KR20140004633A - 전기 자동차용 김서림 방지 및 공기 조화 시스템, 제습 유닛, 제습 카세트 및 제습 부재 - Google Patents

전기 자동차용 김서림 방지 및 공기 조화 시스템, 제습 유닛, 제습 카세트 및 제습 부재 Download PDF

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Abstract

전기 자동차의 차 안의 공기를 제습하는 전기 자동차용 김서림 방지 및 공기 조화 시스템(30, 30A, 30B)이, 내부가 중공의 직육면체 형상으로 형성된 유닛 하우징(1K)으로서, 제습 부재(2)를 내포한 제습 카세트(3)를 내부에 탈부착 가능하게 수납한 제습 유닛(1)을 포함하는 유닛 하우징(1K)과, 상기 차 안의 공기를 유닛 하우징(1K)의 입구측으로 안내하는 도입 덕트(7)와, 유닛 하우징(1K)의 출력측으로부터의 제습 공기를 상기 차 안에 배출하는 통풍 덕트(5)를 구비한다.

Description

전기 자동차용 김서림 방지 및 공기 조화 시스템, 제습 유닛, 제습 카세트 및 제습 부재{ANTI-FOGGING AND AIR-CONDITIONING SYSTEM FOR ELECTRIC VEHICLE, DEHUMIDIFYING UNIT, DEHUMIDIFYING CASSETTE, AND DEHUMIDIFYING MEMBER}
본 발명은 전기 자동차 안의 공기를 제습하는 전기 자동차용 김서림 방지 및 공기 조화 시스템, 제습 유닛, 제습 카세트 및 제습 부재에 관한 것이다.
최근 지구 온난화의 경향이 현저해졌으며, 그 대책의 일환으로서 주요한 온실 효과 가스인 이산화 탄소의 배출량을 삭감하기 위해 주행시에 화석 연료를 전혀 사용하지 않는 전기 자동차의 도입이 진행되고 있다.
그러나 전기 자동차에서는 다음과 같은 문제가 있다. 예를 들면, 외기 온도가 차 안 온도보다 낮아지는 경우, 승객으로부터 배출되는 수증기(불감성 발한(insensible perspiration))에 의한 윈도우 글래스의 결로로 인한 시계 불량의 문제이다.
이 문제를 해결하려면 윈도우 글래스 주변 공기의 제습이 필요하다.
종래의 전기 자동차에서는 전동 압축식 냉동기에 의한 냉각 제습과, 배터리로부터의 급전에 의한 온수 제조 장치에서 만들어진 온수에 의한 가온으로 상대 습도가 낮은 공기를 제조하고, 이를 윈도우 글래스로 분사하여 시계 확보가 이루어지고 있다. 따라서, 차량에 탑재된 축전 장치로부터의 소비 전력이 증가하고, 주행 가능 거리가 20% 내지 30% 단축된다는 문제가 있었다.
한편, 여름철에는 냉방을 위해 압축식 냉동 장치로 공기 온도를 공기의 이슬점 온도 이하의 저온까지 냉각하는 경우가 있다. 이와 같은 조건에서는 냉동 시스템의 열전달면에 응축이 발생하고, 열전달 성능의 저하 등으로 운전 효율이 악화된다는 문제가 있었다.
예를 들면, 외기가 5℃, 60%RH(절대 습도 2.6g/kgDA)인 환경 하에서 차 안 용적이 4m3(=공기 중량 4.8kg)인 전기 자동차에 승객 3명이 승차한 경우, 인간의 불감성 발한량(수증기 발산량)은 일인 당 약 30g/h이므로, 차 안 공기의 절대 습도는 공기 1kg 당 매시 18.8g의 비율로 상승한다. 따라서, 윈도우 글래스 근방에서 공기 온도가 5℃인 상태라면, 약 9분 안에 상대 습도 100%(절대 습도 5.4g/kg)에 도달하여 윈도우 글래스의 결로(창의 김서림)가 시작된다.
엔진 자동차라면, 엔진 배출열을 이용하여 윈도우 글래스 근방의 공기 온도를 상승시켜 상대 습도를 저하시킴으로써 결로를 방지하는 것이 가능했으나, 축전 장치 외에 에너지원을 갖지 않는 전기 자동차에서는 유효한 배출열원이 없기 때문에 이 대책은 불가능하다.
전기 자동차는 리튬 이온 전지 등의 축전 장치에 전력을 축적하고, 축적한 전력에 의해 모터를 구동하여 주행하는데, 난방이나 김서림 방지를 위해 전력을 소비하는 것은 주행 가능 거리의 단축이나 고가의 리튬 이온 전지의 용량 상승으로 이어져 경제성을 해치게 된다. 따라서, 전력 소비를 억제할 수 있는 김서림 방지 및 공기 조화 시스템의 개발은 에너지 절감의 관점에서도 해결해야 할 과제이다.
이러한 과제의 해결책으로서 최근 전기 자동차의 공기 조화 시스템에 제습 로터를 활용하는 데시컨트(desiccant)(제습제) 조습 기술이 제안된 바 있다.
예를 들면, 특허 문헌 1에는, 제습제를 담지한 로터의 재생에 차량 탑재된 히트 펌프로부터의 온풍을 이용하는 공기 조화 시스템이 기재되어 있다.
또한, 특허 문헌 2에는, 종래형 자동차의 공기 조화 시스템에 제습 부재를 내포하는 흡습 용기를 설치하여 압축식 냉동 장치에 의한 냉각 제습의 부하를 경감하는 공기 조화 시스템이 기재되어 있다.
또한, 특허 문헌 3에는 전기 자동차의 난방에 사용되는 전력 부하를 경감하기 위해 축전 장치의 충전시에 온수 제조를 병행하는 축열 수단을 사용하는 공기 조화 시스템이 기재되어 있다.
일본국 공개특허공보 2009-154862호 일본국 공개특허공보 평8-67136호 일본국 공개특허공보 평5-270252호
특허 문헌 1에 기재된 전기 자동차용 공기 조화 시스템에서는, 제습 로터의 재생을 위해 차량 탑재된 히트 펌프로부터의 온풍을 사용하므로 시스템이 대형화되는 문제나, 특히 외기 온도가 저하하는 경우에는 공기의 상대 습도가 충분히 저하하지 않기 때문에 축전 장치로부터의 전력에 의한 추가적인 공기 가열이 필요해지는 등의 문제가 있다.
특허 문헌 2에 기재된 자동차용 공기 조화 시스템에서는 주행시의 제습 부재 재생에 축전 장치로부터의 전력, 혹은 차량 탑재된 발전 장치로부터의 전력에 의한 히터 가열의 수단을 사용하므로 전기 자동차에서의 주행 가능 거리의 저하 대책에는 무익하다.
특허 문헌 3에 기재된 전기 자동차용 공기 조화 시스템에서는 난방을 위해 전기 자동차의 축열 장치로부터 열의 공급을 받아 온풍 제조를 위한 전력 소비를 저감하는 시스템이 소개되어 있는데, 축열량이 한정적이기 때문에 전기 자동차의 운전 초기의 온풍 제조는 가능하지만, 장기간의 대응을 할 수 없다는 문제가 있다.
이러한 축열량의 문제를 해결하기 위한 기술로서 잠열을 이용하는 축열 기술이 있다. 이는 축열체의 상변화 잠열을 이용함으로써 큰 축열량을 얻고, 전기 자동차의 주행시에는 축열된 온열을 취출하여 공기 조화를 수행하는 것이다. 축열체로서 융점이 ~80℃ 정도인 파라핀류나 무기 수화염이 알려져 있다. 그러나, 차량 탑재 스페이스로부터의 제한으로 인해 충분한 축열 용량을 얻기가 어렵고, 가격 설정도 미착수인 등 실용적이라고는 할 수 없는 상황이다.
본 발명은 전력 소비를 억제할 수 있고, 소형 경량이어서 사용 편의성이 뛰어나며 경제적인 차 안의 공기를 제습하는 전기 자동차용 김서림 방지 및 공기 조화 시스템, 제습 유닛, 제습 카세트 및 제습 부재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시형태는, 전기 자동차의 차 안의 공기를 제습하는 전기 자동차용 김서림 방지 및 공기 조화 시스템으로서, 내부가 중공의 직육면체 형상으로 형성된 유닛 하우징으로서, 제습 부재를 내포한 제습 카세트를 내부에 탈부착 가능하게 수납한 제습 유닛을 포함하는 유닛 하우징과, 상기 차 안의 공기를 상기 유닛 하우징의 입력측으로 안내하는 도입 덕트와, 상기 유닛 하우징의 출력측으로부터의 제습 공기를 상기 차 안으로 배출하는 통풍 덕트를 구비한 전기 자동차용 김서림 방지 및 공기 조화 시스템인 것을 요지로 한다.
본 발명의 일 실시형태는, 전기 자동차의 차체 안의 공기를 빨아들이기 위한 도입 덕트와 차체 안에 공기를 배출하는 통풍 덕트 사이에 설치되는 제습 유닛으로서, 내부가 중공의 직육면체 형상으로 형성된 유닛 하우징과, 상기 유닛 하우징에 상기 제습 카세트를 삽입 및 제거 가능하게 상기 통풍 덕트, 도입 덕트가 연결되는 측의 면 이외의 어느 하나의 면에 설치된 카세트 삽입 및 제거구와, 상기 유닛 하우징 내의 입력측 또는 출력측에 설치된 송풍 팬과, 상기 카세트 삽입 및 제거구로부터 삽입 또는 취출되는 제습 카세트를 구비하고, 상기 제습 카세트는 고분자 수착제를 도포 또는 침지한 절판재와 관통공을 갖는 평판재로 이루어지는 골판지 형태의 판재를 적층 또는 권회한 제습 부재를 수납하고 있는 제습 유닛인 것을 요지로 한다.
본 발명의 일 실시형태는, 입력측과 출력측이 개구된 카세트 하우징과, 상기 카세트 하우징 내부에 내포된 제습 부재로서, 고분자 수착제를 도포 또는 침지에 의해 부착한 절판재와 고분자 수착제를 도포 또는 침지에 의해 부착한 관통공을 갖는 평판재로 이루어지는 골판지 형태의 판재를 적층한 제습 부재를 구비한 제습 카세트인 것을 요지로 한다.
본 발명의 일 실시형태는, 고분자 수착제를 도포 또는 침지에 의해 부착한 절판재와 고분자 수착제를 도포 또는 침지에 의해 부착한 관통공을 갖는 평판재로 이루어지는 골판지 형태의 판재를 적층 또는 권회하여 구성한 제습 부재인 것을 요지로 한다.
상기 구성에 따르면, 화학적인 수증기 흡착 현상을 이용한 윈도우의 김서림 방지 효과나 차 안의 난방 효과를 활용하고 있으므로, 김서림 방지나 난방을 위해 사용되는(축전 장치로부터 공급되는) 전력을 삭감할 수 있다.
도 1은 본 실시형태 1에 따른 전기 자동차에 설치된 김서림 방지 및 공기 조화 시스템의 구성도이다.
도 2는 카세트의 구성을 도시한 개요도이다.
도 3은 제습 유닛의 구성을 도시한 개요도이다.
도 4는 재생할 때에 제습제를 통과하는 공기의 상태 변화를 도시한 습윤 공기 선도(Psychrometric Chart) 예이다.
도 5는 저상대 습도로 된 공기가 제조될 때의, 제습제를 통과하기 전후의 공기의 상태 변화를 도시한 습윤 공기 선도이다.
도 6은 실시형태 2에 따른 전기 자동차의 김서림 방지 및 공기 조화 시스템의 구성도이다.
