車両用空調装置
【課題】吸着剤から媒体を脱離するタイミングの自由度を向上させること。
【解決手段】暖房ユニット１０は、車両に搭載されて、車両の室内を暖房する車両用空調装置である。暖房ユニット１０は、吸着剤１３と、媒体噴射ノズル１５と、ファン１２と、気液分離フィルタ１４とを備える。吸着剤１３は、活性炭やゼオライトであり、アルコールやエチルエーテル等の媒体を吸着して発熱する。媒体噴射ノズル１５は、吸着剤１３へ媒体ＬＣを供給して、吸着剤１３を発熱させる。ファン１２によって吸着剤１３へ送られる空気Ｗは、発熱した吸着剤１３によって暖められる。吸着剤１３で暖められた空気Ｗは、気液分離フィルタ１４で液相の媒体ＬＣが除去されてから、空気出口１１Ｅを通って車両の室内へ供給される。
【解決手段】暖房ユニット１０は、車両に搭載されて、車両の室内を暖房する車両用空調装置である。暖房ユニット１０は、吸着剤１３と、媒体噴射ノズル１５と、ファン１２と、気液分離フィルタ１４とを備える。吸着剤１３は、活性炭やゼオライトであり、アルコールやエチルエーテル等の媒体を吸着して発熱する。媒体噴射ノズル１５は、吸着剤１３へ媒体ＬＣを供給して、吸着剤１３を発熱させる。ファン１２によって吸着剤１３へ送られる空気Ｗは、発熱した吸着剤１３によって暖められる。吸着剤１３で暖められた空気Ｗは、気液分離フィルタ１４で液相の媒体ＬＣが除去されてから、空気出口１１Ｅを通って車両の室内へ供給される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載されて、車両の室内の温度を調整する車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、吸着剤に、例えば水のような媒体を吸着させて発熱させることにより暖房を行い、車両に搭載される内燃機関の冷却水を用いて吸着剤を加熱することにより媒体を吸着剤から脱離させる車両用空調装置が提案されている。例えば、特許文献１には、媒体を吸着する際に発熱するとともに、前記内燃機関を冷却する冷却水によって加熱されることにより吸着していた媒体を脱離する吸着剤を有し、前記吸着剤が発生する吸着熱を利用して空調空気を加熱するとともに、媒体の蒸発潜熱を利用して空調空気を冷却する吸着式冷凍機を備える車両用空調装置が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２１２７３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示される車両用空調装置は、内燃機関を冷却する冷却水によって吸着剤に吸着した媒体を脱離するので、内燃機関の冷間始動時のように冷却水の温度が低い場合には、吸着剤から媒体を脱離できない。このように、特許文献１に開示される車両用空調装置は、吸着剤から媒体を脱離するタイミングが制限される。その結果、吸着剤は媒体を吸着することができず、暖房が必要な場合に暖房をすることができなかったり、冷房が必要な場合に冷房ができなかったりするという問題が発生する。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、車両用空調装置において、吸着剤から媒体を脱離するタイミングの自由度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を達成するために、この発明に係る車両用空調装置は、車両に搭載されて、前記車両の室内の温度を調整する空調装置であり、媒体の吸着により発熱するとともに、前記媒体の脱離によって吸熱する吸着剤と、前記媒体を前記吸着剤に供給する媒体供給手段と、前記吸着剤に空気を送る送風手段と、前記吸着剤を通過した前記空気から前記媒体を分離する気液分離手段と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
上記構成により、例えば、内燃機関の冷却水の温度に関わらず、吸着剤から媒体を脱離できるので、車両用空調装置において、吸着剤から媒体を脱離するタイミングの自由度を向上させることができる。
【０００８】
本発明の望ましい態様としては、前記車両用空調装置において、さらに、前記気液分離手段を通過した空気と、前記車両の室内へ送る空気とを熱交換させる熱交換手段と、前記気液分離手段を通過した空気を前記送風手段へ還流させる還流手段と、を備えることが好ましい。
【０００９】
本発明の望ましい態様としては、前記車両用空調装置において、前記気液分離手段で分離された前記媒体を、前記媒体供給手段へ戻す媒体戻し手段を備えることが好ましい。
【００１０】
本発明の望ましい態様としては、前記車両用空調装置において、前記媒体供給手段は、前記送風手段と前記吸着剤との間から前記媒体を供給することが好ましい。
【００１１】
本発明の望ましい態様としては、前記車両用空調装置において、前記媒体供給手段は、前記吸着剤の温度に基づいて前記媒体の供給を停止して、前記吸着剤から前記媒体を脱離させることが好ましい。
【００１２】
本発明の望ましい態様としては、前記車両用空調装置において、前記室内を暖房する場合、前記吸着剤へ前記媒体が供給されているときに前記吸着剤を通過した空気を前記室内へ導き、前記吸着剤から前記媒体を脱離させているときには、前記吸着剤を通過した空気を前記室内へ導かないことが好ましい。
【００１３】
本発明の望ましい態様としては、前記車両用空調装置において、前記室内を冷房する場合、前記吸着剤から前記媒体を脱離させているときに前記吸着剤を通過した空気を前記室内へ導き、前記吸着剤へ前記媒体が供給されているときには、前記吸着剤を通過した空気を前記室内へ導かないことが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、吸着剤から媒体を脱離するタイミングの自由度を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この発明を実施するための最良の形態（以下実施形態という）によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。
【００１６】
図１は、本実施形態に係る車両用空調装置及び車両用空調システムを搭載する車両の一部を示す模式図である。本実施形態は、吸着剤に媒体（液媒体）を供給し、吸着剤に媒体を吸着させて発熱させ、媒体の供給を停止することにより吸着剤から媒体を脱離させるとともに、気液分離手段により媒体を分離し、回収して再度吸着剤へ供給して発熱させる点に特徴がある。
【００１７】
車両用空調システム１００は、本実施形態に係る車両用空調装置である暖房ユニット１０と、冷房ユニット３０とを備えている。冷房ユニット３０は、車両５０の動力発生手段であるエンジン５３によって駆動されるコンプレッサ３１、凝縮器３５、受液器３２、蒸発器３３及びこれらを接続する冷媒配管３４を含んで構成される。ここで、図１に示す車両用空調システム１００では、本実施形態に係る車両用空調装置を暖房専用の暖房ユニット１０として用いるが、本実施形態に係る車両用空調装置は冷房にも用いることができる。暖房ユニット１０の構成は後述する。
【００１８】
冷房ユニット３０の蒸発器３３及びブロワ等の送風手段３６、並びに暖房ユニット１０は、一つの筐体に格納されて、車両５０のエンジンルーム５１と室内５０Ｉとを仕切る隔壁５５よりも室内５０Ｉ側に配置される。暖房ユニット１０、あるいは冷房ユニット３０によって温度や湿度が調整された空気Ｗは、車両用空調システム１００の送風口３９から車両５０の室内５０Ｉへ送られる。
【００１９】
送風口３９には、エアミックスダンパ３７が設けられている。エアミックスダンパ３７は、ダンパ用アクチュエータ３８により動作する。エアミックスダンパ３７の開度を調整することにより、暖房ユニット１０から送られる、少なくとも温度を調整した空気と、冷房ユニット３０から送られる、少なくとも温度を調整した空気との混合割合を調整する。これにより、車両５０の室内５０Ｉへ送風する空気Ｗの温度等を調整する。なお、図１に示す例では、冷房ユニット３０の送風口が閉じられ、暖房ユニット１０の開度が全開になっているので、暖房ユニット１０で温度が調整された空気のみが車両５０の室内５０Ｉへ送風される。
