CN102712236B - 电动机动车用防雾空调*** - Google Patents

电动机动车用防雾空调*** Download PDF

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Abstract

在车内不具备充分的废热源的电动机动车等中，若为了车窗的防雾或车内供暖等的空气加热而使用来自电池的电力，则存在可行驶距离缩短的问题。为了解决该问题，灵活运用了干燥剂调湿技术。即，通过利用空气的相对湿度差来吸附空气中的水蒸汽或向空气中放出水蒸汽的除湿剂(2)，在电动机动车的行驶时对乘客发出的水蒸汽进行吸湿而抑制绝对湿度的上升，并且灵活运用吸湿热来制造高温的空气，并将该高温空气向前车窗等喷出而进行阻止起雾和车内供暖。另外，在电动机动车等的停车时，使用商用电力对电加热器(3)和鼓风风扇(4)进行驱动，来制造高温的低相对湿度空气，使除湿剂(2)再生。如此，由于采用了利用电动机动车的停车时来使除湿剂(2)再生的结构，所以不再有对除湿剂的形状的制约，并使通过的空气流路的切换装置等简洁化。其结果是，能够实现紧凑且行驶时的电力使用量低的电动机动车等的防雾空调***，得到可行驶距离的延长及蓄电池的容量削减等效果。

Description

电动机动车用防雾空调***
技术领域
本发明涉及电动机动车等的车内空间的空调***，特别是涉及用于控制车窗周边空气的相对湿度来防止阻挡视线的车窗的结露所引起的起雾的电动机动车用防雾空调***。
背景技术
近年来，地球温暖化的倾向越来越显著，作为其对策的一环，导入完全不使用化石燃料的电动机动车以及使用一部分化石燃料的混合动力机动车等不断进展，从而来削减作为主要的温室效应气体的二氧化碳的排出量。
但是，在上述电动机动车等中，在外部空气的温度比车室内温度低的冬季等，存在乘客排出的水蒸汽(不感蒸发)在车窗玻璃上结露而妨碍视线，给安全驾驶带来障碍的问题。
对于该问题，车室内空气的除湿可作为其对策，但在电动机动车等的情况下，像以往机动车那样依赖压缩式空调(制冷)***的冷却除湿，从而特别是在低温化的空气的加热中蓄电力的消耗变得显著，会产生可行驶距离缩短的二次问题。
例如，在外部空气为5℃、60％RH(绝对湿度2.6g/kg)的环境下，车内容积4m3(＝空气重量4.8kg)的电动机动车中乘坐三名乘客时，由于人的不感蒸发量(水蒸汽发散量)约为30g/h·人，所以车内的绝对湿度以每小时18.8g/kg的速度上升。因此，在车窗玻璃附近的空气温度为5℃时，大约9分钟到达相对湿度100％(绝对湿度5.4g/kg)，从而开始结露(窗户起雾)。
在以往的机动车中，采用的是利用发动机废热使车窗玻璃附近的空气温度上升并使相对湿度下降来防止结露的对策，但由于电动机动车中没有有效的热源，所以无法采用该对策。
即，为了供暖及防雾等的加热而消耗电力会导致电动机动车等的可行驶距离缩短或高价的锂离子电池的容量上升，有损经济性。因而，能够抑制电力的使用的防雾空调***可以说是需要尽早确立的技术。
近年来，作为有效地进行空气的除湿的手段，提出了干燥剂调湿技术。例如在专利文献1中记载了如下空调***：将两个干燥剂(在水分吸脱装置部内设置的除湿剂)配置成能够交替地与处理空气和再生空气的流通路径切换连接的状态，在通过一方的干燥剂对处理空气中的水分进行吸附时，通过再生空气使另一方的干燥剂再生，交替地使用两个干燥剂来对向室内导入的外部空气进行除湿。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2007-032912号公报
