JP2000062439A

JP2000062439A - 車両用空調装置

Info

Publication number: JP2000062439A
Application number: JP10233190A
Authority: JP
Inventors: Tsunesato Takahashi; 恒吏高橋; Yoshimitsu Inoue; 美光井上
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1998-08-19
Filing date: 1998-08-19
Publication date: 2000-02-29
Anticipated expiration: 2018-08-19
Also published as: JP3991465B2

Abstract

(57)【要約】【課題】冷房用熱交換器１２２とは別に構成された除
湿装置１０を備える車両用空調装置において、除湿装置
の小型化と、高負荷条件下における窓ガラスの曇り止め
とを両立させる。【解決手段】暖房時に、空調用ケース１０７内に内気
と外気の両方を導入して車室内の暖房を行うとともに、
除湿装置１０を作動させて内気を除湿し、デフロスタ開
口部１２５から内気と外気とを混合して吹き出す。車両
窓ガラス内面温度Ｔ_Sを算出し、この窓ガラス内面温度
Ｔ_Sにて露点に達する空気の湿度Ｘ_wを算出する。デフ
ロスタ吹出空気の湿度Ｘ_Dと、ガラス温度露点湿度Ｘ_w
との関係がＸ_w≧Ｘ_Dの関係を満足するように、内気と
外気の導入割合を調整する

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空調ケース内に収
容される冷房用熱交換器（蒸発器）による除湿機能とは
別に、除湿機能を独立に設定する車両用空調装置に関
し、特に、車両窓ガラスの曇りを防止するために必要な
内外気の導入割合を算出し、この導入割合となるように
内外気切替手段の位置を自動制御するものである。

【０００２】

【従来の技術】車両用空調装置においては、エンジンか
らの温水（エンジン冷却水）を熱源として車室内の暖房
を行っているが、近年、車両エンジンの高効率化に伴っ
て、温水温度の低下が起こり、これが原因となって暖房
能力不足となる車両が増加している。

【０００３】この暖房能力不足を解消する対策として、
車両用空調装置の吸入空気における内気率（全吸入空気
中の内気吸入割合）を高めて、暖房熱負荷を低減するこ
とが行われている。具体的には、外気中に内気を混入さ
せる補助ドアを内外気切替箱に追加したり、あるいは、
デフロスタ開口部側には外気を、また、フット開口部側
には内気をそれぞれ仕切って流す内外気２層モードを設
定したりしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、内外気２層モ
ードにおいても、内気率が５０％以上になると、車室内
湿度の上昇により窓ガラスの曇りが発生し、車両運転
上、危険となる場合が生じる。従って、内気率の増加に
よる暖房熱負荷の低減と、窓ガラスの曇り防止とを両立
させるためには、車室内雰囲気の除湿を行う必要が生じ
る。

【０００５】そこで、本出願人においては、特開平９−
１５６３４９公報において、シリカゲル等の乾燥剤を用
いた除湿装置によって車室内雰囲気の除湿を行うことを
提案しているが、車室内に運転者１人が乗車している場
合と、搭乗定員の上限人数（例えば、４〜５人）乗車し
ている場合とでは、乗員の呼吸による乗員加湿量が大幅
に異なり、乗車人数の多いときは乗員加湿量の増加によ
り窓ガラスの曇りが発生しやすくなる。また、外気温が
−２０°〜３０°Ｃ程度にも低下する極寒冷時には、窓
ガラス温度の低下に伴って窓ガラス温度における露点湿
度が小さくなるので、乗車人数が少なくても窓ガラスの
曇りが発生しやすくなる。

【０００６】乗車人数の多いときや、極寒冷時での走行
は稀ではあるが、このような高負荷条件下（必要除湿量
の多い時）でも、内気率一定のままで、窓ガラスの曇り
止めを実現しようとすると、乾燥剤の量を増加して、乾
燥剤による除湿能力を予め増大させておく必要がある。
しかし、このことは、乾燥剤量の増加に伴って除湿装置
の体格が大型化して、車室内等の狭隘なスペースへの搭
載が困難となったり、コストアップを招くので、実用的
とは言えない。

【０００７】本発明は上記点に鑑みてなされたもので、
冷房用熱交換器とは別に構成された除湿装置を備える車
両用空調装置において、除湿装置の小型化と、高負荷条
件下における窓ガラスの曇り止めとを両立させることを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１ないし７記載の発明では、暖房時に、空
調用ケース（１０７）内に内気と外気の両方を導入して
車室内の暖房を行うとともに、冷房用熱交換器（１２
２）とは別に構成された除湿装置（１０）を作動させて
内気を除湿し、デフロスタ開口部（１２５）から、除湿
装置（１０）により除湿された内気と外気とを混合して
吹き出すようにし、さらに、車両窓ガラス内面温度Ｔ_S
を算出する第１算出手段（Ｓ２１０）と、窓ガラス内面
温度Ｔ_Sにて露点に達する空気の湿度Ｘ_wを算出する第
２算出手段（Ｓ２２０）とを有し、デフロスタ開口部
（１２５）からの吹出空気の湿度Ｘ_Dと、前記ガラス温
度露点湿度Ｘ_wとの関係がＸ_w≧Ｘ_Dの関係を満足する
ように、内外気切替手段（１０３、１１８、１２１）の
操作位置を可変して内気と外気の導入割合を調整するこ
とを特徴としている。

