JP2010116081A - 水分除去装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウィンドウ等に付着した水分を除去するための複数の負荷を必要以上に加熱することで消費電力が向上することを抑制して、省エネルギー化を図る水分除去装置を提供する。
【解決手段】周囲との温度差により水分が付着するリヤウィンドウ及びサイドミラーそれぞれに設けられたヒーター１０，１１を加熱して、リヤウィンドウ及びサイドミラーに付着した曇り又は結露等を除去する曇取装置１において、半導体スイッチ３，４をオン／オフ制御し、ヒーター１０，１１それぞれに通電する。通電により加熱されたヒーター１０，１１それぞれの温度を推定し、推定結果に基づいて、ヒーター１０，１１への加熱を半導体スイッチ３，４毎に制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばウィンドウ及び反射鏡に発生した曇り又は結露等を除去する水分除去装置に関する。

寒暖差によってリアウィンドウ及びサイドミラー等が曇る又は結露が発生する場合がある。そこで、運転者の視界を確保するため、車両には発生した曇り又は結露を除去する曇取装置が搭載されている。例えば、リアウィンドウは、配線された電熱線に電流を流すことで、リアウィンドウの曇り又は結露を除去することができるようになっている。また、サイドミラーは、内側に配設されたヒータにより、曇り又は結露を除去することができるようになっている。

ところで、近年では燃費向上のため、上述の曇取装置等、車両に搭載された機器それぞれの消費電力量を低減させ、車両全体として消費電力量を低減させる試みがなされている。例えば、特許文献１に記載の曇取装置は、早急に曇りを除去したい始動時ではフル電力で駆動し、大部分について曇りが除去された後は低電力で駆動するようになっている。これにより、曇取装置での消費電力量を低減し、車両全体として省エネルギー化を図っている。
特開平１１−６９６１９号公報

しかしながら、特許文献１においてリアウィンドウとサイドミラーとでは曇り及び結露等が除去される時間が相違するため、２つの曇取装置を同時に制御した場合、一方の曇り及び結露が除去される前に、他方の曇取装置の制御が終了する場合がある。これにより、曇り及び結露が完全に除去されず、運転者の視界が悪くなるといった問題が発生する。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ウィンドウ等に付着した水分を除去するための複数の負荷を必要以上に加熱することで消費電力が向上することを抑制して、省エネルギー化を図る水分除去装置を提供することにある。

本発明に係る水分除去装置は、周囲との温度差により水分が付着する複数の車両部分それぞれに設けられた複数の電気負荷を加熱して、前記車両部分に付着した水分を除去する水分除去装置において、複数の前記電気負荷それぞれを加熱する複数の加熱手段と、前記電気負荷それぞれの温度を推定する推定手段と、該推定手段による推定結果に基づいて、前記電気負荷への加熱を前記加熱手段毎に制御する制御手段とを備えることを特徴とする。

本発明では、複数の負荷を加熱する複数の加熱手段を独立して制御することができるため、負荷が設けられた部分の温度がそれぞれ異なっていても、負荷毎に温度を調整することができる。負荷が設けられる部分とは、例えば車両のリヤウィンドウ及びサイドミラー等、運転者の視界を遮る曇り又は結露が発生する部分である。これにより、付着した水分を除去できる温度に達した部分に対応する加熱手段の制御を終了し、温度が水分を除去できる温度に達していない部分の加熱手段の制御は続行することができる。この結果、水分が除去できていない部分があるにも拘らず、全ての加熱手段の制御が終了することで、運転者の視界を確保できない危険性を抑制することができる。また、加熱手段それぞれを独立して制御することで、温度が水分を除去できる温度に達した部分に対応する加熱手段のみ加熱を終了できるため、無駄な電力量を削除でき、省エネルギー化を実現することができる。

本発明に係る水分除去装置は、前記電気負荷は、電気抵抗であって、前記加熱手段は、前記電気抵抗に通電するようにしてあり、前記電気抵抗を流れる電流値を検出する検出手段をさらに備え、前記推定手段は、前記検出手段が検出した電流値に基づいて、温度を推定するようにしてあることを特徴とする。

本発明では、負荷が電気抵抗であって、電気抵抗に流れる電流値から負荷の温度を推定する。電流値により温度を推定することで、負荷の温度を十分に上昇させることができると共に、無駄な電流消費を抑制することができる。その結果、省エネルギー化を図ることができる。

