JPS6343815A - Air conditioner for vehicle - Google Patents

Air conditioner for vehicle

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JPS6343815A
JPS6343815A JP18886186A JP18886186A JPS6343815A JP S6343815 A JPS6343815 A JP S6343815A JP 18886186 A JP18886186 A JP 18886186A JP 18886186 A JP18886186 A JP 18886186A JP S6343815 A JPS6343815 A JP S6343815A
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JP
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air
oxygen
temperature
duct
opening
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JP18886186A
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Japanese (ja)
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Shogo Watanabe
渡辺 正五
Megumi Fukushima
福島 恵
Yoshitaka Nomoto
義隆 野元
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Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H3/00Other air-treating devices
    • B60H3/0007Adding substances other than water to the air, e.g. perfume, oxygen
    • B60H3/0035Adding substances other than water to the air, e.g. perfume, oxygen characterised by the control methods for adding the substance
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H3/00Other air-treating devices
    • B60H3/0007Adding substances other than water to the air, e.g. perfume, oxygen

Abstract

PURPOSE:To easily control the oxygen concentration in the car compartment by installing a means for adjusting the temperature of the air supplied into an oxygen concentrating device and maintaining the oxygen concentrating faculty of the oxygen concentrating device to a certain value, in an air conditioner equipped with the oxygen concentrative device. CONSTITUTION:In an oxygen concentrating device 70, oxygen concentrating membranes 82 are laminated between the partitioning walls 83 in a hollow body 81, and the air taking-in port 84 of the hollow body 81 communicates to the main duct 75 for taking in air. In the above-described air conditioner, a plurality of auxiliary ducts 100 and 200 equipped with opening/closing dampers 100a and 200a are allowed to communicate to the main duct 75, and the opening/ closing dampers 100a and 200a can be driven by the motors 64 and 65, respectively. A sensor 90 for detecting the temperature of the air is installed into the main duct 75, and the result of the detection is input into an air conditioning control unit 500. When the detected temperature is not within a prescribed value range, either of the opening/closing damper 100a or 200a is opened to maintain the air at the prescribed temperature.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、車両の空調装置に関するものである。[Detailed description of the invention] (Industrial application field) The present invention relates to a vehicle air conditioner.

(従来技術) 一般に、車両、特に自動車には、気候(特に気温)や走
行条件に関係なく乗員に対して快適な乗車環境をもたら
し、また窓の曇りや霜の付着を防いで運転者の視界を確
保し、安全で快適な運転を保証するために空気調和装置
が設置されている。
(Prior art) In general, vehicles, especially automobiles, provide a comfortable riding environment for passengers regardless of the climate (especially temperature) and driving conditions, and also prevent fogging and frost on the windows so that the driver can see clearly. Air conditioning equipment is installed to ensure safe and comfortable driving.

ところで、最近のこのような空気調和装置I(以下、単
に空調装置と略称する)では、加熱、冷却、加湿、除湿
等の従来型の空気調和機能に加えてさらに車室内に供給
される調和処理空気の酸素量を増大させる酸素富化機能
を備えたものが提案されるに至っている(例えば特開昭
59−212632号公報参照)。
By the way, recent air conditioners I (hereinafter simply referred to as air conditioners) have not only conventional air conditioning functions such as heating, cooling, humidification, and dehumidification, but also air conditioning functions that are supplied to the vehicle interior. A device having an oxygen enrichment function that increases the amount of oxygen in the air has been proposed (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-212632).

この酸素富化機能を備えた空調装置は、空気中の窒素を
分離除去して酸素富化空気を生成する酸素富化装置を備
えてなり、該酸素富化装置によって窒素成分が除去され
た酸素富化空気を車室内に供給して車室内空気を酸素富
化状態とし、乗員の疲労回復、眠気、乗物酔いの防止等
を図り快適な乗車環境を形成するようになっている。
This air conditioner with an oxygen enrichment function is equipped with an oxygen enrichment device that separates and removes nitrogen from the air to produce oxygen-enriched air, and the oxygen enrichment device separates and removes nitrogen from the air to produce oxygen-enriched air. Enriched air is supplied into the vehicle interior to make the interior air oxygen-enriched, which helps occupants recover from fatigue, prevents drowsiness, and motion sickness, creating a comfortable riding environment.

(発明が解決しようとする問題点) ところが、上記酸素富化装置は、例えば第4図に示すよ
うに一般に当該装置に供給される空気の温度によって窒
素の分離度合が異なる特性を有しており、供給される空
気の温度が所定値よりも高すぎる場合にはその分離係数
が低下して車室内に供給される酸素富化空気中の酸素濃
度が低下する一方、上記供給空気の温度が所定値よりも
低すぎる場合には酸素透過係数の低下により酸素の透過
量自体が低下して酸素富化空気の絶対供給量自体が減少
する問題がある。
(Problems to be Solved by the Invention) However, the above-mentioned oxygen enrichment device generally has a characteristic that the degree of nitrogen separation differs depending on the temperature of the air supplied to the device, as shown in FIG. 4, for example. If the temperature of the supplied air is too high than a predetermined value, the separation coefficient decreases and the oxygen concentration in the oxygen-enriched air supplied into the vehicle interior decreases, while the temperature of the supplied air is higher than the predetermined value. If the value is too low, there is a problem that the oxygen permeation rate itself decreases due to a decrease in the oxygen permeability coefficient, and the absolute supply amount of oxygen-enriched air itself decreases.

