(57)【要約】【課題】車両用空気調和機のダクトに取り付けられる車載用イオン発生装置において、ダクトの帯電をすばやく中和し、車室内に効率よくイオンを供給できるようにする。【解決手段】車両用空気調和機本体１に接続されるダクト２に取り付けられるイオン発生装置１０は、正負イオンを同時に放出できるものである。空気調和機本体１が運転中である時、または空気調和機本体１が運転を開始した時にイオン発生装置１０が運転を開始したときは、イオン発生装置１０は、ダクト２の帯電を中和する帯電中和モードで運転される。帯電中和モードは、イオン発生装置１０の運転開始時にイオン放出量を一時的に増加させる運転モード、またはイオン発生装置１０の運転開始時に正イオンのみを発生させる運転モードである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用空気調和機のダクトに取り付けられるイオン発生装置において、
当該イオン発生装置は正負イオンを同時に放出できるものであるとともに、前記空気調和機の運転中または運転開始時に運転を開始したときは、前記ダクトの帯電を中和する帯電中和モードで運転されることを特徴とする車載用イオン発生装置。
【請求項２】
前記帯電中和モードは、前記イオン発生装置の運転開始時にイオン放出量を一時的に増加させる運転モードであることを特徴とする請求項１に記載の車載用イオン発生装置。
【請求項３】
前記帯電中和モードは、前記イオン発生装置の運転開始時に正イオンのみを発生させる運転モードであることを特徴とする請求項１に記載の車載用イオン発生装置。
【請求項４】
前記ダクトから吹き出されるイオンのイオンバランスを検知するイオン検知手段を備え、イオンバランスが悪ければバランスが改善するまで前記帯電中和モードの運転が継続されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の車載用イオン発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用空気調和機に組み合わせて用いられる車載用イオン発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両（自動車）に対する空気調和機の装備は、今では当然のことと考えられている。近年では、単に車内温度を調節するばかりでなく、車内空気を改質して乗員により高い快適感を与えることに目が向けられるようになっている。その例を特許文献１、２に見ることができる。
【０００３】
特許文献１に記載された車両用空調装置は、空調装置本体の内部にイオン発生器を有し、マイナスイオンを含む空気を放出することによって快適感を高め、またプラスイオンを含む空気を放出することによって車室内の除菌を行えるようになっている。
【０００４】
特許文献２に記載された車両用空調装置は、イオン発生手段及びオゾン発生手段を備え、イオンを車室内に供給して車室内の除塵を行うイオン除塵モードと、オゾンで蒸発器とその周辺部材の除菌を行うオゾン殺菌モードを選択的に、または同時に実施できるようになっている。
【０００５】
特許文献３には、車両用空気調和機に限定される訳ではないが、空気中に正イオンＨ＋（Ｈ２Ｏ）ｍ（ｍは任意の自然数）と負イオンＯ２-（Ｈ２Ｏ）ｎ（ｎは任意の自然数）を同時に放出し、空気中の浮遊細菌やカビ菌を殺菌する方法及びその方法を実施する空気調和機が開示されている。
【０００６】
特許文献４には、正負イオンを空調ダクト経由で搬送する構造が開示されている。ここではダクトの内面に導電性を有する部材を設け、この部材をアース電位に接続することにより、ダクト内面の帯電を防止し、イオンの電荷が中和されることを防いでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−７３４３７号公報
【特許文献２】特開２０１０−４２７５０号公報
【特許文献３】特許第３７７３７６７号公報
【特許文献４】特開２００６−３４９２８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