【０００９】これによると、除湿装置（１０）にとって
の高負荷条件下においても、Ｘ_w≧Ｘ_Dの関係を満足す
る必要外気風量割合αを算出して、この必要外気風量割
合αを満足するように、内外気切替手段の操作位置（ド
ア開度）を可変制御することにより、乾燥剤等を用いた
除湿装置による除湿能力不足を外気による換気除湿で補
って、窓ガラスの曇り止めを良好に達成できる。

【００１０】従って、稀に発生する高負荷条件にも対応
し得る大型な除湿装置を設定する必要がなく、小型な除
湿装置でよいので、車室内の狭隘なスペースでも搭載が
容易となり、車両への搭載性の向上、除湿装置のコスト
低減等の面から、実用上、極めて有利である。なお、本
発明では、車両窓ガラス内面温度Ｔ_Sに応じた信号を出
す温度センサを設け、この温度センサからの検出信号に
基づいて車両窓ガラス内面温度Ｔ_Sを算出してもよい
が、請求項２記載の発明のように、外気温Ｔ_am、車速Ｖ
_c、暖房用熱交換器（１２３）を循環する温水の温度Ｔ
_w、送風手段（１１１）の風量Ｖ _B、および空調吹出モ
ードに基づいて車両窓ガラス内面温度Ｔ_Sを算出すれ
ば、窓ガラス内面温度検出用の温度センサが不要とな
り、実用上有利である。

【００１１】また、請求項３記載の発明のように、内外
気切替手段（１０３、１１８、１２１）の操作位置を、
ガラス温度露点湿度Ｘ_w、デフロスタ開口部（１２５）
に流入する外気の湿度Ｘ_am、およびデフロスタ開口部
（１２５）に流入する内気の湿度Ｘ_KDに基づいて、Ｘ_w
≧Ｘ_Dの関係を満足するように決定する内外気割合制御
手段（Ｓ２７０、Ｓ２８０）を備えてもよい。

【００１２】また、請求項４記載の発明のように、請求
項３において、デフロスタ開口部（１２５）に流入する
内気の湿度Ｘ_KDを算出するために用いる車室内空気の湿
度Ｘ _rを、車室内空気の水分釣り合い式に基づいて算出
してもよい。これによると、車室内空気の湿度センサが
不要となり、実用上、有利である。また、請求項５記載
の発明のように、除湿装置（１０）を送風手段（１１
１）の吸入側に配置し、除湿装置（１０）により除湿さ
れた内気が送風手段（１１１）により吸入されてデフロ
スタ開口部（１２５）に流入するようにしてもよい。

【００１３】また、請求項６記載の発明のように、フッ
ト開口部（１２４）およびデフロスタ開口部（１２５）
の両方を同時に開口する吹出モードにおいて、フット開
口部（１２４）には内気が流れ、デフロスタ開口部（１
２５）には外気が流れる内外気２層流モードを設定し、
この内外気２層流モードの際に、除湿装置（１０）によ
り除湿された内気を外気に混合してデフロスタ開口部
（１２５）から吹き出させるようにしてもよい。

【００１４】これによると、内外気２層流モードの設定
可能な空調装置に対して、除湿装置（１０）を組み合わ
せることより、内気率を高めて暖房効果をより一層向上
できる。また、請求項７記載の発明のように、除湿装置
（１０）が空調用ケース（１０７）により形成される空
気通路から切り離して配置され、除湿装置（１０）によ
り除湿された内気を車室内へ吹き出すようにしてもよ
い。

【００１５】なお、本明細書において、「湿度」という
記載はすべて絶対湿度を意味しており、「相対湿度」を
表記する必要のある部分はその旨記載している。また、
上記各手段の括弧内の符号は後述する実施形態記載の具
体的手段との対応関係を示すものであって、請求項１に
おける第１算出手段および第２算出手段は具体的には、
それぞれ、図３のステップＳ２１０、ステップＳ２２０
による機能実現手段で構成される。同様に、請求項３に
おける内外気割合制御手段は具体的には図３のステップ
Ｓ２７０、Ｓ２８０による機能実現手段で構成される。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図に基
づいて説明する。（第１実施形態）図１は本発明の第１実施形態による車
両用空調装置の全体システム構成を示しており、除湿装
置１０は、本例では、車室内前方の計器盤部に配置され
るフロント空調ユニット１００の通風系吸入側に一体に
連結されている。

【００１７】除湿装置１０は、除湿側の第１通路１１を
ケース１２により形成し、再生側の第２通路１３をケー
ス１４により形成しており、この両通路１１、１３は並
列に形成されている。除湿側の第１通路１１の上流端は
室内空気の吸入口１５により車室内の計器盤周辺に開口
している。そして、除湿側の第１通路１１の下流端はフ
ロント空調ユニット１００の除湿内気吸入口１０１に連
通している。

【００１８】一方、再生側の第２通路１３の上流端も室
内空気の吸入口１６により車室内の計器盤周辺に開口し
ている。この吸入口１６の直後の部位に再生用送風機１
７を配置している。この送風機１７は周知の遠心多翼フ
ァン（シロッコファン）１７ａと、このファン１７ａを
回転自在に収容しているスクロールケース１７ｂと、駆
動用モータ１７ｃとを有し、モータ１７ｃによりファン
１７ａを回転駆動して、ファン１７ａの径方向の外方へ
室内空気を送風する。

