JP4799143B2

JP4799143B2 - 空調装置

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Publication number: JP4799143B2
Application number: JP2005334596A
Authority: JP
Inventors: 浩濱本
Original assignee: Japan Climate Systems Corp
Current assignee: Japan Climate Systems Corp
Priority date: 2005-11-18
Filing date: 2005-11-18
Publication date: 2011-10-26
Anticipated expiration: 2025-11-18
Also published as: JP2007137282A

Description

本発明は、例えば車両等に用いられる空調装置に関する。

近年、空調装置の本来の機能である温度調節や湿度調節以外に、空調空間の快適性を向上させるための機能を空調装置に付加することが行われている。この種の付加機能を備えた空調装置として、例えば、特許文献１には、リラクゼーション効果や除菌及び消臭効果を持つイオンの発生が可能なイオン発生装置を備えた空調装置が開示されている。この空調装置は、車両用のものであり、熱交換器を収容するケーシング内で生成された空調風をベントダクトによりインストルメントパネルのベント吹出口に導くように構成されている。上記イオン発生装置は、上記ベントダクト内に取り付けられ、イオンをベントダクト内に放出するように構成されている。このイオン発生装置から放出されたイオンは、空調風に乗ってベント吹出口から車室に供給され、車室の快適性向上に寄与する。

また、イオン発生装置として、例えば、特許文献２、３に開示されているように、水から霧を生成するとともに、この霧の粒子を帯電させるように構成されたものが知られている。このイオン発生装置は、水貯留部と、静電霧化部とを備えており、水貯留部から吸い上げた水に静電霧化部で電圧を印加することで水を分裂させて霧状にする。この分裂によって水はナノメーターサイズの超微細な粒子となるため、静電霧化部から放出された後に帯電した状態で約１０分程度空気中に浮遊するとともに繊維等の中まで入り込みやすくなり、除菌及び消臭効果を高いレベルで得ることができる。
特開２００４−１３０８８２号公報特開２００５−１３７９６６号公報特開２００５−１７７６７８号公報

ところで、空調装置に特許文献２、３の静電霧化部を設けて除菌及び消臭効果を高いレベルで得るようにし、空調装置による快適性をより一層向上させることが考えられる。しかしながら、特許文献２、３の静電霧化部は水貯留部の水が無くなると霧を発生することができなくなって機能しなくなるので、水貯留部に水を補給する必要があるが、通常、空調装置は、目立ちにくく、かつ人の手が届きにくいところに設置されている場合が多いため、水の補給作業は煩雑になる虞れがある。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、空調装置に静電霧化部を設けて除菌及び消臭効果を高いレベルで得るようにした場合に、水の補給作業を不要にしながら静電霧化部による効果が継続的に得られるようにして快適な空調空間を手軽に実現できるようにすることにある。

上記目的を達成するために、本発明では、電圧を印加することで低温部と高温部とを生じる熱電素子を利用し、この熱電素子の低温部を空調風の送風通路内に配置し、この送風通路内を流れる空調風が含む水分を低温部に結露させ、この結露水を静電霧化部で静電霧化するようにした。

具体的には、請求項１の発明では、空調風を生成する空調部と、上記空調部で生成された空調風が流れる送風通路を有する送風部と、電圧が印加されて生じる熱電効果によって上記空調風の露点よりも低温となる低温部を有し、該低温部が上記送風通路内に臨むように配置され該低温部で空調風から結露水を得る熱電素子と、上記低温部で得られた結露水を静電霧化する静電霧化部と、上記空調部、上記熱電素子及び上記静電霧化部を制御する制御手段とを備え、上記制御手段は、上記空調部で生成された空調風の温度に応じて上記熱電素子に印加する電圧を制御する構成とする。

この構成によれば、送風通路を流れる空調風のうち、熱電素子の低温部近傍を流れる空調風に含まれている水分が低温部の表面に凝縮して結露水となる。この低温部が次々と空調風の流れてくる送風通路に臨んでいることから、結露水を得るのに必要な空調風の量は十分に確保されることになる。その結果、静電霧化部に必要とされる水の量を低温部で得ることが可能になり、水の補給作業が不要になる。

また、例えば、空調部で生成された空調風の温度が低くなると、空調風に含まれる絶対湿度が低くなる。それに対応して熱電素子に印加する電圧を高めて低温部の温度を下げることで、充分な結露水を確保することが可能になる。これにより、空調風の温度が変動しても熱電素子の低温部に結露水が得られるようになる。

請求項２の発明では、空調風を生成する空調部と、上記空調部で生成された空調風が流れる送風通路を有する送風部と、電圧が印加されて生じる熱電効果によって上記空調風の露点よりも低温となる低温部を有し、該低温部が上記送風通路内に臨むように配置され該低温部で空調風から結露水を得る熱電素子と、上記低温部で得られた結露水を静電霧化する静電霧化部と、上記空調部、上記熱電素子及び上記静電霧化部を制御する制御手段と、上記熱電素子の低温部で得た結露水量を検出する結露水量検出手段を備え、上記結露水量検出手段が上記制御手段に接続され、上記制御手段は、上記結露水量検出手段の出力信号に応じて上記空調部が有する除湿手段を制御する構成とする。

この構成によれば、結露水量検出手段により結露水量が少なくなったことが検出されたときには、除湿手段の除湿能力を低下させることが可能になる。その結果、送風通路を流れる空調風の単位体積当たりに含まれる水分量が増加して、熱電素子の低温部で結露水が得られやすくなるので、結露水が無くなってしまうのを回避することが可能になる。一方、結露水量検出手段により結露水量が十分にあることが検出されたときには、除湿手段の除湿能力を、快適性を重視した能力に設定することが可能になる。