正イオンにせよ負イオンにせよ、車両用空気調和機のダクトを通じて車室にイオンを供給すると、途中でイオンの数が減少して行くことが知られている。これは、ダクトが帯電しており、帯電部分にイオンが衝突することにより、イオンの電荷が中和されてしまうためである。そのため、帯電が解消されるまではダクトから放出される正負イオンのイオンバランスが悪くなり、ねらいとする除菌や消臭の効果が得られにくくなってしまう。イオン発生装置で発生させたイオンは、できるだけ途中で減少させることなく効率的に供給することが求められる。
【０００９】
車両用空気調和機のダクトには、複雑な形状を成型する必要があることから、また組み付け時の扱いやすさから、材料として、軟質ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）などが使用されることが多い。これらの材料は絶縁性が高いため帯電しやすく、イオンの搬送には不向きであると言わざるを得ない。
【００１０】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、車両用空気調和機のダクトに取り付けられる車載用イオン発生装置において、ダクトの帯電をすばやく中和し、車室内に効率よくイオンを供給できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の好ましい実施形態によれば、車両用空気調和機のダクトに取り付けられるイオン発生装置は、正負イオンを同時に放出できるものであるとともに、前記空気調和機の運転中または運転開始時に運転を開始したときは、前記ダクトの帯電を中和する帯電中和モードで運転される。
【００１２】
本発明の好ましい実施形態によれば、上記構成の車載用イオン発生装置において、前記帯電中和モードは、前記イオン発生装置の運転開始時にイオン放出量を一時的に増加させる運転モードである。
【００１３】
本発明の好ましい実施形態によれば、上記構成の車載用イオン発生装置において、前記帯電中和モードは、前記イオン発生装置の運転開始時に正イオンのみを発生させる運転モードである。
【００１４】
本発明の好ましい実施形態によれば、上記構成の車載用イオン発生装置において、前記ダクトから吹き出されるイオンのイオンバランスを検知するイオン検知手段を備え、イオンバランスが悪ければバランスが改善するまで前記帯電中和モードの運転が継続される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、車両用空気調和機の運転中または運転開始時に、当該車両用空気調和機のダクトに取り付けられたイオン発生装置が運転を開始したときは、当該イオン発生装置は、ダクトの帯電を中和する帯電中和モードで運転されるから、ダクトの帯電をすばやく除去し、車室内に効率よくイオンを供給できる態勢を速やかに確立できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】車両用空気調和機のダクトにイオン発生装置が取り付けられた様子を示す概略図で、ダクトが帯電している時の状況を示すものである。
【図２】図１と同様の概略図で、ダクトの帯電が中和した状況を示すものである。
【図３】イオン発生素子の構造図である。
【図４】イオン発生素子に電圧印加を行う電圧印加回路図である。
【図５】イオン発生素子の各端子の動作波形を示す図である。
【図６】風量とイオン放出量の関係を示すグラフである。
【図７】第１実施形態に係るイオン発生装置のブロック構成図である。
【図８】第１実施形態に係るイオン発生装置の動作を示すフローチャートである。
【図９】第２実施形態に係るイオン発生装置のブロック構成図である。
【図１０】第２実施形態に係るイオン発生装置の動作を示すフローチャートである。
【図１１】第３実施形態に係るイオン発生装置の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１に車両用空気調和機の概略構造を示す。車両用空気調和機は、車両用空気調和機本体１と、車両用空気調和機本体１に接続されたダクト２により構成される。車両用空気調和機本体１は、送風機３と、図示しない熱交換器を備える。送風機３が吹き出す空気はダクト２を通じて車室内に供給される。ダクト２は先端に吹出口２ａを有する他、途中にイオン発生装置１０が取り付けられている。イオン発生装置１０は正イオンＨ＋（Ｈ２Ｏ）ｍ（ｍは任意の自然数）と負イオンＯ２-（Ｈ２Ｏ）ｎ（ｎは任意の自然数）を同時に生成することができるものである。
