JPH0848143A - 車両用暖房装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 窓ガラスに曇りを発生させることなく、換気
量を減らして暖房運転を行うことのできる車両用暖房装
置１の提供。 【構成】 内気を導入する内気ダクト３には、吸着剤７
ａを収容した吸着槽７、および吸着槽７より風上側にヒ
ータ８が配されている。車両のウォームアップ時は、内
気循環モードによりヒータ８をオンして除湿暖房が行わ
れる。この除湿暖房では、内気ダクト３に導入された内
気がヒータ８で加熱された後、吸着槽７を通過する際に
吸着剤７ａで除湿されて車室内へ供給される。除湿暖房
の開始から一定時間経過後、再生暖房に切り換えられ
る。この再生暖房は、外気導入口を開いて外気を導入
し、内気導入量を減らして行われる。これにより、ヒー
タ８で加熱される内気温度が上昇して吸着剤７ａが加熱
されることにより、吸着剤７ａは、除湿暖房時との温度
差に相当する水分を放出して水分吸着能力を再生する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、除湿暖房を行う車両用
暖房装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、車室内を暖房する場合は、図
１２に示すように、室温が上昇して窓ガラスの相対湿度
が１００％に達すると窓ガラスに曇りが発生することか
ら、一般的に外気モードによる暖房運転（換気暖房）が
行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の換気
暖房では、車室内を換気しながら暖房することから、換
気損失が大きくなるために多くの暖房能力が必要とな
る。このことは、ディーゼル車や電気自動車のように暖
房用熱源を充分に確保できない場合には所望の室温が得
られなくなる。また、電気自動車では、暖房運転に多く
の電力が必要となることから走行性能が低下することに
なる。

【０００４】一方、エンジン冷却水を暖房用熱源とする
ガソリン車においても、近年ではエンジン性能の向上に
伴って温水排熱量が減少していることから、寒冷時にお
けるアイドリング状態等の低負荷時には暖房能力不足を
招き、室温が設定温度に達しない場合が生じる。

【０００５】このため、換気量を減らして（内気量を多
くする）暖房負荷を下げることにより、低熱源時におい
ても快適な暖房感を得ることができるが、上述したよう
に、換気量を減らすと窓ガラスに曇りが発生して安全性
が確保できなくなる。本発明は、上記事情に基づいて成
されたもので、その目的は、窓ガラスに曇りを発生させ
ることなく、換気量を減らして暖房運転を行うことので
きる車両用暖房装置の提供にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、請求項１では、内気を導入する内気ダク
トと、外気を導入する外気ダクトと、前記内気ダクトお
よび前記外気ダクトと連通して、前記内気ダクトまたは
前記外気ダクトより導入された空気を車室内へ導く送風
ダクトと、前記内気ダクトまたは前記外気ダクトより前
記送風ダクト内に空気を導入して車室内へ送る送風機
と、前記内気ダクトより導入される内気量と前記外気ダ
クトより導入される外気量との導入割合を調節する内外
気量調節手段と、前記内気ダクト内に配されて、空気中
の水分を飽和状態まで吸着し、加熱されることで吸着し
た水分を放出して吸着能力を再生する水分吸着手段と、
この水分吸着手段より風上に配されて、前記内気ダクト
を流れる空気を加熱する加熱手段と、前記内外気量調節
手段および前記加熱手段を制御する制御装置とを備えた
技術的手段を採用する。

【０００７】請求項２では、内気を導入する内気ダクト
と、外気を導入する外気ダクトと、前記内気ダクトおよ
び前記外気ダクトと連通して、前記内気ダクトまたは前
記外気ダクトより導入された空気を車室内へ導く送風ダ
クトと、前記内気ダクトまたは前記外気ダクトより前記
送風ダクト内に空気を導入して車室内へ送る送風機と、
前記内気ダクトより導入される内気量と前記外気ダクト
より導入される外気量との導入割合を調節する内外気量
調節手段と、前記内気ダクト内に配されて、空気中の水
分を飽和状態まで吸着し、加熱されることで吸着した水
分を放出して吸着能力を再生する水分吸着手段と、この
水分吸着手段を加熱する加熱手段と、前記内外気量調節
手段および前記加熱手段を制御する制御装置とを備えた
技術的手段を採用する。

【０００８】請求項３では、請求項１または２に記載さ
れた車両用暖房装置において、前記送風ダクト内に配さ
れて、通過する空気を加熱する第２加熱手段を備えたこ
とを特徴とする。

