JP6858457B2 - 車両用の空調装置 - Google Patents
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Description
この空調装置では、デシカント材から水分を脱着させる再生用流体の流路が、空調空気の流路とは別に設けられている。デシカント材は、空調空気の流路と、再生用流体の流路とに跨がって設けられている。
空調装置では、デシカント材における空調空気に接する領域で、空調空気に含まれる水分の吸着を行う一方で、再生用流体に接する領域で、デシカント材に吸着された水分の脱着を行う。これにより、空調空気の連続的な除湿が可能となっている。
特許文献1の場合、エンジン室と車室とを区画する区画壁に、再生用流体の流路を通すための開口が必要である。しかし、区画壁における開口を設けることができる位置および数には限りがある。そのため、空調装置の設置の自由度(搭載性)に制限があった。
そのため、空調装置の設置の自由度を向上させることが求められている。
除湿対象の空気に含まれる水分の吸着と、吸着した水分の回収用の空気への放出が可能
なデシカント材と、
前記除湿対象の空気が通流する第1流路と、
前記回収用の空気が通流する第2流路と、を有し、
前記デシカント材が、前記第1流路と前記第2流路とに跨がって設けられていると共に
、前記除湿対象の空気に含まれる水分を前記デシカント材に吸着させて、前記除湿対象の
空気を除湿するように構成された車両用の空調装置であって、
前記第2流路における前記回収用の空気の取込口および排出口を、駆動源の収容室と車
室とを区画する区画壁の既存の開口部を利用して設け、
前記既存の開口部を介して前記駆動源の収容室に連通する連通室と、
前記連通室内に設けられていると共に、前記連通室内の空間を、前記取込口側の空間と前記排出口側の空間とに区画する区画壁と、を有し、
前記排出口側の空間には、前記排出口から排出される前記回収用の空気の経路上に、流路断面積が狭い絞り部が設けられている構成とした。
以下、本発明の第1実施の形態を説明する。
図1は、車両用の空調装置1を説明する図である。図1の(a)は、車両Vにおける車両用の空調装置1の配置を説明する図である。図1の(b)は、(a)における領域Aの拡大図であって、空調装置1の要部を説明する図である。
図2は、空調装置1をエンジンの収容室91側から見た斜視図である。この図2では、デフダクト16の吹出口161の部分を、空調装置1から離間させて示している。
図3は、空調装置1における外気の取込部3周りを拡大して示す断面図である。
図4は、空調装置1における外気の取込部3周りを説明する図である。図4の(a)は、取込部3と除湿機構部4をエンジンの収容室91側から見た正面図である。図4の(b)は、図3におけるA−A断面を模式的に示した図である。
なお、図4の(b)では、取込部3のフランジ部33側との位置関係を明確にするために、取込部3のフランジ部33を仮想線で示している。
温度調節部10は、エバポレータ12と、ヒータコア13と、ミックスドア14と、混合部15と、を有している。
エバポレータ12は、シロッコファン11Aから送風された空気を冷却する。ヒータコア13は、エバポレータ12側から流入した空気を暖める。ミックスドア14は、エバポレータ12で冷却された空気のヒータコア13側への流入量を調整する。
空調装置1では、混合部15で調整された空調空気(温度が調整された空気)が、ダクト(デフダクト16、ベントダクト17、フットダクト18)のうちの少なくとも1つのダクトを通って、最終的に車室90内に供給される。
図2に示すように、吹出口161は、この吹出口161から吹き出す空調空気が、ウインドシールドガラスWの車幅方向の略全面に当たるようにするために、車幅方向に所定長さを有している。
そのため、この吹出口161に接続されたデフダクト16は、吹出口161に近づくにつれて車幅方向の長さが長くなる先広がりの側面形状を有している。
図4の(b)に示すように、シロッコファン11Aに隣接する空気の流入室19には、当該流入室19の連通先を、車室90外の空気の取込部3(空間301)と、車室90内の空気との間で切り替える切替弁191が設けられている。
切替弁191を、連絡口192を閉じる位置(内気導入位置:図4の(b)実線参照)に配置した状態でシロッコファン11Aを駆動すると、車室90内の空気が、取込口21aを通って流入室19内に流入する(図4の(b)、矢印A参照)。そして、流入室19内に流入した車室90内の空気は、シロッコファン11Aを通って、温度調節部10側に送出される。
取込部3は、開口30を囲む周壁部31と、周壁部31の開口30とは反対側の端部を封止する底壁部32と、を有している。
周壁部31の開口30側の端部には、開口30を全周に亘って囲むフランジ部33が設けられている。
連通孔921は、エンジンの収容室91側から見た取込部3の開口30と略整合する開口形状で形成されている。
この内部空間300には、当該内部空間300を上下に区画する仕切壁34が設けられている。取込部3の内部空間300は、仕切壁34により、上下で隣接する2つの空間301、302に区画されている。
仕切壁34の他端34bは、車幅方向の全長に亘って、取込部3の底壁部32に接続されている。
ここで、仕切壁34は、空間301と空間302との間での熱交換が可能な材料、例えば金属で形成されていることが好ましい。
仕切壁34から見て流入室19側に位置する空間301は、底壁部32側に向かうにつれて容積(流路断面積)が小さくなっている。
図5の(a)は、図3におけるB−B断面を模式的に示した図であって、デシカント材5を通過した再生用流体が流入する空間302側を説明する図である。
