JP2009184626A

JP2009184626A - 車両用空調装置

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Publication number: JP2009184626A
Application number: JP2008029331A
Authority: JP
Inventors: Hideki Suetake; 秀樹末武; Hisayuki Ishida; 寿幸石田; Masatoshi Mitsui; 正俊三井
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2008-02-08
Filing date: 2008-02-08
Publication date: 2009-08-20
Anticipated expiration: 2028-02-08
Also published as: US8932119B2; EP2241463A4; EP2241463A1; JP5254634B2; WO2009098903A1; US20100330895A1; EP2241463B1

Abstract

【課題】フロントガラスの曇りを抑えつつ内気循環モードで空調運転を行い、車内気質の悪化を防ぐことのできる車両用空調装置を提供することを目的とする。
【解決手段】車外の排ガス濃度が高い場合、内気循環モードに切り換えるとともに、その時点での窓曇り限界湿度を求め、車内湿度が窓曇り限界に近ければ、コンプレッサ１１Ｆを作動させたり、ＤＥＦ吹出口２２から車室内に空気を吹き出したり、ブロア１６での風量を増大させたりして、フロントガラスの曇りを防止して、外気導入モードへの切り換えをなるべく遅らせるようにした。これにより、フロントガラスの曇りを抑えつつ内気循環モードで空調運転を行い、車内気質の悪化を防ぐ。
【選択図】図３

Description

本発明は、外気を導入して空調を行う外気空調モードと、車内の空気を循環して空調を行う内気循環モードとを自動的に切り換えて運転を行う車両用空調装置に関する。

自動車用の空調装置においては、車外から外気を導入しながら空調運転を行う外気導入モードと、車外から外気を導入せず車内の空気を循環させて空調運転を行う内気循環モードとがある。通常は外気導入モードとしておき、車外からの排気ガス（以下、排ガスと称する）臭が気になる場合等には、内気循環モードに切り換え、排ガス侵入を阻止し、車内気質の悪化を防ぐことができる。
近年、このような外気導入モードと内気循環モードとのモード切り換えを、導入する外気中の排ガス成分を検出することで自動的に行う空調装置が既に提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００４−２６８７９２号公報

内気循環モードで空調運転を行う場合においては、車両のフロントガラスの曇り発生が問題となる。フロントガラスの曇りを抑えるためには、コンプレッサを作動させ、車内空気の除湿を行う必要があるが、通常、内気循環モードにおいてはコンプレッサを作動させないからである。このため、特許文献１に記載の技術においては、内気循環モードにおいてもフロントガラスの室内側面の湿度に応じ、コンプレッサを作動させ、フロントガラスの曇りを防ぐことが行われている。
しかし、フロントガラスの室内側面の湿度が、曇りの発生する湿度に近い場合、内気循環モードには切り換えず、外気導入モードで運転を行うため、これでは排ガスが車内に侵入してしまい、車内の空気の質（以下、車内気質と称する）が容易に悪化してしまう。

また、ガソリンエンジンとモータを併用するハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車等においては、空調装置のコンプレッサを、エンジン駆動ではなく電動モータにより駆動する。エンジンでコンプレッサを駆動する場合、このエンジンの廃熱を暖房の熱源に用いることができたが、電動モータを用いる場合、エンジンの廃熱を用いることができない（エンジンそのものが存在しない場合もある）ため、暖房を行うためにも電動モータを作動させるためのエネルギーが必要となる。これは、渡航距離を延ばす妨げにもなるため、省電力化を図りつつ、快適な空調を行う技術の開発が必要である。

本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、フロントガラスの曇りを抑えつつ内気循環モードで空調運転を行い、車内気質の悪化を防ぐことのできる車両用空調装置を提供することを目的とする。
また、他の目的は、電動モータでコンプレッサを駆動する場合においても、省電力化を図りつつ、フロントガラスの曇りを抑えつつ内気循環モードで空調運転を行い車内気質の悪化を防ぐことのできる車両用空調装置を提供することにある。

