JPS5863509A - 自動車用空調換気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本！１ｉ！明は、―励単車富内の空調効率を損うことな
く換気を良好に行なえるようにしえ廁励車用空ｌ１１１
ＩｉｌＩ気装置に関するものである。

近年、搭乗者に快適さを与えるために空調装置（冷房装
置）を装備する自動車が増えてきて−る。

そして、この従来の空調装置は冷媒を圧縮するコンプレ
ッサ、外気へ放熱するコンデンサ、空気を冷却するエバ
ポレータ勢によりて構成され、さらに車室内空気導入と
車外空気導入とを選択切換できるように構成され、通常
、機械的な操作伝道機構を介して円外気切換ダンパを動
かすよう帆なっている。しかしながら、従来周知の空ｌ
１ｌｌ装置においては、内外気切換ダンパを車室内空気
のみ吸入する位置に操作した場合に蝋、長時間この状態
が維持されると車室内空気紘呼気や煙草の煙によって汚
染され、一方内外気切換ダンパを車意外ｇ！気のみ吸入
する位置にした場合には、夏期高温の外気を大量に吸入
するため、空調装置に縄せられる熱負荷は極度に増大し
、良好な冷房効果を期待で龜１にいばかりか、車両燃費
の悪化をも招くことになる。

一方、自動車の従来周知の空調装置にお＾ては、良好な
冷房感を得るために、冷風の吹き出口温度が５℃表＾し
は１０℃４ｉｆＫ＆る様に設定するのが常である。とこ
ろが吹出口温度をその様に低温に設定すると、空調装置
による除湿作用が過多とな如、車室内は極度の乾燥状態
となってしまうと論う欠点を有していた。

本発明は、上記のような従来装置の問題点に鑑みて案出
されたもので、外気を導入して車室内空気の換気を行な
りつつ、換気に伴って熱負荷があｔｎ増大しなめように
し、同時に、車室内の湿屓を適度に保つことができる自
動車用ｒ７！調換気装置を提供することを目的とする本
のである。

そして、本発明は上記の目的を達成するために、冷媒を
用する空ｌｌ装置を備えた車両におηて、前記空調装置
とは別に空調換気装置を設け、この空調換気装置は、単
重内気を排出する内気ダクトと外気を吸入する外気ダク
トとの二つの本家内気と外気とを連絡する空気ダクトを
有し、前記内気ダクト内に設置された内気排出用プロア
と前記外気ダクト内に設置された外気歇入用プロアの双
方、筐九は前記内気排出用、外気教入用のうちの＾ずれ
か一方のプロアを有し、前記内気ダクト内を排出される
内気と前記外気ダクト内ｔａ人される外気との関て顕熱
と潜熱とを交換する全島交換器を有し、さらに前記内気
ダクト内の前記全島交換器に対する下流側を除く前記空
気ダクト内の少なくとも一ケ所に熱源を持たない加温装
置を有することを特徴とする自動車用空＠換気装置の構
成としたものである。

りｒＫ本発明の実施例を間開にしたがって説明する。

篇１図は本発明の第１＠施例を模式的に示す車両の縦断
面図で、図中ｌｏは従来周知の自動車用空＊装置であっ
て、コンデンサ１１．　　コンプレツナ１２．　　エバ
ボレー／１３．ダクト１４．プロア１５、さらには崗示
しなｉが切シ換えダンパ等によって構成されてｈる。矢
印１６は９論装置１゜の炊出風を表わす。２１は後部ト
ランクルーム、２２はリアボード、２３は後部座席、２
４は車室、２５は動部座席である。

１００は本発明による空調換気装置であって、以下の部
品群よシ構成される。１０１は顕熱と潜熱とを同時に交
換する全熱交換器、　１０２ｉＪ加湿器エレメント、１
０３．１０４は電動４１１＆によって駆動されるフロア
、１０５＃ｉ貯水タンク、１０６は貯水タンク１０５か
ら水を汲み上げるポンプ、１０７は水を噴ｓ４しくは滴
下するノズル、１０８は水配管、１１１は内気の吸入口
、１１２および１１３は内気ダタ）、１１４および１１
５は外気ダクト、１１６は外気吹出口、１２１および１
２２は駒気の流れを表わし、１２３および１２４は外気
のｉれを表わす。