請求項３の発明では、空調風を生成する空調部と、上記空調部で生成された空調風が流れる送風通路を有する送風部と、電圧が印加されて生じる熱電効果によって上記空調風の露点よりも低温となる低温部を有し、該低温部が上記送風通路内に臨むように配置され該低温部で空調風から結露水を得る熱電素子と、上記低温部で得られた結露水を静電霧化する静電霧化部と、上記空調部、上記熱電素子及び上記静電霧化部を制御する制御手段と、上記熱電素子の低温部で得た結露水量を検出する結露水量検出手段とを備え、上記結露水量検出手段が上記制御手段に接続され、上記制御手段は、上記結露水検出手段の出力信号に応じて上記熱電素子に印加する電圧を制御する構成とする。

この構成によれば、結露水量検出手段により結露水量が少なくなったことが検出されたときには、熱電素子に印加する電圧を高めて低温部の温度を下げることで、低温部に多くの結露水を得ることが可能になる。一方、結露水量検出手段により結露水量が十分にあることが検出されたときには、熱電素子に印加する電圧を下げて無駄な電力の消費を抑制することが可能になる。

請求項４の発明では、空調風を生成する空調部と、上記空調部で生成された空調風が流れる送風通路を有する送風部と、電圧が印加されて生じる熱電効果によって上記空調風の露点よりも低温となる低温部を有し、該低温部が上記送風通路内に臨むように配置され該低温部で空調風から結露水を得る熱電素子と、上記低温部で得られた結露水を静電霧化する静電霧化部と、上記空調部、上記熱電素子及び上記静電霧化部を制御する制御手段とを備え、上記制御手段には、室内温度を検出する室内温度検出手段が接続されるとともに、空調風の目標温度を決定する目標温度決定手段が設けられ、上記制御手段は、上記室内温度検出手段で検出された温度と上記目標温度決定手段で決定された目標温度との差の大きさに基づいて、空調風の温度制御を上記静電霧化部の作動制御よりも優先して行う温度制御優先モードと、上記静電霧化部の作動制御を空調風の温度制御よりも優先して行う静電霧化部作動優先モードとの一方を選択する構成とする。

この構成によれば、室内温度検出手段の温度と目標温度決定手段の目標温度との差が大きければ室内が快適な温度となっていないので、制御手段は、温度制御優先モードを選択して空調風の温度を室内が早く目標温度となるように制御することが可能になる。一方、室内温度検出手段の温度と目標温度決定手段の目標温度との差が小さければ室内が快適な温度となっているので、制御手段は、静電霧化部作動優先モードを選択して帯電した微細な水の粒子を十分に発生させることが可能になる。

請求項１の発明によれば、熱電素子の低温部を空調風が流れる送風通路内に臨むように配置し、この低温部で得られた結露水を静電霧化部で静電霧化するようにしたので、水の補給作業を行うことなく静電霧化部を継続的に作動させることができ、快適な空調空間を手軽に実現することができる。

また、空調風の温度に応じて熱電素子に印加する電圧を制御するようにしたので、空調風の温度が変動しても熱電素子の低温部に結露水を得ることができ、帯電した微細な水の粒子を安定して空調空間に供給することができる。

請求項２の発明によれば、結露水量検出手段の出力信号に応じて除湿手段を制御するようにしたので、結露水が熱電素子の低温部から無くなってしまうのを回避して、帯電した微細な水の粒子を確実に空調空間に供給することができ、また、結露水量が十分にある場合には快適性を重視して空調できる。

請求項３の発明によれば、結露水量検出手段の出力信号に応じて熱電素子に印加する電圧を制御するようにしたので、結露水が熱電素子の低温部から無くなってしまうのを回避して、帯電した微細な水の粒子を確実に空調空間に供給することができ、また、結露水量が十分にある場合には無駄な電力の消費を抑制でき、熱電素子を効率よく作動させることができる。

請求項４の発明によれば、制御手段が、室内温度検出手段で検出された温度と目標温度決定手段で決定された目標温度との差の大きさに基づいて温度制御優先モードと静電霧化部作動優先モードとの一方を選択するので、空調による快適性を犠牲にすることなく、帯電した微細な水の粒子を空調空間に供給することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１は、本発明の実施形態に係る空調装置１を示すものである。この空調装置１は、自動車に搭載可能に構成された車両用空調装置であり、自動車（図示せず）の車室前部に設けられたインストルメントパネル（図示せず）内に配置されて該インストルメントパネル及び車体に固定されている。

上記インストルメントパネルの前端部には、フロントウインドガラス（図示せず）の内面に空調風を供給するためのデフロスタ吹出口（図示せず）が形成されている。また、インストルメントパネルの車両右側である運転席側及び左側である助手席側には、乗員の上半身に空調風を供給するための運転席側のサイドベント吹出口３６ａ及び助手席側のサイドベント吹出口３７ａがそれぞれ設けられている。さらに、インストルメントパネルの左右略中央部には、２つのセンタベント吹出口３５ａが設けられている。

上記空調装置１は、送風機ユニット２と、空調ユニット３と、静電霧化装置４と、制御手段としての空調制御装置５（図３に示す）とを備えている。上記送風機ユニット２は、インストルメントパネル内の助手席側に位置付けられ、上記空調ユニット３は、インストルメントパネル内の左右方向略中央部に位置付けられている。上記送風機ユニット２と空調ユニット３とで本発明の空調部を構成している。