在以往的机动车中，为了消除因乘客产生的水蒸汽(不感蒸发)而引起的车窗玻璃的起雾，采用如下手段：冬季也使汽车空调工作，将室内空气冷却到露点以下来除湿，然后用加热器对该低温空气进行加热，形成相对湿度低的空气后向车窗吹送，由此防止车窗起雾。
另外，在所述专利文献1记载的干燥剂空调***中，由于采用的是在比较短的时间内重复进行除湿剂的吸附工序和再生工序的结构，所以除了装置构成复杂之外，在应用到电动机动车中时，成为在连续运转之际为了除湿剂再生不得不消耗电力的结构而不实用。
如此，相对于机动车内部具有废热的以往的机动车来说，在电动机动车或车身内部具有小容量的发动机驱动发电机的混合动力型机动车中，存在如下等问题：成为加热源的废热很少，为了加热空气而利用电池中蓄积的电引起行驶距离的缩短。能够使行驶时的电使用量最小化的车窗玻璃的防雾或车内供暖技术在提供安全舒适的电动机动车方面是重要的课题。
发明内容
在本发明中，作为解决电动机动车等的行驶时成为问题的车窗玻璃起雾及确保车内供暖的热源的手段，灵活运用通过使大容量且固定式的除湿剂对乘客的不感蒸发(约30g/h·人)进行吸湿而得到低湿度的空气，并且将吸湿时产生的吸湿热利用于车室内的供暖的干燥剂空调技术。
当然，在长时间的运转中需要大容量的除湿剂。另外，使大量吸收了水蒸汽的除湿剂再生的时机是很重要的。
在本发明中，采用了在电动机动车等的停车时或电池充电时进行除湿剂的再生的机构。即，采用了在行驶时利用除湿剂的吸湿作用使除湿剂对乘客发出的不感蒸发进行吸湿，在停车时或者电池的充电时利用商用电力使除湿剂有效地再生的机构。
这样，本发明的本质在于，将电动机动车等的停车时用于除湿剂的再生，将行驶时作为除湿剂的水蒸汽吸湿时间。在停车时的除湿剂再生中，利用商用电力来制造相对湿度低的空气，由此使除湿剂再生。另外，构建了在行驶时，使除湿剂对乘客发出的不感蒸发进行吸湿，抑制车内空气的绝对湿度上升并将吸湿热利用于供暖的机构。
发明效果
通过采用在行驶时利用除湿剂的吸湿作用使除湿剂对乘客发出的不感蒸发进行吸湿，在停车时利用商用电力使除湿剂再生的机构，不需要像以往的干燥剂装置那样为了进行再生运转、吸湿运转而准备两倍容量的除湿剂，在行驶时能够将大容量的除湿剂作为吸湿专用来使用，并且除湿剂的形状设定的自由度提高，而且吸湿时和再生时的流路切换的结构也简洁化。
即，由于能够将除湿剂固定化，所以即使在有限的空间中也能够设置大容量的除湿剂，并且不再需要以往的干燥剂***那样的使除湿剂旋转的装置以及处理空气和再生空气的流路切换等的复杂的装置结构，能够提供面向轻量且紧凑的电动机动车的防雾空调***。
另外，如果采用本发明的电动机动车用防雾空调***，则不仅能够在冬季除去电动机动车的车窗的起雾，还能够得到供暖效果，所以能够极为削减来自搭载的蓄电池的使用电力。
此外，由于在夏季能够降低车室内空气的绝对湿度，所以能够削减电动压缩式制冷装置内的水分冷凝量，提高压缩式制冷循环的运转效率，还能够实现制冷装置的小型化及轻量化。
附图说明
图1是本发明的电动机动车中设置的防雾空调***的构成图。
图2是在除湿单元的内部设置的除湿剂的形状说明图。
具体实施方式
在本发明中，为了在电动机动车等的长时间运转时也能够确保充分的除湿功能而实施了除湿剂的大容量化。为此，采用了不同于以往的除湿剂的形状及结构。
另外，除湿剂是在电动机动车等的运转时对乘客的不感蒸发进行吸湿，在停车时进行再生，所以不需要同时进行除湿剂的吸湿和再生。通过灵活应用该运用特性而构建了简洁的除湿单元。
