JP4873950B2 - Automotive air purification system - Google Patents
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Description
本発明は、自動車室内の空気状態を快適かつ清潔に維持しながら、高効率に車内空気の換気および除湿を可能とする自動車空気清浄化システムに関する。 The present invention relates to an automobile air cleaning system that enables ventilation and dehumidification of in-vehicle air with high efficiency while maintaining a comfortable and clean air condition in an automobile interior.
近年、地球温暖化の傾向が顕著となり、その対策として主たる温室効果ガスである二酸化炭素の排出量を削減すべく化石燃料の高効率使用(省エネルギー活動)が進められている。特に化石燃料は自動車燃料として多く使用されているため、その使用量削減に向けた自動車燃費の改善は喫緊の課題である。 In recent years, the trend of global warming has become prominent, and high-efficiency use (energy conservation activities) of fossil fuels has been promoted as a countermeasure against the emission of carbon dioxide, the main greenhouse gas. In particular, since fossil fuels are often used as automobile fuels, improvement of automobile fuel consumption for reducing the amount of use is an urgent issue.
自動車の燃費低下の一因として、車内空調装置(以下カーエアコンという)の稼働により、稼働しない場合に比べ自動車の燃費は約20%悪化することが指摘されている。特にカーエアコンは、夏季や梅雨時の冷房・除湿運転のみならず、窓ガラスの曇り防止等のため冬季においても除湿運転が行われ、一年を通じてのカーエアコン運転が自動車の燃費低下と、さらには地球温暖化の問題を招いている。 It has been pointed out that as a cause of a reduction in fuel consumption of automobiles, the fuel consumption of automobiles is deteriorated by about 20% due to the operation of an in-vehicle air conditioner (hereinafter referred to as a car air conditioner) as compared with the case of not operating. In particular, car air conditioners are not only used for cooling and dehumidifying during the summer and rainy season, but also in winter to prevent fogging of the window glass. Invites global warming problems.
さらに、近年においては自動車室内に多用される樹脂や接着剤を主因とした揮発性有機化合物(VOC)による人体への悪影響が懸念され、車内換気も重要な課題となっている。他方で、車内換気に伴い、トンネルなどにおいては、充満した排気ガスを車内へ供給することによる健康被害が懸念されている。 Furthermore, in recent years, there are concerns about adverse effects on human bodies caused by volatile organic compounds (VOC) mainly caused by resins and adhesives frequently used in automobile interiors, and ventilation in the vehicle is also an important issue. On the other hand, along with ventilation in the vehicle, there are concerns about health damage caused by supplying full exhaust gas into the vehicle in tunnels and the like.
一方、最近では室内の空調負荷を低減する目的で、下記特許文献1、2に記載されるようなデシカント空調機が提案されている。下記特許文献1では、互いに逆向きの排気通路と給気通路とを仕切壁を介して隣接させ、両通路に吸湿剤を交互に露出させることにより高湿度側から低湿度側へ水分を移動させる吸放湿手段を設けると共に、該吸放湿手段の両側に熱媒又は蓄熱体を両通路間で移動させることにより高温側から低温側へ熱の移動を行う熱交換手段を設け、更に各通路の上流側の熱交換手段と吸放湿ドラムとの間にそれぞれ加熱器を設けるデシカント型空調機において、前記加熱器はガス給湯器から温水が供給されるコイルで形成されるか、ガスバーナの直火あるいは電熱ヒータを用いて形成され、前記吸湿手段及び熱交換手段はいずれもハニカム構造の多孔体を備えた回転ドラムとして構成されることが記載されている。
On the other hand, recently, desiccant air conditioners as described in
また、下記特許文献2では、第1の空気流路と第2の空気流路を隣接させ、これらの流路を遮るように回転型吸着剤および回転型顕熱熱交換器が備えられ、前記第2の空気流路の前記回転型吸着剤と前記回転型顕熱熱交換器の間に設けられた加熱手段などからなる空気調和機において、前記回転型吸着剤にはハニカム体の表面にシリカゲル、ゼオライト、活性炭などの吸着剤を塗布あるいは表面処理により付着せしめたデシカントロータが使用され、前記加熱手段には加熱ヒータが使用された空気調和機が記載されている。
しかしながら、上記特許文献1、2に記載された空調機の場合は、主に湿度分を吸着する物質(除湿材)により、空気中の湿分を吸着して乾燥した空気とする装置であるが、除湿材の再生に電気加熱やガス加熱などのエネルギーを使用するためエネルギー効率が非常に悪いと共に、装置が大型になりやすく液晶製造工場やスケートリンクなどの特殊用途向けであった。
However, in the case of the air conditioners described in
さらに、上記特許文献1、2に記載された空調機の場合は、除湿材を収容する壁体としてハニカム形状のものが多く使用され、供給される外気の除塵や有害化学物質を吸着・ろ過するなどのフィルタリング(除却処理)が出来ないという問題があった。
Furthermore, in the case of the air conditioners described in
ところで、カーエアコンにおける除湿は、空気を露点以下の温度まで冷却して、結露による凝縮水の分離を行った後、低温化した空気を加熱して乾燥空気として車内へ供給するように構成したものであり、このためには大きなエネルギーを消費していた。したがって、カーエアコンの除湿負荷を軽減できれば、自動車の燃費改善に大いに有効であると言える。 By the way, dehumidification in car air conditioners is configured to cool the air to a temperature below the dew point, separate condensed water by condensation, and then heat the cooled air to supply it as dry air into the vehicle For this purpose, a large amount of energy was consumed. Therefore, if the dehumidifying load of the car air conditioner can be reduced, it can be said that it is very effective for improving the fuel efficiency of the automobile.
