(57)【要約】【課題】熱交換部材の熱負荷を低減して空調装置の作動効率を高め、エネルギー消費を低減する。【解決手段】吸熱装置３２を流通する空気流は、吸熱部材３５の吸熱作用によって冷却され、下流の蒸発器６に流入する。このため、蒸発器６では熱交換作用における熱負荷が大幅に軽減される。この結果、圧縮機２の消費動力が低減され、圧縮機２を駆動する車両エンジン９のエネルギー消費が低減される。吸熱部材３５は吸熱作用により溶解して吸熱作用を消失する。吸熱装置３２がモータ３４により回転されると、吸熱部材３５は吸熱室３６から離脱する。代わりに乾燥された吸熱部材３５が吸熱室３６に移動されるため、空気流の吸熱作用は継続される。溶解した吸熱部材３５は乾燥室３７において水分を放出され、乾燥されるため、再使用が可能となる。吸熱部材３５は吸熱作用と乾燥の繰り返しにより連続して空気を冷却するため、蒸発器６の熱負荷を継続して軽減できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気の導入と排出とを行う空気流通路に熱交換部材を配設することにより導入された空気との間で熱交換を行う空調装置において、
前記熱交換部材よりも上流となる前記空気流通路に吸熱室を設け、
導入された空気中の水分と反応して周囲の熱を吸収する吸熱部材からなる吸熱装置を前記吸熱室に配設したことを特徴とする空調装置。
【請求項２】
前記吸熱室とは別に、前記空気流通路から独立した乾燥室を設け、
前記吸熱部材は前記吸熱室と前記乾燥室との間を移動可能に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の空調装置。
【請求項３】
前記熱交換部材は車両用空調装置の冷凍回路の一部を構成する蒸発器であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の空調装置。
【請求項４】
前記乾燥室は内部にヒータを設けるとともに車両の車室外に配置され、前記吸熱装置から蒸発した水分を含む前記乾燥室内の空気を車外に排出する排出通路を有することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、吸熱装置を備えた空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には一般的な車両用空調装置における冷凍回路が概念的に開示されている。冷凍回路においては、車両エンジンによって運転される圧縮機が冷媒ガスの吸入、圧縮、吐出作用を行う。圧縮機において圧縮された冷媒ガスは吐出室から外部冷媒回路に流出する。外部冷媒回路では、凝縮器において高温、高圧の冷媒ガスが冷却、凝縮され、レシーバ（特許文献１では図示されていない）において冷媒の気液が分離される。レシーバの高圧液冷媒は膨張弁に流入して断熱膨張し、霧状の冷媒となって熱交換部材である蒸発器に流入する。蒸発器では冷媒ガスと周囲の空気との間で熱交換作用が行われる。蒸発器から流出した冷媒ガスは圧縮機に戻され、吸入、圧縮、吐出作用が繰り返される。
【０００３】
特許文献１には開示されていないが、車両用空調装置では、一般的に冷凍回路の一部を構成する蒸発器が外気又は車室内気を導入する空気流通路を形成したケース内に配設されている。空気流通路に導入された空気は、多数配列された蒸発器の冷媒ガス管路の間隙を流通することにより冷媒ガスとの間において熱交換が行われ、冷却される。蒸発器において冷却された空気は蒸発器の下流側の空気流通路から吹出し口を介して車室内へ噴出され、車室内の温度環境を調整している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２８０５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された冷凍回路において、圧縮機は蒸発器における熱交換作用に応じて一定の仕事量を必要とし、車両エンジンは車両を駆動するためのエネルギー以外に、圧縮機の仕事量に応じた一定のエネルギー消費を必要とする。車両用空調装置に限らず空調装置一般においては、近年の環境保護の要求に応じて種々の低エネルギー技術が提案されている。しかし、現状ではさらなるエネルギー消費の低減が求められている。
【０００６】
本願発明は、熱交換部材の熱負荷を低減して空調装置の作動効率を高め、エネルギー消費を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の本願発明は、空気の導入と排出とを行う空気流通路に熱交換部材を配設することにより導入された空気との間で熱交換を行う空調装置において、前記熱交換部材よりも上流となる前記空気流通路に吸熱室を設け、導入された空気中の水分と反応して周囲の熱を吸収する吸熱部材からなる吸熱装置を前記吸熱室に配設したことを特徴とする。
