JP2013216132A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数を削減した車両用空調装置を提供する。
【解決手段】中空の円筒形状に形成され除湿手段１６を内包し、円筒形状の側壁である円筒側壁２８の四方に除湿ケース開口部２９を設け、再生風路２１および除湿風路１９の一部として作用する除湿ケース２５を備え除湿ケース２５は回転軸部２７を有し、二方の側面が開口した箱型形状に形成され、内部に設けられた円筒状隔壁２４によって円筒状空間が形成され、円筒状隔壁２４の四方に円筒状隔壁開口部３０を有することで円筒状空間が再生風路２１および除湿風路１９の一部として作用し、円筒状空間の内部に除湿ケース２５が回転軸部２７を中心に回転可能に配置された除湿ボックス２２を備え、除湿ケース２５を回転させる駆動手段２６を備え、除湿ケース２５を回転させて除湿手段１６の再生部１５と除湿部１４とを所定の時間ごとに入替える構成の車両空調装置とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、車室内を暖房可能にする車両用空調装置に関するものである。

従来、ガソリン車の暖房ではエンジンの排熱を利用したものが主流であり、暖房時の課題である窓等の曇りを防止する空調装置が考案され、吸湿作用を有する除湿手段を用いた除湿ユニットを備え、この空調ユニットを通過する空気の少なくとも一部を除湿ユニットに通して除湿させるものがある。（例えば、特許文献１参照）。

図７は特許文献１の空調装置の全体の構成を概略的に示している。図６に示すように、車両のエンジンルームには空調ユニット１０１が配置されている。この空調ユニット１０１内は、外気導入口１０２または内気導入口１０３から取り入れた空気を冷却器１０４で冷却あるいは加熱器１０５ で加熱し、車内吹出口１０６から吹出すものであり、この空調装置には空調装置から分岐した空気を除湿する除湿ユニット１０７ が備えられている。

除湿ユニット１０７は、除湿手段１０８を有する除湿容器１０９と、空調ユニット１０１の冷却器１０４の後段から分岐した空気を除湿容器１０９に連通させる案内風路１１０と、除湿した空気を車内吹出口１０６の前段に合流させる合流風路１１１と、除湿手段１６を再生する再生ヒータ１１２と、除湿手段１０８を再生したときに生じる水蒸気を車外に排出するための排出風路１１３から構成されている。また、案内風路１１０と除湿容器１０９との間と、除湿容器１０９と合流風路１１１との間には、案内風路１１０および合流風路１１１を開閉する風路切替手段１１４が設けられている。

この構成において、窓ガラスの防曇のために車内の除湿を行うときには、風路切替手段１１４を開状態とし空調ユニット１０１から一部の空気を分岐させて除湿ユニット１０７に流し、除湿ユニット１０７の除湿手段１０８にて除湿を行い、除湿された空気を再度空調ユニット１０１を通過する空気と合流させて車内吹出口１０６より車内に吹出させる。また、除湿を行わないときには、風路切替手段１１４を閉状態として空気の流れを遮断し、除湿ユニット１０７に空調ユニット１０１から空気を分岐して流さないようになっており、除湿手段１０８を再生するときには、風路切替手段１１４を閉状態としたまま再生ヒータ１１２に通電させて除湿手段１０８を加熱し、生じた水蒸気を排出風路１１３から排出するようになっている。

特開平８−６７１３６号公報

このような車両用除湿装置では、除湿手段の前後段に風路切替手段を備える構成であったため、それぞれの風路切替手段に駆動手段を必要とするものであり、部品点数の増加につながってしまうという課題があった。

そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、１つの駆動手段で除湿手段の除湿と再生を切り替えられる構成としたため、従来よりも部品点数を削減した車両用空調装置を提供することを目的とする。