【００２０】
図２は、本実施形態に係る車両用空調装置である暖房ユニットの構成を示す模式図である。暖房ユニット１０は、筐体１１内に送風手段であるファン１２と、吸着剤１３と、気液分離手段である気液分離フィルタ１４とが配置されるとともに、ファン１２と吸着剤１３との間に媒体供給手段である媒体噴射ノズル１５が配置される。媒体噴射ノズル１５は、媒体タンク１６内の媒体を、筐体１１の内部であってファン１２と吸着剤１３との間に噴射する。これによって、媒体噴射ノズル１５から噴射された媒体ＬＣは、ファン１２で生み出される空気の流れによって撹拌されて、均一に吸着剤１３へ供給される。その結果、吸着剤１３を有効に利用でき、好ましい。媒体噴射ノズル１５は、例えば、電気式のノズルや、ベンチュリを用いた吸い上げ式のノズルを用いてもよい。
【００２１】
吸着剤１３は、例えば、活性炭、シリカ、アルミナ、シリカアルミナあるいはゼオライト等により構成される。吸着剤１３は、媒体の吸着により発熱し、また、媒体の脱離により吸熱する特性を有する。本実施形態では、吸着剤１３を細かい球状にして筐体１１内へ配置する。なお、吸着剤１３へ供給されて吸着剤１３を発熱させる媒体には、例えば、アルコール、エチルエーテル、水等が用いられる。本実施形態において、媒体は、アルコール、エチルエーテルのような揮発性の高い物質を用いることが好ましい。これによって、ファン１２による送風のみを用いた場合でも、媒体を吸着剤１３から脱離させやすくなる。
【００２２】
気液分離フィルタ１４は、吸着剤１３を通過した空気から、液相の媒体を取り除くものである。気液分離フィルタ１４は、例えば、繊維や中空糸膜等で構成することができる。気液分離フィルタ１４の下側、すなわち気液分離フィルタ１４の鉛直方向（重力の作用方向、図２の矢印Ｇ方向）側には、媒体捕集手段である媒体受け皿１７が設けられている。媒体受け皿１７と媒体タンク１６とは、媒体戻し手段である媒体戻し通路１８で接続されている。これによって、媒体受け皿１７に集められた媒体は、媒体タンク１６へ戻されて、媒体噴射ノズル１５から再び筐体１１の内部へ噴射される。媒体戻し通路１８を設けることにより、媒体を再利用することができるので、経済的である。
【００２３】
筐体１１の一端部には、空気入口１１Ｉが設けられる。暖房ユニット１０で温度が調整される空気は、空気入口１１Ｉからファン１２により吸引され、吸着剤１３へ送られる。吸着剤１３及び気液分離フィルタ１４を通過した空気は、筐体１１の他端部、すなわち空気入口１１Ｉが設けられる端部とは反対側における筐体１１の端部に設けられる開口部から、筐体１１の外部へ放出される。
【００２４】
空気入口１１Ｉが設けられる端部とは反対側における筐体１１の端部には、温度が調整された空気Ｗを車両の室内へ吹き出す空気出口１１Ｅと、吸着剤１３から媒体を脱離させるときに吸着剤１３及び気液分離フィルタ１４を通過した空気を排出する排出口１１ｗとが設けられる。空気入口１１Ｉが設けられる端部とは反対側における筐体１１の端部には、吸着剤１３及び気液分離フィルタ１４を通過した空気の出口を切り替える切替ダンパ４３が設けられている。
【００２５】
切替ダンパ４３は、出口側ダンパ４３Ａと排出口側ダンパ４３Ｂとで構成されており、切替ダンパ駆動用アクチュエータ４２によって図２の矢印Ｒ方向に回動する。切替ダンパ４３を空気出口１１Ｅ側に倒すと排出口側ダンパ４３Ｂが排出口１１ｗを閉じるとともに、空気出口１１Ｅが開かれる。これによって、吸着剤１３及び気液分離フィルタ１４を通過した空気は空気出口１１Ｅから放出される。また、切替ダンパ４３を排出口１１ｗ側に倒すと出口側ダンパ４３Ａが空気出口１１Ｅを閉じるとともに、排出口１１ｗが開かれる。これによって、吸着剤１３及び気液分離フィルタ１４を通過した空気は排出口１１ｗから放出される。
【００２６】
ファン１２、媒体噴射ノズル１５、及び切替ダンパ駆動用アクチュエータ４２の動作は、空調制御装置４０によって制御される。空調制御装置４０は、マイクロコンピュータ及びメモリを組み合わせて構成される。また、吸着剤１３には、吸着剤１３の温度を検出する温度センサ４１及び吸着剤１３の湿度を検出する湿度センサ４４が設けられている。温度センサ４１によって取得された吸着剤１３の温度、及び湿度センサ４４によって取得された吸着剤１３の湿度は、空調制御装置４０に取り込まれファン１２、媒体噴射ノズル１５、及び切替ダンパ駆動用アクチュエータ４２の制御に用いられる。
【００２７】
暖房ユニット１０を用いて車両の室内を暖房する場合、媒体噴射ノズル１５から筐体１１内へ媒体ＬＣを噴射して吸着剤１３へ供給するとともに、ファン１２を駆動して空気Ｗを吸着剤１３へ送り込む。なお、暖房時において、切替ダンパ４３は空気出口１１Ｅ側に倒されており、空気出口１１Ｅは開かれた状態である。
【００２８】
媒体ＬＣが吸着剤１３へ供給されると、吸着剤１３が発熱する。ファン１２から送られる空気Ｗは、発熱した吸着剤１３を通過する際に吸着剤１３から受熱して昇温する。吸着剤１３を通過した空気Ｗは、液相の媒体ＬＣを含んでいる場合があるので、気液分離フィルタ１４で液相の媒体ＬＣを除去する。これによって、媒体ＬＣが除去された暖かい空気Ｗが、空気出口１１Ｅから車両の室内へ供給される。なお、気液分離フィルタ１４で除去された液相の媒体ＬＣは、媒体受け皿１７に集められた後、媒体戻し通路１８を通って媒体タンク１６へ戻される。
【００２９】
暖房ユニット１０の吸着剤１３から媒体ＬＣを脱離させる場合、ファン１２を駆動して空気Ｗを吸着剤１３へ送り込むとともに、媒体噴射ノズル１５からの媒体ＬＣの噴射を停止して、吸着剤１３に対する媒体ＬＣの供給を停止する。なお、媒体ＬＣを脱離させる場合、切替ダンパ４３を排出口１１ｗ側に倒し、排出口１１ｗを開かれた状態とする。吸着剤１３に対する媒体ＬＣの供給を停止すると、ファン１２から供給される空気Ｗの流れによって、吸着剤１３に吸着されていた媒体ＬＣが除去される。そして、液相の媒体ＬＣを含む空気Ｗは、気液分離フィルタ１４を通過する過程で液相の媒体ＬＣが除去される。これによって、吸着剤１３から媒体ＬＣが除去されるとともに、気液分離フィルタ１４で除去された液相の媒体ＬＣは、媒体受け皿１７に集められた後、媒体戻し通路１８を通って媒体タンク１６へ戻される。
【００３０】
図３は、本実施形態に係る車両用空調装置である暖房ユニットが備える吸着剤から媒体を脱離する手順を示すフローチャートである。本実施形態に係る暖房ユニット１０が備える吸着剤１３は、媒体ＬＣが過度に吸着すると発熱が低下するので、発熱が低下した場合には吸着剤１３から媒体ＬＣを脱離する。本実施形態において、吸着剤１３の発熱の低下は、吸着剤１３の温度低下により判定する。これにより、簡易かつ確実に媒体ＬＣの脱離時期を判定することができる。
【００３１】
ステップＳ１０１において、図２に示す空調制御装置４０は、温度センサ４１から吸着剤１３の温度Ｔｈを取得する。そして、ステップＳ１０２において、空調制御装置４０は、ステップＳ１０１で取得した吸着剤１３の温度Ｔｈと、予め定めた脱離操作移行温度Ｔｈｃとを比較する。ステップＳ１０２でＮｏと判定された場合、すなわちＴｈ≧Ｔｈｃであると空調制御装置４０が判定した場合、吸着剤１３はまだ媒体ＬＣを吸着して発熱できるので、媒体ＬＣの脱離は実行しない。
【００３２】
ステップＳ１０２でＹｅｓと判定された場合、すなわちＴｈ＜Ｔｈｃであると空調制御装置４０が判定した場合、吸着剤１３は媒体吸着量が増加して、暖房に必要な熱を発生できなくなったと判定できる。この場合、吸着剤１３から媒体ＬＣを脱離する。媒体ＬＣの脱離中は、吸着剤１３の吸熱反応により吸着剤１３を通過した空気Ｗが冷却される。このため、ステップＳ１０３において、空調制御装置４０は、図２に示す切替ダンパ駆動用アクチュエータ４２により切替ダンパ４３を駆動して、気液分離フィルタ１４を通過した空気Ｗの出口を空気出口１１Ｅから排出口１１ｗに切り替える。これによって、媒体ＬＣの脱離中において吸着剤１３で冷却された空気が車両の室内へ流入することを回避して、室内の温度の急変を抑制する。
【００３３】