ところが、近年普及が進みつつある上記特許文献1、2記載のようなデシカント除湿装置は、装置の寸法が大型となりがちで、自動車への搭載には不向きであった。しかも使用される除湿材は、再生温度が100℃以上のものが主流であったため自動車向けの実用化には至っていない。さらに、除湿材による吸湿時に除湿材の温度が上昇するため、除湿材の吸湿能力が低下するなどの問題があった。
However, the desiccant dehumidifiers as described in
そこで、本発明の主たる課題は、自動車燃費悪化原因の一つであるカーエアコンの除湿負荷を軽減して高効率の車内換気を行うことを目的とした小型化された自動車空気浄化システムを実現するとともに、車内に供給される外気の効率的なフィルタリングによる除塵や有害化学物質の除却を可能にした自動車空気清浄化システムを提供することにある。 Thus, the main problem of the present invention is to realize a miniaturized automobile air purification system for reducing the dehumidifying load of a car air conditioner, which is one of the causes of deterioration of automobile fuel efficiency, and performing highly efficient interior ventilation. Another object is to provide an automobile air cleaning system that enables dust removal and removal of harmful chemical substances by efficient filtering of outside air supplied into the vehicle.
前記課題を解決するために請求項1に係る本発明として、除湿材および吸着材を内蔵し流通空気の除湿又は加湿と化学物質、塵埃の吸着又は脱着とを行うフィルター装置部と、蓄熱体を内蔵し流通空気の冷却又は加熱を行う蓄熱装置部とを備え、前記フィルター装置部を通過した外気を前記蓄熱装置部を経由した後に車内へ供給する給気モード運転と、前記蓄熱装置部を通過した車内空気を直接的に車外へ排出するとともに、自動車の稼働装置部から排出された高温排気を前記フィルター装置部を経由して車外へ排出する排気モード運転とを交互に繰り返し行うようにしたことを特徴とする自動車空気清浄化システムが提供される。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention according to
上記請求項1記載の本発明は、給気モード運転時にはフィルター装置部において除湿および化学物質の除去がされた空気を車内へ供給し、再生モード運転時には前記給気モード運転で吸着した水分、化学物質などを脱着して車外へ排出し、この給気モード運転と再生モード運転とを交互に繰り返すことによって、快適でクリーンな空気を車内に供給することが可能となり、カーエアコンの除湿負荷を軽減して自動車燃費の悪化が防止できる。 In the first aspect of the present invention, the air that has been dehumidified and removed of chemical substances in the filter device section is supplied to the vehicle during the air supply mode operation, and the moisture, chemicals adsorbed in the air supply mode operation are supplied during the regeneration mode operation. By desorbing substances and discharging them to the outside of the vehicle and repeating this air supply mode operation and regeneration mode operation alternately, it becomes possible to supply comfortable and clean air into the vehicle, reducing the dehumidification load of the car air conditioner As a result, deterioration of automobile fuel consumption can be prevented.
また、蓄熱装置部を備えることによって、給気モード運転時にフィルター装置部で除湿され温度変化した空気を蓄熱装置部で温度調整することが可能となり、カーエアコン負荷の低減が可能となる。 Further, by providing the heat storage device section, it is possible to adjust the temperature of the air that has been dehumidified by the filter device section and changed in temperature during the air supply mode operation, and the load of the car air conditioner can be reduced.