【００１９】そして、再生側の第２通路１３において、
スクロールケース１７ｂの空気出口直後の部位（後述の
乾燥剤ユニット１８の上流側）には電気発熱体１９が設
置されている。この電気発熱体１９は再生側の第２通路
１３の空気を加熱する加熱手段としての役割を果たすも
のであって、所定のキューリ点において電気抵抗値が急
増する正の抵抗温度係数を持つ抵抗体（ＰＴＣヒータ）
からなる。

【００２０】乾燥剤ユニット１８は特開平９−１５６３
４９号公報記載のものと同種のものでよく、シリカゲル
やゼオライトのような粒状の乾燥剤を通気性のある袋部
材内に収納し、この袋部材を円板状のケース体１８ａ内
に保持するようにしてある。このケース体１８ａの軸方
向の両端面は袋部材保持用の仕切り部以外は全面的に開
口して、乾燥剤ユニット１８の通風抵抗が極力小さくな
るようにしてある。

【００２１】乾燥剤ユニット１８は下段側の除湿側の第
１通路１１から上段側の再生側の第２通路１３にわたっ
て設置されており、かつ、ケース体１８ａを両ケース１
２、１４内に回転軸１８ｄにより回転自在に設置して、
モータ１８ｅ（図２）等の駆動手段によりケース体１８
ａを回転駆動するようになっている。なお、図中、１８
ｂは除湿側の第１通路１１内に位置する除湿側の乾燥剤
を示し、１８ｃは再生側の第２通路１３内に位置する再
生側の乾燥剤を示す。

【００２２】乾燥剤ユニット１８は駆動手段により所定
時間間隔にて１８０°づつ回転駆動されることにより、
除湿側の乾燥剤１８ｂと再生側の乾燥剤１８ｃは交互に
反転することになる。一方、空調ユニット１００の外気
導入口１０２は車室外空気（外気）を導入するためのも
のであり、この外気導入口１０２は外気切替ドア１０３
により２つの外気通路１０４、１０５に分岐されてい
る。そして、一方の外気通路１０５に導入された外気
は、再生熱回収用の熱交換器２１により加熱された後
に、除湿側の第１通路１１内で、乾燥剤ユニット１８の
下流側に供給される。

【００２３】すなわち、熱交換器２１は再生側の第２通
路１３内において乾燥剤ユニット１８の下流側に配置さ
れ、電気発熱体１９で加熱された高温空気と低温外気と
の間で熱交換（顕熱交換）を行って、再生側からの熱回
収により、室内温度の上昇に貢献するものである。再生
側第２通路１３の熱交換器２１下流側は、連結ダクト２
２により空調ユニット１００の凝縮水排出パイプ１０６
に連結されているので、熱交換器２１で熱交換して温度
低下した空気は、連結ダクト２２および凝縮水排出パイ
プ１０６を介して車室外へ排出される。

【００２４】また、外気通路１０５に導入された外気の
一部は連結ダクト２３から配風ダクト２４および複数の
吹出開口２４ａにより、除湿側第１通路１１内の除湿側
乾燥剤１８ｂに吹きつけられ、除湿側乾燥剤１８ｂを低
温外気にて冷却することにより、除湿側乾燥剤１８ｂの
温度が水蒸気吸着時の凝縮熱で上昇することを抑えて、
単位乾燥剤当たりの水分吸着量を増加させる。

【００２５】次に、フロント空調ユニット１００の概要
を説明すると、本例では、内外気２層流モードが設定可
能な構成になっており、そのため、空調ユニット１００
のケース１０７の内部は下側に内気側の第１空気通路１
０８を形成するとともに、上側に外気側の第２空気通路
１０９を形成している。この両空気通路１０８、１０９
の間は仕切り部材１１０により区画されている。

【００２６】ケース１０７の上流側に配置された空調用
送風機１１１は、第１空気通路１０８への送風用第１フ
ァン１１２と第２空気通路１０９への送風用第２ファン
１１３とを独立に備え、この両ファン１１２、１１３を
共通のモータ１１４で回転駆動する構成になっている。
なお、両ファン１１２、１１３は、再生用送風機１７の
ファン１７ａと同様に周知の遠心多翼ファン（シロッコ
ファン）からなる。

【００２７】下側の第１ファン１１２の吸入口１１２ａ
には、内気吸入口１１６からの内気または外気吸入口１
１７からの外気が吸入される。内気吸入口１１６と外気
吸入口１１７は第１内外気切替ドア１１８により切替開
閉される。外気吸入口１１７には連通路１１９を介して
前記の外気通路１０４から外気が流入するようにしてあ
る。

【００２８】また、上側の第２ファン１１３の吸入口１
１３ａには、内気吸入口１２０からの内気または外気通
路１０４に設けられた外気吸入口１０４ａからの外気が
吸入される。内気吸入口１２０と外気吸入口１０４ａは
第２内外気切替ドア１２１により切替開閉される。な
お、図１におけるドア１０３、１１８、１２１の操作位
置は内外気２層流モードの状態を示している。

【００２９】ケース１０７内において、上流側には冷房
用の熱交換器１２２が配置され、下流側には暖房用の熱
交換器１２３が配置され、この両熱交換器１２２、１２
３はいずれも、内気側の第１空気通路１０８と外気側の
第２空気通路１０９の両方にわたって配置されている。
冷房用の熱交換器１２２は冷凍サイクルの蒸発器であ
り、暖房用の熱交換器１２３は水冷式車両エンジンの温
水（エンジン冷却水）を熱源とする温水式ヒータコアで
ある。

