特開 2022-53109 車両用空調装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022053109

(43)【公開日】2022-04-05

(54)【発明の名称】車両用空調装置

(51)【国際特許分類】

   B60H 3/00 20060101AFI20220329BHJP

【ＦＩ】

B60H3/00 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020159731

(22)【出願日】2020-09-24

(71)【出願人】

【識別番号】000141901

【氏名又は名称】株式会社ケーヒン

(74)【代理人】

【識別番号】100077665

【弁理士】

【氏名又は名称】千葉 剛宏

(74)【代理人】

【識別番号】100116676

【弁理士】

【氏名又は名称】宮寺 利幸

(74)【代理人】

【識別番号】100191134

【弁理士】

【氏名又は名称】千馬 隆之

(74)【代理人】

【識別番号】100136548

【弁理士】

【氏名又は名称】仲宗根 康晴

(74)【代理人】

【識別番号】100136641

【弁理士】

【氏名又は名称】坂井 志郎

(74)【代理人】

【識別番号】100180448

【弁理士】

【氏名又は名称】関口 亨祐

(72)【発明者】

【氏名】松山 真大

【テーマコード（参考）】

3L211

【Ｆターム（参考）】

3L211BA09

3L211DA74

(57)【要約】

【課題】車室内に送風する空気の悪臭を一層抑制することができる車両用空調装置を提供する。
【解決手段】車両用空調装置１０は、エバポレータ１４と、ヒータコア１６と、ヒータコア１６が配置された加熱流路３０と、加熱流路３０を迂回するバイパス流路３２と、加熱流路３０の空気とバイパス流路３２の空気とが混合される混合流路３４と、を有する。また車両用空調装置１０は、加熱流路３０においてヒータコア１６の下流から加熱流路３０と混合流路３４の境界までの範囲に配置された脱臭用の第１光触媒５１と、混合流路３４に配置された脱臭用の第２光触媒５３と、を備える。ヒータコア１６を通過した空気は、第１光触媒５１及び第２光触媒５３を経由して車室内へと送風される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

送風機から送風された空気を冷却する冷却用熱交換器と、
前記空気を加熱する加熱用熱交換器と、
前記冷却用熱交換器の下流において、前記加熱用熱交換器が配置された加熱流路と、
前記冷却用熱交換器の下流において、前記加熱流路を迂回して前記空気が流通可能なバイパス流路と、
前記加熱流路を流通した前記空気及び前記バイパス流路を流通した前記空気が混合される混合部と、を有し、
前記混合部を通過した空気を車室内へ送風する車両用空調装置であって、
前記加熱流路において前記加熱用熱交換器の下流から前記加熱流路と前記混合部の境界までの範囲に配置された脱臭用の第１光触媒と、
前記混合部に配置された脱臭用の第２光触媒と、を備え、
前記加熱用熱交換器を通過した空気は、前記第１光触媒及び前記第２光触媒を経由して前記車室内へと送風される
車両用空調装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、空気を冷却する冷却用熱交換器と、空気を加熱する加熱用熱交換器とを備える車両用空調装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、車室内に対して悪臭を含む空気の送風を抑制するために、脱臭フィルタを備えた車両用空調装置が開示されている。特許文献１に開示の車両用空調装置は、光触媒を担持した脱臭フィルタ（光触媒フィルタ）と、光触媒フィルタに光を照射する光源とを送風機の上流側に備える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－１７１０８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、車両用空調装置は、送風機の下流側においても悪臭が生じるおそれがある。例えば、冷却用熱交換器の冷却時に発生する凝縮水により、冷却用熱交換器よりも下流側の部品にはカビやバクテリア等が繁殖することがある。そして、カビやバクテリア等に起因して生じる物質が悪臭の原因となる。

【0005】

本発明は、上記の車両用空調装置の技術に関連するものであり、車室内に送風する空気の悪臭を一層抑制することができる車両用空調装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記の目的を達成するために、本発明の一態様は、送付機から送風された空気を冷却する冷却用熱交換器と、前記空気を加熱する加熱用熱交換器と、前記冷却用熱交換器の下流において、前記加熱用熱交換器が配置された加熱流路と、前記冷却用熱交換器の下流において、前記加熱流路を迂回して前記空気が流通可能なバイパス流路と、前記加熱流路を流通した前記空気及び前記バイパス流路を流通した前記空気が混合される混合部と、を有し、前記混合部を通過した空気を車室内へ送風する車両用空調装置であって、前記加熱流路において前記加熱用熱交換器の下流から前記加熱流路と前記混合部の境界までの範囲に配置された脱臭用の第１光触媒と、前記混合部に配置された脱臭用の第２光触媒と、を備え、前記加熱用熱交換器を通過した空気は、前記第１光触媒及び前記第２光触媒を経由して前記車室内へと送風される。