そして、この目的を達成するために、本発明は、外気を導入する外気導入口から車内に空調風を吹き出す空調吹出口にかけての車外吸気風路と、この車外吸気風路内に、外気導入口側から順に、車内に吹出す上流側の空気流を切替える第一の風路切替手段、外気導入口から空調吹出口に向かう空気流を発生させる送風手段、車内に吹出す空気を冷却する冷却手段、車内に吹出す空気を加熱する加熱手段、車内に吹出す下流側の空気流を切替える第二の風路切替手段を備え、内気を導入する内気導入口から第一の風路切替手段へ接続される車内吸気風路と、内気導入口と第一の風路切替手段の間から分岐して第一の風路切替手段へと接続される除湿風路と、第二の風路切替手段から分岐され、送風手段が吹出す空気の少なくとも一部を再生吹出口に連通させる再生風路と、除湿風路内の第一の風路切替手段の上流側に除湿部、再生風路内に再生部を有する除湿手段と、を備えたものであって、中空の円筒形状に形成され、除湿手段を内包し、円筒形状の側壁の四方に開口部が設けられ、再生風路および除湿風路の一部として作用する除湿ケースを備え、除湿ケースは回転軸部を有し、二方の側面が開口した箱型形状に形成され、内部に設けられた円筒状隔壁によって円筒状空間が形成され、隔壁の四方に開口部を有することで円筒状空間が再生風路および除湿風路の一部として作用し、円筒状空間の内部に除湿ケースが回転軸部を中心として回転可能に配置された除湿ボックスを備え、除湿ケースを回転させる駆動手段を備え、
除湿ケースを回転させることによって除湿手段の再生部と除湿部とを所定の時間ごとに入替える構成としたものである。

本発明によれば、従来よりも部品点数を削減した車両空調装置を提供できる効果を奏する。

本発明の実施の形態における車両用空調装置の風路構成図 同除湿部の構成を示す概略斜視図 同除湿部の構成を示す概略断面図 同除湿ケースおよび除湿手段の構成を示す概略斜視図 （ａ）同除湿ケースの除湿ケース開口部の長さの割合を示す概略断面図、（ｂ）同除湿ボックスの円筒状隔壁開口部の長さの割合を示す概略断面図 （ａ）同除湿ケースの回転角が０度の状態を示す概略斜視図、（ｂ）同除湿ケースの回転角が９０度の状態を示す概略斜視図、（ｃ）同除湿ケースの回転角が１８０度の状態を示す概略斜視図、（ｄ）同除湿ケースの回転角が２７０度の状態を示す概略斜視図 従来の車両空調装置の構成を示す概略断面図

本発明の請求項１記載の車両空調装置は、外気を導入する外気導入口から車内に空調風を吹き出す空調吹出口にかけての車外吸気風路と、この車外吸気風路内に、外気導入口側から順に、車内に吹出す上流側の空気流を切替える第一の風路切替手段、外気導入口から空調吹出口に向かう空気流を発生させる送風手段、車内に吹出す空気を冷却する冷却手段、車内に吹出す空気を加熱する加熱手段、車内に吹出す下流側の空気流を切替える第二の風路切替手段を備え、内気を導入する内気導入口から第一の風路切替手段へ接続される車内吸気風路と、内気導入口と第一の風路切替手段の間から分岐して第一の風路切替手段へと接続される除湿風路と、第二の風路切替手段から分岐され、送風手段が吹出す空気の少なくとも一部を再生吹出口に連通させる再生風路と、除湿風路内の第一の風路切替手段の上流側に除湿部、再生風路内に再生部を有する除湿手段と、を備えたものであって、中空の円筒形状に形成され、除湿手段を内包し、円筒形状の側壁の四方に開口部が設けられ、再生風路および除湿風路の一部として作用する除湿ケースを備え、除湿ケースは回転軸部を有し、二方の側面が開口した箱型形状に形成され、内部に設けられた円筒状隔壁によって円筒状空間が形成され、隔壁の四方に開口部を有することで円筒状空間が再生風路および除湿風路の一部として作用し、円筒状空間の内部に除湿ケースが回転軸部を中心として回転可能に配置された除湿ボックスを備え、除湿ケースを回転させる駆動手段を備え、除湿ケースを回転させることによって除湿手段の再生部と除湿部とを所定の時間ごとに入替える構成としたものである。

