KR20090078801A

KR20090078801A - 차량용 제가습 장치

Info

Publication number: KR20090078801A
Application number: KR1020097007692A
Authority: KR
Inventors: 히데또 히다까; 히로유끼 가끼우찌; 도시히로 쯔에모또; 다까노부 나까구로
Original assignee: 도요타지도샤가부시키가이샤
Priority date: 2006-10-18
Filing date: 2007-10-17
Publication date: 2009-07-20
Also published as: EP2075148B1; US9388994B2; KR101319193B1; EP2075148A1; EP2075148A4; CN101535070A; JP5055944B2; CN101535070B; WO2008047476A1; US20100022177A1; AU2007311337A1; JP2008100566A

Abstract

본 발명은, 창 유리 흐림 방지용 제습 공기, 쾌적성 향상을 위한 가습 공기를 공급하는 흡착재 이용의 차량용 제가습 장치이며, 장치 구성을 간소화할 수 있고 또한 장치를 소형화할 수 있는 제가습 장치를 제공한다. 차량용 제가습 장치는 케이싱(1)에 송풍기(2), 흡착재 모듈(3), 유로 절환 장치(4)를 수용하여 구성된다. 흡착재 모듈(3)은 펠티에 소자(30)의 각 면에 제1 흡착 소자(31) 및 제2 흡착 소자(32)를 직접 배치하여 구성되고, 유로 절환 장치(4)는 제1 분출구(11) 및 제2 분출구(12)에 대해 제1 흡착 소자(31)를 통과한 공기와 제2 흡착 소자(32)를 통과한 공기를 각각 따로 보내고 또한 행선지를 절환 가능하게 구성된다. 흡착재 모듈(3)에 있어서 펠티에 소자(30)의 전류를 역전시켜 당해 펠티에 소자의 흡열부와 방열부를 전환하여, 유로 절환 장치(4)에 있어서 각 공기의 행선지를 절환한다.

펠티에 소자, 흡착 소자, 흡착재 모듈, 유로 절환 장치, 제가습 장치

Description

차량용 제가습 장치 {DEHUMIDIFYING/HUMIDIFYING DEVICE FOR VEHICLE}

본 발명은, 차량용 제가습 장치에 관한 것이며, 상세하게는 흡착재의 흡착, 탈착 기능을 이용하여, 예를 들어 동절기에 있어서, 창 유리에 흐림 방지용 제습 공기를 공급하고, 탑승원측에 가습 공기를 공급하는 차량용 제가습 장치에 관한 것이다.

차량 실내의 공조 기술의 하나로서, 차량 실내를 보다 쾌적하게 하고 또한 에너지 절약화를 도모하기 위해, 흡착재의 수증기 탈착 기능을 이용한 제습ㆍ가습 기술이 다양하게 검토되고 있다. 이러한 기술로서는, 예를 들어 동절기에 있어서, 실내의 공기를 순환시키면서, 창 유리 흐림 방지용으로 실외의 건조한 외기를 도입하여 창 유리에 불어대는 데 있어서, 실내로부터 실외로 배출되는 일부의 공기 중의 수분을 활성탄, 제올라이트 등의 흡착재에 의해 포착하여, 포착한 수분을 실내로 복귀시킴으로써, 실내의 건조를 방지하도록 한「차량 실내의 공조 방법」이 제안되고 있다.

상기한 공조 방법에 있어서는, 통기 가능한 원기둥 형상의 허니콤 구조체로 이루어지는 소위 흡착 로터에 흡착재를 담지시켜, 흡착 로터를 일정 속도로 회전시키면서, 흡착 로터의 일부가 소정의 흡착 영역(실내 공기의 배출 유로)을 통과할 때에 수분을 흡착하고, 소정의 탈착 영역(실내 공기의 순환 유로)을 통과할 때에 전열 히터로 가열된 공기에 의해 흡착재를 가열하여 흡착재의 수분을 탈착한다.

특허 문헌 1 : 일본 특허 출원 공개 제2000-142096호 공보

또한, 제습ㆍ가습 기술로서는, 예를 들어 하절기에 있어서, 냉방용 공조기(쿨러)의 에너지 절약화를 도모하면서 또한 제습된 쾌적한 공기를 탑승원측에 공급하기 위해, 구획판에 의해 2계열의 송풍로로 구획되고 또한 각각의 양단부를 흡기구와 배기구로 된 공기 유로에 대해, 열교환부 및 흡습 부재(흡착 로터)를 2개의 송풍로에 걸치도록 차례로 배치하여 이루어지는「공기 조화 장치」가 제안되어 있다.

상기한 공기 조화 장치에 있어서는, 열교환부에서 한쪽의 송풍로를 통과하는 공기를 냉각하고, 다른 쪽의 송풍로를 통과하는 공기를 가열하는 동시에, 흡습 부재를 2개의 송풍로 사이에서 회전 또는 요동시켜 흡착, 탈착 조작을 반복하고, 그리고 한쪽의 송풍로를 통해 제습된 공기를 실내에 공급하고, 다른 쪽의 송풍로를 통해 가습된 공기를 실외로 배출한다. 또한, 열교환부는 펠티에 소자의 흡열부와 방열부에 각각 열전도부를 배치하여 구성되고, 한쪽의 송풍로의 공기를 펠티에 소자의 흡열부측의 열전도부에 의해 냉각하고, 다른 쪽의 송풍로의 공기를 펠티에 소자의 방열부측의 열전도부에 의해 가열함으로써, 흡습 부재에 대해 흡착 촉진을 위한 냉열과 탈착에 필요한 온열을 공급하고 있다.

특허 문헌 2 : 일본 특허 출원 공개 제2000-146220호 공보

그런데, 흡착재를 사용한 상기한 바와 같은 제습, 가습 기술을 기초로 하여 차량용 제가습 장치를 구성한 경우, 흡착 로터 등의 회전 부재에 흡착재를 담지시켜, 흡착 영역 및 탈착 영역을 구성하는 송풍로 등의 특정 공간에 있어서 회전 부재를 구동시키기 위해, 그것의 구동 기구가 필요하여, 장치 구성을 간소화할 수 없다는 문제가 있다. 또한, 회전 부재 및 그 구동 기구를 수납하는 데 충분한 용적의 케이싱이 필요하여, 소형화하기 어려운 문제가 있다.

또한, 상기한 바와 같이, 펠티에 소자를 이용한 경우에는, 전열 히터에 의해 흡착재의 가열 탈착을 행하는 종전의 것에 비해, 흡착재의 가열과 냉각을 동시에 행할 수 있으므로, 흡착재의 흡착 효율을 높일 수 있다. 그러나, 펠티에 소자를 이용하는 경우도, 일단, 당해 펠티에 소자의 양측의 열전도부를 통해 송풍로의 공기를 가열, 냉각하고, 그리고 흡착 로터를 통과하는 공기 자체를 통해 흡착재를 가열, 냉각하므로, 열효율이 낮고, 펠티에 소자 자체도 그 발열량에 비해 대형화하는 문제가 있다.

또한, 흡착 로터 방식에 있어서는, 제습해야 할 공기에 의해 흡착 로터의 흡착재를 냉각하므로, 흡착에 의한 방열에 의해 흡착 로터를 통과하는 동안에 공기 자체의 온도가 상승하여, 흡착재 전체적으로 흡착 기능이 충분히 발휘되지 않고, 또한 가습해야 할 공기에 의해 흡착 로터의 흡착재를 가열하므로, 탈착에 의한 흡열에 의해 흡착 로터를 통과하는 동안에 공기 자체의 온도가 저하되어, 마찬가지로 흡착재 전체적으로 충분한 탈착 기능을 발휘할 수 없다. 그 결과, 통기 면적을 크게 하여 필요 이상으로 다량의 흡착재를 담지해야만 해, 흡착 로터가 대형화되는 경향이 있다.

본 발명은, 상기한 실정에 비추어 이루어진 것으로, 그 목적은 흡착재의 흡착, 탈착 기능을 이용하여, 예를 들어 동절기에 있어서, 창 유리에 흐림 방지용 제습 공기를 공급하고, 탑승원측에 가습 공기를 공급하는 차량용 제가습 장치이며, 장치 구성을 간소화할 수 있고 또한 장치를 소형화할 수 있는 차량용 제가습 장치를 제공하는 것에 있다.