【発明の効果】

【0007】

上記の車両用空調装置は、車室内に供給する空気の悪臭を一層抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一実施形態に係る車両用空調装置の主要構成箇所を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

【0010】

本発明の一実施形態に係る車両用空調装置１０は、図１に示すように、空気の流路を内部に有したケース１２を備える。また、車両用空調装置１０は、空気を冷却するエバポレータ１４（冷却用熱交換器）と、空気を加熱するヒータコア１６（加熱用熱交換器）と、空気の流通状態を切り替えるドア機構１８と、をケース１２内に備える。

【0011】

ケース１２は、空気の流路を構成する空間を内部に形成するために、矢印Ａ方向（車両の前後方向）且つ矢印Ｂ方向（車両の上下方向）に適宜の厚みを持っている。

【0012】

さらに、車両用空調装置１０は、図１中のケース１２の断面箇所と異なる位置（車幅方向の隣接位置：図１中の紙面奥側）に送風機２０を有する。送風機２０は、ケース１２内に設けられ車幅方向に延在する供給孔２２を通して、外部又は車室内から取り込んだ空気を、図１中のケース１２の断面箇所まで送風する。送風機２０が送風した空気は、エバポレータ１４に対向する供給孔２２の通過口２２ａまで流通すると、ケース１２の内部形状に基づき矢印Ａ１側（車両の前方）から矢印Ａ２側（車両の後方）に向かうようにガイドされる。

【0013】

エバポレータ１４は、送風機２０の送風下にエバポレータ１４を通過する空気と、ケース１２の外部から供給される図示しない冷媒との間で熱交換を行うことで空気を冷却する。エバポレータ１４は、ケース１２内において供給孔２２の連通箇所（エバポレータ１４よりも上流の空間）全域を塞ぐように設置される。

【0014】

ドア機構１８は、上記のエバポレータ１４よりも空気の流通方向下流側に配置されている。またヒータコア１６は、ドア機構１８にて開閉がなされる一方の箇所（後記の第１分岐口１８ａ）よりも空気の流通方向下流側に配置されている。

【0015】

ドア機構１８は、ケース１２内を移動可能なエアミックスドア２４と、エアミックスドア２４を移動させる機構部２６とを備える。エアミックスドア２４は、大きな曲率半径で湾曲した断面円弧状の板体に構成され、上下方向（矢印Ｂ方向）且つ円弧状にスライド自在に設けられる。エアミックスドア２４は、エバポレータ１４を臨む内周面に沿ってラックギア２４ａを有する。

【0016】

機構部２６は、ケース１２に軸支されたピニオンギア２６ａと、ピニオンギア２６ａを回転させる図示しないアクチュエータとを有する。アクチュエータは、車両用空調装置１０の制御部（不図示）の指令下にピニオンギア２６ａを回転させる。このピニオンギア２６ａの回転により、エアミックスドア２４は、ヒータコア１６に対向する第１分岐口１８ａと、ヒータコア１６に対して非対向となる第２分岐口１８ｂとの間を移動し、適宜の位置に配置される。

【0017】

ケース１２内においてエバポレータ１４を通過した空気は、上記のエアミックスドア２４の位置に基づき、ヒータコア１６を通過する経路（図１中で太い実線で示す）と、ヒータコア１６を通過しない経路（図１中で太い点線で示す）とを流通する。このため、ケース１２内には、エバポレータ１４の下流においてヒータコア１６が配置された加熱流路３０と、エバポレータ１４の下流において加熱流路３０を迂回して空気が流通可能なバイパス流路３２と、加熱流路３０を流通した空気及びバイパス流路３２を流通した空気が混合される混合流路３４（混合部）と、が設けられている。なお、本実施形態に係る車両用空調装置１０は、エバポレータ１４から加熱流路３０のみに空気が流通する第１パターンと、エバポレータ１４からバイパス流路３２のみに空気が流通する第２パターンと、エバポレータ１４から加熱流路３０及びバイパス流路３２の両方に空気が流通する第３パターンとに切り替え可能である。第１～第３パターンのいずれの空気も、最終的には混合流路３４を流通する。