これにより、１つの駆動手段によって除湿手段の除湿と再生を切り替えることができる構成となるため、車両空調装置の部品点数を削減できるものである。

また、除湿ケースの円筒側壁に設けられた除湿ケース開口部の円周長さＡが円筒側壁全周長さＳ１に対する割合ａと、除湿ボックスの円筒状隔壁に設けられた円筒状隔壁開口部の円周長さＢが円筒状隔壁の全周長さＳ２に対する割合とが、ｂ≧ａの関係を満たしている構成としてもよい。

これにより、除湿ケースを回転させて除湿手段の再生と除湿を切り替える際に、除湿ボックスの再生風路および除湿風路を全て閉じた全閉状態を経由してから切り替えることができるため、風路切替時に高湿空気が流れる再生風路の除湿手段出口と低湿空気が流れ空調吹出口へと連通される除湿風路の除湿手段出口との連通を防ぐことができ、圧力差により再生風路内の高湿空気が逆流して空調吹出口から吹出され窓の曇りが誘発されるのを抑制することができるものである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１に示すように、車両用空調装置は空調システムおよび除湿システムによって構成されている。先ず、本発明の空調システムについて、図１を参照しながら説明する。

空調システムは、車両空調装置の本体の内部に、送風路として、車外から外気を導入する外気導入口１から車内に空調風を吹き出す空調吹出口２にかけての車外吸気風路３と、車内から内気を導入する内気導入口４から空調吹出口２にかけての車内吸気風路５が設けられている。車外吸気風路３と車内吸気風路５は第一の風路切替手段６から空調吹出口２にかけて同一風路となっている。ここでは、この同一部分を代表して車外吸気風路３と呼ぶ。

車外吸気風路３内には、外気導入口１側から順に、車内に吹出す上流側の空気を切替える第一の風路切替手段６、外気導入口１から空調吹出口２に向かう空気流を発生させる送風手段７、車内に吹出す空気を冷却する冷却手段８、車内に吹出す空気を加熱する加熱手段９、車内に吹出す下流側の空気流を切替える第二の風路切替手段１０が配置され、冷却手段８と加熱手段９の間には加熱手段９を通過させる風量を調整して温度を調整する温度調整手段１１を配置している。

内気導入口４には車内の空気温度および湿度を検知する内気温湿度検知手段としての内気温湿度センサ１２、車外の空気温度および湿度を検知する外気温湿度検知手段としての外気温湿度センサ１３が設けられている。

冷却手段８は、通過する空気を冷却して車室内を冷房するものであり、例えば、冷房用のヒートポンプサイクルによって構成されるものである。

ヒートポンプサイクルは、圧縮機、車外熱交換器、絞り弁、車内熱交換器から構成され、冷媒が圧縮機、車外熱交換器、絞り弁、車内熱交換器、圧縮機の順に流れることで、車内熱交換器中での冷媒の気化熱によって通過する空気を冷却して車室内の冷房を行うものである。

加熱手段９はエンジンや電力機器を冷却する循環冷却水との熱交換によって空気を加熱する加熱用熱交換器、もしくは、ＰＴＣヒータ等の電気ヒータ、もしくはその両方によって構成されており、通過する空気を加熱して車室内を暖房するものである。

温度調整手段１１はダンパ機構によって加熱手段９を通過させる風量を調整して温度調整を行うものであり、冷却手段８と加熱手段９の間に配置されている。

次いで、本発明の車両空調装置の除湿部分について図２〜図４を参照しながら説明する。

図１に示すように除湿システムは、車両空調装置の本体内部に備えられた、内気を除湿するための、後述する除湿部１４と再生部１５を有する除湿手段１６と、内気導入口４から導入される内気と外気導入口１から導入される外気とを熱交換させる予冷熱交換器１７と、車外吸気風路３の外気導入口１と第一の風路切替手段６の間から分岐して第一の風路切替手段６へと接続される予冷風路１８と、車内吸気風路５の内気導入口４と第一の風路切替手段６の間から分岐して第一の風路切替手段６へと接続される除湿風路１９と、第二の風路切替手段１０から内気を車外へ排出する内気排出口２０にかけての再生風路２１と、後述する除湿ボックス２２とによって構成されている。