상기한 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 있어서는, 흡착재를 담지시킨 고정 방식의 한 쌍의 흡착 소자를 펠티에 소자의 흡열부 및 방열부로서 기능하는 한 쌍의 판면에 각각 직접 배치함으로써 흡착재 모듈을 구성하고, 펠티에 소자에 의해 제1 흡착 소자를 직접 예를 들어 냉각하여 흡착재에 의한 흡착질의 흡착을 촉진하는 동시에, 제2 흡착 소자를 직접 예를 들어 가열하여 흡착재에 의한 흡착질의 탈착을 행하고, 제1 흡착 소자에 통과시켜 얻어진 제습된 공기를 제1 분출구로 분출하고, 제2 흡착 소자에 통과시켜 얻어진 가습된 공기를 제2 분출구로 분출하도록 하였다. 그리고, 흡착재 모듈에 있어서, 펠티에 소자에 흐르는 전류의 역전에 의해 흡열부와 방열부를 기능적으로 전환함으로써, 각 흡착 소자에 대한 냉각과 가열을 절환하여, 각 흡착 소자의 흡착 조작과 탈착 조작을 반전시키는 동시에, 유로 절환 장치를 사용하여 흡착 조작과 탈착 조작의 반전에 따라서 제1 흡착 소자를 통과한 공기와 제2 흡착 소자를 통과한 공기의 행선지를 절환하도록 하였다. 이에 의해, 예를 들어 동절기에는, 제습된 공기를 제1 분출구로부터 연속해서 분출하여 이를 창 유리의 흐림 방지용으로 사용할 수 있고, 또한 가습된 공기를 제2 분출구로부터 연속해서 분출하여 이를 탑승원의 쾌적성 향상을 위해 사용할 수 있다.

즉, 본 발명의 요지는, 차량 실내의 공기를 제습 및 가습하는 제가습 장치이며, 공기가 통과하는 유로로서의 케이싱에 송풍기, 흡착재 모듈 및 유로 절환 장치를 공기의 흐름 방향을 따라 차례로 수용하여 구성되고, 상기 케이싱에는 제습(또는 가습)된 공기를 분출하는 제1 분출구와, 가습(또는 제습)된 공기를 분출하는 제2 분출구가 설치되고, 상기 흡착재 모듈은, 흡열부 및 방열부로서 각각 기능하는 한 쌍의 판면을 구비한 펠티에 소자와, 통기 가능한 엘리먼트에 흡착재를 담지시켜 이루어지고 또한 상기 펠티에 소자의 각 판면에 각각 직접 배치된 제1 흡착 소자 및 제2 흡착 소자로 구성되고, 또한 상기 송풍기에 의해 송기되는 공기가 상기 각 흡착 소자를 통과 가능하게 상기 케이싱 내에 배치되고, 상기 유로 절환 장치는, 상기 케이싱의 상기 제1 분출구 및 제2 분출구에 대해, 상기 흡착재 모듈의 상기 제1 흡착 소자를 통과한 공기와 상기 제2 흡착 소자를 통과한 공기를 각각 따로 보내는 것이 가능하고 또한 행선지를 절환 가능하게 구성되고, 그리고 상기 흡착재 모듈에 있어서 펠티에 소자에 흐르는 전류를 역전시켜 당해 펠티에 소자의 흡열부와 방열부를 전환하는 동시에, 상기 유로 절환 장치에 있어서 상기 전류의 역전에 따라서 각 공기의 행선지를 절환하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 제가습 장치에 존재한다.

본 발명의 차량용 제가습 장치에 따르면, 고정 방식의 한 쌍의 흡착 소자와 펠티에 소자에 의해 흡착재 모듈이 구성되고, 펠티에 소자에 흐르는 전류의 역전에 의해 각 흡착 소자의 흡착 조작과 탈착 조작을 반전시키고 또한 제습ㆍ가습된 각 공기의 분출구에 대한 행선지를 유로 절환 장치에 의해 절환하므로, 종래의 흡착 로터 방식과 같은 회전 구동부를 설치할 필요가 없고, 게다가 펠티에 소자의 흡열부 및 방열부로서 기능하는 각 판면에 각 흡착 소자가 직접 배치되어 있어, 흡착 소자를 가열ㆍ냉각할 때의 펠티에 소자와 흡착 소자 사이의 열전도성이 높기 때문에, 흡착 소자 및 펠티에 소자를 한층 소형화할 수 있다. 즉, 본 발명에 따르면, 장치 구성을 간소화할 수 있고 또한 장치 전체를 한층 소형화할 수 있다.

도 1은 본 발명에 관한 차량용 제가습 장치의 구조예를 일부 파단하여 도시하는 평면도 및 측면도이다.

도 2는 본 발명의 차량용 제가습 장치에 사용되는 흡착재 모듈의 일례를 나타내는 사시도이다.

도 3은 본 발명의 차량용 제가습 장치에 사용되는 흡착재 모듈의 다른 예를 나타내는 사시도이다.

도 4는 도 1의 A-A선을 따라 파단한 단면도로, 유로 절환 장치의 공기 취입구 부분인 케이싱의 리브의 하나를 도시하는 도면이다.

도 5는 도 1의 B-B선을 따라 파단한 단면도로, 유로 절환 장치의 내부 구도를 도시하는 도면이다.

도 6은 도 1의 B-B선을 따라 파단한 단면도로, 유로 절환 장치의 내부 구도를 도시하는 도면이다.

도 7은 본 발명에 관한 차량용 제가습 장치의 다른 구조예를 일부 파단하여 도시하는 평면도 및 측면도이다.

도 8은 본 발명에 관한 차량용 제가습 장치의 다른 구조예를 일부 파단하여 도시하는 평면도 및 측면도이다.

도 9는 가습 공기의 온도를 낮추고 또한 제습 공기의 온도를 높이는 기능이 마련된 본 발명의 제가습 장치의 구성예를 도시하는 블럭도이다.

도 10은 본 발명의 차량용 제가습 장치에 적합한 흡착재의 흡착 특성을 나타내는 수증기 흡착 등온선이다.

[부호의 설명]

1 : 케이싱

10 : 흡입구

11 : 제1 분출구

12 : 제2 분출구

2 : 송풍기

3 : 흡착재 모듈

30 : 펠티에 소자

3a : 펠티에 소자의 판면(흡열부 또는 방열부)

3b : 펠티에 소자의 판면(방열부 또는 흡열부)

31 : 제1 흡착 소자

32 : 제2 흡착 소자

33 : 엘리먼트

4 : 유로 절환 장치

41 : 제1 도입실

42 : 제2 도입실

43 : 구분실

44 : 댐퍼

45 : 액추에이터

5 : 가열 냉각기

51 : 도입구

52 : 도입구

61 : 제1 유입구

62 : 제2 유입구

71 : 제1 유출구

72 : 제2 유출구

8a : 공간

8b : 공간

9a : 공간

9b : 공간

본 발명에 관한 차량용 제가습 장치의 일 실시 형태를 도면을 기초로 하여 설명한다. 또한, 이하의 실시 형태의 설명에 있어서는, 차량용 제가습 장치를「제 가습 장치」라 약기한다.

본 발명의 제가습 장치는, 차량 실내의 공기를 제습 및 가습하는 제가습 장치이며, 외기가 건조한 예를 들어 동절기에 있어서, 창 유리에 흐림 방지용 제습 공기를 공급하고, 탑승원측에 가습 공기를 공급하기 위해 사용된다. 또한, 후술하는 유로 절환 장치의 작동 설정의 변경에 의해, 외기가 고습도로 되는 하절기에 있어서, 탑승원측에 제습 공기를 공급할 수도 있다. 또한, 본 발명의 제가습 장치는 기설된 공조 장치에 조립할 수도 있지만, 이하의 실시 형태에 나타내는 바와 같이, 전체를 박형 상자 형상으로 구성하여, 실내의 천장 부분 등에 설치할 수 있다.

본 발명의 제가습 장치는, 도 1에 도시한 바와 같이, 공기가 통과하는 유로로서의 케이싱(1)에 송풍기(2), 흡착재 모듈(3) 및 유로 절환 장치(4)를 공기의 흐름 방향을 따라 차례로 수용하여 구성된다. 케이싱(1)은 설치 장소에 따라서 각종 형상으로 설계할 수 있지만, 상기한 바와 같이 예를 들어 천장에 설치하기 위해, 높이에 상당하는 두께 부분을 얇게 설계한 편평한 직육면체의 상자 형상으로 형성된다. 또한, 케이싱(1)은, 천장 형상에 따라서, 두께 방향, 길이 방향, 폭 방향의 외곽 형상을 곡선 형상으로 형성되어도 좋다.

케이싱(1)의 전단부에는, 실내 공기를 흡입하기 위한 흡입구(10)가 설치되고, 케이싱(1)의 후단부에는 제습(또는 가습)된 공기를 분출하는 제1 분출구(11)와, 가습(또는 제습)된 공기를 분출하는 제2 분출구(12)가 설치된다. 또한, 이들 분출구(11, 12)는 압력 손실을 저감시키기 위해, 곡선으로 구성되는 단면 형상을 구비하고 있어도 좋다. 또한, 케이싱(1)의 내부에는 송풍기(2) 및 흡착재 모듈(3) 을 설치하고, 유로 절환 장치(4)를 구성하기 위해, 공기의 흐름 방향에 따라서 차례로 구획하는 리브(13), 리브(14) 및 리브(15)가 부설된다.