上記送風機ユニット２は、樹脂製の送風用ケーシング１０を備えている。この送風用ケーシング１０の上部には、図２にも示すように、車室に開口する内気導入口１１と、車室外に連通するダクト（図示せず）に接続される外気導入口１２とが形成されている。送風用ケーシング１０の内部には、上記内気導入口１１と外気導入口１２とを選択的に開閉する内外気切替ドア１３が配設されている。図１に示すように、送風用ケーシング１０の上部外面には、上記内外気切替ドア１３を作動させる内外気切替用アクチュエータ１４が取り付けられている。このアクチュエータ１４は、上記空調制御装置５に接続されて、該空調制御装置５から出力される制御信号により作動するようになっている。このアクチュエータ１４により内外気切替ドア１３を作動させることで、空調装置１は、内気導入口１１を開きかつ外気導入口１２を閉じる内気循環モードと、内気導入口１１を閉じかつ外気導入口１２を開く外気導入モードとに切り替えられる。

上記送風用ケーシング１０内の下半部には、遠心式ファン１６（図１にのみ示す）が回転軸を上下方向に向けた状態で収容されている。このファン１６の下方には、ファン駆動モータ１７が配置されている。このファン駆動モータ１７は、送風用ケーシング１０に取り付けられた状態で上記空調制御装置５に接続され、該空調制御装置５から出力される制御信号により作動するようになっている。ファン駆動モータ１７の回転速度は空調制御装置５により設定される。上記ファン駆動モータ１７が回転することにより、空気が上記内気導入口１１または外気導入口１２から送風用ケーシング１０内に導入されるようになっている。この導入された空気は、送風用ケーシング１０の下部における空調ユニット３側に形成された開口部（図示せず）から吹き出すようになっている。

上記空調ユニット３は、樹脂製の空調用ケーシング２０を備えている。このケーシング２０の下部における送風機ユニット２側には、該送風機ユニット２の開口部に接続される開口部（図示せず）が形成されており、送風機ユニット２の空気が空調用ケーシング２０内に導入されるようになっている。

図２に示すように、上記空調用ケーシング２０の内部には、冷却用熱交換器２１と、加熱用熱交換器２２とが収容されている。冷却用熱交換器２１は、チューブアンドフィンタイプの熱交換器であり、冷凍サイクルの一要素である蒸発器で構成されている。冷凍サイクルは、上記冷却用熱交換器２１の他に、冷媒を圧縮する圧縮機２３と、圧縮機２３から吐出された冷媒を冷却して凝縮させる凝縮器２４と、冷媒の気液分離を促進させる受液器２５と、冷媒の圧力を減圧する減圧弁２６とを備えており、これらが冷媒配管２７を用いて順に接続されて構成されている。上記圧縮機２３は、エンジンＥの動力により駆動されるようになっている。圧縮機２３には、エンジンＥの駆動力を断続するための電磁クラッチ２３ａが設けられている。この電磁クラッチ２３ａが空調制御装置５に接続され、該空調制御装置５から出力される制御信号により作動するようになっている。

上記圧縮機２３が作動すると冷却用熱交換器２１に減圧された冷媒が流入し、該冷却用熱交換器２１の表面温度が低下する。この冷却用熱交換器２１の表面温度は、圧縮機２３の作動状態等で上下する。この冷却用熱交換器２１の表面温度は、該冷却用熱交換器２１の空気流れ下流側の面に取り付けられた温度検出センサ２８で検出されるようになっている。この温度検出センサ２８は、上記空調制御装置５に接続されている。

上記冷却用熱交換器２１の表面温度が低下した状態では、該冷却用熱交換器２１を通過する空気が冷却される。このとき、冷却用熱交換器２１の表面に空気中の水分が凝縮して凝縮水が生成される。つまり、冷却用熱交換器２１の表面温度が低くなるほど除湿能力が高くなって下流側へ流れる空気の絶対湿度が低下することになり、一方、冷却用熱交換器２１の表面温度が高くなるほど除湿能力が低下することになる。この除湿能力を高める場合には、例えば、上記電磁クラッチ２３ａの接続時間を長くして圧縮機２３の作動時間を長くすればよく、また、除湿能力を低下させる場合には、電磁クラッチ２３ａの接続時間を短くすればよい。この冷却用熱交換器２１の除湿能力を変更する方法としては、例えば減圧弁２６の開度を調節する方法もある。尚、上記凝縮水は、空調用ケーシング２０に設けられたドレン部（図示せず）を介して排水されるようになっている。上記冷却用熱交換器２１が本発明の除湿手段である。

上記加熱用熱交換器２２は、上記冷却用熱交換器２１の空気流れ方向下流側に配置されている。この加熱用熱交換器２２は、チューブアンドフィンタイプの熱交換器であり、エンジンＥの冷却水が循環するヒータコアで構成されている。加熱用熱交換器２２には、エンジンＥの冷却水通路（図示せず）に連通するヒータ配管３０が接続されている。また、空調用ケーシング２０内には、冷却用熱交換器２１を通過した空気を、加熱用熱交換器２２に流さずに該加熱用熱交換器２２の下流側へ導くバイパス通路３１が設けられている。