次に、ステップＳ１０４において、空調制御装置４０は、媒体噴射ノズル１５からの媒体ＬＣの噴射を停止して、吸着剤１３への媒体ＬＣの供給を停止する。この状態でファン１２を駆動して、吸着剤１３へ空気Ｗを供給すると、ファン１２から供給される空気Ｗの流れ、及び吸着剤１３の余熱によって、吸着剤１３に吸着されていた媒体ＬＣが除去される。
【００３４】
ステップＳ１０５において、空調制御装置４０は、吸着剤１３が媒体ＬＣを再吸着して、暖房に必要な熱を発生できるか否か、すなわち、媒体ＬＣの脱離が十分か否かを判定する。媒体ＬＣの脱離が十分か否かは、例えば、湿度センサ４４によって検出された吸着剤１３の湿度に基づいて判定することができる。例えば、吸着剤１３の湿度が所定の値よりも低い場合には、媒体ＬＣの脱離が十分であると判定する。
【００３５】
ステップＳ１０５でＮｏと判定された場合、すなわち、空調制御装置４０が、媒体ＬＣの脱離が不十分であるため、吸着剤１３は媒体ＬＣを再吸着して暖房に必要な熱を発生できないと判定した場合、再吸着が可能になるまで、吸着剤１３に対する媒体ＬＣの供給を停止する。
【００３６】
ステップＳ１０５でＹｅｓと判定された場合、すなわち、媒体ＬＣの脱離が十分であり、空調制御装置４０が、吸着剤１３は媒体ＬＣを再吸着して暖房に必要な熱を発生できると判定した場合、ステップＳ１０６へ進む。ステップＳ１０６において、空調制御装置４０は、図２に示す切替ダンパ駆動用アクチュエータ４２により切替ダンパ４３を駆動して、気液分離フィルタ１４を通過した空気Ｗの出口を排出口１１ｗから空気出口１１Ｅに切り替える。そして、ステップＳ１０７に進み、空調制御装置４０は、媒体噴射ノズル１５から媒体ＬＣを噴射して、吸着剤１３に対する媒体ＬＣの供給を開始する。
【００３７】
これによって、媒体ＬＣが十分に脱離された吸着剤１３へ媒体ＬＣが供給されるので、吸着剤１３は暖房に必要な熱を発生することができる。この状態でファン１２から吸着剤１３へ空気Ｗを供給すれば、車両の室内を暖房することができる。上記手法により、吸着剤１３から媒体ＬＣを脱離することができる。
【００３８】
図４は、本実施形態の変形例に係る車両用空調装置である暖房ユニットの構成を示す模式図である。図４に示す暖房ユニット１０Ａは、上記暖房ユニット１０（図２参照）とほぼ同様の構成であるが、次の点が異なる。すなわち、本変形例に係る暖房ユニット１０Ａは、吸着剤１３及び気液分離フィルタ１４を通過した空気ＷＩを再びファン１２によって吸着剤１３へ送風する内部循環方式を用いるとともに、車両の室内へ供給する空気と吸着剤１３を通過した空気とを熱交換させてから、車両の室内へ供給する。
【００３９】
暖房ユニット１０Ａは、空気出口１１Ｅと空気入口１１Ｉとが還流手段である還流通路２３で接続されている。これによって、吸着剤１３及び気液分離フィルタ１４を通過した空気ＷＩをファン１２へ戻し、再び吸着剤１３へ送風する。これによって、筐体１１Ａ内で空気ＷＩが循環し、筐体１１Ａの外部へは漏れないので、様々な種類の媒体ＬＣを用いることができる。
【００４０】
媒体ＬＣが供給され、発熱した吸着剤１３をファン１２によって送風された空気ＷＩが通過すると、この空気ＷＩは発熱した吸着剤１３から受熱して昇温する。昇温した空気ＷＩは気液分離フィルタ１４で液体の媒体ＬＣが除去された後、空気出口１１Ｅへ流出する。暖房ユニット１０Ａは、空気出口１１Ｅに熱交換手段である熱交換器２２が設けられている。熱交換器２２は、入口側ヘッダ２１ＨＩと出口側ヘッダ２１ＨＥとを複数の空気通路２２Ｐで接続するとともに、空気通路２２Ｐ同士の間にフィン２２Ｆを配置して構成される。
【００４１】
入口側ヘッダ２１ＨＩには、送風手段であるブロワ２０が接続されている。ブロワ２０は、空調制御装置４０によって制御されて、熱交換器２２へ空気Ｗを送風する。この空気Ｗは、暖房ユニット１０Ａで温度が調整された筐体１１Ａの内部の空気ＷＩと熱交換して温度が調整されてから、車両の室内へ開口する吹き出し口２４を通って車両の室内へ送られる。
【００４２】
吸着剤１３へ媒体ＬＣを供給するとともにファン１２で送風すると、吸着剤１３の発熱により吸着剤１３を通過した空気ＷＩは加熱される。この場合、車両の室内へ送られる空気Ｗは、加熱された空気ＷＩと熱交換するので、昇温する。これによって、車両の室内を暖房することができる。一方、吸着剤１３に対する媒体ＬＣの供給を停止するとともにファン１２で送風すると、吸着剤１３の吸熱により吸着剤１３を通過した空気ＷＩは冷却される。この場合、車両の室内へ送られる空気Ｗは、冷却された空気ＷＩと熱交換するので、温度が低下する。これによって、車両の室内を冷房することができる。このように、本変形例に係る暖房ユニット１０Ａは、暖房のみならず冷房もできる。
【００４３】
図５は、本実施形態の変形例に係る車両用空調装置である冷暖房ユニットの構成を示す模式図である。本変形例に係る車両用空調装置は、暖房のみならず冷房にも使用できるように構成したものである。本変形例に係る車両用空調装置である冷暖房ユニット１０Ｂは、図２に示す本実施形態に係る暖房ユニット１０とほぼ同様の構成であるが、次の点が異なる。すなわち、本変形例に係る冷暖房ユニット１０Ｂは、気液分離フィルタ１４の出口側（吸着剤１３とは反対側）に暖気通路１１Ｅｈ及び冷気通路１１Ｅｃを備え、吸着剤１３へ媒体ＬＣが供給されているときに、暖気通路１１Ｅｈを介して吸着剤１３を通過した空気を車両の室内へ導き、吸着剤１３から媒体ＬＣを脱離させているときに、冷気通路１１Ｅｃを介して吸着剤１３を通過した空気を車両の室内へ導く。
【００４４】
冷暖房ユニット１０Ｂは、気液分離フィルタ１４の出口側、すなわち空気Ｗの流れ方向下流側に、吸着剤１３で暖められた空気が導かれる暖気通路１１Ｅｈと、吸着剤１３で冷却された空気が導かれる冷気通路１１Ｅｃとが設けられる。暖気通路１１Ｅｈと冷気通路１１Ｅｃとは、冷暖房ユニット１０Ｂの空気出口１１Ｅで合流する。また、気液分離フィルタ１４の出口側には、暖気通路１１Ｅｈ又は冷気通路１１Ｅｃのいずれか一方を選択して、吸着剤１３及び気液分離フィルタ１４を通過した空気を流すための通路切替手段として、通路切替ダンパ４５が設けられている。
【００４５】
通路切替ダンパ４５は、通路切替ダンパ駆動用アクチュエータ４６によって図５の矢印Ｒ方向に回動する。通路切替ダンパ４５を冷気通路１１Ｅｃ側に倒すと通路切替ダンパ４５が冷気通路１１Ｅｃの入口を閉じるとともに、暖気通路１１Ｅｈの入口を開く。これによって、吸着剤１３及び気液分離フィルタ１４を通過した空気は暖気通路１１Ｅｈへ導かれ、空気出口１１Ｅから車両の室内へ放出される。また、通路切替ダンパ４５を暖気通路１１Ｅｈ側に倒すと通路切替ダンパ４５が暖気通路１１Ｅｈの入口を閉じるとともに、冷気通路１１Ｅｃの入口を開く。これによって、吸着剤１３及び気液分離フィルタ１４を通過した空気は冷気通路１１Ｅｃへ導かれ、空気出口１１Ｅから車両の室内へ放出される。
【００４６】
この冷暖房ユニット１０Ｂで暖房する場合、通路切替ダンパ４５を冷気通路１１Ｅｃ側に倒して暖気通路１１Ｅｈの入口を開く。そして、媒体噴射ノズル１５から媒体ＬＣを筐体１１内へ噴射して、媒体ＬＣを吸着剤１３へ供給する。この状態でファン１２から吸着剤１３へ空気Ｗを送風すると、発熱した吸着剤１３を通過することによって昇温した空気Ｗは、暖気通路１１Ｅｈを通って空気出口１１Ｅから車両の室内へ供給される。すなわち、冷暖房ユニット１０Ｂで暖房する場合、吸着剤１３へ媒体ＬＣが供給されているときに吸着剤１３を通過した空気を車両の室内へ導き、吸着剤１３から媒体ＬＣを脱離させているときには、吸着剤１３を通過した空気を車両の室内へ導かないようにする。これによって、冷暖房ユニット１０Ｂで車両の室内を暖房することができる。
【００４７】
また、この冷暖房ユニット１０Ｂで冷房する場合、通路切替ダンパ４５を暖気通路１１Ｅｈ側に倒して冷気通路１１Ｅｃの入口を開く。そして、媒体噴射ノズル１５からの媒体ＬＣの噴射を停止することにより、吸着剤１３に対する媒体ＬＣの供給を停止する。この状態でファン１２から吸着剤１３へ空気Ｗを送風すると、吸着剤１３は、媒体ＬＣが脱離することにより吸熱する。したがって、吸着剤１３を通過することによってファン１２から送られる空気Ｗは冷却される。吸着剤１３を通過して冷却された空気Ｗは、冷気通路１１Ｅｃを通って空気出口１１Ｅから車両の室内へ供給される。すなわち、冷暖房ユニット１０Ｂで車両の室内を冷房する場合、吸着剤１３から媒体ＬＣを脱離させているときに吸着剤１３を通過した空気を車両の室内へ導き、吸着剤１３へ媒体ＬＣが供給されているときには、吸着剤１３を通過した空気を車両の室内へ導かないようにする。これによって、冷暖房ユニット１０Ｂで車両の室内を冷房することができる。
