JP4864753B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

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、特許文献１に開示されているように、静電微粒子水発生装置の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とが知られている。

そして、特許文献１に開示されているように、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構成を省くために、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によって発生する結露水を用いることが記載されている。

このペルチェ素子を冷却する際には、放熱フィンを用いて熱を放出させることになるが、この放熱フィンにも送風ファンを用いて送風すると冷却効率を上げることができる。
特開２００５−１３１５４９号公報

しかしながら、上記した特許文献１の送風ファンを用いる構成では、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、専用の送風ファンを必要としない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、前記ダクトの壁面に設けられた開口部にはハウジング部が装着され、該ハウジング部は前記ダクトの上流側に連通する取込口と下流側に連通する放出口とを有するとともに、前記ハウジング部の内部には、前記静電微粒子水発生装置の静電微粒子水生成部が配置されることを特徴とする。

ここで、前記静電微粒子水生成部は、前記取込口と前記放出口とを連通する迂回路に配置されるとともに、前記ダクトの内部には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の放熱フィンが配置されるように構成することができる。

また、前記ハウジング部は、前記取込口と前記放出口とを狭隘部を介して連通させるベンチュリ路と、前記開口部とは異なる個所から空気を取り込む生成路及び放熱路とを備えており、前記生成路には、前記静電微粒子水生成部が配置されるとともにその下流側が前記ベンチュリ路の前記狭隘部付近に接続され、前記放熱路には、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の放熱フィンが配置されるとともにその下流側が前記ダクト内部に連通している構成とすることもできる。

このように構成された本発明の車両用空調装置は、ダクトの壁面に設けられた開口部にハウジング部を装着し、そのハウジング部の内部に静電微粒子水発生装置の静電微粒子水生成部が配置される。

そして、このハウジング部は、ダクトの上流側と下流側に連通する取込口と放出口とを有しているのでその空気の流れや圧力差が利用でき、専用の送風ファンを設けることなく、静電微粒子水をダクトの内部に放出することができる。

また、静電微粒子水生成部が配置されたハウジング部をダクトの開口部に装着することで、容易に静電微粒子水発生装置を組み付けることができる。

さらに、取込口と放出口とを連通する迂回路に静電微粒子水生成部を配置し、ダクトの内部に放熱フィンを配置すれば、専用の送風ファンを設けなくても、ダクトの内部を流れる空気によって放熱フィンを効率的に冷却することができる。

また、別の形態の車両用空調装置では、ダクトの内部を流れる空気を取込口から取り込んでベンチュリ路に流れを形成する。一方、ダクトの開口部以外の個所から空気を取り込んで、その空気を静電微粒子水生成部が配置される生成路と、放熱フィンが配置される放熱路に流す。

そして、このベンチュリ路に生成路を接続することで、ダクト内部の風速や静圧に大きく左右されることなく、静電微粒子水を放出するために必要な量の空気の流れを形成することができる。

また、ダクトの開口部以外の個所から生成路と放熱路に流す空気を確保するようにすれば、ダクトの内部の風速や静圧に左右されることなく風量を確保することができる。さらに、結露水が発生しやすい水分を多く含んだ空気を生成路に流すことも可能になる。

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２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２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ダクトとしての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、車室内外の空気を導入する内外気導入部（図示せず）と、空気をろ過するフィルタ（図示せず）と、送風羽（図示せず）とを備えており、いわゆるシロッコファンタイプのものであるため、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。

また、空調ユニット２の内部には、図５に示すように、熱交換器としてエバポレータ２１やヒータ２２が配置されており、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で混合することで空気を最適な温度に調整して車室側に送風することができる。

さらに、図２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ている。

そして、図１，２に示すように、本実施の形態の車両用空調装置１では、一方のサイドベントダクト４１の上壁面に開口部４１ａを設け、その開口部４１ａに静電微粒子水発生装置６を取り付けたハウジング部５が装着される。

