JP4567478B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、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乾燥を防止して快適な状態にする車両用空調装置の改良に関する。

車両用空調装置には、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して快適な車室内空間を確保したいという要望がある。
車両用空調装置はエネルギー消費が大きく、省エネの観点から、消費エネルギーを考慮した車両用空調装置が求められている。

従来、本出願人は、特願２００４−３３７３２０で、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車両用空調装置を提案した。

上記特願２００４−３３７３２０の図１を図７に基づいて説明する。なお符号は振り直した。
図７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、車室内空気（以下、内気とも云う。）を取入れる内気入口１０１並びに、窓ガラス側出口１０２及び乗員側出口１０３を備える空調ダクト１０４と、内気入口１０１から取入れた空気を二分させる仕切壁１０５と、窓ガラス側出口１０２に向かう通路を第１通路１０６、乗員側出口に向かう通路を第２通路１０７としたときに、第１通路１０６と第２通路１０７に内気を除湿するため回転自在に介在させた吸着回転体１０８と、この吸着回転体１０８より上流側にて第２通路１０７に配置した脱着用ヒータ１０９とを備える。
なお、１１１はブロア、１１２はエバポレータである。

第１通路１０６を通る内気は吸着回転体１０８で湿分を吸着され、乾燥空気化した内気を窓ガラスに当てることで、熱エネルギーを節約しながら窓ガラスのくもり防止を図る。 第２通路を通る内気は脱着用ヒータ１０９で加熱され、この内気を吸着回転体１０８に通過させ、第１通路１０６で吸着回転体１０８が吸着した湿分を脱着させ加湿空気とし、この加湿空気を乗員側出口１０３に導き、車室内の湿度を快適な状態に維持する。

しかしながら、非特許文献１によれば、吸着回転体１０８と脱着用ヒータ１０９は、ブロア１１１とエバポレータ１１２の間に配置され、空調ダクト１０４は空気流れ方向に長くなるため、空調ダクト１０４が大型化するという問題があり、改良の余地がある。

そこで、本発明は、吸着回転体を備える車両用空調装置において、空調ダクトの大型化を抑制する技術を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明では、入口及び出口を有する空調ダクトに、入口から空気を導入するブロアと、空気を加熱して暖房用空気にする暖房用ヒータと、この暖房用ヒータを迂回させて空気を流すバイパス通路と、暖房用ヒータとバイパス通路とに流れる空気の割合を調節するエアミックスダンパと、暖房用ヒータを通過した空気とバイパス通路を通過した空気を混合する混合室と、湿分を吸着する吸着材で構成した吸着回転体と、この吸着回転体の脱着ゾーンに向かう空気を加熱して脱着用空気を得る脱着用ヒータとを備える車両用空調装置であって、吸着回転体並びに脱着用ヒータを、混合室に配置し、吸着回転体は、中央に中空部を有する中空円筒体で構成することで、径方向に空気を流すようにし、混合室の入口と中空部の間の領域を第１吸着ゾーン、中空部と窓ガラス側出口の間の領域を第２吸着ゾーン、中空部と乗員側出口の間の領域を脱着ゾーンと設定したときに、脱着用ヒータは、中空部内に且つ脱着ゾーンの上流に配置したことを特徴とする。

請求項２に係る発明では、吸着回転体は、バイパス通路側から暖房用ヒータ側へ回転させることを特徴とする。

請求項３に係る発明では、空調ダクト内に且つ暖房用ヒータの上流に、空気を冷却して冷房用空気を得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、暖房用ヒータを通過した空気とバイパス通路を通過した空気を混合する混合室を設けると共に、この混合室に、吸着回転体並びに脱着用ヒータを配置した。空調ダクトの混合室に吸着回転体と脱着用ヒータを配置したので、空調ダクトの大型化を抑制することができるという利点がある。

また、混合室内において、先ず、第１吸着ゾーンである空気入口から吸着回転体の中空部に向け空気を通過させ、次に、第２吸着ゾーンである吸着回転体の中空部から窓ガラス側出口に向け空気を通過させ、窓ガラス側出口から乾燥空気を吐出する。すなわち、空気は吸着回転体の径方向通路を吸着回転体の外側から内側に、内側から外側に、２回通過する。すなわち、吸着回転体の径方向通路を互いに反対方向に通過することになる。