【００３０】内気側の第１空気通路１０８の下流端部に
はフット開口部１２４が配置され、このフット開口部１
２４を通して車室内乗員の足元側へ空気を吹き出す。ま
た、外気側の第２空気通路１０９の下流端部にはデフロ
スタ開口部１２５が配置され、このデフロスタ開口部１
２５を通して車両窓ガラスの内面側へ空気を吹き出す。

【００３１】なお、内外気２層流モード以外の全外気モ
ードあるいは全内気モードでは、第１、第２の両空気通
路１０８、１０９からの空気をフット開口部１２４また
はデフロスタ開口部１２５から吹き出すことを可能とす
るため、両空気通路１０８、１０９を連通させる連通手
段（図示せず）が実際には備えられている。同様に、両
空気通路１０８、１０９からの空気を車室内乗員の頭部
側へ吹き出すフェイス開口部（図示せず）も実際には備
えられている。

【００３２】図２は制御ブロック図であり、３０は車両
用空調装置の制御装置であり、マイクロコンピュータ等
を用いて構成されており、上記した除湿装置１０の電気
機器およびフロント空調ユニット１００の電気機器を予
め設定したプログラムに従って制御するものである。こ
の制御装置３２は、車載の電源バッテリから電源を供給
されて起動し、車両用空調装置の操作パネルのスイッチ
群、および空調制御のための各種センサ群からの信号が
入力される。

【００３３】これら入力側のセンサ、スイッチ群、およ
び出力側機器のうち、本発明に関係するもののみが図２
には示されており、図２において、３１は外気温Ｔ_amを
検出する外気温センサ、３２は内気温Ｔ_rを検出する内
気温センサ、３３は内気湿度センサである。ここで、内
気湿度センサ３３は相対湿度に対応した出力を出すの
で、内気湿度センサ３３の出力（相対湿度）と内気温セ
ンサ３２により検出される内気温とに基づいて車室内湿
度（絶対湿度）Ｘ_rを算出するようにしてある。

【００３４】３４は車速Ｖ_cを検出する車速センサ、３
５は暖房用熱交換器１２３を循環する温水の温度Ｔ_wを
検出する温水温度センサ、３６は空調用送風機１１１の
風量Ｖ_Bに応じた信号を出す風量信号発生器で、手動操
作の風量スイッチの信号、あるいは制御装置３０内部で
自動的に算出される風量信号（送風機モータ印加電圧レ
ベル）を用いることができる。

【００３５】３７は空調ユニット１００の吹出モードＭ
_Dに応じた信号を出す吹出モード信号発生器で、手動操
作の吹出モードスイッチの信号、あるいは制御装置３０
内部で自動的に算出される吹出モード信号を用いること
ができる。一方、制御装置３０の出力側機器としては、
除湿装置１０の再生用送風機１７のモータ１７ｃ、再生
用電気発熱体１９、および乾燥剤ユニット１８の回転駆
動用のモータ１８ｅが設けられている。さらに、空調ユ
ニット１００の送風機１１１の駆動用モータ１１５、お
よび外気切替ドア１０３および第１、第２内外気切替ド
ア１１８、１２１を駆動するモータ１２６が設けられて
いる。

【００３６】ここで、モータ１２６は、図示しない適宜
のレバー・リンク機構を介して、３つのドア１０３、１
１８、１２１を所定の作動パターンにて作動させる。も
ちろん、３つのドア１０３、１１８、１２１をそれぞれ
独立のモータで駆動してもよい。本実施形態では、上記
のドアドア１０３、１１８、１２１および駆動用モータ
１２６により内外気切替手段を構成している。

【００３７】次に、上記構成において第１実施形態の作
動を説明する。冬期の暖房時において、空調ユニット１
００が最大暖房状態にあると、内外気導入用のドア１０
３、１１８、１２１は図１の実線位置に操作されて、内
外気２層流モードが設定される。ここで、空調ユニット
１００の最大暖房状態とは、吹出空気の温度調整手段で
ある、周知のエアミックスドアや温水弁（図示せず）が
吹出空気温度を最も高める最大開度位置に操作されてい
る状態をいう。

【００３８】そして、空調用送風機１１１が作動する
と、第１ファン１１２は内気吸入口１１６から内気を吸
入して第１空気通路１０８に内気を送風し、暖房用熱交
換器１２３で加熱された内気の温風をフット開口部１２
４を通して乗員の足元部へ吹き出す。また、空調用送風
機１１１の第２ファン１１３は、除湿内気吸入口１０１
から乾燥剤ユニット１８で除湿された除湿内気と、外気
導入口１０２から外気通路１０５および連結ダクト２
３、配風ダクト２４を介して除湿側第１通路１１内に導
入される外気と、熱交換器２１を介して除湿側第１通路
１１内に導入される外気との混合空気を吸入する。そし
て、第２ファン１１３により送風される内外気混合空気
は、第２空気通路１０９にて暖房用熱交換器１２３で加
熱されて低湿度の温風となり、この低湿度の温風がデフ
ロスタ開口部１２５を通して車両窓ガラスに向けて吹き
出され、窓ガラスの曇り止めを行う。

【００３９】ここで、内気吸入口１１６からの内気吸入
割合は例えば、５０％で、除湿側第１通路１１の内気吸
入口１５からの内気吸入割合は例えば、３０％で、外気
導入口１０２から除湿側第１通路１１内に導入される外
気の吸入割合は例えば、２０％である。すると、空調ユ
ニット１００の吹出空気の内気率は８０％に達し、吹出
空気温度を高めることができるので、寒冷時における車
室内暖房効果を向上できる。

