JP2015033937A - デシカント式車両空調装置 - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1には、デシカント式車両空調装置が開示されている。特許文献1のデシカント式車両空調装置は、車外からの空気取り入れ口と車室内への空気排出口とを連通する空気導入経路と、車室内または車外の空気を取り入れ車外に排出する再生用経路を備えている。空気導入経路にはヒータ及び冷房用の熱交換器が配置されている。更に、空気導入経路と再生用経路とを隣接させた位置に吸湿材(吸湿ロータ)を備え、吸湿材を回転させて空気導入経路と再生用経路との間を移動可能に構成している。吸湿材は、空気導入経路に位置する部位で空気内の水分を吸収して除湿を行い、その後再生用経路に移動して再生用経路を通過する空気に水分を排出することで、水分吸収性能を回復させる再生が可能となっている。
また、請求項3のデシカント式車両空調装置は、請求項2において、空気導入経路への空気の導入を車外からと車室内からとで切り換える内外気切換手段を備え、内外気切換手段により車室内の空気を空気導入経路へ導入するように切り換えられている状態において、吸湿材状態判定手段により吸湿材の水分吸収性能が限界状態であると判定された場合に、車外から空気導入経路へ空気を導入するように内外気切換手段を切り換えることを特徴とする。
また、請求項5のデシカント式車両空調装置は、請求項4において、吸湿材状態判定手段により吸湿材の水分吸収性能が回復した状態であると判定された場合に、再生手段による再生を停止することを特徴とする。
請求項2のデシカント式車両空調装置によれば、再生の非実行時では、吸湿材の上流側の湿度と下流側の湿度との差が第1の所定値以下に低下した場合には、吸湿材通過する空気から水分が吸収されていないことを推定することができる。これにより、吸湿材の水分吸収性能が限界状態であることを正確に判定して、適切な時期に吸湿材の吸収性能の回復を図ることができる。
請求項5のデシカント式車両空調装置によれば、吸湿材の水分吸収性能が回復した状態が判定された場合に、吸湿材の再生が停止されるので、再生の終了時期が適切に設定される。これにより、吸湿材の再生が十分に行なわれるとともに、無駄な再生を防止することができ、再生に要するエネルギー消費を抑制することができる。
請求項7のデシカント式車両空調装置によれば、空気導入経路に設けられたヒータを利用して、温めた空気を還流路を介して吸湿材に導入することで、部品点数の増加を抑えコンパクトな構成の再生手段によって吸湿材の再生が可能となる。
図1は、本発明の一実施形態に係る車両空調装置1の室内ユニット2の概略構成図である。
本実施形態に係る車両空調装置1は、吸湿材8により除湿を行うデシカント式車両空調装置であって、電気自動車(以下、車両という)に搭載されている。
図1に示すように、本実施形態に係る室内ユニット2は、車両のインストルメントパネル内に設置されており、空気導入経路3と再生用経路4(還流路)の2つの空気流路を有している。
空気取り入れ口5は、車外から外気を導入する外気導入口10と車室内の空気を導入する内気導入口11の2つを有し、内外気切換ダンパ12(内外気切換手段)によって、外気導入口10及び内気導入口11の開口面積を可変制御し、外気及び内気の空気導入経路3への流入量を可変可能に構成されている。
ブロアファン7は、空気取り入れ口5から下流側の空気排出口6へ向かって空気を送る機能を有する。
吸湿材8は、空気導入経路3を通過する空気から水分を吸収する機能を有する公知のフィルタ状の部材であって、空気導入経路3を通過する空気の全量が吸湿材8を通過するように配置されている。
ヒータ9の上流側の空気導入経路3内には、温調ダンパ13が設けられている。温調ダンパ13は、吸湿材8を通過した空気の殆どがヒータ9に流入する第1の位置P1と、吸湿材を通過した空気の殆どがヒータ9に流入しない位置P2との間で移動可能であって、吸湿材8を通過した空気のヒータ9への流量を制御する機能を有する。