吸着回転体は吸着材で構成し、混合室に備える第１及び第２吸着ゾーンで、空気は吸着材を備える吸着回転体の径方向通路を２回通過するため、径方向通路を通過する空気中の湿分を効果的に吸着させることができる。

加えて、第１吸着ゾーンを通過して中空部に到達した空気は、潜熱により温度が上昇する。そして、この温度上昇した空気を脱着ゾーンの上流となる中空部に設けた脱着用ヒータで加熱する。このため、混合室内の空気を直接加熱する場合と比較すると、脱着用ヒータの負荷を低減することができる。

請求項２に係る発明では、吸着回転体は、バイパス通路側から暖房用ヒータ側へ回転するため、混合室の第１吸着ゾーンの入口で、吸着回転体は、先ず、バイパス通路から導入される空気にさらされて冷却され、次に、暖房用ヒータから導入される空気にさらされて加熱される。第１吸着ゾーンに到達した吸着回転体は先ず冷却されるため、吸着回転体が暖房用ヒータからバイパス通路へ向け回転する場合と比較して、第１吸着ゾーンにおける吸着回転体の湿分の吸着効率を向上させることができるという利点がある。

請求項３に係る発明では、空調ダクト内に且つ暖房用ヒータの上流に、空気を冷却して冷房用空気を得るエバポレータを配置したので、吸着回転体は、先ずバイパス通路から導入される空気により冷却される。そして、この空気は、エバポレータにより冷却された空気であるため、エバポレータを設けない場合と比較して、吸着回転体の湿分の吸着効率をさらに向上させ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。
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、空気を取入れる空気入口１１及び窓ガラスの内面に向かって調和空気を吐出する窓ガラス側出口１２並びに乗員に向かって調和空気を吐出する乗員側出口１３を備える空調ダクト１４と、この空調ダクト１４の内部に設け、空気入口１１から空気を取入れ、この空気を窓ガラス側出口１２並びに乗員側出口１３に向け送るブロア１５と、このブロア１５を支持するブロア軸１６に軸継手１７を介して連結しブロア１５を回転させるブロア用モータ１８と、このブロア１５から出た空気を冷却するエバポレータ２１と、このエバポレータ２１を通過した空気を加熱する暖房用ヒータ２２、例えば、エンジン冷却水を利用したヒータコア、及びこの暖房用ヒータ２２と並列に設けて、この暖房用ヒータ２２をバイパスして空気を通すバイパス通路２３と、このバイパス通路２３の流路面積を調整するエアミックスダンパ２４と、暖房用ヒータ２２、バイパス通路２３、窓ガラス側出口１２及び乗員側出口１３の間に介在させ、暖房用ヒータ２２及びバイパス通路２３を通過した空気を混合する混合室２５と、この混合室２５内の空気から湿分を吸着し、この湿分を乗員側出口１３から吐出する空気に与える吸着回転体２６と、この吸着回転体２６をバイパス通路２３側から暖房用ヒータ２２側へ、矢印Ｓの方向に回転させる回転手段２７としての吸着回転体用モータ２８と、この吸着回転体用モータ２８の駆動プーリ３１と吸着回転体２６に備える従動プーリ３２との間に掛け渡して吸着回転体２６に駆動力を伝達する駆動ベルト３３と、混合室２５内に且つ吸着回転体２６の内部に配置した脱着用ヒータ３４、例えばシーズヒータとからなる。

なお、ブロア１５に連結するブロア用モータ１８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１５や吸着回転体２６の回転手段２７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。例えば回転手段２７をギヤに変更しても良い。
３５・・・（・・・は複数を示す。以下同じ。）は軸受であり、ブロア１５を両端支持する構造を例示した。