従って、最終的に車室内酸素濃度を適切に維持するため
には、上記酸素富化装置に供給される空気の温度を最適
範囲内で適正に維持する必要がある。
Therefore, in order to ultimately maintain an appropriate oxygen concentration in the vehicle interior, it is necessary to appropriately maintain the temperature of the air supplied to the oxygen enrichment device within an optimal range.

(問題点を解決するための手段) 本発明は、上記の問題を解決することを目的としてなさ
れたもので、空気中の窒素を分離除去して酸素富化空気
を生成する酸素富化装置を備えた車両の空調装置におい
て、上記酸素富化装置に供給する空気の温度を調節する
調温制御手段を設けてなるものである。
(Means for Solving the Problems) The present invention was made for the purpose of solving the above problems, and includes an oxygen enrichment device that separates and removes nitrogen from the air to produce oxygen-enriched air. The air conditioner for a vehicle equipped with the oxygen enrichment device is provided with temperature control means for adjusting the temperature of the air supplied to the oxygen enrichment device.

(作 用) 上記の手段によると、調温制御手段によって酸素富化装
置自体に供給される空気の温度が適正な所定の値の範囲
内に制御されるようになるから、酸素富化装置の酸素富
化能力をも一定に維持することができるようになる。そ
の結果、車室内酸素濃度コントロールも容易となる。
(Function) According to the above means, the temperature control means controls the temperature of the air supplied to the oxygen enrichment device itself within an appropriate predetermined value range. The oxygen enrichment capacity can also be maintained constant. As a result, the oxygen concentration inside the vehicle can be easily controlled.

(実施例) 第1図は、酸素富化機能を備えた本発明の第1実施例に
係る車両の空気調和装置を示している。
(Embodiment) FIG. 1 shows a vehicle air conditioner according to a first embodiment of the present invention, which is equipped with an oxygen enrichment function.

該空調装置は、先ず冷媒配管14によって相互に接続さ
れたコンプレッサ(圧縮機)10、コンデンサ(凝縮器
)11、エバポレータ(蒸発器)12等によって構成さ
れる冷房系装置と、温水配管(エンジン冷却水配管に接
続)13によって相互に接続された温水バルブ20、ヒ
ータコア21等からなる暖房系装置と、外気取入れ用の
プロワユニット30、外気ベンチレーションおよび内気
サーキュレーション用の内外気切替モータ31、送風ダ
クト32等からなる送風系装置と、空調用温度設定器4
1,42、各種操作スイッチ43〜50、設定温度イン
ジケータ51等からなる操作系装置40と、マイクロコ
ンピュータによって形成された各種空調制御機能を有す
る空調コントロールユニット500、外気温センサ51
.内気温センサ52、−3= 水温センサ53、ダクト内温度センサ54、車室内酸素
センサ3、各種制御モータ(第1、第2補助ダクト開閉
ダンパ用制御モータ64,65、モード切替モータ61
、エアミックスダンパ制御モータ62)等からなる制御
系装置と、酸素濃縮装置70、真空ポンプ71.エアフ
ィルタ72、プロワモータ73、車室内への酸素供給用
ダクト74等からなる酸素富化装置とから構成されてい
る。
The air conditioner first includes a cooling system device consisting of a compressor 10, a condenser 11, an evaporator 12, etc., which are interconnected by refrigerant piping 14, and a hot water piping (engine cooling A heating system device consisting of a hot water valve 20, a heater core 21, etc., interconnected by a water pipe (connected to a water pipe) 13, a blower unit 30 for outside air intake, an inside/outside air switching motor 31 for outside air ventilation and inside air circulation, A ventilation system device consisting of a ventilation duct 32, etc., and an air conditioning temperature setting device 4
1, 42, an operation system device 40 consisting of various operation switches 43 to 50, a set temperature indicator 51, etc., an air conditioning control unit 500 having various air conditioning control functions formed by a microcomputer, and an outside temperature sensor 51
.. Inside temperature sensor 52, -3 = Water temperature sensor 53, duct inside temperature sensor 54, cabin oxygen sensor 3, various control motors (first and second auxiliary duct opening/closing damper control motors 64, 65, mode switching motor 61
, an air mix damper control motor 62), an oxygen concentrator 70, a vacuum pump 71. It consists of an air filter 72, a blower motor 73, an oxygen enrichment device including an oxygen supply duct 74 into the vehicle interior, and the like.