도 7은 실시형태 3에 따른 전기 자동차의 김서림 방지 및 공기 조화 시스템의 개략 구성도이다.
도 8은 제습 유닛의 사시도이다.
도 9는 카세트의 상세 설명도이다.
도 10은 카세트의 상세 설명도이다.
도 11은 제습 부재의 구체적인 예를 설명하는 설명도이다.
도 12는 도 11의 제습 부재의 설명도이다.
도 13은 공기류 제습용체의 상세도이다.
도 14는 공기류 제습용체의 구부림판의 상세도이다.
도 15는 실시형태 5의 카세트의 사시도이다.
도 16은 제습 부재의 삽입 및 제거를 설명하는 설명도이다.
도 17은 실시형태 6의 카세트의 사시도이다.
도 18은 실시형태 6의 제습 부재의 삽입 및 제거를 설명하는 설명도이다.
도 19는 실시형태 7의 카세트를 설명하는 설명도이다.
도 20은 제습제의 흡착 등온선의 실험 결과(공기 온도 20도 조건)를 설명하는 설명도이다.
도 21은 일정 시간 경과 후의 통과 공기의 절대 습도, 온도, 상대 습도 변화를 설명하는 설명도이다.
도 22는 실시형태 8의 카세트의 개략도이다.
도 23은 실시형태 8의 전기 자동차의 김서림 방지 및 공기 조화 시스템의 전기 계통의 연결 구성도이다.
도 24는 실시형태 9의 전기 자동차의 김서림 방지 및 공기 조화 시스템의 설명도이다.
도 25는 전기 자동차용 김서림 방지 및 공기 조화 시스템의 제습 유닛의 설치예의 설명도이다.
도 26은 실시형태 10의 개략 구성도이다.
도 27은 실시형태 10의 변형예의 개략 구성도이다.
도 28은 실시형태 11의 전기 자동차의 김서림 방지 및 공기 조화 시스템의 개략 구성도로서, 제습 유닛과 각 전기 회로부와의 관계를 나타내고 있다.
도 29는 실시형태 11의 제습 유닛과 전기 계통도와의 연결 구성도이다.
본 실시형태는 축전된 전력을 전동기의 주요한 동력원으로 하여 주행하는 전기 자동차의 차체 내부에 수분 흡습 작용을 발생을 발생하는 제습 부재를 내포하는 제습 유닛을 복수 개 배치한 차내 공기 조화 장치(전기 자동차용 김서림 방지 및 공기 조화 시스템이라고도 함)로서,
전기 자동차의 주행시에는, 차량 탑재된 축전 장치로부터의 급전에 의해 차실 내의 공기를 상기 제습 유닛 및 제습 유닛 내의 제습 부재로 송기하는 통풍 수단과, 상기 제습 유닛을 통과한 후의 공기를 차 내측으로부터 프런트 윈도우 등으로 분사하는 수단을 구비함과 아울러,
상기 제습 부재를 수납하는 카세트를 상기 제습 유닛의 상면 혹은 하면 혹은 측면으로부터 도입 수단 및 고정 수단을 이용하여 교환 가능하게 한 전기 자동차용 김서림 방지 및 공기 조화 시스템이다.
즉, 축전된 전력을 전동기의 주요한 동력원으로 하여 주행하는 전기 자동차로서, 그 차체 내부에 수분 흡습 작용을 발생하는 제습 유닛을 1세트 혹은 복수 세트 배치하고, 전기 자동차의 주행시에 있어서는 제습 유닛 내에 설치되는 카세트 내의 제습 부재에 의해 승객이 발산하는 수증기(불감성 발한) 등을 흡착시킨다. 이에 따라, 저습도의 공기를 제조하고, 이를 프런트 윈도우 등의 김서림 방지나 차 안의 공기 조화에 사용한다.
또한, 수분 흡습 작용을 발생하는 제습 부재를 내포하는 카세트를 교환 가능하게 했다.
이에 따라, 전기 자동차의 사용자는 제습 부재에 의한 김서림 방지 성능의 열화를 감지한 단계에서, 휴대하는 새로운 카세트로 교환함으로써 축전 장치로부터의 전력 공급에 의존하지 않고 상대 습도가 낮은 공기를 연속적으로 얻을 수 있다.
따라서, 재생 완료된 제습 부재를 내포하는 카세트 교환이라는 간편한 방법에 의해 차량 탑재된 제습 유닛의 소형 및 경량화를 달성할 수 있다. 또한, 화학적인 수증기 흡착 현상을 이용한 윈도우의 김서림 방지 효과나 차 안의 난방 효과를 활용하고 있으므로 김서림 방지나 난방을 위해 사용되는(축전 장치로부터 공급되는) 전력을 삭감할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 전기 자동차용 김서림 방지 및 공기 조화 시스템을 사용하면 여름철에는 차 안 공기의 절대 습도를 낮출 수 있으므로 전동 압축식 냉동 장치 내에서의 결로(수분 응축)를 방지할 수 있고, 압축식 냉동 사이클의 운전 효율을 높일 수 있으므로 냉동 장치의 소비 전력 삭감, 장치의 소형화나 경량화도 가능해진다.
또한, 전기 자동차의 주행시에는 흡습재에 의한 수분 흡착 작용을 활용하고, 승객이 발산하는 수증기(불감성 발한)를 제습제로 처리함으로써 프런트 윈도우 등에 발생하는 수증기의 응축(결로)을 방지할 수 있다.
나아가, 사용하는 제습제를 카세트 교환 방식으로 했으므로, 전기 자동차 내부에 제습제의 재생 수단을 설치할 필요가 없어져, 전기 자동차의 김서림 방지 및 공기 조화 시스템의 소형 및 경량화가 가능해졌다.
또한, 카세트 교환 방식으로 한 것에 따라, 사용 완료된 제습제(카세트)의 재생을 차 밖의 카세트 건조 장치로 수행함으로써, 예를 들면, 폐기물 소각장의 미이용 열을 이용한(상대 습도가 낮은) 온풍을 활용할 수 있는 등 에너지 절감에 공헌할 수 있다.
또한, 교환 가능한 카세트 내에 있는 제습 부재는 차 밖에 있어서 상대 습도가 10% 이하인 고온 건조 공기로 재생된 상태가 바람직하다. 재생 처리 후의 해당 제습 부재를 내포하는 카세트는 외기와의 수분 교환을 차단할 수 있는 밀폐 봉지형 팩 혹은 상자형의 밀폐 용기 내에 수납된 형태로 전기 자동차의 충전 스탠드나 편의점 등으로부터 시장 공급되는 것이 바람직하다.
또한, 전기 자동차의 사용자는 해당 카세트를 복수 개 휴대함으로써 필요에 따라 전기 자동차의 김서림 방지나 공기 조화를 실시 가능하게 한다.
즉, 교환된 카세트의 재생을 차 밖의 카세트 건조 장치로 저상대 습도의 온풍을 순환시킴으로써 수행하기 때문에 종래에는 전기 자동차 내에 설치되던 제습 부재의 재생 수단을 생략 가능해졌다.
또한, 재생 처리 완료된 제습 부재를 내포하는 카세트를 외기와 차단한 용기(밀폐 봉지를 포함함) 내에 보관하여 반송 가능하게 했으므로, 재생 완료된 카세트를 전기 자동차의 충전 스탠드나 편의점 등에서 입수 가능해져, 전기 자동차 사용자는 직접 재생하는 수고를 줄일 수 있음과 아울러, 재생 완료된 카세트의 입수가 용이해지므로 상시 휴대하는 카세트 개수를 삭감할 수 있다. 나아가, 사용 완료된 카세트와 재생 완료된 카세트의 유상 교환이나 새로운 카세트의 판매 등과 관련된 신규 사업에 따른 신규 고용의 창출도 가능해진다.
따라서, 전기 자동차의 주행시에는 제습제의 흡착 작용을 발생시키고, 수분 흡착 후의 제습 부재를 차 밖에 설치되어 있는 카세트 건조 장치로 전기 자동차의 운용과 관계없이 재생할 수 있다. 이 재생 완료된 카세트를 복수 개 상시 전기 자동차의 차 안에 보관하고, 그것을 전기 자동차의 주행시에 적당히 사용한다.
제습 부재를 내포하는 카세트의 재생은 개인이 가정 내에서 실시할 수도 있다. 카세트의 규격 통일에 의해 사업자가 재생 완료된 카세트를 전기 자동차의 충전 스탠드나 편의점 등에 준비하고, 사용 완료된 카세트와의 교환, 혹은 신규 대여 등의 방식으로 유상 제공하도록 할 수도 있다. 이에 따라, 비즈니스 전개도 기대할 수 있다.
이 외에, 차 밖의 재생 수단(카세트 건조 장치)으로 재생된(제습 부재를 내포하는) 카세트를 외기와 공기 차단할 수 있는 용기(밀폐 봉지를 포함함)로 반송 가능하게 했으므로, 재생 완료된 카세트를 전기 자동차의 충전 스탠드나 편의점 등을 경유하여 공급하는 것이 가능해졌다. 이에 따라, 전기 자동차의 사용자가 상시 휴대하는 카세트 수의 삭감이 가능해진다.
이들 수단을 사용함으로써, 전기 자동차의 주행시에 있어서 탑재되는 축전 장치로부터의 전력 소비는 통풍을 위한 팬 동력 정도로 저감할 수 있고, 간편하고 소형 경량인 전기 자동차용 김서림 방지 및 공기 조화 시스템이 제공된다.
나아가, 제습 유닛에 내포되는 제습 부재의 중량 변화를 검지하는 수단과,
검지된 제습 부재의 변화 중량에 의해 제습 부재의 수분 흡착 능력을 산출하는 수단과,
산출 결과에 의거하여 전기 자동차의 운전석 근방에 설치되어 있는 제습 유닛의 교환 시그널을 게시하는 수단을 작동시킨다.
또한, 제습 유닛을 전기 자동차 전방의 본넷부 혹은 전기 자동차의 객실(짐칸)의 천장부에 설치한다.
이하, 본 실시형태에 대해 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
<실시형태 1>
도 1은 본 실시형태 1에 따른 전기 자동차에 설치된 김서림 방지 및 공기 조화 시스템(30)의 구성도이다. 이 김서림 방지 및 공기 조화 시스템(30)은, 제습 유닛(1), 그 내부에 설치된 제습 부재(2)를 내포하는 제습 카세트(이하, 카세트라고 칭함)(3), 송풍 팬(4), 제습 유닛(1)의 공기 출구측에 설치되는 통풍 덕트(5), 통풍 덕트(5)의 하류에 설치되며, 프런트 윈도우(20) 쪽으로 통과 공기를 분출하는 김서림 방지 노즐(6), 제습 유닛(1)의 공기 입구측에 설치되는 실내기의 도입 덕트(7), 미사용시에 공기의 제습 유닛(1)으로의 유통을 방지하는 상류측의 구동 밸브부(8a), 하류측의 구동 밸브부(8b), 카세트(3)를 제습 유닛(1)에 도입하고 고정하는 고정 부재(9)(상류측의 고정 부재(9a), 하류측의 고정 부재(9b)) 등으로 구성된다.
도 2는 카세트(3)의 구성도이다. 카세트(3)의 측면부(3f, 3g)에는, 후술하는 도 3에 도시한 제습 유닛(1)의 누름 부재(10)(좌우의 가이드 부재(10a, 10b))의 가이드 홈(1a)에 합치하는 돌기(3a)가 복수 개 설치되어 있다. 카세트(3) 내에 내포되는 제습 부재(2)(도면에서는 벌집 모양의 구조물)는, 카세트(3)의 통풍 방향의 전후 통풍면(3c)(전방 통풍면(3ca), 후방 통풍면(3cb))에 대해 통풍 가능하게 설치되어 있다. 카세트(3)는 통풍면(3c(3ca, 3cb))을 제외하고 밀폐 상태이다.
