・・・の下流側に位置する送風路３３の静圧は極めて大きいため、この両地点間の圧力勾配によって送風路３３からサイドベントダクト４１に向かって空気が流れることとなる。

そして、送風路３３から上流側管路５１に流出した空気は、静電微粒子水発生装置６の空気取入口６１ａに流入する。

次に、図４に示すように、空気取入口６１ａから流入した空気は、筒部６９に設けられた細孔６９ａ，・・・を通じて静電微粒子水生成部６４に流入する。

この際、上流側管路５１や空気取入口６１ａよりも断面積が小さい細孔６９ａ，・・・を通ることによって、さらに風速を上げることができる。

そして、風速を上げて静電微粒子水生成部６４に流入した空気は、筒部６９の内部を通過して、筒部６９の上縁に載置された正極６８の周辺を通過することとなるが、この際、水搬送部６７ｂと正極６８の間で霧状に噴射された静電微粒子水を含有する。

この通過の風速が速いことで、通過する空気が滞留したり逆流したりすることがないため、水搬送部６７ｂから霧状に噴射された静電微粒子水を効率よく誘引することができる。

ここで、静電微粒子水の発生機構を概略説明する。

まず、ペルチェ素子６５に通電されることによって、ペルチェ素子６５の負極６７に向いた面が冷却され、このペルチェ素子６５に接している負極６７が冷却されて、負極６７の表面に結露水が形成される。

次に、この結露水は、負極６７に突設された水搬送部６７ｂの根元部から先端部まで、毛細管現象によって搬送される。

そして、水搬送部６７ｂの先端部まで搬送された結露水は、負極６７と正極６８との間に印加される高電圧によって、水搬送部６７ｂの鋭利な先端部から正極６８に向かって噴射されて静電微粒子水となる。

なお、この結露水を生成するために、ペルチェ素子６５の裏面に接するように設けられた放熱フィン６６によって放熱することとなるが、図５に示すように、この放熱フィン６６は送風機３の送風羽３０，・・・に通じる内外気導入部３４の壁面から突出されているため、専用の送風ファンを設ける必要がない。

すなわち、送風機３の内部において、送風羽３０，・・・が回転することによって、送風羽３０，・・・の上流側近傍は、周囲より静圧が低くなっているため、内外気導入部３４を通じて内気３５及び外気３６が導入されるが、この導入の途中に放熱フィン６６を設けることで、放熱フィン６６の冷却に必要な風量及び風速を得ることができる。

つまり、内外気導入部３４の内壁面から放熱フィン６６が突出されることで、放熱フィン６６に充分な風量を送風できるため、空気が滞留したり、逆流したりすることなく、効率よく放熱することが可能となる。

そして、放熱フィン６６が冷却されることで、この放熱フィン６６の前面側に接するペルチェ素子６５の放熱面を通じて、ペルチェ素子６５の放熱が促進されるため、効率よく熱交換を行うことができる。

以上のようにして静電微粒子水を含有することとなった空気は、空気放出口６１ｂから、下流側管路５２に放出され、下流側管路５２を通じて、サイドベントダクト４１に放出される。

そして、サイドベントダクト４１に放出された空気は、最終的に車室内に放出されて、車室内を除菌、消臭することとなる。

上記したように、本実施の形態の車両用空調装置１では、専用の送風ファンを設けることなく、静電微粒子水の放出に充分な風量及び風速を得ることができる。

すなわち、静圧の極めて高い送風路３３に迂回管路としての上流側管路５１が接続されるため、サイドベントダクト４１との圧力勾配によって、風量及び風速を大きくすることができる。

この場合、送風機３に近接した送風路３３の静圧は大きいため、車両用空調装置１の作動モードがいずれの場合であっても、所定の風量及び風速を得ることができる。

例えば、車両用空調装置１の作動モードがＨｉ，Ｍｉｄ，Ｌｏｗの３段階に構成される場合では、作動モードがＬｏｗの場合でも、静電微粒子水の発生に充分な風量及び風速を得ることができる。

また、本実施の形態では、図１に示すように、静電微粒子水発生装置６は、送風路３３とサイドベントダクト４１とを直線で結んだ中間地点に設けられることで、送風路３３とサイドベントダクト４１との距離が短くなるため、送風路３３で得た静圧の損失を少なくすることができるとともに、圧力勾配を大きくすることができる。

加えて、静電微粒子水発生装置６とサイドベントダクト４１とは近接して配置されるため、発生した静電微粒子水が車室内に放出されるまでの距離が短く、静電微粒子水が時間経過によって減衰する量が少なくなる。

また、静電微粒子水を含有した空気は、車両用空調装置１がサイドベントダクト４１を用いない送風パターンで作動する際にも、グリルからわずかに吹出すこととなるが、この場合でも、迂回管路５２がインストルメントパネル両端に位置するサイドベントダクト４１に接続されることで、乗員に直接吹き付けることがなく、乗員に与える違和感が小さい。

上記のように、発生した静電微粒子水を効率よく車室内に導入することができるため、静電微粒子水によって車室内の除菌、脱臭等を効率よく行うことができる。

以下、図７を用いて、前記実施の形態とは別の形態の車両用空調装置１Ａについて説明する。

なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。

本実施例の車両用空調装置１Ａでは、前記実施の形態とは異なり、空調ユニット２のミックスチャンバー２１内の上流側と下流側を結ぶ上流側管路５１及び下流側管路５２を備える場合について説明する。