本発明に係る水分除去装置は、前記電気負荷への加熱する指示を受け付ける受付手段と、
前記推定手段が推定した温度が所定値以上となった電気負荷を検出する電気負荷検出手段とをさらに備え、前記制御手段は、前記受付手段が指示を受け付けた場合に全ての前記加熱手段の加熱を開始し、前記電気負荷検出手段が検出した結果、温度が所定値以上となった電気負荷を検出した場合、前記電気負荷に対応する加熱手段の加熱を終了するようにしてあることを特徴とする。

本発明では、全ての加熱手段の加熱を開始してから、所定温度以上となった負荷に対する加熱手段のみ制御を終了する。これにより、加熱手段を制御する電力量を無駄に消費するおそれを低減することができる。

本発明に係る水分除去装置は、前記制御手段は、前記加熱手段をＰＷＭ制御した後に前記加熱手段の加熱を終了するようにしてあることを特徴とする。

本発明では、加熱手段をＰＷＭ制御してから制御を終了することで、温度が所定値以上となった電気負荷を検出してから加熱手段の制御を終了するまでの間、電気負荷の温度を下げず、水分を除去することができる。

本発明は、複数の負荷を加熱する複数の加熱手段を独立して制御することができるため、負荷が設けられた部分の温度がそれぞれ異なっていても、負荷毎に温度を調整することができる。負荷が設けられる部分とは、例えば車両のリヤウィンドウ及びサイドミラー等、運転者の視界を遮る曇り又は結露が発生する部分である。これにより、付着した水分を除去できる温度に達した部分に対応する加熱手段の制御を終了し、温度が水分を除去できる温度に達していない部分の加熱手段の制御は続行することができる。この結果、水分が除去できていない部分があるにも拘らず、全ての加熱手段の制御が終了することで、運転者の視界を確保できない危険性を抑制することができる。また、加熱手段それぞれを独立して制御することで、温度が水分を除去できる温度に達した部分に対応する加熱手段のみ加熱を終了できるため、無駄な電力量を削除でき、省エネルギー化を実現することができる。

以下、本発明に係る水分除去装置の好適な実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係る曇取装置の構成を示す模式図である。本実施形態では、図示しないリヤウィンドウにデフォッガ１０が設けられ、サイドミラーにミラーヒーター１１が設けられている。デフォッガ１０及びミラーヒーター１１は、何れも、周囲との温度差によってリヤウィンドウ及びサイドミラーに生じた曇り又は結露を除去するものであって、リヤウィンドウ及びサイドミラーの内側に配線された電熱線である。そして、曇取装置（水分除去装置）１は、バッテリ１５からデフォッガ１０及びミラーヒーター１１に通電することで、リヤウィンドウ及びサイドミラーに生じた曇り又は結露等を除去する。なお、以下の説明において、デフォッガ１０及びミラーヒーター１１を単にヒーターと言う。

本実施形態に係る曇取装置１は、制御回路（制御手段）２と、半導体スイッチ（加熱手段）３，４とを備えている。制御回路２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及びＲＯＭ（Read Only Memory）等から構成されるマイクロコンピュータである。制御回路２は、イグニッションスイッチ（以下、ＩＧスイッチと言う）１６がオンされることで動作するようになっている。また、制御回路２は、ヒータースイッチ１２のオン／オフの切り替えを検出し、検出結果に応じて半導体スイッチ３，４のオン／オフ制御を行う。ヒータースイッチ１２は、リヤウィンドウ等に配設されたヒーター１０，１１をオン／オフするスイッチであり、ユーザにより操作されてもよいし、リヤウィンドウ等の状況を判断して自動的にオン／オフ切り替わるようにしてもよい。

半導体スイッチ３，４は、例えばＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Field Effect Transistor）等である。ＭＯＳＦＥＴは、外部から電圧を加えることで電流の流れを制御するトランジスタである。ＭＯＳＦＥＴは単純な構造のため、半導体スイッチ３，４をＭＯＳＦＥＴにすることで、集積しやすく、動作電力を低減させることができる。ＭＯＳＦＥＴには、ソース、ドレイン、ゲートの３つの金属電極があり、ゲートに印加する電圧を制御することで、ソースとドレイン間に流れる電流を制御することができる。