통풍면(3c)은 제습 부재(2)의 서포트부(3b)를 제외하고 개방되어 있으며, 카세트(3)의 전방 통풍면(3ca)으로부터 카세트(3) 안으로 유입된 공기는 제습 부재(2)의 통기구(2a)를 경유하여 카세트(3)의 후방 통풍면(3cb)으로부터 유출하는 구성으로 되어 있다.
도 2에 있어서, 카세트(3)는 직사각형 단면을 갖는 상자 형상이며, 내부의 제습 부재(2)도 카세트(3)의 형상에 합치시킨 직육면체 형상인데, 카세트(3) 및 제습 부재(2)의 형상은 사용되는 제습 유닛(1)의 형상이나 치수에 의해 변화시키거나 개수를 조정할 수도 있다.
또한, 제습 부재(2)는 얇은 종이 모양의 재료 혹은 수지판이나 점토판에 제습제 원료를 담지시키고, 골판지 형태로 가공을 실시한 것이다. 단, 카세트(3) 내의 제습제는 카세트(3)의 통풍면(3c)에 메시 형태의 통기망을 설치한 후에 가루 형태의 제습제를 충전하거나, 혹은 통기성을 갖는 다공체를 설치하는 방식일 수도 있다.
도 3은 제습 유닛(1)의 구성도이다. 도 3(a)는 제습 유닛(1)의 상면도로서, 이 상면도는 상판(도시하지 않음)을 제거하고 도시되어 있다.
또한, 도 3(b)는 제습 유닛(1)의 측면도로서, 이 측면도는 측판(3f, 3g)을 제거하고 도시되어 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 제습 유닛(1)에는 카세트(3)를 도입하는 가이드 홈(1a)이 설치되어 있다.
또한, 상판측에는 카세트(3)를 제습 유닛(1)에 고정하는 고정 장치(9)가 설치되어 있다.
한편, 도 1에 도시한 바와 같이, 카세트(3)에는 송풍 팬(4), 제습 유닛(1)을 격리하는 구동 밸브부(8)(상류측의 구동 밸브부(8a), 하류측의 구동 밸브부(8b)) 등이 설치되어 있으며, 제습 유닛(1)의 전후에서 실내기의 도입 덕트(7), 통풍 덕트(5)가 연결되어 있다.
전술한 상류측의 구동 밸브부(8a)에는 구동 밸브(8aa), 하류측의 구동 밸브부(8b)에는 구동 밸브(8bb)가 설치되어 있다. 또한, 제습 유닛(1)은 도 3(b)에 도시한 바와 같이, 카세트(3)의 하면측에 공간 영역(40)을 가지고 있다. 이 공간 영역(40)에는 카세트(3)의 중량을 계측하는 중량 센서 등을 설치하는 것이 바람직하다.
도 4는 재생할 때의, 제습제를 통과하는 공기의 상태 변화를 도시한 습윤 공기 선도이다.
이 도 4는 차실 안 공기의 제습에 사용된 제습 부재를 도시되지 않은 차 밖의 카세트 건조 장치(50)로 재생할 때의, 제습 부재를 통과하는 공기의 상태 변화를 도시한 습윤 공기 선도 예이다.
도 5는 저상대 습도로 된 공기가 제조될 때의, 제습제를 통과하기 전후의 공기의 상태 변화를 도시한 습윤 공기 선도이다.
이 도 5는 전기 자동차의 주행시 실내 공기를 송풍 팬(4)으로 제습 부재(2)에 송기함으로써 제습제가 공기 중의 수분을 흡착하고, 공기 온도가 상승하고, 또한 저상대 습도로 된 공기가 제조될 때의, 제습제를 통과하기 전후의 공기의 상태 변화를 도시한 습윤 공기 선도 예이다.
상기와 같이 구성된 실시형태 1에서의 전기 자동차의 김서림 방지 및 공기 조화 시스템(30)에 대해 설명한다.
전기 자동차의 사용시, 도시되지 않은 전기 자동차의 축전 장치로부터의 급전에 의해 송풍 팬(4)이 구동되고, 차실 내의 공기가 실내기의 도입 덕트(7)를 경유하여 제습 유닛(1) 내의 카세트(3)로 공급된다.
도 1에 도시한 바와 같이, 구동 밸브부(8)는, 전기 자동차의 시동 신호에 의해 열리고, 운전 정지 신호에 의해 닫히도록, 도시되지 않은 제어부(12)로부터의 신호로 구동된다. 이 구동 밸브부(8)의 구동 밸브를 닫는 이유는, 차실 내의 공기를 제습할 필요가 없을 때 입력측의 구동 밸브(8aa)와 출력측의 구동 밸브(8bb) 사이에 설치된 카세트(3) 내의 제습 부재(2)가 수분을 빨아들이지 않도록 하기 위함이다. 이에 따라, 구동 밸브(8aa)와 출력측의 구동 밸브(8bb) 사이의 내부가 제습 유닛(1) 내에 카세트(3)를 장착했을 때에 밀폐된다.
또한, 제습 유닛(1)은 통과 공기의 하류측에 연결되는 통풍 덕트(5)를 경유하여 김서림 방지 노즐(6)과 연결되고, 상류측에서 실내기의 도입 덕트(7)와 연결된다.
카세트(3) 내의 제습 부재(2)를 공기가 통과할 때에는, 제습제에 의해 공기 중의 수분이 흡착된다. 도 5는 이 공정을 도시한 것으로서, 차실 내의 공기(예를 들면 상태 C: 15℃, 상대 습도 75%, 절대 습도 8g/kgDA)는 제습제를 통과할 때 수분이 흡착되는 결과, 대략 동일한 엔탈피 변화로 공기 온도의 상승을 일으켜 상태 D(약 30℃, 상대 습도 6%, 절대 습도 1.6g/kgDA)가 된다.
따라서, 제습제를 통과함으로써 공기의 상대 습도는 크게 저하하고, 건조된 공기(상태 D)가 제조된다. 이 저상대 습도의 공기는 통풍 덕트(5) 및 김서림 방지 노즐(6)을 경유하여 프런트 윈도우(20) 쪽으로 분출되고, 프런트 윈도우(20)의 차실 면에 형성되는 김서림의 발생 방지 및 제거에 공헌한다. 단, 상태 D는 제습제의 수분 흡착 상태나 통과하는 공기량에 따라 그 특성이 변화하기 때문에 일정하지 않다.
한편, 카세트(3)는 제습 유닛(1)로부터 탈착된 후에, 차 밖의 도시되지 않은 카세트 건조 장치에 의해 카세트(3) 내의 제습 부재(2)의 재생 처리를 받는다.
재생 처리의 효과에 대해 도 4를 이용하여 설명한다.
카세트 건조 장치가 제조하는 고온의 건조 공기(예를 들면 상태 A: 60℃, 상대 습도 2.4%, 절대 습도 2.9g/kgDA)를 카세트(3) 내에 유통시킴으로써 제습제 속에 있는 흡습된 수분이 건조 공기에 발산되고, 제습제는 재생된다. 고온 건조 공기의 유량에 따라 제습제를 통과한 후의 공기의 상태는 서로 다른데, 도 4에서는 비교적 시간을 들여 재생시키는 경우의 공기 상태(상태 B: 약 40℃, 상대 습도 25%, 절대 습도 11.5g/kgDA)를 나타내고 있다.
이 경우, 제습제를 통과하는 공기는 1kg 당 약 8.6g의 수분을 제습제로부터 받는다. 계산상 제습제로부터 300g의 수분을 제거하기 위해서는, 상태 A의 공기를 약 35kg 통과시키면 된다는 것을 알 수 있다. 단, 통기 속도의 가속에 의해 이들 공기의 상태치는 바뀌는 것에 유의할 필요가 있다. 또한, 건조(재생) 공정은 시간의 영향을 받기 때문에 재생에는 충분한 시간을 들일 필요가 있다.
상태 B의 공기는 카세트 건조 장치의 배기구로부터 대기 중으로 방출된다.
이와 같이 하여 재생된 제습 부재(2)를 내포하는 카세트(3)는 외기와의 접촉을 차단할 수 있는 밀폐 용기 내에 보관된다. 보관된 카세트는 필요에 따라 용기를 개방하여 꺼내지며, 제습 유닛(1)에 장전된다.
예를 들면, 차 안에 3명의 탑승자가 있는 경우, 그 불감성 발한량은 매시 약 90g이므로 3시간 만큼 정도의 불감성 발한량(약 300g)의 수분량을 제습제가 처리하려면 제습 유닛(1) 내의 제습 부재(2)를 통과하는 상태 C의 공기량은 매시 14m3 정도이면 되며, 사용되는 재생 완료된 제습제 중량은 1kg 정도이면 된다. 실제로는 시간이 경과함에 따라 제습 부재(2)의 수분 흡착 능력이 저하되기 때문에 여유를 두고 카세트(3)를 교환하게 된다.
<실시형태 2>
도 6은 실시형태 2에서의 전기 자동차의 김서림 방지 및 공기 조화 시스템의 구성도이다. 제습 부재(2)를 내포하는 카세트(3)는 제습 유닛(1)에 카세트 가이드 홈(1a)을 따라 카세트(3)의 절대 중량의 변화를 검지하는 센서(11)가 설치되어 있다. 이 센서(11)는 공간 영역(40)에 설치되어 있다. 또한, 이 센서(11)는 수 밀리그램의 중량의 변화를 검출한다(예를 들면 스프링판과 같은 것이다).
카세트(3)를 도입하는 카세트 가이드 홈(1a)은 중량 방향으로 카세트(3)의 자유로운 이동을 허용하는 형상이다. 카세트(3) 내의 제습 부재(2)가 수분을 흡습하여 중량을 증가시킴에 따라, 그 중량 변화는 센서(11)로 검출된다. 즉, 센서(11)의 스프링이 중량에 의해 오그라든다.
그리고, 카세트(3)의 중량의 변화에 의해 세트(3)가 하강하면, 센서(13)가 작동하고, 신호를 제어부(12)로 전달하고, 제어부(12)는 검출 결과를 차실 안에 설치한 LED(13)로 전달(램프 점등)한다.
<실시형태 3>
도 7은 실시형태 3에서의 전기 자동차의 김서림 방지 및 공기 조화 시스템의 개략 구성도이다. 이 도 7은 전기 자동차의 김서림 방지 및 공기 조화 시스템(30)을 전기 자동차의 객실(혹은 짐칸)의 천장부에 설치한 경우의 도면이다.
이 경우, 제습 유닛(1)은 도 3에 도시한 상태로부터 상하를 거꾸로 한 상태에서 부착되고, 카세트(3)는 제습 유닛(1)의 하면측으로부터 교환된다. 따라서, 고정 장치(9)는 제습 유닛(1)의 하면부에 설치되고, 카세트(3)의 센서(11, 13)(중량 검출 장치라고도 함)는 고정 장치(9) 측에 부착되어 있다.
김서림 방지 및 공기 조화 시스템(30)을 전기 자동차의 객실(혹은 짐칸)의 천장부에 설치하는 전기 자동차에서는, 김서림 방지 및 공기 조화 시스템(30)은 천장부의 격벽의 상부와 전기 자동차의 외판부 사이에 설치되고, 카세트(3)의 교환은 격벽의 일부를 개방하여 실시된다.
