(57)【要約】【課題】車両の運転中にデシカント材を急加熱して短時間で再生する際にデシカント材の再生効率を維持したまま排湿空気の温度を低下させることが可能な車両用空調装置を提供する。【解決手段】空調ダクト１１ｃに送風手段及び加熱手段を設け、空調ダクト１１ｃにデシカント材２１を空気の流れ方向と直交する方向の断面において空調ダクト１１ｃの内壁との間に所定の隙間空間１１ｓを残して設け、デシカント材２１の隙間空間１１ｓを臨む面に隙間空間１１ｓ側の面で吸熱しデシカント材２１側の面で発熱するペルチェ素子２２を設け、内気循環による暖房時は送風手段及び加熱手段を駆動させ、デシカント材２１の再生時は送風手段及びペルチェ素子２２を駆動させ、デシカント材２１を設けた部分の空調ダクト１１ｃの断面積のうちデシカント材２１が占める領域の断面積Ｓ１を隙間空間１１ｓの断面積Ｓ２よりも大きい値に設定する。【選択図】図３
2015182636.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車室内空間の空調を行う車両用空調装置であって、
空調ダクトを通過する空気を加熱する空調用加熱手段と、
上記空調ダクト内において空気の流れ方向と直交する方向の断面積を部分的に占めるように設けられ、空調ダクトの内壁との間に所定の隙間空間を形成するデシカント材と、
上記デシカント材の上記隙間空間を臨む面に設けられ、隙間空間側の面で吸熱しデシカント材側の面で発熱するペルチェ素子と、
上記デシカント材の再生時に上記ペルチェ素子を駆動してデシカント材を加熱する制御手段とを有し、
上記デシカント材が設けられた部分の空調ダクトの断面積のうち、上記デシカント材が占める領域の断面積が上記隙間空間の断面積よりも大きい値に設定されていることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用空調装置において、
上記デシカント材の再生時はデシカント材を流れる空気の流量と隙間空間を流れる空気の流量とが等しくなるようにデシカント材が占める領域の断面積と隙間空間の断面積とが設定されていることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の車両用空調装置において、
上記空調ダクト及びデシカント材は、空気の流れ方向と直交する方向の断面形状が矩形に形成され、
上記デシカント材は、所定の２面が空調ダクトの内壁と接し、他の２面に上記ペルチェ素子が設けられていることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の車両用空調装置において、
上記空調ダクト及びデシカント材は、空気の流れ方向と直交する方向の断面形状が矩形に形成され、
上記デシカント材は、所定の１面が空調ダクトの内壁と接し、他の３面に上記ペルチェ素子が設けられていることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の車両用空調装置において、
上記空調ダクト及びデシカント材は、空気の流れ方向と直交する方向の断面形状が矩形に形成され、
上記デシカント材は、全ての面が空調ダクトの内壁から離間し、全ての面に上記ペルチェ素子が設けられていることを特徴とする車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車室内空間の空調を行う車両用空調装置、特に、空気を除湿するためのデシカント材を組み込んだ車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両には、冷房、暖房、除湿、送風等、車室内空間の空調を行う空調装置が備えられる。このような空調装置においては、例えば、夏季の冷房時は、温湿度の高い外気（車外空間の空気）を導入せずに内気（車室内空間の空気）を循環させ、冬季の暖房時は、湿度の低い外気を導入してウィンドシールドの曇りを防止するのが通例である。しかし、冬季に外気導入すると車室内の温度が下がり暖房効率が低下する。そこで、発熱量の少ない車両、例えば、熱効率の高い内燃機関を搭載した車両や、内燃機関が常には駆動しないハイブリッド車や、そもそも内燃機関を持たない電気自動車等においては、熱源が不足するので、暖房時も内気循環する場合がある。ところが、暖房時に内気循環すると車室内の湿度が高くなるため除湿が必要となる。その場合、一般に、除湿はエバポレータを用いて行われるので、エバポレータを駆動するために燃費やバッテリ電力が低下するという不利益や、エバポレータでいったん冷やされた空調風を加熱するのに余分なエネルギーが必要になるという不利益がある。
【０００３】
そこで、空調装置に空気を除湿するためのデシカント材（乾燥材又は除湿材ともいう）を組み込むことが知られている。デシカント材を用いれば、除湿のための駆動力が不要となり、また空調風が冷やされることもない。しかし、デシカント材は吸湿能力に限界があるため、定期的に吸収した水分を排出（排湿）させて飽和したデシカント材を再生する必要がある。
【０００４】
この点、特許文献１には、デシカント材を空気通過可能な円板に担持させ、この円板を湿った外気を通す除湿側空気通路と、再生のための熱風を通す再生側空気通路との間で回転させることにより、デシカント材の吸湿と排湿（再生）とを連続的に行う技術が開示されている。しかし、この技術は、空調装置の大掛かりな変更を必要とし、車両の重量アップ及びコストアップを招く。
【０００５】