除湿ボックス２２は図２に示すように、二方の側面が開口した箱型形状に形成され、車両空調装置の再生風路２１および除湿風路１９の一部を形成している。除湿ボックス２２の内部は、図３に示すように、風路隔壁２３および円筒状隔壁２４によって上側空間と下側空間および中央の円筒状空間として区分されており、図３の右上側空間および左下側空間は再生風路２１として、右下側空間および左上側空間は除湿風路１９として、中央の円筒状空間は除湿手段１６および後述の除湿ケース２５が収納される空間として形成されている。また、除湿ボックス２２の内部には、図４に示すような中空の円筒形状に形成され除湿手段１６を内包する除湿ケース２５を備えており、また、図２に示すように除湿ボックス２２の外側壁面には除湿ケース２５を回転させる駆動手段２６を備えている。

図４に示すように除湿ケース２５の円筒形状の底面には回転軸部２７が設けられ、除湿ケース２５は回転軸部２７を中心として回転可能となるように図３に示すように除湿ボックス２２の円筒状隔壁２４によって形成される円筒状空間に収納されている。除湿ケース２５の円筒形状の側壁である円筒側壁２８の一部には除湿ケース開口部２９が設けられており、除湿ケース開口部２９は回転軸部２７を対称軸として除湿ケース２５の四方に設けられている。

また、除湿ボックス２２の円筒状隔壁２４には、除湿ケース２５に設けられた除湿ケース開口部２９に対応するように円筒状隔壁開口部３０が形成され、円筒状隔壁開口部３０は除湿ボックス２２の再生風路２１の入口側、再生風路２１の出口側、除湿風路１９の入口側、除湿風路１９の出口側の四方に形成されている。

ここで、除湿ケース２５の円筒側壁２８に設けられた除湿ケース開口部２９の円周長さＡが円筒側壁２８の全周長さＳ１に対する割合をａとし（図５（ａ）参照）、除湿ボックス２２の円筒状隔壁２４に設けられた円筒状隔壁開口部３０の円周長さＢが円筒状隔壁２４の全周長さＳ２に対する割合ｂとした場合（図５（ｂ）参照）、割合ａと割合ｂの関係がｂ≧ａを満たすように形成されている。

除湿手段１６は、ゼオライト等の無機系吸湿材料や吸水性ポリマーなどの有機系吸湿材料を担持させた基材を一方向に通風可能な形状に加工してそれを複数枚積層し、それを１ブロックとした場合に、２つのブロックを、通風方向に対して垂直な方向を回転軸として通風方向が９０度の角をなすように回転させて接着したものであり、例えば、コルゲート状に加工されて通風路が形成され、また略正方形形状にカットされて積層された基材に吸湿材料を担持させたブロックＡ３１とブロックＢ３２が接着されてなるものである。

駆動手段２６は、除湿ケース２５の回転軸部２７に除湿ボックス２２の外側からはめ込まれた回転ギア３３と、除湿ボックス２２の外側面に駆動ギア３４を備えるモータ３５によって構成されており、モータ３５の動力が駆動ギア３４を介して回転ギア３３に伝えられ、除湿ケース２５が回転軸部２７を中心に回転させることが可能となっている。モータ３５は車両空調装置の制御手段に接続されており、除湿ケース２５は所定の回転角度にて停止可能になっている。すなわち、モータ３５の駆動により、除湿手段１６のブロックＡ３１が再生風路２１と連通する角度、もしくは、ブロックＢ３２が再生風路２１と連通する角度で停止が可能となっている。そして、ブロックＡ３１が再生風路２１と連通した場合には、ブロックＡ３１は再生部１５として、ブロックＢ３２は除湿部１４として作用する。逆に、ブロックＢ３２が再生風路２１と連通した場合には、ブロックＢ３２は再生部１５として、ブロックＡ３１は除湿部１４として作用する。