송풍기(2)는 후술하는 흡착재 모듈(3)의 한 쌍의 흡착 소자(31, 32)에 대응시켜 2기 설치된다. 송풍기(2)로서는, 통상, 직류 방식의 원심 팬이 사용된다. 이러한 원심 팬의 회전수는 3000 내지 6000rpm 정도, 최대 정압은 100 내지 300Pa 정도, 최대 풍량은 0.1 내지 0.5㎥/min 정도이다. 송풍기(2)는 상하에 통기 구멍이 형성된 리브(13)에 고정되어 케이싱(1)의 전단부측에 배치된다. 또한, 본 발명에 있어서는, 공통의 1기의 송풍기에 의해, 한 쌍의 흡착 소자(31, 32)에 공기를 공급하도록 구성되어도 좋다.

본 발명에 있어서는, 구동 기구를 필요로 하지 않고 또한 열효율이 높은 특정 흡착재 모듈(3)이 사용된다. 즉, 흡착재 모듈(3)은, 도 2에 도시한 바와 같이, 흡열부 및 방열부로서 각각 기능하는 한 쌍의 판면을 구비한 펠티에 소자(30)와, 통기 가능한 엘리먼트(33)에 흡착재를 담지시켜 이루어지고 또한 펠티에 소자(30)의 각 판면(3a, 3b)에 각각 직접 배치된 제1 흡착 소자(31) 및 제2 흡착 소자(32)로 구성된다.

흡착 모듈(3)은, 도 2에 도시하는 바와 같이 편평한 직육면체로 형성되어도 좋고, 혹은 케이싱의 구조에 따라서 곡면을 구비한 형상으로 형성되어도 좋다. 또한, 흡착 모듈(3)에 있어서, 제1 흡착 소자(31) 및 제2 흡착 소자(32)는 펠티에 소자(30)의 각 판면(3a, 3b)에 대해 공기층이나 다른 단열 요소가 개재하지 않고, 펠티에 소자(30)에서 생성된 온열 및 냉열이 열전도에 의해 전달되도록 배치되어 있 으면 되고, 은페이스트, 그리스 등의 열전도 재료를 통해 배치되어도 좋다.

도 1에 도시한 바와 같이, 흡착재 모듈(3)은 송풍기(2)에 의해 송기되는 공기가 각 흡착 소자(31, 32)를 통과 가능하게 케이싱(1) 내에 배치된다. 즉, 흡착재 모듈(3)은 상하에 각각 통기 구멍이 형성된 상기의 리브(13) 및 리브(14)(도 4 참조)의 사이에 있고, 또한 리브(13)의 각 통기 구멍을 통과한 공기가 각 흡착 소자(31, 32)의 엘리먼트(33)에 유입하고, 각 엘리먼트(33)를 통과한 공기가 리브(14)의 각 통기 구멍을 통과하도록 배치된다.

상기한 흡착재 모듈(3)에 있어서, 펠티에 소자(30)는 주지한 바와 같이, 펠티에 효과를 이용한 소자이며, 컴퓨터 등의 전자 기기의 냉각 장치로서 사용되는 전자 부품이다. 즉, 펠티에 소자는 2종의 금속판 사이에 P형 반도체와 N형 반도체를 다수 배치하는 동시에, 한쪽의 금속판에 의해 N-P 접합을 구성하고 또한 다른 쪽 금속판에 의해 P-N 접합을 구성한 소자이며, 이러한 소자에 있어서는 PN 접합 부분에 전류를 흐르게 함으로써 열이동이 일어나, 한쪽의 금속판에서 흡열 현상이 발생하고, 다른 쪽의 금속판에서 방열 현상이 발생한다.

본 발명에 있어서는, 흡착재 모듈(3)을 소형화하기 위해, 각 판면(3a, 3b)이 각각 흡열부, 방열부로서 기능하는 예를 들어 평판 형상의 펠티에 소자(30)가 사용된다. 이러한 펠티에 소자(30)의 소비 전력은 1.4 내지 120W, 발열 최고 온도는 80 내지 90℃, 최대 온도차는 64 내지 83℃이다. 본 발명의 제가습 장치에서는, 펠티에 소자(30)를 설계하는 데 있어서, 당해 펠티에 소자에 요구되는 방열 용 량(W₁) 및 흡열 용량(W₂)을 다음식을 기초로 하여 산출된다.

방열 용량(W₁)=[(가습 공기의 비엔탈피[kJ/㎏(DA)]

-(입구 공기의 비엔탈피[kJ/㎏(DA)])

×(공기 밀도[㎏(DA)㎥])×(가습 공기의 풍량[㎥/h])

흡열 용량(W₂)=[(입구 공기의 비엔탈피[kJ/㎏(DA)]

-(제습 공기의 비엔탈피[kJ/㎏(DA)])

×(공기 밀도[㎏(DA)㎥])×(제습 공기의 풍량[㎥/h])

상기의 식 중 단위 기호 ㎏(DA)는 건조 공기 1㎏을 나타낸다.

제1 흡착 소자(31) 및 제2 흡착 소자(32)는 각각, 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 통기 가능한 엘리먼트(33)에 흡착재를 담지시켜 구성되고, 상기한 박형의 케이싱(1)에 수용하므로, 통상은 외형 형상을 편평한 상자 형상으로 형성된다. 각 흡착 소자(31, 32)는 엘리먼트(33)와 펠티에 소자(30) 사이에서 열(온열 및 냉열)을 효율적으로 전달하기 위해, 엘리먼트(33)를 금속제 케이싱에 수용하여 구성된다.

엘리먼트(33)로서는, 소형화를 도모할 수 있고, 게다가 큰 흡착 면적을 확보할 수 있고 또한 한층 다량의 분체상의 흡착재를 유지할 수 있는 한, 각종 구조의 것을 사용할 수 있다. 이러한 엘리먼트(33)의 구조로서는, 예를 들어 파형판 형상의 기재 시트에 의해 통기 셀의 개구 형상이 대략 삼각형으로 형성된 도시하는 바 와 같은 소위 코러게이트형, 통기 셀의 개구 형상이 대략 육각형으로 형성된 허니콤형, 통기 셀의 개구 형상이 사각형으로 형성된 격자형 등의 구조를 들 수 있다.

예를 들어, 코러게이트형의 엘리먼트(33)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 대략 파형판 형상으로 형성된 기재 시트 및 대략 평판 형상으로 형성된 기재 시트를 교대로 적층하여 통기 셀을 다수 구성한 것이다. 즉, 각 흡착 소자(31, 32)의 엘리먼트(33)는 평판 형상의 기재 시트에 파형판 형상의 기재 시트를 중첩함으로써 일렬의 셀을 형성한 허니콤 시트가 펠티에 소자(30)의 판면(3a, 3b)에 대해 평행하게 복수 인접 배치된 구조, 바꾸어 말하면, 각 허니콤 시트의 대략 평판 형상의 기재 시트가 펠티에 소자(30)의 판면(3a, 3b)과 평행해지도록 배치된 구조를 구비하고 있고, 통기 셀은 파형판 형상의 기재 시트의 각 볼록부와 인접하는 평판 형상의 기재 시트를 접합함으로써, 엘리먼트 단부면측(통기 방향의 양단부면측)의 개구 형상이 대략 삼각형으로 형성된다.

또한, 코러게이트형의 엘리먼트(33)는, 도 3에 도시하는 바와 같이 구성되어도 좋다. 도 3에 도시하는 엘리먼트(33)는, 평판 형상의 기재 시트에 파형판 형상의 기재 시트를 중첩함으로써 일렬의 셀을 형성한 허니콤 시트가 펠티에 소자(30)의 판면(3a, 3b)에 대해 직교하는 상태로 복수 인접 배치된 구조, 즉 상기한 허니콤 시트가 펠티에 소자(30)의 판면(3a, 3b)을 따라 배열된 구조를 구비하고 있다. 바꾸어 말하면, 엘리먼트(33)는 각 허니콤 시트의 대략 평판 형상의 기재 시트가 펠티에 소자(30)의 판면(3a, 3b)에 직교하는 상태로 배치된 구조를 구비하고 있다. 상기한 바와 같이, 흡착 소자(31, 32)로서, 엘리먼트(33)의 허니콤 시트가 펠티에 소자(30)의 판면(3a, 3b)에 대해 수직으로 배치된 소자를 사용한 경우에는, 각 흡착 소자(31, 32)의 엘리먼트(33)를 구성하는 각 허니콤 시트에 대해, 펠티에 소자(30)의 온열 및 냉열을 균일하게 또한 효율적으로 전달할 수 있어, 펠티에 소자(30)에 의한 가열, 냉각 효과를 한층 높일 수 있다.