クーラ吹出口20は、ヒータ9を通過しない空気がスムーズに排出されるように、ヒータ9の位置から空気導入経路3の流路方向に対して垂直方向にずれて配置されている。
デフロスタ吹出口21は、クーラ吹出口20に隣接して配置されている。
空気導入経路3の下流側端部には、クーラ吹出口20とデフロスタ吹出口21との分岐部に、第1のモード切換ダンパ24が設けられている。第1のモード切換ダンパ24は、クーラ吹出口20の開口面積及びデフロスタ吹出口21の開口面積を可変制御し、空気導入経路3からクーラ吹出口20及びデフロスタ吹出口21への空気の排出量を調整する機能を有する。
再生用経路4は、空気導入経路3のヒータ9より下流側から分岐して、内外気切換ダンパ12とブロアファン7との間の空気導入経路3に接続されている。再生用経路4の入口26は、ヒータ吹出口23に隣接し、ヒータ9を通過した空気の多くが流入するように、ヒータ9に面して下流側に配置されている。
吸湿材8の上流側の空気導入経路3には、吸湿材8に近接して、吸湿材8に流入する空気の湿度を検出する機能を有する上流側センサ28(上流側検出手段)が設けられている。また、吸湿材8の下流側の空気導入経路3には、吸湿材8に近接して、吸湿材から排出された空気の湿度を検出する機能を有する下流側センサ29(下流側検出手段)が設けられている。
ブロアファン7、ヒータ9、内外気切換ダンパ12、温調ダンパ13、第1のモード切換ダンパ24、第2のモード切換ダンパ25、流路切換ダンパ27は、夫々車両空調コントロールユニット30によって作動制御される。
車両空調コントロールユニット30は、公知の車両空調コントロールユニットと同様に、車両の空調操作装置から設定温度、内外気切り換え、設定風量等の信号、及び車室内温度を入力し、ブロアファン7、ヒータ9、内外気切換ダンパ12、温調ダンパ13、第1のモード切換ダンパ24、第2のモード切換ダンパ25及び図示しない冷媒循環路の冷媒循環用ポンプ等を作動制御して、車室内の暖房及び冷房等の空調を行う機能を有する。なお、このような車室内の空調時には、流路切換ダンパ27は、再生用経路4の入口26を閉じるように作動制御される。
車両空調コントロールユニット30は、吸湿材8の再生時に、再生用経路4の入口26を開くように流路切換ダンパ27を制御するとともに、外気導入口10を若干開くように内外気切換ダンパ12を制御する。更に、吸湿材8を通過した空気の一部がヒータ9に流入するように温調ダンパ13を中間位置P3に制御し、デフロスタ吹出口21が閉じるように第1のモード切換ダンパ24を制御する。そして、ヒータ9及びブロアファン7を作動させる。
したがって、本実施形態では、吸湿材8を空気導入経路3のみに固定して設置すればよく、引用文献1のように吸湿材8を再生用経路4にも移動可能とする移動機構を不要とし、吸湿材8を小型化でき、再生用のヒータを新たに設ける必要もなく、コンパクトに車両空調装置1を構成することができる。
図2は、車両空調コントロールユニット30での通常運転時における吸湿材8の水分吸収性能の限界状態を判定する制御要領を示すフローチャートである。
図2に示すように、始めに、ステップS10では、上流側センサ28から入力した湿度Hfと、下流側センサ29から入力した湿度Hrとの差(Hf−Hr)を演算し、当該湿度差(Hf−Hr)が第1の所定値H1以下であるか否かを判定する。当該湿度差(Hf−Hr)が第1の所定値H1以下である場合には、ステップS40に進む。当該湿度差(Hf−Hr)が第1の所定値H1より大きい場合には、ステップS20に進む。なお、第1の所定値H1は、0に近い値に設定すればよい。
ステップS30では、上流側センサ28から入力した湿度Hfと、外気センサ31から入力した外気の湿度Hoとの差(Hf−Ho)が第3の所定値H3以下であるか否かを判別する。なお、第3の所定値H3は、0に近い値に設定すればよい。当該湿度差(Hf−Ho)が第3の所定値H3以下である場合には、ステップS40に進む。