【０００８】
請求項１に記載の本願発明によれば、吸熱部材によって予め冷却された空気が熱交換部材に流入するため、熱交換部材における熱負荷が軽減され、空調装置の作動効率を高めることができる。この結果、空調装置におけるエネルギー消費を低減することができる。
【０００９】
請求項２に記載の本願発明は、前記吸熱室とは別に、前記空気流通路から独立した乾燥室を設け、前記吸熱部材は前記吸熱室と前記乾燥室との間を移動可能に配設されていることを特徴とする。従って、水分との反応により吸熱機能を消失した吸熱部材は、乾燥室において水分を蒸発した吸熱部材と速やかに置き換えることができ、簡単な構成により導入された空気を連続して冷却することができる。
【００１０】
請求項３に記載の本願発明は、前記熱交換部材は車両用空調装置の冷凍回路の一部を構成する蒸発器であることを特徴とする。従って、蒸発器の熱負荷を低減することができるため、圧縮機の消費動力を低減し、車両の燃費を低減することができる。特に、導入空気の湿度が高い場合はより効果的である。
【００１１】
請求項４に記載の本願発明は、前記乾燥室は内部にヒータを設けるとともに車両の車室外に配置され、前記吸熱装置から蒸発した水分を含む前記乾燥室内の空気を車外に排出する排出通路を有することを特徴とする。従って、乾燥室の温度が車室内へ影響することを避けることができる。また、水分を含む比較的高温となった乾燥室内の空気が吸熱室に再度導入されることを防止することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本願発明は、熱交換部材よりも上流側に吸熱装置を設けるという簡単な構成により熱交換部材の熱負荷を低減して空調装置の作動効率を高めることができるため、エネルギー消費を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態を示した車両用空調装置を平面的に見た略図である。
【図２】吸熱装置を後面から見た略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（第１の実施形態）
第１の実施形態を示す車両用空調装置を図１及び図２に基づいて説明する。なお、本願明細書では、図１の左側を車両の前方、右側を車両の後方、上側を車両の右側、下側を車両の左側として説明する。
【００１５】
図１において、車両用空調装置の冷凍回路１は圧縮機２、凝縮器３、レシーバ４、膨張弁５、蒸発器６及びそれぞれを接続する外部冷媒回路７から構成されている。圧縮機２はベルト８を介して車両エンジン９によって運転され、冷媒ガスの吸入、圧縮、吐出作用を行う。圧縮機２から吐出された高温、高圧の冷媒ガスは凝縮器３に流入し、冷却ファン１０から送風される外気により冷却され、凝縮される。凝縮器３で凝縮された冷媒はレシーバ４に流入し、冷媒の気液が分離される。レシーバ４の高圧の液冷媒は膨張弁５に流入し、断熱膨張により低温、低圧の霧状の冷媒にされ、空調ケース１１内の空気流通路１２に配置された熱交換部材としての蒸発器６に流入する。蒸発器６の冷媒は空気流通路１２を流れる空気との間で熱交換作用を行う。蒸発器６から流出する冷媒ガスは圧縮機２に戻り、圧縮機２によって再び吸入、圧縮、吐出作用が繰り返される。
【００１６】
蒸発器６は多数列に配置された冷媒管路（図示せず）から構成され、空気流通路１２を流れる空気流に対して対向するように配設されている。空気流通路１２の上流側には、車室１５外の空気を取り入れる外気導入口１３と車室１５内の空気を取り入れる内気導入口１４とが設けられ、開閉板１６の切り換えによって外気導入口１３又は内気導入口１４から空気が導入される。図１は開閉板１６が内気導入口１４を閉鎖し、外気導入口１３から空気の取り入れが可能な状態を示している。
【００１７】
空気の導入は蒸発器６と外気導入口１３及び内気導入口１４との間の空気流通路１２に設けられた遠心式の送風ファン１７によって行なわれる。なお、送風ファン１７は空調ケース１１の左側外部に設置されたモータ１８によって駆動される。送風ファン１７の回転により外気導入口１３から空気流通路１２に導入された空気流は、蒸発器６の冷媒管路（図示せず）の隙間を通過する間に蒸発器６の冷媒管路内を循環する冷媒により熱を奪われ、冷却される。
【００１８】
空気流通路１２は蒸発器６の下流側において、デフロスタ用空気流通路１９、乗員のフェイス用空気流通路２０及び乗員のフット用空気流通路２１に分岐され、図示しないが、それぞれ車室１５内に開口するデフロスタ用吹出し口、乗員のフェイス用吹出し口及び乗員のフット用吹出し口に連通している。また、デフロスタ用空気流通路１９、フェイス用空気流通路２０及びフット用空気流通路２１には、それぞれ開閉板２２、２３、２４が設けられ、乗員の操作により各空気流通路１９〜２１を選択的に開閉することができる。