상기한 도 2 및 도 3에 도시하는 같은 각 흡착 소자(31, 32)의 엘리먼트(33)에 사용되는 허니콤 시트는, 길이가 다른 2종류의 기재 시트를 교대로 적층하고 또한 긴 쪽의 기재 시트를 끌어당기면서 일정 간격으로 접합하는 소위 허니콤 성형기에 의해 제작할 수 있고, 그때, 인접하는 평판 형상의 기재 시트와 파형판 형상의 기재 시트는 가열 용착, 초음파 용착 또는 접착제를 사용한 접착 등에 의해 접합된다. 그리고, 엘리먼트(33)는, 기재 시트로서의 세라믹 페이퍼 등으로 이루어지는 예를 들어 코러게이트형 등의 허니콤 시트를 상기한 바와 같은 방법으로 제작하고, 허니콤 시트를 적층하여 엘리먼트의 구조체를 제작한 후, 흡착재와 바인더와 용제로 이루어지는 슬러리에 상기한 구조체를 침지하여 제조된다. 또한, 허니콤 시트의 제조 방법 자체는 공지이며, 예를 들어 일본 특허 출원 공개 제2004-209420호 공보에 개시되어 있다.

또한, 상기한 제1 흡착 소자(31) 및 제2 흡착 소자(32)에 있어서는, 각각 통기 면적[엘리먼트(33)의 통기 방향에 직교하는 총 개구 면적]이 흡착 모듈(3)의 상류측 및 하류측 유로의 최소의 단면적(통기 방향에 직교하는 개구 면적) 이상으로 설정되는 것이 바람직하다. 흡착 소자(31, 32)의 통기 면적을 상기한 바와 같이 설정한 경우에는, 각 흡착 소자(31, 32) 내에 있어서 통과하는 공기의 유속을 작게 할 수 있어, 흡착 및 탈착 기능을 한층 높일 수 있다.

또한, 제1 흡착 소자(31) 및 제2 흡착 소자(32)는, 각각 공기의 입구 및 출구의 개구 면적에 대해, 내부의 통기 방향에 직교하는 단면의 면적이 크게 형성되어 있어도 좋다. 상기한 바와 같이, 흡착 소자(31, 32)의 내부의 단면적을 크게 한 경우에는, 출입구 근방의 폭 방향측(평면에서 볼 때 좌우)의 측모서리 부분에 있어서의 통기시의 압력 손실을 저감시킬 수 있으므로, 각 흡착 소자(31, 32)에 있어서의 흡탈착 효율을 높일 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서는, 각 흡착 소자(31, 32) 내의 공기의 유속을 작게 하여 흡착 및 탈착 기능을 높이기 위해, 예를 들어 도 7에 도시한 바와 같이 흡착 모듈(3)은 케이싱(1)의 송풍기(2)나 유로 절환 장치(4)를 수납하는 부위의 폭보다도 큰 폭으로 형성되어도 좋다. 그 경우, 예를 들어, 케이싱(1)의 송풍기(2)의 하류측 부위는 흡착 모듈(3)의 입구를 향함에 따라서 폭이 점차 넓어지도록 형성되고, 그리고 케이싱(1)의 흡착 모듈(3)의 하류측 부위는 제1 분출구(11) 및 제2 분출구(12)를 향함에 따라서 폭이 점차 좁아지도록 형성된다[도 7의 (a) 참조].

또한, 본 발명에 있어서는, 상기와 같은 목적에 의해, 예를 들어 도 8에 도시한 바와 같이, 흡착 모듈(3)은 케이싱(1)의 송풍기(2)나 유로 절환 장치(4)를 수납하는 부위의 두께보다도 두껍게 형성되어도 좋다. 그 경우, 예를 들어, 케이싱(1)의 송풍기(2)의 하류측 부위는, 흡착 모듈(3)의 입구를 향함에 따라서 두께가 점차 두꺼워지도록 형성되고, 그리고 케이싱(1)의 흡착 모듈(3)의 하류측 부위[유로 절환 장치(4)의 부분]는, 제1 분출구(11) 및 제2 분출구(12)를 향함에 따라서 두께가 점차 얇아지도록 형성된다[도 8의 (b) 참조].

본 발명에 있어서는, 예를 들어 동절기에 제1 분출구(11)로부터 창 유리 흐림 방지용으로 분출하는 공기를 충분히 제습하고, 또한 제2 분출구(12)로부터 탑승원측에 분출하는 공기를 효과적으로 가습하기 위해, 엘리먼트(33)에 담지되는 흡착재는, 실리카, 메소포러스실리카, 알루미나, 활성탄, 제올라이트 등을 사용할 수 있다. 이러한 흡착재는, 이하와 같은 흡착 특성을 구비하고 있는 것이 바람직하다.

즉, 동절기에 있어서 난방시에 차실 내를 순환하는 공기는, 그 온도를 25℃로 한 경우, 상대 습도가 25 내지 50% 정도로 비교적 저습도이지만, 제1 분출구(11)로부터 분출하는 공기에 의해 예를 들어 5℃의 저온의 창 유리에 대한 흐림 방지 효과를 달성하기 위해, 흡착재는 상기한 바와 같은 저습도에 있어서도 충분히 수분을 흡착하고, 그리고 분출하는 공기의 상대 습도를 또한 20% 정도 이하까지 저감시킬 수 있는 특성을 갖추고 있을 필요가 있다.

한편, 흡착재의 재생에 있어서는, 전술한 펠티에 소자(30)가 사용되지만, 소비 전력 저감을 위해, 흡착재는 온도가 90℃ 이하, 바람직하게는 70℃ 이하의 비교적 낮은 온도로 수분을 탈착할 수 있는 것이 요망된다. 그리고, 차실 내가 적당히 쾌적한 상태에 있는 경우, 예를 들어 온도가 25℃, 습도가 50%인 경우, 엘리먼트(33)를 통과하는 공기를 펠티에 소자(30)로 90℃로 가열하였을 때의 상대 습도는 2%, 70℃로 가열하였을 때의 상대 습도는 4%가 된다. 따라서, 흡착재에 있어서는, 상대 습도가 2 내지 25%의 범위, 바람직하게는 4 내지 25%의 범위에서 용이하게 흡 착ㆍ탈착할 수 있는 특성이 요망된다.

또한, 흡착재에 요망되는 흡탈착량은 다음과 같다. 즉, 차실 내의 공기를 흐림 방지용으로 창 유리에 공급하는 경우, 일반적으로 120㎥/h 정도의 공기가 분출된다. 그때, 창 유리의 온도가 5℃라 하면, 창 유리의 결로를 방지하기 위해서는, 분출하는 공기가 5℃의 포화 상태에 있어서의 절대 습도 이하, 약 5g/㎏ 이하까지 제습되어 있는 것이 바람직하다. 그리고, 전술한 바와 같이 실내 공기의 온도가 25℃, 습도가 50%라 하면, 이 공기의 절대 습도가 9.8g/㎏이므로, 120㎥/h(=15.5㎏/h)의 공기에 대해 4.8g/㎏ 이상 제습할 필요가 있다. 따라서, 흡착재에 의해 예를 들어 750g/h의 수분을 흡착할 수 있는 것이 바람직하다.

또한, 차실 내의 공기를 가습하여 불쾌감을 주는 일 없이 탑승원측에 공급하고자 하면, 예를 들어 1 내지 2m/s의 풍속으로 또한 4.7㎥/h의 풍량으로 공기를 분출하는 것이 바람직하다. 그때, 흡입구(10)로부터 흡입하는 공기의 온도가 20℃, 상대 습도가 30%, 절대 습도가 4.35g/㎏(DA)이며, 제2 분출구(12)로부터 탑승원측에 온도가 25℃, 상대 습도가 40%, 절대 습도가 7.91g/㎏(DA)의 가습 공기를 분출하고자 하면, 절대 습도를 1.82g/㎏(DA)만큼 높이는 것이 요구되고, 상기한 풍량으로는 수분량으로 10.3g/h만큼 가습하는 것이 요구된다.

한편, 흡착재 모듈(3)의 작동에 있어서는, 후술하는 바와 같이 제1 흡착 소자(31)와 제2 흡착 소자(32)로 흡착 조작과 탈착 조작을 교대로 절환하지만, 흡착ㆍ탈착 조작의 절환수를 12회/h 행한다고 하면, 각 흡착 소자(31, 32)의 1회의 흡착 조작 및 탈착 조작에 있어서, 흡착재에 의해 약 0.85g의 수분을 흡착, 탈착할 필요가 있다. 게다가, 실용상, 보다 소형의 케이싱(1)에 조립하기 위해, 각 흡착 소자(31, 32)의 소형화를 도모할 필요가 있고, 각 엘리먼트(33)에 있어서의 유효 체적(흡착재를 담지한 상태에 있어서의 외관 체적)의 합계를 35㎤로 설계한 경우, 양쪽의 엘리먼트(33)에 담지시킬 수 있는 흡착재의 합계 질량은 6g 정도가 된다. 따라서, 흡착재에 있어서는, 적어도 0.14g/g의 흡탈착량이 요구된다.