上記空調用ケーシング２０内の冷却用熱交換器２１と加熱用熱交換器２２との間には、加熱用熱交換器２２を通過する空気量を設定するエアミックスドア３２が配設されている。空調用ケーシング２０の外面には、図１に示すように、上記エアミックスドア３２を作動させる温度制御用アクチュエータ３３が取り付けられている。このアクチュエータ３３は、上記空調制御装置５に接続され、該空調制御装置５から出力される制御信号により作動するようになっている。このアクチュエータ３３によりエアミックスドア３２を作動させることで、冷却用熱交換器２１を通過した全空気のうち、加熱用熱交換器２２を通過する空気量が設定される。そして、この加熱用熱交換器２２を通過した空気と、それ以外のバイパス通路３１を流れた空気とが、加熱用熱交換器２２の下流側で混合し。これにより、空調風が生成される。つまり、エアミックスドア３２の作動状態により空調風の温度が変更されるようになっている。

上記空調用ケーシング２０の上部における車両後側には、上記インストルメントパネルのセンタベント吹出口３５ａに接続されるセンタベントダクト３５と、運転席側のサイドベント吹出口３６ａに接続される運転席側サイドベントダクト３６と、助手席側のサイドベント吹出口３７ａに接続される助手席側サイドベントダクト３７とが取り付けられている。また、上記空調用ケーシング２０の上部における車両前側には、上記デフロスタ吹出口に接続されるデフロスタダクト３８が取り付けられ、空調用ケーシング２０の両側部には、運転席乗員の足元近傍及び助手席乗員の足元近傍まで延びるフットダクト３９がそれぞれ取り付けられている。上記センタベントダクト３５、運転席側サイドベントダクト３６、助手席側サイドベントダクト３７、デフロスタダクト３８及びフットダクト３９は樹脂製であり、これらダクト３５〜３９が有する送風通路を空調風が流れるようになっている。これらダクト３５〜３９は、本発明の送風部である。

図２に示すように、上記空調用ケーシング２０内のセンタベントダクト３５及びサイドベントダクト３６、３７の上流端部近傍には、該上流端開口を開閉するベントドア４０が配設されている。また、空調用ケーシング２０内のデフロスタダクト３８の上流端部近傍には、該上流端開口を開閉するデフロスタドア４１が配設され、フットダクト３９の上流端部近傍には、該上流端開口を開閉するフットドア４２が配設されている。これらベントドア４０、デフロスタドア４１及びフットドア４２が本発明の吹出モード切替手段を構成している。

空調用ケーシング２０の外面には、図１に示すように、上記ベントドア４０、デフロスタドア４１及びフットドア４２を作動させる吹出モード切替用アクチュエータ４３が配設されている。このアクチュエータ４３は、上記空調制御装置５に接続され、該空調制御装置５から出力される制御信号により作動するようになっている。

上記吹出モード切替用アクチュエータ４３によりベントドア４０を全開とし、かつデフロスタドア４１及びフットドア４２を閉じると、空調風がベント吹出口３５ａ、３６ａ、３７ａから吹き出すベントモードとなる。また、上記アクチュエータ４３により、ベントドア４０及びフットドア４２を半分開き、かつデフロスタドア４１を閉じると、バイレベルモードとなる。これらベントモード及びバイレベルモードが本発明の第１吹出モードである。また、上記アクチューエータ４３により、デフロスタドア４１を開き、かつベントドア４０及びフットドア４２を閉じると、デフロスタモードとなる。このデフロスタモードが本発明の第２吹出モードである。尚、吹出モードは、アクチュエータ４３の作動によって上記した吹出モード以外の吹出モードにすることも可能である。

上記静電霧化装置４は、図１及び図２に示すように、運転席側サイドベントダクト３６内のベント吹出口３６ａ近傍に配置され、該サイドベントダクト３６の内面に固定されている。上記静電霧化装置４は、空調風に含まれる水分を結露させて集め、この集めた水を帯電した微細な粒子Ｓ（図５にのみ示す）とするように構成されたものであり、図４にも示すように、結露水生成部５０と、結露水貯留部５１と、静電霧化部５２とを備えている。結露水生成部５０が静電霧化装置４の略下半部を構成しており、また、静電霧化部５２が静電霧化装置４の略上半部を構成している。また、結露水貯留部５１は、静電霧化装置４の結露水生成部５０と静電霧化部５２との間に位置している。

上記結露水生成部５０は、熱電効果を有する熱電素子としてのペルチェ素子５３と、放熱用フィン５４とを備えている。ペルチェ素子５３は、周知のように、電圧を印加することで高温部５３ａと低温部５３ｂができる素子である。このペルチェ素子５３は、円板状に形成され、略水平に延びるように配置されている。ペルチェ素子５３の低温部５３ｂは上面側に位置し、高温部５３ａは下面側に位置している。

上記ペルチェ素子５３は、図３に示すように、上記空調制御装置５に設けられたペルチェ素子制御部５５に接続されている。このペルチェ素子制御部５５はペルチェ素子５３に電圧を印加するように構成されている。ペルチェ素子制御部５５からの出力電圧は変化するようになっている。このペルチェ素子制御部５５の出力電圧を、ペルチェ素子５３の低温部５３ｂの温度が周囲の空気の露点よりも低くなるように設定すると、該周囲の空気に含まれる水分が低温部５３ｂの表面に凝縮して結露水が生成されるようになる。

上記放熱用フィン５４の上端部は、上記ペルチェ素子５３よりも大径の円板状に形成され、この円板状の部分が、図４に示すように、ペルチェ素子５３の下面、即ち高温部５３ａに固定されている。この放熱用フィン５４の通風方向は、運転席側サイドベントダクト３６の通風方向と略同じになるように設定されている。

