JP2006182075A - 車両の空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 暖房性能を向上させつつ窓ガラスの曇りを抑制する。
【解決手段】 車室外から外気を導入する外気導入口１２及び車室内から内気を導入する内気導入口１４が夫々開設された空調ダクト１０と、外気導入口１２と内気導入口１４との間で回動し、これらから夫々導入される外気及び内気の混合比を変化させるインテークドア１６と、インテークドアを任意開度に回動させるアクチュエータ１８と、外気導入口１２及び内気導入口１４から夫々導入された外気及び内気を混合した混合気の湿度を検出する湿度センサ２８と、検出された混合気の湿度が所定値に近づくように、アクチュエータ１８を制御するコントロールユニット３０と、を含んで車両の空調装置を構成する。そして、外気と内気との混合比を動的に変化させ、車室内に導入される混合気の温度及び湿度を制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両の空調装置において、暖房性能を向上させつつ窓ガラスの曇りを抑制する技術に関する。

車両の空調装置は、「新型車解説書（E25-0） NISSAN キャラバン E25型系車」（非特許文献１）に記載されるように、インテークドアにより外気又は内気を選択的に導入し、これをエバポレータで冷却又はヒータコアで加熱して冷房又は暖房を行うものである。また、暖房中におけるインテークドアの制御内容としては、内気を導入して循環させる内気循環モードを意図的に選択しなければ、窓ガラスの曇りを抑制するため、外気を導入して循環させる外気循環モードが自動的に選択されるようになっている。

ところで、直噴ディーゼルエンジンのように、エンジンの発熱量が少ないものにあっては、冷却水温度が比較的低くヒータコアでの加熱が不十分であるため、暖房性能が不足気味になり易いという不具合がある。このため、電気式ヒータを配設したり、一定面積を有する開口から導入した内気を外気に混合することで、暖房性能を向上させる技術が実用化されている。
「新型車解説書（E25-0） NISSAN キャラバン E25型系車」，日産自動車株式会社，平成１３年４月，ｐ．Ｅ−７

しかしながら、電気式ヒータを配設すると、コスト上昇だけではなく、消費電力の増加に伴いオルタネータなどの負荷が高まり、燃費が低下するおそれがあった。一方、外気に対して内気を混合させると、外気環境や車両走行状態に応じてその湿度が時々刻々変化することに加え、内気を導入する開口が一定面積を有しているため、最適な混合比となることが極めて少なく、暖房性能の向上と窓ガラスの曇り抑制とを高次元で両立させることは困難であった。

そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、外気と内気とを混合した混合気の湿度に応じてインテークドアの開度を制御することで、外気と内気との混合比を動的に変化させ、暖房性能を向上させつつ窓ガラスの曇りを抑制した車両の空調装置を提供することを目的とする。

このため、本発明では、車室外から外気を導入する外気導入口及び車室内から内気を導入する内気導入口が夫々開設された空調ダクトと、外気導入口と内気導入口との間で回動し、これらから夫々導入される外気及び内気の混合比を変化させるインテークドアと、インテークドアを任意開度に回動させるアクチュエータと、外気導入口及び内気導入口から夫々導入された外気及び内気を混合した混合気の湿度を検出する湿度検出手段と、湿度検出手段により検出された混合気の湿度が所定値に近づくように、アクチュエータを制御するアクチュエータ制御手段と、を含んで構成されたことを特徴とする。

ここで、アクチュエータとしてステッピングモータを用いるようにすれば、アクチュエータの制御を簡略化することができる。即ち、ステッピングモータはステップ角単位で制御可能であるため、混合気の湿度に応じてステップ角を漸次増減するだけで、混合気の湿度を所定値に近づけることができる。

本発明に係る車両の空調装置によれば、外気導入口及び内気導入口から夫々導入された外気及び内気を混合した混合気の湿度が所定値より高ければ、窓ガラスの曇りを抑制すべく、混合気を構成する外気の混合率が増加され、その湿度が低下される。一方、混合気の湿度が所定値より低ければ、暖房性能を向上させるべく、混合気を構成する内気の混合率が増加され、その温度が上昇される。このため、混合気の湿度に応じてインテークドアの開度を制御することで、内気と外気との混合比を動的に変化させてその温度及び湿度を制御し、暖房性能を向上させつつ、窓ガラスの曇りを抑制することができる。

以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
図１は、本発明を適用して具現化した車両の空調装置（以下「空調装置」という）の全体構成を示す。
車室内に配設される空調ダクト１０の最上流の隣接した箇所には、車室外に開口して外気を導入する外気導入口１２と、車室内に開口して内気を導入する内気導入口１４と、が夫々開設されている。また、空調ダクト１０には、外気導入口１２と内気導入口１４との間で回動し、これらから夫々導入される外気及び内気の混合比を変化させるインテークドア１６が配設され、サーボモータなどのアクチュエータ１８により任意開度に回動できるようになっている。