そこで、特許文献２に開示される技術を適用することが考えられる。すなわち、特許文献２には、次のような車両用空調装置が開示されている。通常の空調時に空調風が流れる空調風通路にデシカント材がヒータコアや電気ヒータ等の加熱手段と共に配設され、内気循環で暖房するときは、内気が上記加熱手段及びデシカント材を通過して、加熱及び除湿された空調風が生成し、この空調風が吹出口からウィンドシールドの内面に向けて吹き出される。上記空調風通路における吹出口の手前に流路切替弁が配設され、デシカント材を再生するときは、上記加熱手段で加熱された内気がデシカント材に供給されて、デシカント材から水分を奪った温風となり、この温風が上記流路切替弁により切り替えられた流路を通って車外空間へ排出される。
【０００６】
特許文献２に開示の技術によれば、デシカント材が既存の空調風通路に配設されるので、空調装置の大掛かりな変更を必要とせず、車両の重量アップ及びコストアップが抑制される。また、内気循環による暖房時に内気の加熱に用いる加熱手段が、デシカント材の再生時にはデシカント材から水分を排湿させるための温風の調製に兼用されるので、これによっても空調装置の大掛かりな変更を必要とせず、またデシカント材を空調装置に組み込んだままデシカント材を再生できる。
【０００７】
しかし、特許文献２に開示の技術では、空調風通路及び加熱手段が内気循環による暖房時とデシカント材の再生時とで兼用されるので、デシカント材の再生中は通常の空調が行えない。そのため、デシカント材の再生中は通常の空調が停止して乗員に違和感を与えてしまう。また、デシカント材の再生中は除湿が行えないので、車室内の湿度が高くなり、乗員に不快感を与えると共に、ウィンドシールドが曇り易くなり、結露予防のために特殊なウィンドシールドを用いる等の対策が必要となる。一方、車両が停車して乗員が不在になるまでデシカント材の再生を遅延させていたのでは、それまで除湿が行えないので、やはり車室内の湿度が高くなり、乗員に不快感を与えると共に、ウィンドシールドが曇り易くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−１１０９５１号公報
【特許文献２】特開２０１２−２２４１３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記不具合に対処するために、例えば、デシカント材を短時間で再生することが提案される。デシカント材を短時間で再生することができれば、たとえその間通常の空調が行えなくても、乗員が違和感や不快感を感じる度合い、及びウィンドシールドが曇る度合いが少なくて済む。そのため、信号待ち等、車両の運転中の一時停車時にデシカント材を再生することが可能となる。
【００１０】
ところが、次のような新たな課題が生じる。すなわち、デシカント材を短時間で再生するためには、例えば、デシカント材を専用の再生用加熱手段により例えば１００℃近い高温まで強制的に急加熱することになる。すると、デシカント材から水分を奪った空気（これを「排湿空気」と記す）もまた高温となるため、この排湿空気を車外空間へ排出する排湿通路の耐熱性が懸念される。また、信号待ち等を利用してデシカント材を再生する場合、高温の排湿空気が車外空間へ排出されるので、車両付近にいる歩行者に上記排湿空気が及ばないように対策する必要が生じ、例えば排湿通路の排湿口のレイアウトが制約を受けることになる。
【００１１】
本発明は、デシカント材を組み込んだ車両用空調装置における上記のような現状に鑑みてなされたもので、車両の運転中にデシカント材を強制的に急加熱して短時間で再生する際に、デシカント材の再生効率を維持したまま、排湿空気の温度を低下させることが可能な車両用空調装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するためのものとして、本発明は、車室内空間の空調を行う車両用空調装置であって、空調ダクトを通過する空気を加熱する空調用加熱手段と、上記空調ダクト内において空気の流れ方向と直交する方向の断面積を部分的に占めるように設けられ、空調ダクトの内壁との間に所定の隙間空間を形成するデシカント材と、上記デシカント材の上記隙間空間を臨む面に設けられ、隙間空間側の面で吸熱しデシカント材側の面で発熱するペルチェ素子と、上記デシカント材の再生時に上記ペルチェ素子を駆動してデシカント材を加熱する制御手段とを有し、上記デシカント材が設けられた部分の空調ダクトの断面積のうち、上記デシカント材が占める領域の断面積が上記隙間空間の断面積よりも大きい値に設定されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、内気循環による暖房時は、空調用加熱手段で加熱され、デシカント材で除湿された空調風が得られる。一方、デシカント材の再生時は、デシカント材がペルチェ素子で強制的に急加熱され、デシカント材と空調ダクトの内壁との間の隙間空間がペルチェ素子で冷却される。そのため、加熱されたデシカント材を通過した高温の排湿空気と、冷却された隙間空間を通過した低温の空気、言い換えると、排湿空気冷却用の空気とが同時に生成し、これらが合流することにより、デシカント材の下流（空気の流れの下流）では、排湿空気の温度が低下する。その結果、排湿空気を排出する排湿通路の耐熱性を懸念する必要がなくなる。また、信号待ち等、車両の運転中の一時停車時にデシカント材を再生する場合でも、歩行者に対する安全性が図られる。さらに、排湿空気の温度を低下させるためにデシカント材の加熱温度を低く抑える、というようなこともせずに済むから、デシカント材の再生効率も低下せず高いレベルに維持される。
【００１４】
要すれば、本発明は、デシカント材を用いた除湿を空調装置の大掛かりな変更なしに実現できる。また、デシカント材を短時間で再生できるから、車両の運転中にも違和感や不快感やウィンドシールドの曇りを抑制してデシカント材を再生できる。また、デシカント材を短時間で再生する際に、排湿空気の高温化が回避できる。
【００１５】
以上により、本発明によれば、車両の運転中にデシカント材を強制的に急加熱して短時間で再生する際に、デシカント材の再生効率を維持したまま、排湿空気の温度を低下させることが可能な車両用空調装置が提供される。