【0018】

加熱流路３０は、第１分岐口１８ａを通って空気が流通するルートである。加熱流路３０は、ケース１２内において、矢印Ａ２側且つ矢印Ｂ２側（下側）に向かう下降流路３０ａと、下降流路３０ａの矢印Ａ２側において矢印Ｂ１側（上側）に向かう上昇流路３０ｂと、上昇流路３０ｂから矢印Ａ１側に向かう折り返し流路３０ｃとを有する。換言すれば、加熱流路３０は、後方向に向かった空気が前方向に折り返すように形成される。ヒータコア１６は、下降流路３０ａにおいて第１分岐口１８ａの近傍に設けられている。

【0019】

ヒータコア１６は、エバポレータ１４を通過した後の空気と、ケース１２の外部から供給される図示しない冷媒との間で熱交換を行うことで空気を加熱する。ヒータコア１６は、例えば、外部の内燃機関の冷媒回路と図示しない配管を介して接続され、冷媒回路の冷媒（温水）をヒータコア１６内に循環させる構造を採り得る。

【0020】

一方、バイパス流路３２は、第２分岐口１８ｂを通って空気が流通するルートであり、本実施形態ではエバポレータ１４から第２分岐口１８ｂまでの範囲を言う。

【0021】

混合流路３４は、第２分岐口１８ｂよりも下流側の空間において、加熱流路３０の折り返し流路３０ｃが合流する箇所から、空気がケース１２を抜けるまでの範囲を言う。具体的には、混合流路３４は、第２分岐口１８ｂの隣接箇所に、折り返し流路３０ｃと対向する合流空間３４ａを有し、合流空間３４ａは、当該合流空間３４ａの矢印Ｂ１側に設けられた分流空間３４ｂに連通している。そして、ケース１２は、分流空間３４ｂ（合流空間３４ａよりも空気の流通方向下流側）に備えた分流機構３６によって、合流空間３４ａを通過した後の空気を、複数の送風口４０のうち目的の送風口４０に導く。

【0022】

例えば、複数の送風口４０としては、車室内における乗員の上半身付近へ空気を送風するベント送風口４２、車室内のフロントウィンドウ付近へ空気を送風するデフロスタ送風口４４、及び乗員の足元付近へ空気を送風するヒート送風口４６があげられる。このため、分流空間３４ｂは、矢印Ｂ１側に延在しベント送風口４２に連通するベント通路４３と、ベント通路４３の矢印Ａ１側に隣接するデフロスタ通路４５と、矢印Ａ２側且つ矢印Ｂ２側に延在するヒート通路４７とを有する。

【0023】

また、分流機構３６は、各送風口４０への選択的な送風を切り替えるため、制御部によって開閉が制御される複数の切替ドアを有する。詳細には、分流機構３６は、ベント通路４３とデフロスタ通路４５の境界に設けられるベント切替ドア３８ａ、デフロスタ切替ドア３８ｂと、ヒート通路４７の入口に設けられるヒート切替ドア３８ｃとを含んで構成される。

【0024】

そして、本実施形態に係る車両用空調装置１０は、ケース１２内のエバポレータ１４よりも下流側に、脱臭用の第１フィルタ５０及び第２フィルタ５２を備えると共に、第１フィルタ５０及び第２フィルタ５２に光を照射する１つの光源５４を備える。

【0025】

第１フィルタ５０及び第２フィルタ５２は、多数の金属線を編み込んだメッシュ状に形成され、且つ脱臭を行う光触媒を担持して構成される。以下、第１フィルタ５０に担持される光触媒を第１光触媒５１といい、第２フィルタ５２に担持される光触媒を第２光触媒５３という。第１光触媒５１及び第２光触媒５３は、酸化チタンや酸化亜鉛等の金属酸化物の粉末からなる。

【0026】

第１フィルタ５０及び第２フィルタ５２は、空気の流通方向に沿って適度な厚みを有する。第１フィルタ５０及び第２フィルタ５２の各外周部は、ケース１２内に設けられた固定用壁部１２ａに対して気密に固定される。固定用壁部１２ａは、ケース１２内の各流路を構成する壁部に設けられる。固定用壁部１２ａに支持された第１フィルタ５０及び第２フィルタ５２は、空気の流通方向に直交する平面形状に維持される。

【0027】

第１フィルタ５０は、光源５４の光が照射された第１光触媒５１により、加熱流路３０を流通する空気の脱臭、殺菌、除菌等を行う。例えば、第１光触媒５１は、空気中の酸素や水分子と酸化還元反応を起こすことで酸化分解力の高い物質を生成し、これらの物質が空気中の臭いの原因物質（例えば、カビやバクテリアから生じた物質）と反応することで脱臭を行う。