【００４０】しかし、車室内への乗車人員数が多いとき
は乗員の呼吸による乗員加湿量が大となり、また、極低
温時には車両窓ガラス内面温度Ｔ_Sが低下して、窓ガラ
ス内面温度Ｔ_Sにて露点に達する空気の湿度Ｘ_wが低下
するので、このような作動条件は除湿装置１０にとって
高負荷状態となる。そして、乾燥剤ユニット１８を用い
た除湿装置１０の除湿能力を通常の負荷条件に対応して
設定した場合には、上記の高負荷条件であると、内気の
除湿能力が不足して、窓ガラスの曇りが発生する場合が
ある。

【００４１】そこで、本実施形態では稀に発生する高負
荷条件に対しては、外気ドア１０３により外気通路１０
４を開口して外気導入による換気除湿量の増加を図っ
て、窓ガラスの曇りを未然に防止する制御を自動的に行
う。以下、本発明の特徴とする内外気導入割合の制御
を、制御装置３０のマイクロコンピュータにより実行さ
れる図３のフローチャートにより詳述すると、図３の制
御ルーチンは空調ユニット１００が最大暖房状態にあっ
て、内外気２層流モードが設定されている状態において
スタートし、ステップＳ２００にて入力側のセンサ類等
からの各種信号を読み込む。次のステップＳ２１０に
て、車両窓ガラス内面温度Ｔ_Sを算出する。

【００４２】この車両窓ガラス内面温度Ｔ_Sは車両窓ガ
ラス内面に温度センサを配設して、温度センサにより窓
ガラス内面温度Ｔ_Sを直接検出するのが最も簡便な方法
であるが、本実施形態では、以下の信号に基づいて、窓
ガラス内面温度Ｔ_Sを算出（推定）するようにしてい
る。すなわち、窓ガラス内面温度Ｔ_Sは、図４に示すよ
うに、外気温Ｔ_amが低い程、また車速Ｖ_cが高い程、低
くなる関係にある。また、窓ガラス内面温度Ｔ_Sは、図
５に示すように、デフロスタ吹出空気温度Ｔ_Dが高い
程、またデフロスタ吹出風量Ｖ_Dが多い程高くなる関係
にある。

【００４３】そして、デフロスタ吹出風量Ｖ_Dは送風機
１１１の風量Ｖ_Bとモード信号Ｍ_Dにより決定されるモ
ード信号係数とにより算出できる。また、デフロスタ吹
出空気温度Ｔ_Dは、温水温度センサ３５により検出され
る温水温度Ｔ_wの関数として算出できる。従って、窓ガ
ラス内面温度Ｔ_Sは、以上の外気温Ｔ_am、車速Ｖ_c、デ
フロスタ吹出空気温度Ｔ_D、およびデフロスタ吹出風量
Ｖ_Dに基づいて算出できるのである。

【００４４】次に、ステップＳ２２０にて、窓ガラス内
面温度Ｔ_Sにて露点に達する空気の湿度（ガラス温度露
点湿度）Ｘ_wを算出する。すなわち、図６は制御装置３
０のマイクロコンピュータのＲＯＭに予め記憶されてい
る湿り空気線図であり、例えば、窓ガラス内面温度Ｔ_S
＝Ｔ_S1のときは、窓ガラス内面温度Ｔ_S1と飽和水蒸気圧
力との交点により決定される絶対湿度Ｘ_w1をガラス温
度露点湿度Ｘ_wとして求めることができる。

【００４５】次に、ステップＳ２３０にて乾燥剤除湿量
Ｄ_FRを算出する。この乾燥剤除湿量Ｄ_FRは、乾燥剤ユニ
ット１８の除湿側の乾燥剤１８ｂにより吸着される水分
量であり、除湿側の乾燥剤１８ｂに送風されてくる入口
側室内空気（内気）の温湿度と乾燥剤除湿量Ｄ_FR（ｋｇ
／ｈ）との関係は図７に示すようになる。すなわち、内
気温Ｔ_rおよび内気の相対湿度が高い程、乾燥剤除湿量
Ｄ_FRが増加する関係にある。また、内気の絶対湿度およ
び内気温Ｔ_rと乾燥剤除湿量Ｄ_FRとの関係を見ると、絶
対湿度が高い程、乾燥剤除湿量Ｄ_FRが増加し、同一の絶
対湿度であれば、内気温Ｔ_rが低い程、乾燥剤除湿量Ｄ
_FRが増加する。従って、内気の絶対湿度をＸ_rで表す
と、乾燥剤除湿量Ｄ_FRは、Ｄ_FR＝ｆ₁（Ｔ_r、Ｘ_r）の
関数で求めることができる。

【００４６】次に、ステップＳ２４０にて乾燥剤通過内
気風量Ｖ_Kを算出する。この乾燥剤通過内気風量Ｖ_Kは
送風機１１１の風量Ｖ_Bと図８に示すような相関関係が
あるので、Ｖ_K＝ｆ₂（Ｖ_B）で求めることができる。
次に、ステップＳ２５０にて乾燥剤出口空気湿度Ｘ_KDを
算出する。内気の比重量をγ_r（ｋｇ／ｍ³）とする
と、乾燥剤出口空気湿度Ｘ_KDは次の数式１で求めること
ができる。

