JP5112977B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

この発明は、車両用空調装置に関するものである。

従来より、静電微粒子水（ナノイオンミスト）を発生させる静電霧化装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

ここで、静電微粒子水（ナノイオンミスト）とは、強い電荷を有する１〜数ｎｍ程度の粒径の水微粒子であって、除菌、脱臭などの効果を有するものである。また、静電微粒子水は、人体の角質細胞の大きさ（約７０ｎｍ程度）よりも小さいことにより、角質層の奥まで浸透して高い保湿効果が得られるという特性も有している。

上記文献に記載された静電霧化装置は、図４、図５に示すようなものである。即ち、ペルチェ素子１の吸熱側に吸熱板２を接続すると共に、ペルチェ素子１の放熱側に放熱板３を接続する。また、吸熱板２に先端が尖った棒状の水搬送部４を面直に取付ける。この水搬送部４は、毛管現象を生起可能な多孔質材などとされる。そして、水搬送部４の先端と対向させて対向電極５を配設する。更に、吸熱板２と対向電極５との間に図示しない高電圧印加部を接続する。一方、放熱板３へ向けて電動ファン６（図５参照）を設置する。そして、これらを、ケース７の内部に収納する。このケース７は、ミスト吐出口８と、空気取入口９と、空気取出口１１，１２とを有するものとされている。また、ケース７の内部には、ミスト誘引用通路１３、吸熱板冷却用通路１４と、放熱板放熱用通路１５とが形成されている。

このような構成において、ペルチェ素子１に電力を供給すると、ペルチェ素子１内で熱の移動が生じ、吸熱板２が冷却されると共に、放熱板３が加熱される。すると、冷却された吸熱板２には結露水が発生し、この結露水が、多孔質材である水搬送部４に吸収され毛管現象によって先端の尖った部分へと搬送される。この状態で、図示しない高電圧印加部により、吸熱板２と対向電極５との間に高電圧を印加すると、水搬送部４の先端の尖った部分の水が大きなエネルギーを受けてレイリー分裂を繰返すことにより、静電微粒子水が発生される。同時に、電動ファン６を駆動することにより、空気取入口９からケース７の内部へ空気が取入れられ、ミスト誘引用通路１３、吸熱板冷却用通路１４と、放熱板放熱用通路１５とに空気の流れが発生し、ミスト吐出口８、空気取出口１１，１２から空気がそれぞれ取出される。そして、ミスト誘引用通路１３を流れる空気により静電微粒子水がミスト吐出口８から外部へ吐出され、吸熱板冷却用通路１４を流れる空気により吸熱板２が冷却され、放熱板放熱用通路１５を流れる空気により放熱板３が放熱される。
特開２００５−１３１５４９号公報

上記したような静電霧化装置を、車両用空調装置に対して設置することが考えられるが、車両用空調装置に静電霧化装置をそのまま取付けた場合には、ペルチェ素子１や、専用の電動ファン６などが必要になるため、構成が複雑になると共に、コストがかかり、しかも、これらを設置するための設置スペースが新たに必要となるため、車両用空調装置の大型化を招くことになるという問題がある。

なお、上記した以外にも、本発明に至る過程で新たな問題やその他の問題などが生じることが考えられるが、そのようなものについては、本発明の中で説明することによって、この欄での記載に代えることができるものとする。但し、必要な場合には、この欄に流用することができる。

上記課題を解決するために、請求項１に記載された発明は、少なくとも、空気通路と、該空気通路の途中に設置された送風機およびエバポレータとを有する空調装置本体を備えた車両用空調装置において、前記空調装置本体に対し、静電微粒子水を発生可能な静電霧化装置を設置し、該静電霧化装置が、前記空気通路内に、放電電極と、該放電電極に対向配置された対向電極とを有し、前記放電電極が、前記エバポレータに対し、伝熱材と絶縁材とを介して、エバポレータの冷熱を放電電極へ伝熱可能で、且つ、放電電極と伝熱材とを絶縁可能となるように取付けられたことを特徴とする。