【0028】

本実施形態に係る第１フィルタ５０は、加熱流路３０と混合流路３４の境界に配置されている。すなわち、第１フィルタ５０の一方面は、加熱流路３０の折り返し流路３０ｃを臨み、当該折り返し流路３０ｃ全体を覆っている一方で、第１フィルタ５０の他方面は、混合流路３４の合流空間３４ａを臨んでいる。加熱流路３０と混合流路３４の境界の流路断面積は、折り返し流路３０ｃの途中位置の流路断面積よりも小さく設定されており、この境界に設置された第１フィルタ５０は、加熱流路３０から混合流路３４に流出する空気全体を通過させる。

【0029】

なお、第１フィルタ５０の配置位置は、加熱流路３０と混合流路３４の境界に限定されず、ヒータコア１６の下流の加熱流路３０と混合流路３４の境界までの範囲であればよい。例えば、第１フィルタ５０は、下降流路３０ａや上昇流路３０ｂの途中位置に配置されてもよい。

【0030】

第２フィルタ５２も、第１フィルタ５０と同様の原理で空気の脱臭、殺菌、除菌等を行う。この第２フィルタ５２は、混合流路３４において合流空間３４ａと分流空間３４ｂの境界に配置される。なお、第２フィルタ５２も、合流空間３４ａと分流空間３４ｂの境界に限定されず、分流空間３４ｂの途中位置に配置されてもよい。第２フィルタ５２の平面面積（混合流路３４の流路断面積）は、第１フィルタ５０の平面面積よりも大きく形成されている。これにより、加熱流路３０を通過した空気（温風）と、バイパス流路３２を通過した空気（冷風）との混合空気が、合流空間３４ａにおいて乱流とならずに第２フィルタ５２を安定的に通過することができる。

【0031】

第１フィルタ５０及び第２フィルタ５２の光源５４に対向する面は、その全面が光源５４の照射範囲に入るように構成されている。このため、第１フィルタ５０の厚み方向に直交する面方向と、第２フィルタ５２の厚み方向に直交する面方向との間の角度は、略７０°～１１０°程度の範囲に設定される。

【0032】

光源５４は、第１光触媒５１及び第２光触媒５３を活性化させる光（紫外線等）を照射し、光触媒の酸化分解、殺菌作用を発揮させるものである。この光源５４としては、ＬＥＤランプ、水銀灯、陰極管（ＣＦＬ）、ブラックライト、冷陰極管（ＣＣＦＬ）、キセノン外面電極ランプ等があげられる。光源５４は、棒状に形成され、合流空間３４ａを車幅方向（図１中の紙面に直交する方向）に沿って延在している。なお、光源５４の形状は、特に限定されず、球状やリング状等に形成されてもよい。

【0033】

また、光源５４は、合流空間３４ａに１つ設けられるだけでなく、複数設けられてもよい。この場合、光源５４は、第１光触媒５１に向けて光を照射するものと、第２光触媒５３に向けて光を照射するものと、が別々であってもよい。光源５４の設置位置も特に限定されず、例えば、第１フィルタ５０よりも上流側の加熱流路３０に一の光源５４を備え、第２フィルタ５２よりも下流側の混合流路３４に他の光源５４を備えていてもよい。

【0034】

本実施形態に係る車両用空調装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、以下その動作について説明する。

【0035】

車両用空調装置１０は、送風機２０を回転駆動することにより、供給孔２２を通じてエバポレータ１４に空気を送風する。この空気は、エバポレータ１４の通過時に、エバポレータ１４との熱交換によって冷却される。また車両用空調装置１０は、図示しない制御部によりドア機構１８のアクチュエータを駆動して、エアミックスドア２４を適宜の位置に配置する。

【0036】

第１分岐口１８ａの開放状態において、エバポレータ１４を通過した空気は、下流側の加熱流路３０に流通し、ヒータコア１６との熱交換によって加熱される。加熱された空気は、加熱流路３０の下降流路３０ａ、上昇流路３０ｂ、折り返し流路３０ｃを順次通過する。

【0037】

そして、加熱された空気は、折り返し流路３０ｃと混合流路３４の合流空間３４ａの境界に設けられた第１フィルタ５０を通過する。車両用空調装置１０は、光源５４から第１フィルタ５０に光を照射することで、第１光触媒５１を活性化させている。従って、加熱された空気は、第１フィルタ５０を流通する際に脱臭される。

