JP2022080532A - 車両の除湿装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸湿部全域をより均一に再生できるようにして、吸湿部全域での吸湿能力の向上と、再生のためのエネルギー消費の抑制を図ることができる車両の除湿装置を提供する。【解決手段】除湿装置は、車室内の空気に含まれる水蒸気を吸着する吸湿デバイス１１Ａ，１１Ｂを備えている。除湿装置は、吸着した水蒸気を加熱によって脱離させる。吸湿デバイス１１Ａ，１１Ｂは、吸湿部１５と、複数の加熱部と、を備えている。複数の加熱部は、再生時に吸湿部１５の上流側領域１５ａと下流側領域１５ｂを個別に直接加熱する。【選択図】図２

Description

本発明は、車室内の空気に含まれる水蒸気を吸着除去する車両の除湿装置に関するものである。

室内の湿気（水蒸気）を除去する除湿装置として、吸湿フィルターを内蔵した吸湿デバイスに室内の空気を流し、空気に含まれる水蒸気を吸湿フィルターによって吸着除去するものが知られている。この種の除湿装置では、吸湿フィルターによる水蒸気の吸着が進むと、吸湿フィルターの吸湿性能が低下するため、適宜のタイミングで吸湿フィルターの再生を行う。吸湿フィルターの再生は、吸湿フィルターに温風を流したり、吸湿フィルターをヒータによって直接加熱することにより、吸湿フィルターに吸着した水蒸気を脱離（蒸発）させる（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の除湿装置は、吸湿デバイスの内部に上流側吸湿部（上流側吸湿フィルター）と下流側吸湿部（下流側吸湿フィルター）が配置され、上流側吸湿部と下流側吸湿部の間に両者に接するように加熱ヒータが配置されている。これにより、再生時には、加熱ヒータによって上流側吸湿部と下流側吸湿部を同様に加熱する。

特開平５－７７２１号公報

しかし、特許文献１に記載の除湿装置は、再生時に共通の加熱ヒータによって上流側吸湿部と下流側吸湿部を加熱する構造とされているため、室内の低温の空気が流れ込む上流側吸湿部は、加熱ヒータの下流側に配置されている下流側吸湿部に比較して加熱されにくい。このため、特許文献１に記載の除湿装置の場合、吸湿部全域を同様に均一に再生させるためには、加熱ヒータによる加熱量を増大させたり、加熱時間を長くする必要がある。

そこで本発明は、吸湿部全域をより均一に再生できるようにして、吸湿部全域での吸湿能力の向上と、再生のためのエネルギー消費の抑制を図ることができる車両の除湿装置を提供しようとするものである。

本発明に係る車両の除湿装置は、上記課題を解決するために、以下の構成を採用した。
即ち、本発明に係る車両の除湿装置は、車室内の空気に含まれる水蒸気を吸着する吸湿デバイス（例えば、実施形態の吸湿デバイス１１Ａ，１１Ｂ）を備え、前記吸湿デバイスに吸着した水蒸気を加熱によって脱離させる車両の除湿装置であって、前記吸湿デバイスは、空気中の水蒸気を吸着する吸湿部（例えば、実施形態の吸湿部１５）と、再生時に前記吸湿部の上流側領域（例えば、実施形態の上流側領域１５ａ）と下流側領域（例えば、実施形態の下流側領域１５ｂ）を個別に直接加熱する複数の加熱部（例えば、実施形態のヒータ２１，２２）と、を備えていることを特徴とする。

上記の構成により、再生時には、吸湿部の上流側領域と下流側領域が異なる加熱部によって個別に直接加熱される。このため、吸湿部の上流側領域と下流側流域に対応する加熱部によって適正な熱量を与えることにより、吸湿部全域において熱の分布を適正に保つことができる。

複数の前記加熱部は、前記吸湿部の前記上流側領域を加熱する上流側加熱部（例えば、実施形態のヒータ２１）と、前記吸湿部の前記下流側領域を加熱する下流側加熱部（例えば、実施形態のヒータ２２）と、から成り、前記上流側加熱部による前記上流側領域への加熱量が、前記下流側加熱部による前記下流側領域への加熱量よりも大きく設定されるようにしても良い。

