JP2017140974A - 防曇装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷凍サイクルを利用した空調装置による曇り抑制と、ヒータを利用した曇り抑制とを統合することで、空調装置側の動力低減を実現する防曇装置を提供する。
【解決手段】この防曇装置２は、エアミックスドア１０７の位置に応じてコンプレッサ１０３の挙動を抑制する抑制制御を実行し、抑制制御の実行中においてフロントウィンドウ２０に設けられたヒータ部２１への通電が必要だと判断される場合に通電する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両のフロントウィンドウの曇りを抑制する防曇装置に関する。

車両には空調装置が設けられており、この空調装置によって車両のフロントウィンドウの曇りが抑制される。空調装置としては、冷凍サイクルを利用したものが知られている。冷凍サイクルを構成するエバポレータによって除湿された空気が車室内に供給され、フロントウィンドウの曇りが抑制される。

このような空調装置を利用した防曇装置の他に、下記特許文献１記載の防曇装置も提案されている。下記特許文献１記載の防曇装置は、車両のフロントウィンドウに視界を確保できる程度の薄さの金属パターンであるヒータを形成し、このヒータに通電することでフロントウィンドウを昇温して曇りを抑制している。

特開２０１４−２１８１０３号公報

上記特許文献１に記載の防曇装置は、ヒータに通電することのみを考慮しているため、フロントウィンドウの曇りを除去しようとする間はヒータに通電し続ける必要がある。また、空調装置と連動した曇り除去には言及がないため、ヒータへの通電電力の低減にも空調装置の駆動動力の低減にもいずれも配慮されておらず、エネルギーの効率的な利用という観点からは改善の余地があるものであった。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、冷凍サイクルを利用した空調装置による曇り抑制と、ヒータを利用した曇り抑制とを統合することで、空調装置側の動力低減を実現する防曇装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る防曇装置は、車両のフロントウィンドウ（２０）の曇りを抑制する防曇装置であって、空調風路（１０１）に設けられ冷凍サイクルの一部を構成するエバポレータ（１０２）と、エバポレータから流出した冷媒を圧縮するコンプレッサ（１０３）と、空調風路においてエバポレータよりも下流側に設けられているヒータコア（１０６）と、エバポレータを通過した空気のヒータコアへの流入を調整するエアミックスドア（１０７）と、エアミックスドア及びンプレッサの挙動を制御する制御部（３０）と、を備え、フロントウィンドウの車室内側にフロントウィンドウの視界を遮らずにフロントウィンドウを加熱するヒータ部（２１）が設けられている。制御部は、ヒータ部への通電も制御するものであって、エアミックスドアの位置に応じてコンプレッサの挙動を抑制する抑制制御を実行し、抑制制御の実行中においてヒータ部への通電が必要だと判断される場合にヒータ部に通電する。

本発明によれば、制御部はエアミックスドアの位置に応じて抑制制御を実行するので、例えばエアミックスドアの位置によってコンプレッサを駆動することが必須ではない場合を把握し、コンプレッサの挙動を抑制することができる。コンプレッサの挙動を抑制すれば、エバポレータを通過した空気の除湿効果が低くなる。そこで制御部は、抑制制御の実行中においてヒータ部への通電が必要な場合にはヒータ部に通電することで、コンプレッサの挙動を抑制しつつフロントウィンドウの曇りを低減することができる。

尚、「課題を解決するための手段」及び「特許請求の範囲」に記載した括弧内の符号は、後述する「発明を実施するための形態」との対応関係を示すものであって、「課題を解決するための手段」及び「特許請求の範囲」に記載の発明が、後述する「発明を実施するための形態」に限定されることを示すものではない。

本発明によれば、冷凍サイクルを利用した空調装置による曇り抑制と、ヒータを利用した曇り抑制とを統合することで、空調装置側の動力低減を実現する防曇装置を提供することができる。