図5の(b)は、図2におけるC−C断面を模式的に示した図であって、車外の空気(再生用流体)が流入する空間301側を説明する図である。
空間301の開口30側(図5の(b)における左側)では、後記する除湿機構部4に連絡する取込口35が開口している。
そのため、連絡口192と取込口35は、互いの開口方向が直交する向きで設けられている。
取込口35と連絡口192は、取込部3の開口30の開口方向(図5の(b)における左右方向)で、オフセットして設けられている。
この空間302における容積が大きい奥側の領域には、流入口36が開口している。この流入口36を介して、後記するデシカント材5を通過した再生用流体が、空間302内に流入するようになっている。
そして、空間302では、絞り部37よりも奥側が、絞り部37に向かうにつれて流路断面積が狭くなっている。そして、絞り部37よりも開口30側は、開口30に向かうにつれて流路断面積が若干広くなっている。
ここで、空間302を形成する仕切壁34の一端34aは、ファイアーウォール92の連通孔921内に位置している(図3参照)。この状態において、仕切壁34の一端34aと連通孔921の内周との間には、開口30を通って空間302から排出される再生用流体の排出口39が形成されている。
排出口39から排出された再生用流体は、ファイアーウォール92の連通孔921を通って、エンジンの収容室91側に排出される。
カウルボックス93は、ファイアーウォール92の上端92a側から、連通孔921までの範囲に設けられている。
図4の(a)において仮想線で示すように、エンジンの収容室91側から見てカウルボックス93は、車幅方向の略全長に亘って設けられている。
空間S1内に負圧が発生すると、エンジンの収容室91内の空気が、ボンネット95と底壁941との間の隙間Sxと、底壁941の連通孔942を通って、空間S1内に流入する。
この際に、ボンネット95の上面近傍の車外の空気もまた、底壁941の連通孔942を通って空間S1内に流入する。
ボンネット95の上面近傍から空間S1に流入した空気は、例えば冬季においては湿度の低い空気である。
そのため、実施の形態では、少なくとも湿度が低い空気が、デシカント材5から水分を脱着させるための再生用流体として用いられている。
車両用の空調装置1では、空間S1から取込部3に取り込んだ空気の一部を、空調装置1に付設された除湿機構部4(図2参照)側に取り込むことで、除湿機構部4内に設置されたデシカント材5からの水分の脱着を行うようになっている。
図2に示すように、空調装置1には、空調空気の除湿を行うための除湿機構部4が、室外空気の取込部3を利用して設けられている。
除湿機構部4は、デフダクト16(図3参照)を介して車室90内に供給される空調空気を除湿するために設けられている。
取込管41の一端41aは、取込部3の空間301に開口する取込口35に接続されている(図5の(b)参照)。ダクト42の一端42aは、空間302に開口する流入口36に接続されている(図5の(a)参照)。
取込部3の内部空間300では、取込口35のほうが、流入口36よりも開口30側に位置している(図3参照)。
シロッコファン43は、取込管41とダクト42との間に設けられており、シロッコファン43が駆動されると、取込管41を介して取り込まれた空気が、ダクト42に送出される。
本実施形態では、取込管41を介して、取込部3の空間301から空気(外気:再生用流体)が吸引される。そして、吸引された空気(外気:再生用流体)が、ダクト42を介して、取込部3の空間302に排出される。
上面視において交差領域44は、略矩形形状を成している(図6参照)。この交差領域44の内部には、デシカント材5が設けられている。デシカント材5は、デフダクト16を通流する空気(空調空気)の除湿を行うために設けられている。
図7は、デシカント材5の構成を説明する図である。図7の(a)は、デシカント材を構成する筒状基材6の基本構成を説明する図である。図7の(b)は、筒状基材6A、6Bの配置を説明する図である。なお、図7の(b)では、デシカント材5で連ねられた筒状基材6A、6Bを離して示すと共に、一部を切り欠いて示している。
デシカント材5は、空調空気が通過する筒状基材6Aと、再生用流体が通過する筒状基材6Bとを、ダクト42の幅方向に複数連ねて構成されている。
筒状基材60は、断面視において長方形形状を成す環状部材である。波状基材61は、筒状基材60の互いに平行な長辺側の側部601、601の間に配置されている。
空調空気(再生用流体)の通過方向から見て、筒状基材60は、間隔Wxを空けて互いに平行に配置された側部601、601と、これら側部601、601の端部同士を接続する短辺側の側部602、602と、を有している。
波状基材61と側部601との接触点P1、P2は接着剤62で接続されている。
波状基材61と一方の側部601との接触点P1、P1の間隔Pと、波状基材61と他方の側部601との接触点P2、P2の間隔Pは、略同じピッチとなっている。
筒状基材6では、筒状基材60の内側に、筒状基材60と波状基材61とで囲まれた複数の空間S3が、略同じ開口断面積で形成されている。
本実施形態では、これら複数の空間S3の各々が、空調空気や再生用流体が通過する流路(以下、この空間S3を、流路S3とも標記する)となっている。
図6に示したデシカント材5では、筒状基材6Aと筒状基材6Bとが積層方向で交互に配置されている。そして、筒状基材6Aの流路S3と、筒状基材6Bの流路S3とが直交している。
筒状基材6Aの長辺側の側部601の長さL1のほうが、筒状基材6Bの長辺側の側部601の長さL2よりも長くなっている。
筒状基材6Aと筒状基材6Bでは、筒状基材6Aにおける空調空気の通流方向の長さL3のほうが、筒状基材6Bにおける再生用流体の通流方向の長さL4よりも短くなっている。