半導体スイッチ３は、バッテリ１５及びヒーター１０との間に配設され、ドレインがバッテリ１５へ、ソースがヒーター１０へ、ゲートが制御回路２へそれぞれ接続されている。従って、半導体スイッチ３をオンすることで、リヤウィンドウに生じた曇り又は結露を除去することができる。また、半導体スイッチ４は、バッテリ１５及びヒーター１１との間に配設され、ドレインがバッテリ１５へ、ソースがヒーター１１へ、ゲートが制御回路２へそれぞれ接続されている。従って、半導体スイッチ４をオンすることで、サイドミラーに生じた曇り又は結露を除去することができる。

制御回路２は、半導体スイッチ３，４をオンにした後は、ヒーター１０，１１に流れる電流値を検出し、検出結果に基づいてヒーター１０，１１の温度を推定する。ここで、制御回路２がヒーター１０，１１に流れる電流値を検出する方法について説明する。図２は、ヒーター１０，１１に流れる電流値を検出するための回路構成を示す概略図である。

図２（ａ）では、半導体スイッチ３，４とヒーター１０，１１との間に電圧検出用の抵抗Ｒ１を設け、抵抗Ｒ１に印加される電圧を検出する構成となっている。これにより、制御回路２は、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ１に印加される電圧とからヒーター１０，１１に流れる電流値を算出することができる。

図２（ｂ）では、半導体スイッチ３，４のゲート及びソース間の電圧Ｖｇ−ｓを検出する構成となっている。半導体スイッチ３，４の特性は既知であるため、制御回路２は、電圧Ｖｇ−ｓを検出することで、ヒーター１０，１１に流れる電流値を算出することができる。

図２（ｃ）では、ヒーター１０，１１に大電流を流すために半導体スイッチ３，４が並列に複数接続してあり、一つの半導体スイッチのソースに、一端が接地された抵抗Ｒ２が接続されて、抵抗Ｒ２に印加される電圧を検出する構成となっている。これにより、制御回路２は、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ２に印加される電圧とからヒーター１０，１１に流れる電流値を算出することができる。

図２（ｄ）では、半導体スイッチ３，４のゲート及びソース間を抵抗Ｒ３を介して接続し、ゲートが抵抗Ｒ４を介して制御回路２に接続されている。抵抗Ｒ４は制御回路２付近に配設されている。そして、抵抗Ｒ４の電圧を検出する構成となっている。制御回路２は、抵抗Ｒ４と抵抗Ｒ４の電圧値とから抵抗Ｒ４に流れる電流値を算出することができる。算出した電流値は、抵抗Ｒ３にも流れるため、制御回路２は、抵抗Ｒ３に印加される電圧、即ち半導体スイッチ３，４のゲート及びソース間の電圧Ｖｇ−ｓを算出することができる。その結果、図２（ｂ）と同様に、制御回路２は、ヒーター１０，１１に流れる電流値を算出することができる。図２（ｄ）における構成は、半導体スイッチ３，４及び制御回路２とを接続するワイヤハーネスが長い場合に効果的である。

次に、検出した電流値から制御回路２がヒーター１０，１１の温度を推定する方法について説明する。

図３は、ヒーター１０，１１が有する通電電流値と温度との関係の特性を示す概略図である。図中の破線は、ヒーター１０，１１の加熱完了温度を示しており、加熱完了温度は、ヒーター１０，１１がリヤウィンドウ又はサイドミラーの曇り又は結露を十分に除去することができる温度である。なお、加熱完了温度は、リヤウィンドウ又はサイドミラー等、ヒーター１０，１１が取り付けられる場所及びリヤウィンドウ等の熱伝導率等によって予め決定される。

制御回路２は、上述のようにヒーター１０，１１に流れる電流値を検出した場合、図３に示す特性に従って、ヒーター１０，１１の温度を推定する。そして、制御回路２は、推定した温度が加熱完了温度を超えたと判定した場合、半導体スイッチ３，４をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御する。これにより、ヒーター１０，１１の温度が加熱完了温度以上を保つことができ、また、消費電力を低減することができる。

図４は、半導体スイッチ３，４をＰＷＭ制御した場合の、ヒーター１０，１１の温度、ヒーター１０，１１に流れる電圧及び電流と経過時間との関係を示す概略図である。図４（ａ）は、半導体スイッチ３，４のゲートに印加する電圧のタイムチャートを示している。図４（ｂ）は、ヒーター１０，１１に流れる電流値を示している。図４（ｃ）は、ヒーター１０，１１の温度の変化を示している。なお、図４（ｂ）における加熱完了電流値とは、ヒーター１０，１１の温度を加熱完了温度以上とするのに必要な通電電流値である。