【００１６】
しかも、本発明によれば、通気抵抗が大きいデシカント材が占める領域の断面積を、通気抵抗が小さい隙間空間の断面積よりも大きい値に設定しているので、言い換えると、隙間空間の流路を狭くして通気抵抗を大きくしているので、デシカント材の断面積を隙間空間の断面積と同じかそれ未満の値に設定した場合に比べて、隙間空間を流れる空気の流量が減り、デシカント材を流れる空気の流量が増える。そのため、内気循環による暖房時は、空調風の除湿効率が高まり、デシカント材の再生時は、デシカント材の再生効率が高まる、という有利な作用が得られる。
【００１７】
本発明においては、好ましくは、上記デシカント材の再生時はデシカント材を流れる空気の流量と隙間空間を流れる空気の流量とが等しくなるようにデシカント材が占める領域の断面積と隙間空間の断面積とが設定されている。
【００１８】
この構成によれば、ペルチェ素子の吸熱量と発熱量とは基本的に同じであるから、デシカント材の再生時に、デシカント材を流れる空気（つまり排湿空気）の流量と隙間空間を流れる空気（つまり冷却用空気）の流量とを等しくすることにより、これらの排湿空気と冷却用空気とが合流した後の排湿空気の温度がデシカント材の上流の空気の温度に戻ることになる。
【００１９】
本発明においては、好ましくは、上記空調ダクト及びデシカント材は、空気の流れ方向と直交する方向の断面形状が矩形に形成され、上記デシカント材は、所定の２面が空調ダクトの内壁と接し、他の２面に上記ペルチェ素子が設けられている。
【００２０】
この構成によれば、デシカント材の再生時は断面形状が矩形のデシカント材が２面からペルチェ素子で加熱されるので、デシカント材が短時間で高温となり、短時間で再生される。また、デシカント材の２面が空調ダクトの内壁と接するには、例えば、デシカント材を断面形状が矩形の空調ダクトの１つの角部に寄せればよいので、構造がシンプルとなる。
【００２１】
本発明においては、好ましくは、上記空調ダクト及びデシカント材は、空気の流れ方向と直交する方向の断面形状が矩形に形成され、上記デシカント材は、所定の１面が空調ダクトの内壁と接し、他の３面に上記ペルチェ素子が設けられている。
【００２２】
この構成によれば、デシカント材の再生時は断面形状が矩形のデシカント材が３面からペルチェ素子で加熱されるので、デシカント材が短時間で高温となり、短時間で再生される。また、デシカント材の１面が空調ダクトの内壁と接するには、例えば、デシカント材を断面形状が矩形の空調ダクトの１つの面部に付ければよいので、構造がシンプルとなる。
【００２３】
本発明においては、好ましくは、上記空調ダクト及びデシカント材は、空気の流れ方向と直交する方向の断面形状が矩形に形成され、上記デシカント材は、全ての面が空調ダクトの内壁から離間し、全ての面に上記ペルチェ素子が設けられている。
【００２４】
この構成によれば、デシカント材の再生時は断面形状が矩形のデシカント材が全ての面からペルチェ素子で加熱されるので、デシカント材が短時間で高温となり、短時間で再生される。なお、デシカント材の全ての面を空調ダクトの内壁から離間させるためには、例えば、脚部材を介してデシカント材を空調ダクトに設ければよい。
【発明の効果】
【００２５】
以上のように、本発明は、車両の運転中にデシカント材を強制的に急加熱して短時間で再生する際に、デシカント材の再生効率を維持したまま、排湿空気の温度を低下させることが可能な車両用空調装置を提供するので、空気を除湿するためのデシカント材を組み込んだ車両用空調装置の技術の発展・向上に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態に係る車両用空調装置の全体構成を示すブロック図である（エアコンモード）。
【図２】上記車両用空調装置に組み込んだデシカント材の吸湿・排湿特性を示すグラフである。
【図３】上記車両用空調装置の除湿ユニットの構成を説明するための斜視図であり、（ａ）は、エアコンモードを示すもの、（ｂ）は、再生モードを示すものである。
【図４】上記車両用空調装置の制御系統を示すブロック図である。
【図５】図１に類似のブロック図である（再生モード）。
【図６】上記車両用空調装置の制御ユニットが行う制御動作の１例を示すフローチャートである。
【図７】上記除湿ユニットの変形例を説明するための図であり、（ａ）は、デシカント材の３面にペルチェ素子が設けられたもの、（ｂ）は、デシカント材の全ての面にペルチェ素子が設けられたものである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１は、本実施形態に係る車両１に搭載された車両用空調装置１０の全体構成を示すブロック図である。本実施形態においては、車両１は、内燃機関を持たず、モータ（図示せず）のみで走行する電気自動車である。図１において、符号１ａは車体、符号１ｂは車室内空間、符号１ｃは車外空間（車体１ａの外部の空間）を示す。本発明で「上流」「下流」というときは、特に断らない限り、空調装置１０における空気の流れに関していう。
【００２８】
空調装置１０は、車体１ａの前部に配置され、車体１ａの後部には、車室内空間１ｂと車外空間１ｃとを連通するエキストラクタ１ｄが配置されている。空調装置１０は、車室内空間１ｂの空調を行うもので、車外空間１ｃの空気、すなわち外気を空調装置１０に導入するための外気導入通路１１ａと、車室内空間１ｂの空気、すなわち内気を空調装置１０に導入するための内気導入通路１１ｂとを有する。
【００２９】
外気導入通路１１ａ及び内気導入通路１１ｂの下流端に上流通路１１ｃが接続され、上流通路１１ｃの下流端に第１下流通路１１ｄ及び第２下流通路１１ｅが接続され、第１下流通路１１ｄ及び第２下流通路１１ｅの下流端に吹出口通路１１ｆが接続されている。内気導入通路１１ｂ、上流通路１１ｃ、第２下流通路１１ｅ、及び吹出口通路１１ｆは、それぞれ、本発明の空調ダクトの一部に相当する。