上記結露水貯留部５１は、円筒部５８と、円筒部５８の中心線方向一端側の開口を閉塞する閉塞板部５９とを備えている。円筒部５８の外径は、ペルチェ素子５３の径と略同じに設定されている。これら円筒部５８及び閉塞板部５９は、導電性を有する金属材料で構成されている。図５に示すように、閉塞板部５９には、貫通孔５９ａが形成されており、空気が貫通孔５９ａを通って円筒部５８の内外に流通するようになっている。円筒部５８の中心線方向他端部が全周に亘ってペルチェ素子５３の上面に密着した状態で固定されている。この円筒部５８内に上記低温部５３ｂで得られた結露水が貯留されるようになっている。

上記円筒部５８には、図６にも示すように、上記結露水貯留部５１に貯留された結露水量を検出するための結露水量検出手段としての結露水量検出センサ６０が設けられている。この結露水量検出センサ６０は、水量を検出する際に用いられている周知のものであり、上記空調制御装置５に接続されている。

上記静電霧化部５２は、図５に示すように、上下方向に延びる細い棒状の放電電極６１と、該放電電極６１を覆うカバー部６２と、対極電極６３とを備えている。上記放電電極６１は、毛細管現象を生じ得る多孔質セラミックで構成され、上記閉塞板部５９の略中心部に固定されている。放電電極６１の上側は針状に形成され、下側は閉塞板部５９を貫通し、結露水貯留部５１の底面を構成しているペルチェ素子５３の低温部５３ｂに接するまで延びている。

上記カバー部６２は、非導電性の樹脂材料を成形してなるものであり、上記円筒部５８と略同径の円筒状をなしている。このカバー部６２の下端部が上記閉塞板部５９の上面に固定されている。カバー部６２の上端部は放電電極６１よりも上方に位置している。図７にも示すように、カバー部６２の周方向の所定領域には、複数の通風孔６２ａが上下方向に間隔をあけて形成されている。これら通風孔６２ａは空調風（図８に矢印Ｙで示す）の流れ方向上流側に向いており、空調風が通風孔６２ａからカバー部６２内に入りやすくなっている。

上記対極電極６３は、導電性を有する金属材料を上記カバー部６２と略同径のリング状に成形してなるものであり、該カバー部６２の上端部に固定されている。図３に示すように、この対極電極６３は空調制御装置５の高電圧発生部６４に接続されている。また、上記閉塞板部５９は接地されている。

上記空調制御装置５には、上記静電霧化装置４のＯＮ／ＯＦＦ切替スイッチ６５が接続されている。また、静電霧化装置４のペルチェ素子５３と高電圧発生部６４とは、空調制御装置５により別々に制御されるようになっている。

上記空調制御装置５には、車室内の温度を検出する室内温度検出手段としての内気温度センサ６６や、温度設定スイッチ６７、吹出モード切替スイッチ６８、内気循環スイッチ６９等が接続されている。空調制御装置５は、これらセンサ６６及びスイッチ６７〜６９の入力信号に基づいて、空調風の目標温度を決定する目標温度決定部７０を有している。そして、空調制御装置５は、空調風の温度が目標温度となるように、圧縮機２３の電磁クラッチ２３ａ及び温度調節用アクチュエータ３３を制御する。また、空調制御装置５は、自動モードされているときには、空調風量が目標温度に見合った最適な風量となるようにファン駆動モータ１７への印加電圧を変更し、また、最適な吹出モードとなるように各ドア４０〜４２を制御する。尚、上記吹出モードは、乗員が吹出モード切替スイッチ６８で任意の吹出モードに切り替えることも可能である。

また、上記空調制御装置５には、空調風の温度制御を静電霧化部５２及びペルチェ素子５３よりも優先して行う温度制御優先モードと、静電霧化部５２及びペルチェ素子５３の制御を空調風の温度制御よりも優先して行う静電霧化部作動優先モードとが設けられている。これら２つのモードは、車室の空調状態に応じて選択されるようになっている。

次に、上記のように構成された空調装置１の動作について説明する。空調制御装置５は、自動モードにあるときには、設定温度や車室の温度状態に基づいて空調風の目標温度を決定して温度調節用アクチュエータ３３を作動させるとともに、ファン駆動モータ１７を回転させ、さらに、空調風の吹出モードを設定して吹出モード切替用アクチュエータ４３を作動させる。また、この空調制御装置５は、ペルチェ素子５３に電圧を印加するとともに、静電霧化部５２に電圧を印加する。ペルチェ素子５３に印加される電圧は、低温部５３ｂが空調風の露点よりも低い温度となるように設定されており、この値は、シュミレーション等により空調風の温度や風量別に予め求められている値である。

空調装置１の吹出モードがベントモードにあるときには、静電霧化装置４のカバー部６２内には通風孔６２ａから空調風が流れ込むことになる。このカバー部６２内に流れ込んだ空調風が結露水貯留部５１内の低温部５３ｂで露点以下まで冷却され、空調風に含まれている水分が低温部５３ｂの表面で凝縮して結露水が得られる。このとき運転席側サイドベントダクト６３内には空調風が次々と流れてきており、カバー部６２内に流れ込む空調風の量が十分にあることから、上記結露水は結露水貯留部５１に貯留されていく。この結露水を得るときには、空調風が放熱フィン５４を通過することで高温部５３ａが冷却されるので、低温部５３ｂの温度を効率よく下げることが可能である。

上記放電電極６１の下端部が上記結露水貯留部５１に貯留された結露水に接触すると、放電電極６１は毛細管現象により結露水を上端側へと吸い上げる。この吸い上げられた結露水は、上記静電霧化部５２に印加された電圧により放電電極６１の上端部で分裂し、粒径がナノメーター（ｎｍ）サイズの微細な粒子になる。これら放電電極６１と対極電極６３との間では、凝縮水の分裂と同時にマイナスイオンが発生する。これにより、分裂した水の粒子は電荷を帯びて帯電した状態になる。このようにして生成された電荷を帯びた水の粒子は、図５に示すように、通風孔６２ａからカバー部６２内に流入した空調風により該カバー部６２の上端開口部から外部に出て行った後、この空調風に乗って運転席側のベント吹出口３６ａから車室内に広がっていく。