この場合、再生時に温度の低い吸入空気が流入する吸湿部の上流側領域を加熱量の大きい上流側加熱部によって迅速に再生温度に加熱することができる。吸湿部の下流側領域には、上流側領域を通過して昇温された空気が流れ込む。このため、下流側加熱部による加熱量が上流側加熱部による加熱量よりも小さくても、吸湿部の下流側領域を同様に迅速に再生温度に加熱することができる。

前記上流側加熱部の加熱面の面積は、前記下流側加熱部の加熱面の面積よりも広く設定されるようにしても良い。

この場合、上流側加熱部と下流側加熱部に印加する電圧を同電圧にしたまま、吸湿部の上流側領域に対する加熱量を下流側領域に対する加熱量よりも大きく設定することができる。このため、本構成を採用した場合には、電圧供給部の給電系統を簡素化して製造コストの抑制を図ることができる。

前記上流側加熱部の発熱体の抵抗値は、前記下流側加熱部の発熱体の抵抗値よりも大きく設定されるようにしても良い。

この場合、上流側加熱部と下流側加熱部に印加する電圧を同電圧にしたまま、吸湿部の上流側領域に対する加熱量を下流側領域に対する加熱量よりも大きく設定することができる。このため、本構成を採用した場合には、電圧供給部の給電系統を簡素化して製造コストの抑制を図ることができる。

前記上流側加熱部の発熱体に印可する電圧は、前記下流側加熱部の発熱体に印可する電圧よりも高電圧に設定されるようにしても良い。

この場合、上流側加熱部と下流側加熱部の各発熱体に印加する電圧を調整することにより、各発熱体の発熱量を精度良く設定調整することができる。

前記吸湿デバイスを並列に二組備え、各前記吸湿デバイスは、吸湿と再生が交互に切り換えられるようにしても良い。

この場合、一方の吸湿デバイスで車室内の除湿を行っている間に、他方の吸湿デバイスの再生を行い、他方の吸湿デバイスの再生が完了した後に両吸湿デバイスの接続を切り換えることにより、車室内の除湿を二組の吸湿デバイスによって連続して行うことができる。

本発明に係る車両の除湿装置では、再生時に、吸湿部の上流側領域と下流側領域が異なる加熱部によって個別に直接加熱される。したがって、本発明に係る車両の除湿装置を採用した場合には、吸湿部全域をより均一に再生することができるため、吸湿部全域の吸湿能力を高め、かつ、不必要な加熱を少なくして再生のためのエネルギー消費を抑制することができる。

実施形態の除湿装置を採用した車両の室内の模式的な側面図。 実施形態の除湿装置の模式的な縦断面図。 実施形態の除湿装置の斜視図。 実施形態の除湿装置の図３のＩＶ－ＩＶ線に沿う断面図。 変形例の除湿装置の模式的な縦断面図。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本実施形態に係る除湿装置１０を採用した車両１の室内の模式的な側面図である。
除湿装置１０は、図１に示すように、例えば、車室２の後部下方に配置され、除湿した車室２内の空気を車室２の前方側に吹き出す。また、吸湿した水蒸気は、除湿装置１０の再生運転によって車両１の外部に排出する。

図２は、除湿装置１０の模式的な縦断面図であり、図３は、除湿装置１０の斜視図である。
除湿装置１０は、車室内の空気を流通させて空気中の水蒸気（湿気）を吸着する一対の吸湿デバイス１１Ａ，１１Ｂと、吸湿デバイス１１Ａ，１１Ｂを内部に収容する矩形筒状のハウジング１２と、ハウジング１２の一端側に接続された空気導入用の上流側ダクトブロック１３と、ハウジング１２の他端側に接続された空気排出用の下流側ダクトブロック１４と、を備えている。

吸湿デバイス１１Ａ，１１Ｂは、矩形筒状のケースの内部に、空気の流通が可能な吸湿部１５が配置されている。吸湿デバイス１１Ａ，１１Ｂの詳細構造については後に説明する。