そして、上記冷房系装置の上記エバポレータ12と上記
暖房系装置のヒータコア21とは、例えばダッシュパネ
ル下方に位置して設けられた冷・暖房用各ユニットケー
ス6.7内に設置されており、ダクト部5を介して当該
各ユニットケース6゜7が相互に連通状態で接続されて
いる。上記ユニットケース6側には、また上記送風系の
プロワユニット30の送風ダクト32が接続されている
。また、上記ユニットケース7側には、暖房用のヒート
ダクト15および換気並びに冷房用のベントダクト16
がそれぞれ設けられている。さらに、符号17は、上記
し一タコア21の一端に回動可能に枢着され上記ダクト
部5内に位置して当該ダクト側からの通路をヒータコア
21を経由する通路と、ヒータコア21をバイパスする
通路と、それら両方の通路を共に形成する分岐通路とを
各々選択的に形成するように設けられたエアミックスダ
ンパーであり、このエアミックスダンパー17は、上記
制御モータ62によって開度制御されるとともにその実
開度はポテンショメータ63によって検出され、該検出
値は上記空調コントロールユニット500に入力される
ようになっている。
The evaporator 12 of the cooling system device and the heater core 21 of the heating system device are installed in each cooling/heating unit case 6.7 provided below the dash panel, for example, and are installed in a duct. The respective unit cases 6 and 7 are connected to each other via the portion 5 in a communicating state. A blower duct 32 of the blower unit 30 of the blower system is also connected to the unit case 6 side. Further, on the unit case 7 side, there is a heat duct 15 for heating and a vent duct 16 for ventilation and cooling.
are provided for each. Further, the reference numeral 17 is rotatably attached to one end of the heater core 21 and located in the duct portion 5, so that a passage from the duct side passes through the heater core 21 and a passage bypasses the heater core 21. The air mix damper 17 is provided to selectively form a passage and a branch passage that together form both passages, and the air mix damper 17 is controlled in opening degree by the control motor 62. The actual opening degree is detected by a potentiometer 63, and the detected value is input to the air conditioning control unit 500.

また、符号66はヒートダクト15の開閉ダンパー、ま
た67はデフロスタ18の開閉ダンパーであり、これら
両開閉ダンパー66.67の開閉状態は相互に逆比例開
度で連動するようになっている。なお符号19はラジェ
ータである。
Further, reference numeral 66 is an opening/closing damper for the heat duct 15, and 67 is an opening/closing damper for the defroster 18, and the opening/closing states of these opening/closing dampers 66, 67 are interlocked with each other in inverse proportion to each other. Note that the reference numeral 19 is a radiator.

一方、上記酸素富化装置側の上記酸素濃縮装置70は、
例えば中空筐体81内にポリカーボネートシリコン共重
合体により形成された酸素富化膜82を隔壁83.83
間に積層した酸素富化膜式の酸素富化モジュールよりな
り、上記中空筐体81の空気取入れ口84側を上述のブ
ロワモータ73、エアフィルタ72を介装した空気取入
れ用のメインダクト75を介して上記送風ダクト32内
に連通せしめるとともに上記中空筺体81内隔壁83.
83間の酸素透過側空間を酸素取出ロアロ部分より酸素
取出ダクト77を介して上述の真空ポンプ71の吸入側
に連通せしめて構成されている。また、真空ポンプ71
の吐出側には上記車室内への酸素供給ダクト74の一端
が接続されている。
On the other hand, the oxygen concentrator 70 on the oxygen enrichment device side is
For example, an oxygen enriched film 82 formed of a polycarbonate silicone copolymer is placed inside a hollow casing 81 as a partition wall 83.83.
The air intake port 84 side of the hollow casing 81 is connected to the air intake main duct 75 with the blower motor 73 and the air filter 72 interposed therebetween. and the partition wall 83 within the hollow casing 81.
The space on the oxygen permeation side between 83 and 83 is connected to the suction side of the vacuum pump 71 described above from the oxygen extraction lower part through the oxygen extraction duct 77. In addition, the vacuum pump 71
One end of the oxygen supply duct 74 into the vehicle interior is connected to the discharge side of the oxygen supply duct 74 .

上記空気取入れ用のメインダクト75には、また上記エ
アフィルタ73の前段部に位置して調温制御用の第1お
よび第2の補助ダクト100,200がそれぞれ連通せ
しめられている。第1の補助ダクト100の他端は、上
記冷房側ユニットケース6内のエバポレータ12下流に
開口し、該開口部に第1の開閉ダンパ100aを備えて
いる。
The main duct 75 for air intake is also connected to first and second auxiliary ducts 100 and 200 for temperature regulation control, which are located upstream of the air filter 73, respectively. The other end of the first auxiliary duct 100 opens downstream of the evaporator 12 in the cooling unit case 6, and the opening is provided with a first opening/closing damper 100a.

また、第2の補助ダクト200の他端は、上記暖房側ユ
ニットケース7のヒータコア21下流に開口し、該開口
部に第2の開閉ダンパ200aを備えている。これら各
開閉ダンパ100a、200aは、それぞれ第1および
第2の開閉ダンパ制御モータ64,65によって駆動さ
れるようになっている。
The other end of the second auxiliary duct 200 opens downstream of the heater core 21 of the heating unit case 7, and the opening is provided with a second opening/closing damper 200a. These opening/closing dampers 100a, 200a are driven by first and second opening/closing damper control motors 64, 65, respectively.

上記真空ポンプ71は、上記冷房系のコンプレッサ10
とともに当該車両のエンジンEによって駆動されるよう
になっている。
The vacuum pump 71 is the compressor 10 of the cooling system.
It is also driven by the engine E of the vehicle.

上記真空ポンプ71は、上記酸素富化膜82゜82・・
の空気供給側界面部と酸素取出界面部との間に分圧(差
圧)状態を形成するとともに透過酸素の車室内への供給
作用を果たすものである。
The vacuum pump 71 has the oxygen enriched membrane 82°82...
This system forms a partial pressure (differential pressure) state between the air supply side interface and the oxygen extraction interface, and also functions to supply permeated oxygen into the vehicle interior.