【0038】

また第１フィルタ５０を通過した空気は、混合流路３４の合流空間３４ａに移動した後、合流空間３４ａから下流側の分流空間３４ｂに向かう。この際、空気は、合流空間３４ａと分流空間３４ｂとの境界に設けられた第２フィルタ５２を通過する。車両用空調装置１０は、光源５４から第２フィルタ５２に光を照射することで、第２光触媒５３を活性化させている。従って、加熱された空気は、第２フィルタ５２を流通する際に脱臭される。第２フィルタ５２を通過した後の空気は、切替ドア（ベント切替ドア３８ａ、デフロスタ切替ドア３８ｂ、ヒート切替ドア３８ｃ）の開放に基づき適宜の通路（ベント通路４３、デフロスタ通路４５、ヒート通路４７）に流通し、同通路に連通する送風口４０からケース１２の外部に流出し、車室内へと送風される。

【0039】

一方、第２分岐口１８ｂの開放状態において、エバポレータ１４を通過した空気は、下流側のバイパス流路３２に流通し、バイパス流路３２から混合流路３４の合流空間３４ａに移動する。そして、この空気は、光源５４から光が照射された第２フィルタ５２のみを通過する。これにより、エバポレータ１４で冷却された空気は、第２光触媒５３により脱臭される。

【0040】

すなわち、加熱流路３０においてヒータコア１６を通過した空気は、第１光触媒５１及び第２光触媒５３を経由して車室内へと送風される一方で、エバポレータ１４からバイパス流路３２を通過した空気は、第２光触媒５３のみを経由して車室内へ送風される。これにより、車両用空調装置１０は、送風機２０よりも下流側において空気の脱臭を効果的に行うことができる。

【0041】

特に、加熱流路３０を通過した空気は、バイパス流路３２を通過した空気よりも強い悪臭となる可能性があるが、車両用空調装置１０は、加熱流路３０を通過した空気が、光触媒を２回通過するために、より確実に脱臭することができる。また、光触媒は、温度の上昇に伴い活性化が進むことで、より強い脱臭性能を発揮することが可能である。そのため、第１フィルタ５０は、ヒータコア１６で加熱された空気により一層活性化して、空気の脱臭を行うことができる。

【0042】

なお、本発明は、上記の実施形態に限定されず、発明の要旨に沿って種々の改変が可能である。例えば、ケース１２内の加熱流路３０、バイパス流路３２、混合流路３４の形状は、上記実施形態に限定されず、任意に設計してよい。

【0043】

上記の実施形態から把握し得る技術的思想及び効果について、以下に記載する。

【0044】

本発明の一態様は、送風機２０から送風された空気を冷却する冷却用熱交換器（エバポレータ１４）と、空気を加熱する加熱用熱交換器（ヒータコア１６）と、冷却用熱交換器の下流において、加熱用熱交換器が配置された加熱流路３０と、冷却用熱交換器の下流において、加熱流路３０を迂回して空気が流通可能なバイパス流路３２と、加熱流路３０を流通した空気及びバイパス流路３２を流通した空気が混合される混合部（混合流路３４）と、を有し、混合部を通過した空気を車室内へ送風する車両用空調装置１０であって、加熱流路３０において加熱用熱交換器の下流から加熱流路３０と混合部の境界までの範囲に配置された脱臭用の第１光触媒５１と、混合部に配置された脱臭用の第２光触媒５３と、を備え、加熱用熱交換器を通過した空気は、第１光触媒５１及び第２光触媒５３を経由して車室内へと送風される。

【0045】

上記によれば、車両用空調装置１０は、エバポレータ１４よりも下流側に設けた第１光触媒５１及び第２光触媒５３により、車室内に送風する空気の悪臭を一層抑制することができる。すなわち、熱交換器（エバポレータ１４、ヒータコア１６）は、微細なフィンの集合体であるため、臭いの原因（カビやバクテリア等）が付着（繁殖）し易いが、第１光触媒５１及び第２光触媒５３は、この熱交換器に起因する悪臭を良好に脱臭することができる。特に、エバポレータ１４から加熱流路３０を流通する空気は、第１光触媒５１と第２光触媒５３の両方を通過するので、より効果的に脱臭される。

【符号の説明】

【0046】

１０…車両用空調装置 １４…エバポレータ（冷却用熱交換器）
１６…ヒータコア（加熱用熱交換器） ２０…送風機
３０…加熱流路 ３２…バイパス流路
３４…混合流路（混合部） ５０…第１フィルタ
５１…第１光触媒 ５２…第２フィルタ
５３…第２光触媒 ５４…光源

【図1】