ハウジング１２は、内部に、空気の流通方向に沿う仕切壁１７を有している。仕切壁１７は、ハウジング１２の内部を二つの収容室に隔成している。各収容室には、対応する吸湿デバイス１１Ａ，１１Ｂが配置されている。

上流側ダクトブロック１３は、車室内の空気が流入する流入口１３ａと、流入口１３ａから流入した空気を二つの流れに分岐して、ハウジング１２内の対応する吸湿デバイス１１Ａ，１１Ｂに導入する分岐通路１３ｂ，１３ｃと、を有する。また、上流側ダクトブロック１３内の分岐通路１３ｂ，１３ｃの上流部には、車室内の空気を吸引して吸湿デバイス１１Ａ，１１Ｂ側に送給するための空気導入ファン１８が設置されている。

下流側ダクトブロック１４は、ハウジング１２内の対応する吸湿デバイス１１Ａ，１１Ｂに連通する二つの連通路１４ａ，１４ｂと、除湿された空気を車室内に戻す室内戻し口１４ｃと、吸湿デバイス１１Ａ，１１Ｂの再生に使用した空気（水蒸気を含む空気）を車外に排出する排出口１４ｄと、を有する。下流側ダクトブロック１４の内部には、各連通路１４ａ，１４ｂを、室内戻し口１４ｃと排出口１４ｄのいずれか一方に択一的に接続する流路切換機構１９が設置されている。

流路切換機構１９は、一方の吸湿デバイス１１Ａを室内戻し口１４ｃ側に接続しているときには、他方の吸湿デバイス１１Ｂを排出口１４ｄ側に接続し、他方の吸湿デバイス１１Ｂを室内戻し口１４ｃ側に接続しているときには、一方の吸湿デバイス１１Ａを排出口１４ｄ側に接続する。したがって、本実施形態の除湿装置１０では、流路切換機構１９による下流側ダクトブロック１４内での流路の切り換えにより、吸湿デバイス１１Ａ，１１Ｂの吸湿と再生を切り換えることができる。

図４は、図３の除湿装置１０のＩＶ－ＩＶ線に沿う断面図である。
各吸湿デバイス１１Ａ，１１Ｂ内の吸湿部１５は、図４に示すように、襞状に折り畳まれた通気性を有するシート２０に所定の吸湿剤が担持されている。シート２０に担持される吸湿剤としては、例えば、ハクスレイ（登録商標）、ゼオライトやシリカゲル、高分子吸着剤等の所定の湿度環境下で高い吸湿性能を発揮する吸湿剤を用いることができる。本実施形態の吸湿部１５は、吸湿剤を担持したシート２０が後述するヒータ２１，２２と直接接触する構造を採用しているが、吸湿剤を担持する部材はシート２０に限定されない。吸湿剤を担持する部材は、通電によって加熱できる部材であれば、例えば、ハニカム状に形成された基材や、メッシュ状に生成された基材であっても良い。

各吸湿デバイス１１Ａ，１１Ｂは、吸湿部１５の上流側領域１５ａに直接接触して加熱するヒータ２１（加熱部）と、吸湿部１５の下流側領域１５ｂに直接接触して加熱するヒータ２２（加熱部）を備えている。各ヒータ２１，２２は、空気の流れに沿う方向に延びる板状のヒータであり、吸湿部１５の上流側領域１５ａと下流側領域１５ｂにおいて夫々シート２０に接触している。上流側のヒータ２１（上流側加熱部）は、再生時に吸湿部１５の上流側領域１５ａを直接加熱し、下流側のヒータ２２（下流側加熱部）は、再生時に吸湿部１５の下流側領域１５ｂを直接加熱する。上流側のヒータ２１による上流側領域１５ａへの加熱量は、下流側のヒータ２２による下流側領域１５ｂへの加熱量よりも大きく設定されている。