以上述べた構成において、車両空調装置の除湿暖房運転時の動作について図１および図５を参照しながら説明する。ここで、除湿暖房運転とは除湿手段１６の作用によって除湿しながら暖房する運転をいう。

除湿暖房運転時には、第一の風路切替手段６の動作によって、外気が外気導入口１から予冷風路１８を通って第一の風路切替手段６に至る風路と、内気が内気導入口４から除湿風路１９を通って第一の風路切替手段６に至る風路とが形成される。

このとき、外気導入口１から予冷風路１８内に送風された外気と、内気導入口４から除湿風路１９内に送風された内気とが、予冷熱交換器１７の作用によって熱交換され、すなわち除湿風路１９を通る内気は外気によって冷却されて相対湿度が上昇する。

予冷熱交換器１７を通過して相対湿度が上昇した内気は除湿手段１６の除湿部１４へと送風され、除湿部１４で除湿されて乾燥する。そして除湿手段１６での除湿に伴い、吸湿材料の水分吸着熱を受け取って加熱されその温度が上昇する。

一方、予冷風路１８内の外気は予冷熱交換器１７で熱交換し、すなわち内気によって加熱され温度が上昇する。

そして除湿部１４を通過して乾燥および温度上昇した内気と、予冷熱交換器１７を通過して温度上昇した外気は、第一の風路切替手段６を通じて混合され、送風手段７に吸引される。

送風手段７から吐出された空気は、温度調整手段１１によってその一部または全部が加熱手段９によって加熱され、所望の温度に調整されて第二の風路切替手段１０へ送風される。

第二の風路切替手段１０に送風された空気は、第二の風路切替手段１０の動作によって、その一部が再生風路２１へと分配され、その残りは空調吹出口２から車内各所、例えば窓、顔、足元へと分配される。

再生風路２１へ送風された加熱空気は除湿手段１６の再生部１５へと送風され、再生部１５において、除湿手段１６の吸湿材料は再生風路２１内の空気から熱を受け取って水分を空気中に放湿する。

このようにして除湿手段１６の再生が行われ、除湿手段１６を通過した空気は内気排出口２０より車外へ吹出される。

除湿手段１６による内気の除湿作用は、除湿手段１６の除湿部１４が吸湿できる最大吸湿容量に達してしまうとそれ以上内気を除湿することができなくなるが、モータ３５を駆動させ除湿手段１６の再生風路２１と連通するブロックを切り替えることで連続的に内気を除湿することができる。例えば、図６（ａ）のようにブロックＡ３１を再生風路２１と連通させ、再生部１５として作用させていた場合には、再生によって吸湿した水分を放出し十分な吸湿容量を有しているブロックＡ３１に対し、モータ３５を動作させて除湿手段１６を回転させて図６（ｂ）の状態を経由して図６（ｃ）のようにブロックＡ３１を除湿風路１９と連通させて今度は除湿部１４として作用させる。そして、所定の時間が経過したら再び除湿手段１６を回転させて図６（ｄ）の状態を経由して図６（ａ）のようにブロックＡ３１を再生風路２１と連通させ再生部１５として作用させる。ブロックＡ３１とブロックＢ３２は接着されているので同時にブロックＢ３２に対しても除湿部から再生部、再生部から除湿部への切替が行われる。これらを繰り返すことにより十分な吸湿容量をもつブロックＡ３１もしくはブロックＢ３２が常に除湿風路１９と連通しているので、連続的に内気を除湿することができるものである。