이와 같이 전기 자동차의 김서림 방지 및 공기 조화 시스템(30)을 전기 자동차의 객실(혹은 짐칸)의 천장부에 설치했으므로, 본넷 내의 공간이 확보됨과 아울러, 실내기의 도입 덕트(7)의 개구부를 탑승자의 머리 위에 설치할 수 있고, 그 길이를 단축하는 것이 가능해진다. 또한, 프런트 윈도우(20)에 건조 공기를 분사하는 김서림 방지 노즐(6)은 프런트 윈도우(20)의 상부에 설치되므로, 건조 공기를 효율적으로 운전자의 시계 확보를 위해 분출하는 것이 가능해진다.
이와 같이 전기 자동차에 탑재되는 제습 부재를 카세트 교환 방식으로 했으므로, 사용 완료된 카세트(3)를 차 밖에서 재생하는 것이 가능해진다. 나아가, 재생 완료된 카세트(3)에 의한 흡습 작용을 전기 자동차의 운전시에 발휘시켜 승객이 발산하는 불감성 발한(약 30g/h·인(person))이나 외기가 가지고 들어오는 수증기 등을 흡수함으로써 차 안 공기의 절대 습도 상승이 방지 가능해진다.
특히, 카세트 교환 방식을 도입함으로써, 전기 자동차가 사회에 보급된 상황에 있어서 카세트(3)의 규격 통일이 진전되면, 재생 업무를 대규모로 실시함으로써 저렴한 재생 완료된 카세트(3)의 공급이 가능해진다.
또한, 카세트(제습 부재)(3)의 재생은 100℃ 미만의 미이용 열 등을 활용함으로써 용이하게 구현할 수 있으므로, 종합적인 에너지 절감에 공헌할 수 있을뿐만 아니라, 새로운 산업이나 고용의 창출도 기대할 수 있다.
이 밖에, 프런트 윈도우 등의 김서림 방지나 차실 내의 난방에 제습제의 수분 흡착 작용이나 발열 작용을 이용하는 것을 설명했으나, 제습 부재에 의한 차 안 공기의 제습은 냉방시의 전동 압축식 냉동 장치의 증발기(이배퍼레이터)에서의 수분 응축량을 저감할 수 있기 때문에 열 전달면에서의 열교환 효율이 향상되거나 하여 냉동 사이클의 효율이 향상되고, 전동 압축식 냉동 장치의 소비 전력의 삭감에 공헌할 수 있다.
이와 같이 전기 자동차의 주행시에 있어서 프런트 윈도우 등의 결로를 제습제의 흡습 작용으로 처리하므로 종래형의 전기 자동차에 비해 김서림 방지를 위한 사용 전력량을 저감할 수 있음과 아울러, 냉방시에 있어서는 냉각 대상 공기의 절대 습도 저감에 의해 전동 압축식 냉동 장치의 효율을 개선할 수 있으므로 전기 자동차의 주행 가능 거리 증대나 탑재되는 축전 장치의 용량 저감으로 이어지는 전기 자동차용 김서림 방지 및 공기 조화 시스템이 가능해진다.
여기서, 상기한 제습 유닛(1)에 대해 더 상세하게 설명한다.
도 8은 제습 유닛(1)의 사시도이다. 도 8에 도시한 바와 같이, 제습 유닛(1)의 유닛 하우징(1K) 내에 카세트(3)를 탈부착 가능하게 구성되어 있다. 또한, 제습 유닛(1)이 본넷 내에 설치되는 경우에는, 카세트(3)의 카세트 삽입 및 제거용 손잡이(3j), 상면판(3d) 측이 위가 되도록 설치된다. 또한, 프런트 글래스(20) 아래의 프런트 패널 안 또는 차량 안의 천장에 수납되는 경우에는, 카세트(3)의 카세트 삽입 및 제거용 손잡이(3j), 상면판(3d) 측이 아래가 되도록 설치된다. 상기한 제습 유닛(1)은 이 제습 유닛(1)의 베이스가 될 유닛 하우징(1K)이 알루미늄 등의 금속재 또는 내열설 수지재를 이용하여 상면판(1d)(1da, 1db로 이루어짐)과, 하면판(1e)과, 좌우의 측판(1f, 1g)과, 전후의 측판(1h, 1i)에 에워싸여져 내부가 중공인 직육각 형상의 상자로 형성되어 있다.
또한, 유닛 하우징(1K)의 상면판(1d)의 중간 부위에 카세트 삽입 및 제거구(1d1)가 직사각 형상으로 크게 개구되어 있다. 이 카세트 삽입 및 제거구(1d1)는 상면판(1d)을 구성하는 앞쪽의 상면판(1da)과 뒷쪽의 상면판(1유)에 의해 형성되어 있다.
또한, 카세트 삽입 및 제거구(1d1)의 내측에서 전측판(1h)과 후측판(1i)의 각 좌우에 2개의 카세트 가이드 홈(1a)이 수직으로 형성되어 있다. 이 각 2개의 카세트 가이드 홈(1a)은 전후로 간격을 두고 서로 대면해 있으며, 각각이 삼각형으로 형성되어 있다.
그리고, 제습 유닛(1)의 카세트 삽입 및 제거구(1d1) 내에 제습 부재(2)를 내포한 카세트(3)를 삽입한 경우에, 이 카세트 삽입 및 제거구(1d1) 안으로부터 튀어나오지 않도록 카세트 걸림 부재(9A, 9B)가 수동에 의해 좌우로 열리도록 슬라이드 가능하게 설치되어 있다.
유닛 하우징(1K)에서는 상면판(1d)의 중간 부위에 카세트 삽입 및 제거구(1d1)를 개구했으나, 카세트 삽입 및 제거구는 상측판(1d)에 한정되지 않고, 좌우의 측판(1f, 1g) 중 어느 하나의 측판에 형성할 수도 있다. 나아가, 카세트 홈(1a)은 상대의 형상에 맞추어 둥근형, 사각형 등일 수도 있다.
한편, 카세트(3)는 제습 부재(2)로서의 제습재(데시컨트재(흡습제), 고분자 수착제)를 수납하고 있다. 이 제습 부재(2)를 수납하기 위한 카세트(3)의 베이스가 될 카세트 하우징(3K)은 사각 형상을 형성하고 있다.
그리고, 상하면판(3d, 3e)과 좌우의 측판(3f, 3g)에 에워싸여져 내부가 중공인 직육각 형상의 상자로 형성되어 있다. 또한, 좌우의 측판(3g, 3f)에는 카세트 홈(1a)에 대응하는 형상의 가이드 돌기(3a)가 설치되어 있다. 이들 가이드 돌기(3a)는, 앞에서 도 8을 이용하여 설명한 유닛 하우징(1K)의 카세트 삽입 및 제거구(1d1)의 내측에 형성한 카세트 가이드 홈(1a)과 탈부착 가능하게 끼워져 결합하도록 되어 있다.
나아가, 카세트(3)의 상면판(3d)에는 카세트 삽입 및 제거용 손잡이(3j)가 구부림 가능하게 부착되어 있다. 이 카세트 삽입 및 제거용 손잡이(3j)는 카세트 삽입 및 제거시에 인력에 의해 기립시키는 한편, 미사용시 및 제습 유닛(1)에의 장착 후에 상측판(3d)을 따라 수평하게 개켜지도록 되어 있다.
도 9는 카세트(3)의 상세 설명도이다. 도 9(a)에 도시한 바와 같이, 카세트(3)의 베이스가 될 카세트 하우징(3K)은 길이(L)와 폭(W)과 높이(H)가 각각 서로 다른 치수로 설정되어 있으므로, 카세트 하우징(3K)의, 앞에서 도 8을 이용하여 설명한 유닛 하우징(1K)에 형성한 카세트 삽입 및 제거구(1d1)에 대한 오삽입을 방지할 수 있다.
카세트 하우징(3K)의 길이(L)는 폭(W) 및 높이(H)보다 길게 설정되어 있다.
도 9(b)는 도 9(a)의 X 부분의 확대 사시도이다. 도 9(c)는 도 9(a)의 X 부분의 확대 설명도이다.
도 9(b)에 도시한 바와 같이, 카세트 하우징(3K) 내에는, 수분 흡수 작용을 발생시켜 카세트 하우징(3) 내에 들여보낸 공기를 제습하기 위한 제습 부재(2)가 수납되어 있다. 이 제습 부재(2)는 평판(3m1)(골판지재)에 삼각 형상의 주름관재(3m2)(꺾음판 또는 삼각판이라고도 함)를 올려놓아 고정 장착시킨 공기류 제습체(3m)를 다수 개 적층하여 형성되어 있다. 그리고, 평판(3m1)과 삼각 형상의 주름관재(3m2)에 에워싸여져 복수 개의 공기 유통 구멍(삼각형의 구멍)(3m3)이 관통하여 형성되어 있다.
또한, 도 9(c)에 도시한 바와 같이, 평판(3m1)과 삼각형상의 주름관재(3m2), 또는 평판(3m1)과 물결 형상의 주름관재(물견판이라고도 함)(3m2)에 의한 공기류 제습체(3m)에는 제습제(2a)(실리카 겔, 고분자 수착제 등)가 도포나 침지 등에 의해 부착되어 있다(수백 마이크로미터 내지 1밀리미터의 두께).
이 고분자 수착제를 도포한 데시컨트재는, 도 9(c)에 도시한 바와 같이, 골판지 형상을 이루는 콜게이트재의 피치(p)와 높이(h)를 제어함으로써 단위 부피 당 표면적과 고분자 수착제의 중량을 조정 가능하다. 비교적 채워넣은 상태에서의 수착제의 도포 중량은 블록 1리터 당 300g 정도까지 증대시키는 것이 가능하다.
또한, 도 9(d)에 도시한 바와 같이, 평판(3m1) 내에는 관통공(3m4)이 설치되어 있다. 이들 관통공(3m4)에도 제습제가 도포되어 있다.
나아가, 전술한 제습 부재(2)는 카세트 하우징(3K)의 외형 치수와 대응하여, 공기가 흐르는 방향의 길이(L)가 이와 직교하는 종횡 치수(H×W)보다 크게 설정되어, 카세트 하우징(3K) 내에 수납 가능하게 대략 직육면체 형상으로 형성되어 있다. 즉, 카세트 하우징(3K) 내에 수납되었을 때에 공기는 카세트 하우징(3K)의 전방으로부터 후방을 향해 통풍 가능하게 되어 있다.
또한, 도 9(b)에 확대하여 도시한 바와 같이, 제습 부재(2)의 공기류 제습체(3m)는, 예를 들면, 종이와 유리 섬유, 강화 섬유(면이나 화지 등의 섬유)에 의한 골판지재 또는 수지 필름을 이용하여 평탄하게 형성한 평판(3m1) 위에 상기 골판지재 또는 수지 필름을 이용하여 피치(p)와 높이(H)를 최저 각각 1mm 이상으로 제어하여 삼각 형상으로 형성한 주름관재(3m2)를 고정 장착시키고 있다.
또한, 이 공기류 제습체(3m)에 한정되지 않고, 판지나 수지재를 이용하여 복수 개의 공기 유통 구멍을 직사각형 구멍이나 타원 구멍이 되도록 공기류 제습체를 형성하는 것도 가능하다.
또한, 앞에서 도 9를 이용하여 설명한 카세트(3)에 있어서, 카세트 하우징(3K)을 수지재를 이용하여 직육면체 형상으로 형성한 경우, 이 카세트 하우징(3K)은 내구성을 가지고 있으므로, 도 10에 도시한 바와 같이 제습 부재(2)를 교체해 넣는 것이 가능하며, 이에 따라 카세트 하우징(3K)을 몇 번이고 사용할 수 있다.