二つのヒータ２１，２２の加熱量の相違は、上流側のヒータ２１と下流側のヒータ２２とで加熱面の面積を変えたり、上流側のヒータ２１と下流側のヒータ２２で発熱体の抵抗値を変えることによって作り出すことができる。前者の場合、上流側のヒータ２１の加熱面の面積を下流側のヒータ２２の加熱面の面積よりも大きく設定し、後者の場合、上流側のヒータ２１の発熱体の抵抗値を下流側のヒータ２２の発熱体の抵抗値よりも大きく設定する。これらの手段を採用した場合には、上流側と下流側の各ヒータ２１，２２に同電圧を印加することができるため、電圧供給部の構造を簡素化して製造コストの抑制を図ることができる。

また、二つのヒータ２１，２２の加熱量の相違は、各ヒータ２１，２２の発熱体に印加する電圧を変えることによって作り出すこともできる。この場合、上流側のヒータ２１の発熱体に印加する電圧を下流側のヒータ２２の発熱体に印加する電圧よりも高電圧に設定する。この手段を採用した場合には、各ヒータ２１，２２の発熱体に印加する電圧を調整することにより、各発熱体の発熱量を精度良く設定調整することができる。

なお、本実施形態では、各吸湿デバイス１１Ａ，１１Ｂの吸湿部１５が、上流側領域１５ａから下流側領域１５ｂにかけて連続した一体構造とされているが、各吸湿デバイス１１Ａ，１１Ｂの吸湿部１５は、上流側領域１５ａと下流側領域１５ｂとを分離可能な別体構造としても良い。この場合、上流側領域１５ａとヒータ２１の構造体と、下流側領域１５ｂとヒータ２２の構造体を、夫々単独で吸湿デバイスに用いることもできる。したがって、このように構成した場合、複数仕様の車両で共通部品を共用できるため、生産効率をより高めることができる。

（除湿装置の作動）
本実施形態の除湿装置１０は、一方の吸湿デバイス１１Ａ（または１１Ｂ）による車室２内の除湿と、他方の吸湿デバイス１１Ｂ（または１１Ａ）の再生を同時に行うことができる。一方の吸湿デバイス１１Ａ（または１１Ｂ）による車室２内の除湿と、他方の吸湿デバイス１１Ｂ（または１１Ａ）の再生は、所定時間の経過毎に切り換えて行う。
以下では、吸湿デバイス１１Ａによって車室２内の除湿を行い、同時に吸湿デバイス１１Ｂの再生を行う場合を例に除湿装置１０の作動について説明する。

空気導入ファン１８が作動すると、車室２内の空気が上流側ダクトブロック１３内に吸入され、その一部の空気が一方の吸湿デバイス１１Ａに導入され、残余の空気が他方の吸湿デバイス１１Ｂに導入される。

一方の吸湿デバイス１１Ａに導入された空気は、吸湿部１５の上流側領域１５ａと下流側領域１５ｂを順次通過し、その間に空気中に含まれる水蒸気が吸湿部１５によって吸着される。一方の吸湿デバイス１１Ａによって除湿された空気は、流路切換機構１９と室内戻し口１４ｃを経由して車室２内に戻される。

他方の吸湿デバイス１１Ｂに導入された空気は、吸湿部１５の上流側領域１５ａと下流側領域１５ｂを順次通過し、この間に各ヒータ２１，２２の熱による水蒸気の脱離を促す。このとき、上流側のヒータ２１は、下流側のヒータ２２よりも大きな加熱量で吸湿部１５の上流側領域１５ａを加熱する。このため、吸湿部１５の上流側領域１５ａに車室２内の低温の空気が直接流れ込んでも、上流側領域１５ａを迅速に加熱することができる。また、上流側のヒータ２２の熱は、空気の流れとともに下流側に伝達され、その熱が下流側のヒータ２２の熱とともに吸湿部１５の下流側領域１５ｂを加熱する。この結果、吸湿部１５の上流側領域１５ａと下流側領域１５ｂは迅速に再生温度に達し、夫々に吸着されていた水蒸気が外部に脱離する。こうして脱離した水蒸気を含む空気は、流路切換機構１９と排出口１４ｄを経由して車外に排出される。