【００１８】
イオン発生装置１０には図３に示すイオン発生素子１１が搭載されている。イオン発生素子１１は板状の誘電体１２の上に第１放電部１３と第２放電部１４を形成したものである。第１放電部１３には、放電電極１３ａ、誘導電極１３ｂ、接続端子１３ｃ、及び接続端子１３ｄが含まれる。第２放電部１４には、放電電極１４ａ、誘導電極１４ｂ、接続端子１４ｃ、及び接続端子１４ｄが含まれる。第１放電部１３の放電電極１３ａと誘導電極１３ｂの間、及び第２放電部１４の放電電極１４ａと誘導電極１４ｂの間にそれぞれ後述の電圧印加を行い、放電電極１３ａの近傍と放電電極１４ａの近傍で放電を行うことにより、正負イオンを発生させる。
【００１９】
イオン発生素子１１に対し、図４に示す電圧印加回路２０で高圧の電圧を印加する。電圧印加回路２０の中心になるのはトランス２１である。トランス２１は一次側巻線２１ａと二次側巻線２１ｂ、２１ｃを備え、二次側巻線２１ｂにはイオン発生素子１１の放電電極１３ａと誘導電極１３ｂが接続され、二次側巻線２１ｃにはイオン発生素子１１の放電電極１４ａと誘導電極１４ｂが接続されている。一次側巻線２０ａは、電源２２（車載バッテリーから電流が供給される）、入力抵抗２３、整流ダイオード２４、スイッチング素子２５、コンデンサ２６、及びダイオード２７により構成される一次側駆動回路に接続される。
【００２０】
放電電極１３ａには、二次側巻線２１ｂに加え、ダイオード２８のカソードとダイオード２９のアノードが接続される。ダイオード２８のアノードとダイオード２９のカソードはそれぞれ切換リレー３０の選択端子に接続されるものであって、ダイオード２８のアノードは選択端子３０ｂに接続され、ダイオード２９のカソードは選択端子３０ａに接続される。切換リレー３０の共通端子３０ｃは抵抗３１を介して接地端子、または電源２２の片側に接続される。放電電極１４ａはダイオード３２を介して接地端子、または電源２２の片側に接続される。
【００２１】
トランス２１の一次側では、電源２２の電圧により、入力抵抗２３及び整流ダイオード２４を介してコンデンサ２６が充電される。コンデンサ２６の電圧が規定値以上になるとスイッチング素子２５がＯＮになり、一次側巻線２１ａに電圧が印加される。その直後、コンデンサ２６に蓄積された電荷は一次側巻線２１ａとスイッチング素子２５を通じて放電され、コンデンサ２６の電圧はゼロに戻る。その後、コンデンサ２６の充電が再開される。このようにしてコンデンサ２６は充放電を繰り返し、一次側巻線２１ａには断続的に電流が流れることになる。一次側巻線２１ａに電流が流れると、二次側巻線２１ｂ、２１ｃに高圧が発生する。
【００２２】
次に、イオン発生素子１１の動作電圧波形について説明する。トランス２１の二次側巻線２１ｂ、２１ｃの両端には、図５（ａ）のような交番電圧のインパルス波形が印加される。二次側巻線２１ｂ、２１ｃに接続されるダイオード２９、３２の向きは、図４に示す通り逆向きである。放電電極１３ａ、誘導電極１３ｂ、放電電極１４ａ、誘導電極１４ｂの電圧は、接地端子を基準とするか、または電源２２の片側（ダイオード２９、３２が接続される側）の電位を基準とするとき、電圧波形が図５の（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）に示す通りとなる。すなわち図５（ａ）の波形がそれぞれマイナスとプラスにバイアスされた波形となる。
【００２３】
電圧印加回路２０において、切換リレー３０が選択端子３０ａ側に切り換えられていると、放電電極１３ａと誘導電極１３ｂは、接地端子を基準とするか、または電源２２の片側（ダイオード２９が接続される側）の電位を基準とするとき、共にマイナス電位であり、負イオンが発生する。切換リレー３０が選択端子３０ｂ側に切り換えられていると、放電電極１３ａと誘導電極１３ｂは、接地端子を基準とするか、または電源２２の片側（ダイオード２８が接続される側）の電位を基準とするとき、共にプラス電位であり、正イオンが発生する。
【００２４】
放電電極１４ａと誘導電極１４ｂは、接地端子を基準とするか、または電源２２の片側（ダイオード３２が接続される側）の電位を基準とするとき、共にプラス電位であり、常に正イオンが発生する。