すなわち、本発明の車両用空調装置１０は、入口４１及び出口４２を有する空調ダクト１４に、入口４１から空気を導入するブロア１５と、空気を加熱して暖房用空気にする暖房用ヒータ２２と、この暖房用ヒータ２２を迂回させて空気を流すバイパス通路２３と、暖房用ヒータ２２とバイパス通路２３とに流れる空気の割合を調節するエアミックスダンパ２４と、暖房用ヒータ２２を通過した空気とバイパス通路２３を通過した空気を混合する混合室２５と、湿分を吸着する吸着材４４（後述）で構成した吸着回転体２６と、この吸着回転体２６の脱着ゾーン５３（後述）に向かう空気を加熱して脱着用空気を得る脱着用ヒータ３４を備えるものであって、吸着回転体２６並びに脱着用ヒータ３４を、混合室２５に配置したものである。

なお、空調ダクトの出口４２は、車両の窓ガラス側へ空気を吐出する窓ガラス側出口１２及び乗員側で空気を吐出する乗員側出口１３とからなる。

また、混合室２５は、略Ｔ字断面となるように混合室の入口５４と、窓ガラス側出口１２と、乗員側出口１３を備えると共に、通気構造で且つ湿った空気から湿分を吸着する吸着材４４で構成した吸着回転体２６を備え、この吸着回転体２６を回転手段２７で駆動させるようにし、混合室２５に空気を暖める脱着用ヒータ３４を配置し、この脱着用ヒータ３４で暖めた空気を吸着回転体２６に通過させることで、この暖めた空気に湿分を吸収させるようにしたものである。

図２は吸着回転体の構造及び空気の流れを説明する図である。
吸着回転体２６は、内部に中空部４５と、この中空部４５から半径方向に吸着材４４（図１参照）を保持する径方向通路４６・・・を備えた中空円筒体４７である。
そして、中空部４５から中空円筒体４７の周囲４８に向かって設けた径方向通路４６・・・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。

図において、空気の流れを分かり易く説明するため、径方向通路４６の個数は６つとしたが、実際の個数は異なるものであり、これらの個数は任意の数に設定することができることは云うまでもない。

すなわち、吸着回転体２６は、中央に中空部４５を有する中空円筒体４７で構成することで、径方向に空気を流すようにし、この中空円筒体４７は、混合室の入口５４と中空部４５の間の領域を第１吸着ゾーン５１、中空部４５と窓ガラス側出口１２（図１参照）の間の領域を第２吸着ゾーン５２、中空部４５と乗員側出口１３（図１参照）の間の領域を脱着ゾーン５３と設定したときに、脱着用ヒータ３４は、中空部４５内に且つ脱着ゾーン５３の上流に配置したものである。

混合室２５内において、吸着回転体２６を矢印Ｓの方向に回転させながら、先ず、第１吸着ゾーン５１で混合室の入口５４から、吸着回転体２６の中空部４５に向け矢印５６、５６の方向に空気が通過し、次に、第２吸着ゾーン５２で吸着回転体２６の中空部４５から第１出口６１に向け矢印５７、５７の方向に空気は通過し、窓ガラス側出口１２（図１参照）から乾燥空気を吐出する。すなわち、空気は吸着回転体２６の径方向通路４６、４６を吸着回転体２６の外側から内側に、内側から外側に、２回通過する。吸着回転体２６の径方向通路４６、４６を互いに反対方向に通過することになる。

同様に、中空部４５の空気は、第２出口６２に向け矢印５８、５８の方向に通過し、第１吸着ゾーン５１及び第２吸着ゾーン５２で吸着回転体２６に備える吸着材４４に吸着させた湿分を脱着ゾーン５３で脱着する。この脱着ゾーン５３の上流となる中空部４５に設けた脱着用ヒータ３４の作用により、脱着ゾーン５３に加熱した空気を流して、脱着ゾーン５３に位置する径方向通路４６、４６の吸着材により吸着された湿分を脱着し、乗員側出口１３（図１参照）から湿分を含んだ空気が吐出する。