そのため、複数の筒状基材6A、6Bを交互に連ねると、直方体形状のデシカント材5が形成される。
ここで、吸着と脱着の効率の向上を期待して、筒状基材60と波状基材61に、高分子系の吸着材や、無機系の吸着材のような、水分の吸着と脱着が可能な材料を担持させていることが好ましい。
また、不織布や紙などの代わりに、例えば高分子系の吸着材を結着させて、板状、または波状に成形することで、筒状基材60と波状基材61自体を、高分子系の吸着材で構成しても良い。
また、吸着材において水分は、基材に保持された吸着材の間での移動と、吸着材と基材との間での移動が可能な状態で保持されている。
なお、再生用流体が通過する筒状基材6Bの幅Wxを、空調空気が通過する筒状基材6Aの幅Wxよりも大きくしても良い。
この場合には、再生用流体の流量を増やして、デシカント材5の筒状基材6Bでの水分の吸着量をより下げることができる。これにより、筒状基材6A側で吸着した水分をより速やかに筒状基材6B側に移動させることができる。
例えば、デシカント材5における筒状基材6Bの数を筒状基材6Aよりも多くすることで、デシカント材5での水分の吸着量をより下げることができる。
筒状基材6Aと筒状基材6Bの積層方向の幅Wx、Wxや割合を変えるほうが、デシカント材5の筒状基材6Bでの水分の吸着量を簡単に調整できるからである。
図8は、デシカント材5での水分の移動を説明する図である。
そのため、循環させる空気(空調空気)の湿度が、車室90内の状況などに応じて経時的に上昇することになる。
そのため、実施の形態にかかる空調装置1では、デフダクト16の途中に設けたデシカント材5に空調空気に含まれる水分を吸着させて、ウインドシールドガラスWに吹き付けられる空調空気を除湿している。
そのため、空調空気が筒状基材6Aを通過する際に、流路S3を囲む筒状基材60と波状基材61とに、空調空気に含まれる水分が吸着されて、空調空気の除湿が行われる(図8参照)。
ここで、再生用流体は少なくとも湿度の低い空気である。よって、再生用流体が筒状基材6Bを通過する際に、流路S3を囲む筒状基材60と波状基材61に吸着されている水分が、筒状基材60と波状基材61とから脱着されて、再生用流体に取り込まれることになる。よって、再生用流体が加湿される。
よって、筒状基材60の内側に波状基材61を設けることで、空調空気との接触面積が増える結果、空調空気に含まれる水分をより確実に吸着して、空調空気を除湿することができる。
そのため、従来のデシカント材の場合のように、デシカント材で水分吸着量が飽和してデシカント材の再生処理を行う必要が生じない。よって、再生用流体を連続して通流させるだけで、空調空気の除湿を連続して行えることになる。
このように、デシカント材を常時使用することができ、さらに空調空気や再生用流体の流路を切り替える機構を設ける必要がないので、簡単な構成のデシカントシステムが実現される。
そのため、デシカント材5を通過する際に水分を取り込んだ再生用流体は、取込部3の流入口36(図3参照)から空間302内に流入する。そして、空間302内に流入した再生用流体は、開口30内を区画して形成した排出口39から排出される。
そのため、流入口36から空間302に流入した再生用流体は、排出口39から排出される前に取込管41に取り込まれないようになっている。
よって、水分を取り込んだ再生用流体が、デシカント材5に供給されないようになっている。
そして、空間302内に絞り部37が設けられており、絞り部37を通過したのちに開口30から排出される再生用流体は、指向性を持った速い速度で、開口30の内周と仕切壁34との間に形成された排出口39と連通孔921を通って空間S1内に排出される。
そのため、空間S1から取込部3の空間301側に吸引される空気(再生用流体)と、空間302を通って排出口39から排出される水分を含んだ再生用流体との混ざり合いの程度が低くなるようになっている。
(1)車両用の空調装置1は、
除湿対象の空気に含まれる水分の吸着と、吸着した水分の再生用流体(回収用の空気:外気)への放出が可能なデシカント材5と、
除湿対象の空気が通流するデフダクト16(第1流路)と、
再生用流体が通流するダクト42(第2流路)と、を有している。
デシカント材5が、デフダクト16とダクト42とに跨がって設けられている。
除湿対象の空気に含まれる水分をデシカント材5に吸着させて、除湿対象の空気を除湿する。
除湿対象の空気は、車室90内に供給される空調用の空気であって、温度調節部10で温度が調整された空調空気である。
ダクト42に供給される再生用流体の取込口35と、ダクト42から排出される再生用流体の排出口39が、エンジン(駆動源)の収容室91と車室90とを区画するファイアーウォール92(区画壁)の既存の開口部である連通孔921を利用して設けられている。
ファイアーウォール92に新たに開口部を設ける場合には、開口部を設けることができる位置に制限があるために、空調装置1の設置の自由度(搭載性)が制限される。これに対して、既存の開口部である連通孔921を利用することで、空調装置1の設置の自由度(搭載性)が向上する。
(2)ダクト42は、デフダクト16と交差して設けられている。
デシカント材5は、ダクト42におけるデフダクト16との交差領域44に設けられている。
ここで、デシカント材5を、ダクト42とデフダクト16とに跨がって設けるために、ダクト42とデフダクト16とが互いの壁部同士を接触させた接触部を用意して、この接触部にデシカント材を設けることが考えられる。
しかしながら、この場合には、接触部を設けるために、ダクト42とデフダクト16の全長を長くする必要あり、空調装置1が大型化してしまう。
そうすると、ファイアーウォール92周りのスペースは限られているので、空調装置1の設置の自由度(搭載性)がいっそう制限されてしまう。