かかる目的のもと、本発明は、外気を導入して空調を行う外気空調モードと、車内の空気を循環して空調を行う内気循環モードとを切り換える制御部を備えた車両用空調装置であって、制御部は、外気温度、車内温度、車速のうち、少なくとも外気温度と車内温度とに基づいて窓ガラスの室内側の表面温度を求め、表面温度で結露する絶対湿度から窓ガラスに曇りが発生する窓曇り発生限界湿度を設定し、車内湿度が曇り発生限界湿度に対して予め定めた範囲内にあるときに、車内湿度を低減させるための運転制御を行うことを特徴とする。
車内湿度を低減させるための運転制御としては、いかなる制御を行っても良いが、例えば、制御部は、エバポレータに冷媒を循環させるコンプレッサの作動、車内への風の吹き出し方向、風量の少なくとも一つを制御することができる。より具体的には、コンプレッサがエンジン駆動の場合、コンプレッサのＯＮへの切換、窓ガラス室内側表面に向けての風の吹き出し方向の設定、風量の増大、の少なくとも一つを実行する。また、コンプレッサが電動駆動の場合、コンプレッサの回転数の増大、窓ガラス室内側表面に向けての風の吹き出し方向の設定、風量の増大、の少なくとも一つを実行する。

このような車内湿度と曇り発生限界湿度とを用いた制御は、曇りの発生しやすい、内気循環モードで空調を行っているときに実行するのが有効である。そして、制御部は、車内湿度を低減させるための運転制御を全て行った結果、車内湿度が曇り発生限界湿度に対して予め定めた範囲内にあるときのみ、内気循環モードから外気導入モードに切り換えて空調を行う。これにより、内気循環モードをなるべく長く継続できる。
外気中における排ガス濃度が予め定めたレベル以上にあるとき、内気循環モードにて空調を行うが、特にこの場合、車内湿度が曇り発生限界湿度に対して予め定めた範囲内となったときに車内湿度を低減させて窓ガラスの曇りを発生しにくくするための運転制御を行うことで、内気循環モードをなるべく長く継続して、排ガスへの車内への侵入を防止することができる。

本発明によれば、車外の排ガス濃度が高い場合、内気循環モードに切り換えるとともに、その時点での窓曇り限界湿度を求め、車内湿度が窓曇り限界に近ければ、コンプレッサを作動させたり、窓ガラスの室内面側に風を吹き付けたり、風量を増大させたりして、窓ガラスの曇りを防止し、外気導入モードへの切り換えをなるべく遅らせることができる。これにより、窓ガラスの曇りを抑えつつ内気循環モードで空調運転を継続して行い、車内気質の悪化を防ぐことが可能となる。
また、電動でコンプレッサを駆動する場合、コンプレッサを作動させても車内湿度が窓曇り限界に近い場合のみ、コンプレッサの回転数を上げていき、窓ガラスに曇りが発生するのを抑えるようになっている。つまり、車内湿度が窓曇り限界を下回れば、それ以上コンプレッサの回転数を上げない制御とすることができ、消費電力の増大を抑えることができる。その結果、電動でコンプレッサを駆動する場合においても、省電力化を図りつつ、窓ガラスの曇りを抑えながら内気循環モードで空調運転を行って車内気質の悪化を防ぎ、快適な空調を行うことが可能となる。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
〔第一の実施の形態〕
図１に、自動車用の空調装置の概略構成を示す。
図１に示すように、自動車用の空調装置（車両用空調装置）１０Ａは、コンプレッサ１１Ｆ、コンデンサ１２、レシーバ１３、膨張弁１４、エバポレータ１５間を冷媒が循環し、コンデンサ１２において外気と熱交換して冷却された冷媒が、エバポレータ１５においてブロア１６によって送り込まれた空気と熱交換することで、車内に冷却された空気を送り出す。また、エンジンの冷却水を熱源とするヒータ１７が備えられ、ブロア１６によって送り込まれた空気と熱交換することで、車内に加熱された空気を送り込むこともできる。

エバポレータ１５およびヒータ１７が内蔵されたハウジング１８には、車外から外気を取り込む外気取込口１９と、車内から空気を取り込む内気取込口２０とが備えられ、取込口切換ダンパ２１により、ハウジング１８内への空気の取り込みを、外気取込口１９から行うか、内気取込口２０から行うかを切り換える。

また、ハウジング１８内から車内への空気の吹出口としては、フロントガラスの車内側表面に向かって空気を吹き出すＤＥＦ吹出口２２、車内のシートに着席した乗員の上半身に向けて空気を吹き出すＦＡＣＥ吹出口２３、車内のシートに着席した乗員の足元に向けて空気を吹き出すＦＯＯＴ吹出口２４とを少なくとも備える。そして、これらＤＥＦ吹出口２２、ＦＡＣＥ吹出口２３、ＦＯＯＴ吹出口２４からの空気の吹き出しは、吹出口切換ダンパ２５、２６により切り換えられるようになっている。