实施例1
图1是本发明的电动机动车等的防雾空调***(10)的简要构成图。
防雾空调***(10)包括除湿单元(1)、在除湿单元(1)的内部设置的除湿剂(2)、电加热器(3)及鼓风风扇(4)、在除湿单元(1)的下游部设置的通风通道(5b)、在通风通道(5b)的下游设置的防雾喷嘴(6)及排气通道(7)、切换向防雾喷嘴(6)及排气通道(7)的送气的引导叶片(8)、与排气通道(7)同心圆状地设置的空洞管(9a)、及外部空气导入通道(9)等。
除湿单元(1)在两端具备通风通道(5a)、(5b)。通风通道(5b)与在来自控制装置(12)的指令下动作的流路切换装置(13)连接。该流路切换装置(13)设有两个空气排出口，一方的排出口经过通风通道(5c)与防雾喷嘴(6)连接。另一方的排出口与排气通道(7)连接，排气通道(7)朝向车辆的底部安装。流路切换装置(13)具备引导叶片(8)，该引导叶片(8)在控制装置(12)的控制下以将向通风通道(5c)或排气通道(7)连接的开口部堵塞的方式动作。另外，在排气通道(7)上设有外部空气导入通道(9)的形成双重管结构的空洞管(9a)。该空洞管(9a)的外径比排气通道(7)大20mm左右。另外，外部空气导入通道(9)的一端向车室连接。控制装置(12)根据防雾空调***(10)的运转状态对除湿单元(1)内的电加热器(3)、鼓风风扇(4)及流路切换装置(13)内的引导叶片(8)的运转以及开闭动作进行控制。
以下对停车时的电动机动车等的防雾空调***(10)的再生运转进行说明。利用商用电源使在除湿单元(1)的内部设置的电加热器(3)及鼓风风扇(4)工作，利用鼓风风扇(4)对车内空气进行输送。车内空气被电加热器(3)加热而高温化，形成相对湿度低的空气状态。在该高温低相对湿度状态的空气通过除湿剂(2)时，从除湿剂(2)吸收水分，成为高湿度的低温空气，然后经过排气通道(7)向车外排出。
排气通道(7)具有与形成双重管结构的空洞管(9a)的双重管结构部，该空洞管(9a)在排气通道(7)的外周侧将来自车外的外部空气向车内取入，从而使外部空气经由外部空气导入通道(9)向因鼓风风扇(4)的工作而空气压力减小了的车内流入。此时，通过排气通道(7)的高湿度的排气与向车内流入的低温外部空气进行热交换。此时，虽然存在通过排气通道(7)的高湿度排气会因温度下降而在排气通道(7)的内部引起结露的情况，但产生的冷凝水在重力作用下被向车外排出。
接着，对行驶时的电动机动车等的防雾空调***(10)的吸湿运转进行说明。在行驶时利用来自未图示的车载蓄电池(11)的电力，通过鼓风风扇(4)将车内空气向除湿剂(2)输送。此时，由于除湿剂(2)对通过的空气中的水蒸汽进行吸湿，所以空气的绝对湿度下降。在与此同时产生的吸湿热的作用下，通过空气被加热而得到高温空气。使该低相对湿度的高温空气经由在除湿单元(1)的下游部设置的通风通道(5)，从防雾喷嘴(6)向前车窗等的车窗玻璃喷射，除去车窗的结露或者防止结露产生。
图2是在除湿单元(1)的内部设置的除湿剂(2)的形状说明图。
除湿剂(2)是将涂敷有高分子吸着剂的瓦楞状薄板层叠而成的形状。
除湿剂(2)是将形成开口部(2a)的折板形状的板材(2b)和平板材(2c)交替层叠而成的形状。
平板材(2c)具有多个通气孔。
另外，除湿剂(2)的周围除开口面(2a)以外为密闭形状。
产业上的可利用性
开发了在电动机动车等的车身内部配置有多个除湿单元(1)的车内空调装置，除湿单元(1)中内置有产生水分吸湿作用的大容量且固定式的除湿剂(2)。