館２１ｉｌｌは全熱交換器１０１の構造図で、この全島
交換器１０１は、平板状の仕切板１０１Ａと波形板の間
隔板１０１Ｂとを交互に積層し、さらに間隔板１０１Ｂ
は交互にその波−が直交する機に積層したもので、内気
Ｒ１２１，１２２と外気流１２３．１２４とを仕切板１
０１Ａを介して熱交換させるものである。また仕切板１
０１ムを和紙によりて製作することにより、和紙の透湿
性を有用してｌｌ１ＩＩｌｋのみならず、潜＃ｋをも交
換するものである。なお、仕切板１０１ムを通常の和紙
でなく、炭素繊維あるい紘活性炭素繊維を含有する紙を
用いれば、伝熱性および透湿性によプ優れた全盛交換器
となるのでこれを用ηることか望ましい。

＠３図は加温ニレメン）１０！の構造図であって、エレ
メント１０２は平板１０２Ａと波板１０２Ｂを交互に積
層するとともに平４１１０２ム、＊４に１０２Ｂは和紙
を用いて製作した亀のである。内気ｍｅ　１２１は波板
１０２Ｂによって作られた通路１０２Ｃを通過する間に
加湿されて気流１２１′となる。エレメント１０２はノ
ズル１０７からの水噴霧を受けるので、和紙で作られた
平板１０２ム中波板１０２Ｂは十分に吸水し、通路１０
２Ｃを通る空気流を加湿する。なお、ここでは平板１０
２Ａ中波板１０２８　Ｋは和紙を用いたが、吸水性を有
する材料ならなんでもよく、たとえば和紙以外の紙類や
多孔質セラミック等てもよめ。ノズル１０７は複数の小
孔１０７ムをもつたパイプ状材料であって、ポンプ１０
６によって圧送された水を小孔１０７ムよ如噴−もしく
は滴下することによ）エレメント１０２を吸水状膳とさ
せ得る４のである。

つぎに作動を説明する。

従来周知の空調装置１０はプロア１５の作動によって吸
入し九本室内気を、ダク）１４によってエバボレーｐｌ
ｓＷｃ４ｆｋ、冷却して車室内に吹き出させる。一方、
周知のごとくエバポレータ１３を出た冷媒はコンブレラ
す１２によって圧縮され、コンテンｔ１１によって液化
された後、図示しないレジ−へ膨張弁等を経て再びエバ
ポレータ１３に至る。この時図示しない切り換えダンパ
によって空調装置１０は車室内空気導入（内気循Ｉｔ）
に選択切ｐ換えて用いる。なぜならば、通常必普とされ
る車１ｉｉ［Ｐｌの換気は、後述する空調換気装置１０
０　Ｋよって十分に行なわれるからである。

つぎに空調換気装置１００の作動をｉｊ！明するが、説
明に際し空気の状態を表わすえめに空気線図を用する。

これを第４図〜第６図に示す。結４図は従来周知の空調
装置１０を、車外空気導入篭−ドで運転した時の空気の
状−変化を表わすものである。点ムは外気状１１　（８
３℃、　６５１１）　　ｔ−示す。点Ｂはｇ！脚装置１
０の吹出風１６の空気状態を示す。

エバボレーＪ１３によって冷却および除湿された外気は
、気温的１０℃の露点（ＩｉｆｌＯＯ係）と々つて吹き
出される。従って点Ａと点Ｂのエンタルピ差、りまり第
４図中の■が空調装置１０に課せられた冷房負荷となる
。一方吹き出された冷気は、日射中外気からの伝熱さら
には乗員の発熱など（以下「日射等」と論う）によって
加熱され、車富内気の状態は点Ｃ（２６℃、３５％）　
　となる。したがって点Ｂと点Ｃのエンタルピ差、つま
〕第４図中の＠が日射等による冷房負荷と考えることが
できる０以上の考慮から点Ａと点Ｃのエンタルピ差θが
換気による冷房負荷と考えることがてきる。

モして■、ｏ、θを比較すれば明らかな様に１従来周知
の空胸装＃Ｌ１０￥ｒ車外空気導入モードで運転した場
合に、換気による冷房負荷θがいかに膨大であるかがわ
かる。普た内気状態が極度に乾燥状態となっていること
も明らかである。

１１５図は本発明の空ＩＩ装置ｌＯを作動させた時の各
部における空気状膣を表わす４のである。まず、単基内
気の状態は菖４ＦｊＡに示した点Ｃ（２６’ｃ、　５ｓ
ｓ）　カら点Ｄ（２！ｓｃ、５ｓＩｓ）ヘト変化する。