【００１９】
一方、空調ケース１１に並列して乾燥ケース２５が配設されている。乾燥ケース２５は車室１５の外部において空調ケース１１から独立して配置されている。乾燥ケース２５内は空気流通路２６として形成され、内部には空気流通路２６に空気を導入する送風ファン２７及びヒータ２８が設けられている。送風ファン２７は乾燥ケース２５の右側外部に設置されたモータ２９によって駆動される。また、ヒータ２８は送風ファン２７の回転によって導入された空気を加温する。
【００２０】
蒸発器６の上流側となる空調ケース１１の右側の壁面には、開口部３０が形成されている。また、開口部３０と対向する乾燥ケース２５の左側の壁面には、開口部３０と同じ大きさの開口部３１が形成されている。空調ケース１１及び乾燥ケース２５には、開口部３０及び開口部３１を貫通して配置された吸熱装置３２が設けられている。吸熱装置３２は図２に示すように円板状に形成され、空調ケース１１の空気流通路１２及び乾燥ケース２５の空気流通路２６をほぼ横断する大きさの径を有する。また、吸熱装置３２の中心部３３には、空調ケース１１と乾燥ケース２５との間の空間に設置されたモータ３４のモータ軸が結合され、吸熱装置３２はモータ３４の運転によって図１及び図２に示した矢印方向へ回転する。
【００２１】
吸熱装置３２は不織布あるいは布等によって形成された空気の流通可能なフィルタに吸熱部材３５が含有されあるいは織り込まれた構成である。吸熱部材３５は水分と反応して周囲の熱を吸収する機能（以下、必要に応じて吸熱作用と呼称する）を有する材料、例えば、エリスリトール、キシリトール等の糖アルコール、尿素、あるいは他の吸熱作用が生じる材料を適宜選択して使用する。吸熱部材３５を備えたフィルタは、不織布や布等の形態の外、メッシュ状の形態や間隔の狭いルーバー状の形態に形成することができる。なお、吸熱部材３５は吸熱作用により溶解し、溶解した状態では吸熱作用が消失する。
【００２２】
送風ファン１７によって導入された空気が吸熱装置３２を流通する時、吸熱部材３５は導入された空気に含有されている水分と反応し、熱を吸収する。従って、空調ケース１１内の空気流通路１２には吸熱室３６が形成された構成であり、吸熱装置３２は吸熱室３６に設置された構成である。一方、送風ファン２７によって導入された空気はヒータ２８によって加温され、加温された空気が吸熱装置３２を流通することによって吸熱部材３５を乾燥する。従って、乾燥ケース２５内の空気流通路２６には空気流通路１２から独立した乾燥室３７が形成された構成であり、ヒータ２８及び吸熱装置３２は乾燥室３７に設置された構成である。
【００２３】
乾燥ケース２５の後方側には、車外の空間に開口する排出通路３８が形成されている。排出通路３８は吸熱部材３５の乾燥によって放出された熱及び水分を含むため、比較的高温、高湿度状態となって吸熱装置３２から流出する空気流を集束し、車室１５に影響しない車外へ排出できるように構成されている。
【００２４】
以上のように構成された第１の実施形態は以下の作用及び効果を有する。空調ケース１１において、送風ファン１７の運転によって外気導入口１３から導入された空気流は、吸熱室３６において吸熱装置３２を流通する。吸熱装置３２では、吸熱部材３５が通過する空気流中に含まれている水分と反応し、吸熱作用が生じる。このため、空気流は冷却されるとともに水分を奪われた状態で吸熱装置３２から流出し、下流の蒸発器６に流入する。
【００２５】
蒸発器６では、予め冷却されている空気の冷却を行うため、熱交換作用における熱負荷が大幅に軽減される。このため、圧縮機２の消費動力が低減され、圧縮機２を駆動する車両エンジン９のエネルギー消費が低減される。蒸発器６において効率よく冷却された空気流は、蒸発器６の下流側の空気流通路１２から、デフロスタ用空気流通路１９、フェイス用空気流通路２０及びフット用空気流通路２１の一部又は全てを介して車室１５内へ噴射され、車室１５内の温度環境を調整する。
【００２６】
吸熱室３６の吸熱部材３５は吸熱作用により溶解し、吸熱作用を消失する。このタイミング又は若干早いタイミングにおいて、モータ３４を運転し、吸熱装置３２を図２の矢印方向に回転することにより、溶解した吸熱部材３５は空気流通路１２から離脱して図２に示した乾燥室３７に向かう使用済領域Ｂに移動される。代わりに図２に示した準備領域Ａにある乾燥された吸熱部材３５が空気流通路１２に移動されるため、送風ファン１７により導入される空気流の吸熱作用は連続的に継続される。なお、導入される外気の湿度が高い場合は湿度を下げることができるためより効果的である。
【００２７】