【００４８】
図６は、図５に示す冷暖房ユニットの運転制御の手順を示すフローチャートである。図６のフローチャートを用いて、本変形例に係る冷暖房ユニット１０Ｂの運転制御の一例を説明する。ステップＳ２０１において、図６に示す空調制御装置４０は、暖房の要求があるか否かを判定する。ステップＳ２０１でＹｅｓと判定された場合、すなわち、空調制御装置４０が暖房の要求があると判定した場合、ステップＳ２０２へ進む。
【００４９】
ステップＳ２０２において、空調制御装置４０は、通路切替ダンパ駆動用アクチュエータ４６を駆動して、通路切替ダンパ４５を冷気通路１１Ｅｃ側に倒す。これによって、吸着剤１３及び気液分離フィルタ１４を通過した空気が導入される通路を、暖気通路１１Ｅｈへ切り替える。次に、ステップＳ２０３において、空調制御装置４０は、ファン１２を駆動して吸着剤１３に対する送風を開始し、ステップＳ２０４において、媒体噴射ノズル１５から媒体ＬＣを噴射して吸着剤１３へ供給する。これによって、吸着剤１３の発熱によって昇温した空気は、暖気通路１１Ｅｈを通って車両の室内へ供給される。
【００５０】
ステップＳ２０１でＮｏと判定された場合、すなわち、空調制御装置４０が暖房の要求はないと判定した場合、ステップＳ２０５へ進む。ステップＳ２０５において、空調制御装置４０は、冷房の要求があるか否かを判定する。ステップＳ２０５でＮｏと判定された場合、すなわち、冷房の要求も暖房の要求もない場合、冷暖房ユニット１０Ｂを運転する必要はないので、空調制御装置４０は、本変形例に係る冷暖房ユニット１０Ｂの運転制御を終了する。
【００５１】
ステップＳ２０５でＹｅｓと判定された場合、すなわち、冷房の要求がある場合、ステップＳ２０６に進む。ステップＳ２０６において、空調制御装置４０は、通路切替ダンパ駆動用アクチュエータ４６を駆動して、通路切替ダンパ４５を暖気通路１１Ｅｈ側に倒す。これによって、吸着剤１３及び気液分離フィルタ１４を通過した空気が導入される通路を、冷気通路１１Ｅｃへ切り替える。
【００５２】
次にステップＳ２０７へ進み、空調制御装置４０は、媒体噴射ノズル１５からの媒体ＬＣの噴射を停止して、吸着剤１３に対する媒体ＬＣの供給を停止する。そして、ステップＳ２０８において、空調制御装置４０は、ファン１２を駆動して吸着剤１３に対する送風を開始する。これによって、吸着剤１３の吸熱によって温度が低下した空気は、冷気通路１１Ｅｃを通って車両の室内へ供給される。
【００５３】
以上、本実施形態及びその変形例では、吸着剤から媒体を脱離する際には、媒体の供給を停止するとともに送風手段により空気を吸着剤へ送る。これによって、内燃機関の冷却水の温度に関わらず、吸着剤から媒体を脱離できるので吸着剤から媒体を脱離するタイミングの自由度が向上する。その結果、冷間始動時であって冷却水の温度が上昇していない場合に媒体を脱離する必要がある場合でも、媒体を吸着剤から脱離させて車両の室内の暖房に用いることができる。また、冷間始動時において、暖房の要求があるが、吸着剤が媒体を吸着できない場合でも、冷却水を用いずに吸着剤から媒体を脱離して、車両の室内を暖房することができる。また、冷却水の温度に関係なく媒体を脱離することができるので、冷房が可能な時期も増加する。
【００５４】
また、本実施形態及びその変形例では、車両の室内を暖房する場合に冷却水の熱を利用する必要はないので、冷間始動の直後から車両の室内を暖房することができる。これによって、車両の搭乗者へ快適な環境を提供できる。また、冷間始動時に冷却水から暖房のための熱を受け取る必要がないため、暖機を早期に完了させることができる。さらに、冷間始動時の暖房において、冷却水の温度を早期に上昇させるために燃料の噴射量を多くする必要はないので、燃料消費の増加を抑制できるとともに、暖機が早期に完了するため未燃ＨＣも抑制できる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
以上のように、本発明に係る車両用空調装置は、吸着剤に媒体を吸着させ、あるいは離脱させることにより車両の室内の温度を調整する車両用の空調装置に有用であり、特に、吸着剤から媒体を離脱させることに適している。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本実施形態に係る車両用空調装置及び車両用空調システムを搭載する車両の一部を示す模式図である。
【図２】本実施形態に係る車両用空調装置である暖房ユニットの構成を示す模式図である。
【図３】本実施形態に係る車両用空調装置である暖房ユニットが備える吸着剤から媒体を脱離する手順を示すフローチャートである。
【図４】本実施形態の変形例に係る車両用空調装置である暖房ユニットの構成を示す模式図である。
【図５】本実施形態の変形例に係る車両用空調装置である冷暖房ユニットの構成を示す模式図である。
【図６】図５に示す冷暖房ユニットの運転制御の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５７】
１０、１０Ａ 暖房ユニット
１０Ｂ 冷暖房ユニット
１１、１１Ａ 筐体
１１Ｅ 空気出口
１１Ｅｃ 冷気通路
１１Ｅｈ 暖気通路
１１Ｉ 空気入口
１１ｗ 排出口
１２ ファン
１３ 吸着剤
１４ 気液分離フィルタ
１５ 媒体噴射ノズル
１６ 媒体タンク
１７ 媒体受け皿
１８ 媒体戻し通路
２０ ブロワ
２２ 熱交換器
２３ 還流通路
３０ 冷房ユニット
３９ 送風口
４０ 空調制御装置
４１ 温度センサ
４２ 切替ダンパ駆動用アクチュエータ
４３ 切替ダンパ
４４ 湿度センサ
４５ 通路切替ダンパ
４６ 通路切替ダンパ駆動用アクチュエータ
５０ 車両
５０Ｉ 室内
１００ 車両用空調システム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載されて、車両の室内の温度を調整する車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、吸着剤に、例えば水のような媒体を吸着させて発熱させることにより暖房を行い、車両に搭載される内燃機関の冷却水を用いて吸着剤を加熱することにより媒体を吸着剤から脱離させる車両用空調装置が提案されている。例えば、特許文献１には、媒体を吸着する際に発熱するとともに、前記内燃機関を冷却する冷却水によって加熱されることにより吸着していた媒体を脱離する吸着剤を有し、前記吸着剤が発生する吸着熱を利用して空調空気を加熱するとともに、媒体の蒸発潜熱を利用して空調空気を冷却する吸着式冷凍機を備える車両用空調装置が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２１２７３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示される車両用空調装置は、内燃機関を冷却する冷却水によって吸着剤に吸着した媒体を脱離するので、内燃機関の冷間始動時のように冷却水の温度が低い場合には、吸着剤から媒体を脱離できない。このように、特許文献１に開示される車両用空調装置は、吸着剤から媒体を脱離するタイミングが制限される。その結果、吸着剤は媒体を吸着することができず、暖房が必要な場合に暖房をすることができなかったり、冷房が必要な場合に冷房ができなかったりするという問題が発生する。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、車両用空調装置において、吸着剤から媒体を脱離するタイミングの自由度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を達成するために、この発明に係る車両用空調装置は、車両に搭載されて、前記車両の室内の温度を調整する空調装置であり、媒体の吸着により発熱するとともに、前記媒体の脱離によって吸熱する吸着剤と、前記媒体を前記吸着剤に供給する媒体供給手段と、前記吸着剤に空気を送る送風手段と、前記吸着剤を通過した前記空気から前記媒体を分離する気液分離手段と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