なお、上記は、それぞれ、所要の作用効果を発揮するための必要最小限の構成であり、上記構成の詳細や、上記されていない構成については、それぞれ自由度を有しているのは勿論である。そして、上記構成の記載から読取ることが可能な事項については、特に具体的に記載されていない場合であっても、その範囲内に含まれるのは勿論である。また、上記以外の構成を追加した場合には、追加した構成による作用効果が加わることになるのは勿論である。

請求項１の発明によれば、上記構成により、以下のような作用効果を得ることができる。即ち、空調装置本体では、内部に設けられた送風機を駆動すると、空気通路内に空気の流れが生じる。この空気は、途中、空気通路に設置されたエバポレータによって冷却される。そして、この冷却された空気を、車室内へ吹出させることにより、車室を冷房などすることが可能となる。

一方、空調装置本体に対して、静電霧化装置を設置することにより、静電霧化装置によって発生された静電微粒子水を、空気通路内に生じた空気の流れに混入させることができる。これによって、静電微粒子水の持つ、除菌、脱臭などの効果や、人体に対する高い保湿効果などを利用することが可能となる。

この静電霧化装置は、放電電極と、この放電電極に対向配置された対向電極とを有すると共に、エバポレータに対し、伝熱材と絶縁材とを介して、エバポレータの冷熱を放電電極へ伝熱可能で、且つ、放電電極と伝熱材とを絶縁可能となるように取付けられたものとされて、放電電極と対向電極との間に高電圧を印加することにより、放電電極に集められた水が大きなエネルギーを受けてレイリー分裂を繰返すことで、静電微粒子水を発生することができるようにしている。

この際、エバポレータの冷熱が、伝熱材と絶縁材とを介して放電電極へ伝熱され、放電電極が冷却されて、冷却された放電電極に結露水が発生することにより、水の供給が継続的に行われる。

そして、放電電極と、対向電極とが、空気通路内に設置されることにより、発生した静電微粒子水は、空気通路を流れる空気に同伴されて車室内へ吹出される。

このように、エバポレータの冷熱を利用して放電電極に結露水を供給させるようにしたことにより、既存の構成を有効活用することが可能となり、ペルチェ素子や、専用の電動ファンなどを不要として、構成を簡素化し、コスト上昇を防止することができる。しかも、これらの部品を設置するための専用の設置スペースなどが不要となるため、車両用空調装置の大型化を防止することができる。

本発明は、主に、装置構成の複雑化、大型化やコストアップを招くことなく車両用空調装置に静電霧化装置を設けることを目的としている。

以下、本発明を具体化した実施例について、図示例と共に説明する。

なお、以下の実施例は、上記した背景技術や発明が解決しようとする課題などと密接な関係があるので、必要が生じた場合には、互いに、記載を流用したり、必要な修正を伴って流用したりすることができる。

図１〜図３は、この発明の実施例を示すものである。

まず、構成について説明する。

自動車の車室内には、前部にインストルメントパネルが設けられている。このインストルメントパネルの内部には、車両用空調装置２１が設置されている。

この車両用空調装置２１は、少なくとも、空気通路２２と、空気通路２２の途中に設置された送風機２３（ファン）およびエバポレータ２４とを有する空調装置本体２５を備えている。

より具体的には、この場合、空気通路２２は、上流側から順に、空気取入口部３１、送風機設置空間３２、エバポレータ設置空間３３、ヒータコア設置空間３４、各種の吹出口部３５，３６などを有している。このうち、空気取入口部３１と、送風機設置空間３２と、エバポレータ設置空間３３とは、車両前後方向３８を基準として、空調装置本体２５の前側に、上から順に連続するように設けられている。また、ヒータコア設置空間３４と、各種の吹出口部３５，３６とは、車両前後方向３８を基準として、空調装置本体２５の後側に、下から順にほぼ連続するように設けられている。これにより、空気通路２２は、全体として、側面視ほぼＵ字状の折返形状を呈している。なお、空気通路２２両端の空気取入口部３１や吹出口部３５，３６には、必要に応じてダクトなどが取付けられることとなる。