上記空調制御装置５は、静電霧化装置４のペルチェ素子５３及び静電霧化部５２に電圧を印加しているときには、圧縮機２３の運転時間が通常の冷房時に比べて短くなるように制御して表面温度を上げ気味にする。これにより、冷却用熱交換器２１の除湿能力が低下して空調風の単位体積当たりに含まれる水分の量が増加し、ペルチェ素子５３の低温部５３ｂに結露水が得られやすくなる。尚、空調制御装置５は、静電霧化部５２に電圧を印加せずかつペルチェ素子５３に電圧を印加しているときに冷却用熱交換器２１の除湿能力を低下させるようにしてもよい。

上記空調制御装置５は、夏期の冷房時のように空調風の目標温度が低く設定されて空調風が低温になっている場合には、ペルチェ素子５３に印加する電圧を高める。これにより、低温部５３ｂの温度を空調風の温度に対応させて下げて、低温部５３ｂに結露水を得ることが可能になる。このとき、放熱フィン５４を運転席側サイドベントダクト３６内に配置しているので、該放熱フィン５４を低温の空調風で冷却することが可能になり、低温部５３ｂの温度を効率よく下げることが可能になる。一方、空調風の目標温度が高く設定されて空調風が高くなっている場合には、低温部５３ｂの温度が空調風の露点よりも高くならない範囲でペルチェ素子５３に印加する電圧を下げる。これにより、電力の消費が抑制される。

上記空調制御装置５は、上記結露水量検出センサ６０により結露水貯留部５１の結露水が少なくなったことが検出されると、ペルチェ素子５３に印加する電圧を高める。これにより、低温部５３ｂの温度がより一層下がり、より多くの結露水を短時間で得て結露水貯留部５１に貯留していくことが可能になり、結露水貯留部５１の結露水が無くなってしまうのを回避することが可能になる。一方、結露水の貯留量が十分にあるときには結露水を新たに得る必要がないので、ペルチェ素子５３に印加する電圧を下げる、または０にすることで、無駄な電力の消費が抑制される。

上記空調制御部５は、上記静電霧化部５２への電圧の印加を、サイドベントダクト３６、３７に空調風が流れるベントモード及びバイレベルモードのときにのみ行い、サイドベントダクト３６、３７に空調風が流れないデフロスタモードのときには行わないようにしている。この制御は、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ６５がＯＮにあるときに行われる制御である。すなわち、運転席側サイドベントダクト３６から空調風が吹き出す吹出モードでは、帯電した微細な水の粒子を運転席側サイドベントダクト３６から吹き出す空調風に乗せて車室に効果的に供給することが可能になるが、運転席側サイドベントダクト３６から空調風が吹き出さない吹出モードのときには、帯電した微細な水の粒子を効果的に車室に行き渡らせるのは比較的難しい状況である。この粒子を効果的に車室に行き渡らせるのが難しい状況のときには、静電霧化部５２を作動させていてもその効果は低いものとなるので、そのような状況にあるときに作動を停止してしまうことで電力の消費が抑制される。このように静電霧化部５２を作動させるか否かを吹出モードに基づいて判断するようにしているので、静電霧化部５２の作動を制御するためにＯＮ／ＯＦＦスイッチ６５以外の入力装置等を別途設けることなく、静電霧化部５２を効率よく作動させることが可能になる。

上記空調制御装置５は、冷房時には、ベントモードにあるときに冷却用熱交換器２１の除湿能力をバイレベルモードにあるときの除湿能力よりも高めるようにしている。こうすることで、静電霧化装置４の制御を折り込みながら、強めの冷房が要求されていることの多いバイレベルモードで除湿能力を高めて快適な冷房を行うことが可能になる。

上記空調制御装置５は、内気循環モードと外気導入モードとで圧縮機２３の作動時間等を変更して冷却用熱交換器２１の除湿能力を変更する。具体的には、例えば、内気循環モードで冷房が開始されて時間が経過している場合には、車室内の空気の湿度が車室外の空気の湿度よりも低くなっており、空調風の湿度は低くなっていると考えられる。このときに冷却用熱交換器２１の除湿能力を低下させることで、空調風の湿度が低くなり過ぎるのを回避して、ペルチェ素子５３の低温部５３ｂに結露水を得ることが可能になる。

上記空調制御装置５は、内気循環モードと外気導入モードとでペルチェ素子５３に印加する電圧を変更するようになっている。具体的には、例えば、上記のように内気循環モードで冷房が開始されて時間が経過し場合に、ペルチェ素子５３に印加する電圧を高めて低温部５３ｂの温度を下げることで該低温部５３ｂに結露水を得ることが可能になる。

尚、内気循環モードと外気導入モードとで冷却用熱交換器２１の除湿能力を変更する制御と、内気循環モードと外気導入モードとでペルチェ素子５３に印加する電圧を変更する制御との一方のみ行うようにしてもよい。