ここで、本実施の形態の空調装置１０Ａは、コンプレッサ１１Ｆを、エンジンによって駆動するものとしている。

図２は、空調装置１０Ａを制御するための制御システム３０Ａの構成を示す図である。この図２に示すように、制御システム３０Ａは、自動車の排ガス濃度を検出する排ガスセンサ３１と、車内の温度・湿度を検出する車内温度・湿度センサ３２と、外気温を検出する外気温センサ３３とからの検出データとに基づき、取込口切換ダンパ２１、吹出口切換ダンパ２５、２６を作動させるためのアクチュエータ３４、３５、３６、ブロア１６の風量制御装置３７、コンプレッサ１１Ｆの駆動リレー３８の作動を制御する。

以下具体的にその制御内容を説明する。
まず、図３に示すように、制御システム３０Ａにおいては、暖房運転を開始すると、まず、排ガスセンサ３１、車内温度・湿度センサ３２、外気温センサ３３により、その時点での車外の排ガス濃度、車内温度、車内湿度、外気温を検出する（ステップＳ１０１）。

次いで、ステップＳ１０１で検出したこれら車内温度、車内湿度、外気温から、フロントガラスの室内側面における窓曇り限界湿度Ｈｉｎを算出する（ステップＳ１０２）。
ここで、窓曇り限界湿度Ｈｉｎは、車速Ｖｓ、外気温Ｔａ、車内温度Ｔｉｎ、フロントガラスの熱伝導率Ｌによって決まる。図４に示すものは、特定のフロントガラスにおける、車内温度Ｔｉｎ＝２５℃のときの外気温Ｔａと窓曇り限界湿度Ｈｉｎとの関係を示すものである。図４中、符号（Ａ）は車速Ｖｓが０ｋｍ／ｈ、（Ｂ）は４０ｋｍ／ｈ、（Ｃ）は１００ｋｍ／ｈのときの外気温Ｔａと窓曇り限界湿度Ｈｉｎとの関係を示す。
図４の例において、車速を１００ｋｍ／ｈとしたときに、空調装置１０Ａの運転モードを外気導入モードにすると、外気温と車内湿度との関係は符号（Ｄ）のようになり、風量を増大させると外気温と車内湿度との関係は符号（Ｅ）のようになり、湿度が下がる。吹き出し口を、ＤＥＦ吹出口２２とするモードでは、外気温と車内湿度との関係は符号（Ｆ）のようになり、湿度がさらに下がる。また、コンプレッサ１１Ｆを作動させる（冷媒によりエバポレータ１５で熱交換して除湿する）と、外気温と車内湿度との関係は符号（Ｇ）のようになり、湿度がさらに下がる。

さて、ステップＳ１０１にて実際に検出した外気温Ｔａ、車内温度Ｔｉｎ、車内湿度Ｈｓから、フロントガラスの窓曇り限界湿度Ｈｉｎを算出するには、以下のようにする。
まず、フロントガラスの室内側表面温度Ｔｓを求める。室内側表面温度Ｔｓは、
Ｔｓ＝ｆ（Ｖｓ、Ｔａ、Ｔｉｎ、Ｌ）
という予め定めた関数により求められる。
ここで、上記関数は、フロントガラスの外気側は、外気温度と同じ温度の空気がガラス表面を車速と同じ速度で流れ、室内側は、室内空気温度と同じ温度の空気が実測に基づく流速で流れているとし、フロントガラスの熱伝導率と厚さから、フロントガラスの室内側表面温度Ｔｓを算出するものである。
ここで、図４にも示したように、車速Ｖｓに応じて窓曇り限界湿度Ｈｉｎは異なるが、車速Ｖｓは走行中逐次変化することもあり、制御を簡易化するために、本実施の形態においては、車速Ｖｓを、その車両で想定される最高常用車速（例えば１００ｋｍ／ｈ）に固定する。なお、最高使用車速は、その車両に応じて適宜設定すれば良い。またもちろん、車両側の車速センサから車速Ｖｓの検出値を取得し、そのときの車速Ｖｓに応じて随時窓曇り限界湿度Ｈｉｎを求めることも可能である。
また、フロントガラスの熱伝導率Ｌは既知であり、したがって、室内側表面温度Ｔｓは、外気温Ｔａ、車内温度Ｔｉｎの関数として求められる。

次いで、算出されたフロントガラスの室内側表面温度Ｔｓにおける、相対湿度Ｈｓ＝１００％のときの絶対湿度Ｘｓを、
Ｘｓ＝ｆ（Ｔｓ、Ｈｓ）
という関数により求める。この関数は、周知の湿り空気線図の近似式により設定できる。