ダクト42におけるデフダクト16との交差領域44にデシカント材5を設ける構成とすることで、空調装置1の大型化を抑制しつつ、空調空気を除湿することができるようになる。
(3)既存の開口部である連通孔921は、空調装置1における車室90外の空気の取込口(外気取込口)として利用されている開口部である。
また、空調空気(除湿対象の空気)の除湿は、車室90内の空気を循環させながら車室90内を空調しているときに主に必要となる。ここで、車室90内の空気を循環させている間は、空調装置1への外気の取り込みが行われないので、再生用流体の取込口35と排出口39を、空調装置1の外気取込口に設けて共用しても、空調装置1による空調に影響を与えることがない。
(4)空調装置1は、既存の開口部である連通孔921に連通する取込部3(連通室)を有している。
取込部3の内部空間300には、当該内部空間300を、再生用流体の取込口35側の空間301と、再生用流体の排出口39側の空間302とに区画する仕切壁34(区画壁)が設けられている。
仕切壁34の一端34aは、取込部3の開口30から突出して、ファイアーウォール92の連通孔921の内周との間に、空間302から排出される再生用流体の排出口39を形成している。
排出口39のほうが、再生用流体の取込口35よりもエンジンの収容室91側で開口している。
そのため、上記のように構成することで、排出口39から排出されたのちに取込口35に取り込まれる再生用流体の量を少なくできる。
これにより、デシカント材5からの水分の脱着をより適切に行うことができる。
(5)エンジンの収容室91側から見て、取込口35と排出口39は、取込部3の内部空間300で離間した位置で開口している。
(6)取込部3の内部空間300には、当該内部空間300を、再生用流体の取込口35側の空間301と、再生用流体の排出口39側の空間302とに区画する仕切壁34(区画壁)が設けられている。
仕切壁34の一端34aは、取込部3の開口30から突出して、ファイアーウォール92の連通孔921内に位置している。
よって、水分を含む再生用流体が、デシカント材5に供給されてデシカント材5からの水分の脱着が阻害されることを好適に防止できる。
(7)仕切壁34は、金属などの伝熱可能な部材で形成されている。
再生用流体の取込口35側の空間301を通流する再生用流体と、再生用流体の排出口39側の空間302を通流する再生用流体とが、仕切壁34を介して熱交換可能である。
ここで、空間302に流入する再生用流体は、デシカント材5における空調空気との熱交換で暖められており、空間301に流入した再生用流体よりも高い温度になっている。
よって、流入口36から空間302に流入して排出口39から排出される再生用流体と、開口30から空間301に流入して取込口35に取り込まれる再生用流体とを熱交換可能にすると、空間301に流入した再生用流体を暖めることができる。
これにより、熱交換で暖められたより高い温度の再生用流体を、デシカント材5に供給することができ、デシカント材5を通過する再生用流体と空調空気との温度差を小さくすることができる。
よって、冬季において暖房用の空調空気がデシカント材5での熱交換により冷却される程度を抑えることができるので、暖房効率の向上が期待できる。
(8)再生用流体の排出口39側の空間302には、デシカント材5を通過した再生用流体の流入口36が開口している。
空間302では、流入口36から流入したのち排出口39から排出される再生用流体の経路上に、流路断面積(開口断面積)が狭い絞り部37が設けられている。
流入口36から空間302内に流入した再生用流体は、絞り部37を通過したのちに排出口39から排出される。この際に再生用流体は、指向性を持った速い速度で、開口30に隣接する連通孔921から空間S1内に排出される。
そのため、空間S1から取込部3の空間301側に吸引される空気(再生用流体)と、空間302から排出される水分を含んだ再生用流体との混ざり合いの程度が、いっそう低くなる。これにより、水分を含む再生用流体が、デシカント材5に供給されてデシカント材5からの水分の脱着が阻害されることをより好適に防止できる。
(9)再生用流体の取込口35側の空間301には、空調装置1のシロッコファン11Aに隣接する空気の流入室19との連絡口192が開口している。
空間301は、連絡口192を介して空調装置1の温度調節部10に連絡している。
取込口35は、連絡口192よりも既存の開口部である連通孔921側(開口30側)で開口している。
そのため、空調装置1が外気を導入しつつ車室90内に空調空気を供給する場合であっても、デフダクト16を通流する空調空気の除湿を適切に行うことができる。
(10)デシカント材5は、
断面視において長方形形状を成すと共に、間隔を開けて対向する一対の側部601、601を有する筒状基材6A(第1の筒状基材)と、
断面視において長方形形状を成すと共に、間隔を開けて対向する一対の側部601、601を有する筒状基材6B(第2の筒状基材)と、を有する。
デシカント材5は、筒状基材6Aと筒状基材6Bを、互いの側部601、601同士を接触させた状態で複数連ねて形成される。
デシカント材5において筒状基材6Aは、空調空気の通流方向に開口を沿わせた向きで配置されている。
デシカント材5において筒状基材6Bは、再生用流体の通流方向に開口を沿わせた向きで配置されている。
これにより、筒状基材6Aに吸着された空調空気の水分は、この筒状基材6Aに隣接する筒状基材6Bに移動して、この筒状基材6B内を通過する再生用流体により、筒状基材6Bから脱着される。
そして、再生用流体が通流する筒状基材6Bに吸着されている水分量は、空調空気が通流する筒状基材6Aに吸着されている水分量よりも少ない量に保たれ続けることになる。