図４（ａ）に示すオン期間では、制御回路２は、半導体スイッチ３，４のゲートに電圧を印加する。これにより、半導体スイッチ３，４がオンとなり、バッテリ１５からヒーター１０，１１へ通電される。この結果、電熱線であるヒーター１０，１１は温度が上昇し、これに伴い抵抗値が大きくなるため、図４（ｂ）に示すように、ヒーター１０，１１に流れる電流値は時間の経過と共に減少する。

ヒーター１０，１１の温度が加熱完了温度を超えた場合、オン期間は終了する。このとき、制御回路２は、半導体スイッチ３，４のゲートへの電圧の印加を停止する。これにより、半導体スイッチ３，４がオフとなり、バッテリ１５からヒーター１０，１１へ通電が遮断される。ヒーター１０，１１への通電が遮断されても、図４（ｃ）に示すように、ヒーター１０，１１は急激には温度が下がらず、オン期間と同じ温度を維持する。

所定時間経過後、制御回路２は、再び半導体スイッチ３，４のゲートに電圧を印加して、半導体スイッチ３，４を短時間オンにする。これにより、バッテリ１５からヒーター１０，１１へ一時的に通電される。制御回路２は、半導体スイッチ３，４のオンオフ制御を繰り返すことで、ヒーター１０，１１は加熱完了温度より高い温度を維持することができ、リヤウィンドウ及びサイドミラーを加熱し続けることができる。この結果、リヤウィンドウ及びサイドミラーの曇り又は結露を除去することができる。

なお、ＰＷＭ制御の周期は、ヒーター１０，１１の特性、ヒーター１０，１１が設けられたリヤウィンドウ又はサイドミラーの熱伝導率等によって決定される。また、制御回路２は、ユーザによりヒータースイッチ１２がオフされたときにＰＷＭ制御を終了するようにしてもよいし、一定時間行った後でＰＷＭ制御を終了するようにしてもよい。

次に、上述のように構成される曇取装置１の動作について説明する。図５は、制御回路２が実行する処理のフローチャートである。制御回路２は、ＩＧスイッチ１６がオンとなったときに、図５の処理を実行する。

制御回路２は、ヒータースイッチ１２がオンとなったか否かを判定する（Ｓ１）。オンとなっていない場合（Ｓ１：ＮＯ）、制御回路２は、ヒータースイッチ１２がオンとなるまで待機する。ヒータースイッチ１２がオンとなった場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、制御回路２は、半導体スイッチ３，４のゲートへ電圧を印加して、半導体スイッチ３，４をオンにする（Ｓ２）。これにより、ヒーター１０，１１への通電が開始され、ヒーター１０，１１の温度は上昇し始める。

制御回路２は、図２で説明したように、ヒーター１０，１１に流れる電流値を検出し（Ｓ３）、検出結果に基づいてヒーター１０，１１の温度を推定する（Ｓ４）。温度を推定した結果、制御回路２は、加熱完了温度以上となったヒーター１０，１１を検出する（Ｓ５）。そして、制御回路２は、加熱完了温度以上となったヒーター１０，１１を検出したか否かを判定する（Ｓ６）。加熱完了温度以上となったヒーター１０，１１を検出しなかった場合（Ｓ６：ＮＯ）、制御回路２は、処理をＳ３に戻す。

加熱完了温度以上となったヒーター１０，１１を検出した場合（Ｓ６：ＹＥＳ）、制御回路２は、検出したヒーター１０，１１に対応する半導体スイッチ３，４のＰＷＭ制御を開始する（Ｓ７）。例えば、ヒーター１０の温度が加熱完了温度以上となった場合、制御回路２は、図４に示すように、半導体スイッチ３のゲートへの電圧印加を停止する。そして、所定時間経過した後、再び半導体スイッチ３をオンにする。