請求項2に係る本発明として、前記フィルター装置部の流通経路と隔壁を介して熱交換可能に形成された空気流路が配設され、前記給気モード運転時には常に前記空気流路に外気を流通させる構成としたことを特徴とする請求項1記載の自動車空気清浄化システムが提供される。
As an aspect of the present invention according to
上記請求項2記載の本発明は、給気モード運転時にフィルター装置部で除湿され温度上昇した空気と外気との熱交換可能な空気流路を構成することによって、フィルター装置部の流通経路を流通する空気の温度上昇が抑えられ、フィルター装置部に内蔵する除湿材の除湿性能を維持することが可能となる。
The present invention according to
請求項3に係る本発明として、前記給気モード運転時に、前記フィルター装置部へ供給する外気に代えて車内空気を用いたことを特徴とする請求項1〜2いずれかに記載の自動車空気清浄化システムが提供される。 As the present invention according to claim 3, wherein the air supply mode operation, the motor vehicle air cleaning according to any one of claims 1-2, characterized in that using the in-vehicle air instead of outside air supplied to the filter device unit A system is provided.
上記請求項3記載の本発明は、給気モード運転時にフィルター装置部へ供給する空気として車内空気も供給できるようにしたため、空気が乾燥した冬季などにおいても対応可能することができるとともに、大雨などの悪天候時や塵埃が多量に含まれる外気条件時においても車内空気を循環させることができるので、一年を通じて、種々の気象条件に対応した運転が可能となる。 Since the present invention according to claim 3 can supply the air in the vehicle as the air supplied to the filter device during the air supply mode operation, it can cope with the winter when the air is dry, heavy rain, etc. Since the in-vehicle air can be circulated even during bad weather conditions or outside air conditions that contain a large amount of dust, operation corresponding to various weather conditions is possible throughout the year.
請求項4に係る本発明として、前記給気モード運転時に前記フィルター装置部へ供給する空気として、前記外気または前記車内空気の選択を、自動車に備えられる空調装置の外気導入/内気循環の切り替えスイッチと連動させる構成としたことを特徴とする請求項3記載の自動車空気清浄化システムが提供される。 According to a fourth aspect of the present invention, as the air to be supplied to the filter device during the air supply mode operation, the outside air or the air inside the vehicle is selected as an outside air introduction / inside air circulation switching switch of an air conditioner provided in an automobile. An automobile air cleaning system according to claim 3 is provided.
上記請求項4記載の本発明は、自動車空気清浄化システムの取り扱いを容易にするためのものである。
The present invention according to
請求項5に係る本発明として、前記給気モード運転時に、前記フィルター装置部を通過した空気を、自動車に備えられる空調装置のエバポレータ上流へ導き熱交換によって冷却した後、車内に供給する構成としたことを特徴とする請求項1〜4いずれかに記載の自動車空気清浄化システムが提供される。
According to a fifth aspect of the present invention, in the air supply mode operation, the air that has passed through the filter device section is guided upstream of an evaporator of an air conditioner provided in an automobile, cooled by heat exchange, and then supplied into the vehicle. An automobile air cleaning system according to any one of
上記請求項5記載の本発明は、除湿材により除湿された空気の温度上昇を抑えることが可能となる。 According to the fifth aspect of the present invention, it is possible to suppress the temperature rise of the air dehumidified by the dehumidifying material.
請求項6に係る本発明として、前記フィルター装置部におけるフィルターは、吸湿効果のある粉粒状の除湿材と、化学物質の吸着効果のある粉粒状の吸着材とが通気性シートに分散固定されることによって構成されるか、又は前記除湿材及び吸着材を溶解させた液体を通気性シートに吸着させた後、乾燥・晶析することによって構成されるか、或いは前記除湿材及び吸着材を含有する繊維を織り込むことによって構成されたシート状のフィルターとされることを特徴とする請求項1〜5いずれかに記載の自動車空気清浄化システムが提供される。
As the present invention according to
上記請求項6記載の本発明は、流通する空気との接触面積を増加することができるようになり、フィルターへの水分、塵埃、化学物質などの吸脱着が効率よく行われるようになるとともに、快適でクリーンな空気を車内に供給することができ、カーエアコンの空調負荷低減ひいては自動車燃費を向上することができるようになる。またこの構成により、フィルターおよびフィルター装置部の製造が容易で軽量コンパクトな構造にすることができ、かつ、フィルターのカセット交換方式などによりメンテナンスを容易にすることができる。
The present invention according to
請求項7に係る本発明として、前記フィルター装置部で使用する除湿材は、相対湿度約65%以上の湿度領域での最大吸湿量が相対湿度約35%以下の湿度領域での最大吸湿量の2倍以上のものを用いることを特徴とする請求項1〜6いずれかに記載の自動車空気清浄化システムが提供される。
As a seventh aspect of the present invention, the dehumidifying material used in the filter device section has a maximum moisture absorption amount in a humidity region having a relative humidity of about 35% or less. The vehicle air cleaning system according to any one of
上記請求項7記載の本発明は、給気モード運転時に、フィルター装置部を流通する空気の十分な除湿が可能になるとともに、再生モード運転時に、前記稼働装置部からの温風により、除湿材の十分な乾燥(再生)が可能になり、フィルター装置部を小型化することも可能となる。 According to the seventh aspect of the present invention, it is possible to sufficiently dehumidify the air flowing through the filter device part during the air supply mode operation, and the dehumidifying material by the warm air from the operating device part during the regeneration mode operation. Can be sufficiently dried (regenerated), and the filter unit can be downsized.