そうすると、筒状基材6Aに吸着された水分が、再生用流体が通流する筒状基材6B側に常に移動するので、空調空気が通流する筒状基材6Aでの水分の吸着量が、上限に達して空調空気の除湿が行えなくなることがない。
よって、空調空気の除湿を連続して行えることになる。
(11)筒状基材6(6A、6B)の内側では、空調空気(再生用流体)の通流方向から見て波形に形成された波状基材61が、間隔を開けて対向する一対の側部601と他方の側部601とに交互に接して設けられている。
また、波状基材61は、空調空気や再生用流体との接触面積(機会)を増やすので、空調空気からの水分の吸着と、吸着した水分の放出をより効率よく行うことができる。
さらに、波状基材61が、一方の側部601と他方の側部601とに交互に接しているので、波状基材61に吸着された水分を筒状基材60側に速やかに移動させることができる。これにより、空調空気が通過する筒状基材6に吸着させた水分を、再生用流体が通過する筒状基材6側に速やかに移動させることができる。
デシカント材5が設けられる交差領域44において、デフダクト16とダクト42とは必ずしも直交している必要はない。例えば、デフダクト16とダクト42とが所定角度θで交差している交差領域に、デシカント材を設けても良い。
デシカント材5を設ける位置は、前記した態様に限定されるものではない。
例えば、空調空気のデフダクト16(流路)と再生用流体のダクト42(流路)とを、互いの壁部同士を接触させた接触領域を設けて、この接触領域に設けても良い。
この場合にも、デシカント材を、空調空気のデフダクト16(流路)と再生用流体のダクト42(流路)とに跨がって設けることで、デシカント材5におけるデフダクト16内に位置する領域に、空調空気に含まれる水分を吸着させることができる。
そして、デシカント材5に吸着された水分は、ダクト42内に位置する領域で、再生用流体側に取り込ませることができる。よって、デフダクトを通って車室内に供給される空調空気を適切に除湿することができる。
しかし、以下のような構成を採用しても良い。
(a)仕切壁34を廃止する。
(b)開口30の開口面に直交する方向において、開口30側の取込口35と、底壁部32側の流入口36とを離間して設ける
(c)取込口35と流入口36との間に、空気の流入室19に連絡する連絡口192を設ける。
この状態の時には、内部空間300から連絡口192を通って、流入室19に向かう空気の流れが生じている。
そのため、デシカント材5を通って水分を多く含むようになった再生用流体が、流入口36から内部空間300に流入しても、流入口36と取込口35との間に、連絡口192が開口しているので、再生用流体は、連絡口192から流入室19側に排出される。
すなわち、水分を含んだ再生用流体を、取込口35への流入を阻止しつつ、連絡口192から排出させることができる。
よって、空調装置1が外気を導入しつつ車室90内に空調空気を供給する場合に、デフダクト16を通流する空調空気の除湿を適切に行うことができる。
前記した実施の形態では、排出口39側の空間302から排出される再生用流体と、取込口35側の空間301に流入する再生用流体とが混ざり難くなるようにするために、以下のような構成を採用した。
すなわち、内部空間300を区画する仕切壁34の一端34aを、ファイアーウォール92の連通孔921内に位置させた構成を採用した。
すなわち、カウルボックス93内に誘導壁96を設けて、カウルボックス93とファイアーウォール92との間に、空間302から排出される再生用流体が通流する空間S2と、ワイパー設置部94側から取り込んだ外気が通流する空間S1を形成する。
よって、これら他の既存の開口部を利用して、再生用流体の取込口35と排出口39を設けるようにしても良い。
以下、第2実施形態にかかる空調装置1Aを説明する。
図10は、空調装置1Aを、エンジンの収容室91側から見た斜視図である。
図11は、空調装置1Aの外気の取込部3Aおよび内気の取込口21aから、シロッコファン11Aまでの空気の流路を模式的に示した図である。
図11の(a)は、切替弁26の仕切壁261が内気導入位置に配置された状態を示す図である。図11の(b)は、切替弁26の仕切壁261が外気導入位置に配置された状態を示す図である。
図12は、空調装置1Aにおける外気の取込部3A周りを拡大して示す断面図である。
図13は、空調装置1Aにおける外気の取込部3Aにおける空気の流れを説明する図である。図13の(a)は、取込部3A周りをエンジンの収容室91側から見た斜視断面図であり、図13の(b)は、(a)における面Aで、取込部3A周りを切断した断面図である。
なお、図13では、説明の便宜上、シロッコファン11Bの図示と、誘導壁341の図示を省略している。
そのため、取込部3Aの開口30は、第1空間303側の開口303aと、第2空間304側の開口304aとに分割されている。
空調装置1Aでは、開口303aと開口304aとを繋ぐ第2流路7(図11参照)が、取込部3Aと第1流路2とに跨がって設けられている。
送風路22の内部には、シロッコファン11Aのロータ110が設けられている。ロータ110は、モータM1の回転駆動力で軸線X回りに一体に回転する。
シロッコファン11Aでは、ロータ110が軸線X回りに回転すると、ロータ110の回転軸(軸線X)方向から空気が吸引されると共に、吸引された空気が、軸線Xの径方向に送出される。そのため、第1流路2では、送風路22におけるロータ110が設けられた領域に、通流路21が軸線X方向から接続されている。
通流路21では、交差領域25とシロッコファン11Aとの間の領域に、第2流路7と通流路21とを接続する接続路23の一端が接続されている。