図１は、本発明の実施形態である防曇装置の概略構成を説明するための図である。 図２は、本発明の実施形態である防曇装置の機能的な構成要素の相互関係を説明するための図である。 図３は、本発明の実施形態である防曇装置の動作を説明するためのフローチャートである。 図４は、本発明の実施形態である防曇装置の動作を説明するためのフローチャートである。 図５は、本発明の実施形態である防曇装置の動作を説明するためのフローチャートである。 図６は、本発明の実施形態である防曇装置の動作を説明するためのフローチャートである。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

図１に示されるように、本発明の実施形態である防曇装置２は、空調装置１０と、フィルムヒータ２１とを備えている。防曇装置２は更に、湿度センサ２２と、操作パネル２３と、外気温センサ２４と、日射量センサ２５と、を備えている。

空調装置１０は、防曇装置２が設けられている車両の室内空調を行う装置である。空調装置１０は、空調風路１０１と、エバポレータ１０２と、コンプレッサ１０３と、コンデンサ１０４と、膨張弁１０５と、ヒータコア１０６と、エアミックスドア１０７と、空調ファン１０８と、エバ乾燥センサ１０９と、を備えている。

エバポレータ１０２、コンプレッサ１０３、コンデンサ１０４、及び膨張弁１０５は、冷凍サイクルを構成している。コンプレッサ１０３は、車両に搭載されているエンジンの駆動力によって駆動される。コンプレッサ１０３は、その駆動によりエバポレータ１０２から冷媒を吸引し、圧縮してコンデンサ１０４に送り出す。

コンデンサ１０４は、高温冷媒を冷卻する熱交換器である。コンデンサ１０４によって冷却された冷媒は膨張弁１０５に送り出される。膨張弁１０５に送り込まれた冷媒は、膨張し減圧されてエバポレータ１０２に送り出される。

エバポレータ１０２は、膨張弁１０５によって減圧された冷媒を蒸発させる。エバポレータ１０２は、空調風路１０１に配置されている。エバポレータ１０２を通過した空気は冷却されると共に除湿され、車室内側に送り出される。エバポレータ１０２の近傍には、エバ乾燥センサ１０９が配置されている。エバ乾燥センサ１０９は、エバポレータ１０２又はエバポレータ１０２近傍の湿度を検出するためのセンサである。

空調風路１０１において、エバポレータ１０２の下流側にはヒータコア１０６が配置されている。ヒータコア１０６は、車両を駆動するエンジンの冷却水が循環する熱交換器であって、通過する空気を加温する。

空調風路１０１において、エバポレータ１０２とヒータコア１０６との間には、エアミックスドア１０７が設けられている。エアミックスドア１０７は、エバポレータ１０２を通過した空気のヒータコア１０６への流入を調整するものである。エアミックスドア１０７が、図中破線のマックスクール位置１０７ａに位置すると、エバポレータ１０２を通過した空気のヒータコア１０６への流入は完全に又は略完全に遮断される。

フィルムヒータ２１は、フロントウィンドウ２０の車室内側に設けられている。フィルムヒータ２１は、フロントウィンドウ２０を通した視界を遮らないように形成されている。フィルムヒータ２１は、カーボンナノチューブ（ＣＮＴとも呼ばれる）、金属粒子、カーボン粒子、及び金属酸化物粒子のいずれかを含む透明薄膜状又は線状のヒータ部を含む層であり、金属蒸着膜として構成されていてもよい。また、例えばバインダとなる樹脂内にカーボンナノチューブ、金属粒子、カーボン粒子、及び金属酸化物粒子のいずれかを分散させた薄膜として構成されていてもよい。また、カーボンナノチューブを用いて形成したワイヤを用いた複数の線分状の発熱線によって構成されてもよい。フィルムヒータ２１には、保護膜や断熱膜が設けられることも好ましい態様である。フィルムヒータ２１及びそれに付随する構成要素は、本発明のヒータ部に相当する。

湿度センサ２２は、車室内、特にフロントウィンドウ２０近傍の湿度を検出するためのセンサである。湿度センサ２２が検知する湿度に寄って、フロントウィンドウ２０が曇っているか否かを判断できるので、湿度センサ２２は本発明の曇り検知センサに相当する。