またこのとき、除湿ケース２５の円筒側壁２８に設けられた除湿ケース開口部２９の円周長さＡが円筒側壁２８の全周長さＳ１に対する割合ａと、除湿ボックス２２の円筒状隔壁２４に設けられた円筒状隔壁開口部３０の円周長さＢが円筒状隔壁２４の全周長さＳ２に対する割合とが、ｂ≧ａの関係を満たしている構成となっているので、除湿ケース２５を回転させると、図６（ｂ）または図６（ｄ）のように除湿ボックス２２の再生風路２１および除湿風路１９を全て閉じた全閉状態を経由して切り替えが行われるようになっている。このようにして、再生と除湿の切替時に、高湿空気が流れる再生風路２１の除湿手段１６の出口と低湿空気が流れ空調吹出口２へと連通される除湿風路１９の除湿手段１６の出口との連通を防ぐことができ、圧力差により再生風路２１内の高湿空気が逆流して空調吹出口２から吹出されて窓の曇りが誘発されるのを抑制することができる。

以上述べたように、本発明における車両用空調装置は上記した構成および動作を行うものであり、風路切替を１つの駆動手段で動作可能とし部品点数を削減できる車両用空調装置を提供できるという効果を奏するものである。

本発明にかかる車両用空調装置は、その部品点数を削減できるものであり、特に軽自動車や小型乗用車、電気自動車やハイブリッド車など、コストや重量が強く制限される車両に搭載される車両用空調装置として大変有用である。

１ 外気導入口
２ 空調吹出口
３ 車外吸気風路
４ 内気導入口
５ 車内吸気風路
６ 第一の風路切替手段
７ 送風手段
８ 冷却手段
９ 加熱手段
１０ 第二の風路切替手段
１６ 除湿手段
１９ 除湿風路
２１ 再生風路
２２ 除湿ボックス
２６ 駆動手段
２７ 回転軸部
２９ 除湿ケース開口部
３０ 円筒状隔壁開口部

Claims (2)

1. 外気を導入する外気導入口から車内に空調風を吹き出す空調吹出口にかけての車外吸気風路と、
   この車外吸気風路内に、前記外気導入口側から順に、
   車内に吹出す上流側の空気流を切替える第一の風路切替手段、
   前記外気導入口から前記空調吹出口に向かう空気流を発生させる送風手段、
   車内に吹出す空気を冷却する冷却手段、
   車内に吹出す空気を加熱する加熱手段、
   車内に吹出す下流側の空気流を切替える第二の風路切替手段を備え、
   内気を導入する内気導入口から前記第一の風路切替手段へ接続される車内吸気風路と、
   前記内気導入口と前記第一の風路切替手段の間から分岐して前記第一の風路切替手段へと接続される除湿風路と、
   前記第二の風路切替手段から分岐され、前記送風手段が吹出す空気の少なくとも一部を再生吹出口に連通させる再生風路と、
   前記除湿風路内の前記第一の風路切替手段の上流側に除湿部、前記再生風路内に再生部を有する除湿手段と、
   を備えたものであって、
   中空の円筒形状に形成され、前記除湿手段を内包し、円筒形状の側壁の四方に開口部が設けられ、前記再生風路および前記除湿風路の一部として作用する除湿ケースを備え、
   前記除湿ケースは回転軸部を有し、
   二方の側面が開口した箱型形状に形成され、内部に設けられた円筒状隔壁によって円筒状空間が形成され、前記円筒状隔壁の四方に開口部を有することで前記円筒状空間が前記再生風路および前記除湿風路の一部として作用し、前記円筒状空間の内部に前記除湿ケースが前記回転軸部を中心として回転可能に配置された除湿ボックスを備え、
   前記除湿ケースを回転させる駆動手段を備え、
   前記除湿ケースを回転させることによって前記除湿手段の前記再生部と前記除湿部とを所定の時間ごとに入替えることを特徴とする車両空調装置。
2. 前記除湿ケースの円筒側壁に設けられた除湿ケース開口部の円周長さＡが前記円筒側壁の全周長さＳ１に対する割合ａと、
   前記除湿ボックスの円筒状隔壁に設けられた円筒状隔壁開口部の円周長さＢが前記円筒状隔壁の全周長さＳ２に対する割合とが、
   ｂ≧ａの関係を満たしていることを特徴とする、
   請求項１に記載の車両用空調装置。

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