図３は吸着回転体における湿分の吸着と脱着を説明する図であり、混合室の入口５４から混合室２５に入った空気は、吸着回転体２６の吸着ゾーン５１、５２により、空気の湿分が吸着され、乾燥空気となり、第１出口６１から矢印５９の方向に吐出されると共に、脱着用ヒータ３４及び吸着回転体２６の脱着ゾーン５３により、吸着回転体２６に吸着された湿分が脱着され、加湿空気となり、第２出口６２から矢印６０の方向に吐出されることを示す。

吸着回転体２６の径方向通路４６（図２参照）には吸着材４４（図１参照）を備え、空調ダクト１４の混合室２５に備える第１及び第２吸着ゾーン５１、５２で、空気は吸着材４４を備える吸着回転体２６の径方向通路４６を外側から内側に、そして、内側から外側に、２回通過するため、径方向通路４６を通過する空気中の湿分を効果的に吸着することができる。

加えて、第１吸着ゾーン５１を通過して中空部４５に到達した空気は、潜熱により温度が上昇する。そして、この温度上昇した空気を脱着用ヒータ３４で加熱する。このため、混合室２５内の空気を直接加熱する場合と比較すると、脱着用ヒータ３４の負荷を低減することができる。

図１に戻って、吸着回転体２６は、回転手段２７で、バイパス通路２３から暖房用ヒータ２２の方向に、混合室の入口５４、第１出口６１、第２出口６２の順に回転するものである。吸着回転体２６は、混合室の入口５４、第１出口６１、第２出口６２の順に回転するため、混合室２５の第１吸着ゾーン５１の入口である混合室の入口５４で、吸着回転体２６は、先ず、バイパス通路２３から導入される空気にさらされて冷却され、次に、暖房用ヒータ２２から導入される空気にさらされて加熱される。第１吸着ゾーン５１に到達した吸着回転体２６は先ず冷却されるため、吸着回転体２６が暖房用ヒータ２２からバイパス通路２３へ向け回転する場合と比較して、第１吸着ゾーン５１（図２参照）における吸着回転体２６の湿分の吸着効率を向上させることができる。

従って、吸着回転体２６を暖房用ヒータ２２からバイパス通路２３へ向け回転する場合と比較すると、第１吸着ゾーン５１における吸着回転体２６の湿分の吸着効率を向上させることができる。

空調ダクト１４に備える暖房用ヒータ２２の上流の空気入口１１側には、空気を冷却して冷房用空気を得るエバポレータ２１を設けた。
空調ダクト１４は、暖房用ヒータ２２の上流にエバポレータ２１を有するため、吸着回転体２６は、先ずバイパス通路２３から導入される空気により冷却される。そして、この空気は、エバポレータ２１により冷却された空気であるため、エバポレータ２１を設けない場合と比較して、吸着回転体２６の湿分の吸着効率をさらに向上させることができる。

なお、エバポレータ２１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２１を空気の露点温度以下にすると、エバポレータ２１は湿分を除去するため、エバポレータ２１を通過させることにより除湿することができる。

図４は車両用空調装置の作用図（吸着回転体により調和された空気が窓ガラス側出口及び乗員側出口から吹出すことを説明する図）である。
ブロア１５により、空気入口１１から空調ダクト１４に取入れられた空気は、エバポレータ２１で冷却後エアミックスダンパ２４によって暖房用ヒータ２２とバイパス通路２３に配分される。暖房用ヒータ２２とバイパス通路２３を通過した空気は混合室２５に入り、空気の湿分は、吸着ゾーン５１、５２において吸着回転体２６を通過するとき吸着されて乾燥空気となり、窓ガラスの内面に向かうように取付けた窓ガラス側出口１２から車室内に吹出す。

また、混合室２５に入った空気は、脱着用ヒータ３４で加熱後、脱着ゾーン５３において、吸着回転体２６が吸着した湿分を脱着させて加湿空気となり、乗員側出口１３から車室内に吹出す。

脱着ゾーン５３において、吸着回転体２６の上流側に脱着用ヒータ３４を配置したので、脱着用ヒータ３４を通る空気は、脱着用ヒータ３４で加熱され、吸着回転体２６を通過するときに、脱着ゾーン５３で吸着回転体２６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、乗員側に導くことにより、車室内の湿度を快適な状態に維持することができる。