より詳細には、空気取入口部３１のほぼ下側には、送風機設置空間３２が設けられている。送風機設置空間３２には、送風機２３が設置されている。送風機設置空間３２の下側には、エバポレータ設置空間３３が設けられている。エバポレータ設置空間３３には、エバポレータ２４が設置されている。エバポレータ２４は、空気が通過し得るように構成された平板状のものなどとされている。そして、エバポレータ２４は、エバポレータ設置空間３３を、前後に仕切る（エバポレータ前室４１、エバポレータ後室４２）ように縦向きに設置されている。

そして、エバポレータ設置空間３３（エバポレータ後室４２）の後側には、ヒータコア設置空間３４が設けられている。ヒータコア設置空間３４は、エバポレータ設置空間３３と隣接して、互いに連通するように設けられている。ヒータコア設置空間３４には、ヒータコア４３が設置されている。ヒータコア４３は、空気が通過し得るように構成された平板状のものなどとされている。そして、ヒータコア４３は、ヒータコア設置空間３４を前後に仕切る（ヒータコア前室４４、ヒータコア後室４５）ように縦向きに設置されている。エバポレータ後室４２とヒータコア前室４４とは、ほぼ全面に亘って連通し得るように隣接されている。

また、ヒータコア設置空間３４の上側で且つ送風機設置空間３２の後側には、各種の吹出口部３５，３６が設けられている。各種の吹出口部３５，３６は、エバポレータ設置空間３３（エバポレータ後室４２）の上部、および、ヒータコア設置空間３４（ヒータコア前室４４、ヒータコア後室４５）の上部とそれぞれ連通し得ると共に、送風機設置空間３２とは連通しないように設けられている。各種の吹出口部３５，３６には、例えば、足元用吹出口部（吹出口部３５）や、センターベンチレータ用吹出口部（吹出口部３６）や、その他の図示しないものなどが存在している。

また、空気通路２２には、空気の流れを変更するための各種のドア部４７〜４９が設けられている。各種のドア部４７〜４９には、ヒータコア設置空間３４の開閉を切換可能な温度調整用ドア部（ドア部４７）や、各種の吹出口部３５，３６の開閉を切換可能な各種の吹出モード切換用ドア部（ドア部４８，４９）などが存在している。

温度調整用ドア部（ドア部４７）は、エバポレータ設置空間３３（エバポレータ後室４２）と、ヒータコア設置空間３４（ヒータコア前室４４、ヒータコア後室４５）との境界部分に対して設けられている。この温度調整用ドア部（ドア部４７）は、上記した境界部分のほぼ半分の高さを有して、境界部分を上下移動（または上下回動）することにより、下側に位置して境界部分の上半分を開く上開位置（ヒータコア４３非通過位置、即ち、ヒータオフ位置）と、上側に位置して境界部分の下半分を開く下開位置（ヒータコア４３通過位置、即ち、ヒータオン位置）とを切換可能に構成されている。この際、ヒータコア４３の上端部は、上開位置時の温度調整用ドア部（ドア部４７）の上端部、および、下開位置の時の温度調整用ドア部（ドア部４７）の下端部とほぼ接する閉止状態となるように設定されている。

また、上記した各種の吹出モード切換用ドア部（ドア部４８，４９）には、例えば、足元用ドア部（ドア部４８）や、センターベンチレータ用ドア部（ドア部４９）や、その他の図示しないものなどに対するものなどが存在している。これらの吹出モード切換用ドア部（ドア部４８，４９）については、ここでは特に詳細には説明しないが、図面のようなものであり、また良く知られたものである。

以上は、車両用空調装置２１の基本構成である。なお、車両用空調装置２１については、上記以外にも、よく知られた構造のものであれば、特に支障はない。

以上のような基本構成に対し、この実施例のものでは、空調装置本体２５に対して、静電微粒子水を発生可能な静電霧化装置５１を設置するようにしている。

静電霧化装置５１については、例えば、図４、図５に示すような、良く知られた構造のものであっても良い。しかし、この場合には、特に、静電霧化装置５１が、放電電極５４と、この放電電極５４に対向配置された対向電極５５とを有すると共に、エバポレータ２４に対し、伝熱材５２と絶縁材５３とを介して、エバポレータ２４の冷熱を放電電極５４へ伝熱可能で、且つ、放電電極５４と伝熱材５２とを絶縁可能となるように取付けられたものとしている。