上記酸素富化膜82,82・・は非多孔質の無定形高分
子膜であり、上記真空ポンプ71が駆動されるとその透
過側の界面部は所定の負圧状態に曝される一方、他方、
空気供給側の界面部は上述のブロワモータ73による送
風圧によって大気圧以上゛の正圧状態に曝される。その
結果、上記酸素富化膜82.82・・の両界面部間には
所定値以上の分圧差に応じて高圧側から低圧側への主と
して酸素分子の透過が生じる。この透過は、具体的には
溶解と拡散の組合せによって生じる。
The oxygen enrichment membranes 82, 82, . . . are non-porous amorphous polymer membranes, and when the vacuum pump 71 is driven, the interface on the permeation side is exposed to a predetermined negative pressure state, while On the other hand,
The interface portion on the air supply side is exposed to a positive pressure state higher than atmospheric pressure due to the air blowing pressure from the blower motor 73 mentioned above. As a result, oxygen molecules mainly permeate from the high pressure side to the low pressure side between the interface parts of the oxygen enrichment membranes 82, 82, . . . in response to a partial pressure difference of a predetermined value or more. This permeation specifically occurs through a combination of dissolution and diffusion.

すなわち、周知のように無定形高分子膜の表面に空気が
接すると、該空気中の酸素並びに窒素分子(なお、アル
ゴル成分については少率ゆえに無視する)は、先ず上記
酸素富化膜82の表面に吸着し、次いで当該酸素富化膜
82の内部に分子移動により溶は込む溶解作用を生じる
。該溶解作用によって酸素富化膜82内に侵入した酸素
並びに窒素分子は、さらに線膜82の内部を移動する。
That is, as is well known, when air comes into contact with the surface of the amorphous polymer membrane, oxygen and nitrogen molecules in the air (note that the algol component is ignored due to its small proportion) are first absorbed by the oxygen enriched membrane 82. It adsorbs on the surface and then dissolves into the interior of the oxygen-enriched membrane 82 due to molecular movement, resulting in a dissolving action. The oxygen and nitrogen molecules that have entered the oxygen-enriched film 82 due to the dissolution action further move inside the line film 82.

すなわち拡散作用を生じてやがて当該酸素富化膜82の
透過側(低圧側)から脱離して出て行き、これらの作用
の連続により全体として気体分子の透過現象を生じる。
That is, a diffusion effect occurs, and the gas eventually desorbs and exits from the permeation side (low pressure side) of the oxygen-enriching membrane 82, and the series of these effects causes a permeation phenomenon of gas molecules as a whole.

この場合、酸素および窒素各気体分子の透過量は、次の
式によって表わされる。
In this case, the permeation amount of oxygen and nitrogen gas molecules is expressed by the following equation.

気体分子 (気体分子の透過係数)(圧力差)(透過面
積)(時間)透過量          膜の厚さ 従って、特定の酸素富化モジュールの場合、上記実施例
の真空ポンプ71、ブロワモータ73の運転条件を一定
とすると結局各気体分子の透過量は各気体分子固有の透
過係数と時間(透過可能状態に維持する時間)とによっ
て決定される。
Gas molecules (Permeability coefficient of gas molecules) (Pressure difference) (Permeation area) (Time) Permeation amount Membrane thickness Therefore, in the case of a specific oxygen enrichment module, the operating conditions of the vacuum pump 71 and blower motor 73 in the above embodiment Assuming that is constant, the amount of permeation of each gas molecule is ultimately determined by the permeability coefficient unique to each gas molecule and the time (time to maintain the permeable state).

上記透過係数は、もちろん上記酸素富化膜82の組成に
対して決定されるものであるが、例えば本実施例のポリ
カーボネートシリコン共重合体のものの場合には、一般
に上記酸素分子の透過係数が窒素分子の透過係数に比べ
てはるかに大きい(約3倍)。
The above-mentioned permeability coefficient is, of course, determined by the composition of the above-mentioned oxygen enrichment membrane 82, but for example, in the case of the polycarbonate silicon copolymer of this embodiment, the permeability coefficient of the above-mentioned oxygen molecules is generally determined based on the composition of the oxygen-enriched membrane 82. It is much larger (approximately 3 times) than the permeability coefficient of molecules.