【００３０】
吹出口通路１１ｆの下流端に、空調装置１０で冷却、加熱、又は除湿された空気（空調風）を車室内空間１ｂに吹き出すための複数の吹出口１１ｇが設けられている。詳しくは図示しないが、吹出口１１ｇとして、前席の乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すベント吹出口、前席の乗員の足元に向けて空調風を吹き出すヒート吹出口、後席の乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すリヤベント吹出口、後席の乗員の足元に向けて空調風を吹き出すリヤヒート吹出口、及びフロントウィンドシールド（図示せず）の内面に向けて下方から上方に空調風を吹き出すデフロスタ吹出口等が設けられている。
【００３１】
上流通路１１ｃ内に、上流側から、除湿ユニット２０、ブロアファン（送風手段）１２、及びエバポレータ１３が配置されている。第２下流通路１１ｅ内に、上流側から、ヒータコア（加熱手段）１４、及びＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）ヒータ（加熱手段）１５が配置されている。
【００３２】
外気導入通路１１ａ及び内気導入通路１１ｂの下流端に内外気切替ダンパ１６が配設されている。内外気切替ダンパ１６は、外気導入通路１１ａを閉じる位置（内気循環位置）と内気導入通路１１ｂを閉じる位置（外気導入位置）との間の任意の位置に位置することが可能に構成されている。これにより、外気導入通路１１ａと内気導入通路１１ｂとの開度の割合が調節され、吹出口１１ｇから吹き出される空調風の外気と内気との混合比率が種々調節される。
【００３３】
ブロアファン１２は、内外気切替ダンパ１６の下流に配置され、駆動されることにより送風を行い、外気導入通路１１ａ又は内気導入通路１１ｂから吹出口１１ｇに向けて流れる空気の流れ、すなわち空調風を生成する。
【００３４】
エバポレータ１３は、冷房用の熱交換器であり、ブロアファン１２の下流に配置され、空調風を冷却する。
【００３５】
第１下流通路１１ｄ及び第２下流通路１１ｅの上流端に温度コントロールダンパ１７が配設されている。温度コントロールダンパ１７は、第１下流通路１１ｄを閉じる位置（暖房時位置）と第２下流通路１１ｅを閉じる位置（冷房時位置）との間の任意の位置に位置することが可能に構成されている。これにより、第１下流通路１１ｄと第２下流通路１１ｅとの開度の割合が調節され、吹出口１１ｇから吹き出される空調風の温度が種々調節される。
【００３６】
ヒータコア１４は、暖房用の熱交換器であり、温度コントロールダンパ１７の下流に配置され、空調風を加熱する。ヒータコア１４は、暖房用の熱源として利用し得るモータ及びインバータ（図示せず）の冷却水がその内部を循環する。
【００３７】
ＰＴＣヒータ１５もまた、暖房用の熱交換器であり、ヒータコア１４の下流に配置され、ヒータコア１４で加熱された空調風をさらに加熱する。ＰＴＣヒータ１５は、電力の供給を受けて駆動する電気式ヒータであり、図示しないＰＴＣ素子（正特性サーミスタ）に電力が供給されることによって発熱する。ＰＴＣヒータ１５は、駆動時に発熱して温度が上昇すると抵抗値が増大して電流量を抑制する自己温度制御機能を有する。一方、ＰＴＣヒータ１５は、非駆動時に温度が低下すると抵抗値が減少して電流が流れ易くなり、そのため、冷間始動時は多量の電流（突入電流）が流れるという性質を有する。
【００３８】
本実施形態に係る車両１は、内燃機関を持たず、モータのみで走行する電気自動車である。そのため、発熱量が少ないので、ヒータコア１４を循環するモータ及びインバータの冷却水の温度が相対的に低くなる。したがって、ヒータコア１４だけでは暖房用の熱源として不足するので、それを補うために、追加の暖房用熱源としてＰＣＴヒータ１５が用いられている。
【００３９】
上流通路１１ｃ内で、ブロアファン１２の上流に、空気を除湿するための除湿ユニット２０が配設されている。除湿ユニット２０は、水分を吸収（吸湿）又は排出（排湿）するデシカント材２１を含んでいる。
【００４０】
本実施形態で用いられるデシカント材２１は、所定の基準温度未満のときに空気中の水分を吸収（吸湿）し、上記基準温度以上のときに吸収した水分を排出（排湿）するという性質を有する。上記基準温度は吸排湿反転温度ということができる。
【００４１】
図２は、上記デシカント材２１の吸湿・排湿特性を示すグラフである。図中、実線Ａは、デシカント材２１に供給される空気の温度（インプット温度）の時間変化を示し、破線Ｂは、デシカント材２１を通過した空気の温度（アウトプット温度）の時間変化を示す。
【００４２】
インプット温度Ａが基準温度Ｔａ以上のとき（Ａ≧Ｔａ）は、デシカント材２１は排湿しており再生中である。インプット温度Ａが基準温度Ｔａ未満のとき（Ａ＜Ｔａ）は、デシカント材２１は吸湿中である。
【００４３】
デシカント材２１は、吸湿中は発熱する。したがって、デシカント材２１の吸湿中は、インプット温度Ａよりもアウトプット温度Ｂが高くなる（Ｂ＞Ａ）。
【００４４】
デシカント材２１は、飽和すると発熱が止まる。したがって、デシカント材２１が飽和すると、インプット温度Ａとアウトプット温度Ｂとは略等しくなる（Ｂ≒Ａ）。
【００４５】
本実施形態で用いられるデシカント材２１としては、例えば、シリカゲル、ポリアクリル酸高分子等、所定の基準温度未満のときに吸湿し、上記基準温度以上のときに排湿するという性質を有するものであれば、特に限定されない。
【００４６】
図３に示すように、除湿ユニット２０は、デシカント材２１に加えて、デシカント材２１の再生時にデシカント材２１を加熱するためのペルチェ素子２２をさらに含んでいる。
【００４７】