【００４７】

【数１】Ｘ_KD＝Ｘ_r−〔Ｄ_FR／（Ｖ_K・γ_r）〕次に、ステップＳ２６０にて外気湿度Ｘ_amを算出する。
冬期低温時には、外気は通常、相対湿度＝１００％（飽
和状態）近傍にあるので、前述の湿り空気線図を用い
て、飽和水蒸気圧力と外気温Ｔ_amとの交点から、外気温
Ｔ_amにおける外気の絶対湿度Ｘ_amを算出できる。

【００４８】次に、ステップＳ２７０にて必要外気風量
割合αを次のようにして算出する。図９は本実施形態に
おけるデフロスタ開口部１２５への空気通路の概要を図
示するもので、デフロスタ開口部１２５からは、乾燥剤
ユニット１８により除湿された湿度Ｘ_KDの内気と、湿度
Ｘ_amの外気とを混合した空気（湿度＝Ｘ_D）の空気が窓
ガラス内面に向かって吹き出される。図９の下段の内気
通路は図１の除湿側通路１１に相当し、また、上段の外
気通路は図１の外気通路１０５または１０４による外気
通路に相当する。

【００４９】デフロスタ開口部１２５からのデフロスタ
吹出空気は上記除湿内気と外気との混合空気であるか
ら、デフロスタ吹出空気の湿度Ｘ_Dは次の数式２により
表すことができる。

【００５０】

【数２】Ｘ_D＝Ｘ_am・α＋Ｘ_KD（１−α）そして、窓ガラスの曇り止めのためには、前述のステッ
プＳ２２０で算出したガラス温度露点湿度Ｘ_wと、デフ
ロスタ吹出空気湿度Ｘ_Dの関係がＸ_w≧Ｘ_Dの関係を満
足する必要がある。

【００５１】そこで、数式２において、Ｘ_DにＸ_wを代
入すると、次の数式３、４の関係が成り立つ。

【００５２】

【数３】Ｘ_w−Ｘ_KD＝α（Ｘ_am−Ｘ_KD）

【００５３】

【数４】α＝（Ｘ_w−Ｘ_KD）／（Ｘ_am−Ｘ_KD）すなわち、上記数式４に示すように、ガラス温度露点湿
度Ｘ_w、外気湿度Ｘ_am、および乾燥剤出口空気湿度Ｘ_KD
から、Ｘ_w≧Ｘ_Dの関係を満足する必要外気風量割合α
を算出することができる。

【００５４】次に、ステップＳ２８０にて必要外気風量
割合αに基づいて外気ドア１０３の開度θを算出する。
図１０は予め実験等により作成して、マイクロコンピュ
ータのＲＯＭに記憶されている特性図で、必要外気風量
割合αと外気ドア１０３の開度θとの関係を示す。図１
０に基づいて、必要外気風量割合α＝α₁のときは、外
気ドア１０３の開度θ＝θ₁として算出できる。

【００５５】次に、ステップＳ２９０にて所定時間ｔが
経過したかを判定し、所定時間ｔの間、ステップＳ２８
０による外気ドア開度θを維持する。以上述べたよう
に、除湿装置１０にとっての高負荷条件下においても、
Ｘ_w≧Ｘ_Dの関係を満足する必要外気風量割合αを算出
して、この必要外気風量割合αを満足するように、外気
ドア１０３の開度θを可変制御することにより、乾燥剤
による除湿能力不足を外気による換気除湿にて補って、
窓ガラスの曇り止めを良好に達成できる。

【００５６】従って、稀に発生する高負荷条件にも対応
し得る大型な除湿装置１０を設定する必要がなく、小型
な除湿装置１０でよいので、車両への搭載性の改善、除
湿装置１０のコスト低減等の面から、実用上、極めて有
利である。また、ステップＳ２９０により、所定時間ｔ
の間、外気ドア開度θを維持（固定）することにより、
外気ドア開度θの頻繁な変更（ハンチング）を防止する
ことができる。さらに、外気ドア開度θを所定時間ｔの
間、維持する制御を行うことは、曇り止め効果を安定的
に発揮させるためにも好ましい。

【００５７】なお、本実施形態では、外気ドア１０３が
外気通路１０４を開口することにより、外気導入口１０
２から外気が直接外気通路１０４を通って除湿内気吸入
口１０１の下流に流入するので、外気ドア１０３が外気
通路１０４、１０５の中間開度位置１０３ａに達する以
前の小開度にて外気風量割合αを急増させることができ
る。そのため、外気ドア１０３の開度θが中間開度位置
１０３ａを越える大きな開度に到達することはなく、従
って、外気通路１０４の開口後も、外気通路１０５側へ
の外気流れが継続される。

【００５８】（第２実施形態）上記の第１実施形態で
は、ステップＳ２３０にて乾燥剤除湿量Ｄ_FRを算出する
に際して、車室内の相対湿度を検出する湿度センサ３３
を設け、この湿度センサ３３の検出信号および内気温Ｔ
_rに基づいて車室内の絶対湿度Ｘ_rを算出し、この車室
内の絶対湿度Ｘ_rを用いて、乾燥剤除湿量Ｄ_FRを、Ｄ_FR
＝ｆ₁（Ｔ_r、Ｘ _r）の関数で求めるようにしている
が、第２実施形態では上記湿度センサ３３を廃止して、
下記の車室内空気の水分釣り合い式（数式５）から車室
内の絶対湿度Ｘ_rを算出（推定）している。