따라서, 도 1 또는 도 7에 도시한 바와 같이, 차실(S) 안의 공기(실내기)를 들여보내는 도입 덕트(7)와 통풍 덕트(5)에 연결한 경우에는, 김서림 방지 노즐(6)로부터 제습된 공기가 차실(S) 안의 프런트 윈도우(20)에 분사된다. 따라서, 프런트 윈도우(20)가 결로되지 않아 김서림을 방지할 수 있도록 되어 있다.
<실시형태 4>
도 11은 제습 부재(2)의 구체적인 예를 설명하는 설명도이다. 도 12는 도 11의 제습 부재(2)의 설명도이다.
나아가, 제습 부재(2)를 교체해 넣는 경우에, 도 11 및 도 12에 도시한 바와 같이, 예를 들면, 전술한 제습 부재(2)에 상하 방향으로 신축 가능한 힌지 부재(HING)를 부착하여 공기류 제습체(3m)를 힌지 부재(HING)를 통해 상하 방향으로 신축시키는 것도 가능하다.
즉, 도 11(a), (b)에 도시한 바와 같이, 공기류 제습체(3m)를 다층으로 적층하여 직육면체 형상으로 형성한 제습 부재(2)를 얻을 때, 특히 주름관재(3m2)는 변위 가능하며 복원성을 갖는 수지 필름 등을 이용하여 형성할 수도 있다.
또한, 제습 부재(2)의 공기류 제습체(3m)는, 도 11(b)에 도시한 바와 같이, 최하층의 평판(3m1-L)과 최상층의 평판(3m1-U)의 각 전후 방향을 각각 외측을 향해 약간 연장시키고 있다. 또한, 연장시킨 전후 방향의 좌우에 상하 방향으로 신축 가능한 힌지 부재(HING)가 총 4개 설치되어 있다.
상기한 각 힌지 부재(HING)는, 도 11에 도시한 바와 같이, 하측 암(LA)과 상측 암(UA)을 힌지축(HJ)으로 회동 가능하게 연결시켜 하측 암(LA)의 하단부를 최하층의 평판(3m1-L)의 상면에 지지시킴과 아울러, 상측 암(UA)의 상단부를 최상층의 평판(3m1-U)의 하면에 지지시키고 있다.
따라서, 도 11(a)에 도시한 바와 같이, 각 힌지 부재(HING)를 펴서 늘여 하측 암(LA)과 상측 암(UA)을 힌지축(HJ)을 통해 대략 수직으로 기립시키면, 공기류 제습체(3m)가 상하 방향으로 뻗어 이 내부에 형성한 복수 개의 공기 유통 구멍(3m3)이 상하 좌우로 삼각 형상으로 부풀어오르므로 공기의 통풍이 가능해진다.
한편, 도 11(b)에 도시한 바와 같이, 각 힌지 부재(HING)를 오그라뜨려 하측 암(LA)과 상측 암(UA)을 힌지축(HJ)을 통해 전후 방향의 외측을 향해 대략 "L"자형으로 굴곡지게 기립시키면, 제습 부재(2)의 공기류 제습체(3m)가 상하 방향으로 오그라들어 이 내부에 형성한 복수 개의 공기 유통 구멍(3m3)이 눌려 찌그러져서 대략 평탄해지므로, 공기의 통풍이 불가능해져 공기류 제습체(3m)의 높이가 낮아진다. 따라서, 판매점 혹은 차 안에 놓아도 부피가 커지지 않는다.
그리고, 도 12(a)에 도시한 바와 같이, 수지재를 이용하여 형성한 카세트 하우징(3K) 내에 제습 부재(2)가 수납되어 있는 경우에는, 힌지 부재(HING)가 기립되어 있으므로, 제습 부재(2)는 상하 방향으로 뻗어 카세트 하우징(3K)에 수납되고, 삼각 형상으로 부풀어오른 복수 개의 공기 유통 구멍(3m3) 내에서 실리카 겔 등에 의해 공기를 제습할 수 있다.
또한, 도 12(b)에 도시한 바와 같이, 카세트 하우징(3K)에 대해 제습 부재(2)를 삽입 및 제거하는 경우에는, 힌지 부재(HING)를 기립시켜 공기류 제습체(3m)를 상하 방향으로 펴서 늘이고 있다.
한편, 제습 부재(2)만 구입하거나, 또는 제습 부재(2) 내의 데시컨트재를 재생하는 경우에는, 카세트 하우징(3K) 밖의 제습 부재(2)는 운반 측면에서 소형화가 요구되고 있으므로, 도 12(c)에 도시한 바와 같이, 힌지 부재(HING)를 대략 "L"자형으로 굴곡시켜 높이를 낮추어 휴대성을 향싱시킬 수 있다.
또한, 주름관재(3m2)에는, 도 13, 도 14에 도시한 바와 같이 꺾임선(3m2a)을 형성하는 것이 바람직하다. 힌지 부재(HING)를 구부려 갔을 때에, 도 14(a) 내지 도 14(c)에 도시한 바와 같이 주름관재(3m2)가 밀려 가는데, 꺾임선(3m2a)을 형성하고 있으면 보다 더 잘 구부려지므로 제습 부재(2)의 두께가 증가하지 않는다.
도 14(a)는 힌지 부재(HING)를 기립시킨 경우의 공기류 제습체(3m)의 상태를 나타낸다.
도 14(b)는 힌지 부재(HING)를 구부려넣어 가는 상태를 나타내고, 도 14(c)는 힌지 부재(HING)를 더 구부려넣은 상태를 나타낸다. 또한, 도 13은 도 14의 A 화살표도이다.
따라서, 편의점 등의 판매점 또는 차 안에 부관해도 보관 공간을 차지하지 않는다.
<실시형태 5>
실시형태 5는 카세트(3)의 변형예이다.
도 15는 실시형태 5에서의 카세트(3a)의 사시도이다. 실시형태 5는, 도 15에 도시한 바와 같이, 카세트 하우징(3KA)의 내부에 원통형의 제습 부재(2a)를 삽입하여 사용한다.
카세트 하우징(3KA)은 상면판(3p)과 하면판(3q), 전면판(3r)과 후면판(3s), 좌면판(3t)과 우면판(3u)으로 직육면체 형상의 통으로 형성한다. 또한, 좌면판(3t), 우면판(3u) 사이의 내부에 직경이 큰 둥근 구멍(3tu)을 직경 φD으로 관통하여 형성한다. 나아가, 상면판(3p)에 구부림 가능한 카세트 삽입 및 제거용 손잡이(3j)를 형성한다.
또한, 카세트 하우징(3KA)은, 좌면판(3t), 우면판(3u) 사이의 길이(La)가 전후의 면(3r, 3s) 사이의 폭(Wa)보다 길게 형성되어 있으며, 상하의 면(3p, 3q) 사이의 높이(Ha)가 폭(Wa)과 동일한 치수로 형성되어 있다.
제습 부재(2a)를 형성하는 공기류 제습체(3v)는, 골판지재 또는 수지 필름을 이용하여 평탄하게 형성한 평판(3v1) 위에 물결판(3v2)을 설치하고 있다. 그리고 롤 형태(소용돌이 형태)로 권회하면서, 도 16에 도시한 바와 같이, 카세트 하우징(3KA) 내에 수납 가능한 원통형으로 형성한다.
또한, 공기류 제습체(3v)의 평판(3v1) 및 물결판(3v2) 위에는 데시컨트재가 도포나 침지 등에 의해 부착되어 있다. 상기 구성에 의해, 카세트 하우징(3KA)의 전면판(3t) 측으로부터 들여보낸 공기가 복수 개의 공기 유통 구멍(3v3)을 지나 후면판(3u) 측으로 통풍 가능하게 되어 있다.
<실시형태 6>
실시형태 6은 카세트(3)의 다른 변형예이다. 도 17은 실시형태 6에서의 카세트(3B)의 사시도이다.
도 17에 도시한 바와 같이, 카세트(3B)에서는, 카세트 하우징(3KB)의 외주면(3w)이 길이(La)로 원통형의 통으로 형성되어 있다. 또한, 좌측(3x), 우측(3y) 사이는 직경이 큰 둥근 구멍(3xy)이 직경 φD의 관통공으로 되어 있다.
나아가, 카세트 하우징(3KB)의 상부에는, 구부림 가능한 카세트 삽입 및 제거용 손잡이(3j)가 형성되어 있다.
따라서, 카세트 하우징(3KB)의 좌측면(3x) 측으로부터 들여보낸 공기가 복수 개의 공기 유통 구멍(3v3)을 지나 우측면(3y) 측으로 통풍 가능하게 되어 있다.
도 18은 실시형태 6에서의 제습 부재의 삽입 및 제거를 설명하는 설명도이다. 제습 부재(2B) 및 카세트 하우징(3KB)을 원통형으로 했으므로, 도 18에 도시한 바와 같이, 제습 부재(2B)를 카세트 하우징(3KB)으로부터 용이하게 꺼내거나 수납할 수 있다.
또한, 상기와 같이 구성한 본 실시형태에 따른 카세트나 제습 부재(2B)는 전기 자동차의 충전 스탠드나 편의점, 약국 등이 매입하여 이를 판매하는 것이 바람직하다.
<실시형태 7>
도 19는 실시형태 7의 카세트를 설명하는 설명도이다.
실시형태 1에서는, 좌우로 슬라이드 가능한 카세트 걸림 부재(9A, 9B)로 걸어 고정시켰으나, 이 대신, 도 19에 도시한 바와 같이, 자력을 이용한 카세트 걸림 부재(9C, 9D)에 의해 카세트(3)를 걸어 고정시킬 수도 있다.
즉, 카세트 걸림 부재(9C)는, 자석(9c1)과 이 자석(9c1)에 대해 접근 및 이격 가능한 철판(9c2)을 세트로 한다. 한편, 카세트 걸림 부재(9D)는, 자석(9d1)과 이 자석(9d1)에 대해 접근 및 이격 가능한 철판(9d2)을 세트로 한다. 예를 들면, 자석(9c1, 9d1)을 카세트 삽입 및 제거구(1d1) 근방에서 유닛 하우징(1K)의 상측판(1d)의 좌우에 메워넣고, 카세트 하우징(3K)의 상측판(3d)의 좌우를 펴서 늘여 이 상측판(3d)의 이면에 철판(9c2, 9d2)을 고정 장착시킴으로써 카세트(3)를 유닛 하우징(1K)의 상측판(1d)에 형성한 카세트 삽입 및 제거구(1d1)로부터 장착했을 때에 카세트(3)를 카세트 걸림 부재(9C, 9D)의 자력에 의해 걸어 고정할 수 있다.
다음, 카세트(3)에 내포되는 제습 부재(데시컨트재)(2)는, 주위 공기의 수증기를 빨아들이거나 토출하는 현상을 이용하고 있으며, 제습제로는 고분자 수착제, 실리카 겔, 제올라이트, 활성탄 등을 이용하여 접착재(컴파운드)를 섞은 액에 담그고 있다.