従って、当然透過量も大きくなる訳である。なお、この
間の関係をさらに詳しく説明すると、上記透過係数は、
上記溶解作用の大きさを決定する溶解度係数と拡散作用
の大きさを決定する拡散係数との積によって決まるもの
であり、また後者の拡散係数は当該気体分子のファンデ
ルワールス径(分子径)によって決まることが知られて
いる。上記酸素分子の場合には、窒素分子よりも先ず溶
解度係数が大きい一方、分子のファンデルワールス径は
小さいために拡散係数は大きい。従って、それらの積で
ある透過係数もまた当然大きくなる訳である。その結果
、窒素分子の透過に要する時間は、酸素分子の場合より
もはるかに大となり、上記酸素富化膜82,82・・間
に於ける空気流通速度を酸素分子の例えば溶解度係数を
基準として効果的な透過時間が得られるように設定する
と、窒素分子が殆んど溶解しない内に酸素分子が先に溶
解し、吸着作用中の窒素分子はそのまま排出ロア8側に
押し流されてしまうので、結局酸素分子のみが透過され
るようになる。従って、このような構成の酸素濃縮装置
70によれば、基本的には車室側に取出される酸素濃度
(%)は、第2図に示すように上記酸素富化膜82,8
2・・部分の空気供給側圧力Piと酸素取出側圧力Po
との分圧比(Po/Pi)によって決定されることにな
る。そのため、例えば上述の空調コントロールユニット
500で上記プロワモータ73および真空ポンプ71の
駆動容量を任意に制御すると、上記酸素濃縮装置70に
よる供給酸素の絶対量を任意にコントロールすることが
できるようになる。
Therefore, the amount of transmission naturally increases. In addition, to explain the relationship between these in more detail, the above transmission coefficient is
It is determined by the product of the solubility coefficient, which determines the size of the above-mentioned dissolution effect, and the diffusion coefficient, which determines the size of the diffusion effect, and the latter diffusion coefficient is determined by the van der Waals diameter (molecular diameter) of the gas molecule. It is known that it will be decided. In the case of the above-mentioned oxygen molecules, first of all, the solubility coefficient is larger than that of nitrogen molecules, while the van der Waals diameter of the molecule is small, so the diffusion coefficient is large. Therefore, the transmission coefficient, which is the product of these, naturally also increases. As a result, the time required for permeation of nitrogen molecules is much longer than that of oxygen molecules, and the air flow rate between the oxygen enrichment membranes 82, 82, etc. is determined based on, for example, the solubility coefficient of oxygen molecules. If the setting is made to obtain an effective permeation time, the oxygen molecules will dissolve first while the nitrogen molecules are hardly dissolved, and the adsorbing nitrogen molecules will be swept away to the discharge lower 8 side. Eventually, only oxygen molecules will be able to pass through. Therefore, according to the oxygen concentrator 70 having such a configuration, the oxygen concentration (%) taken out to the passenger compartment side is basically controlled by the oxygen enrichment membranes 82, 8 as shown in FIG.
2. Air supply side pressure Pi and oxygen extraction side pressure Po
It is determined by the partial pressure ratio (Po/Pi). Therefore, for example, if the drive capacity of the blower motor 73 and vacuum pump 71 is arbitrarily controlled by the air conditioning control unit 500, the absolute amount of oxygen supplied by the oxygen concentrator 70 can be arbitrarily controlled.

そして、その場合において上述のように車室内には酸素
センサ3が設けられており、該酸素センサ3によって検
出されtこ車室内の酸素濃度は上記空調コントロールユ
ニット500に入力されるようになっているので、該検
出値が一定となるように上記ブロワモータ73、真空ポ
ンプ71の容量をフィードバック制御することも容易で
ある。
In that case, as described above, the oxygen sensor 3 is provided in the vehicle interior, and the oxygen concentration detected by the oxygen sensor 3 and the oxygen concentration in the vehicle interior is inputted to the air conditioning control unit 500. Therefore, it is easy to feedback-control the capacities of the blower motor 73 and vacuum pump 71 so that the detected values are constant.

また、符号90は上記空気取入れ用のメインダクト75
内に設けられた温度センサであり、上記酸素濃縮装置7
0に供給される空気の温度を検出して上記空調コントロ
ールユニット500に入力する。空調コントロールユニ
ット500は、当該検出値が所定の基準値の範囲内にな
い場合には、その時の温度状態に応じて上記制御モータ
64又は65を駆動して第1の補助ダクト100又は第
2の補助ダクト200の開閉ダンパ100a又は200
aのいずれか一方を開く一方、上記冷房系のコンプレッ
サlOを駆動(高温時)するか又は暖房系の温水バルブ
20を開いてヒータコア21にエンジン冷却水を供給(
低温時)する。これによって上記第1の補助ダクト10
0にはエバポレータ12を経て冷却された低温の空気が
、また第2の補助ダクト200にはヒータコア21を通
して加熱された高温の空気が供給されるようになり、該
いずれかの空気がその時の供給空気の温度状態に応じて
上記ニアフィルタフ2前段位置で上記空気取入れ用メイ
ンダクト75から供給される空気と混合されることにな
り、当該空気の温度が全体として所定の温度に昇温又は
降温されることになる。
Further, reference numeral 90 is the main duct 75 for air intake.
It is a temperature sensor installed inside the oxygen concentrator 7.
0 is detected and inputted to the air conditioning control unit 500. If the detected value is not within a predetermined reference value range, the air conditioning control unit 500 drives the control motor 64 or 65 to control the first auxiliary duct 100 or the second auxiliary duct 100 depending on the temperature state at that time. Opening/closing damper 100a or 200 of auxiliary duct 200
While opening either one of a, the compressor lO of the cooling system is driven (at high temperature) or the hot water valve 20 of the heating system is opened to supply engine cooling water to the heater core 21 (
(at low temperatures). As a result, the first auxiliary duct 10
0 is supplied with low-temperature air that has been cooled through the evaporator 12, and high-temperature air that has been heated through the heater core 21 is supplied to the second auxiliary duct 200. Depending on the temperature state of the air, the air is mixed with the air supplied from the air intake main duct 75 at the front stage of the near filter 2, and the temperature of the air as a whole is raised or lowered to a predetermined temperature. It turns out.