そして、窓曇り限界湿度Ｈｉｎを、求めた絶対湿度Ｘｓと、ステップＳ１０１で検出した車内温度Ｔｉｎとから、
Ｈｉｎ＝ｆ（Ｘｓ、Ｔｉｎ）
という関数により求める。この関数も、周知の湿り空気線図の近似式により設定できる。
これにより、窓曇り限界湿度Ｈｉｎを求めることができる。

次いで、制御システム３０Ａでは、ステップＳ１０１で検出された排ガス濃度が、予め定めた閾値Ｔ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。判定の結果、排ガス濃度が閾値Ｔ１以上である場合には、取込口切換ダンパ２１を切り換え、ハウジング１８内に外気取込口１９から外気を取り込まず、内気取込口２０から車内の空気を取り込む内気循環モードに切り換える（ステップＳ１０４）。
一方、排ガス濃度が閾値Ｔ１以上ではない場合には、取込口切換ダンパ２１を切り換ることなく、ハウジング１８内に外気取込口１９から外気を取り込む外気導入モードを続行する。このとき、外気導入モードに切り換えるための条件として、ステップＳ１０３の閾値Ｔ１よりも低い排気ガス濃度となる閾値Ｔ２を用い、ステップＳ１０１で検出された排ガス濃度が、この閾値Ｔ２以下であるか否かを判定し、排ガス濃度が閾値Ｔ２以下である場合にのみ、取込口切換ダンパ２１を切り換え、外気導入モードとし、排ガス濃度が閾値Ｔ２以上である場合には、その時点での運転モードを切り換えないようにすることもできる（ステップＳ１０５〜Ｓ１０６）。

次いで、ステップＳ１０１で検出した車内湿度と、ステップＳ１０２で算出した窓曇り限界湿度とを比較し、車内湿度が、窓曇り限界湿度を基準として定められた基準値を超えるか否かを判定する（ステップＳ１０７）。つまり車内湿度が、窓曇り限界湿度を基準として定められた範囲内にあるか否かを判定する。例えば、窓曇り限界湿度ＨＬ（％）に対し、基準値を（ＨＬ−５）（％）と設定しておき、車内湿度が基準値を超えるか否かを判定するのである。

その結果、その時点での車内湿度が基準値を超えていなければ、制御システム３０Ａは、駆動リレー３８をＯＦＦとし、コンプレッサ１１ＦをＯＦＦとする（ステップＳ１０８）。コンプレッサ１１ＦをＯＦＦとした後は、ステップＳ１０１に戻る。
一方、その時点での車内湿度が基準値を超え、窓曇り限界湿度に近い場合には、制御システム３０Ａは、コンプレッサ１１ＦがＯＮであるか否かを判定した後、ＯＦＦとなっている場合には駆動リレー３８をＯＮに切り換え、コンプレッサ１１Ｆを作動させる（ステップＳ１０９、Ｓ１１０）。コンプレッサ１１Ｆが作動すると、コンプレッサ１１Ｆ、コンデンサ１２、レシーバ１３、膨張弁１４、エバポレータ１５間を冷媒が循環し、エバポレータ１５において冷媒とハウジング１８内の空気とが熱交換を行うことで、空気の除湿を行う。これにより、車内湿度が低下し、フロントガラスが曇りにくくなる。なお、コンプレッサ１１ＦをＯＮとした後は、ステップＳ１０１に戻る。

ステップＳ１０９でコンプレッサ１１ＦがＯＮと判定された場合は、次いで、ステップＳ１０７と同様、ステップＳ１０１で検出した車内湿度と、ステップＳ１０２で算出した窓曇り限界湿度とを比較し、車内湿度が、窓曇り限界湿度を基準として定められた基準値を超えるか否かを判定する（ステップＳ１１１）。例えば、窓曇り限界湿度ＨＬ（％）に対し、基準値を（ＨＬ−５）（％）と設定しておき、車内湿度が基準値を超えるか否かを判定するのである。