上記構成により、例えば、内燃機関の冷却水の温度に関わらず、吸着剤から媒体を脱離できるので、車両用空調装置において、吸着剤から媒体を脱離するタイミングの自由度を向上させることができる。
【０００８】
本発明の望ましい態様としては、前記車両用空調装置において、さらに、前記気液分離手段を通過した空気と、前記車両の室内へ送る空気とを熱交換させる熱交換手段と、前記気液分離手段を通過した空気を前記送風手段へ還流させる還流手段と、を備えることが好ましい。
【０００９】
本発明の望ましい態様としては、前記車両用空調装置において、前記気液分離手段で分離された前記媒体を、前記媒体供給手段へ戻す媒体戻し手段を備えることが好ましい。
【００１０】
本発明の望ましい態様としては、前記車両用空調装置において、前記媒体供給手段は、前記送風手段と前記吸着剤との間から前記媒体を供給することが好ましい。
【００１１】
本発明の望ましい態様としては、前記車両用空調装置において、前記媒体供給手段は、前記吸着剤の温度に基づいて前記媒体の供給を停止して、前記吸着剤から前記媒体を脱離させることが好ましい。
【００１２】
本発明の望ましい態様としては、前記車両用空調装置において、前記室内を暖房する場合、前記吸着剤へ前記媒体が供給されているときに前記吸着剤を通過した空気を前記室内へ導き、前記吸着剤から前記媒体を脱離させているときには、前記吸着剤を通過した空気を前記室内へ導かないことが好ましい。
【００１３】
本発明の望ましい態様としては、前記車両用空調装置において、前記室内を冷房する場合、前記吸着剤から前記媒体を脱離させているときに前記吸着剤を通過した空気を前記室内へ導き、前記吸着剤へ前記媒体が供給されているときには、前記吸着剤を通過した空気を前記室内へ導かないことが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、吸着剤から媒体を脱離するタイミングの自由度を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この発明を実施するための最良の形態（以下実施形態という）によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。
【００１６】
図１は、本実施形態に係る車両用空調装置及び車両用空調システムを搭載する車両の一部を示す模式図である。本実施形態は、吸着剤に媒体（液媒体）を供給し、吸着剤に媒体を吸着させて発熱させ、媒体の供給を停止することにより吸着剤から媒体を脱離させるとともに、気液分離手段により媒体を分離し、回収して再度吸着剤へ供給して発熱させる点に特徴がある。
【００１７】
車両用空調システム１００は、本実施形態に係る車両用空調装置である暖房ユニット１０と、冷房ユニット３０とを備えている。冷房ユニット３０は、車両５０の動力発生手段であるエンジン５３によって駆動されるコンプレッサ３１、凝縮器３５、受液器３２、蒸発器３３及びこれらを接続する冷媒配管３４を含んで構成される。ここで、図１に示す車両用空調システム１００では、本実施形態に係る車両用空調装置を暖房専用の暖房ユニット１０として用いるが、本実施形態に係る車両用空調装置は冷房にも用いることができる。暖房ユニット１０の構成は後述する。
【００１８】
冷房ユニット３０の蒸発器３３及びブロワ等の送風手段３６、並びに暖房ユニット１０は、一つの筐体に格納されて、車両５０のエンジンルーム５１と室内５０Ｉとを仕切る隔壁５５よりも室内５０Ｉ側に配置される。暖房ユニット１０、あるいは冷房ユニット３０によって温度や湿度が調整された空気Ｗは、車両用空調システム１００の送風口３９から車両５０の室内５０Ｉへ送られる。
【００１９】
送風口３９には、エアミックスダンパ３７が設けられている。エアミックスダンパ３７は、ダンパ用アクチュエータ３８により動作する。エアミックスダンパ３７の開度を調整することにより、暖房ユニット１０から送られる、少なくとも温度を調整した空気と、冷房ユニット３０から送られる、少なくとも温度を調整した空気との混合割合を調整する。これにより、車両５０の室内５０Ｉへ送風する空気Ｗの温度等を調整する。なお、図１に示す例では、冷房ユニット３０の送風口が閉じられ、暖房ユニット１０の開度が全開になっているので、暖房ユニット１０で温度が調整された空気のみが車両５０の室内５０Ｉへ送風される。
【００２０】
図２は、本実施形態に係る車両用空調装置である暖房ユニットの構成を示す模式図である。暖房ユニット１０は、筐体１１内に送風手段であるファン１２と、吸着剤１３と、気液分離手段である気液分離フィルタ１４とが配置されるとともに、ファン１２と吸着剤１３との間に媒体供給手段である媒体噴射ノズル１５が配置される。媒体噴射ノズル１５は、媒体タンク１６内の媒体を、筐体１１の内部であってファン１２と吸着剤１３との間に噴射する。これによって、媒体噴射ノズル１５から噴射された媒体ＬＣは、ファン１２で生み出される空気の流れによって撹拌されて、均一に吸着剤１３へ供給される。その結果、吸着剤１３を有効に利用でき、好ましい。媒体噴射ノズル１５は、例えば、電気式のノズルや、ベンチュリを用いた吸い上げ式のノズルを用いてもよい。
【００２１】
吸着剤１３は、例えば、活性炭、シリカ、アルミナ、シリカアルミナあるいはゼオライト等により構成される。吸着剤１３は、媒体の吸着により発熱し、また、媒体の脱離により吸熱する特性を有する。本実施形態では、吸着剤１３を細かい球状にして筐体１１内へ配置する。なお、吸着剤１３へ供給されて吸着剤１３を発熱させる媒体には、例えば、アルコール、エチルエーテル、水等が用いられる。本実施形態において、媒体は、アルコール、エチルエーテルのような揮発性の高い物質を用いることが好ましい。これによって、ファン１２による送風のみを用いた場合でも、媒体を吸着剤１３から脱離させやすくなる。
【００２２】
気液分離フィルタ１４は、吸着剤１３を通過した空気から、液相の媒体を取り除くものである。気液分離フィルタ１４は、例えば、繊維や中空糸膜等で構成することができる。気液分離フィルタ１４の下側、すなわち気液分離フィルタ１４の鉛直方向（重力の作用方向、図２の矢印Ｇ方向）側には、媒体捕集手段である媒体受け皿１７が設けられている。媒体受け皿１７と媒体タンク１６とは、媒体戻し手段である媒体戻し通路１８で接続されている。これによって、媒体受け皿１７に集められた媒体は、媒体タンク１６へ戻されて、媒体噴射ノズル１５から再び筐体１１の内部へ噴射される。媒体戻し通路１８を設けることにより、媒体を再利用することができるので、経済的である。
【００２３】
筐体１１の一端部には、空気入口１１Ｉが設けられる。暖房ユニット１０で温度が調整される空気は、空気入口１１Ｉからファン１２により吸引され、吸着剤１３へ送られる。吸着剤１３及び気液分離フィルタ１４を通過した空気は、筐体１１の他端部、すなわち空気入口１１Ｉが設けられる端部とは反対側における筐体１１の端部に設けられる開口部から、筐体１１の外部へ放出される。
【００２４】
空気入口１１Ｉが設けられる端部とは反対側における筐体１１の端部には、温度が調整された空気Ｗを車両の室内へ吹き出す空気出口１１Ｅと、吸着剤１３から媒体を脱離させるときに吸着剤１３及び気液分離フィルタ１４を通過した空気を排出する排出口１１ｗとが設けられる。空気入口１１Ｉが設けられる端部とは反対側における筐体１１の端部には、吸着剤１３及び気液分離フィルタ１４を通過した空気の出口を切り替える切替ダンパ４３が設けられている。
【００２５】