接続路23の一端は、通流路21の内周に開口しており、接続路23の開口23aは、切替弁26の仕切壁261により開閉される。
接続路23の他端は、第2流路7の内周に開口している。
この状態でシロッコファン11Bを停止状態にする一方で、シロッコファン11Aを駆動する。そうすると、車室90外の空気(外気)が、取込部3Aの開口303a、304aを介して第2流路7内に流入する。第2流路7内に流入した外気は、接続路23を通って通流路21内に流入した後、送風路22を介して温度調節部10に供給される。
誘導壁341は、シロッコファン11Bの駆動時に、デシカント材5A側から吸引した空気が、ロータ110と仕切壁340との隙間を通過することを阻止するために設けられている。
ロータ110と仕切壁340との隙間を通過する空気があると、開口304aから排出される空気の風量(移動速度)が低下するので、かかる事態の発生を防止するために誘導壁341が設けられている。
吸引された外気は、交差領域25に設けられたデシカント材5Aを通過した後、第2空間304内に流入する。そして、ロータ110の軸線Xの径方向に位置する開口304aから、車室90外(車外)に排出される。
仕切壁340の開口30側の先端340aは、開口30を囲むフランジ部33よりも収容室91側に突出しており、仕切壁340は、ファイアーウォール92の連通孔921内まで及んでいる。
冬季における暖房運転時では、第2空間304から排出される外気(再生用流体)は、第1空間303に流入する外気(再生用流体)よりも湿度と温度が高くなる。
そのため、第2空間304から排出される外気(再生用流体)は、第1空間303に流入する外気(再生用流体)よりも軽くなっている。
よって、第2空間304の開口304aから排出される水分を含んだ再生用流体と、空間S1から第1空間303側に吸引される外気(再生用流体)と、の混ざり合いの程度が低くなる。
第1空間303側に流入する再生用流体と、第2空間304から排出される再生用流体との間での熱交換により、第1空間303側に流入する再生用流体を暖めることができるからである。
図14の(a)、(b)に示すように、デシカント材5Aは、間隔Wxを開けて互いに略平行に配置された複数の板状基材51と、板状基材51、51の間に配置された波状基材52(52A、52B)とを有している。
波状基材52は、板状基材51の並び方向で隣接する一対の板状基材51、51の間に設けられている。
ここで、以下の説明においては、波状基材52A、52Bを特に区別しない場合には、説明の便宜上、単純に波状基材52と標記する。
波状基材52と板状基材51との接触点P1、P2は接着剤53で接続されている。
波状基材52と、この波状基材52の一方側に位置する板状基材51との接触点P1、P1の間隔Pと、波状基材52と、この波状基材52の他方側に位置する板状基材51との接触点P2、P2の間隔Pは、略同じピッチとなっている。
そして、波状基材52Aと、この波状基材52Aの両側に位置する板状基材51、51との間に形成される空間Saと、波状基材52Bと、この波状基材52Bの両側に位置する板状基材51、51との間に形成される空間Sbとが直交している。
以下の説明では、空間Sa、Sbを、それぞれ流路Sa、Sbとも標記する。
デシカントモードでは、図示しない制御装置が切替弁26を操作して、仕切壁261を、内気導入位置(図11の(a)参照)に配置させる。
これにより、第1流路2の通流路21と、第2流路7との連通が遮断されて、通流路21内を、取込口21aから取り込んだ空気(内気)のみが通流できる状態となる。
これにより、ロータ110の上流側に位置する通流路21内に、車室90内の空気(内気)が、取込口21aから流入する。通流路21内に流入した内気は、デシカント材5Aの流路Sbを通って、シロッコファン11Aに到達したのち、送風路22を通って温度調節部10に供給される。
これにより、車室90内から取り込んだ空気(内気)が、デシカント材5Aで除湿される。
これにより、デシカント材5Aにおける再生用流体が通流する流路Saを囲む板状基材51と波状基材52Aから、水分が脱着されて、デシカント材5Aが賦活される。
そして、(2)流路Saを囲む領域(脱着領域)に移動した水分が、流路Saを通流する車外の空気(外気:再生用流体)に取り込まれる。
これにより、通流路21と第2流路7を、それぞれ車室90内から取り込んだ空気(内気)と再生用流体(外気)とが連続して通流している状態では、デシカント材5Aにおける脱着領域が、デシカント材5Aにおける吸着領域よりも少ない水分の吸着量で常に保持される。
そのため、従来のデシカント材の場合のように、デシカント材で水分吸着量が飽和した場合に、例えばヒータを駆動して、デシカント材の再生処理を行う必要が生じない。すなわち、再生用流体を連続して通流させるだけで、空調空気(除湿対象の空気)の除湿を連続して行えることになる。
さらに、デシカント材5Aを用いた除湿を行わない場合には、シロッコファン11Bを停止状態にする一方で、シロッコファン11Aを駆動することで、取込部3の開口303aと開口304aが、室外空気(外気)の取込口として機能する(図11の(b)参照)。
また、流路を共用した分だけ、空調装置1A内での流路の取り回しに余裕が出るので、空調装置1Aの設置の自由度が向上する。
しかし、取込部3の内部空間の容積は限られているので、3つの開口に対応して3つの流路を設定すると、各流路の流路断面積が小さくなる結果、各流路を通流する空気に対する抵抗が大きくなる。
(12)車両用の空調装置1Aは、
除湿対象の空気に含まれる水分の吸着と、吸着した水分の再生用流体(回収用の空気)への放出が可能なデシカント材5Aと、
除湿対象の空気が通流する第1流路2と、
再生用流体が通流する第2流路7と、を有する。