このハウジング部５は、下端が開口部４１ａに嵌合するように開口部４１ａの平面視形状と略同形状に形成されるとともに、下端の周囲に鍔部５５が張り出されて開口部４１ａの周囲に係合されるように構成されている。このハウジング部５を装着することによって、サイドベントダクト４１の開口部４１ａは閉塞される。

また、このハウジング部５には、図１に示すように、取込口５２と放出口５３とを蛇行して連通させる迂回路５１が形成されている。

この取込口５２は、サイドベントダクト４１の内部に突出して、上流側（空調ユニット２側）に向けて開口しており、その開口面はサイドベントダクト４１内部の空気が流れる方向（図１の白矢印方向）に略直交している。

また、放出口５３は、サイドベントダクト４１断面の中心に向けて開口しており、その開口面はサイドベントダクト４１内部の空気が流れる方向（図１の白矢印方向）に略平行している。

さらに、迂回路５１は、例えば図１に示すように、取込口５２からサイドベントダクト４１外方に向けて延びて屈曲し、サイドベントダクト４１の延伸方向に略平行して延設された後に、後述する静電微粒子水発生装置６の装着口５４で屈曲して再び外方に延設され、放出口５３に向けて折り返すように形成されている。

この迂回路５１の途中に設けられる装着口５４は、サイドベントダクト４１の内部と迂回路５１とを連通する開口が形成されるもので、静電微粒子水発生装置６を装着するために使用される。

この静電微粒子水発生装置６は、図３に示すように、静電微粒子水Ｍを生成する静電微粒子水生成部６１と、この静電微粒子水生成部６１に空気中の水分を供給する熱電変換素子としてのペルチェ素子６２と、このペルチェ素子６２を冷却する放熱フィン６３と、装着口５４を塞ぐ絶縁板６４とから主に構成されている。

この静電微粒子水生成部６１は、板状の放電電極６１ａと、その放電電極６１ａに突設された水搬送部６１ｂと、水搬送部６１ｂの先端から離間した位置に配置される対向電極６１ｃとから主に構成されている。

この放電電極６１ａは、アルミニウムなどの金属によって平面視長方形状に形成されて絶縁板６４の上面側に配置される。

また、水搬送部６１ｂ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、放電電極６１ａの略中央に突設されている。

さらに、対向電極６１ｃは、金属などによって同心円状に孔が設けられた円環板状に加工されている。

この放電電極６１ａと対向電極６１ｃとは、電源制御部７から電力の供給を受ける高電圧印加部７１に接続されており、放電電極６１ａ側がマイナス電極となるように高電圧が印加される。

そして、放電電極６１ａの背面に接して、この放電電極６１ａと平面視が略同形状のペルチェ素子６２が設けられるとともに、このペルチェ素子６２の背面には放熱フィン６３が取り付けられている。

このペルチェ素子６２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源制御部７から電流を流すと、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、放電電極６１ａに接する側が吸熱部となり、放熱フィン６３に接する側が放熱部となるように形成される。

また、絶縁板６４には、このペルチェ素子６２を収容して放電電極６１ａ側と放熱フィン６３側とを連通させる矩形の開口が設けられている。

一方、放熱フィン６３は、アルミなどの金属によって形成されるもので、図３に示したように、板状の基部の片面側に、複数の薄板状の羽を略平行に突設させることで表面積を大きくし、効率よく熱交換が行えるように形成されている。

そして、この放熱フィン６３は、薄板状の羽のそれぞれに均等に送風するために、図１に示すように羽の面を空気の流れる方向と平行にして、装着口５４からサイドベントダクト４１の内部に向けて突出させる。

他方、放熱フィン６３をこのような向きで装着口５４に取り付けると、静電微粒子水生成部６１が迂回路５１の内部に突設されることになる。

そして、サイドベントダクト４１の内部を流れていた空気の一部が、迂回路５１の取込口５２から取り入れられて静電微粒子水生成部６１に供給され、そこで生成された静電微粒子水Ｍとともに放出口５３まで運ばれて、サイドベントダクト４１の内部に静電微粒子水Ｍが放出される。