請求項8に係る本発明として、前記フィルター装置部のフィルターに光触媒物質を備えるとともに、紫外線照射装置を備え、給気モード運転時に前記フィルター装置部に紫外線を照射可能な構成としたことを特徴とする請求項1〜7いずれかに記載の自動車空気清浄化システムが提供される。
The present invention according to
上記請求項8記載の本発明は、光触媒の有害化学物質の分解、無害化作用により、車内に供給される空気の清浄化が可能になる。
In the present invention described in
請求項9に係る本発明として、本自動車空気清浄化システムの始動時は、常に再生モード運転から開始するようにしたことを特徴とする請求項1〜8いずれかに記載の自動車空気清浄化システムが提供される。
As the present invention according to
上記請求項9記載の本発明は、本自動車空気清浄化システムの始動時に、フィルター装置部のフィルターが多量の水分や化学物質を含んでいた場合に、これらの水分や化学物質が車内に流入するのを防止することができ、効率的な車内換気が可能となる。
In the present invention described in
以上説明したとおり本発明によれば、自動車燃費悪化原因の一つであるカーエアコンの除湿負荷を軽減して高効率の車内換気を行うことを目的とした小型化された自動車空気浄化システムが実現できるとともに、車内に供給される外気の効率的なフィルタリングによる除塵や有害化学物質の除却が可能となる。 As described above, according to the present invention, a miniaturized automobile air purification system for reducing the dehumidification load of a car air conditioner, which is one of the causes of deterioration of automobile fuel efficiency, and performing highly efficient interior ventilation is realized. In addition, it is possible to remove dust and remove harmful chemical substances by efficiently filtering the outside air supplied into the vehicle.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。
図1は、本発明に係る自動車空気清浄化システムCSの構成例を示した図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of an automobile air cleaning system CS according to the present invention.
本発明に係る自動車空気清浄化システムCSは、除湿材1A、吸着材1Bおよび光触媒1Cを内蔵し流通空気の除湿又は加湿と塵埃、化学物質の吸着又は脱着とを行うフィルター1を備えたフィルター装置部4と、蓄熱体8を内蔵し流通空気の冷却又は流通空気の加熱を行う蓄熱装置部7と、前記光触媒1Cの化学物質分解作用を活性化させる紫外線照射装置6とから主に構成される。
The automobile air cleaning system CS according to the present invention includes a
前記フィルター装置部4を通過した外気2または車内空気3が前記蓄熱装置部7を経由した後に車内へ供給される給気モード運転と、前記蓄熱装置部7を通過した車内空気3が直接的に車外へ排出されるとともに、エンジン冷却装置またはターボチャージャーインタークーラーなどの自動車の稼働装置部9から排出された高温排気がフィルター装置部4を経由して車外へ排出される排気モード運転とが交互に繰り返し行われるものである。
Air supply mode operation in which the
自動車空気清浄化システムCSの流路構成は、運転時季によって異なる。すなわち、夏季や梅雨時のように外気2が室内空気3に比して相対的に多量の水分を含む高温多湿の条件においては、外気2が給気モード運転時に前記フィルター装置部4を経由し除湿、化学物質の除去などがされ車内へ供給される流路構成とし、再生モード運転時に前記除湿材1A、吸着材1Bおよび光触媒1Cを再生させる再生運転が行われる。また、冬季や乾燥季のように車内空気3が外気2に比して相対的に多量の水分を含む低温低湿の条件においては、車内空気3が給気モード運転時に前記フィルター装置部4を経由し除湿、化学物質の除去などがされ車内へ供給される流路構成とし、再生モード運転時に前記除湿材1A、吸着材1Bおよび光触媒1Cを再生させる再生運転が行われる。これにより外気2または車内空気3が、それぞれ温湿度調整、化学物質除去などがされて車内に供給されるようになり、換気に伴う空調負荷の低減などの効果が発揮されるものである。
The flow path configuration of the automobile air cleaning system CS differs depending on the season of operation. That is, when the
なお、夏季や梅雨時においても、大雨などの悪天候時や塵埃が多量に含まれる外気条件時においては、車内空気3を循環させることができる。これによって、一年を通じて、種々の気象条件に対応した運転が可能となる。 Note that, even in the summer season or in the rainy season, the in-vehicle air 3 can be circulated in bad weather such as heavy rain or in an outside air condition that contains a large amount of dust. This enables operation corresponding to various weather conditions throughout the year.