ペルチェ素子２２は、通電されることにより、一方の面から他方の面に熱が移動する電子部品である。ペルチェ素子２２に通電すると、一方の面で吸熱が起こり、他方の面で発熱が起こる。その吸熱量と発熱量とは基本的に同じである。通電方向を逆転すると、吸熱が起こる吸熱側の面（吸熱面）と発熱が起こる発熱側の面（発熱面）とが逆転する。
【００４８】
本実施形態では、図３に示すように、デシカント材２１は、上流通路１１ｃに、空気の流れ方向（図中の矢印参照）と直交する方向の断面において、上流通路１１ｃの内壁との間に隙間空間１１ｓを残して設けられている。そして、ペルチェ素子２２は、上記デシカント材２１の隙間空間１１ｓを臨む面に設けられている。
【００４９】
具体的に、上流通路１１ｃは四角筒状、デシカント材２１はブロック状であり、上流通路１１ｃ及びデシカント材２１は、空気の流れ方向と直交する方向の断面形状が略正方形に形成されている。デシカント材２１は、上流通路１１ｃの左下（図３に関していう。以下同じ）の角部に寄せられている。これにより、デシカント材２１と上流通路１１ｃの右側部から上部に亘る内壁との間に、Ｌ字状の隙間空間１１ｓが形成されている。デシカント材２１は、左側面及び下面が上流通路１１ｃの左側部の内壁及び下部の内壁と接し、右側面及び上面が隙間空間１１ｓを臨んでいる。そして、デシカント材２１の隙間空間１１ｓを臨む右側面及び上面にペルチェ素子２２が設けられている。ペルチェ素子２２は平板状であり、デシカント材２１の右側面及び上面を過不足なく覆っている。
【００５０】
本実施形態では、ペルチェ素子２２に所定方向に通電すると、ペルチェ素子２２の外側の面が吸熱面となり、内側の面が発熱面となる。つまり、隙間空間１１ｓ側の面で吸熱し、デシカント材２１側の面で発熱する。そのため、図３（ｂ）に示すように、発熱面と接するデシカント材２１が加熱され（Ｈと表示）、吸熱面と接する隙間空間１１ｓが冷却される（Ｃと表示）。これを正駆動状態とする。一方、通電方向を逆転すると、ペルチェ素子２２の外側の面が発熱面となり、内側の面が吸熱面となる。つまり、隙間空間１１ｓ側の面で発熱し、デシカント材２１側の面で吸熱する。そのため、図示しないが、発熱面と接する隙間空間１１ｓが加熱され、吸熱面と接するデシカント材２１が冷却される。これを反駆動状態とする。
【００５１】
デシカント材２１は、空気の流れ方向と直交する上流側の面及び下流側の面が開放されている。そのため、上流通路１１ｃを上流側から流れてきた空気はデシカント材２１を上流側から下流側に通過する。
【００５２】
後述する制御ユニット１００（図４参照）の制御により、内気循環による暖房時は、上記ブロアファン１２及びＰＴＣヒータ１５が駆動される。その結果、内気循環による暖房時は、図３（ａ）に示すように、デシカント材２１を通過した空気は、デシカント材２１により除湿された空調風となる（図３（ａ）において、黒矢印は湿度の高い空気を示し、白矢印は湿度の低い空気を示す）。これをエアコンモードとする。
【００５３】
一方、デシカント材２１の再生時は、上記ブロアファン１２及びペルチェ素子２２が駆動される。その結果、デシカント材２１の再生時は、図３（ｂ）に示すように、ペルチェ素子２２で加熱されたデシカント材２１を通過した空気は、デシカント材２１から水分を奪った高温の排湿空気となり、ペルチェ素子２２で冷却された隙間空間１１ｓを通過した空気は、低温の排湿空気冷却用の空気となる（図３（ｂ）において、白矢印は湿度の低い空気を示し、黒矢印は湿度の高い空気を示す）。これを再生モードとする。
【００５４】
除湿ユニット２０の下流に、上流通路１１ｃから分岐して車外空間１ｃに連通する排湿通路２５が設けられている。具体的に、排湿通路２５は、上流通路１１ｃのブロアファン１２とエバポレータ１３との間の部分に接続されている。排湿通路２５は、デシカント材２１の再生時に、デシカント材２１を通過した排湿空気を車外空間１ｃに排出するためのものである。
【００５５】
排湿通路２５の接続部、つまり上流通路１１ｃと排湿通路２５との分岐部に、上流通路１１ｃ及び排湿通路２５を開閉する再生時排湿ダンパ２６が備えられている。再生時排湿ダンパ２６は、排湿通路２５を閉じたときは上流通路１１ｃを排湿通路２５とエバポレータ１３との間で開き（図１の状態）、排湿通路２５を開いたときは上流通路１１ｃを排湿通路２５とエバポレータ１３との間で閉じる（図５の状態）ように構成されている。
【００５６】
図４は、上記車両用空調装置１０の制御系統を示すブロック図である。
【００５７】
制御ユニット１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含む周知の構成のマイクロプロセッサであり、本発明の制御手段に相当する。
【００５８】
制御ユニット１００には、空調装置１０の操作盤３０、上流通路１１ｃ内で除湿ユニット２０のデシカント材２１に流入する空気の温度（すなわちインプット温度）を検知する温度センサ３１、モータのスタートスイッチ３２、及び車両１の走行速度を検知する車速センサ３３から、それぞれ各信号が入力される。
【００５９】
制御ユニット１００は、上記各信号等に基いて、上記空調装置１０のブロアファン１２、エバポレータ１３、ＰＴＣヒータ１５、各ダンパ１６，１７，２６、及び除湿ユニット２０のペルチェ素子２２に、それぞれ制御信号を出力する。なお、図示しないが、制御ユニット１００は、車両１をモータで走行させるために、インバータにも制御信号を出力する。
【００６０】