制御回路２は、ＰＷＭ制御を終了するか否かを判定する（Ｓ８）。制御回路２は、例えば、所定時間経過する又はユーザにより終了操作がされることで、ＰＷＭ制御を終了すると判定する。ＰＷＭ制御を終了する場合（Ｓ８：ＹＥＳ）、制御回路２は、半導体３，４のＰＷＭ制御を終了し（Ｓ９）、処理をＳ１０に移す。一方、ＰＷＭ制御を終了しないと判定した場合（Ｓ８：ＮＯ）、制御回路２は、処理をＳ１０に移す。

制御回路２は、全てのヒーター１０，１１がオフとなったか否かを判定する（Ｓ１０）。全てのヒーター１０，１１がオフとなっていない場合（Ｓ１０：ＮＯ）、制御回路２は、処理をＳ３に戻し、上述の処理を繰り返す。全てのヒーター１０，１１がオフとなった場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、制御回路２は、本処理を終了する。

なお、Ｓ１０の全てのヒーター１０，１１がオフとなったか否かを判定しているが、Ｓ７からＳ９の処理の実行中に加熱完了温度以上となったヒーター１０，１１を検出した場合、割り込み処理を開始して、対応するヒーター１０，１１のＰＷＭ制御を開始するようにしてもよい。

以上説明したように、本実施の形態では、周囲との温度差により曇り又は結露が発生するリヤウィンドウ及びサイドミラーそれぞれにヒーター１０，１１を設け、それぞれを独立に制御する。これにより、リヤウィンドウ及びサイドミラーの一方のみ曇り又は結露が除去された場合、一方のヒーターの制御を停止し、他方のヒーターの制御は続行することができる。この結果、リヤウィンドウ及びサイドミラーそれぞれの曇り又は結露を確実に除去することができる。

なお、本実施形態では、ヒーターを設ける場所を、リヤウィンドウ及びサイドミラーとしているが、これに限定されることはなく、他の曇り又は結露が生じる場所にヒーターを設けるようにしてもよい。また、本実施形態では、ヒーター１０，１１をＰＷＭ制御しているが、所定時間が経過した場合にＰＷＭ制御することなくオフにするようにしてもよい。

以上、本発明の好適な一実施の形態について、具体的に説明したが、各構成及び動作等は適宜変更可能であって、上述の実施の形態に限定されることはない。

実施形態に係る曇取装置の構成を示す模式図である。 ヒーターに流れる電流値を検出するための回路構成を示す概略図である。 ヒーターが有する通電電流値と温度との関係の特性を示す概略図である。 半導体スイッチをＰＷＭ制御した場合の、ヒーターの温度、ヒーターに流れる電圧及び電流と経過時間との関係を示す概略図である。 制御回路が実行する処理のフローチャートである。

符号の説明

１ 曇取装置（水分除去装置）
２ 制御回路（制御手段）
３，４ 半導体スイッチ（加熱手段）
１０，１１ ヒーター（電気負荷）

Claims (4)

1. 周囲との温度差により水分が付着する複数の車両部分それぞれに設けられた複数の電気負荷を加熱して、前記車両部分に付着した水分を除去する水分除去装置において、
   複数の前記電気負荷それぞれを加熱する複数の加熱手段と、
   前記電気負荷それぞれの温度を推定する推定手段と、
   該推定手段による推定結果に基づいて、前記電気負荷への加熱を前記加熱手段毎に制御する制御手段と
   を備えることを特徴とする水分除去装置。
2. 前記電気負荷は、電気抵抗であって、
   前記加熱手段は、
   前記電気抵抗に通電するようにしてあり、
   前記電気抵抗を流れる電流値を検出する検出手段
   をさらに備え、
   前記推定手段は、
   前記検出手段が検出した電流値に基づいて、温度を推定するようにしてある
   ことを特徴とする請求項１に記載の水分除去装置。
3. 前記電気負荷への加熱する指示を受け付ける受付手段と、
   前記推定手段が推定した温度が所定値以上となった電気負荷を検出する電気負荷検出手段と
   をさらに備え、
   前記制御手段は、
   前記受付手段が指示を受け付けた場合に全ての前記加熱手段の加熱を開始し、前記電気負荷検出手段が検出した結果、温度が所定値以上となった電気負荷を検出した場合、前記電気負荷に対応する加熱手段の加熱を終了するようにしてある
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の水分除去装置。
4. 前記制御手段は、
   前記加熱手段をＰＷＭ制御した後に前記加熱手段の加熱を終了するようにしてある
   ことを特徴とする請求項３に記載の水分除去装置。

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