ステップS20において運転時間Taが所定時間T1未満であると判定された場合、またはステップS30において、湿度差(Hf−Ho)が第3の所定値H3より大きいと判定された場合には、ステップS50に進む。
上記のように制御することで、車両空調装置1の通常運転時に内気循環を選択しているときには、室内の空気が空気導入経路3を循環して、吸湿材8によって水分が吸収されて除湿される。内気循環であるので、室内の空気を車両空調装置1により設定温度に維持する際の消費エネルギーを低減することができる。
本実施形態では、吸湿材8の前後の湿度を検出しており、通常運転時において、吸湿材8の前後の湿度差が0に近い値である第1の所定値H1以下になった場合には、吸湿材8において水分吸収性能が限界状態に達したものと推定する。これは、吸湿材8の水分吸収性能が限界状態に達すると、吸湿材8において水分が吸収されないので、吸湿材8の前後の湿度差が変化しないためである。したがって、吸湿材8の前後に湿度を検出するセンサ(上流側センサ28、下流側センサ29)を備えることで、当該湿度差から正確に吸湿材8の水分吸収性能の限界を推定することができる。
更に、本実施形態では、吸湿材8の前後の湿度差が第1の所定値H1以下にならなくとも、空調機器の運転時間Taが所定時間T1以上である場合には、内外気切換ダンパ12を外気導入に切り換えるように制御する。これは、運転時間Taが所定時間T1以上である場合には、吸湿材8における水分の吸収量が限界に達したものと判定し、上流側センサ28や下流側センサ29の検出精度が低下した場合でも、外気が導入されて窓ガラスの曇り等を防止することができる。
以上の制御では、上流側センサ28や下流側センサ29の検出値に基づいて、吸湿材8の水分吸収性能の限界状態であるか否かを判定したが、吸湿材8の再生時において、吸湿材8の水分吸収性能が回復したか否かを把握することができる。
図3は、本実施形態に係る車両空調コントロールユニット30での再生時における吸湿材8の回復状態を判定する制御要領を示す。
本制御は、再生実施中に実行する。
そして、図3に示すように、始めにステップS100では、上流側センサ28から入力した湿度Hfと、下流側センサ29から入力した湿度Hrとの差(Hf−Hr)を演算し、当該湿度差(Hf−Hr)が第2の所定値H2以下であるか否かを判定する。当該湿度差(Hf−Hr)が第2の所定値H2以下である場合には、ステップS120に進む。当該湿度差(Hf−Hr)が第2の所定値H2より大きい場合には、ステップS110に進む。なお、第2の所定値H2は、例えば0に近い値に設定すればよい。
ステップS130では、現状を維持、即ち再生を継続する。そして、ステップS100に戻る。
そして、このように吸湿材8の水分吸収性能が回復された場合には、再生を終了してブロアファン7及びヒータ9の作動を停止する。これにより、無駄な再生を防止して再生に要する電力消費を抑えるとともに、再生不足を防止することができる。
以上の実施形態では、上流側センサ28及び下流側センサ29において湿度を検出し、当該湿度の差に基づいて、吸湿材8における水分吸収性能の限界状態、あるいは再生時における水分吸収性能の回復状態を判定するが、上流側センサ28及び下流側センサ29、外気センサ31において更に空気の温度を検出するようにして、吸湿材8の上流側と下流側の湿度を同一の温度での湿度に換算した上で、湿度差を判定するとよい。このようにすれば、吸湿材8の前後の温度差による湿度への影響を取り除き、水分吸収性能の限界あるいは回復をより正確に判定することができる。
また、上記実施形態では、水分吸収性能が限界状態であることを判定したときに外気を導入するように制御するが、例えば再生制御を自動的に開始してもよいし、運転者に報知してもよい。運転者に報知した場合には、例えば運転者が窓ガラスをあけることで、結露を防止することが可能である。
また、上記実施形態の車両は電気自動車であるが、プラグインハイブリッド車等、その他吸湿材を有する車両に広く本願発明を適用することができる。
3 空気導入経路
4 再生用経路(還流路)