【００２５】
ダイオード３２を逆向きに接続したときは、放電電極１４ａと誘導電極１４ｂは、接地端子を基準としたとき、共にマイナス電位となり、常に負イオンを発生させることができる。
【００２６】
上記の説明から理解されるように、イオン発生素子１１は正負イオンを同時に発生させることが可能である。切換リレー３０を選択端子３０ｂの側に切り換えれば正イオンのみを発生させることができる。ダイオード３２の接続の向きを逆にすれば、負イオンのみを発生させることも可能である。
【００２７】
イオン発生素子１１のイオン放出量は、ダクト２を通って流れる風量によって増減する。図６にイオン濃度と風量の関係を示す。風量を「弱風」「標準」「強風」の３段階に設定し、「標準」時のイオン発生濃度を１００％とした場合、「弱風」時のイオン発生濃度は８５％、「強風」時のイオン発生濃度は１１５％となる。この理由は次のように考えられる。正イオンと負イオンを同時に発生するイオン発生素子においては、正イオンと負イオンが発生直後から互いのクーロン力で引き合って再結合する。その結果、イオンとしては消滅して別の物質になってしまう。風量が大であると発生した正イオンと負イオンが素速く引き離され、再結合して消滅する分が減少するので、結果としてイオン放出量が増大したのと同じことになる。従って、ダクト２を通って流れる風量を増すことにより、言い方を変えれば風速を上げることにより、イオンの放出量を増すことができる。
【００２８】
イオン発生装置１０のブロック構成は図７に示す通りである。図７では電源２２と計時手段４１が制御部４０とは別のものとして描かれているが、電源２２と計時手段４１が制御部４０に一体化される構成であってもかまわない。
【００２９】
本発明の特徴とするところは、車両用空気調和機の運転中または運転開始時にイオン発生装置１０の運転を開始したとき、イオン発生装置１０は、ダクト２の帯電を中和する帯電中和モードで運転されることである。第１実施形態における帯電中和モードは、イオン発生装置１０の運転開始時にイオン放出量を一時的に増加させる運転モードである。以下それを図８のフローチャートに基づき説明する。
【００３０】
図８のステップ＃１０１ではイオン発生素子１１が起動される。ダクト２は、前述のような帯電しやすい樹脂材料で成型されており、それは一般的にマイナスに帯電しやすい。このためダクト２は、図１に模式的に示すようにマイナスに帯電しており、イオン発生装置１０から正負イオンを同時に放出した場合、正イオンが多く消費される結果となり、吹出口２ａからは負イオンを多く含む空気が送出される。
【００３１】
ステップ＃１０２ではイオン放出量を一時的に増加させる。ここでは送風機３を「強風」にしてイオン放出量を増加させる。これにより、ダクト２の帯電は速やかに中和され、図２に示す、帯電のない状態になって行く。
【００３２】
ステップ＃１０３では帯電中和モードでの運転開始以来の時間経過をチェックする。予め設定されている時間が経過したらステップ＃１０４に進む。
【００３３】
ステップ＃１０４ではイオン放出量を通常状態にする。ここでは送風機３を「標準」の送風状態に戻す。ダクト２の帯電は中和されているので、所期の正負バランスとなったイオンが吹出口２ａから送出される。
【００３４】
ステップ＃１０５ではイオン発生装置１０の停止操作が行われたかどうかをチェックする。停止操作が行われたらステップ＃１０６に進み、イオン発生素子１１の動作を停止させる。
【００３５】
第１実施形態では、イオン発生装置１０のイオン放出量を増加させるのに、送風機３の風量（「風速」と言い換えてもよい）を増すという手段を採用したが、それ以外の手段でイオン放出量を増加させることもできる。例えば、イオン発生素子１１に印加する高電圧の電圧を上げる、高電圧の周波数を増加させる、などの手段によってもイオン放出量を増加させることができる。
【００３６】
本発明の第２実施形態に係るイオン発生装置１０のブロック構成を図９に示す。図７から変わった点は、計時手段４１に代えてイオン検知手段４２が設けられている点である。イオン検知手段４２はダクト２の吹出口２ａに配置されたイオンセンサーを含み、イオンセンサーが検知したイオン量から正イオンと負イオンのバランスを算出して制御部４０にフィードバックし、イオン量を調整する。以下その動作を図１０のフローチャートに基づき説明する。