그리고, 제습제와 접착재를 포함한 상기 액을, 도 9(b)에 도시한 공기류 제습체(3m)를 형성하는 평판(3m1) 및 삼각판(3m2) 위, 또는 도 9(c)에 도시한 평판(3m1) 및 물결판(3m2) 위, 또는 도 15, 도 17에 도시한 공기류 제습체(3v)를 형성하는 평판(3v1) 및 물결판(3v2) 위에 도포나 침지 등에 의해 부착시키고 있다. 이 때, 공기류 제습체를 형성하는 판재 1m2(평방 미터) 당 제습제는 50g 이상으로 설정되어 있으며, 단위 부피(1리터) 당 제습제의 보유량이 최종적으로 중요한 팩터가 되므로, 공기 유통 구멍을 작게 하여 1리터 당 300g 정도를 확보하고 있다.
또한, 원칙적으로 흡습재(2)의 흡습률(흡습재(2)의 건조 중량에 대해 흡착하는 수분 중량의 비율)은 상대 습도에 의해서만 결정된다. 단, 일부의 제올라이트계 데시컨트재에서는 분위기 온도에 따라 상대 습도마다의 흡습률이 변화하므로, 사용하는 흡습재(2)의 선택에는 주의할 필요가 있다. 또한, 흡습재(2)로서 오래전부터 실리카 겔이나 활성탄 등이 알려져 있는데, 최근에는 상대 습도 100% 근방에서 급속하게 흡습률이 증대하는 고분자 수착제 등의 신소재가 출현하고 있다.
그리고, 도 20에 도시한 제습제의 흡착 등온선의 실험 결과 예(공기 온도 20℃ 조건)로부터 알 수 있는 바와 같이, 상대 습도가 높은 공기 중에 놓인 제습제는 흡습률에 따라 그 내부에 수분을 축적한다. 이 상태의 제습제를 저상대 습도의 공기 중에 놓으면, 내부에 축적한 수분을 공기 중에 방출한다.
이 때, 수분은 제습제의 내부에서는 "물"로서 존재하고, 대기중에서는 "수증기"로서 존재하므로, 상변화에 수반되는 잠열 상당의 열이 요구된다. 이 열을 공급하는 것은 제습제 혹은 통과 공기가 갖는 현열이기 때문에 그들의 온도가 변화하게 된다.
일반적으로, 대기 1kg 중의 수증기 1g이 제습제에 흡탈착될 때의 공기 온도 변화는 약 2.5℃이다.
이와 같이 제습제의 수분 흡탈착이 주위 공기의 상대 습도에 의존하기 때문에, 절대 습도가 동일해도 공기 온도가 고온이면 저상대 습도가 되고, 공기 온도가 저온이면 고상대 습도가 되므로, 저온 공기에 접촉하면 제습제는 공기로부터 수증기를 들여보내고, 고온 공기에 접촉하면 제습제는 공기에 수증기를 토출하는 작용을 보인다.
제습제가 주위 공기와의 사이에서 수분을 주고받는 현상은, 당연하지만 수분을 주고받음으로써 제습제의 내부의 수분량이나 온도가 변화하는 비정상 현상이 된다. 도 20 중의 흡착 등온선의 데이터는 장시간 경과 후의 계측 결과인 것에 주의해야 한다.
제습제의 흡탈착 현상은 항상 비정상 현상이므로, 예를 들면, 제습제를 상대 습도가 높은 공기가 통과하는 경우에는, 통과 공기의 절대 습도, 온도의 변화는 장소와 시간마다 다르며, 반응 초기에는 용기 입구 영역에서 활발한 수증기의 흡착이 발생하고, 절대 습도의 저하와 흡착열에 의한 온도 상승이 발생한다. 그 후, 입구 영역의 제습제는 수분 흡착에 따라 흡착 능력이 저하하고, 흡착 영역은 제습제의 후류 영역으로 이행한다.
도 21(a), (b)는 이 현상을 이미지적으로 도시한 것으로서, 초기 및 일정 시간 경과 후의 통과 공기의 절대 습도, 온도, 상대 습도 변화를 도시하고 있다. 또한, 도 21(a) 중에서 실선은 반응 초기, 점선은 반응 중기에서의 제습제의 내부의 상황을 도시하고 있다.
이러한 변화를 수반하면서, 제습제는 수분을 흡착한다. 수분 흡착에 의해 흡착 능력이 쇠약해진 제습제는 재생을 수행할 필요가 있다. 재생에는 저상대 습도의 공기(통상은 50℃ 이상의 가열 공기)를 제습 부재(2)에 통기하면 된다.
도 21(a), (b)로부터 알 수 있는 바와 같이, 수분 흡착과 함께 통과 공기의 절대 습도가 저하하고, 동시에 온도가 상승하기 때문에 통과 공기의 상대 습도는 급속하게 저하한다. 제습제에 의한 공기 중의 수증기 흡착은 어디까지나 상대 습도차(재생시의 저상대 습도와 통과 공기의 상대 습도라고 생각해도 됨)로부터 유래되므로, 통과 공기의 상대 습도 저하는 제습제의 흡습률을 저하시켜 버려 흡습 속도의 저하를 초래한다.
동시에, 제습제가 흡착할 수 있는 수분량에는 한도가 있기 때문에, 이 요인으로도 흡착 속도는 저하하는 특성을 갖는다.
따라서, 가능한 한 고상대 습도 영역에서 수증기를 빨아들이고, 가능한 한 저상대 습도 영역에서 재생하는 시스템 설계가 단위 부피 당 수분 흡착량을 증대시키기 위한 포인트가 된다.
<실시형태 8>
실시형태 8은 카세트(3)의 변형예로서, 도 6의 구체적 구성도이다.
도 22는 실시형태 8에서의 카세트(3)의 개략도이다. 도 22(a)는 제습 부재(2)가 건조해 있는 상태를 설명하는 설명도이다. 도 22(b)는 제습 부재(2)가 수분을 충분히 빨아들인 경우의 설명도이다.
도 22(a), (b)에 도시한 바와 같이, 제습 유닛(1)의 베이스가 될 유닛 하우징(1K)의 하측판(1e)의 공간 영역(40)에, 카세트(3)의 중량을 검출하기 위해, 유닛 하우징(1K)의 하측판(1e) 상에서의 카세트(3)의 하면판(3e)의 네 귀퉁이 부근에 대향한 네 귀퉁이 근방에 스프링 부재인 센서(11)(카세트 중량 검출 센서라고도 함)를 각각 설치한다. 또한, 공간 영역(40)의 중앙 부위 근방에 마이크로 스위치(13)를 설치한다. 단, 마이크로 스위치(13)는 제습 부재(2)의 바닥면과 소정의 간격을 가지고 설치되어 있다.
이 때, 센서(11)(스프링)로서 압축 스프링을 사용하고 있는데, 이에 한정되지 않으며, 압축 스프링 대신 압력 센서, 압전 소자, 중량 센서를 사용할 수도 있다.
따라서, 카세트(3) 내의 제습 부재(2)가 수분을 점점 포함해 오면, 4개의 센서(11)(스프링 부재)가 점점 오그라들어 오므로, 마이크로 스위치(13)에 제습 부재(2)의 바닥면이 닿는다. 따라서, 마이크로 스위치(13)가 ON 상태가 된다. 이 ON 신호를 제어부(12)가 입력하여 도시하지 않은 LED를 점멸시켜, 제습 부재(2)가 충분히 수분을 포함한 것을 알리도록 한다. 단, 제어부(12)는 주행 정지로 마이크로 스위치(13)로부터의 출력 신호를 접수한다. 그리고 10초, 15초, 20초 정도의 시간이 경과해도 여전히 마이크로 스위치(13)가 출력 신호를 출력하고 있는 경우에 LED를 점멸시킨다. 이에 따라, 주행 중에 있어서, 진동에 의해 마이크로 스위치(13)가 출력 신호를 출력했다고 해도, 주행 중에는 마이크로 스위치(13)로부터의 출력 신호를 무시하므로 주행 중에서의 진동에 의한 오검출을 방지할 수 있다.
즉, 카세트(3) 내에 내포된 제습 부재(2)가 공기 중의 수분을 흡습하여 카세트(3)의 중량이 늘어나고, 이에 따라 돌기(3a)가 카세트 가이드 홈(1a)을 따라 중력 방향으로 이동한다.
그리고, 카세트(3)의 중량이 미리 설정한 소정치를 초과하여, 스프링 부재인 센서(11)가 더 오그라들면, 마이크로 스위치(13)가 ON 상태에 이른다. 즉, 점등 또는 점멸하여 사용자에 대해 카세트(3)의 교환을 재촉한다.
또한, 전술한 제어부(12)에 대해 이하에 설명한다.
도 23은 실시형태 8의 전기 자동차의 김서림 방지 및 공기 조화 시스템의 전기 게통의 연결 구성도이다.
도 23, 도 26에 도시한 바와 같이, 제어부(12)는 내부에 전기 자동차의 사용시의 주행 상태나 미사용시의 정지 상태를 감시함과 아울러 시스템 전체를 제어하는 CPU(12a)와, 시스템의 동작 프로그램이나 미리 고정된 정보를 저장하는 ROM(12b)과, 시스템 내에서 변경 가능한 정보 등을 일시적으로 저장하는 RAM(12c) 등을 가지고 있다.
또한, 제어부(12)는, 도시하지 않은 배터리(축전 장치)로부터의 전력을 받아 동작하고 있으며, 송풍 팬(4)과, 구동 밸브부(8a, 8b, 8C, 8D) 등을 제어하고 있다.
유닛 하우징(1K) 내의 상류측에 설치한 송풍 팬(4)은 도입 덕트(7)로부터 들여보낸 공기(실내기)를 유닛 하우징(1K)의 통풍 덕트(5)에 송풍하고 있다.
또한, 유닛 하우징(1K) 내의 좌우에 설치한 구동 밸브(8aa, 8bb)는 전술한 바와 같이 이그니션 키(ignition key)의 투입에 의해 열린다. 한편, 차 안에 사람이 없는 상태에서 장시간 정차되어 있을 때나 운전 정지 신호에 의해 닫히도록 제어한다.
따라서, 주행시에 도입 덕트(7) 측으로부터 들여보낸 공기(실내기)를 카세트 하우징(3K) 내에 내포한 제습 부재(2)에 의해 제습한 후에 통풍 덕트(5) 측에 송풍할 수 있다. 또한, 장시간 정차시에 카세트 하우징(3K) 내에 내포한 제습 부재(2)를 대기로부터 차단할 수 있다.
또한, 전기 자동차의 주행시에 송풍 팬(4) 및 구동 밸브(8aa, 8bb)가 동작하고 있는 상태에서 구동 밸브부(8C)를 열고 구동 밸브부(8D)를 닫으면, 제습 유닛(1)에서 제습된 공기만을 통풍 덕트(5)를 경유하여 김서림 방지 노즐(6)로부터 차실(S) 안의 프런트 윈도우(20)에 분사할 수 있다.
이와 같이 차실(객실)(S) 안의 온도 상태, 습도 상태에 따라 제어할 수 있다.
<실시형태 9>
도 24는 실시형태 9에서의 전기 자동차의 김서림 방지 및 공기 조화 시스템의 설명도이다. 여기서는, 시스템을 전기 자동차의 객실(혹은 짐칸)의 천장부에 설치하고 있다. 이 경우, 제습 유닛(1)은 상하를 거꾸로 한 상태에서 부착되며, 카세트(3)는 제습 유닛(1)의 하면측으로부터 교환된다.
여기서, 앞에서 도 7을 이용하여 설명한 실시형태 3의 전기 자동차용 김서림 방지 및 공기 조화 시스템에 대해 다른 점은, 제습 유닛(1) 내의 상류측에서 송풍 팬(4)과 카세트(3) 사이에 히터(31)가 설치되어 있는 점이다. 이 히터(31)는, 도 23에 도시한 제어부(12)에 의해 제어되고 있다. 히터(31)는 제습 유닛(1) 내에 카세트(3)를 장착한 채 카세트(3) 내의 제습 부재(2)의 제습 기능이 열화되었을 때에 제습 부재(2)를 히터 열로 재생하는 기능을 구비하고 있다.