インテークドア１６の下流にあたる空調ダクト１０には、外気及び内気を混合した混合気の流れ方向に沿って、送風機としてのブロア２０と、冷凍サイクルの一部を構成するエバポレータ２２と、エンジン冷却水を熱源とするヒータコア２４と、が夫々配設されている。また、ヒータコア２４の上流には、エバポレータ２２を通過した混合気を、ヒータコア２４を通過する混合気とこれを迂回する混合気とに分流すべく、サーボモータなどのアクチュエータにより、その開度が制御可能なエアミックスドア２６が配設されている。

エバポレータ２２を通過した混合気は、エアミックスドア２６の開度に応じて、ヒータコア２４を通過して加熱される混合気とこれを迂回する混合気とに分流される。そして、その下流において、加熱された混合気と加熱されない混合気とを合流させて混合することで、混合気が所望の温度に調温される。このようにして調温された混合気は、空調ダクト１０の最下流から車室内に向けて吹き出される。

また、アクチュエータ１８の制御系として、インテークドア１６の下流には、混合気の湿度を検出する湿度検出手段としての湿度センサ２８が配設される。そして、湿度センサ２８からの湿度信号は、コンピュータを内蔵したコントロールユニット３０に入力され、そのＲＯＭ（Read Only Memory）に記憶された制御プログラムによって、アクチュエータ１８に対して制御信号が出力される。

図２は、コントロールユニット３０において、空調装置による暖房開始を契機として、所定時間ごとに繰り返し実行される制御プログラムの処理内容を示す。なお、制御プログラムを実行することで、アクチュエータ制御手段が実現される。
ステップ１（図では「Ｓ１」と略記する。以下同様）では、湿度センサ２８から混合気の湿度を読み込む。

ステップ２では、混合気の湿度が所定値より高いか否かを判定する。ここで、所定値は、外気の混合率を増減すべきか否かを判定するための閾値であって、混合気により窓ガラスが曇るおそれがない値（湿度）に設定される。そして、混合気の湿度が所定値より高ければステップ３へと進み（Ｙｅｓ）、外気の混合率が増加（即ち、内気の混合率が減少）するようにアクチュエータ１８を制御する。一方、混合気の湿度が所定値以下であればステップ４へと進む（Ｎｏ）。

ステップ４では、混合気の湿度が所定値未満であるか否かを判定する。そして、混合気の湿度が所定値未満であればステップ５へと進み（Ｙｅｓ）、外気の混合率が減少（即ち、内気の混合率が増加）するようにアクチュエータ１８を制御する。一方、混合気の湿度が所定値であれば処理を終了する（Ｎｏ）。
かかる空調装置によれば、外気導入口１２及び内気導入口１４から夫々導入された外気及び内気を混合した混合気の湿度が所定値より高ければ、混合気の湿度を低下させて窓ガラスの曇りを抑制すべく、混合気における外気の混合率が増加される。一方、混合気の湿度が所定値未満であれば、混合気の温度を上昇させて暖房性能を向上させるべく、混合気における内気の混合率が増加される。このため、混合気の湿度に応じてインテークドア１６の開度を制御することで、内気と外気との混合比を動的に変化させてその温度及び湿度を制御し、暖房性能を向上させつつ、窓ガラスの曇りを抑制することができる。また、暖房性能を向上させるために電気式ヒータを使用しないので、コスト削減のみならず、オルタネータなどの負荷低減による燃費向上も期待できる。

なお、アクチュエータ１８としてステッピングモータを用いるようにすれば、その制御を簡略化することができる。即ち、ステッピングモータはステップ角単位に制御可能であるため、混合気の湿度に応じてステップ角を漸次増減するだけで、混合気の湿度を所定値に近づけることができる。
また、本発明は、暖房機能のみを備えた空調装置にも適用可能であることはいうまでもない。

本発明を適用して具現化した空調装置の全体構成図 インテークドアの制御内容を示すフローチャート

符号の説明

１０ 空調ダクト
１２ 外気導入口
１４ 内気導入口
１６ インテークドア
１８ アクチュエータ
２８ 湿度センサ
３０ コントロールユニット

Claims (2)

1. 車室外から外気を導入する外気導入口及び車室内から内気を導入する内気導入口が夫々開設された空調ダクトと、
   前記外気導入口と内気導入口との間で回動し、該外気導入口及び内気導入口から夫々導入される外気及び内気の混合比を変化させるインテークドアと、
   前記インテークドアを任意開度に回動させるアクチュエータと、
   前記外気導入口及び内気導入口から夫々導入された外気及び内気を混合した混合気の湿度を検出する湿度検出手段と、
   前記湿度検出手段により検出された混合気の湿度が所定値に近づくように、前記アクチュエータを制御するアクチュエータ制御手段と、
   を含んで構成されたことを特徴とする車両の空調装置。
2. 前記アクチュエータは、ステッピングモータからなることを特徴とする請求項１記載の車両の空調装置。

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