〔自動車空気清浄化システムCSの構成〕
先ず、自動車空気清浄化システムCSの構成について詳述する。自動車空気清浄化システムCSは、図1〜図3に示されるように、除湿材1A、吸着材1Bおよび光触媒1Cを内蔵し流通空気の除湿又は加湿と塵埃、化学物質の吸着又は脱着とを行うフィルター1を備えたフィルター装置部4と、蓄熱体8を内蔵し流通空気の冷却又は流通空気の加熱を行う蓄熱装置部7と、前記光触媒1Cの化学物質分解作用を活性化させる紫外線照射装置6とから主に構成される。
[Configuration of automobile air purification system CS]
First, the configuration of the automobile air cleaning system CS will be described in detail. As shown in FIGS. 1 to 3, the automobile air cleaning system CS includes a
前記フィルター装置部4は、シリカゲル等の除湿材1Aが内在され、外気2または車内空気3の水分(湿度分)を吸脱着する作用をなすとともに、活性炭等の吸着材1Bが内在され、外気2または車内空気3の塵埃、排気ガス、揮発性有機化合物(VOC)などの有害化学物質を吸脱着する作用をなすフィルター1を備えた一または複数のフィルター流路5A、5A…と、前記フィルター流路5A、5A…と隔壁を介して交互に交差され、前記除湿材1Aの吸湿に伴い上昇した温度を冷却するように熱交換可能な作用を有する空気流路5B、5B…とから構成される。
The
前記蓄熱装置部7は、蓄熱体8が内在され前記フィルター流路5Aに接続すると共に、外気2または車内空気3が通過する際に前記蓄熱体8の放熱または蓄熱の作用によって気体の温度調整を行う。
The heat
前記紫外線照射装置6は、前記フィルター装置部4のフィルター1に光触媒物質1Cを備え、給気モード運転時に前記フィルター1に紫外線を照射することによって化学物質を分解させる作用をなす。
The
また、前記自動車空気清浄化システムCSのフィルター流路5Aと蓄熱装置部7との接続部分には、エンジン冷却装置またはターボチャージャーインタークーラーなどの自動車の稼働装置部9から排出される高温排気を直接前記フィルター1に導くための排気ダクト10が接続され、フィルター1における除湿材1Aの水分脱着時(再生時)および吸着材1Bの塵埃、化学物質脱着時(再生時)に高温の空気が供給されるようになっている。なお、各流路には、給気、排気のためのファン(図示せず)が適宜配設される。
In addition, high-temperature exhaust discharged from the
前記フィルター装置部4のフィルター流路5Aに配設されるフィルター1は、前記フィルター流路5Aの内空間とほぼ同じ寸法とされ、吸湿効果のある粉粒状の除湿材1Aと、塵埃、化学物質などの吸着効果のある粉粒状の吸着材1Bと、紫外線の照射によって有害化学物質の分解、無害化に効果のある粉粒状の光触媒1Cとを紙(特に和紙のような通気性の高い紙)、不織布、布、ガーゼなどの通気性シートに漉き込む手段や織り込む手段などを用いて分散固定したシートとすることができる。
The
このフィルター1は、フィルター流路5Aに対して1段としてもよいし、図3に示されるように多段としてもよい。
The
フィルター1として、除湿剤1Aや吸着材1B、光触媒1Cを、粉粒状にして紙や不織布、布、ガーゼなどの通気性シートに分散固定したものとすることによって、流通する空気との接触面積を増加することができ、フィルター1への水分、塵埃、化学物質などの吸脱着が効率よく行われるようになる。これらの作用によって、従来の自動車に使用されるエアフィルターと同等以上の除塵性能を有することができ、さらに流通空気に含まれる水分を除湿材1Aにより除湿できるとともに、外気2に含まれるディーゼルエンジン等の排ガス微粒子、VOCやタバコの煙などの化学物質を吸着材1Bに吸着させることができるようになり、さらに加えて光触媒1Cにより化学物質等の分解除去が可能となり、快適でクリーンな空気を車内に供給することができ、カーエアコンの空調負荷低減ひいては自動車燃費を向上することができるようになる。
As the
またこの構成により、フィルター1およびフィルター装置部4の製造が容易で軽量コンパクトな構造にすることができ、かつ、フィルター1のカセット交換方式などによりメンテナンスを容易にすることができる。