【００５９】図１１は車室内空気の水分釣り合い関係を
説明するモデル図であり、車室内への流入水分と車室外
への流出水分は下記の数式５の関係で釣り合う。

【００６０】

【数５】車室内への流入水分（Ａ＋Ｂ）＝車室外への流
出水分（Ｃ＋Ｄ）ここで、Ａ（外気加湿量）＝Ｖ_frs・γ_am・Ｘ_am Ｂ（乗員加湿量）＝Ｍ・ＷＣ（換気除湿量）＝Ｖ_frs・γ_r・Ｘ_r Ｄ（除湿装置の乾燥剤除湿量Ｄ_FR）＝ｆ₁（Ｔ_r、
Ｘ_r）但し、Ｖは風量（ｍ³／ｈ）、γは比重量（ｋｇ／
ｍ³）、Ｘは絶対湿度（ｋｇ／ｋｇ′）、Ｍは乗員発生
水分量（ｋｇ／ｈ／人）、Ｗは乗員数（人）をそれぞれ
表している。

【００６１】上記数式５において、外気加湿量Ａを算出
するための外気導入量Ｖ_frsは内外気ドア開度と送風機
風量Ｖ_Bとに基づいて算出でき、また、外気の比重量γ
_amと外気湿度Ｘ_amは、外気温Ｔ_amに基づいて算出でき
る。また、乗員加湿量Ｂは、座席の着座を検出する着座
センサ等からなる乗員センサを車室内に設置することに
より、乗員数Ｍを検出し、また、乗員発生水分量Ｗは予
め設定した所定値を用いることにより、ＭとＷの積から
算出できる。

【００６２】さらに、換気除湿量Ｃを算出するための換
気量Ｖ_frsは上記外気導入量と同一値であり、内気の比
重量γ_rは内気温Ｔ_rに基づいて算出できる。従って、
上記数式５による車室内水分釣り合い式を用いて、車室
内湿度Ｘ_rを算出（推定）することができる。その結
果、車室内に湿度センサを設置することなく、上記の算
出した車室内湿度Ｘ_rを用いて、第１実施形態における
乾燥剤除湿量Ｄ_FRを算出することができる。

【００６３】なお、図１１では、内外気切替導入部を外
気導入口１０２と内気導入口１２０とこの両導入口１０
２、１２０の開度を連続的に調整する１つの内外気切替
ドア１２１とにより構成して、内気導入口１２０の入口
側に直接除湿装置１０を配置した状態を図示している
が、実際にこのように、内外気切替導入部を第１実施形
態よりも大幅に簡素化した構成にすることもできる。な
お、図１１において、１２７、１２７ａはフロント空調
ユニット１００内に設けられ、温度調整手段としての役
割を果たすエアミックスドアであり、そのうち、一方の
ドア１２７ａは第１、第２空気通路１０８、１０９の仕
切り部材の役割を兼ねている。

【００６４】（第３実施形態）上記の第１、第２実施形
態では、除湿装置１０を、車室内前方の計器盤部に配置
されるフロント空調ユニット１００の通風系吸入側に連
結するタイプについて説明したが、第３実施形態では図
１２に示すように、車室内後方のトランクルーム４０等
に、除湿装置１０をフロント空調ユニット１００の通風
系から切り離して独立に設けている。

【００６５】第３実施形態では、第１実施形態で説明し
た乾燥剤ユニット１８を用いるとともに、第１実施形態
で説明した送風機１７を除湿側通路１１および再生側通
路１９の双方に送風するように構成すればよい。すなわ
ち、第３実施形態では、車室内空気（内気）を送風機１
７により吸入して乾燥剤ユニット１８を通過させて車室
内空気の除湿を行い、この除湿後の空気を車室内へ直接
吹き出すようになっている。

【００６６】また、第３実施形態では、除湿装置１０を
フロント空調ユニット１００から独立に設けるに伴っ
て、フロント空調ユニット１００を次のように変形して
いる。すなわち、内外気切替導入部は外気導入口１０２
と内気導入口１２０とこの両導入口１０２、１２０の開
度を連続的に調整する１つの内外気切替ドア１２１とに
より構成してある。

【００６７】また、第３実施形態ではフロント空調ユニ
ット１００を、内外気２層流タイプとせずに、通常の単
層流タイプの構成（ケース１０７内の空気通路を外気側
と内気側とに仕切らない通路構成）としているので、送
風機１１１も１つの送風ファン１１２を持つだけの簡潔
な構成になっている。第３実施形態においても、必要外
気風量割合αを満足するように、内外気切替ドア１０３
の開度θを可変制御することにより、第１実施形態と同
様の作用効果を発揮できる。

【００６８】（他の実施形態）なお、上記の実施形態
は、除湿装置１０として、乾燥剤１８ｂ、１８ｃを有す
る乾燥剤ユニット１８を用いているが、これに限らず、
例えば、冬期の低温外気を用いて、低温外気と内気との
間の顕熱交換により内気を冷却、除湿する顕熱交換器を
除湿装置１０として用いてもよい。

【００６９】また、ペルチェ素子のように電圧の印加に
より、一面側で吸熱を行い、他面側で放熱を行う電気素
子を用いて、内気を冷却、除湿する除湿装置を本発明に
おいて用いることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の全体システム構成を示
す概略断面図である。