一方、乾燥ケース２５の乾燥室３７においては、吸熱装置３２に対してヒータ２８によって加温された熱風が流入しているため、吸熱部材３５は吸収した水分を放出し、乾燥される。吸熱室３６における吸熱部材３５の吸熱作用が消失したタイミングでモータ３４が運転され、吸熱装置３２が回転すると、乾燥室３７の乾燥された吸熱部材３５は空気流通路２６から図２に示した吸熱室３６に向かう準備領域Ａに移動する。代わりに使用済領域Ｂに位置する吸熱部材３５が空気流通路２６内に移動し、乾燥室３７に配置される。従って、乾燥室３７では継続して吸熱部材３５の乾燥が行なわれる。このように、吸熱部材３５は吸熱装置３２の回転により吸熱室３６から乾燥室３７へ、また乾燥室３７から吸熱室３６へ移動可能に構成されるため、連続して再使用することができる。従って、吸熱室３６では導入された空気流を連続して冷却することができ、蒸発器６における熱負荷を継続的に軽減することができる。
【００２８】
乾燥室３７において吸熱部材３５を乾燥することにより比較的高温、高湿度となった空気流は排出通路３８から車外へ排出される。従って、乾燥のために比較的高温、高湿となった乾燥室３７の空気流が車室１５内に影響を及ぼすことは無い。また、乾燥ケース２５から排出された比較的高温、高湿の空気流が空調ケース１１に再度導入される恐れも無い。
【００２９】
本願発明は、前記した実施形態の構成に限定されるものではなく、本願発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、次のような実施形態において実施が可能である。
【００３０】
（１）第１の実施形態では、吸熱装置３２を間欠回転する構成で説明したが、連続回転するように構成しても良い。
（２）第１の実施形態における吸熱装置３２は回転する円板状の構成であるが、吸熱装置３２を直線方向にスライドさせて吸熱部材３５を移動可能に構成しても良い。この場合は、吸熱室３６を形成する空調ケース１１の両側に乾燥室３７を有する乾燥ケース２５を配設し、吸熱装置３２を空調ケース１１と一方の乾燥ケース２５との両方に位置する大きさに形成する。この実施形態では、空調ケース１１の吸熱部材３５が吸熱作用を消失すると吸熱装置３２をスライドして空調ケース１１の吸熱部材３５を他方の乾燥ケース２５に位置させることにより一方の乾燥ケース２５の吸熱部材３５が空調ケース１１に位置し、吸熱作用を継続することができる。同様の操作を繰り返すことにより空調ケース１１の空気流を連続して冷却することができる。
【００３１】
（３）吸熱装置３２の空気流通方向の厚さを適宜選択して吸熱作用の持続時間を延ばせば、前記実施形態のように吸熱部材３５を再生利用するので無く、定期的に新しい吸熱装置３２に交換する方法も採用することができる。
（４）乾燥ケース２５を設けず、空気流通路１２の蒸発器６の上流側にのみ吸熱装置３２を配置してもよい。この場合、吸熱部材３５を含有する吸熱装置３２の素材として、速乾性の高い素材を使用することで、吸熱部材３５が乾燥している場合は、吸熱部材３５が空気流通路１２から導入された空気の湿度により溶解し、吸熱作用を起こし導入された空気を冷却し、吸熱部材３５が溶解している場合は、吸熱部材３５から水分が蒸発することで空気を冷却することも可能になる。
（５）第１の実施形態において、ヒータ２８の代わりに車両の排気ガス等の排熱を利用して吸熱部材３５の乾燥を行うようにしても良い。また、車両の排熱とヒータ２８とを組み合わせて使用することも可能である。
（６）第１の実施形態において、車室１５内の乾燥空気を乾燥ケース２５内に導入し、ヒータ２８と組み合わせて吸熱部材３５を乾燥するように構成しても良い。
（７）第１の実施形態は車両用空調装置として、圧縮機２、凝縮器３、膨張弁５及び蒸発器６から構成される冷凍回路１を使用したが、代わりに蓄冷装置と、前記蓄冷装置と接続されると共に空気流通路１２に配置される熱交換部材としての熱交換器により構成してもよい。この場合、吸熱装置３２により空気流通路１２に導入された空気が冷却されるため、蓄冷装置から熱交換器に供給する冷熱量を減らすことができる。
（８）前記各実施の形態は車両用空調装置を例にして説明したが、本願発明は室内等他の分野で使用される空調装置にも適用することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１    冷凍回路
２    圧縮機
６    蒸発器
９    車両エンジン
１１  空調ケース
１２、２６  空気流通路
１５  車室
１７、２７  送風ファン
１８、２９、３４  モータ
２５  乾燥ケース
２８  ヒータ
３２  吸熱装置
３５  吸熱部材
３６  吸熱室
３７  乾燥室
３８  排出通路
Ａ    準備領域
Ｂ    使用済領域
【図１】
2011093358.tif 000003
【図２】
2011093358.tif 000004