上記空調制御装置５は、内気温度センサ６６で検出された温度と、目標温度との差が大きい場合には温度制御優先モードを選択する。この場合には、車室が快適になっていないと考えられるため、車室内の温度が早く設定温度に達するように空調風の温度制御を優先する。この温度制御優先モードでは、例えば、冷房時に、冷却用熱交換器２１の除湿能力を高めて高い冷房能力を得る。一方、内気温度センサ６６で検出された温度と、目標温度との差が小さい場合には車室が快適になっていると考えられるので、静電霧化部作動優先モードを選択する。この静電霧化部作動優先モードでは、例えば、冷却用熱交換器２１の除湿能力を低下させてペルチェ素子５３の冷温部５３ｂに結露水が得られやすいようにし、静電霧化部５２の作動を優先する。

以上説明したように、この実施形態に係る空調装置１によれば、ペルチェ素子５３の低温部５３ｂを空調風が流れる運転席側サイドベントダクト３６内に臨むように配置し、この低温部５３ｂで得られた結露水を静電霧化部５２で霧化するようにしたので、水の補給作業を行うことなく、静電霧化部５２を継続的に作動させることができ、補給用の水の確保が難しい車両において、快適な空調空間を手軽に実現することができる。

また、静電霧化装置４を運転席側サイドベントダクト３６内に配置したので、空調装置１の大型化を招くことなく静電霧化装置４を設けることができる。

また、静電霧化装置４が作動しているときに冷却用熱交換器２１の除湿能力を低下させるようにしたので、水が必要な状態にあるときにペルチェ素子５３の低温部５３ｂに結露水が得られやすくなり、帯電した微細な水の粒子の量を十分に確保することができる。このように、空調制御装置５が静電霧化装置４の制御状態に応じて冷却用熱交換器２１の除湿能力を制御するので、空調風の温度制御と静電霧化装置４の制御とを連動させることができる。

また、空調風の温度に応じてペルチェ素子５３に印加する電圧を制御するようにしたので、空調風の温度が変動してもペルチェ素子５３の低温部５３ｂに結露水を得ることができ、帯電した微細な水の粒子を安定して供給することができる。

また、結露水量検出センサ６０の出力信号に応じて冷却用熱交換器２１の除湿能力を制御するようにしたので、結露水が結露水貯留部５１から無くなってしまうのを回避して帯電した微細な水の粒子を車室に確実に供給することができ、また、結露水の貯留量が十分にある場合には、空調風の温度を、快適性を重視した温度にすることができる。

また、結露水量検出センサ６０の出力信号に応じてペルチェ素子５３に印加する電圧を制御するようにしたことによっても結露水が結露水貯留部５１から無くなってしまうのを回避することができる。さらに、結露水の貯留量が十分にある場合には無駄な電力の消費を抑制でき、ペルチェ素子５３を効率よく作動させることができる。

また、静電霧化装置４を運転席側サイドベントダクト３６内のベント吹出口３６ａ近傍に配置したので、帯電した微細な水の粒子を車室の略全体に行き渡らせることができ、除菌及び消臭効果を車室の広範囲に亘って得ることができる。

また、空調装置１の吹出モードがサイドベントダクト３６、３７に空調風を流す吹出モードのときにのみ、静電霧化装置４を作動させるようにしたので、静電霧化装置４の作動を制御するための入力装置等を不要にしながら、静電霧化装置４を効率よく作動させることができるので、コストを低減することができる。

また、ベントモードのときの冷房能力をバイレベルモードより高くできるので、乗員が望むように快適な冷房を行うことができる。

また、内気循環モードと外気導入モードとで冷却用熱交換器２１の除湿能力を変更するようにしたので、導入した空気の湿度が低い場合であってもペルチェ素子５３の低温部５３ｂで結露水を得るようにすることができ、帯電した微細な水の粒子を車室に確実に供給することができる。また、内気循環モードと外気導入モードとで静電霧化装置４の制御を変更するようにしたので、このことによっても、導入した空気の湿度が低い場合に低温部５３ｂで結露水を得るようにすることができ、帯電した微細な水の粒子を確実に供給することができる。

また、空調制御装置５が、内気温度センサ６６で検出された温度と目標温度と差の大きさに基づいて温度制御優先モードと静電霧化部作動優先モードとを選択するので、空調による快適性を犠牲にすることなく、帯電した微細な水の粒子を車室に供給できる。

尚、静電霧化装置４は、その全体を運転席側サイドベントダクト３６内に配置しなくてもよく、例えば、図９に示す変形例１のように、放熱フィン５４及びペルチェ素子５３の高温部５３ａを運転席側サイドベントダクト３６の外部に突出させるようにしてもよい。このようにした場合には、運転席側サイドベントダクト３６の外面に、放熱フィン５４へ冷却風を当てるためのファン７５を取り付けることで、高温部５３ａの放熱を行うことが可能になる。このファン７５は、空調制御装置５に接続され、該空調制御装置５から出力される制御信号により作動させる。ファン７５を作動させる時間は、少なくともペルチェ素子５３に電圧を印加している間としてもよい。

また、例えば、図１０に示す変形例２のように、運転席側サイドベントダクト３６を空気流れ方向に延びる区画壁７７で上下方向に区画し、該サイドベントダクト３６内の下側に冷却風通路７８を構成してもよい。この場合、放熱フィン５４及び高温部５３ａが冷却風通路７８に配置されており、この冷却風通路７８を流れる空調風により高温部５３ａが冷却されるようになっている。これにより、冷却用のファン等を別途設けることなく、簡単な構造で低温部５３ｂの温度を低くして該低温部５３ｂで効率よく結露水を得ることができる。

また、静電霧化装置４は、助手席側サイドベントダクト３７、センタベントダクト３５、デフロスタダクト３８及びフットダクト３９のうちの１つに設けてもよいし、２つ以上に設けてもよい。