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に示すように、サイドベントダクト４１の上壁面に設けられた開口部４１ａにハウジング部５を装着し、そのハウジング部５の迂回路５１内部に静電微粒子水発生装置６の静電微粒子水生成部６１が配置される。

そして、このハウジング部５は、サイドベントダクト４１の上流側と下流側にそれぞれ連通する取込口５２と放出口５３とを有しているので、サイドベントダクト４１の内部を流れる空気の流れや取込口５２と放出口５３との間の圧力差を利用して迂回路５１に空気を取り込むことができる。

このため、専用の送風ファンを設けることなく、静電微粒子水Ｍをサイドベントダクト４１の内部に放出して、そこから車室内に静電微粒子水Ｍを放出することができる。

すなわち、取込口５２から空気が取り込まれると、迂回路５１に沿って放出口５３に至るまでの空気の流れが形成される。

この迂回路５１は、蛇行しており、サイドベントダクト４１の内部の風速とは異なる速さで空気が流れることになる。

そして、静電微粒子水生成部６１に水分を含んだ空気が流入して、対向電極６１ｃの中央の穴を通過することとなるが、この際、水搬送部６１ｂと対向電極６１ｃとの間で霧状に噴射された静電微粒子水Ｍが混合される。

この迂回路５１には一方向の空気の流れが形成されているので、通過する空気が滞留したり逆流したりすることがなく、水搬送部６１ｂから霧状に噴射された静電微粒子水Ｍを効率よく誘引することができる。

ここで、静電微粒子水Ｍの発生機構を概略説明する。

まず、図３に示すようにペルチェ素子６２に通電されることによって、ペルチェ素子６２の放電電極６１ａに向いた面が冷却され、このペルチェ素子６２に接している放電電極６１ａが冷却されて、放電電極６１ａの表面に結露水が生成される。

この結露水は、放電電極６１ａに突設された水搬送部６１ｂ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６１ｂの先端部まで搬送された結露水は、放電電極６１ａと対向電極６１ｃとの間に印加される高電圧によって、水搬送部６１ｂの鋭利な先端部から対向電極６１ｃに向かって噴射されて静電微粒子水Ｍとなる。

ここで、この結露水を生成するために、ペルチェ素子６２の裏面に接するように設けられた放熱フィン６３によって放熱することとなるが、図１に示すように、この放熱フィン６３はサイドベントダクト４１の内部に突出されているため、専用の送風ファンを設けなくても、放熱フィン６３の冷却に必要な風量を得ることができる。

すなわち、サイドベントダクト４１の開口部４１ａから内部に向けて放熱フィン６３が突出されることで、放熱フィン６３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６３が冷却されることで、この放熱フィン６３の前面側に接するペルチェ素子６２の放熱面を通じて、ペルチェ素子６２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Ｍを含有することとなった空気は、図１に示すように、迂回路５１の放出口５３からサイドベントダクト４１の内部に放出される。

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。

この静電微粒子水発生装置６から放出される静電微粒子水Ｍは、時間経過による減衰が少ないため、サイドベントダクト４１の吹出口から車室内に放出された静電微粒子水Ｍを車室内全体に拡散させることができる。

また、サイドベントダクト４１のように車室に近いダクトに静電微粒子水発生装置６を配置するのであれば、車両用空調装置１の内部での減衰を最小限に抑えることができる。

さらに、サイドベントダクト４１などのダクトの開口部４１ａに、直接、ハウジング部５を取り付ける構成であれば、様々な形態の車両用空調装置に対しても、ほとんど改変することなく容易に組み付けることができる。

すなわち、ハウジング部５の装着口５４に静電微粒子水発生装置６を取り付けておけば、そのハウジング部５をサイドベントダクト４１の上壁面に開けた開口部４１ａに装着するだけで、静電微粒子水発生装置６の配置が完了することになる。

このように、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、簡単な構成で静電微粒子水Ｍの放出に充分な風量及び風速を得ることができる。