【０００９】

【作用】上記請求項１に示す車両用暖房装置は、内外気
量調節手段によって外気導入量を０とすることにより内
気循環となる。この内気循環で内気ダクトより導入され
た空気（内気）は、加熱手段で加熱された後、水分吸着
手段を通過する際に、水分吸着手段の吸着能力に応じて
除湿される。この除湿された温風が、送風ダクトを通っ
て車室内へ供給されることにより、除湿暖房を行うこと
ができる。

【００１０】また、内外気量調節手段によって外気導入
量を多くして内気導入量を減らすと、内気ダクトより導
入された空気は、加熱手段で加熱された時の温度が内気
循環の時より高温となる。このため、水分吸着手段は通
過する高温の空気によって加熱される。水分吸着手段
は、加熱されると吸着した水分を放出することから、内
気循環時との温度差に相当する水分を放出して水分吸着
能力を再生する。この結果、内気ダクトを通って送風ダ
クトに導入される空気は高温高湿となるが、外気ダクト
より外気が導入されて換気される（水分が車室外へ排出
される）ことにより、窓ガラスの曇りを防止することが
できる。

【００１１】請求項２に示す車両用暖房装置では、加熱
手段によって内気ダクトを流れる空気を加熱するのでは
なく、水分吸着手段を加熱する。従って、内気循環時に
内気ダクトに導入された空気は、加熱手段で加熱された
水分吸着手段を通過する際に加熱されるとともに、水分
吸着手段の吸着能力に応じて除湿される。この除湿され
た温風が、送風ダクトを通って車室内へ供給されること
により、除湿暖房を行うことができる。

【００１２】また、内外気量調節手段によって外気導入
量を多くして内気導入量を減らすと、内気循環の時と比
較して、水分吸着手段を通過する空気量が少なくなるこ
とから、水分吸着手段の温度が上昇する。これにより、
水分吸着手段は、内気循環の時との温度差に相当する水
分を放出して水分吸着能力を再生する。この結果、内気
ダクトを通って送風ダクトに導入される空気は高温高湿
となるが、外気ダクトより外気が導入されて換気される
ことにより、窓ガラスの曇りを防止することができる。

【００１３】請求項３に示す車両用暖房装置では、送風
ダクト内に配置された第２加熱手段によって車室内へ送
風される空気を加熱することができる。従って、内気循
環時に内気ダクト内に配された加熱手段をオフして水分
吸着手段の温度を下げることにより、水分吸着量を増加
させて除湿能力を高めることができる。また、加熱手段
をオンして水分吸着手段を加熱することにより、水分吸
着能力を再生することができる。

【００１４】水分吸着手段で吸着された水分量が多い時
は、加熱手段をオフするとともに、全外気導入（内気導
入量＝０）として換気暖房を行うことにより、水分吸着
手段で吸着された水分が車室内へ排出されることはな
く、窓ガラスの曇りを防止することができる。

【００１５】

【実施例】次に、本発明の車両用暖房装置の第１実施例
を図１〜図４に基づいて説明する。図１および図２は車
両用暖房装置の全体模式図である。但し、図１は除湿暖
房状態、図２は再生暖房状態を示す。本実施例の車両用
暖房装置１は、電気自動車に搭載されるもので、車室内
へ空気を導く送風ダクト２、車室内に通じる内気ダクト
３、車室外に通じる外気ダクト４、送風ダクト２を介し
て車室内へ空気を送る送風機５、送風ダクト２に導入さ
れる内気と外気との導入割合を調節する内外気切換ダン
パ６（本発明の内外気量調節手段）、内気ダクト３内に
配された吸着槽７（本発明の水分吸着手段）、内気ダク
ト３を流れる空気を加熱するヒータ８（本発明の加熱手
段）、および制御装置９等より構成されている。

【００１６】送風ダクト２は、先端（下流端）が車室内
に開口する吹出口（図示しない）と連通し、後端（上流
端）に内外気切換箱１０が設けられている。内外気切換
箱１０は、内気ダクト３が接続される内気導入口１０ａ
および外気ダクト４が接続される外気導入口１０ｂ（図
２参照）が形成されている。内気ダクト３は、上流端が
車室内に開口して送風ダクト２に内気を導入する。外気
ダクト４は、上流端が車室外に開口して送風ダクト２に
外気を導入する。

【００１７】送風機５は、遠心式ファン５ａとモータ５
ｂより成り、このモータ５ｂへの印加電圧に応じて送風
量（モータ回転数）を可変する。内外気切換ダンパ６
は、内気導入口１０ａおよび外気導入口１０ｂを閉塞可
能に設けられて、アクチュエータ１１（例えばサーボモ
ータ）により駆動される。