以上の構成によれば、内気循環による暖房時は、第２下流通路１１ｅに設けられたヒータコア１４及びＰＴＣヒータ１５で加熱され、上流通路１１ｃに設けられたデシカント材２１で除湿された空調風が得られる。一方、デシカント材２１の再生時は、デシカント材２１が正駆動状態のペルチェ素子２２で強制的に急加熱され、デシカント材２１と上流通路１１ｃの内壁との間の隙間空間１１ｓが正駆動状態のペルチェ素子２２で冷却される。そのため、加熱されたデシカント材２１を通過した高温の排湿空気と、冷却された隙間空間１１ｓを通過した低温の排湿空気冷却用の空気とが同時に生成し、これらが合流することにより、デシカント材２１の下流では、温度が低下した排湿空気が得られる。その結果、排湿空気を排出する排湿通路２５の耐熱性を懸念する必要がなくなる。また、信号待ち等、車両の運転中の一時停車時にデシカント材２１を再生する場合でも、歩行者に対する安全性が図られる。さらに、排湿空気の温度を低下させるためにデシカント材２１の加熱温度を低く抑える、というようなこともせずに済むから、デシカント材２１の再生効率も低下せず高いレベルに維持される。
【００６１】
また、本実施形態では、図３に示すように、デシカント材２１が設けられた部分の上流通路１１ｃの略正方形の断面積のうち、ペルチェ素子２２が占める長方形の領域を除いて、通気抵抗が大きいデシカント材２１が占める略正方形の領域の断面積Ｓ１が、通気抵抗が小さいＬ字状の隙間空間１１ｓの断面積Ｓ２よりも大きい値に設定されている（Ｓ１＞Ｓ２）。そのため、隙間空間１１ｓの流路が狭くなり、隙間空間１１ｓの通気抵抗が大きくなっている。したがって、デシカント材２１の断面積Ｓ１を隙間空間１１ｓの断面積Ｓ２と同じかそれ未満の値に設定した場合に比べて、隙間空間１１ｓを流れる空気の流量が減り、デシカント材２１を流れる空気の流量が増える。これにより、内気循環による暖房時は、空調風の除湿効率が高まり、デシカント材２１の再生時は、デシカント材２１の再生効率が高まる、という有利な作用が奏される。
【００６２】
さらに、本実施形態では、デシカント材２１の再生時に、デシカント材２１を流れる排湿空気の流量と隙間空間１１ｓを流れる冷却用空気の流量とが等しくなるように、デシカント材２１が占める領域の断面積Ｓ１及び隙間空間１１ｓの断面積Ｓ２が設定されている。
【００６３】
具体的に、デシカント材２１を流れる排湿空気の流量は、次の式（１）で求められる。
【００６４】
式（１）：Ｑ＝Ｃ１×Ｓ１×（２×Ｐ÷ρ）（１／２）
ここで、Ｑはデシカント材２１を流れる排湿空気の流量（ｍ３／ｓｅｃ）、Ｃ１はデシカント材２１の流出係数（無次元数、１．０未満の値（例えば０．６〜０．８等））、Ｓ１はデシカント材２１の断面積（ｍ２）、Ｐは上流通路１１ｃ内におけるデシカント材２１の上流の圧力（Ｐａ）、ρはデシカント材２１内の空気の密度（ｋｇ／ｍ３）である。
【００６５】
一方、隙間空間１１ｓを流れる冷却用空気の流量は、次の式（２）で求められる。
【００６６】
式（２）：Ｑ’＝Ｃ２×Ｓ２×（２×Ｐ÷ρ’）（１／２）
ここで、Ｑ’は隙間空間１１ｓを流れる冷却用空気の流量（ｍ３／ｓｅｃ）、Ｃ２は隙間空間１１ｓの流出係数（無次元数、１．０以上の値）、Ｓ２は隙間空間１１ｓの断面積（ｍ２）、Ｐは上流通路１１ｃ内におけるデシカント材２１の上流（すなわち隙間空間１１ｓの上流）の圧力（Ｐａ）、ρ’は隙間空間１１ｓ内の空気の密度（ｋｇ／ｍ３）である。
【００６７】
なお、式（１）及び式（２）において、Ｐは、デシカント材２１の再生時のブロアファン１２の送風量に依存する。また、そのブロアファン１２の送風量は、デシカント材２１の再生時の制御ユニット１００のブロアファン１２に対する駆動量に依存する。
【００６８】
そして、式（１）で求めたＱの値と式（２）で求めたＱ’の値とが等しくなるときの（Ｑ＝Ｑ’）断面積の比（Ｓ１：Ｓ２）から、デシカント材２１の断面積Ｓ１及び隙間空間１１ｓの断面積Ｓ２を設定することができる。
【００６９】
上述したように、ペルチェ素子２２の吸熱量と発熱量とは基本的に同じであるから、デシカント材２１の再生時に、デシカント材２１を流れる排湿空気の流量Ｑと隙間空間１１ｓを流れる冷却用空気の流量Ｑ’とを等しくすることによって、これらの排湿空気と冷却用空気とが合流した後の排湿空気の温度がデシカント材２１の上流の空気の温度に戻る、という作用が得られる。
【００７０】
さらに、本実施形態では、図３に示すように、上流通路１１ｃ及びデシカント材２１は、空気の流れ方向と直交する方向の断面形状が矩形に形成され、デシカント材２１は、左側面及び下面が上流通路１１ｃの左側部の内壁及び下部の内壁と接し、右側面及び上面にペルチェ素子２２が設けられている。そのため、デシカント材２１の再生時は、断面矩形のデシカント材２１がペルチェ素子２２で２面から加熱されるので、デシカント材２１が短時間で高温となり、短時間で再生される。また、デシカント材２１を上流通路１１ｃの角部に寄せるだけで、デシカント材２１の２面が上流通路１１ｃの内壁と接するので、構造がシンプルとなる。
【００７１】
次に、上記制御ユニット１００が行う制御動作を説明する。
【００７２】
まず、エアコンモードでは、制御ユニット１００は、図１に示すように、内外気切替ダンパ１６を内気循環位置に位置させ、再生時排湿ダンパ２６を上流通路１１ｃが排湿通路２５とエバポレータ１３との間で開く位置（通常時位置）に位置させ、温度コントロールダンパ１７を暖房時位置に位置させる。これにより、内気導入通路１１ｂ、上流通路１１ｃ、第２下流通路１１ｅ、及び吹出口通路１１ｆが相互に連通し、全体として内気循環による暖房時の空調ダクトが形成される。
【００７３】
その上で、制御ユニット１００は、空調装置操作盤３０からの設定信号に応じた強さでブロアファン１２を駆動し、空調装置操作盤３０からの設定信号に応じた電力でＰＴＣヒータ１５を駆動させる。これにより、上流通路１１ｃを上流側から流れてきた空気は、図３（ａ）に示すように、デシカント材２１を通過し、空調風が高効率で除湿される。その場合、上述したように、デシカント材２１の断面積Ｓ１が隙間空間１１ｓの断面積Ｓ２よりも大きい値に設定されているから（Ｓ１＞Ｓ２）、隙間空間１１ｓの通気抵抗が大きくなり、隙間空間１１ｓを流れる空気の流量が減り、デシカント材２１を流れる空気の流量が増える。つまり、このエアコンモードでは、空調風の除湿効率が高められる。