切替ダンパ４３は、出口側ダンパ４３Ａと排出口側ダンパ４３Ｂとで構成されており、切替ダンパ駆動用アクチュエータ４２によって図２の矢印Ｒ方向に回動する。切替ダンパ４３を空気出口１１Ｅ側に倒すと排出口側ダンパ４３Ｂが排出口１１ｗを閉じるとともに、空気出口１１Ｅが開かれる。これによって、吸着剤１３及び気液分離フィルタ１４を通過した空気は空気出口１１Ｅから放出される。また、切替ダンパ４３を排出口１１ｗ側に倒すと出口側ダンパ４３Ａが空気出口１１Ｅを閉じるとともに、排出口１１ｗが開かれる。これによって、吸着剤１３及び気液分離フィルタ１４を通過した空気は排出口１１ｗから放出される。
【００２６】
ファン１２、媒体噴射ノズル１５、及び切替ダンパ駆動用アクチュエータ４２の動作は、空調制御装置４０によって制御される。空調制御装置４０は、マイクロコンピュータ及びメモリを組み合わせて構成される。また、吸着剤１３には、吸着剤１３の温度を検出する温度センサ４１及び吸着剤１３の湿度を検出する湿度センサ４４が設けられている。温度センサ４１によって取得された吸着剤１３の温度、及び湿度センサ４４によって取得された吸着剤１３の湿度は、空調制御装置４０に取り込まれファン１２、媒体噴射ノズル１５、及び切替ダンパ駆動用アクチュエータ４２の制御に用いられる。
【００２７】
暖房ユニット１０を用いて車両の室内を暖房する場合、媒体噴射ノズル１５から筐体１１内へ媒体ＬＣを噴射して吸着剤１３へ供給するとともに、ファン１２を駆動して空気Ｗを吸着剤１３へ送り込む。なお、暖房時において、切替ダンパ４３は空気出口１１Ｅ側に倒されており、空気出口１１Ｅは開かれた状態である。
【００２８】
媒体ＬＣが吸着剤１３へ供給されると、吸着剤１３が発熱する。ファン１２から送られる空気Ｗは、発熱した吸着剤１３を通過する際に吸着剤１３から受熱して昇温する。吸着剤１３を通過した空気Ｗは、液相の媒体ＬＣを含んでいる場合があるので、気液分離フィルタ１４で液相の媒体ＬＣを除去する。これによって、媒体ＬＣが除去された暖かい空気Ｗが、空気出口１１Ｅから車両の室内へ供給される。なお、気液分離フィルタ１４で除去された液相の媒体ＬＣは、媒体受け皿１７に集められた後、媒体戻し通路１８を通って媒体タンク１６へ戻される。
【００２９】
暖房ユニット１０の吸着剤１３から媒体ＬＣを脱離させる場合、ファン１２を駆動して空気Ｗを吸着剤１３へ送り込むとともに、媒体噴射ノズル１５からの媒体ＬＣの噴射を停止して、吸着剤１３に対する媒体ＬＣの供給を停止する。なお、媒体ＬＣを脱離させる場合、切替ダンパ４３を排出口１１ｗ側に倒し、排出口１１ｗを開かれた状態とする。吸着剤１３に対する媒体ＬＣの供給を停止すると、ファン１２から供給される空気Ｗの流れによって、吸着剤１３に吸着されていた媒体ＬＣが除去される。そして、液相の媒体ＬＣを含む空気Ｗは、気液分離フィルタ１４を通過する過程で液相の媒体ＬＣが除去される。これによって、吸着剤１３から媒体ＬＣが除去されるとともに、気液分離フィルタ１４で除去された液相の媒体ＬＣは、媒体受け皿１７に集められた後、媒体戻し通路１８を通って媒体タンク１６へ戻される。
【００３０】
図３は、本実施形態に係る車両用空調装置である暖房ユニットが備える吸着剤から媒体を脱離する手順を示すフローチャートである。本実施形態に係る暖房ユニット１０が備える吸着剤１３は、媒体ＬＣが過度に吸着すると発熱が低下するので、発熱が低下した場合には吸着剤１３から媒体ＬＣを脱離する。本実施形態において、吸着剤１３の発熱の低下は、吸着剤１３の温度低下により判定する。これにより、簡易かつ確実に媒体ＬＣの脱離時期を判定することができる。
【００３１】
ステップＳ１０１において、図２に示す空調制御装置４０は、温度センサ４１から吸着剤１３の温度Ｔｈを取得する。そして、ステップＳ１０２において、空調制御装置４０は、ステップＳ１０１で取得した吸着剤１３の温度Ｔｈと、予め定めた脱離操作移行温度Ｔｈｃとを比較する。ステップＳ１０２でＮｏと判定された場合、すなわちＴｈ≧Ｔｈｃであると空調制御装置４０が判定した場合、吸着剤１３はまだ媒体ＬＣを吸着して発熱できるので、媒体ＬＣの脱離は実行しない。
【００３２】
ステップＳ１０２でＹｅｓと判定された場合、すなわちＴｈ＜Ｔｈｃであると空調制御装置４０が判定した場合、吸着剤１３は媒体吸着量が増加して、暖房に必要な熱を発生できなくなったと判定できる。この場合、吸着剤１３から媒体ＬＣを脱離する。媒体ＬＣの脱離中は、吸着剤１３の吸熱反応により吸着剤１３を通過した空気Ｗが冷却される。このため、ステップＳ１０３において、空調制御装置４０は、図２に示す切替ダンパ駆動用アクチュエータ４２により切替ダンパ４３を駆動して、気液分離フィルタ１４を通過した空気Ｗの出口を空気出口１１Ｅから排出口１１ｗに切り替える。これによって、媒体ＬＣの脱離中において吸着剤１３で冷却された空気が車両の室内へ流入することを回避して、室内の温度の急変を抑制する。
【００３３】
次に、ステップＳ１０４において、空調制御装置４０は、媒体噴射ノズル１５からの媒体ＬＣの噴射を停止して、吸着剤１３への媒体ＬＣの供給を停止する。この状態でファン１２を駆動して、吸着剤１３へ空気Ｗを供給すると、ファン１２から供給される空気Ｗの流れ、及び吸着剤１３の余熱によって、吸着剤１３に吸着されていた媒体ＬＣが除去される。
【００３４】
ステップＳ１０５において、空調制御装置４０は、吸着剤１３が媒体ＬＣを再吸着して、暖房に必要な熱を発生できるか否か、すなわち、媒体ＬＣの脱離が十分か否かを判定する。媒体ＬＣの脱離が十分か否かは、例えば、湿度センサ４４によって検出された吸着剤１３の湿度に基づいて判定することができる。例えば、吸着剤１３の湿度が所定の値よりも低い場合には、媒体ＬＣの脱離が十分であると判定する。
【００３５】
ステップＳ１０５でＮｏと判定された場合、すなわち、空調制御装置４０が、媒体ＬＣの脱離が不十分であるため、吸着剤１３は媒体ＬＣを再吸着して暖房に必要な熱を発生できないと判定した場合、再吸着が可能になるまで、吸着剤１３に対する媒体ＬＣの供給を停止する。
【００３６】
ステップＳ１０５でＹｅｓと判定された場合、すなわち、媒体ＬＣの脱離が十分であり、空調制御装置４０が、吸着剤１３は媒体ＬＣを再吸着して暖房に必要な熱を発生できると判定した場合、ステップＳ１０６へ進む。ステップＳ１０６において、空調制御装置４０は、図２に示す切替ダンパ駆動用アクチュエータ４２により切替ダンパ４３を駆動して、気液分離フィルタ１４を通過した空気Ｗの出口を排出口１１ｗから空気出口１１Ｅに切り替える。そして、ステップＳ１０７に進み、空調制御装置４０は、媒体噴射ノズル１５から媒体ＬＣを噴射して、吸着剤１３に対する媒体ＬＣの供給を開始する。
【００３７】
これによって、媒体ＬＣが十分に脱離された吸着剤１３へ媒体ＬＣが供給されるので、吸着剤１３は暖房に必要な熱を発生することができる。この状態でファン１２から吸着剤１３へ空気Ｗを供給すれば、車両の室内を暖房することができる。上記手法により、吸着剤１３から媒体ＬＣを脱離することができる。
【００３８】
図４は、本実施形態の変形例に係る車両用空調装置である暖房ユニットの構成を示す模式図である。図４に示す暖房ユニット１０Ａは、上記暖房ユニット１０（図２参照）とほぼ同様の構成であるが、次の点が異なる。すなわち、本変形例に係る暖房ユニット１０Ａは、吸着剤１３及び気液分離フィルタ１４を通過した空気ＷＩを再びファン１２によって吸着剤１３へ送風する内部循環方式を用いるとともに、車両の室内へ供給する空気と吸着剤１３を通過した空気とを熱交換させてから、車両の室内へ供給する。
【００３９】
暖房ユニット１０Ａは、空気出口１１Ｅと空気入口１１Ｉとが還流手段である還流通路２３で接続されている。これによって、吸着剤１３及び気液分離フィルタ１４を通過した空気ＷＩをファン１２へ戻し、再び吸着剤１３へ送風する。これによって、筐体１１Ａ内で空気ＷＩが循環し、筐体１１Ａの外部へは漏れないので、様々な種類の媒体ＬＣを用いることができる。
【００４０】
媒体ＬＣが供給され、発熱した吸着剤１３をファン１２によって送風された空気ＷＩが通過すると、この空気ＷＩは発熱した吸着剤１３から受熱して昇温する。昇温した空気ＷＩは気液分離フィルタ１４で液体の媒体ＬＣが除去された後、空気出口１１Ｅへ流出する。暖房ユニット１０Ａは、空気出口１１Ｅに熱交換手段である熱交換器２２が設けられている。熱交換器２２は、入口側ヘッダ２１ＨＩと出口側ヘッダ２１ＨＥとを複数の空気通路２２Ｐで接続するとともに、空気通路２２Ｐ同士の間にフィン２２Ｆを配置して構成される。