そして、放電電極５４と、対向電極５５とが、空気通路２２内に設置されるようにする。

ここで、静電微粒子水（ナノイオンミスト）とは、強い電荷を有する１〜数ｎｍ程度の粒径の水微粒子であって、除菌、脱臭などの効果を有するものである。また、静電微粒子水は、人体の角質細胞の大きさ（約７０ｎｍ程度）よりも小さいことにより、角質層の奥まで浸透して高い保湿効果が得られるという特性も有している。

そして、放電電極５４には、尖った先端部分５６を有するものなどを用いる。対向電極５５は、放電電極５４に対して、所要の間隔を有して対向配置させるようにする。この対向電極５５には、リング状のものなどを用いる（リング状対向電極）。そして、リング状の対向電極５５は、放電電極５４の先端部分５６と軸心を合せた状態で配置させるようにする。更に、放電電極５４と対向電極５５との間には、高電圧印加部５８を接続可能に構成する。

上記構成の静電霧化装置５１は、空気通路２２（エバポレータ設置空間３３）内のエバポレータ２４のどの位置に対しても設置することが可能である。

但し、この場合には、静電霧化装置５１は、最短距離で車室内へ吹出し得るようにすることを目的として、各種の吹出口部３５，３６により近い、エバポレータ後室４２内の部分に設置されている。特に、静電霧化装置５１は、各種のドア部４７〜４９が可動することによる影響を最も受け難くなるようにすることを目的として、エバポレータ後室４２内の上部に設置されている。より具体的には、静電霧化装置５１は、エバポレータ２４の後面側上部のコーナー部分にほぼ後方へ向けてほぼ水平状態に取付けられている。

なお、上記構成の静電霧化装置５１は、特に図示しないが、エバポレータ２４に対して静電微粒子水の作用を及ぼし得るようにすることを目的として、エバポレータ前室４１に設置することも可能である。

次に、この実施例の作用について説明する。

この実施例によれば、少なくとも、空気通路２２と、空気通路２２の途中に設置された送風機２３およびエバポレータ２４とを有する空調装置本体２５を備えた車両用空調装置２１において、空調装置本体２５に対し、静電微粒子水を発生可能な静電霧化装置５１を設置し、静電霧化装置５１が、エバポレータ２４に伝熱材５２と絶縁材５３とを介して伝熱および絶縁可能に取付けられた放電電極５４と、放電電極５４に対向配置された対向電極５５とを有し、放電電極５４と、対向電極５５とが、空気通路２２内に設置されたことにより、以下のような作用効果を得ることができる。

即ち、空調装置本体２５では、内部に設けられた送風機２３（ファン）を駆動すると、空気通路２２内に空気の流れが生じる。この空気は、途中、空気通路２２に設置されたエバポレータ２４によって冷却される。そして、この冷却された空気を、車室内へ吹出させることにより、車室を冷房などすることが可能となる。

より具体的には、空気通路２２に対し、空気は、空気取入口部３１から入って、送風機設置空間３２、エバポレータ設置空間３３、ヒータコア設置空間３４を順に通り、各種の吹出口部３５，３６の少なくともいずれかから吹出されるように流される。

この際、温度調整用ドア部（ドア部４７）を、下側に位置して境界部分の上半分を開く上開位置（ヒータコア４３非通過位置、即ち、ヒータオフ位置）とすることにより、ヒータコア設置空間３４に対して空気を迂回させることができる。これによって、ヒータコア４３に空気を加熱させないようにすることができる（非暖房運転）。反対に、温度調整用ドア部（ドア部４７）を、上側に位置して境界部分の下半分を開く下開位置（ヒータコア４３通過位置、即ち、ヒータオン位置）とすることにより、ヒータコア設置空間３４に対して空気を通過させることができる。これによって、ヒータコア４３で空気を加熱させることができる（暖房運転）。