【００１８】吸着槽７は、ゼオライトやシリカゲル等の
吸着剤７ａが収容されたもので、空気中の水分を飽和状
態まで吸着することができる。水分を吸着した吸着剤７
ａは、加熱することにより、それまで吸着していた水分
を放出して水分吸着能力を再生することができる（図３
参照）。ヒータ８は、内気ダクト３内で吸着槽７より風
上に配されて、通電されることで発熱する電気ヒータで
ある。制御装置９は、マイクロコンピュータ（図示しな
い）を内蔵するもので、送風機５、内外気切換ダンパ
６、およびヒータ８を制御する。

【００１９】次に、本実施例の作動を図４のタイムチャ
ートに基づいて説明する。まず、運転開始時（以下ウォ
ームアップ時と言う）等で窓ガラスの温度が低い時は、
内気循環モードで除湿暖房を行う。具体的には、内外気
切換ダンパ６により外気導入口１０ｂを閉じて内気循環
モードとし、ヒータ８をオンする（図１参照）。これに
より、内気ダクト３より導入された空気は、ヒータ８で
加熱された後、吸着槽７を通過する際に吸着剤７ａの水
分吸着能力に応じて除湿される。この除湿された空気
（温風）が内気導入口１０ａより送風ダクト２に導入さ
れて、送風ダクト２を通って車室内へ供給されることに
より除湿暖房が行われる。

【００２０】このように、窓ガラスの温度が低く、窓ガ
ラスが曇りやすい時には、上記の除湿暖房を行うことに
より、換気することなく窓ガラスの曇りを防止すること
ができる。この除湿暖房は、全内気の状態（内気循環）
で行うために換気損失が小さくなり、所望の暖房能力を
得るために必要なヒータ８の消費電力を抑えることがで
きる。

【００２１】除湿暖房を開始してから一定時間経過後、
除湿暖房から再生暖房に切り換える。再生暖房とは、除
湿暖房で水分を吸着した吸着剤７ａの水分吸着能力を再
生して暖房することを言う。具体的には、ヒータ８はオ
ン状態のまま、外気導入口１０ｂを開いて（内気導入口
１０ａを閉じてはいない）外気を導入する（図２に示す
状態）。

【００２２】この再生暖房では、内気ダクト３に導入さ
れる空気量が除湿暖房の時（全内気）より減少するた
め、ヒータ８で加熱される空気は除湿暖房の時より高温
となる。この結果、吸着槽７に収容された吸着剤７ａ
は、高温の空気が通過することで加熱されるため、内気
循環時との温度差に相当する水分（図３のＣ1 −Ｃ2 ）
を放出して水分吸着能力を再生する。

【００２３】吸着槽７より放出された水分は、内気に含
まれて車室内へ運ばれるが、外気導入口１０ｂを開いて
換気することによって車室外へ排出されるため、窓ガラ
スに曇りが発生することはない。また、この再生暖房で
は、吸着槽７への風量が少風量となるため、効率良く吸
着剤７ａを昇温することができ、再生時の放熱によるエ
ネルギロスを抑制することができるとともに、再生時の
発生熱量を車室外に放出することなく、暖房として有効
に利用することができる。

【００２４】なお、上記の一定時間とは、除湿暖房を開
始して室温が十分に上昇し、窓ガラスの温度が高くなっ
て曇り難くなるまでの時間（例えば３０分）として設定
することができる。従って、除湿暖房を開始してから一
定時間経過後、自動的に除湿暖房から再生暖房に切り換
える代わりに、室温センサ（図示しない）で車室内温度
を検出し、その検出温度が所定温度に達した時点で除湿
暖房から再生暖房へ切り換えることもできる。

【００２５】本実施例の車両用暖房装置１は、図５に示
すように、車両のフロント側に搭載されたエアコンＡ／
Ｃ（ヒートポンプ式冷凍サイクル）と組み合わせて使用
することができる。この場合、外気温が比較的高くて
（例えば０℃以上）、暖房負荷が小さく室温の立ち上が
りが早い時には、上述の除湿暖房を行わず、エアコンＡ
／Ｃの除湿機能を用いて防曇することができる。

【００２６】次に、本発明の第２実施例を説明する。図
６〜図８は第２実施例に係わる車両用暖房装置１の模式
図である。但し、図６は除湿暖房状態、図７は再生暖房
状態、図８は換気暖房状態を示す。第１実施例で説明し
た除湿暖房時に吸着剤７ａに吸着された水分量が多く、
この水分量が再生暖房時に車室内へ放出されると、外気
ダクト４より外気を導入して換気しても窓ガラスが曇る
場合が生じる。