In addition, with this configuration, the
前記除湿材1Aは、従来より公知のシリカゲル、ゼオライト、高分子除湿材などを使用することができる。特に、これら各種除湿材の内、本発明では、相対湿度約65%以上の湿度領域での最大吸湿量が相対湿度約35%以下の湿度領域での最大吸湿量の2倍以上のものとすることが望ましい。このような物性値を有する除湿材としては、特定量のカリウム塩型カルボシキル基を含有し、かつ架橋構造を有する有機高分子の吸放湿性重合体から構成される高分子除湿材、例えば特開2005−21840号公報に開示されるものを使用することができる。これによって、給気モード運転時に、フィルター装置部4を流通する空気の十分な除湿が可能になるとともに、再生モード運転時に、前記稼働装置部からの温風により、除湿材1Aの十分な乾燥(再生)が可能になり、フィルター装置部4を小型化することも可能となる。
As the
給気モード運転時に、フィルター装置部4で除湿等された空気を、カーエアコンのエバポレータ(冷媒蒸発器)上流へ導き熱交換によって冷却した後、車内に供給する構成とすることができる。除湿材1Aに水分が吸着された空気は、温度が上昇する。そこで、この温度上昇した空気を、カーエアコンの冷却装置であるエバポレータ(冷媒蒸発器)の上流へ導き、空気の温度を低減させ、その後この温度調整された空気を車内へ供給するようにする。このとき、フィルター装置部4を通過した空気は乾燥、清浄化されているので、エバポレータにおける凝縮は生じず、単に温度を低下させるだけに作用する。
本自動車空気清浄化システムCSは、フィルター装置部4のフィルター1が多量の水分や化学物質を含んでいた場合に、これらの水分や化学物質が車内に流入するのを防止するため、本自動車空気清浄化システムCSの始動時は、常に再生モード運転から開始するようにシステム制御を行っている。
At the time of the air supply mode operation, the air dehumidified by the
This automobile air cleaning system CS is used to prevent the moisture and chemical substances from flowing into the vehicle when the
〔自動車空気清浄化システムCSの運転状態〕
次に、自動車空気清浄化システムCSの運転状態について、夏季(高温多湿)、冬季(低温低湿)、梅雨時(中間温度であるが多湿)の気候条件に分けて詳述する。
[Operation status of automobile air purification system CS]
Next, the operation state of the automobile air purification system CS will be described in detail by dividing it into climatic conditions in summer (high temperature and high humidity), winter (low temperature and low humidity), and in the rainy season (intermediate temperature but high humidity).
(夏季の場合)
図4は夏季の給気モード運転、図5は夏季の再生モード運転の流路構成と各部の空気の温度湿度状態を示した図である。
夏季の場合、外気2は、温度33℃、相対湿度60%RH(以下、それぞれの単位のみの表記とする)の高温多湿な状態を想定し、この外気2に対して、自動車空気清浄化システムCSを通過後室内に供給される空気が、26℃、40%RHとなるような自動車空気清浄化システムCSを運用する。
(Summer season)
FIG. 4 is a diagram showing a flow path configuration and a temperature / humidity state of air in each part in a summer air supply mode operation, and FIG. 5 is a summer regeneration mode operation.