【００７４】
以上により、エアコンモードでは、車室内空間１ｂの空気、すなわち内気が、内気導入通路１１ｂ、上流通路１１ｃ、第２下流通路１１ｅ、及び吹出口通路１１ｆを通過し、その間に除湿ユニット２０のデシカント材２１で除湿され、ヒータコア１４及びＰＴＣヒータ１５で加熱されて、乗員が空調装置操作盤３０を操作して設定した温度の空調風が吹出口１１ｇから車室内空間１ｂに吹き出され、再び内気導入通路１１ｂに導入される。
【００７５】
このときの空気の流れのルートをエアコンモードのルートＲ１とする。
【００７６】
一方、再生モードでは、制御ユニット１００は、図５に示すように、内外気切替ダンパ１６を内気循環位置に位置させ、再生時排湿ダンパ２６を上流通路１１ｃが排湿通路２５とエバポレータ１３との間で閉じる位置（再生時位置）に位置させる（温度コントロールダンパ１７の位置は問題ではない）。これにより、内気導入通路１１ｂ、上流通路１１ｃのエバポレータ１３より上流側の部分、及び排湿通路２５が相互に連通する。
【００７７】
その上で、制御ユニット１００は、除湿ユニット２０のペルチェ素子２２に所定方向に通電する。これにより、図３（ｂ）の正駆動状態が実現し、デシカント材２１が基準温度Ｔａ以上の例えば１００℃近い高温まで強制的に急加熱され（Ｈ）、隙間空間１１ｓが冷却される（Ｃ）。また、制御ユニット１００は、ブロアファン１２を駆動する。これにより、図３（ｂ）に示すように、上流通路１１ｃを上流側から流れてきた空気のうち、デシカント材２１を通過した空気は、高温の排湿空気となり、隙間空間１１ｓを通過した空気は、上記排湿空気を冷却するための低温の冷却用空気となる。その場合、上述したように、デシカント材２１の断面積Ｓ１が隙間空間１１ｓの断面積Ｓ２よりも大きい値に設定されているから（Ｓ１＞Ｓ２）、隙間空間１１ｓの通気抵抗が大きくなり、隙間空間１１ｓを流れる空気の流量が減り、デシカント材２１を流れる空気の流量が増える。つまり、この再生モードでは、デシカント材２１の再生効率が高められる。
【００７８】
なお、制御ユニット１００は、この再生モードでは、再生時間の短縮のため、ブロアファン１２を最大駆動する。
【００７９】
以上により、再生モードでは、車室内空間１ｂの空気、すなわち内気が、内気導入通路１１ｂ、上流通路１１ｃのエバポレータ１３より上流側の部分、及び排湿通路２５を通過し、その間に、除湿ユニット２０のデシカント材２１を通過した空気がペルチェ素子２２で基準温度Ｔａ以上の温度まで加熱されたデシカント材２１から水分を奪った高温の排湿空気となり、隙間空間１１ｓを通過した空気が低温の排湿空気冷却用の空気となって、排湿空気と冷却用空気とがデシカント材２１の下流で合流し、排湿空気の温度が低下する。そして、この温度が低下した排湿空気が排湿通路２５を通って車外空間１ｃに排出される。
【００８０】
なお、この再生モードでは、車室内空間１ｂの空気が車外空間１ｃに排出されるので、それを補うために、エキストラクタ１ｄが開いて、車外空間１ｃの空気が車室内空間１ｂに導入される。
【００８１】
このときの空気の流れのルートを再生モードのルートＲ２とする。
【００８２】
図６は、上記制御ユニット１００が行う制御動作の１例を示すフローチャートである。このフローチャートは、車両１の始動時からスタートする。
【００８３】
制御ユニット１００は、スタートスイッチ３２がオンされると、ステップＳ１で、インバータに制御信号を出力して、車両１をＲＥＡＤＹ（走行可能）状態とする。
【００８４】
制御ユニット１００は、ステップＳ２で、ブロアファン１２、ＰＴＣヒータ１５、及び各ダンパ１６，１７，２６に制御信号を出力して、空調装置１０を通常のエアコンモード、すなわち内気循環による暖房モードとする（図１の状態）。このとき、空調風は、デシカント材２１を通過して、高効率で除湿される。
【００８５】
制御ユニット１００は、ステップＳ３で、車速センサ３３からの信号に基づき、車両１が停車状態又は加速状態か否かを判定する。停車状態とは、始動直後のアクセルペダルをまだ踏み込んでいない状態（発進前）や、あるいは、信号待ち等、車両１の運転中（スタートスイッチ３２がオンされている状態）の一時停車の状態等が含まれる。加速状態とは、アクセルペダル（図示せず）が踏み込まれることにより車両１の速度が増大している状態である。制御ユニット１００は、ＹＥＳのときはステップＳ４に進み、ＮＯのときはステップＳ２に戻る（エアコンモードの継続）。
【００８６】
制御ユニット１００は、ステップＳ４で、デシカント材２１が飽和状態か否かを判定する。この判定は、例えば、前回デシカント材２１を再生してからの走行距離や走行時間等から行うことができる（上記走行距離や走行時間が長いほど飽和状態に近い）。あるいは、上述したように、デシカント材２１のインプット温度Ａとアウトプット温度Ｂとが略等しいか否かにより行うことができる（いままでＢ＞ＡだったのがＢ≒Ａに近づくほど飽和状態に近い）。制御ユニット１００は、ＹＥＳのときはステップＳ５に進み（エアコンモードから再生モードへの切替え）、ＮＯのときはステップＳ２に戻る（エアコンモードの継続）。
【００８７】
制御ユニット１００は、ステップＳ５で、ブロアファン１２、各ダンパ１６，１７，２６、及びペルチェ素子２２に制御信号を出力して、空調装置１０をデシカント材２１の再生モードとする（図５の状態）。詳しくは、再生時排湿ダンパ２６を開（排湿通路２５を開、上流通路１１ｃを閉）とし、ブロアファン１２を全開（最大駆動）とする。また、ペルチェ素子２２が正駆動状態となるように通電（所定方向に通電）する（図３（ｂ）の状態）。このとき、除湿ユニット２０のデシカント材２１を通過した高温の排湿空気と、隙間空間１１ｓを通過した低温の冷却用空気とが合流して、温度が低下した排湿空気が安全に排湿通路２５を経由して車外空間１ｃに排出される。