その結果、その時点での車内湿度が基準値を超え、窓曇り限界湿度に近い場合には、制御システム３０Ａは、吹出モードがＤＥＦモード（ＤＥＦ吹出口２２から吹き出し）になっているか否かを判定した後、ＤＥＦモード以外であれば吹出口切換ダンパ２５、２６を切り換え、ＤＥＦ吹出口２２から車室内に空気を吹き出すようにして、吹出モードをＤＥＦモードとする（ステップＳ１１２、Ｓ１１３）。これにより、フロントガラスの内側面に風が吹きつけられ、フロントガラスの内側面の温度が低下するとともに、フロントガラス内側面近傍の湿度が下がり、フロントガラスが曇りにくくなる。この後は、ステップＳ１０１に戻る。
一方、ステップＳ１１１において、その時点での車内湿度が基準値を超えていなければ、制御システム３０Ａは、ステップＳ１０１に戻る。

ステップＳ１１２で吹出モードがＤＥＦモードと判定された場合は、次いで、ステップＳ１０７と同様、ステップＳ１０１で検出した車内湿度と、ステップＳ１０２で算出した窓曇り限界湿度とを比較し、車内湿度が、窓曇り限界湿度を基準として定められた基準値を超えるか否かを判定する（ステップＳ１１４）。例えば、窓曇り限界湿度ＨＬ（％）に対し、基準値を（ＨＬ−５）（％）と設定しておき、車内湿度が基準値を超えるか否かを判定する。

その結果、その時点での車内湿度が基準値を超え、窓曇り限界湿度に近い場合には、制御システム３０Ａは、ブロア１６の風量が既にアップしている（上がっている）か否かを判定し、アップしていなければブロア１６の回転数を上げ、エバポレータ１５に送る空気の量、つまり風量を増大させる（ステップＳ１１５、Ｓ１１６）。この後はステップＳ１０１に戻る。
一方、ステップＳ１１４で、その時点での車内湿度が基準値を超えていなければ、制御システム３０Ａは、ステップＳ１０１に戻る。

ステップＳ１１５で、ブロア１６の風量が既にアップしていると判定された場合は、次いで、ステップＳ１０７と同様、ステップＳ１０１で検出した車内湿度と、ステップＳ１０２で算出した窓曇り限界湿度とを比較し、車内湿度が、窓曇り限界湿度を基準として定められた基準値を超えるか否かを判定する（ステップＳ１１７）。例えば、窓曇り限界湿度ＨＬ（％）に対し、基準値を（ＨＬ−５）（％）と設定しておき、車内湿度が基準値を超えるか否かを判定する。

その結果、その時点での車内湿度が基準値を超え、窓曇り限界湿度に近い場合には、制御システム３０Ａは、取込口切換ダンパ２１を切り換え、ハウジング１８内に外気取込口１９から外気を取り込む外気導入モードに切り換える（ステップＳ１１８）。つまり、ステップＳ１０４で内気循環モードに切り換えた場合、ここで初めて外気導入モードに切り換えるのである。
一方、その時点での車内湿度が基準値を超えていなければ、制御システム３０Ａは、ステップＳ１０１に戻る。

このような構成によれば、車外の排ガス濃度が高い場合、内気循環モードに切り換えるとともに、その時点での窓曇り限界湿度を求め、車内湿度が窓曇り限界に近ければ、コンプレッサ１１Ｆを作動させたり、ＤＥＦ吹出口２２から車室内に空気を吹き出したり、ブロア１６での風量を増大させたりして、フロントガラスの曇りを防止して、外気導入モードへの切り換えをなるべく遅らせるようにした。これにより、フロントガラスの曇りを抑えつつ内気循環モードで空調運転をなるべく継続して行い、車内気質の悪化を防ぐことが可能となる。

〔第二の実施の形態〕
次に、本発明の第二の実施の形態を示す。ここで、以下の第二の実施の形態においては、コンプレッサ１１Ｆを電動モータにより駆動する形式の空調装置（車両用空調装置）１０Ｂを例に挙げる。なお、以下の説明において、上記第一の実施の形態の空調装置１０Ａと共通する構成については同符号を付し、その説明を省略する。
図１に示したように、空調装置１０Ｂは、その全体構成は第一の実施の形態の空調装置１０Ａと共通する。空調装置１０Ａとの相違点は、コンプレッサ１１Ｅがエンジンにより駆動されるのではなく、図示しない電動モータにより駆動される点にある。なお、図１に示したヒータ１７は、本実施の形態における空調装置１０Ｂにおいて、車両によっては備えられていないこともある。

図５は、空調装置１０Ｂを制御するための制御システム３０Ｂの構成を示す図である。この図絵に示すように、制御システム３０Ｂは、自動車の排ガス濃度を検出する排ガスセンサ３１と、車内の温度・湿度を検出する車内温度・湿度センサ３２と、外気温を検出する外気温センサ３３とからの検出データとに基づき、取込口切換ダンパ２１、吹出口切換ダンパ２５、２６を作動させるためのアクチュエータ３４、３５、３６、ブロア１６の風量制御装置３７、コンプレッサ１１Ｅを駆動するモータの回転数を制御する回転数制御装置４０の作動を制御する。