また、この実施形態では、冷却用熱交換器２１の除湿能力を低下させる際に圧縮機２３の運転時間を短くするようにしているが、圧縮機２３の運転速度を遅くするようにしてもよいし、圧縮機２３が可変容量型のものであれば容量を小さくする制御を行うようにしてもよい。

また、この実施形態では、送風機ユニット２、空調ユニット３及び静電霧化装置４を１つの空調制御装置５で制御するようにしたが、静電霧化装置４の制御装置を送風機ユニット２や空調ユニット３の制御装置とは別体に構成してもよい。

また、熱電素子はペルチェ素子以外のものを用いることもできる。

また、この実施形態では、結露水量検出センサ６０で結露水貯留部５１内に貯留されている結露水量を検出するようにしているが、結露水量検出センサ６０で低温部５３ａ表面の結露水量を直接検出するようにしてもよい。

また、この実施形態では、本発明を車両用空調装置に適用した場合について説明したが、本発明は、一般住居用の空調装置や、店舗及び事務所等に用いられる業務用の空調装置にも適用することができる。

以上説明したように、本発明に係る空調装置は、例えば、自動車に搭載するのに適している。

本発明の実施形態に係る空調装置の外観図である。空調装置の概略構造を説明する図である。空調装置のブロック図である。静電霧化装置の斜視図である。静電霧化装置の部分断面図である。静電霧化装置の側面図である。静電霧化装置を空調風の流れ方向上流側から見た図である。静電霧化装置が配設された運転席側サイドベントダクトの断面図である。実施形態の変形例１に係る図８相当図である。実施形態の変形例２に係る図８相当図である。

１空調装置
２送風機ユニット
３空調ユニット
４静電霧化装置
５空調制御装置（制御手段）
１１内気導入口（車室内空気の導入口）
１２外気導入口（車室外空気の導入口）
２１冷却用熱交換器（除湿手段）
２２加熱用熱交換器
３６運転席側サイドベントダクト（送風部）
３９フットダクト
４０ベントドア（吹出モード切替手段）
４１デフロスタドア（吹出モード切替手段）
４２フットドア（吹出モード切替手段）
５１結露水貯留部
５２静電霧化部
５３ペルチェ素子（熱電素子）
５３ａ高温部
５３ｂ低温部
６０結露水量検出センサ（結露水量検出手段）
６６内気温度センサ（室内温度検出手段）
７０目標温度決定部

Claims

空調風を生成する空調部と、
上記空調部で生成された空調風が流れる送風通路を有する送風部と、
電圧が印加されて生じる熱電効果によって上記空調風の露点よりも低温となる低温部を有し、該低温部が上記送風通路内に臨むように配置され該低温部で空調風から結露水を得る熱電素子と、
上記低温部で得られた結露水を静電霧化する静電霧化部と、
上記空調部、上記熱電素子及び上記静電霧化部を制御する制御手段とを備え、
上記制御手段は、上記空調部で生成された空調風の温度に応じて上記熱電素子に印加する電圧を制御することを特徴とする空調装置。
空調風を生成する空調部と、
上記空調部で生成された空調風が流れる送風通路を有する送風部と、
電圧が印加されて生じる熱電効果によって上記空調風の露点よりも低温となる低温部を有し、該低温部が上記送風通路内に臨むように配置され該低温部で空調風から結露水を得る熱電素子と、
上記低温部で得られた結露水を静電霧化する静電霧化部と、
上記空調部、上記熱電素子及び上記静電霧化部を制御する制御手段と、
上記熱電素子の低温部で得た結露水量を検出する結露水量検出手段とを備え、
上記結露水量検出手段が上記制御手段に接続され、
上記制御手段は、上記結露水量検出手段の出力信号に応じて上記空調部が有する除湿手段を制御することを特徴とする空調装置。
空調風を生成する空調部と、
上記空調部で生成された空調風が流れる送風通路を有する送風部と、
電圧が印加されて生じる熱電効果によって上記空調風の露点よりも低温となる低温部を有し、該低温部が上記送風通路内に臨むように配置され該低温部で空調風から結露水を得る熱電素子と、
上記低温部で得られた結露水を静電霧化する静電霧化部と、
上記空調部、上記熱電素子及び上記静電霧化部を制御する制御手段と、
上記熱電素子の低温部で得た結露水量を検出する結露水量検出手段とを備え、
上記結露水量検出手段が上記制御手段に接続され、
上記制御手段は、上記結露水検出手段の出力信号に応じて上記熱電素子に印加する電圧を制御することを特徴とする空調装置。
空調風を生成する空調部と、
上記空調部で生成された空調風が流れる送風通路を有する送風部と、
電圧が印加されて生じる熱電効果によって上記空調風の露点よりも低温となる低温部を有し、該低温部が上記送風通路内に臨むように配置され該低温部で空調風から結露水を得る熱電素子と、
上記低温部で得られた結露水を静電霧化する静電霧化部と、
上記空調部、上記熱電素子及び上記静電霧化部を制御する制御手段とを備え、
上記制御手段には、室内温度を検出する室内温度検出手段が接続されるとともに、空調風の目標温度を決定する目標温度決定手段が設けられ、
上記制御手段は、上記室内温度検出手段で検出された温度と上記目標温度決定手段で決定された目標温度との差の大きさに基づいて、空調風の温度制御を上記静電霧化部の作動制御よりも優先して行う温度制御優先モードと、上記静電霧化部の作動制御を空調風の温度制御よりも優先して行う静電霧化部作動優先モードとの一方を選択することを特徴とする空調装置。