【００４１】
入口側ヘッダ２１ＨＩには、送風手段であるブロワ２０が接続されている。ブロワ２０は、空調制御装置４０によって制御されて、熱交換器２２へ空気Ｗを送風する。この空気Ｗは、暖房ユニット１０Ａで温度が調整された筐体１１Ａの内部の空気ＷＩと熱交換して温度が調整されてから、車両の室内へ開口する吹き出し口２４を通って車両の室内へ送られる。
【００４２】
吸着剤１３へ媒体ＬＣを供給するとともにファン１２で送風すると、吸着剤１３の発熱により吸着剤１３を通過した空気ＷＩは加熱される。この場合、車両の室内へ送られる空気Ｗは、加熱された空気ＷＩと熱交換するので、昇温する。これによって、車両の室内を暖房することができる。一方、吸着剤１３に対する媒体ＬＣの供給を停止するとともにファン１２で送風すると、吸着剤１３の吸熱により吸着剤１３を通過した空気ＷＩは冷却される。この場合、車両の室内へ送られる空気Ｗは、冷却された空気ＷＩと熱交換するので、温度が低下する。これによって、車両の室内を冷房することができる。このように、本変形例に係る暖房ユニット１０Ａは、暖房のみならず冷房もできる。
【００４３】
図５は、本実施形態の変形例に係る車両用空調装置である冷暖房ユニットの構成を示す模式図である。本変形例に係る車両用空調装置は、暖房のみならず冷房にも使用できるように構成したものである。本変形例に係る車両用空調装置である冷暖房ユニット１０Ｂは、図２に示す本実施形態に係る暖房ユニット１０とほぼ同様の構成であるが、次の点が異なる。すなわち、本変形例に係る冷暖房ユニット１０Ｂは、気液分離フィルタ１４の出口側（吸着剤１３とは反対側）に暖気通路１１Ｅｈ及び冷気通路１１Ｅｃを備え、吸着剤１３へ媒体ＬＣが供給されているときに、暖気通路１１Ｅｈを介して吸着剤１３を通過した空気を車両の室内へ導き、吸着剤１３から媒体ＬＣを脱離させているときに、冷気通路１１Ｅｃを介して吸着剤１３を通過した空気を車両の室内へ導く。
【００４４】
冷暖房ユニット１０Ｂは、気液分離フィルタ１４の出口側、すなわち空気Ｗの流れ方向下流側に、吸着剤１３で暖められた空気が導かれる暖気通路１１Ｅｈと、吸着剤１３で冷却された空気が導かれる冷気通路１１Ｅｃとが設けられる。暖気通路１１Ｅｈと冷気通路１１Ｅｃとは、冷暖房ユニット１０Ｂの空気出口１１Ｅで合流する。また、気液分離フィルタ１４の出口側には、暖気通路１１Ｅｈ又は冷気通路１１Ｅｃのいずれか一方を選択して、吸着剤１３及び気液分離フィルタ１４を通過した空気を流すための通路切替手段として、通路切替ダンパ４５が設けられている。
【００４５】
通路切替ダンパ４５は、通路切替ダンパ駆動用アクチュエータ４６によって図５の矢印Ｒ方向に回動する。通路切替ダンパ４５を冷気通路１１Ｅｃ側に倒すと通路切替ダンパ４５が冷気通路１１Ｅｃの入口を閉じるとともに、暖気通路１１Ｅｈの入口を開く。これによって、吸着剤１３及び気液分離フィルタ１４を通過した空気は暖気通路１１Ｅｈへ導かれ、空気出口１１Ｅから車両の室内へ放出される。また、通路切替ダンパ４５を暖気通路１１Ｅｈ側に倒すと通路切替ダンパ４５が暖気通路１１Ｅｈの入口を閉じるとともに、冷気通路１１Ｅｃの入口を開く。これによって、吸着剤１３及び気液分離フィルタ１４を通過した空気は冷気通路１１Ｅｃへ導かれ、空気出口１１Ｅから車両の室内へ放出される。
【００４６】
この冷暖房ユニット１０Ｂで暖房する場合、通路切替ダンパ４５を冷気通路１１Ｅｃ側に倒して暖気通路１１Ｅｈの入口を開く。そして、媒体噴射ノズル１５から媒体ＬＣを筐体１１内へ噴射して、媒体ＬＣを吸着剤１３へ供給する。この状態でファン１２から吸着剤１３へ空気Ｗを送風すると、発熱した吸着剤１３を通過することによって昇温した空気Ｗは、暖気通路１１Ｅｈを通って空気出口１１Ｅから車両の室内へ供給される。すなわち、冷暖房ユニット１０Ｂで暖房する場合、吸着剤１３へ媒体ＬＣが供給されているときに吸着剤１３を通過した空気を車両の室内へ導き、吸着剤１３から媒体ＬＣを脱離させているときには、吸着剤１３を通過した空気を車両の室内へ導かないようにする。これによって、冷暖房ユニット１０Ｂで車両の室内を暖房することができる。
【００４７】
また、この冷暖房ユニット１０Ｂで冷房する場合、通路切替ダンパ４５を暖気通路１１Ｅｈ側に倒して冷気通路１１Ｅｃの入口を開く。そして、媒体噴射ノズル１５からの媒体ＬＣの噴射を停止することにより、吸着剤１３に対する媒体ＬＣの供給を停止する。この状態でファン１２から吸着剤１３へ空気Ｗを送風すると、吸着剤１３は、媒体ＬＣが脱離することにより吸熱する。したがって、吸着剤１３を通過することによってファン１２から送られる空気Ｗは冷却される。吸着剤１３を通過して冷却された空気Ｗは、冷気通路１１Ｅｃを通って空気出口１１Ｅから車両の室内へ供給される。すなわち、冷暖房ユニット１０Ｂで車両の室内を冷房する場合、吸着剤１３から媒体ＬＣを脱離させているときに吸着剤１３を通過した空気を車両の室内へ導き、吸着剤１３へ媒体ＬＣが供給されているときには、吸着剤１３を通過した空気を車両の室内へ導かないようにする。これによって、冷暖房ユニット１０Ｂで車両の室内を冷房することができる。
【００４８】
図６は、図５に示す冷暖房ユニットの運転制御の手順を示すフローチャートである。図６のフローチャートを用いて、本変形例に係る冷暖房ユニット１０Ｂの運転制御の一例を説明する。ステップＳ２０１において、図６に示す空調制御装置４０は、暖房の要求があるか否かを判定する。ステップＳ２０１でＹｅｓと判定された場合、すなわち、空調制御装置４０が暖房の要求があると判定した場合、ステップＳ２０２へ進む。
【００４９】
ステップＳ２０２において、空調制御装置４０は、通路切替ダンパ駆動用アクチュエータ４６を駆動して、通路切替ダンパ４５を冷気通路１１Ｅｃ側に倒す。これによって、吸着剤１３及び気液分離フィルタ１４を通過した空気が導入される通路を、暖気通路１１Ｅｈへ切り替える。次に、ステップＳ２０３において、空調制御装置４０は、ファン１２を駆動して吸着剤１３に対する送風を開始し、ステップＳ２０４において、媒体噴射ノズル１５から媒体ＬＣを噴射して吸着剤１３へ供給する。これによって、吸着剤１３の発熱によって昇温した空気は、暖気通路１１Ｅｈを通って車両の室内へ供給される。
【００５０】
ステップＳ２０１でＮｏと判定された場合、すなわち、空調制御装置４０が暖房の要求はないと判定した場合、ステップＳ２０５へ進む。ステップＳ２０５において、空調制御装置４０は、冷房の要求があるか否かを判定する。ステップＳ２０５でＮｏと判定された場合、すなわち、冷房の要求も暖房の要求もない場合、冷暖房ユニット１０Ｂを運転する必要はないので、空調制御装置４０は、本変形例に係る冷暖房ユニット１０Ｂの運転制御を終了する。
【００５１】
ステップＳ２０５でＹｅｓと判定された場合、すなわち、冷房の要求がある場合、ステップＳ２０６に進む。ステップＳ２０６において、空調制御装置４０は、通路切替ダンパ駆動用アクチュエータ４６を駆動して、通路切替ダンパ４５を暖気通路１１Ｅｈ側に倒す。これによって、吸着剤１３及び気液分離フィルタ１４を通過した空気が導入される通路を、冷気通路１１Ｅｃへ切り替える。
【００５２】
次にステップＳ２０７へ進み、空調制御装置４０は、媒体噴射ノズル１５からの媒体ＬＣの噴射を停止して、吸着剤１３に対する媒体ＬＣの供給を停止する。そして、ステップＳ２０８において、空調制御装置４０は、ファン１２を駆動して吸着剤１３に対する送風を開始する。これによって、吸着剤１３の吸熱によって温度が低下した空気は、冷気通路１１Ｅｃを通って車両の室内へ供給される。
【００５３】
以上、本実施形態及びその変形例では、吸着剤から媒体を脱離する際には、媒体の供給を停止するとともに送風手段により空気を吸着剤へ送る。これによって、内燃機関の冷却水の温度に関わらず、吸着剤から媒体を脱離できるので吸着剤から媒体を脱離するタイミングの自由度が向上する。その結果、冷間始動時であって冷却水の温度が上昇していない場合に媒体を脱離する必要がある場合でも、媒体を吸着剤から脱離させて車両の室内の暖房に用いることができる。また、冷間始動時において、暖房の要求があるが、吸着剤が媒体を吸着できない場合でも、冷却水を用いずに吸着剤から媒体を脱離して、車両の室内を暖房することができる。また、冷却水の温度に関係なく媒体を脱離することができるので、冷房が可能な時期も増加する。