以下具体的にその制御内容を説明する。
まず、図６に示すように、制御システム３０Ｂにおいては、暖房運転を開始すると、まず、排ガスセンサ３１、車内温度・湿度センサ３２、外気温センサ３３により、その時点での車外の排ガス濃度、車内温度、車内湿度、外気温を検出する（ステップＳ２０１）。

次いで、ステップＳ２０１で検出したこれら車内温度、車内湿度、外気温から、フロントガラスの室内側面における窓曇り限界湿度Ｈｉｎを算出する（ステップＳ２０２）。窓曇り限界湿度Ｈｉｎの算出方法は、上記第一の実施の形態と同様である。

次いで、制御システム３０Ｂでは、ステップＳ２０１で検出された排ガス濃度が、予め定めた閾値Ｔ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０３）。判定の結果、排ガス濃度が閾値Ｔ１以上である場合には、取込口切換ダンパ２１を切り換え、ハウジング１８内に外気取込口１９から外気を取り込まず、内気取込口２０から車内の空気を取り込む内気循環モードに切り換える（ステップＳ２０４）。
一方、排ガス濃度が閾値Ｔ１以上ではない場合には、取込口切換ダンパ２１を切り換ることなく、ハウジング１８内に外気取込口１９から外気を取り込む外気導入モードを続行する。このとき、外気導入モードに切り換えるための条件として、ステップＳ２０３の閾値Ｔ１よりも低い排気ガス濃度となる閾値Ｔ２を用い、ステップＳ２０１で検出された排ガス濃度が、この閾値Ｔ２以下であるか否かを判定し、排ガス濃度が閾値Ｔ２以下である場合にのみ、取込口切換ダンパ２１を切り換え、外気導入モードとし、排ガス濃度が閾値Ｔ２以上である場合には、その時点での運転モードを切り換えないようにすることもできる（ステップＳ２０５〜Ｓ２０６）。

次いで、ステップＳ２０１で検出した車内湿度と、ステップＳ２０２で算出した窓曇り限界湿度とを比較し、車内湿度が、窓曇り限界湿度を基準として定められた基準値を超えるか否かを判定する（ステップＳ２０７）。例えば、窓曇り限界湿度ＨＬ（％）に対し、基準値を（ＨＬ−５）（％）と設定しておき、車内湿度が基準値を超えるか否かを判定するのである。

その結果、その時点での車内湿度が基準値を超えていなければ、制御システム３０Ｂは、回転数制御装置４０をＯＦＦとし、コンプレッサ１１ＥをＯＦＦとする（ステップＳ２０８）。コンプレッサ１１ＥをＯＦＦとした後は、ステップＳ２０１に戻る。
一方、その時点での車内湿度が基準値を超え、窓曇り限界湿度に近い場合には、制御システム３０Ｂは、コンプレッサ１１ＥがＯＮであるか否かを判定した後、ＯＦＦとなっている場合には回転数制御装置４０により図示しないモータを制御してコンプレッサ１１Ｅを作動させる（ステップＳ２０９、Ｓ２１０）。このとき、回転数制御装置４０においては、コンプレッサ１１Ｅの回転数を複数段階に切り換えることができるようになっており、ステップＳ２０９においてコンプレッサ１１Ｅを作動させたときには、その回転数を最低の段階の回転数に抑える。コンプレッサ１１Ｅの作動により、コンプレッサ１１Ｅ、コンデンサ１２、レシーバ１３、膨張弁１４、エバポレータ１５間を冷媒が循環し、エバポレータ１５において冷媒とハウジング１８内の空気とが熱交換を行うことで、空気の除湿を行う。これにより、車内湿度が低下し、フロントガラスが曇りにくくなる。なお、コンプレッサ１１ＥをＯＮとした後は、ステップＳ２０１に戻る。

ステップＳ２０９でコンプレッサ１１ＥがＯＮと判定された場合は、次いで、ステップＳ２０７と同様、ステップＳ２０１で検出した車内湿度と、ステップＳ２０２で算出した窓曇り限界湿度とを比較し、車内湿度が、窓曇り限界湿度を基準として定められた基準値を超えるか否かを判定する（ステップＳ２１１）。例えば、窓曇り限界湿度ＨＬ（％）に対し、基準値を（ＨＬ−５）（％）と設定しておき、車内湿度が基準値を超えるか否かを判定する。