즉, 본 발명에 있어서, 흡착재 모듈(3)의 각 엘리먼트(33)에 담지하는 흡착재는 25℃의 수증기 흡착 등온선에 있어서의 상대 습도 25%에서의 흡착량과 상대 습도 2%에서의 흡착량의 차가 0.14g/g 이상인 흡착 특성을 구비하고 있을 필요가 있다. 바람직하게는, 상대 습도 25%에서의 흡착량과 상대 습도 4%에서의 흡착량의 차가 0.14g/g 이상이다. 이 특성을 갖는 흡착재라면, 흡착재의 종류는 상관없다. 예를 들어 실리카, 메소포러스실리커, 알루미나, 활성탄, 제올라이트 등을 들 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기한 특성을 만족하는 흡착재로서는, 낮은 습도에서 수증기를 용이하게 흡착하고 또한 낮은 온도에서 용이하게 탈착할 수 있는 제올라이트를 들 수 있다. 이러한 제올라이트로서는, 실리카ㆍ알루미나 비가 2.5 이상인 FAU형 등의 알루미노실리케이트류나 알루미노포스페이트류를 들 수 있고, 특히 골격 구조에 적어도 Al과 P를 포함하는 결정성 알루미노포스페이트류가 바람직하다. 흡착재 개개의 입자에 있어서의 수증기의 확산을 향상시키는 관점에서, 흡착재의 입자의 크기(평균 입경)는, 통상은 0.1 내지 300㎛, 바람직하게는 0.5 내지 250㎛, 더욱 바람직하게는 1 내지 200㎛, 가장 바람직하게는 2 내지 100㎛가 된다.

상기한 알루미노포스페이트류(이하,「ALPO류」라 적절하게 약기함)는, IZA(lnternational Zeolite Association)가 정하는 결정성 알루미노포스페이트이다. 결정성 알루미노포스페이트는, 골격 구조를 구성하는 원자가 알루미늄 및 인이며, 그 일부가 다른 원자로 치환되어 있어도 좋다. 그중에서도, 흡착 특성의 면에서, (I) 알루미늄이 헤테로 원자 Me1로 일부 치환된 Me-알루미노포스페이트[단, Me1은 주기표 제3 또는 제4 주기에 속하고, 2A족, 7A족, 8족, 1B족, 2B족, 3B족(Al을 제외함)의 원소로부터 선택되는 적어도 1종류의 원소], (II) 인이 헤테로 원자 Me2로 치환된 Me-알루미노포스페이트(단, Me2는 주기표 제3 또는 제4 주기에 속하는 4B족 원소), 혹은 (III) 알루미늄과 인의 양방이 각각 헤테로 원자 Me1, Me2로 치환된 Me-알루미노포스페이트가 바람직하다.

Me는 1종이라도 좋고 2종 이상 포함되어 있어도 좋다. 바람직한 Me(Me1, Me2)는 주기표 제3, 제4 주기에 속하는 원소이다. Me1은 2가의 상태에서 이온 반경이 3 이상, 0.8㎚ 이하인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 2가, 4배위의 상태에서 이온 반경이 0.4 이상, 7㎚ 이하이다. 상기 중에서도, 합성의 용이함, 흡착 특성의 면에서, Fe, Co, Mg, Zn으로부터 선택되는 적어도 1종류의 원소인 것이 바람직하고, 특히 Fe인 것이 바람직하다. Me2는 주기표 제3 또는 제4 주기에 속하는 4B족 원소이며, 바람직하게는 Si이다.

또한, 상기한 알루미노포스페이트류로서는, 통상, 그 프레임워크 밀도(FD)가 13T/㎚³ 이상이고 또한 20T/㎚³ 이하인 것이 사용된다. 프레임워크 밀도의 하한은, 바람직하게는 13.5T/㎚³ 이상이며, 더욱 바람직하게는 14T/㎚³ 이상이다. 한편, 프레임워크 밀도의 상한은, 바람직하게는 19T/㎚³ 이하이다. 프레임워크 밀도가 상기의 범위 미만에서는, 구조가 불안정해지는 경향이 있어, 내구성이 저하된다. 한편, 프레임워크 밀도가 상기의 범위를 초과하면, 흡착 용량이 작아져, 흡착재로서의 사용에 적합하지 않게 된다. 또한, 프레임워크 밀도(단위 : T/㎚³)라 함은, 단위 체적(㎚³)당에 존재하는 T 원자(제올라이트 1㎚³당의 산소 이외의 골격을 구성하는 원소의 수)를 의미한다.

알루미노포스페이트류의 구조로서는, IZA가 정하는 구조의 코드로 나타내면, AEI, AEL, AET, AFI, AFN, AFR, AFS, AFT, AFX, ATO, ATS, CHA, ERI, LEV, VFI를 들 수 있다. 그중에서도, 흡착 특성, 내구성의 면에서는, AEI, AEL, AFI, CHA, LEV의 구조를 구비한 것이 바람직하고, 특히 AFI, CHA의 구조를 구비한 것이 바람직하다.

흡착재로서는, 상기한 바와 같은 알루미노포스페이트류 중, SAPO-34, FAPO-5가 특히 바람직하다. 또한, 1종 또는 2종 이상의 ALPO류를 조합하여 사용할 수도 있다. 또한, FAPO 및 SAPO는, 제조 조건은 특별히 한정되지 않지만, 통상 알루미늄원, 인원, 필요에 따라서 Si, Fe 등의 Me원, 및 템플릿을 혼합한 후, 수열합성(水熱合成) 하여 제조된다. 또한, ALPO류는, 예를 들어 일본 특허 공고 평1-57041호, 일본 특허 출원 공개 제2003-183020호, 일본 특허 출원 공개 제2004-136269호 등의 공보에 기재된 공지의 합성법을 이용하여 합성할 수 있다.

덧붙여, 본 발명의 제가습 장치에 적합한 흡착재, 예를 들어 결정성 실리코알루미노포스페이트(SAPO-34)는 도 10에 실선으로 나타낸 바와 같은 흡착 특성을 갖추고 있고, 25 ℃의 수증기 흡착 등온선에 있어서, 상대 습도 2% 내지 상대 습도 25% 사이에서 흡착량이 급격하게 변화되고, 그 차(δ₁)가 0.15g/g 이상이다. 이에 대해, 종래의 흡착재, 예를 들어 A형 실리카겔이나 활성탄은 도 10에 파선으로 나타내는 바와 같은 흡착 특성을 구비하고 있고, 25℃의 수증기 흡착 등온선에 있어서, 상대 습도 2% 내지 상대 습도 25% 사이에서 흡착량의 변화가 작고, 그 차(δ₂)가 SAPO-34의 1/2 이하 정도이다. 즉, 본 발명에 적용되는 흡착재는, 낮은 습도 범위에 있어서 보다 많은 수분을 흡착ㆍ탈착하는 특성을 구비하고 있다.

또한, 본 발명의 제가습 장치에 있어서는, 보수 관리를 용이하게 하기 위해, 흡착재 모듈(3)의 제1 흡착 소자(31) 및 제2 흡착 소자(32)가 각각 교환 가능하게 구성된다. 구체적으로는, 흡착재 모듈(3)은 펠티에 소자(30)에 대해 각 흡착 소자(31, 32)를 고정하지 않고 밀착시킨 상태에서 도 1에 도시하는 바와 같은 케이싱(1)에 수용된다. 그리고, 흡착재 모듈(3)은 케이싱(1)에 설치된 예를 들어 덮개(도시 생략)를 개방함으로써 제거 가능하게 구성된다. 이에 의해, 흡착 능력이 저하된 경우 등에 흡착 소자(31, 32)만을 교환할 수 있다.

본 발명의 제가습 장치에 있어서는, 상기한 흡착재 모듈(3)에 있어서 각 흡착 소자(31, 32)의 흡착 조작, 탈착 조작을 교대로 절환한다. 따라서, 본 발명에 있어서는, 제습된 공기를 제1 분출구(11)로부터 연속적으로 분출하고, 가습된 공기를 제2 분출구(12)로부터 연속적으로 분출하기 위해, 도 1에 도시한 바와 같이 흡착재 모듈(3)의 하류측에 유로 절환 장치(4)가 배치된다. 그리고, 유로 절환 장치(4)는 케이싱(1)의 제1 분출구(11) 및 제2 분출구(12)에 대해, 흡착재 모듈(3)의 제1 흡착 소자(31)를 통과한 공기와 제2 흡착 소자(32)를 통과한 공기를 각각 따로 보내는 것이 가능하고 또한 행선지를 절환 가능하게 구성된다.

공기의 유로를 절환하는 기구로서는, 2개의 가요성 관로를 이동시켜 그 접속처를 변경하는 기구, 링크 등에 의해 동기 작동하는 2개의 셔터를 교대로 개폐하여 그 접속처를 변경하는 기구, 서로 인접하고 또한 측면에서 볼 때 직교하는 동축의 2매의 회전 셔터를 90도씩 회전시켜 그 접속처를 변경하는 기구 등도 사용할 수 있지만, 장치 구성을 간소화하고 또한 소형화를 도모하는 관점에서, 도 1에 일례로서 나타낸 바와 같이, 상기한 유로 절환 장치(4)는 액추에이터(45)에 의해 회전하는 댐퍼(44)에 의해 상기한 각 공기의 행선지를 절환하도록 이루어져 있다.