In the summer, the
夏季の給気モード運転時には、図4に示されるように、先ず、外気2がフィルター装置部4のフィルター流路5A、5A…に導かれ、各フィルター流路5Aに内蔵するフィルター1、1…を通過して流れる。この際、外気2に含まれる水分は、フィルター1に含まれる除湿材1Aに吸着されるとともに、外気2に含まれる塵埃、化学物質などは、活性炭1Bに吸着される。さらに、フィルター流路5Aの内部に紫外線照射装置6により紫外線を照射することで、フィルター1に含まれる光触媒1Cを活性化して、フィルター1を通過する有害化学物質を分解、無害化することが可能となる。これによって、湿度が調整され、塵埃、化学物質が分解、除去されたクリーンな外気を供給することが可能となる。
In the summer air supply mode operation, as shown in FIG. 4, first, the
ここで、前記除湿材1Aの水分吸着に伴い、フィルター流路5Aを通過する空気の温度が上昇して、フィルター1も温度上昇し、このフィルター1の温度上昇により除湿材1Aの除湿能力が低減する問題がある。この対策として、前記フィルター流路5A、5A…と交互に交差して形成され、空気流路5B、5B…に外気2を導入することにより、フィルター流路5A、5A…を通過する空気が冷却(熱交換)され、同時にフィルター1および除湿材1Aが冷却される。フィルター装置部4のフィルター流路5A、5A…を通過後の空気は、温度約37℃、相対湿度約20%RH程度となり、その後蓄熱装置部7へ送られる。一方、空気流路5B、5B…を通過して、フィルター流路5A、5A…を流れる空気と熱交換を行った外気2は、その後外部へ排気される。
Here, with the moisture adsorption of the
また、フィルター装置部4から蓄熱装置部7へ流入した空気は、蓄熱装置部7内のペブル状蓄熱体8と接触し、流下するにしたがい低温化(保持する顕熱を蓄熱体8に与える)し、最終的に目的温度である26℃程度まで冷却された後に車内へ供給される。
Further, the air flowing from the
この様な給気モード運転により、高温多湿でかつ排気ガスなどの有害化学物質が含まれた外気は、低温化と低湿化ならびに除塵、有害化学物質の除却、無害化を経て、快適でクリーンな空気を車内に供給できるので、カーエアコンの冷却・除湿負荷が大幅に軽減され、快適性を損なう事無く自動車の燃費を向上することが可能となる。 By operating in this air supply mode, the outside air that is hot and humid and contains harmful chemical substances such as exhaust gas is reduced in temperature and humidity, dust removal, removal of harmful chemical substances, and detoxification. Since air can be supplied into the vehicle, the cooling / dehumidifying load of the car air conditioner is greatly reduced, and the fuel efficiency of the vehicle can be improved without impairing comfort.
次に、夏季の再生モードでの運転時の運転状態について説明する。再生モード運転は、前記給気モード運転で、多量の水分を吸着した除湿材1Aの乾燥および塵埃、化学物質を吸着した吸着材1Bの脱着と、蓄熱した蓄熱体8の冷却とを行う再生を目的とする。
Next, the driving state during driving in the summer regeneration mode will be described. In the regeneration mode operation, regeneration is performed by drying the
再生モード運転は、図5に示されるように、先ず、車内空気3(26℃、40%RH)が、蓄熱装置部7に導かれ、ペブル状蓄熱体8と接触しながら流下するにしたがい蓄熱体8から顕熱を奪って蓄熱体8を冷却し、同時に空気が高温化され、その後車外へ排気される。
In the regeneration mode operation, as shown in FIG. 5, first, the in-vehicle air 3 (26 ° C., 40% RH) is guided to the
一方、除湿材1A、吸着材1Bの再生には、エンジン冷却装置またはターボチャージャーインタークーラーなどの自動車の稼働装置部9で使用された高温化した排気(約75℃、6%RH以下)を、フィルター装置部4のフィルター流路5A、5A…に供給し、除湿材1Aに吸着された多量の水分を脱着して、除湿材1Aを乾燥(再生)させるとともに、吸着材1Bに吸着された塵埃、化学物質などを逆洗浄効果により脱着する。このように、除湿材1A、吸着材1Bの再生に、稼働装置部9の高温化した排気を使用するようにしたため、除湿材1A、吸着材1Bの再生にかかる所要時間が大幅に低減でき、効率のよい換気システムが可能となった。
On the other hand, for regeneration of the
本自動車空気清浄化システムCSは、給気モードと排気モードとを繰り返して運転することによって、除湿材1Aの乾燥、吸着材1Bの除塵および蓄熱体8の冷却(再生)が行われ、次の給気モード運転における除湿、吸着および冷却が可能となる。
The automobile air purification system CS is operated by repeatedly operating the air supply mode and the exhaust mode, thereby drying the
(梅雨時の場合)
図6は梅雨時の給気モード運転、図7は梅雨時の再生モード運転の流路構成と各部の空気の温度湿度状態を示した図である。
梅雨時の場合、外気2は、温度26℃、相対湿度70%RHの中間温度であるが多湿な状態を想定し、この外気2に対して、自動車空気清浄化システムCSを通過後室内に供給される空気が、26℃、50%RHとなるような自動車空気清浄化システムCSを運用する。
(In case of rainy season)
FIG. 6 is a diagram showing the air flow mode operation during the rainy season, and FIG. 7 is a diagram showing the flow path configuration and the temperature and humidity state of the air in each part during the regeneration mode operation during the rainy season.