これにより、上記酸素濃縮装置70に供給される空気温
度が所定値の範囲に制御されるようになっている。この
結果、上記酸素濃縮装置70から車室内に供給される酸
素濃度は、常に一定に維持されるようになる。この場合
において、上記冷却空気又は加熱空気の各導入量は、上
記温度センサ90によって検出されたメインダクト75
からの供給空気の温度の設定値に対する偏差量によって
決定され、上記空調コントロールユニット500は当該
偏差量を演算して上記制御モータ64又は65の駆動量
(回転角)を決定し、それに応じた補助ダクト開閉ダン
パ100a、200aの開度量によって上記各空気の導
入量が制御される。
Thereby, the temperature of the air supplied to the oxygen concentrator 70 is controlled within a predetermined value range. As a result, the oxygen concentration supplied from the oxygen concentrator 70 into the vehicle interior is always maintained constant. In this case, each introduced amount of the cooling air or heating air is determined by the main duct 75 detected by the temperature sensor 90.
The air conditioning control unit 500 calculates the deviation amount to determine the drive amount (rotation angle) of the control motor 64 or 65, and provides assistance accordingly. The amount of each air introduced is controlled by the amount of opening of the duct opening/closing dampers 100a, 200a.

すなわち、すでに述べたように上述の酸素濃縮装置70
は、第4図(a)に示すように供給される空気の温度が
高くなる程酸素並びに窒素各気体分子の透過係数が共に
増大し両分子の透過量が共に多くなる。従って、上記空
気温度が所定の温度範囲を越えて上昇したような場合に
は、上述のように分圧比と透過時間のコントロールのみ
では適正な窒素と酸素の分離が不可能となり、窒素分子
の透過量が増えてしまう。その結果、第4図(b)に示
すように窒素の分離係数は大きく低下する。一方、上記
空気の温度が上記所定の温度範囲よりも低すぎると、第
4図(a)に示すように酸素並びに窒素各気体分子の透
過係数は共に小さくなり、特に固有透過係数の小さい窒
素は殆んど透過しなくなる。従って、この場合には第4
図(b)から明らかなように、酸素富化膜に於ける分離
係数としては大きくなるが酸素自体の透過量はやはり低
下する。そのため車室内酸素濃度は、結局上記いずれの
場合にも低下することになる。
That is, as already mentioned, the above-mentioned oxygen concentrator 70
As shown in FIG. 4(a), as the temperature of the supplied air increases, the permeability coefficients of both oxygen and nitrogen gas molecules increase, and the amount of permeation of both molecules increases. Therefore, if the air temperature rises beyond the predetermined temperature range, proper separation of nitrogen and oxygen will not be possible just by controlling the partial pressure ratio and permeation time as described above, and the permeation of nitrogen molecules will become impossible. The amount will increase. As a result, the nitrogen separation coefficient is greatly reduced as shown in FIG. 4(b). On the other hand, if the temperature of the air is too low than the predetermined temperature range, the permeability coefficients of both oxygen and nitrogen gas molecules become small, as shown in FIG. It becomes almost impermeable. Therefore, in this case, the fourth
As is clear from Figure (b), although the separation coefficient in the oxygen-enriched membrane increases, the permeation amount of oxygen itself still decreases. Therefore, the oxygen concentration in the vehicle interior eventually decreases in any of the above cases.

ところが、本実施例の場合には上記のように空気取入れ
用のメインダクト75内の温度センサ90の検出値を基
にして酸素濃縮装置70への供給空気の温度が上記所定
の温度範囲に制御されるから、外気温度の変動に拘わら
ず結局酸素濃縮装置70の窒素分離係数を一定値の範囲
に維持することができ、車室内酸素濃度の変動を防止す
ることが可能になる。
However, in the case of this embodiment, the temperature of the air supplied to the oxygen concentrator 70 is controlled within the predetermined temperature range based on the detected value of the temperature sensor 90 in the main duct 75 for air intake, as described above. Therefore, it is possible to maintain the nitrogen separation coefficient of the oxygen concentrator 70 within a constant value range regardless of fluctuations in the outside air temperature, and it becomes possible to prevent fluctuations in the oxygen concentration in the vehicle interior.

なお、以上の実施例では、酸素濃縮装置70として酸素
富化膜式の酸素富化モジュールを使用したが、該装置は
これに限るものではなく、例えば他の実施例として第3
図に示すような窒素吸着分離式の酸素富化モジュールを
使用することも可能である。
In the above embodiment, an oxygen enrichment membrane type oxygen enrichment module was used as the oxygen concentrator 70, but the device is not limited to this.
It is also possible to use a nitrogen adsorption separation type oxygen enrichment module as shown in the figure.

この窒素吸着分離式の酸素濃縮装置70′は、例えばモ
レキュラシーブス(米国ユニオンカーバイト社の商品名
)と呼ばれる人造ゼオライトよりなる窒素吸着剤101
を内蔵した窒素吸着筒102.102を先ず電磁開閉バ
ルブ103、空気圧縮機107を介して上記空気取入用
のメインダクト75と補助ダクト100,200に、ま
た電磁開閉バルブ104,105を介して酸素供給ダク
ト74並びに酸素富化空気排出ダクト+06にそれぞれ
連通せしめて構成されている。
This nitrogen adsorption separation type oxygen concentrator 70' uses a nitrogen adsorbent 101 made of artificial zeolite called, for example, molecular sieves (trade name of Union Carbide Company, USA).
Nitrogen adsorption cylinders 102 and 102 with built-in are first connected to the main duct 75 and auxiliary ducts 100 and 200 for air intake via an electromagnetic on-off valve 103 and an air compressor 107, and then via electromagnetic on-off valves 104 and 105. It is configured to communicate with the oxygen supply duct 74 and the oxygen-enriched air exhaust duct +06, respectively.