구체적으로는, 유로 절환 장치(4)는 흡착재 모듈(3)을 통과한 공기가 유입하는 케이싱 상부의 제1 도입실(41), 마찬가지로 흡착재 모듈(3)을 통과한 공기가 유입하는 케이싱 하부의 제2 도입실(42), 이들 도입실(41, 42) 사이의 구분실(43), 및 공기의 흐름을 절환하는 댐퍼(44), 및 당해 댐퍼를 작동시키는 액추에이터(45)에 의해 구성된다.

제1 도입실(41), 제2 도입실(42) 및 구분실(43)은, 전술한 리브(14), 그 하류측 리브(15), 케이싱(1)의 양 측벽, 천장, 바닥, 및 수평으로 가설되어 상기한 리브(14, 15) 사이의 공간을 상하 3단으로 구획하는 2매의 구획판(16, 17)[도 1의 (b) 및 도 4 참조]에 의해 형성된다.

제1 도입실(41)은, 도 1의 (b) 및 도 4에 도시한 바와 같이, 케이싱(1)의 상부에 설치되고, 리브(14)의 상부의 도입구(51)를 통해, 흡착재 모듈(3)의 제1 흡착 소자(31)를 통과한 공기가 유입하도록 구성된다. 한편, 제2 도입실(42)은 케이싱(1)의 하부에 설치되고, 리브(14)의 하부의 도입구(52)를 통해 흡착재 모듈(3)의 제2 흡착 소자(32)를 통과한 공기가 유입하도록 구성된다.

구분실(43)은 댐퍼(44)와 협동적으로 기능하여 공기의 유출처를 나누는 공간이며, 도 1의 (b) 및 도 4에 도시한 바와 같이, 상기한 제1 도입실(41)과 제2 도입실(42) 사이에 배치된다. 그리고, 도 5에 도시한 바와 같이, 리브(14, 15) 사이의 공간을 상하 3단으로 구획하는 전술한 2매의 구획판(16, 17)의 각 중앙에 통기 구멍[부호 (61) 및 부호 (62)로 나타내는 구멍]이 마련되고, 이들 통기 구멍이 구분실(43)로의 공기의 입구로 되어 있다. 또한, 리브(15)의 구분실(43)의 높이에 상당하는 부위의 좌우에 통기 구멍[부호 (71) 및 부호 (72)로 나타내는 구멍]이 마련되고, 이들 통기 구멍이 구분실(43)로부터의 공기의 출구로 되어 있다.

즉, 구분실(43)에는, 상기한 각 도입실(41, 42)에 각각 통하는 제1 유입구(61) 및 제2 유입구(62)가 설치되고, 도입실(41, 42)의 공기가 유입하도록 이루어져 있다. 그리고, 구분실(43)에는, 케이싱(1)의 제1 분출구(11) 및 제2 분출구(12)에 각각 통하는 제1 유출구(71) 및 제2 유출구(72)가 설치되고, 구분실 공기가 각 분출구(11, 12)로 유출하도록 이루어져 있다.

댐퍼(44)는 도 1의 (a), 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 상기한 구분실(43)의 중앙, 바꾸어 말하면, 제1 유입구(61)와 제2 유입구(62) 사이에 배치되고, 리브(14, 15)의 판면에 직교하는 축 주위에 일정 각도만큼 회전 가능하게 구성된다. 상기한 댐퍼(44)는 리브(15)에 대해 구분실(43)과 반대측(하류측)에 배치된 액추에이터(45)에 의해 작동하고, 당해 댐퍼의 좌우의 측모서리가 구획판(16, 17)에 접촉함으로써, 구분실(43)을 2개의 공간으로 구획할 수 있다. 또한, 액추에이터(45)로서는, 댐퍼(44)를 일정 각도만큼 정역 회전시키기 위해, 통상은 기어드 타입의 스테핑 모터가 사용된다.

구분실(43)은, 상기한 댐퍼(44)의 한쪽으로의 회전에 의해, 도 5에 도시한 바와 같이 제1 유입구(61) 및 제1 유출구(71)를 포함하는 공간(8a)과, 제2 유입구(62) 및 제2 유출구(72)를 포함하는 공간(8b)으로 구획되고, 상기한 댐퍼(44)의 다른 쪽으로의 회전에 의해, 도 6에 도시한 바와 같이 제1 유입구(61) 및 제2 유출구(72)를 포함하는 공간(9a)과, 제2 유입구(62) 및 제1 유출구(71)를 포함하는 공간(9b)으로 구획되도록 이루어져 있다.

본 발명의 제가습 장치에 있어서는, 예를 들어 제1 분출구(11)로부터 제습된 공기를 연속해서 분출하고, 제2 분출구(12)로부터 가습된 공기를 연속해서 분출하기 위해, 흡착재 모듈(3)에 있어서 펠티에 소자(30)에 흐르는 전류를 예를 들어 일정 시간마다 역전시켜 당해 펠티에 소자의 흡열부와 방열부를 전환하도록 구성된다. 그리고, 유로 절환 장치(4)에 있어서 상기한 전류의 역전에 따라서 흡착재 모듈(3)의 제1 흡착 소자(31)를 통과한 공기와 제2 흡착 소자(32)를 통과한 공기의 행선지를 절환하도록 구성된다.

즉, 흡착재 모듈(3)에 있어서는, 각 흡착 소자(31, 32)의 흡착ㆍ탈착 조작에 준한 시간 간격, 예를 들어 30 내지 600초 간격으로 펠티에 소자(30)에 흐르는 전류를 역전시켜, 펠티에 소자(30)의 판면(3a, 3b)에 있어서의 흡열 기능과 방열 기능을 전환하도록 이루어져 있다. 또한, 유로 절환 장치(4)에 있어서는, 펠티에 소자(30)의 전류의 역전과 동시 또는 역전시키고 일정 시간 경과 후, 댐퍼(44)가 작동되어, 흡착재 모듈(3)에서 처리된 상기한 각 공기의 행선지를 한쪽은 제1 분출구(11)로부터 제2 분출구(12)로, 다른 쪽은 제2 분출구(12)로부터 제1 분출구(11)로 절환하도록 이루어져 있다. 유로 절환 장치(4)를 작동시키는 타이밍은, 펠티에 소자(30)의 전류를 역전시켜 이후 펠티에 소자(30)의 각 판면(3a, 3b)의 온도가 고저 역전할 때까지의 동안이며, 통상은 전류의 역전 이후 약 30 내지 60초 경과할 때까지의 동안이다. 이와 같이 일정 시간 경과 후에 댐퍼(44)를 작동시켜 행선지를 절환함으로써, 한층 더 효율적으로 제습 공기 및 가습 공기를 생성할 수 있다.

또한, 도시하지 않지만, 본 발명의 제가습 장치에는, 송풍기(2)의 제어, 흡착재 모듈(3)에 있어서의 펠티에 소자(30)의 전류의 제어, 및 유로 절환 장치(4)에 있어서의 액추에이터(45)의 제어를 행하기 위한 제어 장치가 설치된다. 또한, 제1 분출구(11)에는, 창 유리로 향해진 디프로스터 분출구로서의 송풍로가 접속되고, 제2 분출구(12)에는 탑승원측으로 향해진 페이스 분출구가 접속된다.

본 발명의 제가습 장치는, 예를 들어 외기가 건조되어 있는 동절기에 있어서 이하와 같이 가동한다. 즉, 송풍기(2)는 실내의 공기를 흡입하고, 이를 흡착재 모 듈(3)의 제1 흡착 소자(31) 및 제2 흡착 소자(32)에 각각 송기한다. 흡착재 모듈(3)에 있어서는, 예를 들어 펠티에 소자(30)의 한쪽 판면(3a)이 흡열부로서 기능하고, 다른 쪽 판면(3b)이 방열부로서 기능하므로, 상기한 판면(3a)에 의해 제1 흡착 소자(31)가 냉각되고, 그 엘리먼트(33)에 담지된 흡착재의 흡착 조작이 진행하여 엘리먼트(33)를 통과하는 공기 중의 수증기를 흡착한다. 한편, 제2 흡착 소자(32)는 펠티에 소자(30)의 판면(3b)에 의해 냉각되고, 당해 제2 흡착 소자의 엘리먼트(33)에 담지된 흡착재의 탈착 조작이 진행되어, 엘리먼트(33)를 통과하는 공기에 수증기를 방출한다.