8 吸湿材
9 ヒータ
12 内外気切換ダンパ(内外気切換手段)
28 上流側センサ(上流側検出手段)
29 下流側センサ(下流側検出手段)
30 車両空調コントロールユニット(再生手段、吸湿材状態判定手段)
Claims (7)
- 車両に搭載され、
車室内へ空気を導入する空気導入経路と、
前記空気導入経路に設けられ、前記空気導入経路を通過する空気から水分を吸収する吸湿材と、
ヒータにより温めた空気を前記吸湿材の上流側に導入し、前記吸湿材に吸収された水分を蒸発させ、当該水分を含んだ空気を前記車室内に排出して、前記吸湿材の水分吸収性能を回復させる再生を行う再生手段と、
を有するデシカント式車両空調装置であって、
前記吸湿材の上流側の前記空気導入経路内の空気の湿度を検出する上流側検出手段と、
前記吸湿材の下流側の前記空気導入経路内の空気の湿度を検出する下流側検出手段と、
前記上流側検出手段により検出された湿度と前記下流側検出手段により検出された湿度との差が所定以下に低下した場合に、前記吸湿材の水分吸収性能が限界状態であること、及び前記再生手段による前記再生によって前記吸湿材の水分吸収性能が回復した状態であることの少なくとも一方を判定する吸湿材状態判定手段を備えたことを特徴とするデシカント式車両空調装置。 - 前記吸湿材状態判定手段は、前記再生手段による前記再生の非実行時において、前記上流側検出手段により検出された湿度と前記下流側検出手段により検出された湿度との差が第1の所定値以下に低下した場合に前記吸湿材の水分吸収性能が限界状態であると判定することを特徴とする請求項1に記載のデシカント式車両空調装置。
- 前記空気導入経路への空気の導入を車外からと車室内からとで切り換える内外気切換手段を備え、
前記内外気切換手段により車室内の空気を前記空気導入経路へ導入するように切り換えられている状態において、前記吸湿材状態判定手段により前記吸湿材の水分吸収性能が限界状態であると判定された場合に、車外から前記空気導入経路へ空気を導入するように前記内外気切換手段を切り換えることを特徴とする請求項2に記載のデシカント式車両空調装置。 - 前記吸湿材状態判定手段は、前記再生手段による前記再生の実行時において、前記上流側検出手段により検出された湿度と前記下流側検出手段により検出された湿度との差が第2の所定値以下に低下した場合に前記吸湿材の水分吸収性能が回復した状態であると判定することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のデシカント式車両空調装置。
- 前記吸湿材状態判定手段により前記吸湿材の水分吸収性能が回復した状態であると判定された場合に、前記再生手段による前記再生を停止することを特徴とする請求項4に記載のデシカント式車両空調装置。
- 前記上流側検出手段及び前記下流側検出手段は、更に空気の温度を検出可能であって、
前記吸湿材状態判定手段は、前記上流側検出手段により検出された前記吸湿材の上流側の空気の湿度及び温度と、前記下流側検出手段により検出された前記吸湿材の下流側の空気の湿度及び温度とに基づいて、前記吸湿材の水分吸収性能が限界状態であること及び前記再生手段による前記再生によって前記吸湿材の水分吸収性能が回復した状態であることの少なくとも一方を判定することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のデシカント式車両空調装置。 - 前記ヒータは、前記吸湿材の下流側の前記空気導入経路に設けられ、
前記ヒータを通過した空気を前記吸湿材の上流側の前記空気導入経路に還流させる還流路を備え、
前記再生手段は、前記ヒータにより温めた空気を前記還流路を介して前記吸湿材の上流側に還流させて前記再生を行うことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載のデシカント式車両空調装置。
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