上記モレキュラシーブスは、合成結晶アルミノ・シリケ
ートの含水金属塩よりなり、該金属塩に含まれている多
量の結晶水を加熱脱離することによって形成されたもの
で、上記結晶水の除去によって形成された結晶格子によ
る所定径の多数の空洞(ケージ)の内壁に被吸着分子を
吸着するようになっている。すなわち、上記結晶格子は
ポリアニンよりなり、該ポリアニンを電気的に中性化す
るために所定種類のカチオンを取り込んで酸・塩基性の
強い所定極性の静電場を形成しており、極性分子や分極
性分子に対して高い親和性を示すようになっている。一
般に窒素は酸素に比較して上記ポリアニンに対する親和
性が高い。そして、被吸着分子が当該空洞内に到達する
ためには先ずその表面から当該空洞内につながっている
複数の均一な細孔を通らねばならないようになっており
、該細孔を通過し得て、しかも上記ポリアニンとの親和
性の高い分子(窒素分子)だけが吸着されることになる
(分子ふるい作用)。一方、酸素は、窒素より上記ポリ
アニンとの親和性が低いために吸着されない。
The above-mentioned molecular sieves are made of a hydrated metal salt of synthetic crystalline alumino-silicate, and are formed by heating and desorbing a large amount of crystal water contained in the metal salt, and are formed by removing the crystal water. The molecules to be adsorbed are adsorbed on the inner walls of a large number of cavities (cages) of a predetermined diameter formed by a crystal lattice. That is, the crystal lattice is made of polyanine, and in order to electrically neutralize the polyanine, it takes in a specific type of cation to form an electrostatic field with a specific polarity that is strongly acidic or basic. It shows a high affinity for polar molecules. Generally, nitrogen has a higher affinity for the polyanine than oxygen. In order for molecules to be adsorbed to reach the cavity, they must first pass through a plurality of uniform pores connected from the surface into the cavity; Moreover, only molecules (nitrogen molecules) that have a high affinity with the polyanine are adsorbed (molecular sieving effect). On the other hand, oxygen is not adsorbed because it has a lower affinity with the polyanine than nitrogen.

従って、上記窒素吸着剤101中を一定周期でパージし
てやると、吸着状態で滞留する窒素は排出口側から外部
に放出されるとともに酸素取出口側からは通過分離され
た酸素ガスのみを連続的に取出して車室内に供給するこ
とができる。そして、このような酸素濃縮装置70′を
使用した場合においても、上記第1実施例の場合と同様
に供給空気の温度が高すぎる場合には、第5図に示すよ
うに窒素吸着量が低下し、その結果酸素の分離濃度が低
下するので調温制御手段による取入れ空気の温度コント
ロールが必要であるが、一般に上記吸着筒102内への
空気の供給は窒素吸着剤101部分での分圧塵を高くす
るために圧縮機で圧縮された空気が使用されることから
供給空気の温度が低すぎるということは殆んど生じ得な
い。
Therefore, when the nitrogen adsorbent 101 is purged at regular intervals, the nitrogen remaining in the adsorbed state is released to the outside from the exhaust port, and only the passed and separated oxygen gas is continuously released from the oxygen take-out port. It can be taken out and supplied into the passenger compartment. Even when such an oxygen concentrator 70' is used, if the temperature of the supplied air is too high as in the first embodiment, the amount of nitrogen adsorption decreases as shown in FIG. However, as a result, the separated concentration of oxygen decreases, so it is necessary to control the temperature of the intake air using a temperature control means. Generally, however, the supply of air into the adsorption column 102 is limited to the partial pressure dust at the nitrogen adsorbent 101 portion. Since air compressed by a compressor is used to increase the temperature, it is almost impossible for the temperature of the supply air to be too low.

従って、本実施例の場合には調温制御手段としては、原
則として第1の補助ダクト+00による冷却の場合のみ
を採用すれば足りる。
Therefore, in the case of this embodiment, as a temperature regulation control means, in principle, it is sufficient to employ only the case of cooling by the first auxiliary duct +00.

また、上記第1および第2の実施例では、調温制御手段
として、補助ダクトによりクーラユニット側の冷却風又
はヒータコア側の加熱風を導入して冷却又は加温を行う
構成を採用したが、その他の実施例として例えば次のよ
うな構成を採ることもできる。
Furthermore, in the first and second embodiments, the temperature control means employs a configuration in which cooling or heating is performed by introducing cooling air from the cooler unit side or heating air from the heater core side through an auxiliary duct. As other embodiments, for example, the following configuration may be adopted.

(A)  空気温度が高すぎる場合 (1)  メインダクト内に独立の冷却手段(小型エバ
ポレータ)を設ける。冷却手段は、また冷却水を使用し
た熱交換器であってもよい。
(A) If the air temperature is too high (1) Install an independent cooling means (small evaporator) in the main duct. The cooling means may also be a heat exchanger using cooling water.