흡착재 모듈(3)의 제1 흡착 소자(31)를 통과한 제습된 공기, 및 제2 흡착 소자(32)를 통과하여 가습된 공기는, 각각 도입구(51, 52)(도 4 참조)를 통해 유로 절환 장치(4)의 제1 도입실(41) 및 제2 도입실(42)로 유입한다. 유로 절환 장치(4)에 있어서는, 도 5에 도시한 바와 같이 댐퍼(44)가 일방향으로 회전한 상태에 있어, 구분실(43)을 공간(8a)과 공간(8b)으로 구획하고 있다. 즉, 구분실(43)은, 제1 유입구(61) 및 제1 유출구(71)를 포함하는 공간(8a)과, 제2 유입구(62) 및 제2 유출구(72)를 포함하는 공간(8b)으로 댐퍼(44)에 의해 구획되어 있다. 따라서, 제1 도입실(41)로 유입한 제습된 공기는, 제1 유출구(71)를 통해 제1 분출구(11)(도 1 참조)로 송기된다. 한편, 제2 도입실(42)로 유입한 가습된 공기는, 제2 유출구(72)를 통해 제2 분출구(12)(도 1 참조)에 송기 된다.

흡착재 모듈(3)에 있어서, 흡착 조작 및 탈착 조작이 일정 시간 행해지면, 펠티에 소자(30)에 흐르는 전류가 역전되어, 당해 펠티에 소자의 흡열부와 방열부 가 전환된다. 바꾸어 말하면, 펠티에 소자(30)의 판면(3a)이 방열부로서 기능하고, 판면(3b)이 흡열부로서 기능한다. 그리고, 펠티에 소자(30)의 각 판면(3a, 3b)의 기능의 전환에 의해, 각 흡착 소자(31, 32)에 있어서는 각각 흡착재의 흡탈착 조작이 반전된다.

즉, 상기한 제1 흡착 소자(31)는 냉각되어 있던 그 엘리먼트(33)가 가열됨으로써, 그때까지 흡착한 수증기를 탈착한다. 한편, 상기한 제2 흡착 소자(32)는 가열되어 있던 그 엘리먼트(33)가 냉각됨으로써, 수증기의 흡착을 개시한다. 그 결과, 제1 흡착 소자(31)는 이를 통과하는 공기에 수증기를 방출하여 가습하고, 제2 흡착 소자(32)는 이를 통과하는 공기 중의 수증기를 흡착하여 제습한다. 이에 의해, 가습된 공기가 유로 절환 장치(4)의 제1 도입실(41)에 유입하고, 제습된 공기가 제2 도입실(42)에 유입한다.

또한, 펠티에 소자(30)에 있어서 전류가 역전되면, 전류의 역전으로부터 예를 들어 0 내지 60초 경과 후, 유로 절환 장치(4)에 의해 유로가 절환된다. 즉, 유로 절환 장치(4)에 있어서는, 액추에이터(45)가 작동하고, 댐퍼(44)가 도 5에 도시하는 상태로부터 도 6에 도시하는 상태로 다른 방향으로 회전하고, 구분실(43)을 공간(9a)과 공간(9b)으로 구획한다. 도 6에 도시한 바와 같이, 댐퍼(44)가 다른 방향으로 회전한 상태에 있어서, 구분실(43)은 제1 유입구(61) 및 제2 유출구(72)를 포함하는 공간(9a)과, 제2 유입구(62) 및 제1 유출구(71)를 포함하는 공간(9b)으로 댐퍼(44)에 의해 구획된다. 따라서, 제1 도입실(41)의 가습된 공기가 구분실(43)의 공간(9a)에 유입하고, 이것이 제2 유출구(72)를 통해 제2 분출구(12)(도 1 참조)로 송기된다. 한편, 제2 도입실(42)의 제습된 공기가 구분실(43)의 공간(9b)으로 유입하고, 이것이 제1 유출구(71)를 통해 제1 분출구(11)(도 1 참조)로 송기된다.

본 발명의 제가습 장치에 있어서는, 상기한 바와 같은 흡착재 모듈(3)에서 흡탈착 조작을 일정 타이밍으로 반전시키는 동시에, 이에 따라서 제습된 공기와 가습된 공기의 분출 유로를 유로 절환 장치(4)에 의해 절환한다. 이에 의해, 예를 들어 제1 분출구(11)로부터 제습된 공기를 연속해서 분출하고, 제2 분출구(12)로부터 가습된 공기를 연속해서 분출할 수 있다. 그리고, 제습된 공기를 창 유리의 흐림 방지용으로 사용하고, 가습된 공기를 쾌적성 향상을 위해 사용한다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 제가습 장치에 있어서는, 흡착재를 담지시킨 고정 방식의 한 쌍의 흡착 소자(31, 32)를 펠티에 소자(30)의 흡열부 및 방열부로서 기능하는 각 판면에 각각 직접 배치하여 흡착재 모듈(3)이 구성되고, 흡착재 모듈(3)에 있어서, 펠티에 소자(30)에 흐르는 전류의 역전에 의해 흡열부와 방열부를 기능적으로 전환하고, 각 흡착 소자(31, 32)에 대한 냉각과 가열을 절환하여 흡착 조작과 탈착 조작을 반전시키는 동시에, 유로 절환 장치(4)를 사용하여 흡착 조작과 탈착 조작의 반전에 따라서 제1 흡착 소자(31)를 통과한 공기와 제2 흡착 소자(32)를 통과한 공기의 행선지를 절환한다.

따라서, 본 발명의 제가습 장치에 있어서는, 종래의 흡착 로터 방식과 같은 회전 구동부를 설치할 필요가 없고, 게다가 펠티에 소자(30)에 각 흡착 소자(31, 32)가 직접 배치되어 있고, 흡착 소자(31, 32)를 가열ㆍ냉각할 때의 펠티에 소 자(30)와 흡착 소자 사이의 열전도성이 높기 때문에, 흡착 소자(31, 32) 및 펠티에 소자(30)를 한층 소형화할 수 있다. 그 결과, 장치 구성을 간소화할 수 있어, 장치 전체를 한층 소형화할 수 있다.

또한, 본 발명의 제가습 장치는, 전술한 바와 같이 흡착재 모듈(3)의 제1 흡착 소자(31) 및 제2 흡착 소자(32)가 각각 교환 가능하게 구성되어 있음으로써, 막힘이나 수증기 이외의 물질의 흡착에 의해 흡착 능력이 저하된 경우, 케이싱(1)으로부터 흡착재 모듈(3)을 취출하여 각 흡착 소자(31, 32)를 교환할 수 있다. 이에 의해, 흡착 소자(31, 32)만을 교환함으로써 장치 성능을 회복할 수 있다. 또한, 필터를 사용하지 않고 예를 들어 수년 단위로 흡착 소자를 교환함으로써, 장치를 장기간에 걸쳐서 유지할 수 있어, 유지 보수 비용도 저감시킬 수 있다.

또한, 상기한 수증기 이외의 물질로서는, 예를 들어 VOC13 물질(포름알데히드, 아세트알데히드, 톨루엔, 크실렌, 에틸벤젠, 스티렌, 파라디클로로벤젠, 테트라데칸, 프탈산디-n-부틸, 프탈산디-2-에틸헥실, 다이아지논, 페노브칼브, 크롤피리호스), 아세트산, 지방산(n-부티르산), 아민, 암모니아 등의 악취 물질을 들 수 있지만, 상기한 바와 같이, 제1 흡착 소자(31) 및 제2 흡착 소자(32)가 교환 가능하게 구성되어 있는 경우에는, 실내가 고온이 되었을 때에 농축된 상기한 악취 물질 등이 실내에 재방출되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 도시하지 않지만, 본 발명의 제가습 장치에 있어서는, 보다 쾌적한 공기를 탑승원측에 분출하므로, 흡착재 모듈(3)의 하류측에는 당해 흡착재 모듈의 제1 흡착 소자(31)로 제습(또는 가습)된 공기와 제2 흡착 소자(32)로 가습(또는 제 습)된 공기 사이에서 현열 교환을 행하는 열교환기가 배치되어도 좋다.

예를 들어 제2 분출구(12)로부터 탑승원측으로 분출되는 가습 공기는 각 흡착 소자(31, 32)에 있어서 탈착된 수분을 포함하는 공기이지만, 가열 탈착시의 펠티에 소자(30)의 열에 의해 필요 이상으로 고온이 되는 경우도 있다. 한편, 예를 들어 제1 분출구(11)로부터 창 유리측으로 분출되는 제습 공기는 펠티에 소자(30)에 의한 냉각에 의해 저온으로 되어 있다. 그래서, 본 발명에 있어서는, 흡착재 모듈(3)의 하류측에 열교환기가 배치되고, 이러한 열교환기에 의해 가습 공기의 온도를 낮추고, 제습 공기의 온도를 높이도록 구성된다.