【００２７】そこで、本実施例では、送風ダクト２内に
第２加熱手段としてのヒータ１２を配置して、除湿暖房
時に吸着剤７ａに吸着された水分量が多い時には、除湿
暖房から再生暖房へ移行することなく、換気暖房を行う
ように制御するものである。また、除湿暖房では、送風
ダクト２内に配置されたヒータ１２で暖房することがで
きるため、内気ダクト３内のヒータ８をオフして吸着剤
７ａの除湿能力を高めることができる。

【００２８】以下に具体的な作動を説明する。吸着剤７
ａは、水分を吸着すると発熱する特性を有し、吸着する
水分量に比例して発熱量が増大する。このため、ウォー
ムアップ時は、内気循環での除湿暖房が行われることか
ら、乗員からの水分蒸発等によって車室内の水分量は経
時的に増加し、それに追従して吸着槽７での放熱量が増
加することから、吸着槽７の入口側と出口側との温度差
が大きくなる。

【００２９】従って、吸着槽７の入口側と出口側との温
度差ΔＴを温度センサ１３、１４によって検知し、その
温度差ΔＴに基づいて車室内の水分蒸発量を推定するこ
とができる。まず、温度センサ１３、１４によって検知
された温度差ΔＴが大きい時（図９の破線で示す状
態）、即ち多人数乗車により除湿暖房時に吸着剤７ａに
吸着される水分量が多い場合は、図８に示すように、ヒ
ータ８をオフするとともに、内気導入口１０ａを閉じる
ように内外気切換ダンパ６を駆動する。これにより、除
湿暖房時に吸着剤７ａに吸着された水分が車室内に放出
されることはなく、全外気での暖房運転、即ち換気暖房
を行うことで、窓ガラスの曇りを防止することができ
る。なお、吸着剤７ａの再生は、深夜充電力を利用して
行う。

【００３０】一方、温度センサ１３、１４によって検知
された温度差ΔＴが小さい時、即ち少人数乗車等で車室
内の湿度が低く、吸着剤７ａの水分量が少ない時（図９
の実線で示す状態）は、窓ガラスが曇り難い状態である
ことから、運転中に除湿暖房から再生暖房に切り換えて
吸着剤７ａを再生することにより、ウォームアップ時毎
に除湿暖房を行うことができる。

【００３１】また、上記のように少人数乗車等で車室内
の湿度が低く、吸着剤７ａで吸着する水分量が少ない時
は、室温が立ち上がった後も内気循環による除湿暖房を
継続して行い、吸着剤７ａの水分量が増加して除湿機能
が低下した時に、除湿暖房から再生暖房へ切り換えるこ
とができる。

【００３２】具体的には、図１０に示すように、除湿運
転開始後、室温が立ち上がった状態で温度差ΔＴが設定
温度差ΔＴｐ以下に低下した時に、内外気切換ダンパ６
を駆動して外気導入口１０ｂを開き、吸着剤７ａを加熱
することで再生暖房を行う。吸着剤７ａの水分吸着能力
が再生された後は、除湿暖房を行う。なお、吸着剤７ａ
の水分吸着性能は、吸着槽７の入口側と出口側との温度
差ΔＴの低下量によって判定することができる。

【００３３】次に、本発明の第３実施例を説明する。図
１１は第３実施例に係わる車両用暖房装置１の模式図で
ある。本実施例の車両用暖房装置１は、ガソリン車に搭
載されるもので、送風ダクト２内には、冷凍サイクルの
冷媒蒸発器１５、エンジン冷却水を熱源とするヒータコ
ア１６、および温度調節を行うエアミックスダンパ１７
が配されている。また、本実施例では、吸着剤７ａを加
熱するためのヒータ８が吸着槽７内に埋め込まれてい
る。

【００３４】本実施例の作動の一例を説明する。ウォー
ムアップ時は、ヒータ８をオフして吸着剤７ａの除湿能
力を高め、エアミックスダンパ１７がヒータコア１６を
開くことによって除湿暖房を行う。但し、暖房負荷が小
さい時（例えば外気温が０℃以上）は、冷凍サイクルの
除湿機能を用いて防曇することができる。

【００３５】多人数乗車等で除湿暖房時に吸着剤７ａに
吸着された水分量が多く、この水分量が再生暖房時に車
室内へ放出されて窓ガラスが曇るような場合は、第２実
施例と同様に、除湿暖房から再生暖房へ移行することな
く、換気暖房を行う。また、少人数乗車で除湿暖房時に
吸着剤７ａに吸着される水分量が少ない場合は、第２実
施例と同様に、室温が立ち上がった後も内気循環による
除湿暖房を継続して行い、吸着剤７ａの水分量が増加し
て除湿機能が低下した時に、除湿暖房から再生暖房へ切
り換えることができる。