デシカント材5Aが、第1流路2と第2流路7との交差領域25に設けられている。
除湿対象の空気に含まれる水分をデシカント材5Aに吸着させて、除湿対象の空気を除湿する。
除湿対象の空気は、車室90内から取り込んだ室内空気(内気)である。
第2流路7の少なくとも一部が、車室90外の空気の温度調節部10への導入路として利用可能となっている。
これにより、第2流路7の少なくとも一部が、異なる2つの用途で共用されるので、空調装置1Aにおける空気が通流するための流路の長さが、共用した分だけ短くなる。
また、流路を共用した分だけ、空調装置1A内での流路の取り回しに余裕が出るので、空調装置1Aの設置の自由度が向上する。
また、空調装置1Aの場合には、取込部3Aが備える空気を給排するための開口は2つ(開口303a、304a)である。そのため、開口303a、304aから延びる空気の流路(第2流路7)の流路断面積を広く取ることができるので、流路を通流する空気に対する抵抗を小さくできる。
(13)第1流路2は、車室90内の空気の取込口21aと、温度調節部10とを接続している。
第1流路2と第2流路7とを接続する接続路23が設けられている。
第1流路2では、当該第1流路2での空気の通流方向における交差領域25の下流側に接続路23が接続されている。
第2流路7では、空調装置1Aの動作モードがデシカントモードである場合の第2流路7での空気の通流方向において、交差領域25の上流側に接続路23が接続されている。
ここでいう下流側とは、空調装置1Aの動作モードがデシカントモードである場合の第2流路7での空気の通流方向におおける交差領域25の下流側を意味する。
(14)第2流路7に供給される再生用流体(外気)の取込口となる開口303aと、第2流路7から排出される再生用流体の排出口となる開口304aが、ファイアーウォール92(区画壁)の既存の開口部である連通孔921を利用して設けられている。
そのため、開口303a、304aから延びる空気の流路(第2流路7)の流路断面積を広く取ることができるので、流路を通流する空気に対する抵抗を小さくできる。
また、開口303a、304aが、エンジンの収容室91と車室90とを区画するファイアーウォール92の既存の開口部を利用して設けられているので、再生用流体の取込口や排出口となる開口部を別途設ける必要がない。
ファイアーウォール92に新たに開口部を設ける場合には、開口部を設けることができる位置に制限があるために、空調装置1の設置の自由度(搭載性)が制限される。これに対して、既存の開口部である連通孔921を利用することで、空調装置1の設置の自由度(搭載性)が向上する。
(15)第1流路2と第2流路7との交差領域25は、空調装置1が駆動されている際に、除湿対象の空気(内気)が常時通流する領域である。
そのため、デシカント材5Aは、第2流路7を通流する外気の温度と、通流路21を通流する除湿対象の空気の温度との略中間となる温度に保持される。
そうすると、デシカント材5Aに吸着されていた水分が脱着して、除湿対象の空気(内気)が、脱着された水分で加湿されることがある。
そのため、デシカント材5Aは除湿対象の空気(内気)により暖められている。
よって、外気で冷却されていたデシカント材5Aに、除湿対象の温度が高い空気(内気)が供給された場合のように、デシカント材5Aに吸着されていた水分が脱着して、除湿対象の空気(内気)が脱着された水分で加湿されることがない。
よって、デシカント材5Aにおける通流路21内に位置する領域(吸着領域)に、内気の水分を吸着させると共に、第2流路7内に位置する領域(脱着領域)から、水分を脱着させて、再生用流体に取り込ませることができる。
(16)既存の開口部は、空調装置1Aにおける車室90外の空気の取込口(外気取込口)として利用されている開口部である。
よって、再生用流体が通流する第2流路7と、車室90外から取り込んだ空気を温度調節部10側に供給するための流路とを共用しても、空調装置1Aによる空調に影響を与えることがない。
(17)既存の開口部である連通孔921に連通する取込部3A(連通室)を有している。
取込部3Aは、連通孔921を介してエンジンの収容室91に連通している。
取込部3Aでは、第2流路7を通流する再生用流体の排出口となる開口304aのほうが、第2流路7を通流する再生用流体の取込口となる開口303aよりも、空調装置1Aの設置状態を基準とした鉛直線方向における上側で開口している。
そのため、開口304aから排出された水分を含む再生用流体が、第2流路7の外気取込口である開口303aから取り込まれると、水分を多く含む再生用流体がデシカント材5Aに供給されて、デシカント材5Aからの水分の脱着が阻害されてしまう。
よって、再生用流体は、デシカント材5Aを通過する前よりも後のほうが、絶対湿度が高くなるので、再生用流体は、デシカント材5Aを通過する前よりも後のほうが軽くなる。
よって、再生用流体の排出口となる開口304aのほうを、取込口となる開口303aよりも上側に配置すると、排出された再生用流体は、取込口となる開口303aから離れる方向である上方に移動する傾向が高くなる。
すなわち、上記のように構成することで、開口304aから排出されたのちに開口303aに取り込まれる再生用流体の量を少なくできる。
すなわち、デシカント材5Aからの水分の脱着をより適切に行うことができる。
(18)取込部3Aの内部には、開口303a側の第1空間303と、開口304a側の空間とに区画する仕切壁340が設けられている。
第2空間304から開口304aを通って排出される再生用流体は、水分を多く含んでいるので、水分を含む再生用流体が、デシカント材5Aに供給されてデシカント材5Aからの水分の脱着が阻害されることを好適に防止できる。
10 温度調節部