つｔｎ快適に冷却されつり適度に加温されて、冷房感は
非常に良好となる。なお内気状態が点りとなる場内につ
いては後述する。

状態りで内気吸入口１１１より吸入された内気は、内気
ダク）　１１２を駐た後加湿器エレメント１０２によっ
て加湿される。この時の加湿は加熱源を用＾ない加湿方
式であるから、断熱加温りｔ＃）勢エンタルピ加温であ
る。したがって内気は第５図中の点りから点Ｅへと加湿
冷却される。その後内気は全島交換器１０１、内気ダク
）　１１３を経た後、　プロア１０３によって外気に排
出される。また、全熱交換器１０１　ｔ−通過する際に
は、外気と全熱交換することによシ状態は点ＥからＦへ
と変化する。

一方プロア１０４によって吸入され走外気（状１ｍＡ）
は全熱交換１８１０１を通過する際に、加温冷却され友
内気（状態］ｉ２）と全熱交換して、点Ｇ（２３℃。

９２ｓ）となｐ１外気ダク）　１１５を経た後、外気吹
出口１１６から車室内２４へ吹龜出される。

以上の説明から明らかな機に、本発明の空調換気装置１
００　Ｋよりて行う換気に伴う冷房負荷は点Ｇと点りと
の工ンメルビ差、図中［相］と１ｋｊ１１第４図θと比
較すれば、大幅に換気冷房負荷が低減できることがわか
る。しかも、外気吹出口１１６かも吹き出される外気は
清浄な外気であるばかｐ″′Ｃなく、状１１Ｇ　（２３
℃、９２悌）で、内気状ｍｌ（状態０２６℃、　５５９
Ｇ）と比べ、２℃屯低温であるので、冷風感（清涼感）
も良好１に仁とは明らかである。

つき゛に内気状態が状ｌｌｌＩＤとなる環内を説明する
。

空調換気装置１１００によって車室内に導入される外気
は状態Ｇと高温状態である。したがって内気に対して加
湿作用を行う。一方、空調装置ｌＯは内気を冷却＃ｉｋ
温して再度車室内に供給する。以上、両装置の加湿・除
湿の両作用が動的にバランスすることにより、内気は従
来の状＠Ｃから状１１Ｄへと非電に良好な方向へ変化す
る。

この様に、本発明の空調換気装置１００によれば、換気
に伴う冷房負荷を大輪に低減できるばかりてなく、車室
内の湿度は適匿に保たれ、さらに外気の吹出風の清浄感
、冷風感にも優れるという効果がある。

籐７＃Ａに本発明の第２実施例を示す。菖１図に示した
第１実施例と同一の符号は同一の構成部分を示す。第１
実施例との構成上の相違点はつぎのとシシである。第１
の相違点は、加湿器ニレメン）　１０２およびノズル１
０７の設置場所であって、これらは＃Ｘｌ実施例におい
ては内気ダク）　１１２内であって内気吸入口１１１と
全熱Ｘ＊器１０１との間に設置されていたが、本実施例
では外気ダクト１１５内であって、全熱交換器１０１と
外気吹出口１１６との間に設置されて論る１、第２の相
違点は、車室内２４の湿度を検知する湿度センサ１３１
、湿度センｔ　１３１の出力によってポンプ１０６の作
動を制御する制御回路１３２、および制御回路１３２か
らポンプ１０６へ電力を供給する結＠　１３ｍを添加し
たことである。

縞６嫡は第２実施例の装置を作―盲せた時の各部におけ
る空気状態を表わす。重置内気状態は第１実施例と同様
社動的バランスの結果、点Ｈ（２５℃、　５６１）とな
る。なを、点Ｈと点りとは＃ｌぼ同一であｐ％第１゛実
施例と！２実施例との効果がはぼ同等であることが理解
される。

全ＩＩ＆父換４！ｉ　１０１による全熱交換により、内
気は点Ｈから点Ｉへと変化し、外気は点ムから点Ｊへと
変化する。さらに外気は加温ニレメン）１０２による等
エンタルピ加湿によｐ点Ｋ（２３℃、９７１Ｇ）へと加
湿および冷却されて車室内に吹き出される。

したがって換気に伴う冷房負荷■も第１実施例とほぼ同
様、大幅に低減される。また車室内気の湿ば状態や、吹
出風の清涼感も同様に良好と々る。

ざらに本実施例にお＾ては、ｆｆｌ直センサ１３１、お
よび制御面ｊｌ　１３ｓ！の作動によプ、車室内気の湿
ｔ’ｉｒ検知し、制御することができるので、上述した
作用効果をより確実なものとする仁とがで１１石。