その結果、その時点での車内湿度が基準値を超え、窓曇り限界湿度に近い場合には、制御システム３０Ｂは、吹出モードがＤＥＦモードになっているか否かを判定した後、ＤＥＦモード以外であれば吹出口切換ダンパ２５、２６を切り換え、ＤＥＦ吹出口２２から車室内に空気を吹き出すようにする（ステップＳ２１２、Ｓ２１３）。これにより、フロントガラスの内側面に風が流れ、フロントガラスが曇りにくくなる。この後はステップＳ２０１に戻る。
一方、ステップＳ２１１において、その時点での車内湿度が基準値を超えていなければ、制御システム３０Ｂは、ステップＳ２０１に戻る。

ステップＳ２１２で吹出モードがＤＥＦモードと判定された場合は、次いで、ステップＳ２０７と同様、ステップＳ２０１で検出した車内湿度と、ステップＳ２０２で算出した窓曇り限界湿度とを比較し、車内湿度が、窓曇り限界湿度を基準として定められた基準値を超えるか否かを判定する（ステップＳ２１４）。例えば、窓曇り限界湿度ＨＬ（％）に対し、基準値を（ＨＬ−５）（％）と設定しておき、車内湿度が基準値を超えるか否かを判定する。

その結果、その時点での車内湿度が基準値を超え、窓曇り限界湿度に近い場合には、制御システム３０Ｂは、ブロア１６の風量が既にアップしている（上がっている）か否かを判定し、アップしていなければブロア１６の回転数を上げ、エバポレータ１５に送る空気の量、つまり風量を増大させる（ステップＳ２１５、Ｓ２１６）。この後はステップＳ２０１に戻る。
一方、ステップＳ２１４において、その時点での車内湿度が基準値を超えていなければ、制御システム３０Ｂは、ステップＳ２０１に戻る。

ステップＳ２１５で、ブロア１６の風量が既にアップしていると判定された場合は、次いで、ステップＳ２０７と同様、ステップＳ２０１で検出した車内湿度と、ステップＳ２０２で算出した窓曇り限界湿度とを比較し、車内湿度が、窓曇り限界湿度を基準として定められた基準値を超えるか否かを判定する（ステップＳ２１７）。例えば、窓曇り限界湿度ＨＬ（％）に対し、基準値を（ＨＬ−５）（％）と設定しておき、車内湿度が基準値を超えるか否かを判定する。

その結果、その時点での車内湿度が基準値を超えていなければ、制御システム３０Ｂは、ステップＳ２０１に戻る。
一方、その時点での車内湿度が基準値を超え、窓曇り限界湿度に近い場合には、制御システム３０Ｂは、コンプレッサ１１Ｅを駆動するモータの回転数が、予め定めた上限値に到達しているか否かを判定し（ステップＳ２１８）、到達していない場合には、回転数制御装置４０において、コンプレッサ１１Ｅを駆動するモータの回転数を１段階上昇させるため、予め定めた回転数だけ増加させる（ステップＳ２１９）。これにより、車内湿度が窓曇り限界に近い場合のみ、コンプレッサ１１Ｅの回転数を上げていき、フロントガラスに曇りが発生するのを抑える。言い換えれば、車内湿度が窓曇り限界を下回れば、それ以上コンプレッサ１１Ｅの回転数を上げない制御となっている。

一方、ステップＳ２１８において、コンプレッサ１１Ｅを駆動するモータの回転数が、予め定めた上限値に到達している場合、制御システム３０Ｂは、取込口切換ダンパ２１を切り換え、ハウジング１８内に外気取込口１９から外気を取り込む外気導入モードに切り換え（ステップＳ２２０）、ステップＳ２０１に戻る。つまり、ステップＳ２０４で内気循環モードに切り換えた場合、ここで初めて外気導入モードを切り換えるのである。