（実施形態の効果）
以上のように、本実施形態の除湿装置１０は、再生時に、吸湿デバイス１１Ａ，１１Ｂの吸湿部１５の上流側領域１５ａと下流側領域１５ｂが、対応する各ヒータ２１，２２によって直接加熱される。このため、吸湿部１５の上流側領域１５ａと下流側領域１５ｂに対し、対応する各ヒータ２１，２２よって適正な熱量を与えることができる。
したがって、本実施形態の除湿装置１０を採用した場合には、吸湿部全域をより均一に再生することができるため、吸湿部全域の吸湿能力を高め、かつ、不必要な加熱を少なくして再生のためのエネルギー消費を抑制することができる。

また、本実施形態の除湿装置１０は、上流側のヒータ２１による上流側領域１５ａへの加熱量が、下流側のヒータ２２による下流側領域１５ｂへの加熱量よりも大きく設定されている。このため、再生時に温度の低い車室内の空気が上流側領域１５ａに流入しても、加熱量の大きい上流側のヒータ２１によって上流側領域１５ａを迅速に再生温度に加熱することができる。また、下流側のヒータ２２には上流側領域１５ａを通過して昇温された空気が流れ込むため、下流側のヒータ２２による加熱量が上流側のヒータ２１による加熱量よりも小さくても、下流側領域１５ｂを同様に迅速に再生温度に加熱することができる。

また、上流側のヒータ２１の加熱量を下流側のヒータ２２の加熱量よりも大きくするための手段として、上流側のヒータ２１の加熱面の面積を下流側のヒータ２２の加熱面の面積よりも広く設定した場合には、簡単な構成によって加熱量の分布を適正に設定することができる。さらに、この手段を採用した場合には、上流側のヒータ２１と下流側のヒータ２２に印可する電圧を同電圧にしたまま、上流側領域１５ａに対する加熱量を下流側領域１５ｂに対する加熱量よりも大きく設定することができる。したがって、本例の手段を採用した場合には、電圧供給部の給電系統を簡素化して製造コストの抑制を図ることができる。

また、上流側のヒータ２１の加熱量を下流側のヒータ２２の加熱量よりも大きくするための手段として、上流側のヒータ２１の発熱体の抵抗値を、下流側のヒータ２２の発熱体の抵抗値よりも大きく設定した場合には、上流側のヒータ２１と下流側のヒータ２２に同電圧を印加して使用することができる。したがって、本例の手段を採用した場合にも、電圧供給部の給電系統を簡素化して製造コストの抑制を図ることができる。

また、上流側のヒータ２１の加熱量を下流側のヒータ２２の加熱量よりも大きくするための手段として、上流側のヒータ２１の発熱体に印可する電圧を、下流側のヒータ２２の発熱体に印可する電圧よりも大きく設定した場合には、上流側のヒータ２１と下流側のヒータ２２に印可する電圧を調整することにより、各ヒータ２１，２２の発熱量を精度良く設定調整することができる。

さらに、本実施形態の除湿装置１０は、吸湿デバイス１１Ａ，１１Ｂを並列に二組備え、各吸湿デバイス１１Ａ，１１Ｂの吸湿と再生が時間の経過に伴って交互に切り換えられるように構成されている。このため、一方の吸湿デバイス１１Ａで車室内の除湿を行っている間に、他方の吸湿デバイス１１Ｂの再生を行い、他方の吸湿デバイス１１Ｂの再生が完了した後に両吸湿デバイス１１Ａ，１１Ｂの接続を切り換えることにより、車室２内の除湿を二組の吸湿デバイス１１Ａ，１１Ｂによって連続して行うことができる。

（変形例）
図５は、変形例の除湿装置１０Ａの模式的な縦断面図である。図５には、上述した実施形態と共通部分に同一符号が付されている。
本変形例の除湿装置１０Ａは、基本的な構成は上記の実施形態とほぼ同様であるが、ハウジング１２の一端側に接続される上流側ダクトブロック１３Ａの構造が上記の実施形態と異なっている。