まず、図７を用いて構成を説明すると、この車両用空調装置１Ａは、送風機３と、送風機３から送風された空気を加熱、冷却する熱交換器を備えた空調ユニット２と、空調ユニット２で加熱、冷却された空気を車室内に放出するサイドベントダクト４１と、を備えている。

そして、本実施例の車両用空調装置１Ａでは、空調ユニット２のミックスチャンバー２１内の上流側には上流側管路５１が設けられて、静電微粒子水発生装置６及び下流側管路５２を介して、同じミックスチャンバー２１内の下流側に接続されている。

このように構成することで、専用の送風ファンを用いることなく、車両用空調装置１Ａの作動モードがいずれの場合であっても、静電微粒子水を車室内に導入することができる。

すなわち、送風羽３０，・・・に接続された送風路３３を介して、空調ユニット２に導入された空気は、空調ユニット２のミックスチャンバー２１の上流側では大きい静圧を保っている。

一方、ミックスチャンバー２１の下流側は、サイドベントダクト４１に接続されるため、大気圧と同等の静圧を有することとなる。

したがって、これら両地点間の圧力勾配によって、静電微粒子水の発生に必要な風量及び風速を得ることができる。

この場合、ミックスチャンバー２１の上流側の静圧は大きいため、車両用空調装置１Ａの作動モードがいずれの場合であっても、必要な風量及び風速を得ることができる。

以上、図面を参照して、本発明の最良の実施の形態及び実施例を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態及び実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば、前記実施の形態では、熱電変換素子６５の放熱フィン６６が迂回管路５１の内部には設けられない場合を示したが、これに限定されるものではなく、迂回管路５１の内部に設けられるものであってもよい。

また、前記実施の形態では、迂回管路５１が送風路３３の側面に取付けられる場合を示したが、これに限定されるものではなく、送風羽３０，・・・の近傍の送風路３３であれば、上面や底面などに取付けられるものであっても同様の作用効果が得られる。

さらに、前記実施の形態では、迂回管路５１が送風路３３の側面に設けた孔に取付けられる場合を示したが、これに限定されるものではなく、送風路３３の内部に隔壁を設けて、この隔壁によって仕切られた隔室に設けた孔に取付けられるものであってもよい。

そして、前記実施の形態及び実施例では、迂回管路５１がサイドベントダクト４１に接続される場合を示したが、これに限定されるものではなく、センタベントダクト４２やデフロスタダクトやフットダクトなどいずれのダクトに接続されるものでもよい。

本発明の最良の実施の形態の車両用空調装置の全体構成を説明する斜視図である。 本発明の最良の実施の形態の車両用空調装置に用いる静電微粒子水発生装置の構成を説明する説明図である。（ａ）は分解時の斜視図であり、（ｂ）は完成時の斜視図である。 本発明の最良の実施の形態の車両用空調装置に用いる静電微粒子水発生装置の静電微粒子水生成部の構成を説明する斜視図である。 図２（ｂ）のＡ−Ａ矢視方向で見た静電微粒子水発生装置の断面図である。 本発明の最良の実施の形態の車両用空調装置に用いる送風機の構成を説明した説明図である。（ａ）は放熱フィンの取付け位置を示す断面図であり、（ｂ）は開閉蓋の斜視図である。 本発明の最良の実施の形態の車両用空調装置に用いる静電微粒子水発生装置の接続位置を示した説明図である。 本発明の実施例の車両用空調装置に用いる静電微粒子水発生装置の接続位置を示した説明図である。

符号の説明

１，１Ａ 車両用空調装置
２ 空調ユニット
２１ ミックスチャンバー
３ 送風機
３３ 送風路
３４ 内外気導入部
４，４１ ダクト
５ 迂回管路
５１ 上流側管路
５２ 下流側管路
６ 静電微粒子水発生装置
６４ 静電微粒子水生成部
６５ ペルチェ素子（熱電変換素子）
６６ 放熱フィン

Claims (4)

1. 熱交換器を有する空調ユニットと、該空調ユニットに空気を送る送風機と、前記空調ユニットを経た空気を車室内に導入するダクトと、静電微粒子水発生装置と、を備える車両用空調装置であって、
   前記送風機の高静圧発生部には、前記ダクトに連通する迂回管路が接続されるとともに、
   該迂回管路の内部には、前記静電微粒子発生装置の静電微粒子水を生成する静電微粒子水生成部が設置されることを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記高静圧発生部は、前記送風機の下流側に接続される送風路近傍に形成され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. 熱交換器を有する空調ユニットと、該空調ユニットに空気を送る送風機と、前記空調ユニットを経た空気を車室内に導入するダクトと、静電微粒子水発生装置と、を備える車両用空調装置であって、
   前記空調ユニットのミックスチャンバーの上流部には、該ミックスチャンバーの下流部に連通する迂回管路が接続されるとともに、
   該迂回管路の内部には、前記静電微粒子水発生装置の静電微粒子水を生成する静電微粒子水生成部が設置されることを特徴とする車両用空調装置。
4. 前記静電微粒子水生成部に空気中の水分を供給する熱電変換素子が取付けられるとともに、
   該熱電変換素子の放熱フィンは、前記送風機の上流側の内外気導入部の内壁面から突出されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の車両用空調装置。
   

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