このような構成によれば、車外の排ガス濃度が高い場合、内気循環モードに切り換えるとともに、その時点での窓曇り限界湿度を求め、車内湿度が窓曇り限界に近ければ、コンプレッサ１１Ｅを作動させたり、その回転数を上昇させたり、ＤＥＦ吹出口２２から車室内に空気を吹き出したり、ブロア１６での風量を増大させたりして、フロントガラスの曇りを防止して、外気導入モードへの切り換えをなるべく遅らせるようにした。これにより、フロントガラスの曇りを抑えつつ内気循環モードで空調運転をなるべく継続して行い、車内気質の悪化を防ぐことが可能となる。
さらに、コンプレッサ１１Ｅを作動させた場合、コンプレッサ１１Ｅを作動させても車内湿度が窓曇り限界に近い場合のみ、コンプレッサ１１Ｅの回転数を順次上げていき、フロントガラスに曇りが発生するのを抑えるようになっている。つまり、車内湿度が窓曇り限界を下回れば、それ以上コンプレッサ１１Ｅの回転数を上げない制御となっており、消費電力の増大を抑えることができるようになっている。
その結果、電動でコンプレッサ１１Ｅを駆動する場合においても、省電力化を図りつつ、フロントガラスの曇りを抑えながら内気循環モードで空調運転を行って車内気質の悪化を防ぎ、快適な空調を行うことが可能となる。

なお、上記実施の形態では、空調装置１０の全体構成を例示したが、本発明の主旨に影響しない部分については、他のいかなる構成としてもよい。
また、上記に挙げた閾値は、適宜設定することができる。制御の順序も、適宜変更が可能であることは言うまでもない。例えば、上記のステップＳ１１１、１１４、１１７、２１１、２１４、２１７は、省略することが可能である。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。

本実施の形態における空調装置の構成を示す図である。第一の実施の形態における空調装置の制御システムの構成を示す図である。第一の実施の形態における空調装置の制御の流れを示す図である。車速ごとの外気温と窓曇り限界湿度との関係を示す図である。第二の実施の形態における空調装置の制御システムの構成を示す図である。第二の実施の形態における空調装置の制御の流れを示す図である。

符号の説明

１０Ａ、１０Ｂ…空調装置（車両用空調装置）、１１Ｅ、１１Ｆ…コンプレッサ、１５…エバポレータ、１６…ブロア、１７…ヒータ、１８…ハウジング、１９…外気取込口、２０…内気取込口、２１…取込口切換ダンパ、２２…ＤＥＦ吹出口、２３…ＦＡＣＥ吹出口、２４…ＦＯＯＴ吹出口、２５、２６…吹出口切換ダンパ、３０Ａ、３０Ｂ…制御システム（制御部）、３１…排ガスセンサ、３２…車内温度・湿度センサ、３３…外気温センサ、３４、３５、３６…アクチュエータ、３７…風量制御装置、３８…駆動リレー、４０…回転数制御装置

Claims

外気を導入して空調を行う外気空調モードと、車内の空気を循環して空調を行う内気循環モードとを切り換える制御部を備えた車両用空調装置であって、
前記制御部は、外気温度、車内温度、車速のうち、少なくとも外気温度と車内温度とに基づいて窓ガラスの室内側の表面温度を求め、前記表面温度で結露する絶対湿度から前記窓ガラスに曇りが発生する窓曇り発生限界湿度を設定し、車内湿度が前記曇り発生限界湿度に対して予め定めた範囲内にあるときに、前記車内湿度を低減させるための運転制御を行うことを特徴とする車両用空調装置。
前記制御部は、前記車内湿度を低減させるための運転制御として、エバポレータに冷媒を循環させるコンプレッサの作動、車内への風の吹き出し方向、風量の少なくとも一つを制御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。
前記コンプレッサがエンジン駆動であり、
前記制御部は、前記車内湿度を低減させるための運転制御として、前記コンプレッサのＯＮへの切換、窓ガラス室内側表面に向けての風の吹き出し方向の設定、風量の増大、の少なくとも一つを実行することを特徴とする請求項２に記載の車両用空調装置。
前記コンプレッサが電動駆動であり、
前記制御部は、前記車内湿度を低減させるための運転制御として、前記コンプレッサの回転数の増大、窓ガラス室内側表面に向けての風の吹き出し方向の設定、風量の増大、の少なくとも一つを実行することを特徴とする請求項２に記載の車両用空調装置。
前記制御部は、前記内気循環モードで空調を行っているときに、前記車内湿度と前記曇り発生限界湿度とを用いた前記制御を実行することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の車両用空調装置。
前記制御部は、外気中における排気ガス濃度が予め定めたレベル以上にあるとき、前記内気循環モードにて空調を行うことを特徴とする請求項５に記載の車両用空調装置。
前記制御部は、前記車内湿度を低減させるための運転制御を全て行った結果、前記車内湿度が前記曇り発生限界湿度に対して予め定めた範囲内にあるときに、前記内気循環モードから前記外気導入モードに切り換えて空調を行うことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の車両用空調装置。