在该车内空调装置中，具备主要在进行电池蓄电等的停车时利用商用电力制造暖风的机构和利用该暖风对除湿单元内的除湿剂进行加热而使其再生的机构。
另外，作为除湿剂(2)，单位体积的吸湿量多的结构是有利的，所以在所述除湿单元(1)内部内置的除湿剂(2)采用了将瓦楞状板材层叠多层而构成的结构物，该瓦楞状板材由涂敷有高分子吸着剂或者伊毛缟石(lmogolite)吸附剂等显示出水分吸湿作用的除湿剂的弯折板材(2b)和具有通气孔的平板材(2c)构成。
另外，为了有效地利用有限的车内空间，也可以采用在具有除湿作用的粉剂和粘土材料的混炼物上设置多个一定方向的通气口之后，通过烧结等形成的结构物。基于同样的理由，在除湿单元(1)内部内置的除湿剂(2)也可以为具有涂敷了高分子吸着剂或者伊毛缟石吸附剂的多个突起的三维结构物的集合体。
如此，在将电动机动车用的防雾空调***(10)中利用的除湿剂(2)和通过的空气的接触面积确保得很大的同时，还使担载的除湿剂(2)的重量密度显著上升，所以在长时间的电动机动车的行驶时，也能够仅通过鼓风风扇(4)的驱动进行车窗的防雾以及室内供暖，从而削减了来自蓄电池(11)的电力供给量。
即，本发明通过在电动机动车等的车身内部配置多个内置有产生水分吸湿作用的除湿剂(2)的除湿单元(1)，并在该除湿单元(1)内同时配置电加热器(3)和鼓风风扇(4)等，从而能够在电动机动车等的停车时利用商用电力使电加热器(3)和鼓风风扇(4)工作，将被加热而温度上升的低相对湿度的空气向除湿剂(2)引导，并将使除湿剂(2)再生后的空气向车外排出。
另一方面，在行驶时，将含有乘客产生的不感蒸发的水蒸汽的空气向除湿剂(2)引导，并使除湿剂(2)吸附空气中的水蒸汽，由此得到使绝对湿度下降且温度上升的低相对湿度的空气。由此，提供一种通过将该低相对湿度且高温的空气吹向前车窗或后车窗等而能够除去车窗上产生的结露的电动机动车用的防雾空调***(10)。
特别是，本发明中将电动机动车用防雾空调***(10)以及除湿单元(1)的构成如下明确地限定，所以确立了在电动机动车等中的可利用性。
即，在本发明中，提供一种电动机动车用防雾空调***(10)，其具备在将电动机动车等的车内的空气向防雾喷嘴(6)引导的第一通风通道(5a)与所述防雾喷嘴(6)之间设置的除湿单元(1)，其中，
所述第一通风通道(5a)的一端与所述车内连结，另一端与所述除湿单元(1)的一端连结，
所述电动机动车用防雾空调***(10)还具备：
与所述除湿单元(1)的另一端连结的第二通风通道(5b)；
一端与所述防雾喷嘴(6)连结的第三通风通道(5c)；
一端与所述车内连结且用于将外部空气向所述车内引导的外部空气导入通道(9)；
用于使所述车内的空气向外部排出的排气通道(7)；
流路切换装置(13)，其具备第一孔、第二孔、第三孔以及位于内部的引导叶片(8)，所述排气通道(7)与第一孔连结，所述第三通风通道(5c)的另一端与所述第二孔连结，所述第二通风通道(5b)与所述第三孔连结，通过所述引导叶片(8)的切换，将来自与所述除湿单元(1)连结的所述第二通风通道(5b)的通过了除湿剂后的空气向所述第三通风通道(5c)输送或者将该空气向所述排气通道(7)输送；
空洞管(9a)，其直径比所述排气通道(7)直径大而套入所述排气通道(7)，且在成为所述流路切换装置(13)侧的侧端设有第四孔，所述外部空气导入通道(9)的另一端与该第四孔连结，