【００３６】このように、エンジン冷却水を熱源とする
ヒータコア１６を搭載したガソリン車の場合には、本実
施例の暖房装置１を適用することで、アイドル時等の低
熱源時においても換気量を減らして暖房負荷を下げるこ
とにより快適な暖房感を得ることができるとともに、ヒ
ータコア１６の熱源である温水排熱の消費量を少なくす
ることが可能となり、燃費の向上につながる。

【００３７】

【発明の効果】本発明の車両用暖房装置は、内気ダクト
内に配された水分吸着手段によって内気ダクトを流れる
空気（内気）を除湿することができる。このため、外気
導入量を減らしても窓ガラスの曇りを防止することがで
きる。その結果、外気導入に伴う換気損失を減らすこと
ができるため、暖房能力不足を解消することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例に係わる車両用暖房装置（除湿暖房
状態）の模式図である。

【図２】第１実施例に係わる車両用暖房装置（再生暖房
状態）の模式図である。

【図３】吸着剤温度に応じた吸着水分量を示すグラフで
ある。

【図４】第１実施例に係わるタイムチャートである。

【図５】第１実施例の暖房装置をエアコンと組み合わせ
た状態を示す模式図である。

【図６】第２実施例に係わる車両用暖房装置（除湿暖房
状態）の模式図である。

【図７】第２実施例に係わる車両用暖房装置（再生暖房
状態）の模式図である。

【図８】第２実施例に係わる車両用暖房装置（換気暖房
状態）の模式図である。

【図９】第２実施例に係わるタイムチャートである。

【図１０】第２実施例に係わるタイムチャートである。

【図１１】暖房装置を車両用空調装置に適用した場合の
模式図である（第３実施例）。

【図１２】内外気量の割合と窓ガラスの相対湿度との関
係を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 車両用暖房装置 ２ 送風ダクト ３ 内気ダクト ４ 外気ダクト ５ 送風機 ６ 内外気切換ダンパ（内外気量調節手段） ７ 吸着槽（水分吸着手段） ８ ヒータ（加熱手段） ９ 制御装置 １２ ヒータ（第２加熱手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 入谷 邦夫 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ａ）内気を導入する内気ダクトと、 ｂ）外気を導入する外気ダクトと、 ｃ）前記内気ダクトおよび前記外気ダクトと連通して、
   前記内気ダクトまたは前記外気ダクトより導入された空
   気を車室内へ導く送風ダクトと、 ｄ）前記内気ダクトまたは前記外気ダクトより前記送風
   ダクト内に空気を導入して車室内へ送る送風機と、 ｅ）前記内気ダクトより導入される内気量と前記外気ダ
   クトより導入される外気量との導入割合を調節する内外
   気量調節手段と、 ｆ）前記内気ダクト内に配されて、空気中の水分を飽和
   状態まで吸着し、加熱されることで吸着した水分を放出
   して吸着能力を再生する水分吸着手段と、 ｇ）この水分吸着手段より風上に配されて、前記内気ダ
   クトを流れる空気を加熱する加熱手段と、 ｈ）前記内外気量調節手段および前記加熱手段を制御す
   る制御装置とを備えた車両用暖房装置。
2. 【請求項２】ａ）内気を導入する内気ダクトと、 ｂ）外気を導入する外気ダクトと、 ｃ）前記内気ダクトおよび前記外気ダクトと連通して、
   前記内気ダクトまたは前記外気ダクトより導入された空
   気を車室内へ導く送風ダクトと、 ｄ）前記内気ダクトまたは前記外気ダクトより前記送風
   ダクト内に空気を導入して車室内へ送る送風機と、 ｅ）前記内気ダクトより導入される内気量と前記外気ダ
   クトより導入される外気量との導入割合を調節する内外
   気量調節手段と、 ｆ）前記内気ダクト内に配されて、空気中の水分を飽和
   状態まで吸着し、加熱されることで吸着した水分を放出
   して吸着能力を再生する水分吸着手段と、 ｇ）この水分吸着手段を加熱する加熱手段と、 ｈ）前記内外気量調節手段および前記加熱手段を制御す
   る制御装置とを備えた車両用暖房装置。
3. 【請求項３】前記送風ダクト内に配されて、通過する空
   気を加熱する第２加熱手段を備えたことを特徴とする請
   求項１または２に記載された車両用暖房装置。