(B)  空気温度が低すぎる場合 (1)  メインダクト内に独立の加熱手段、例えば電
熱ヒータ、排気熱を利用したヒータコア等を設ける。
(B) When the air temperature is too low (1) Install an independent heating means in the main duct, such as an electric heater or a heater core that uses exhaust heat.

(2)ラジェター後方の空気を導入して昇温する。(2) Introduce air from behind the radiator to raise the temperature.

(発明の効果) 本発明は、以上に説明したように、空気中の窒素を分離
除去して酸素富化空気を生成する酸素富化装置を備えた
車両の空調装置において、上記酸素富化装置に供給する
空気の温度を調節する調温制御手段を設けたことを特徴
とするものである。
(Effects of the Invention) As explained above, the present invention provides an air conditioner for a vehicle equipped with an oxygen enrichment device that separates and removes nitrogen from the air to produce oxygen-enriched air. The invention is characterized in that it is provided with a temperature control means for adjusting the temperature of the air supplied to the air.

従って、本発明によると、調温制御手段によって酸素富
化装置自体に供給される空気の温度が適正な所定の値の
範囲内に制御されるようになるから、酸素富化装置の酸
素富化能力をも一定に維持することができるようになる
。その結果、車室内酸素濃度コントロールも容易となる
Therefore, according to the present invention, the temperature of the air supplied to the oxygen enrichment device itself is controlled within a proper predetermined value range by the temperature control means, so that the oxygen enrichment of the oxygen enrichment device is improved. You will be able to maintain your abilities at a constant level. As a result, the oxygen concentration inside the vehicle can be easily controlled.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明の第1実施例に係る車両の空調装置の
システムの概略図、第2図は、同実施例に於ける酸素濃
縮装置の分圧比と酸素分離濃度との関係を示すグラフ、
第3図は、本発明の第2実施例に係る車両の空調装置の
酸素濃縮装置部の断面図、第4図(a) 、 (b)は
、酸素富化膜を使用した酸素富化装置における空気温度
と酸素濃度決定要素である透過係数、分離係数との各関
係を示すグラフ、第5図は窒素吸着分離式の酸素濃縮装
置における空気温度と酸素濃度決定要素である窒素吸着
量との関係を示すグラフである。 3・・・・・酸素センサ 5・・・・・ダクト 6・・・・・冷房側ユニットケース 7・・・・・暖房側ユニットケース lO・・・・コンプレッサ 11・・・・コンデンサ 12・・・・エバポレータ 21・・・・ヒータコア 30・・・・プロワユニット 32・・・・送風ダクト 64・・・・第1の補助ダクト開閉ダンパ用制御モータ 65・・・・第2の補助ダクト開閉ダンパ用制御モータ 70.70’  ・・酸素濃縮装置 71・・・・真空ポンプ 73・O・・ブロワモータ 74・・・・酸素供給ダクト 75・・・・空気取入れ用メインダクト81・・・・中
空筐体 82・・・・酸素富化膜 90・・・・温度センサ 100・・・第1の補助ダクト 101・・・窒素吸着剤 102・・・窒素吸着筒 103〜105・・電磁開閉バルブ 200・・・第2の補助ダクト
FIG. 1 is a schematic diagram of a vehicle air conditioner system according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows the relationship between the partial pressure ratio and the oxygen separation concentration of the oxygen concentrator in the same embodiment. graph,
FIG. 3 is a sectional view of an oxygen concentrator section of a vehicle air conditioner according to a second embodiment of the present invention, and FIGS. 4(a) and (b) are an oxygen enrichment device using an oxygen enrichment membrane. Figure 5 is a graph showing the relationship between the air temperature and the permeability coefficient and separation coefficient, which are the determining factors of oxygen concentration, and the relationship between the air temperature and the amount of nitrogen adsorption, which is the determining factor of oxygen concentration, in a nitrogen adsorption separation type oxygen concentrator. It is a graph showing a relationship. 3...Oxygen sensor 5...Duct 6...Cooling side unit case 7...Heating side unit case lO...Compressor 11...Condenser 12... ... Evaporator 21 ... Heater core 30 ... Prower unit 32 ... Air duct 64 ... First auxiliary duct opening/closing damper control motor 65 ... Second auxiliary duct opening/closing Damper control motor 70, 70'...Oxygen concentrator 71...Vacuum pump 73...Blower motor 74...Oxygen supply duct 75...Air intake main duct 81...Hollow Housing 82...Oxygen enrichment membrane 90...Temperature sensor 100...First auxiliary duct 101...Nitrogen adsorbent 102...Nitrogen adsorption cylinders 103-105...Solenoid opening/closing valve 200 ...Second auxiliary duct

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.空気中の窒素を分離除去して酸素富化空気を生成す
る酸素富化装置を備えた車両の空調装置において、上記
酸素富化装置に供給する空気の温度を調節する調温制御
手段を設けたことを特徴とする車両の空調装置。
1. In an air conditioner for a vehicle equipped with an oxygen enrichment device that separates and removes nitrogen from the air to produce oxygen-enriched air, a temperature control means is provided to adjust the temperature of the air supplied to the oxygen enrichment device. A vehicle air conditioning system characterized by:
JP18886186A 1986-08-11 1986-08-11 Air conditioner for vehicle Pending JPS6343815A (en)

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