所述除湿单元(1)的等效水力直径比所述第一通风通道(5a)、所述第二通风通道(5b)、所述第三通风通道(5c)、排气通道(7)、所述外部空气导入通道(9)、空洞管(9a)的等效水力直径大，在所述除湿单元(1)的内部，在所述第一通风通道(5a)侧设置风扇(4)，在风扇(4)的后方设置加热器(3)，在加热器(3)的后方设置除湿剂(2)，在该除湿剂(2)的后方设置规定大小的空洞部，将来自该空洞部的空气向所述第二通风通道(5b)输送。
下面对其它产业上的可利用性进行介绍。
在使用电动机动车等中车载的电动压缩式制冷装置使车内温度下降时，通过使除湿单元内的除湿剂吸附乘客产生的不感蒸发的水蒸汽或外部空气向车内带入的水蒸汽，也能够得到绝对湿度低的空气。
其结果是，由于用电动压缩式制冷装置来冷却绝对湿度低的空气，所以能够防止或减少蒸发器(evaporator)中的结露(水蒸汽冷凝)。由此，电动压缩式制冷装置从空气的冷却除湿的负担中解放出来，仅承担将空气冷却到目标温度(通常为25℃左右)的负担，从而能够提供一种可进行制冷效率高的运转的电动机动车用的防雾空调***。
在本发明中，作为除湿剂，使用了在高相对湿度区域显示出高吸湿率且在低相对湿度区域显示出低吸湿率的高分子吸着剂及伊毛缟石等，所以在除湿剂的再生运转时，通过相对湿度20％左右的干燥空气就能够进行充分的再生运转，行驶时即使室内空气的相对湿度为60％左右也能够较大地取得吸湿率差，从而能够减少除湿剂的填充量，因此可提供一种轻量且紧凑的电动机动车用的防雾空调***。
符号说明：
1-除湿单元
2-除湿剂
2a-除湿剂的开口部
2b-折板形状的板材
2c-平板形状的板材
3-电加热器
4-鼓风风扇
5、5a、5b、5c-通风通道
6-防雾喷嘴
7-排气通道
8-引导叶片
9-外部空气导入通道
9a-空洞管
10-防雾空调***
11-蓄电池
12-控制装置
13-流路切换装置

Claims (2)

1.一种电动机动车用防雾空调***，其为在以蓄积的电力作为电动机的动力源而行驶的电动机动车的车身内部配置有多个除湿单元(1)的车内空调装置，该除湿单元(1)内置有产生水分吸湿作用的除湿剂(2)，所述电动机动车用防雾空调***的特征在于，具备：
在停车时或电池蓄电时，同时利用电力来制造暖风的机构(3、4)；
利用该暖风对除湿单元(1)内的除湿剂(2)进行加热而使其再生的机构；
在电动机动车行驶时，利用所述除湿剂的水分吸湿作用进行吸湿，并将该水分吸湿作用产生的吸湿热利用于车内供暖的机构，
在所述除湿单元(1)内部内置的除湿剂(2)是将瓦楞状的板材层叠多层而成的结构物，该瓦楞状的板材由涂敷有高分子吸着剂或者伊毛缟石吸附剂的弯折板材(2b)和具有通气孔的平板材(2c)构成，
所述除湿单元(1)设置在第一通风通道(5a)与防雾喷嘴(6)之间，该第一通风通道(5a)将以蓄积的电力作为电动机的动力源而行驶的电动机动车的车内的空气向所述防雾喷嘴(6)引导，所述第一通风通道(5a)的一端与所述车内连结，另一端与所述除湿单元(1)的一端连结，
所述电动机动车用防雾空调***还具备：
与所述除湿单元(1)的另一端连结的第二通风通道(5b)；
一端与所述防雾喷嘴(6)连结的第三通风通道(5c)；
一端与所述车内连结且用于将外部空气向所述车内引导的外部空气导入通道(9)；
用于将所述车内的空气向外部排出的排气通道(7)；
流路切换装置(13)，其具备第一孔、第二孔、第三孔以及位于内部的引导叶片(8)，所述排气通道(7)与第一孔连结，所述第三通风通道(5c)的另一端与所述第二孔连结，所述第二通风通道(5b)与所述第三孔连结，通过所述引导叶片(8)的切换，将来自与所述除湿单元(1)连结的所述第二通风通道(5b)的通过了所述除湿剂(2)后的空气向所述第三通风通道(5c)输送或者将该空气向所述排气通道(7)输送；