縞８図に、本実施例に用いたｆｆｌ直センず１３１を示
す。１３１Ａは吸湿すると膨張する性質を有する繊維（
九とえばセルロース繊細）、１３１Ｂは導電性を有する
繊維（たとえば炭ＩＡ絨−あるいは活性炭素繊維）であ
り、湿度センナ１３１は′＃＠種の繊維を混抄して得ら
れる厚さく１）が０．１−なめし０．５　ｍの紙状材で
ある。これは湿度の増加に伴って両端間の電気抵抗が増
大する性ｌ！ｉを有する。

第９図に１本実施例に用＾た制御−路１３２の回路図を
示す。１３２Ａは比較器、１３２Ｂけトランジスタ、１
３２Ｃはノルマルクローズドの電磁リレー、ＶＯＯ電源
電圧１２Ｖである。

作動をつぎに説明する。

通常時、電磁リレー１３２０の接点は閉じて＾るのでポ
ンプ１０６は作動し、加湿器エレメント１０２による加
湿が行なわれる。車室内気の湿度が増加し、湿度セッサ
１３１の抵抗が増加すると、比較器１３２ムへの入力端
子が増加し、６準抵抗によｐあらかじめ設定式れた基準
電圧倉上箇わる。すると比較器１３２ＡはＩＩＪを出力
し、トランジスタ１３２Ｂは導通し、電磁リレー１３２
０４導電される。

すると電磁Ｊレー１３２０の接点が１４き、ポンプ１０
６への通電は停止され、その結果、加湿器エレメント１
０２による加湿作用も停止する。

逆に、湿度過多の状態からａｔが減少して、設定値を下
まわると上述した説明の逆の作動によシ、加湿ニレメン
）１０２による加湿作用が作動する。

このように本実施例にお＾ては本発明の目的とする作用
効果を確実なものとすることができる。

以上、二つの実施例にしたがって、本発明の構成３作動
、効果を説明したが、本発明の技術思瑠は上記二つの実
施例にとど普るところで′＆いことは勿論である。

たとえば、空調換気装置１００は上記実施例では後部座
席２３の後方でトランクルーム２１内に設置したが、ど
こに設置してもよく、空調装置１０と一体的に椴りりけ
てもよめ。

また、たとえば、全島交換器１０１は上記実施例では和
紙製等の透湿性を肩する材料によって作られた透過型の
全島交換器を用いたが、圓転朧の蓄熱・蓄湿式全熱交換
器を用いてもよ＾。

またたとえば上記実施例ては加温エレメント１０２とノ
ズル１０７、ボン１１０６によって加湿を行なう方式を
用い友が、超音波加湿器等他の加湿方式を用いてもよい
。たえし前述したごとく、断熱加湿を行なう方式でなけ
ればならないので、電気ピー１式加湿器中スチーム加湿
器等の熱源を有する加温器は用いることがてきない。

また九とえば、上記実施例では貯水タンク１０５に貯え
られた水を用ηて加湿したが、空調装置１０のエバポレ
ータ１３によって発生するドレイン水等他の水を用＾て
もよ込。

管た、たとえば上記実ｍｑでは、外気と内気用の二つの
フロア１０３．１０４を二つの電動機によって作動させ
たが、両輪を有する−りの電動機によって二つのプロア
會作動させてもよ＾。

また、最近の自動車は密閉性が向上し、車室内は１１ぼ
密閉空間となって＾るので、一方のフロア（たとえば外
気用ブロア１０４）を作動させるだけで１内気は自動的
に排出（矢印１２１．１２２）　　されるので、他方の
プロアは省略してもよい。

さらに、たとえば上記実施例では、加湿器エレメント１
０２を、内気ダクト１１２円か外気ダクト１１５内かの
どららか一方に設置し九が、その両方に設置すれば、作
用、効果はよ）確実なものとなるので、二つの加湿エレ
メントを用いてもよ１０また内気ダク）　１１２内と外
気ダクト１１４内の２ケ所Ｋｍ置してもよいし、上記内
気ダク）１１２．　　外気ダク）　１１４．１１５の３
を所に設置してもよい。

ざらに、たとえば上記実施例では混抄！！！紙状材の湿
度センサ１３１を用いたが、マグネシウム・ルチル系の
セランツク湿度センサ等他の湿度センサを用込てもよい
。なり以上の説明は冷房時についてのみ述べてきたが、
夏の冷房時に限らず、冬のヒーター使用時にもヒーター
過湿機に使用することか好ましく、この場合にも本発明
が適用できる本のである。