また、ハウジング部５は、サイドベントダクト４１の外部に配置されるものなので、形状に対する制限が少なく、成形が容易な形状を採用することができる。

以下、図４，５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。

この実施例では、前記実施の形態のようにサイドベントダクト４１の内部を流れる空気を利用するだけでなく、それ以外の個所から空気を取り込んで利用する場合について説明する。

この実施例の車両用空調装置１Ａは、図５に示すように、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やセンタベントダクトなどのダクト４とを備えている。

この空調ユニット２の内部には、エバポレータ２１やヒータ２２が配置されており、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。

一方、ダクト４の壁面には、図４に示すような開口部４ａを設け、その開口部４ａに静電微粒子水発生装置６を取り付けたハウジング部８が装着される。

この実施例のハウジング部８は、下端が開口部４ａに嵌合するように開口部４ａの平面視形状と略同形状に形成されるとともに、下端の周囲に鍔部８７が張り出されて開口部４ａの周囲に係合されるように構成されている。

このハウジング部８には、図４に示すように、取込口８２と放出口８３とを連通するベンチュリ路８１が形成されている。

このベンチュリ路８１は、流路の両端にある取込口８２と放出口８３の断面よりも断面の小さい狭隘部８１ａが形成されたもので、取込口８２で取り込まれたときの風速よりも、狭隘部８１ａを通過するときの風速の方が速くなり、ベルヌーイの定理から、狭隘部８１ａの圧力が低くなる。

一方、ダクト４の空気の流れの下流側にあたるハウジング部８の面は、開口部４ａとは異なる個所から空気を取り込むために開口されている。

この開口には、静電微粒子水生成部６１が配置される生成路８４と、静電微粒子水生成部６１に空気中の水分を供給するペルチェ素子６２の放熱フィン６３が配置される放熱路８５とが連通される。

この生成路８４は、ダクト４の延伸方向に略平行して延設された後に、静電微粒子水発生装置６の装着口８６で屈曲してベンチュリ路８１の狭隘部８１ａの下流側に接続される。

また、放熱路８５は、生成路８４とは別の経路で形成されて、ベンチュリ路８１の放出口８３に接続される。

そして、静電微粒子水生成部６１が生成路８４に配置され、放熱フィン６３が放熱路８５に配置されるようにして、静電微粒子水発生装置６が装着口８６に取り付けられる。

この際、静電微粒子水生成部６１の対向電極６１ｃは、ベンチュリ路８１と生成路８４との接続口８８に配置される。また、静電微粒子水発生装置６の絶縁板６４によって装着口８６が塞がれ、生成路８４と放熱路８５の経路は分離される。

そして、上述したようにベルヌーイの定理により、圧力が低くなった狭隘部８１ａには生成路８４からの空気が流れ込み易くなり、放熱路８５よりも強い空気の流れが形成される。

ここで、生成路８４と放熱路８５には、図５に示すようにアスピレータ９の小径パイプ９２が接続される。

このアスピレータ９は、温度調整を自動で行う空調装置に必要なもので、ベルヌーイの定理を用いて車室内の空気を内気取込口９１に導入し、内部に設置された温度検出用センサー（図示せず）によって車室内の温度を検出するものである。

また、アスピレータ９は、内気取込口９１側の太径パイプ９３と、それに接続される小径パイプ９２とによって管路状に形成されるもので、例えばインストルメントパネルのステアリングの脇などに設けた内気取込口９１から、車室内の空気を導入する。

このため、このアスピレータ９に生成路８４と放熱路８５の端部を接続することで、ダクト４とは異なる個所から空気を取り込むことができる。

そして、このアスピレータ９によって取り込まれた空気によって、生成路８４では静電微粒子水Ｍの生成がおこなわれ、放熱路８５では放熱フィン６３の冷却がおこなわれる。

次に、本実施例の車両用空調装置１Ａの作用について説明する。

このように構成された本実施例の車両用空調装置１Ａは、ダクト４の内部を流れる空気を取込口８２から取り込んでベンチュリ路８１に空気の流れを形成する。

一方、アスピレータ９から空気を取り込んで、その空気を静電微粒子水生成部６１が配置される生成路８４と、放熱フィン６３が配置される放熱路８５に流す。

そして、このベンチュリ路８１の狭隘部８１ａの下流側に生成路８４を接続することで、生成路８４で発生した静電微粒子水Ｍをベンチュリ路８１の空気の流れに乗せて放出口８３から放出することができる。