【００５４】
また、本実施形態及びその変形例では、車両の室内を暖房する場合に冷却水の熱を利用する必要はないので、冷間始動の直後から車両の室内を暖房することができる。これによって、車両の搭乗者へ快適な環境を提供できる。また、冷間始動時に冷却水から暖房のための熱を受け取る必要がないため、暖機を早期に完了させることができる。さらに、冷間始動時の暖房において、冷却水の温度を早期に上昇させるために燃料の噴射量を多くする必要はないので、燃料消費の増加を抑制できるとともに、暖機が早期に完了するため未燃ＨＣも抑制できる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
以上のように、本発明に係る車両用空調装置は、吸着剤に媒体を吸着させ、あるいは離脱させることにより車両の室内の温度を調整する車両用の空調装置に有用であり、特に、吸着剤から媒体を離脱させることに適している。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本実施形態に係る車両用空調装置及び車両用空調システムを搭載する車両の一部を示す模式図である。
【図２】本実施形態に係る車両用空調装置である暖房ユニットの構成を示す模式図である。
【図３】本実施形態に係る車両用空調装置である暖房ユニットが備える吸着剤から媒体を脱離する手順を示すフローチャートである。
【図４】本実施形態の変形例に係る車両用空調装置である暖房ユニットの構成を示す模式図である。
【図５】本実施形態の変形例に係る車両用空調装置である冷暖房ユニットの構成を示す模式図である。
【図６】図５に示す冷暖房ユニットの運転制御の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５７】
１０、１０Ａ 暖房ユニット
１０Ｂ 冷暖房ユニット
１１、１１Ａ 筐体
１１Ｅ 空気出口
１１Ｅｃ 冷気通路
１１Ｅｈ 暖気通路
１１Ｉ 空気入口
１１ｗ 排出口
１２ ファン
１３ 吸着剤
１４ 気液分離フィルタ
１５ 媒体噴射ノズル
１６ 媒体タンク
１７ 媒体受け皿
１８ 媒体戻し通路
２０ ブロワ
２２ 熱交換器
２３ 還流通路
３０ 冷房ユニット
３９ 送風口
４０ 空調制御装置
４１ 温度センサ
４２ 切替ダンパ駆動用アクチュエータ
４３ 切替ダンパ
４４ 湿度センサ
４５ 通路切替ダンパ
４６ 通路切替ダンパ駆動用アクチュエータ
５０ 車両
５０Ｉ 室内
１００ 車両用空調システム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されて、前記車両の室内の温度を調整する空調装置であり、
媒体の吸着により発熱するとともに、前記媒体の脱離によって吸熱する吸着剤と、
前記媒体を前記吸着剤に供給する媒体供給手段と、
前記吸着剤に空気を送る送風手段と、
前記吸着剤を通過した前記空気から前記媒体を分離する気液分離手段と、
を含むことを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
さらに、前記気液分離手段を通過した空気と、前記車両の室内へ送る空気とを熱交換させる熱交換手段と、
前記気液分離手段を通過した空気を前記送風手段へ還流させる還流手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
【請求項３】
前記気液分離手段で分離された前記媒体を、前記媒体供給手段へ戻す媒体戻し手段を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用空調装置。
【請求項４】
前記媒体供給手段は、前記送風手段と前記吸着剤との間から前記媒体を供給することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用空調装置。
【請求項５】
前記媒体供給手段は、前記吸着剤の温度に基づいて前記媒体の供給を停止して、前記吸着剤から前記媒体を脱離させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両用空調装置。
【請求項６】
前記室内を暖房する場合、前記吸着剤へ前記媒体が供給されているときに前記吸着剤を通過した空気を前記室内へ導き、前記吸着剤から前記媒体を脱離させているときには、前記吸着剤を通過した空気を前記室内へ導かないことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両用空調装置。
【請求項７】
前記室内を冷房する場合、前記吸着剤から前記媒体を脱離させているときに前記吸着剤を通過した空気を前記室内へ導き、前記吸着剤へ前記媒体が供給されているときには、前記吸着剤を通過した空気を前記室内へ導かないことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両用空調装置。
【請求項１】
車両に搭載されて、前記車両の室内の温度を調整する空調装置であり、
媒体の吸着により発熱するとともに、前記媒体の脱離によって吸熱する吸着剤と、
前記媒体を前記吸着剤に供給する媒体供給手段と、
前記吸着剤に空気を送る送風手段と、
前記吸着剤を通過した前記空気から前記媒体を分離する気液分離手段と、
を含むことを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
さらに、前記気液分離手段を通過した空気と、前記車両の室内へ送る空気とを熱交換させる熱交換手段と、
前記気液分離手段を通過した空気を前記送風手段へ還流させる還流手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
【請求項３】
前記気液分離手段で分離された前記媒体を、前記媒体供給手段へ戻す媒体戻し手段を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用空調装置。
【請求項４】
前記媒体供給手段は、前記送風手段と前記吸着剤との間から前記媒体を供給することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用空調装置。
【請求項５】
前記媒体供給手段は、前記吸着剤の温度に基づいて前記媒体の供給を停止して、前記吸着剤から前記媒体を脱離させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両用空調装置。
【請求項６】
前記室内を暖房する場合、前記吸着剤へ前記媒体が供給されているときに前記吸着剤を通過した空気を前記室内へ導き、前記吸着剤から前記媒体を脱離させているときには、前記吸着剤を通過した空気を前記室内へ導かないことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両用空調装置。
【請求項７】
前記室内を冷房する場合、前記吸着剤から前記媒体を脱離させているときに前記吸着剤を通過した空気を前記室内へ導き、前記吸着剤へ前記媒体が供給されているときには、前記吸着剤を通過した空気を前記室内へ導かないことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両用空調装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−４０３１５（Ｐ２００９−４０３１５Ａ）
【公開日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２０９４０９（Ｐ２００７−２０９４０９）
【出願日】平成１９年８月１０日（２００７．８．１０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月１０日（２００７．８．１０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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