また、足元用ドア部（ドア部４８）により、足元用吹出口部（吹出口部３５）を開閉させることができる。同様に、センターベンチレータ用ドア部（ドア部４９）により、センターベンチレータ用吹出口部（吹出口部３６）を開閉させることができる。これにより、吹出モードを切換えることができる。

一方、空調装置本体２５に対して、静電霧化装置５１を設置することにより、静電霧化装置５１によって発生された静電微粒子水を、空気通路２２内に生じた空気の流れに混入させることができる。これによって、静電微粒子水の持つ、除菌、脱臭などの効果や、人体に対する高い保湿効果などを利用することが可能となる。

この静電霧化装置５１は、放電電極５４と、この放電電極５４に対向配置された対向電極５５とを有すると共に、エバポレータ２４に対し、伝熱材５２と絶縁材５３とを介して、エバポレータ２４の冷熱を放電電極５４へ伝熱可能で、且つ、放電電極５４と伝熱材５２とを絶縁可能となるように取付けられたものとされて、放電電極５４と対向電極５５との間に高電圧を印加することにより、放電電極５４に集められた水が大きなエネルギーを受けてレイリー分裂を繰返すことで、静電微粒子水を発生することができるようにしている。

この際、エバポレータ２４の冷熱が、伝熱材５２と絶縁材５３とを介して放電電極５４へ伝熱され、放電電極５４が冷却されて、冷却された放電電極５４に結露水が発生することにより、水の供給が継続的に行われる。

そして、放電電極５４と、対向電極５５とが、空気通路２２内に設置されることにより、発生した静電微粒子水は、空気通路２２を流れる空気に同伴されて車室内へ吹出される。

このように、エバポレータ２４の冷熱を利用して放電電極５４に結露水を供給させるようにしたことにより、既存の構成を有効活用することが可能となり、ペルチェ素子や、専用の電動ファンなどを不要として、構成を簡素化し、コスト上昇を防止することができる。しかも、これらの部品を設置するための専用の設置スペースなどが不要となるため、車両用空調装置２１の大型化を防止することができる。

以上、この発明の実施例を図面により詳述してきたが、実施例はこの発明の例示にしか過ぎないものであるため、この発明は実施例の構成にのみ限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれることは勿論である。また、例えば、各実施例に複数の構成が含まれている場合には、特に記載がなくとも、これらの構成の可能な組合せが含まれることは勿論である。また、複数の実施例や変形例が示されている場合には、特に記載がなくとも、これらに跨がった構成の組合せのうちの可能なものが含まれることは勿論である。また、図面に描かれている構成については、特に記載がなくとも、含まれることは勿論である。更に、「等」の用語がある場合には、同等のものを含むという意味で用いられている。また、「ほぼ」「約」「程度」などの用語がある場合には、常識的に認められる範囲までを含むという意味で用いられている。

本発明の実施例にかかる車両用空調装置の断面図である。 図１の部分拡大図である。 図２の部分拡大図である。 従来例にかかる静電霧化装置の断面図である。 図４と直交する方向の断面図である。

符号の説明

２１ 車両用空調装置
２２ 空気通路
２３ 送風機
２４ エバポレータ
２５ 空調装置本体
５１ 静電霧化装置
５２ 伝熱材
５３ 絶縁材
５４ 放電電極
５５ 対向電極

Claims (1)

1. 少なくとも、空気通路と、該空気通路の途中に設置された送風機およびエバポレータとを有する空調装置本体を備えた車両用空調装置において、
   前記空調装置本体に対し、静電微粒子水を発生可能な静電霧化装置を設置し、
   該静電霧化装置が、前記空気通路内に、放電電極と、該放電電極に対向配置された対向電極とを有し、
   前記放電電極が、前記エバポレータに対し、伝熱材と絶縁材とを介して、エバポレータの冷熱を放電電極へ伝熱可能で、且つ、放電電極と伝熱材とを絶縁可能となるように取付けられたことを特徴とする車両用空調装置。

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