以上述べたごとく、本発明は、冷媒を用いる空調装置と
は別に、全熱交換器と加湿装置とを有する空Ｉ１１換気
装置を設けることにより、取シ入れる外気と排出する内
気とを全島交換する作用と、全熱交換する前の内気と外
気との双方もしくは七の一方と全島交換し九後の外気、
または前記全熱交換する前の内気と外気の双方もしくは
その一方かあるいは全島交換した後の外気、り箇シ内気
の全熱交換器に刺する下Ｉｔ＠を除く内外気の双方また
は一方に断熱的に加湿する加温装置の作用とが相まって
、換気による冷房負荷が大幅に低減できるのみならず、
車室内気の温湿状層が良好となり、また吹出風の′ｔ′
＃涼感も良好であると論う優れ皮効果を有するものであ
る。

またｆｆｉ度センサを用いて加湿作用を制−すればその
作用効果は趙らに確実なものとなる。

【図面の簡単な説明】

籐１図は本発明の第１実施例を模式的に示す車両の縦断
面図、第２図は同上実施例に用い九全熱交換器の構造を
示す斜視図、第３図は同上実施例に用いた加湿装置の構
造を示す斜視図、第４図〜第６図は空気−図であって、
第４図は従来周知σ）空１ｌｌＩＩｉ＆置の、菖５図は
本発明のｊＢｌ冥施例の、菖６図は同第２実施例の、そ
れぞれＫおける空気の状態変化を示し、第７図は本発明
の第２実施例を模式的に示す車両の縦断面図、１１４８
ｍは同上実施例に用ｌた温度センｔの概略断面構造図、
鎮９図は同上実施例に用いた制御回路の回路図である。 １０・・・自動車用空調装置　　１１・・・コンデンサ
１２・・・コンプレッｔ　　　１３・・・エバポレータ
１４・・・ダクト１５・・・プロア　　２４・・・単車
１００・・・空調換気装置　　１０１・・・全熱交換器
１０２・・・加ａ益ニレメン）　　　１０３，１０４・
・・プロア１０Ｂ・・・貯水メンタ　　１０６・・・ポ
ンプ１０７・・・ノズル　　１１１・−内気吸入口１１
２、１１３・・・内気ダクト １１４、１１５・・・外気ダクト１１６・・・外気吹出
口１３１・・・湿度センす　　１３２・・・制御Ｉ１回
路特許出願人 株式会社日本自動車部品総合研究所 特許出願代場人 弁理士實木　朗 弁理士西舘和之 弁理士　中　山　恭　介 弁理士　山　口　昭　之

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、冷媒を用いる空調装置を備えた車両にお＾て、前記
   空調装置とは別に空調換気装置を設け、この空調換気装
   置は、車室内気を排出する内気ダクトと、外気を吸入す
   る外気ダクトとの二つの車室内気と外気とを連絡する空
   気ダクトを有し、前記内気ダクト内に設置された内気排
   出用プロアと前記外気ダクト内に設置された外気吸入用
   プ回アの双方、または前記内気排出用、外気教入用のう
   ちのいずれか一方のフロアを有し、前記内気ダクト内を
   排出６れる内気と、前記外気ダクト内を吸入される外気
   との間で顕熱と潜熱とを交換する全熱交換器を有し、さ
   らに前記内気ダクト内の前記全島変換器に対する下流側
   を瞼〈前記空気ダクト内の少なくとも一ケ所に熱源を持
   たない加温装置を有することを特徴とする自動車用空調
   換気装置。 ２、車ｉｉ１円気の温度を検知する装置と、検知され九
   湿度によって、前記加温装置の作動を制御する制御装置
   とを備えた％＃Ｖ−請求のｍ８菖１項記載の自動車用空
   ！１１１換気ｔ＆置。 １　前記全島変換器が、紙状波形の間隔板と活性炭素繊
   −を含有する紙状平板の仕切板とを交互に積層し、さら
   に前記間隔板の波目が交互に直交する様に積層した構成
   からなる特許請求の範囲第１ｍ又は第２項記載の自動車
   用空調換気装置。 ４、前記加温装置が、吸水性を有する平板材と波板材と
   を交互に積層した加湿器エレメントと、前記加湿器エレ
   メントに水を噴Ｓまたは滴下するノズルと、前記ノズル
   に水を供給する手段とによって構成され九特許請求の範
   囲第１項、菖２項、普九は譲３項のｈずれかに記載の自
   動車用空調換気装置。 ５、前記湿置倹知装置として、吸湿すると１１張する性
   質を有する繊維と導電性を有する繊維とを混抄して得ら
   れる紙状素材を用いた特許請求の範りｌ縞２項、薦３項
   、または菖４項のｈずれかに記載の自動車用空調換気装
   置。