11A シロッコファン
11B シロッコファン
110 ロータ
12 エバポレータ
13 ヒータコア
14 ミックスドア
15 混合部
16 デフダクト
161 吹出口
17 ベントダクト
18 フットダクト
19 流入室
190 境界壁
191 切替弁
192 連絡口
2 第1流路
21 通流路
21a 取込口
22 送風路
23 接続路
23a 開口
25 交差領域
26 切替弁
261 仕切壁
3、3A 取込部
30 開口
300 内部空間
301 空間
302 空間
303 第1空間
303a 開口
304 第2空間
304a 開口
31 周壁部
310 側壁
32 底壁部
33 フランジ部
33a 対向面
34 仕切壁
34a 一端
340 仕切壁
340a 先端
341 誘導壁
35 取込口
36 流入口
37 絞り部
39 排出口
4 除湿機構部
41 取込管
42 ダクト
43 シロッコファン
44 交差領域
5、5A デシカント材
51 板状基材
52(52A、52B) 波状基材
53 接着剤
6(6A、6B) 筒状基材
60 筒状基材
601 側部
602 側部
61 波状基材
62 接着剤
7 第2流路
90 車室
91 エンジンの収容室
92 ファイアーウォール
921 連通孔
93 カウルボックス
94 ワイパー設置部
941 底壁
942 連通孔
95 ボンネット
96 誘導壁
M1、M2 モータ
P1、P2 接触点
PS 駆動源
S1 空間
S2 空間
S3 空間(流路)
Sx 隙間
Sa 空間(流路)
Sb 空間(流路)
V 車両
W ウインドシールドガラス
Claims (11)
- 除湿対象の空気に含まれる水分の吸着と、吸着した水分の回収用の空気への放出が可能なデシカント材と、
前記除湿対象の空気が通流する第1流路と、
前記回収用の空気が通流する第2流路と、を有し、
前記デシカント材が、前記第1流路と前記第2流路とに跨がって設けられていると共に、前記除湿対象の空気に含まれる水分を前記デシカント材に吸着させて、前記除湿対象の空気を除湿するように構成された車両用の空調装置であって、
前記第2流路における前記回収用の空気の取込口および排出口を、駆動源の収容室と車室とを区画する区画壁の既存の開口部を利用して設け、
前記既存の開口部を介して前記駆動源の収容室に連通する連通室と、
前記連通室内に設けられていると共に、前記連通室内の空間を、前記取込口側の空間と前記排出口側の空間とに区画する区画壁と、を有し、
前記排出口側の空間には、前記排出口から排出される前記回収用の空気の経路上に、流路断面積が狭い絞り部が設けられていることを特徴とする車両用の空調装置。 - 除湿対象の空気に含まれる水分の吸着と、吸着した水分の回収用の空気への放出が可能なデシカント材と、
前記除湿対象の空気が通流する第1流路と、
前記回収用の空気が通流する第2流路と、を有し、
前記デシカント材が、前記第1流路と前記第2流路とに跨がって設けられていると共に、前記除湿対象の空気に含まれる水分を前記デシカント材に吸着させて、前記除湿対象の空気を除湿するように構成された車両用の空調装置であって、
前記第2流路における前記回収用の空気の取込口および排出口を、駆動源の収容室と車室とを区画する区画壁の既存の開口部を利用して設け、
前記既存の開口部を介して前記駆動源の収容室に連通する連通室を有しており、
前記連通室では、前記排出口のほうが前記取込口よりも、前記空調装置の設置状態を基準とした鉛直線方向における上側で開口していることを特徴とする車両用の空調装置。 - 前記デシカント材は、前記第1流路と前記第2流路とが交差する交差領域に設けられており、
前記第1流路と前記第2流路との交差領域は、前記空調装置の駆動時に前記除湿対象の空気が常時通流する領域であることを特徴とする請求項2に記載の車両用の空調装置。 - 前記第2流路の少なくとも一部が、前記車室外の空気の温度調節部への導入路として利用可能となっていることを特徴とする請求項2または請求項3に記載の車両用の空調装置。
- 前記第1流路は、前記車室内の空気の取込口と、前記温度調節部とを接続しており、
前記第1流路と前記第2流路とを接続する接続路により、前記第2流路の少なくとも一部が、前記導入路として利用可能となっていることを特徴とする請求項4に記載の車両用の空調装置。 - 前記連通室内には、前記取込口側の空間と前記排出口側の空間とに区画する区画壁が設けられていることを特徴とする請求項2から請求項5の何れか一項に記載の車両用の空調装置。
- 前記取込口側の空間を通流する前記回収用の空気と、前記排出口側の空間を通流する前記回収用の空気とが、前記区画壁を介して熱交換可能とされていることを特徴とする請求項1または請求項6に記載の車両用の空調装置。
- 前記駆動源の収容室側から見て、前記排出口と前記取込口は、前記連通室内の離間した位置で開口していることを特徴とする請求項1に記載の車両用の空調装置。
- 前記取込口側の空間には、前記空調装置の温度調節部に連絡する連絡口が開口しており、
前記取込口は、前記空調装置に連絡する連絡口よりも前記既存の開口部側で開口していることを特徴とする請求項1に記載の車両用の空調装置。 - 前記デシカント材は、前記第1流路と前記第2流路とが交差する交差領域に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の車両用の空調装置。
- 前記既存の開口部は、前記空調装置における車室外の空気の取込口として利用されている開口部であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の車両用の空調装置。
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