따라서, 전술한 바와 같이, 카세트 중량 검출 등에 의해 제습 부재(2)의 제습 기능이 열화를 검출했을 때에 제어부(12)는 제습 유닛(1)의 상류측으로부터 들여보낸 공기를 송풍 팬(4)을 통해 히터(31)에 송풍하고, 이 히터(31)의 히터 열로 카세트(3) 내의 제습 부재(2)를 건조시킨다. 따라서, 카세트(3)를 제습 유닛(1) 내로부터 제거하지 않고 제습 부재(2)를 재생할 수 있는 이점이 있다.
전술한 전기 자동차용 김서림 방지 및 공기 조화 시스템(30(30A, 30B))에 대해, 제습 유닛(1)의 설치예에 대해 도 25를 이용하여 간략하게 설명한다.
먼저, 도 25(a)에 도시한 바와 같이, 앞에서 설명한 바와 같이, 제습 유닛(1)을 본넷부(B) 내(프런트 패널일 수도 있음)에 설치하고, 이 제습 유닛(1)에서 제습한 공기를 통풍 덕트 및 김서림 방지 노즐을 거쳐 프런트 윈도우(20)에 분사하고 있다.
다음, 도 25(b)에 도시한 바와 같이, 앞에서 실시예 2에서 설명한 바와 같이, 제습 유닛(1)을 천장부(TE) 내에 설치하고, 이 제습 유닛(1)에서 제습한 공기를 통풍 덕트 및 김서림 방지 노즐을 거쳐 프런트 윈도우(20)에 분사하고 있다.
다음, 도 25(c)에 도시한 바와 같이, 제습 유닛(1)을 운전용 계기류를 배치한 계기반(인스트루먼트 패널(instrument panel))(IP) 내에 설치하고, 이 제습 유닛(1)에서 제습한 공기를 통풍 덕트 및 김서림 방지 노즐을 거쳐 프런트 윈도우(20)에 분사하고 있다.
다음, 도 25(d)에 도시한 바와 같이, 제습 유닛(1)을 뒷좌석(RE)의 후방 부위에 설치하고, 이 제습 유닛(1)에서 제습한 공기를 통풍 덕트 및 김서림 방지 노즐을 거쳐 프런트 윈도우(20)에 분사하고 있다.
다음, 도 25(e)에 도시한 바와 같이, 제습 유닛(1)을 트렁크(TR) 내에 설치하고, 이 제습 유닛(1)에서 제습한 공기를 통풍 덕트 및 김서림 방지 노즐을 거쳐 프런트 윈도우(20)에 분사하고 있다.
따라서, 본 발명에 따른 전기 자동차용 김서림 방지 및 공기 조화 시스템(30(30A, 30B))에서는 제습 유닛(1)을 전기 자동차 내에 설치하는 경우에, 도 25(a) 내지 (e)에서 도시한 설치 장소 중 어느 하나의 장소를 적용하면 된다.
<실시형태 10>
도 26은 실시형태 10의 개략 구성도이다. 이 실시형태 10은, 도 26에 도시한 바와 같이, 제습 유닛(1)을 전기 자동차의 본넷(B) 또는 프런트 패널 내에 설치하여 전기 자동차 내의 기존 공기 조화 시스템(15)을 병용하여 사용한다.
이 기존 공기 조화 시스템(15)은, 냉각기(도시하지 않음)와 히터(도시하지 않음)를 내부에 구비하여, 팬 등(도시하지 않음)에 의해 온풍 또는 냉기를 차 안에 송출한다. 또한, 본넷(B) 내나 프런트 패널 내에 설치하는 제습 유닛(1)의 수량은 1대 이상이면 되며, 복수 대 설치하는 것이 가능하다.
기존 공기 조화 시스템(15)은, 차실(S) 안의 공기(실내기)를 들여보내는 도입 덕트(16)와 기존 시스템(15)에서 공기 조화한 공기를 차실(S) 내에 직접 통풍하는 통풍 덕트(17)에 연결되어 있다. 또한, 통풍 덕트(18a)와 통풍 덕트(18b) 사이에는 전환함으로써 기존 공기 조화 시스템(15)에서 공기 조화한 공기를 통풍 덕트(5)에 넣는 구동 밸브부(8D)가 설치되어 있다. 이 통풍 덕트(5)는, 도 26에 도시한 바와 같이, 통풍 덕트(5a)와 통풍 덕트(5b)로 이루어진다. 통풍 덕트(5a)는 측면에 측면 구멍(5aa)을 구비하고, 이 측면 구멍(5aa)에 구동 밸브부(8D)로부터의 공기를 통풍 덕트(5a)로 안내하는 통풍 덕트(18)를 연결하고 있다. 또한, 통풍 덕트(18)는, 도 26에 도시한 바와 같이, 통풍 덕트(18a)와 통풍 덕트(18b)로 이루어진다. 통풍 덕트(18b)의 일측은 통풍 덕트(5a)의 측면 구멍(5aa)에 연결되고, 타측이 구동 밸브부(8D)의 일측의 구멍(도시하지 않음)에 연결되어 있다. 또한, 통풍 덕트(18a)의 일측은 구동 밸브부(8D)의 타측의 구멍(도시하지 않음)에 연결되고, 타측은 기존 공기 조화 시스템(15)의 송출 구멍(도시하지 않음)에 연결되어 있다. 또한, 통풍 덕트(5a)와 통풍 덕트(5b) 사이에는 구동 밸브부(8C)가 설치되어 있다.
제어부(12)는 드라이버의 조작 지시에 의해 기존 공기 조화 시스템(15)을 가동시켜 구동 밸브부(8D)를 개폐한다. 또한, 구동 밸브부(8C)를 개폐시킨다.
즉, 기존 공기 조화 시스템(15)을 가동시키는 경우에는, 구동 밸브부(8C)를 닫고 구동 밸브부(8D)를 열어 기존 공기 조화 시스템(15)이 도입 덕트(16)에 의해 들여보낸 차 안의 공기를 데우거나 제습한 공기를 통풍 덕트(18), 통풍 덕트(5a)를 통해 프런트 윈도우(20)에 분사시킨다.
한편, 제습 유닛(1)으로부터의 공기를 프런트 윈도우(20)에 분사시키는 경우에는, 제어부(12)는 구동 밸브부(8C)를 열고 구동 밸브부(8D)를 닫는다. 이에 따라, 제습 유닛(1)에서 제습된 공기는 차실(S) 안의 프런트 윈도우(20)에 분사되어 프런트 윈도우(20)의 결로에 의한 김서림을 방지할 수 있도록 되어 있다.
또한, 도 27에 도시한 바와 같이 차량의 천장에 본 실시형태의 전기 자동차용 김서림 방지 및 공기 조화 시스템(30b)을 설치해도 무방하다. 이 도 27에 있어서도 동작 및 구성은 도 25와 동일한데 제습 유닛(1)만을 거꾸로 하여 부착하고 있다.
이 때, 유닛 하우징(1K) 내에 장착한 카세트(3)가 중력에 의해 하향의 카세트 삽입 및 제거구(1a1)로부터 탈락하지 않도록 하측에 위치한 상측판(1a)의 카세트 삽입 및 제거구(1a1)의 근방에 카세트 걸림 덮개(41)를 개폐 가능하게 설치하고 있다. 마이크로 스위치(13), 카세트 중량 검출 센서(11)를 수납하는 공간 영역은 판금재를 이용하여 내면측을 오목한 형태로 구부려서 형성하고 있다. 또한, 일단측에 힌지(42)를 설치하여 카세트 걸림 덮개(41)를 상측판(1a)에 개폐 가능하게 지지시키고 있다. 따라서, 카세트 걸림 덮개(41)를 닫았을 때에 타단측을 나비 나사(thumbscrew)(43)를 통해 인력에 의해 상측판(1a)에 고정하고 있으므로, 제습 부재(2)를 내포한 카세트(3)의 중량을 검출 가능하게 되어 있다.
<실시형태 11>
도 28은 실시형태 11의 전기 자동차의 김서림 방지 및 공기 조화 시스템의 개략 구성도이다. 도 28은 제습 유닛(30A)과 각 전기 회로부와의 관계를 도시하고 있다. 단, 상기 도면과 동일한 부호의 것은 설명을 생략한다.
도 28에 도시한 바와 같이, 프런트 패널 박스(80) 내에 전술한 기존 공기 조화 시스템(히터, 팬 등을 가짐)(15)과 제습 유닛(30A)과 통풍 덕트, 조작부(63) 등을 구비하고 있다.
통풍 덕트는, 도 28에 도시한 바와 같이, 기존 공기 조화 시스템(15)으로부터의 온풍 또는 냉기의 공기(Rb)를 차 안에 배출하는 도입 덕트(71)와, 김서림 방지 노즐(6)에 연결된 통풍 덕트(6A)와, 이 통풍 덕트(6A)에 연결된 차 안의 공기(내기)(Ra)를 들여보내는 도입 덕트(16) 등을 구비하고 있다.
도입 덕트(16)에는 도 1, 도 24 등에 도시한 도입 덕트(7)의 일측이 제습 유닛(30A)의 입력측에 연결되고, 타측이 도입 덕트(7)의 측면 구멍에 연결되어 있다.
또한, 통풍 덕트(6A)에는 통풍 덕트(18(18a, 18b))가 연결되어 있다. 이 통풍 덕트(18a)와 통풍 덕트(18b) 사이에는 구동 밸브부(18D)가 설치되어 있다.
또한, 통풍 덕트(6A)의 측면 구멍에는 통풍 덕트(5(5a, 5b))의 일측이 연결되고 타측이 제습 유닛(30A)의 출력측에 연결되어 있다.
나아가, 프런트 패널 박스(80)에는 조작부(63)(키보드)와 LED(14) 등이 설치되어 있다.
나아가, 도 29에 도시한 바와 같이, 제습 유닛(30A)의 근방에는 제어부(60)(CPU, ROM, RAM 등)가 설치되어 있다. 이 제어부(60)에는 LED(14), 무선기(61), 조작부(63), 표시부(62), 제습 유닛(30A)의 팬 등(히터를 포함하는 경우도 있음)에 전력을 공급하는 케이블(68) 등이 연결되어 있다.
다음 동작을 설명한다.
예를 들면, 차량 가까이에 온 드라이버는 무선기가 달린 차량 키(70)의 버튼(도시하지 않음)을 조작하여 도어 키 해제 신호를 송신한다.
이 도어 키 해제 신호를 프런트 패널 박스(80)에 설치한 무선기(61)가 수신하여 미리 설정되어 있는 식별 코드와 일치했을 때 도어 키 해제 신호를 제어부(60)에 송출한다. 제어부(60)는 도어 키 해제 신호의 수신에 따라 도어 락을 해제한다. 그리고, 도어가 닫혀 도어 락 상태가 되고, 이그니션이 ON 상태인 경우에는, 제어부(60)는 기존 공기 조화 시스템(15)을 가동시키기 전에 제습 유닛(1a)의 팬을 일정 시간(예를 들면 3분, 5분) 회전시킨다.
이에 따라, 차량의 내기는 도입 덕트(7)를 통해 제습 유닛(30A)으로 들어가 제습 부재(2)에 의해 제습되어 통풍 덕트(5), 구동 밸브부(8c), 통풍 덕트(8d), 통풍 덕트(6A)를 통해 김서림 방지 노즐(6)로부터 프런트 글래스(20)에 배출된다.