In the rainy season, the
梅雨時の給気モード運転および再生モード運転は、前記夏季の給気モード運転、再生モード運転とほぼ同様であり、図6に示されるように、外気2(26℃、70%RH)がフィルター装置部4のフィルター流路5Aに内蔵するフィルター1で除湿、除塵、化学物質除去・分解された後、蓄熱装置部7で温度調整されて車内に供給される給気モード運転が行われ、一方、図7に示されるように、車内空気3(26℃、50%RH)が蓄熱装置部7の蓄熱体8を冷却し、同時に稼働装置部9の高温排気(約75℃、5%RH以下)がフィルター装置部4のフィルター1に供給されてフィルター1に吸着した水分、塵埃などが逆洗浄効果により脱着して車外へ排出される。
The air supply mode operation and the regeneration mode operation during the rainy season are almost the same as the summer air supply mode operation and the regeneration mode operation, and as shown in FIG. 6, the outside air 2 (26 ° C., 70% RH) is filtered. After dehumidification, dust removal, chemical substance removal / decomposition by the
(冬季の場合)
図8は冬季の給気モード運転、図9は冬季の再生モード運転の流路構成と各部の空気の温度湿度状態を示した図である。
冬季の場合、外気2は、0℃、40%RHの低温低湿な状態を想定し、この外気2に対して、自動車空気清浄化システムCSを通過後室内に供給される空気が、22℃、40%RHとなるような自動車空気清浄化システムCSを運用する。
(In winter)
FIG. 8 is a diagram showing a flow path configuration and a temperature / humidity state of air in each part in a winter air supply mode operation, and FIG. 9 is a winter regeneration mode operation.
In the winter season, the
冬季の給気モード運転時には、図8に示されるように、先ず、カーエアコンの外気導入/内気循環の切り替えスイッチを内気循環にして、車内空気3(22℃、60%RH)がフィルター装置4のフィルター流路5A、5A…に導かれるようにする。このように、冬季には外気を供給することは少ないが、自動車の乗車人数が多数あるなどにより車内湿度が上昇して窓ガラスの曇りを防止するため除湿を目的として稼働させる場合がある。
When operating in the air supply mode in winter, as shown in FIG. 8, first, the switch for switching between outside air introduction / inside air circulation of the car air conditioner is set to inside air circulation, and the inside air 3 (22 ° C., 60% RH) is filtered by the
なお、前述の通り、外気導入/内気循環の切り替えスイッチの切り換えと、フィルター装置部4へ供給される空気として外気2または車内空気3の選択とを連動させることが好ましい。
As described above, it is preferable to link the switching of the outside air introduction / inside air circulation switch with the selection of the
このフィルター流路5A、5A…に導入された車内空気3は、湿度分がフィルター1の除湿材1Aにより除湿され、塵埃、VOC、たばこの煙などの化学物質が、吸着材1Bにより吸着される。さらに、フィルター流路5Aの内部に紫外線照射装置6により紫外線を照射することで、フィルター1に含まれる光触媒1Cを活性化して、フィルター1を通過する有害化学物質を分解、無害化することが可能となる。これによって、湿度が調整され、塵埃、化学物質が分解、除去されたクリーンな空気を供給することが可能となる。
The in-vehicle air 3 introduced into the
その後、蓄熱装置部7へ送られた後、車内へ戻される(22℃、40%RH)。
一方、冬季の再生モード運転時は、前記夏季と梅雨時の再生モード運転時とほぼ同様に、図9に示されるように、車内の空気(22℃、40%RH)が蓄熱装置部7を介して車外へ放出されるとともに、稼働装置部9で使用された高温化した排気(50℃以上、2%RH)がフィルター装置部4のフィルター1に吸着された湿度分、塵埃などを逆洗浄効果により大気中へ放出されるようになっている。
Then, after being sent to the heat
On the other hand, during the regeneration mode operation in winter, as shown in FIG. 9, the air (22 ° C., 40% RH) in the vehicle causes the heat
1・・・フィルター、1A…除湿材、1B…吸着材、1C…光触媒、2・・・外気、3・・・車内空気、4・・・フィルター装置部、5A…フィルター流路、5B・・・空気流路、6・・・紫外線照射装置、7・・・蓄熱装置部、8・・・蓄熱体、9・・・稼働装置部、CS…自動車空気清浄化システム
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