空洞管(9a)，其直径比所述排气通道(7)的直径大而套入所述排气通道(7)，且在成为所述流路切换装置(13)侧的侧端设有第四孔，外部空气导入通道(9)的另一端与该第四孔连结，
所述除湿单元(1)的等效水力直径比所述第一通风通道(5a)、所述第二通风通道(5b)、所述第三通风通道(5c)、排气通道(7)、所述外部空气导入通道(9)、空洞管(9a)的等效水力直径大，在所述除湿单元(1)的内部，在所述第一通风通道(5a)侧设置风扇(4)，在风扇(4)的后方设置加热器(3)，在该加热器(3)的后方设置所述除湿剂(2)，在该除湿剂(2)的后方设置规定大小的空洞部，将来自该空洞部的空气向所述第二通风通道(5b)输送。
2.一种电动机动车用防雾空调***，其为在以蓄积的电力作为电动机的动力源而行驶的电动机动车的车身内部配置有多个除湿单元(1)的车内空调装置，该除湿单元(1)内置有产生水分吸湿作用的除湿剂(2)，所述电动机动车用防雾空调***的特征在于，具备：
在停车时或电池蓄电时，同时利用电力来制造暖风的机构(3、4)；
利用该暖风对除湿单元(1)内的除湿剂(2)进行加热而使其再生的机构；
在电动机动车行驶时，利用所述除湿剂的水分吸湿作用进行吸湿，并将该水分吸湿作用产生的吸湿热利用于车内供暖的机构，
在所述除湿单元(1)内部内置的除湿剂(2)是在具有除湿作用的粉剂与粘土材料的混炼物上设置多个朝向一方向的通气口后，通过烧结形成的结构物，
所述除湿单元(1)设置在第一通风通道(5a)与防雾喷嘴(6)之间，该第一通风通道(5a)将以蓄积的电力作为电动机的动力源而行驶的电动机动车的车内的空气向所述防雾喷嘴(6)引导，所述第一通风通道(5a)的一端与所述车内连结，另一端与所述除湿单元(1)的一端连结，
所述电动机动车用防雾空调***还具备：
与所述除湿单元(1)的另一端连结的第二通风通道(5b)；
一端与所述防雾喷嘴(6)连结的第三通风通道(5c)；
一端与所述车内连结且用于将外部空气向所述车内引导的外部空气导入通道(9)；
用于将所述车内的空气向外部排出的排气通道(7)；
流路切换装置(13)，其具备第一孔、第二孔、第三孔以及位于内部的引导叶片(8)，所述排气通道(7)与第一孔连结，所述第三通风通道(5c)的另一端与所述第二孔连结，所述第二通风通道(5b)与所述第三孔连结，通过所述引导叶片(8)的切换，将来自与所述除湿单元(1)连结的所述第二通风通道(5b)的通过了所述除湿剂(2)后的空气向所述第三通风通道(5c)输送或者将该空气向所述排气通道(7)输送；
空洞管(9a)，其直径比所述排气通道(7)的直径大而套入所述排气通道(7)，且在成为所述流路切换装置(13)侧的侧端设有第四孔，外部空气导入通道(9)的另一端与该第四孔连结，
所述除湿单元(1)的等效水力直径比所述第一通风通道(5a)、所述第二通风通道(5b)、所述第三通风通道(5c)、排气通道(7)、所述外部空气导入通道(9)、空洞管(9a)的等效水力直径大，在所述除湿单元(1)的内部，在所述第一通风通道(5a)侧设置风扇(4)，在风扇(4)的后方设置加热器(3)，在该加热器(3)的后方设置所述除湿剂(2)，在该除湿剂(2)的后方设置规定大小的空洞部，将来自该空洞部的空气向所述第二通风通道(5b)输送。
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