上流側ダクトブロック１３Ａは、流入口１３Ａａを有する集合通路１３Ａｄと、集合通路１３Ａｄから二股に分岐する分岐通路１３Ａｂ，１３Ａｃと、を有している。集合通路１３Ａｄには、車室内の空気を吸湿デバイス１１Ａ，１１Ｂに導入するための空気導入ファン１８が設けられている。分岐通路１３Ａｂ，１３Ａｃは、夫々吸湿デバイス１１Ａ，１１Ｂに連通している。集合通路１３Ａｄの空気導入ファン１８よりも下流側には、集合通路１３Ａｄから各分岐通路１３Ａｂ，１３Ａｃに流れ込む空気の割合を調整するための吸気振り分けドア４０が設けられている。吸気振り分けドア４０は、図示しないアクチュエータによって回動操作される。本実施形態では、吸気振り分けドア４０の回動位置を調整することにより、吸湿用の空気と再生用の空気の割合を調整することができる。

なお、図５では、下流側ダクトブロック１４の構造が模式的に描かれている。図５では、通路の構造を理解し易いように、便宜的に室内戻し口１４ｃと排出口１４ｄが各連通路１４ａ，１４ｂに接続されるようにそれぞれ二つ描かれている。各連通路１４ａ，１４ｂの下流側には、流路切換機構１９を構成する開閉ドア４２ａ，４２ｂが配置されている。各開閉ドア４２ａ，４２ｂは、図示しないアクチュエータの作動により、室内戻し口１４ｃと排出口１４ｄを開閉する。開閉ドア４２ａ，４２ｂは、各連通路１４ａ，１４ｂを、室内戻し口１４ｃと排出口１４ｄのいずれか一方に択一的に接続する。

本変形例の除湿装置１０Ａでは、上流側ダクトブロック１３Ａ内に吸気振り分けドア４０が配置されているため、吸気振り分けドア４０の回動位置を調整することにより、各吸湿デバイス１１Ａ，１１Ｂに対し、吸湿用の空気と再生用の空気を適切に振り分けることができる。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。

１０，１０Ａ…除湿装置
１１Ａ，１１Ｂ…吸湿デバイス
１５…吸湿部
１５ａ…上流側領域
１５ｂ…下流側領域
２１…ヒータ（加熱部、上流側加熱部）
２２…ヒータ（加熱部、下流側加熱部）

Claims (6)

1. 車室内の空気に含まれる水蒸気を吸着する吸湿デバイスを備え、
   前記吸湿デバイスに吸着した水蒸気を加熱によって脱離させる車両の除湿装置であって、
   前記吸湿デバイスは、
   空気中の水蒸気を吸着する吸湿部と、
   再生時に前記吸湿部の上流側領域と下流側領域を個別に直接加熱する複数の加熱部と、を備えていることを特徴とする車両の除湿装置。
2. 複数の前記加熱部は、
   前記吸湿部の前記上流側領域を加熱する上流側加熱部と、
   前記吸湿部の前記下流側領域を加熱する下流側加熱部と、から成り、
   前記上流側加熱部による前記上流側領域への加熱量が、前記下流側加熱部による前記下流側領域への加熱量よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項１に記載の車両の除湿装置。
3. 前記上流側加熱部の加熱面の面積は、前記下流側加熱部の加熱面の面積よりも広く設定されていることを特徴とする請求項２に記載の車両の除湿装置。
4. 前記上流側加熱部の発熱体の抵抗値は、前記下流側加熱部の発熱体の抵抗値よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項２に記載の車両の除湿装置。
5. 前記上流側加熱部の発熱体に印可する電圧は、前記下流側加熱部の発熱体に印可する電圧よりも高電圧に設定されていることを特徴とする請求項２に記載の車両の除湿装置。
6. 前記吸湿デバイスを並列に二組備え、
   各前記吸湿デバイスは、吸湿と再生が交互に切り換えられることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の車両の除湿装置。

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