すなわち、生成路８４は、ベンチュリ部８１の風速が最も速くなる狭隘部８１ａ付近に接続されるので、生成路８４の接続口８８からベンチュリ路８１に流れ込んだ静電微粒子水Ｍを効率的に放出口８３まで運ぶことができる。

このようにベンチュリ路８１を設けることで、ダクト４内部の風速や静圧に大きく左右されることなく、静電微粒子水Ｍを放出するために必要な量の空気の流れを形成することができる。

また、ダクト４の開口部４ａ以外の個所から生成路８４と放熱路８５に流す空気を確保するようにすれば、ダクト４の内部の風速や静圧に左右されることなく風量を確保することができる。

さらに、ダクト４の内部を流れる空気は、エバポレータ２１によって除湿された空気であるため、それよりも水分を多く含んだ空気を取り込んで生成路８４に流すことで、結露水を確実に発生させて静電微粒子水Ｍが連続して生成可能な状態を保つことが容易にできる。

なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態と略同様であるので説明を省略する。

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、サイドベントダクト４１にハウジング部５を装着する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、センタベントダクト４２などの別のダクトに装着する構成であってもよい。

また、前記実施例では、アスピレータ９を生成路８４及び放熱路８５に接続してダクト４とは異なる個所から空気を取り込む場合について説明したが、これに限定されるものではなく、それ以外の内気導入口や外気導入口から取り込まれた空気を導入する構成であってもよい。

本発明の最良の実施の形態の車両用空調装置のハウジング部付近の構成を説明する説明図である。 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。 実施例の車両用空調装置のハウジング部付近の構成を説明する説明図である。 実施例の車両用空調装置の概略構成を説明する説明図である。

符号の説明

１，１Ａ 車両用空調装置
２ 空調ユニット
３ 送風機
４ ダクト
４１ サイドベントダクト（ダクト）
４ａ，４１ａ 開口部
５ ハウジング部
５１ 迂回路
５２ 取込口
５３ 放出口
６ 静電微粒子水発生装置
６１ 静電微粒子水生成部
６２ ペルチェ素子（熱電変換素子）
６３ 放熱フィン
８ ハウジング部
８１ ベンチュリ路
８１ａ 狭隘部
８２ 取込口
８３ 放出口
８４ 生成路
８５ 放熱路

Claims (3)

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、
   前記ダクトの壁面に設けられた開口部にはハウジング部が装着され、該ハウジング部は前記ダクトの開口部の上流側に連通する取込口と、前記ダクトの開口部の下流側に連通する放出口と、前記取込口と前記放出口とを蛇行して連通させる迂回路とを有するとともに、
   前記ハウジング部の内部には、前記静電微粒子水発生装置の静電微粒子水生成部が配置され、前記静電微粒子水生成部は、前記取込口と前記放出口とを蛇行して連通する前記迂回路に配置されることを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記ダクトの内部に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の放熱フィンが配置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、
   前記ダクトの壁面に設けられた開口部にはハウジング部が装着され、該ハウジング部は前記ダクトの上流側に連通する取込口と下流側に連通する放出口とを有するとともに、
   前記ハウジング部の内部には、前記静電微粒子水発生装置の静電微粒子水生成部が配置され、
   前記ハウジング部は、前記取込口と前記放出口とを狭隘部を介して連通させるベンチュリ路と、前記開口部とは異なる個所から空気を取り込む生成路及び放熱路とを備えており、
   前記生成路には、前記静電微粒子水生成部が配置されるとともにその下流側が前記ベンチュリ路の前記狭隘部付近に接続され、
   前記放熱路には、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の放熱フィンが配置されるとともにその下流側が前記ダクト内部に連通していることを特徴とする車両用空調装置。