그리고, 드라이버가 도어를 열어 차 안에 들어오면, 드라이버의 열량이 발생해도 그 열에 의한 수분은 제습 유닛에서 제습되게 된다. 그리고, 드라이버는 기존 공기 조화 시스템(15)을 가동시키게 된다. 이 때, 제습 유닛(3)의 팬은 회전하고 있어 제습이 시작되어 있으므로 히터 온도를 급격하게 높이지 않아도 된다.
그리고, 온도 센서(67)의 온도를 제어부(60)가 검출하고, 이 온도가 어느 정도 높아지고(25도, 26도, 27도, 28도 또는 29도 정도), 그 온도가 일정 시간(5분 또는 7분: 타이머(67)의 시각으로 일정 시간인지 여부를 판정함) 경과해도 유지되고 있는 경우에, 제어부(60)가 제습 유닛과 기존 공기 조화 시스템을 교대로 가동시킨다.
이에 따라, 배터리에 의해 움직이는 전기 자동차라도 전력 소비를 억제할 수 있음과 아울러, 기존 공기 조화 시스템(15)의 뜨거운 공기에 의해 제습 부재(2)는 건조된다. 또한, 기존 공기 조화 시스템을 이용한 경우에는 기존 공기 조화 시스템(15)에는 히터가 구비되어 있으므로 제습 유닛(3) 내의 히터를 설치하지 않도록 할 수도 있다.
또한, 이와 같이 데시컨트재(제습제)를 배치(batch) 방식으로 활용함으로써 겨울철 등 외기온이 저하하는 시즌에서의 전기 자동차의 과제 해결이 가능하다.
나아가, 제어부(60)는 차량의 차속 센서(도시하지 않음)로부터의 주행중 신호의 입력이 없는 경우(시속 5킬로 이하를 포함함)에는 마이크로 스위치(13)로부터의 출력 신호를 접수하고, 이 접수에 따라 타이머(65)를 가동시켜 10초 또는 20초 경과해도 출력 신호가 계속 출력된 경우에 LED(14)를 점멸시키는 펄스 신호를 출력한다.
여기서, 본 실시형태의 김서림 방지 및 공기 조화 시스템에 의한 에너지 절감 효과에 대해 설명한다. 배치 방식의 메리트는 로터형 데시컨트재를 사용하는 연속 방식에 빼놓을 수 없는 씰 부재가 불필요하며, 데시컨트재의 표면 마감도 생략할 수 있기 때문에 데시컨트재를 포함하여 공기 조화 시스템 구성이 간결해지는 것이다.
또한, 다음, 어느 정도의 에너지 절감량을 예상할 수 있는지를 설명한다.
예를 들면, 경자동차의 연간 주행 거리는 평균 7474km라고 일컬어지고 있다(국토 교통성 자동차 수송 통계 조사 2009). 이를 도시부 커뮤터(commuter)형의 전기 자동차에 적용해 보면, 김서림 방지 및 난방 기간을 11월 내지 3월의 5개월간으로 하여 계산하면, 이 기간의 주행 거리는 약 3100km이다.
전기 자동차의 실용적 전비(1kWh 당 주행 거리)는 자동차 잡지(베스트 카 2011/3/26호)에 따르면, 겨울 기간에서 난방 및 김서림 방지의 실시시에 5.5km·kWh, 같은 조건에서 난방 및 김서림 방지 운전을 정지했을 때의 전비는 7.0km/kWh라고 보고되고 있다.
따라서, 3100km의 주행으로 발생하는 소비 전력차는 121kWh가 된다. 데시컨트 조습 기술을 이용한 전기 자동차용 공기 조화 시스템을 사용함으로써 이 80% 상당량이 에너지 절감된다고 하면, 1대 당 에너지 절감량은 연간 96.6kWh가 된다.
덧붙여, 1kWh의 발전에 소비되는 원유량은 약 0.25리터이므로, 전기 자동차의 충방전 효율이 90%라면, 1대 당 에너지 절감 효과는 원유 환산(연간) 26.8리터가 된다.
미래의 도시부에서, 전기 자동차가 100만대 주행하고 있다고 하면, 연간 에너지 절감량은 원유 환산으로 26,800킬로리터가 된다.
또한, 데시컨트재의 재생에 외부 전원이 아니라 쓰레기 소각장 등의 배출열(미이용열)을 사용하는 것이 바람직하다.
일반적으로, 쓰레기 소각장의 연소열은 80℃ 정도의 온수로서 취출되고, 주변의 수영장이나 복지 시설 등의 난방 등에 이용되는데, 열의 수요량이 적기 때문에 대부분은 미이용열로 되어 버려지고 있다.
따라서, 50 내지 80도 정도의 온풍으로 재생 가능한 데시컨트재를 이용하여 이 미이용열을 재생열원으로서 사용함으로써 매우 유효한 에너지 절감 시스템이 구현된다.
각종 데시컨트재의 재생 온도는 제올라이트계(140 내지 170도), 활성탄계(110 내지 160도), 실리카 겔계(90 내지 140도), 고분자 수착제계(40 내지 80도)라고 일컬어지고 있다.
따라서, 쓰레기 소각장의 미이용열을 이용하여 50 내지 80도 정도의 온풍 제조를 할 수 있다면, 고분자 수착제를 데시컨트재로서 선정하는 것이 유효해진다.
또한, 쓰레기 소각장의 미이용열에 의한 데시컨트재의 재생을 구현하려면, 데시컨트재를 카세트 형태로 하여 전기 자동차의 공기 조화 시스템으로부터 삽입 및 제거 가능하게 할 필요가 있다. 즉, 사용 완료된 카세트(3)를 공기 조화 시스템에서 제거하고, 쓰레기 소각장에 반송한 후에 미이용열로 재생하고, 재생 후의 카세트(3)를 밀폐 용기에 보관하거나 한 후에 전기 자동차 사용자에게 공급하는 시스템이 필요해진다. 이 경우, 재생 완료된 데시컨트재(카세트(3))는 전기 자동차로 흡습 공정을 수행할 뿐이므로, 재생용 히터는 불필요하다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대해 설명했으나, 본 발명은 상기 실시형태로는 한정되지 않으며, 다양한 변형이 가능하다.
1…제습 유닛,
1K…유닛 하우징,
1a…카세트 가이드 홈,
2…제습 부재,
2a…제습제의 통기구,
3…제습 카세트(카세트),
3K, 3KA, 3KB…카세트 하우징,
4…송풍 팬,
5…통풍 덕트,
6…김서림 방지 노즐,
7…도입 덕트,
9, 9A, 9B…카세트 걸림 부재,
11…카세트 중량 검출 센서,
12…제어부,
13…제습제를 내포하는 카세트의 교환 시그널 제시 장치,
15…기존 공기 조화 시스템,
16…도입 덕트,
17, 18…통풍 덕트,
20…프런트 윈도우,
30, 30A, 30B…전기 자동차용 김서림 방지 및 공기 조화 시스템

Claims (12)

  1. 전기 자동차의 차 안의 공기를 제습하는 전기 자동차용 김서림 방지 및 공기 조화 시스템으로서,
    내부가 중공의 직육면체 형상으로 형성된 유닛 하우징으로서, 제습 부재를 내포한 제습 카세트를 내부에 탈부착 가능하게 수납한 제습 유닛을 포함하는 유닛 하우징과,
    상기 차 안의 공기를 상기 유닛 하우징의 입력측으로 안내하는 도입 덕트와,
    상기 유닛 하우징의 출력측으로부터의 제습 공기를 상기 차 안으로 배출하는 통풍 덕트,
    를 구비한 전기 자동차용 김서림 방지 및 공기 조화 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 통풍 덕트는 상기 차 안의 프런트 글래스에 상기 통풍 덕트 내의 통과 공기를 분사하는 김서림 방지 노즐에 연결되어 있는 전기 자동차용 김서림 방지 및 공기 조화 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 유닛 하우징은,
    상기 도입 덕트, 상기 통풍 덕트가 연결되는 측의 면 이외의 어느 하나의 면에 상기 제습 카세트를 삽입 및 제거 가능하게 설치된 카세트 삽입 및 제거구와,
    상기 유닛 하우징 내의 상기 제습 카세트의 상기 입력측 및 상기 출력측의 어느 하나에 설치된 송풍 팬을 갖는 전기 자동차용 김서림 방지 및 공기 조화 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 유닛 하우징은 상기 입력측에 히터를 갖는 전기 자동차용 김서림 방지 및 공기 조화 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제습 부재는 골판지재 또는 수지 필름이 다수 개 적층되어 상기 입력측으로부터 상기 출력측으로 공기를 흘리기 위한 구멍이 구획된 구조물이며,
    상기 구조물은 전체에 제습재가 도포 또는 침지에 의해 부착되어 있는 전기 자동차용 김서림 방지 및 공기 조화 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제습 부재는 고분자 수착제를 도포 또는 침지에 의해 부착한 절판재와 관통공을 갖는 평판으로 이루어지는 골판지 형태의 판재를 복수 개 적층한 구조물인 전기 자동차용 김서림 방지 및 공기 조화 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유닛 하우징은 상기 제습 카세트의 중량이 일정값에 도달했을 때에 출력 신호를 송출하는 카세트 중량 검출 센서를 갖는 전기 자동차용 김서림 방지 및 공기 조화 시스템.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 히터, 냉각 수단, 송풍 팬을 가져 상기 통풍 및 도입 덕트에 연결된 기존 공기 조화 시스템과,
    상기 유닛 하우징 내의 송풍 팬을 일정 시간 회전시킨 후에 상기 기존 공기 조화 시스템을 가동시키는 제어부
    를 더 구비한 전기 자동차용 김서림 방지 및 공기 조화 시스템.
  9. 전기 자동차의 차체 안의 공기를 빨아들이기 위한 도입 덕트와 차체 안에 공기를 배출하는 통풍 덕트 사이에 설치되는 제습 유닛으로서,
    내부가 중공의 직육각형으로 형성된 유닛 하우징과,
    상기 유닛 하우징에 상기 제습 카세트를 삽입 및 제거 가능하게 상기 통풍 덕트, 도입 덕트가 연결되는 측의 면 이외의 어느 하나의 면에 설치된 카세트 삽입 및 제거구와,
    상기 유닛 하우징 내의 입력측 또는 출력측에 설치된 송풍 팬과,
    상기 카세트 삽입 및 제거구로부터 삽입 또는 취출되는 제습 카세트
    를 구비하고,
    상기 제습 카세트는 고분자 수착제를 도포 또는 침지한 절판재와 관통공을 갖는 평판재로 이루어지는 골판지 형태의 판재를 적층 또는 권회한 제습 부재를 수납하고 있는 제습 유닛.
  10. 입력측과 출력측이 개구된 카세트 하우징과,
    상기 카세트 하우징 내부에 내포된 제습 부재로서, 고분자 수착제를 도포 또는 침지에 의해 부착한 절판재와 고분자 수착제를 도포 또는 침지에 의해 부착한 관통공을 갖는 평판재로 이루어지는 골판지 형태의 판재를 적층한 제습 부재를 구비한 제습 카세트.
  11. 고분자 수착제를 도포 또는 침지에 의해 부착한 절판재와 고분자 수착제를 도포 또는 침지에 의해 부착한 관통공을 갖는 평판재로 이루어지는 골판지 형태의 판재를 적층 또는 권회하여 구성한 제습 부재.
  12. 제11항에 있어서, 상기 절판재는 길이 방향으로 꺾임선이 형성되어 있는 제습 부재.
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