【図２】第１実施形態の電気制御ブロック図である。

【図３】第１実施形態の作動を説明するフローチャート
である。

【図４】車両窓ガラス内面温度と外気温および車速との
関係を示す特性図である。

【図５】車両窓ガラス内面温度とデフロスタ吹出温度お
よび風量との関係を示す特性図である。

【図６】車両窓ガラス内面温度とガラス温度露点湿度Ｘ
_wとの関係を示す湿り空気線図である。

【図７】乾燥剤除湿量と内気の湿度、温度との関係を示
す特性図である。

【図８】乾燥剤通過内気風量と送風機風量との関係を示
す特性図である。

【図９】デフロスタ吹出空気の湿度算出の考え方を示す
説明図である。

【図１０】外気風量割合と外気ドア開度との関係を示す
特性図である。

【図１１】本発明の第２実施形態を説明するための概略
断面図である。

【図１２】本発明の第３実施形態を説明するための概略
断面図である。

【符号の説明】

１０…除湿装置、１８…乾燥剤ユニット、１８ｂ…除湿
側乾燥剤、１８ｃ…再生側乾燥剤、３０…制御装置、１
００…フロント空調ユニット、１０３…外気ドア、１０
７…空調用ケース、１１８、１２１…内外気切替ドア、
１１１…送風機（送風手段）、１２２…冷房用熱交換
器、１２３…暖房用熱交換器、１２４…フット開口部、
１２５…デフロスタ開口部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】空気通路を形成する空調用ケース（１０
７）と、前記空調用ケース（１０７）内に導入される内気と外気
の導入割合を調整する内外気切替手段（１０３、１１
８、１２１）と、前記空調用ケース（１０７）内に導入される空気を車室
内へ向かって送風する送風手段（１１１）と、前記空調用ケース（１０７）内に配置され、空気を冷却
する冷房用熱交換器（１２２）と、前記空調用ケース（１０７）内に配置され、空気を加熱
する暖房用熱交換器（１２３）と、前記暖房用熱交換器（１２３）で加熱された温風を乗員
足元部に向けて吹き出すフット開口部（１２４）と、前記暖房用熱交換器（１２３）で加熱された温風を車両
窓ガラス内面に向けて吹き出すデフロスタ開口部（１２
５）と、前記冷房用熱交換器（１２２）とは別に構成され、内気
を除湿する除湿装置（１０）とを備える車両用空調装置
において、暖房時に、前記空調用ケース（１０７）内に内気と外気
の両方を導入して車室内の暖房を行うとともに、前記除
湿装置（１０）を作動させて内気を除湿し、前記デフロスタ開口部（１２５）から、前記除湿装置
（１０）により除湿された内気と外気とを混合して吹き
出すようになっており、さらに、車両窓ガラス内面温度Ｔ_Sを算出する第１算出
手段（Ｓ２１０）と、前記窓ガラス内面温度Ｔ_Sにて露
点に達する空気の湿度Ｘ_wを算出する第２算出手段（Ｓ
２２０）とを有し、前記デフロスタ開口部（１２５）からの吹出空気の湿度
Ｘ_Dと、前記ガラス温度露点湿度Ｘ_wとの関係がＸ_w≧
Ｘ_Dの関係を満足するように、前記内外気切替手段（１
０３、１１８、１２１）の操作位置を可変して内気と外
気の導入割合を調整することを特徴とする車両用空調装
置。
【請求項２】前記第１算出手段（Ｓ２１０）は、外気
温Ｔ_am、車速Ｖ_c、前記デフロスタ開口部（１２５）か
らの吹出空気の温度Ｔ_Dおよび風量Ｖ_Dに基づいて前記
車両窓ガラス内面温度Ｔ_Sを算出す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】前記内外気切替手段（１０３、１１８、
１２１）の操作位置を、前記ガラス温度露点湿度Ｘ_w、
前記デフロスタ開口部（１２５）に流入する外気の湿度
Ｘ_am、および前記デフロスタ開口部（１２５）に流入す
る内気の湿度Ｘ_KDに基づいて、Ｘ_w≧Ｘ_Dの関係を満足
するように決定する内外気割合制御手段（Ｓ２７０、Ｓ
２８０）を有していることを特徴とする請求項１または
２に記載の車両用空調装置。
【請求項４】前記デフロスタ開口部（１２５）に流入
する内気の湿度Ｘ_KDを算出するために用いる車室内空気
の湿度Ｘ_rを、車室内空気の水分釣り合い式に基づいて
算出することを特徴とする請求項３に記載の車両用空調
装置。
【請求項５】前記除湿装置（１０）が前記送風手段
（１１１）の吸入側に配置され、前記除湿装置（１０）
により除湿された内気が前記送風手段（１１１）により
吸入されて前記デフロスタ開口部（１２５）に流入する
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記
載の車両用空調装置。
【請求項６】前記フット開口部（１２４）および前記
デフロスタ開口部（１２５）の両方を同時に開口する吹
出モードにおいて、前記フット開口部（１２４）には内気が流れ、前記デフ
ロスタ開口部（１２５）には外気が流れる内外気２層流
モードを設定し、前記内外気２層流モードの際に、前記除湿装置（１０）
により除湿された内気を前記外気に混合して前記デフロ
スタ開口部（１２５）から吹き出させることを特徴とす
る請求項５に記載の車両用空調装置。
【請求項７】前記除湿装置（１０）が前記空調用ケー
ス（１０７）により形成される空気通路から切り離して
配置され、前記除湿装置（１０）により除湿された内気
を車室内へ吹き出すことを特徴とする請求項１ないし４
のいずれか１つに記載の車両用空調装置。