図５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）であり、本発明に係る車両用空調装置を車両に搭載した図である。
車両用空調装置１０は、車室内空気及び／又は車室外空気を空気入口１１から取入れ、窓ガラス側出口１２より窓ガラスの内面６５に向け乾燥空気を吐出すると共に、乗員側出口１３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６６の窓ガラスの内面６５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。

図６は従来例と比較した作用説明図である。
（ａ）において、吸着回転体２６Ａと脱着用ヒータ３４Ａは、ブロア１５Ａとエバポレータ２１Ａの間に配置され、空調ダクト１４Ａは空気流れ方向に、長さＬ１となるため、空調ダクト１４Ａが大型化する。

（ｂ）において、空調ダクト１４の他端１４ｂに暖房用ヒータ２２を通過した空気並びにバイパス通路２３を通過した空気を合わせて混合する混合室２５を設け、この混合室２５に吸着回転体２６を設け、この吸着回転体２６の第２出口６２に臨む部位に脱着用ヒータ３４を配置する。すなわち、混合室２５に吸着回転体２６と脱着用ヒータ３４をまとめて配置する。
空調ダクトの混合室２５に吸着回転体２６と脱着用ヒータ３４をまとめて配置したので、空調ダクト１４は長さＬ２となり、Ｌ１に比較してΔＬだけ短縮可能なため、空調ダクト１４の大型化を抑制することができる。

尚、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。 吸着回転体の構造及び空気の流れを説明する図である。 吸着回転体における湿分の吸着と脱着を説明する図である。 車両用空調装置の作用図（吸着回転体により調和された空気が窓ガラス側出口及び乗員側出口から吹出すことを説明する図）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。 従来例と比較した作用説明図である。 従来の技術の基本原理を説明する図である。

符号の説明

１０…車両用空調装置、１２…窓ガラス側出口、１３…乗員側出口、１４…空調ダクト、１５…ブロア、２１…エバポレータ、２２…暖房用ヒータ、２３…バイパス通路、２４…エアミックスダンパ、２５…混合室、２６…吸着回転体、３４…脱着用ヒータ、４１…入口、４２…出口、４４…吸着材、４５…中空部、４７…中空円筒体、５１…第１吸着ゾーン、５２…第２吸着ゾーン、５３…脱着ゾーン。

Claims (3)

1. 入口及び出口を有する空調ダクトに、前記入口から空気を導入するブロアと、空気を加熱して暖房用空気にする暖房用ヒータと、この暖房用ヒータを迂回させて空気を流すバイパス通路と、前記暖房用ヒータとバイパス通路とに流れる空気の割合を調節するエアミックスダンパと、前記暖房用ヒータを通過した空気と前記バイパス通路を通過した空気を混合する混合室と、湿分を吸着する吸着材で構成した吸着回転体と、この吸着回転体の脱着ゾーンに向かう空気を加熱して脱着用空気を得る脱着用ヒータとを備える車両用空調装置であって、前記吸着回転体並びに前記脱着用ヒータを、前記混合室に配置し、
   前記空調ダクトの出口は、車両の窓ガラス側へ空気を吐出する窓ガラス側出口及び乗員側で空気を吐出する乗員側出口とからなり、
   前記吸着回転体は、中央に中空部を有する中空円筒体で構成することで、径方向に空気を流すようにし、前記混合室の入口と前記中空部の間の領域を第１吸着ゾーン、前記中空部と前記窓ガラス側出口の間の領域を第２吸着ゾーン、前記中空部と前記乗員側出口の間の領域を前記脱着ゾーンと設定したときに、
   前記脱着用ヒータは、前記中空部内に且つ前記脱着ゾーンの上流に配置したことを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記吸着回転体は、前記バイパス通路側から前記暖房用ヒータ側へ回転させることを特徴とする請求項１記載の車両用空調装置。
3. 前記空調ダクト内に且つ前記暖房用ヒータの上流に、空気を冷却して冷房用空気を得るエバポレータを配置したことを特徴とする請求項２記載の車両用空調装置。

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