상기한 열교환기로서는, 알루미늄 등의 열전도율이 높은 금속으로 이루어지고 또한 표면에 다수의 핀을 갖는 블록 형상의 현열 열교환기, 상기와 같은 금속으로 이루어지는 복수의 평행 평판을 갖고 또한 평판간의 서로 인접하는 간극에 고온의 공기와 저온의 공기를 인접시켜 흐르는 직교형 열교환기 등의 현열 교환기 등의 각종 열교환기를 사용할 수 있고, 이러한 열교환기는 제1 분출구(11)에 이르는 유로와 제2 분출구(12)에 이르는 유로에 걸쳐서 배치된다. 상기한 열교환기를 배치한 경우에는, 온도가 높은 가습 공기와 온도가 낮은 제습 공기 사이에서 열교환할 수 있으므로, 예를 들어 동절기에는 가습되고 또한 적당하게 온도가 저하된 쾌적한 공기를 탑승원측으로 분출할 수 있다.

또한, 상기한 열교환기의 배치 위치는, 유로 절환 장치(4)의 하류측이 바람직하다. 유로 절환 장치(4)의 하류측에 열교환기가 배치된 경우에는, 흡착 모듈(3)과 유로 절환 장치(4) 사이에 배치된 경우에 비해, 열교환기에 있어서의 고온 공기와 저온 공기의 유로의 전환이 없어, 열교환기 자체에서의 열손실이 없기 때문에, 효율적으로 열교환할 수 있고, 탑승원측으로 분출하는 가습 공기의 온도를 낮출 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서는, 흡착재 모듈(3)로부터 송풍되는 가습 공기의 온도를 낮추고 또한 제습 공기의 온도를 높이기 위해, 도 9에 도시한 바와 같이 흡착재 모듈(3)의 하류측에 펠티에 소자를 이용한 가열 냉각기(5)가 배치되어도 좋다. 가열 냉각기(5)는 흡열부 및 방열부로서 각각 기능하는 한 쌍의 판면을 구비한 펠티에 소자(55)와, 통기 가능한 열교환용 엘리먼트를 구비하고 또한 펠티에 소자(55)의 각 판면에 배치된 제1 열교환 소자(56) 및 제2 열교환 소자(57)로 구성된다. 제1 열교환 소자(56) 및 제2 열교환 소자(57)의 각 엘리먼트의 구조로서는, 흡착 모듈(3)에 있어서의 것과 마찬가지로, 코러게이트형, 허니콤형 또는 격자형 등의 구조를 이용할 수 있다.

가열 냉각기(5)의 위치는, 도 9의 (a)에 도시하는 바와 같이 유로 절환 장치(4)의 하류측, 또는 도 9의 (b)에 도시하는 바와 같이 흡착 모듈(3)과 유로 절환 장치(4) 사이가 된다. 유로 절환 장치(4)로서는, 각종 구조의 것을 사용할 수 있지만, 예를 들어 도 1에 도시하는 전술한 장치와 같은 장치가 사용된다. 그리고, 도 9의 (a)에 도시하는 바와 같이 유로 절환 장치(4)의 하류측에 가열 냉각기(5)를 배치하는 경우에는, 유로 절환 장치(4)를 도 1의 경우와 역방향으로 배치하고, 흡착재 모듈(3)로부터의 송풍을 유로 구조(도시 생략)에 의해 좌우로 구분함으로써, 하류측의 가열 냉각기(5)에 가습 공기 및 제습 공기를 도입할 수 있다. 또한, 도 9의 (a)에 도시한 바와 같이 배치한 경우에는, 가열 냉각기(5)에 있어서의 온도 변화가 적기 때문에, 열손실을 작게 할 수 있다.

도 9에 도시하는 본 발명의 제가습 장치는, 상기한 가열 냉각기(5)에 있어서, 전술한 흡착재 모듈(3)의 절환 조작에 동기시켜 펠티에 소자(55)의 전류를 절환하고, 제1 열교환 소자(56)와 제2 열교환 소자(57)에 있어서의 가열과 냉각을 절환함으로써, 흡착재 모듈(3)로부터 송출되는 가습 공기의 온도를 확실하게 낮출 수 있고, 제습 공기의 온도를 확실하게 높일 수 있다. 또한, 필요에 따라서, 펠티에 소자(55)의 전류를 제어함으로써, 가습 공기 및 제습 공기의 온도를 조절할 수 있다.

또한, 본 발명의 제가습 장치는 유로 절환 장치(4)의 댐퍼(44)의 작동 설정을 절환함으로써, 예를 들어 하절기에 있어서, 제2 분출구(12)로부터 제습된 공기를 탑승원측으로 분출할 수도 있다. 또한, 실내의 악취 성분을 포착하기 위해, 흡착재 모듈(3)의 상류측 또는 하류측에 탈취용 필터가 배치되어도 좋다.

Claims

차량 실내의 공기를 제습 및 가습하는 제가습 장치이며, 공기가 통과하는 유로로서의 케이싱에 송풍기, 흡착재 모듈 및 유로 절환 장치를 공기의 흐름 방향을 따라 차례로 수용하여 구성되고, 상기 케이싱에는 제습(또는 가습)된 공기를 분출하는 제1 분출구와, 가습(또는 제습)된 공기를 분출하는 제2 분출구가 설치되고, 상기 흡착재 모듈은 흡열부 및 방열부로서 각각 기능하는 한 쌍의 판면을 구비한 펠티에 소자와, 통기 가능한 엘리먼트에 흡착재를 담지시켜 이루어지고 또한 상기 펠티에 소자의 각 판면에 각각 직접 배치된 제1 흡착 소자 및 제2 흡착 소자로 구성되고, 또한 상기 송풍기에 의해 송기되는 공기가 상기 각 흡착 소자를 통과 가능하게 상기 케이싱 내에 배치되고, 상기 유로 절환 장치는 상기 케이싱의 상기 제1 분출구 및 제2 분출구에 대해, 상기 흡착재 모듈의 상기 제1 흡착 소자를 통과한 공기와 상기 제2 흡착 소자를 통과한 공기를 각각 따로 보내는 것이 가능하고 또한 행선지를 절환 가능하게 구성되고, 그리고 상기 흡착재 모듈에 있어서 펠티에 소자에 흐르는 전류를 역전시켜 당해 펠티에 소자의 흡열부와 방열부를 전환하는 동시에, 상기 유로 절환 장치에 있어서 상기 전류의 역전에 따라서 각 공기의 행선지를 절환하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 제가습 장치.
제1항에 있어서, 유로 절환 장치는 액추에이터에 의해 작동하는 댐퍼에 의해 각 공기의 행선지를 절환하도록 이루어져 있는, 차량용 제가습 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 유로 절환 장치는, 흡착재 모듈의 제1 흡착 소자를 통과한 공기가 유입하는 제1 도입실과, 제2 흡착 소자를 통과한 공기가 유입하는 제2 도입실과, 이들 각 도입실에 각각 통하는 제1 유입구 및 제2 유입구가 설치되고 또한 케이싱의 제1 분출구 및 제2 분출구에 각각 통하는 제1 유출구 및 제2 유출구가 설치된 구분실과, 액추에이터에 의해 회전하고 또한 상기 구분실에 배치되어 당해 구분실을 2개의 공간으로 구획하는 댐퍼를 구비하고, 상기 구분실은, 상기 댐퍼의 한쪽으로의 회전에 의해, 상기 제1 유입구 및 상기 제1 유출구를 포함하는 공간과, 상기 제2 유입구 및 상기 제2 유출구를 포함하는 공간으로 구획되고, 상기 댐퍼의 다른 쪽으로의 회전에 의해, 상기 제1 유입구 및 상기 제2 유출구를 포함하는 공간과, 상기 제2 유입구 및 상기 제1 유출구를 포함하는 공간으로 구획되도록 이루어져 있는, 차량용 제가습 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 흡착재 모듈의 제1 흡착 소자 및 제2 흡착 소자가 각각 교환 가능하게 구성되어 있는, 차량용 제가습 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 흡착 소자 및 제2 흡착 소자의 엘리먼트가 대략 파형판 형상의 기재 시트 및 대략 평판 형상의 기재 시트로 이루어지는 허니콤 시트를 복수 적층한 코러게이트형의 엘리먼트이고, 또한 당해 엘리먼트는 상기 각 허니콤 시트의 대략 평판 형상의 기재 시트가 펠티에 소자의 판 면과 평행하게 배치된 구조를 구비하고 있는, 차량용 제가습 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 흡착 소자 및 제2 흡착 소자의 엘리먼트가 대략 파형판 형상의 기재 시트 및 대략 평판 형상의 기재 시트로 이루어지는 허니콤 시트를 복수 적층한 코러게이트형의 엘리먼트이고, 또한 당해 엘리먼트는 상기 각 허니콤 시트의 대략 평판 형상의 기재 시트가 펠티에 소자의 판면에 직교하는 상태로 배치된 구조를 구비하고 있는, 차량용 제가습 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 흡착재 모듈의 하류측에는 당해 흡착재 모듈의 제1 흡착 소자로 제습(또는 가습)된 공기와 제2 흡착 소자로 가습(또는 제습)된 공기 사이에서 현열 교환을 행하는 열교환기가 배치되어 있는, 차량용 제가습 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 흡착재가 골격 구조에 적어도 Al과 P를 포함하는 결정성 알루미노포스페이트류인, 차량용 제가습 장치.