【００８８】
制御ユニット１００は、ステップＳ６で、デシカント材２１の再生度合いを計算する。この計算は、例えば、再生モードの実行時間、デシカント材２１の容量、ペルチェ素子２２の加熱温度等から行うことができる（上記実行時間が長いほど、上記容量が小さいほど、上記加熱温度が高いほど再生度合いが大きい）。
【００８９】
制御ユニット１００は、ステップＳ７で、デシカント材２１の再生度合いが所定の閾値（例えば９０％等）以上か否かを判定する。制御ユニット１００は、ＹＥＳのときはステップＳ２に戻り（再生モードからエアコンモードへの切替え）、ＮＯのときはステップＳ５に戻る（再生モードの継続）。
【００９０】
以上により、このフローチャートによれば、再生モードは、乗員が車両１に乗車している車両１の運転中に行われる（ステップＳ３でＹＥＳ）。
【００９１】
本実施形態では、制御ユニット１００は、内気循環による暖房時（ステップＳ２）は、デシカント材２１の再生時（ステップＳ５）よりも、送風量が少なくなるようにブロアファン１２を駆動させる。具体的に、制御ユニット１００は、上述したように、エアコンモードでは、空調装置操作盤３０からの設定信号に応じた強さでブロアファン１２を駆動するのみであるが、再生モードでは、再生時間の短縮のため、ブロアファン１２を最大駆動する。
【００９２】
なお、上記実施形態では、図３に示すように、デシカント材２１の２面が上流通路１１ｃの内壁と接し、他の２面にペルチェ素子２２を設けたが、これに限らず、例えば、図７（ａ）に示すように、デシカント材２１の１面が上流通路１１ｃの内壁と接し、他の３面にペルチェ素子２２を設けてもよい。この場合、デシカント材２１の再生時は、断面矩形のデシカント材２１がペルチェ素子２２で３面から加熱されるので、デシカント材２１が短時間で高温となり、短時間で再生される。また、デシカント材２１を上流通路１１ｃの面部に付けるだけで、デシカント材２１の１面が上流通路１１ｃの内壁と接するので、構造がシンプルとなる。
【００９３】
また、例えば、図７（ｂ）に示すように、デシカント材２１の全ての面（４面）が上流通路１１ｃの内壁から離間し、全ての面（４面）にペルチェ素子２２を設けることもできる。この場合、デシカント材２１の再生時は、断面矩形のデシカント材２１がペルチェ素子２２で全ての面から加熱されるので、デシカント材２１が短時間で高温となり、短時間で再生される。なお、デシカント材２１の全ての面を上流通路１１ｃの内壁から離間させるためには、例えば、図示したように、脚部材２３を介してデシカント材２１を上流通路１１ｃに設ければよい。この場合、脚部材２３は、隙間空間１１ｓを流れる空気の流通を妨げないよう、支柱状のものや、空気の流れ方向に沿って延びる壁状のもの等が好ましい。
【００９４】
また、デシカント材２１の２面が上流通路１１ｃの内壁と接する図３以外の他の態様として、例えば、デシカント材２１の上下の面が上流通路１１ｃの上部及び下部の内壁と接する態様や、デシカント材２１の左右の側面が上流通路１１ｃの左側部及び右側部の内壁と接する態様等が挙げられる。
【００９５】
また、デシカント材２１の１面が上流通路１１ｃの内壁と接する図７（ａ）以外の他の態様として、例えば、デシカント材２１の上面、左側面又は右側面が上流通路１１ｃの上部、左側部又は右側部の内壁と接する態様等が挙げられる。
【００９６】
また、デシカント材２１の全ての面が上流通路１１ｃの内壁から離間する図７（ｂ）以外の他の態様として、例えば、脚部材２３をデシカント材２１の上面、左側面又は右側面と上流通路１１ｃの上部、左側部又は右側部の内壁との間に介設する態様等が挙げられる。
【００９７】
また、ステップＳ３で、車両１の急減速時にデシカント材２１を再生してもよい。この構成によっても、乗員の意識が車両１の挙動に向く時間帯を利用してデシカント材２１が再生される。
【００９８】
また、式（１）及び式（２）で、Ｐを上流通路１１ｃ内におけるデシカント材２１の上流の圧力と下流の圧力との差圧（Ｐａ）としてもよい。
【００９９】
さらに、第２下流通路１１ｅのＰＴＣヒータ１５に代えて、例えば電熱式ヒータや遠赤外線ヒータ等を用いてもよい。
【０１００】
さらに、空調ダクトにおいて、除湿ユニット２０をブロアファン１２の下流に配設してもよく、除湿ユニット２０をヒータコア１４及びＰＴＣヒータ１５の下流に配設してもよい。
【０１０１】
さらに、デシカント材２１の再生中に内外気切替ダンパ１６を駆動して外気導入を行ってもよい。この場合、湿度の低い外気をデシカント材２１に流してデシカント材２１を再生するので、デシカント材２１からの排湿、すなわちデシカント材２１の再生が促進される。
【符号の説明】
【０１０２】
１      車両（電気自動車）
１ｂ    車室内空間
１ｃ    車外空間
１０    車両用空調装置
１１ｂ  内気導入通路（空調ダクト）
１１ｃ  上流通路（空調ダクト）
１１ｅ  第２下流通路（空調ダクト）
１１ｆ  吹出口通路（空調ダクト）
１１ｓ  隙間空間
１２    ブロアファン（送風手段）
１４    ヒータコア（空調用加熱手段）
１５    ＰＴＣヒータ（空調用加熱手段）
２０    除湿ユニット
２１    デシカント材
２２    ペルチェ素子
２３    脚部材
２５    排湿通路
２６    再生時排湿ダンパ
１００  制御ユニット（制御手段）
Ｓ１    デシカント材が占める領域の断面積
Ｓ２    隙間空間の断面積
Ｔａ    基準温度（吸排湿反転温度）
【図１】
2015182636.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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