【００３７】
図１０のステップ＃１１１ではイオン発生素子１１が起動される。ステップ＃１１２ではイオン検知手段４２が、イオンバランスが悪いかどうかを検知する。ここで「イオンバランスが悪い」とは、負イオン量よりも正イオン量が多い状態、または、負イオン量よりも正イオン量が１０％以上少ない状態をいう。イオンバランスが悪いと判定されたときはステップ＃１１３に進む。
【００３８】
ステップ＃１１３では、イオンバランスを回復するため、イオン放出量を一時的に増大させる。ここでは送風機３を「強風」にしてイオン放出量を増大させる。ステップ＃１１３からステップ＃１１２に戻るので、イオンバランスが悪いとの判定が続くかぎり、送風機は「強風」モードでの運転を継続することになる。
【００３９】
イオンバランスが改善し、ステップ＃１１２でイオンバランスが悪くないと判定されるに至ったときは、ステップ＃１１４に進む。ステップ＃１１４ではイオン放出量を通常状態にする。ここでは送風機３を「標準」の送風状態に戻す。これにより、所期の正負バランスとなったイオンが吹出口２ａから送出される。
【００４０】
ステップ＃１１５ではイオン発生装置１０の停止操作が行われたかどうかをチェックする。停止操作が行われたらステップ＃１１６に進み、イオン発生素子１１の動作を停止させる。
【００４１】
本発明では、次の構成が第３実施形態となる。すなわちイオン発生装置１０は、それを搭載した車両に乗員が乗車した後、空気調和機運転中にイオン生成を指示されたとき、または空気調和機の起動とともにイオン発生素子１１が起動したときから一定の時間、正イオンのみを発生する。このように正イオンのみを発生するモードが第３実施形態における帯電中和モードである。実施形態１よりも約倍量の正イオンが送出されるため、ダクト２の帯電が短時間で中和される。
【００４２】
図４において、切換リレー３０の接点を選択端子３０ｂに切り換えて正イオン発生モードにし、それを数十秒間継続する。その後切換リレー３０の接点を選択端子３０ａに切り換えて正負イオン発生モードにし、その正負イオン発生モードでの運転を、停止操作があるまで継続する。
【００４３】
第３実施形態のフローチャートを図１１に示す。ステップ＃１２１ではイオン発生素子１１が起動される。
【００４４】
ステップ＃１２２ではイオン発生装置１０は正イオン発生モードで運転される。大量に発生する正イオンにより、ダクト２の帯電が短時間で中和される。ここで送風機３の風量を「強風」にすれば、正イオンの放出量をさらに増すことができる。
【００４５】
ステップ＃１２３では正イオン発生モードでの運転開始以来の時間経過をチェックする。予め設定されている時間が経過したらステップ＃１２４に進む。
【００４６】
ステップ＃１２４では正イオン発生モードを正負イオン発生イオン発生モードに戻す。ダクト２の帯電は中和されているので、所期の正負バランスとなったイオンが吹出口２ａから送出される。
【００４７】
ステップ＃１２５ではイオン発生装置１０の停止操作が行われたかどうかをチェックする。停止操作が行われたらステップ＃１２６に進み、イオン発生素子１１の動作を停止させる。
【００４８】
第２実施形態のイオン検知手段４２を第３実施形態に組み合わせ、イオンバランスを制御部４０にフィードバックしてイオン量を調整するようにしてもよい。
【００４９】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は車載用イオン発生装置に広く利用可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１    車両用空気調和機本体
２    ダクト
２ａ  吹出口
１０  イオン発生装置
１１  イオン発生素子
２０  電圧印加回路
【図１】
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【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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