操作パネル２３は、空調状態を設定することができる入力手段である。操作パネル２３を操作することで、空調装置１０をオートエアコンとして駆動させたり、温度風量といったパラメータを自由に調整可能なマニュアルエアコンとして駆動させたりすることができる。

外気温センサ２４は、車室外の温度を検出するためのセンサである。日射量センサ２５は、日射量を検出するためのセンサである。

図２に示されるように、本発明の制御部に相当するＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）３０には、湿度センサ２２、操作パネル２３、外気温センサ２４、日射量センサ２５、及びエバ乾燥センサ１０９から出力される検出信号や操作信号が入力される。ＥＣＵ３０は、これらの検出信号や操作信号に基づいて演算を実行し、コンプレッサ１０３、エアミックスドア１０７、及びフィルムヒータ２１に対して、それらを駆動するための駆動信号を出力する。

続いて、図３を参照しながら、防曇装置２の動作について説明する。尚、特記しない限り判断及び動作の主体はＥＣＵ３０である。ステップＳ１０１では、エアミックスドア１０７がマックスクール位置１０７ａにあるか否かを判断する。エアミックスドア１０７がマックスクール位置１０７ａにあれば、ステップＳ１０２の処理に進み、エアミックスドア１０７がマックスクール位置１０７ａになければ、ステップＳ１０３の処理に進む。

ステップＳ１０２では、コンプレッサ１０３を作動させる通常モードで空調装置１０を駆動する。温度設定や風量設定は、操作パネル２３から入力された情報に基づいて適宜行われる。ステップＳ１０２の処理が終了するとリターンする。

ステップＳ１０３では、コンプレッサ１０３を作動させないヒータ利用モードで空調装置１０及びフィルムヒータ２１を駆動する。ヒータ利用モードは、本発明の抑制制御に相当する。コンプレッサ１０３は停止され、エバポレータ１０２による冷却及び除湿が行われない空気が供給される。

ステップＳ１０３に続くステップＳ１０４では、フロントウィンドウ２０に曇りが発生したか否かを判断する。ＥＣＵ３０は、湿度センサ２２が検出する湿度データに基づいて曇り発生の有無を判断する。フロントウィンドウ２０に曇りが発生していないと判断すれば、リターンし、フロントウィンドウ２０に曇りが発生していると判断すれば、ステップＳ１０５の処理に進む。

ステップＳ１０５では、フィルムヒータ２１に通電を行う。ステップＳ１０５の処理が完了すると、ステップＳ１０４の処理に戻る。

本実施形態によれば、制御部であるＥＣＵ３０は、エアミックスドア１０７の位置に応じて抑制制御を実行しており、エアミックスドア１０７の位置によってコンプレッサ１０３を駆動することが必須ではない場合を把握し、コンプレッサ１０３の挙動を抑制している。コンプレッサ１０３の挙動を抑制すれば、エバポレータ１０２を通過した空気の除湿効果が低くなる。そこでＥＣＵ３０は、抑制制御の実行中においてフィルムヒータ２１への通電が必要な場合にフィルムヒータ２１に通電することで、コンプレッサ１０３の挙動を抑制しつつフロントウィンドウ２０の曇りを低減している。

ＥＣＵ３０は、エアミックスドア１０７の位置が、エバポレータ１０２を通過した空気が主にヒータコア１０６を通過しないマックスクール位置１０７ａではない場合に、抑制制御を実行している。エアミックスドア１０７が、マックスクール位置１０７ａにある場合、エバポレータ１０２を通過した空気はヒータコア１０６を通過せずに車室内に吹き出される。この状態でコンプレッサ１０３の駆動を停止してしまうと、車室内の温度が設定温度にならない蓋然性が高いので、抑制制御を実行せずにコンプレッサ１０３を駆動する。

また本実施形態では、フロントウィンドウ２０の曇り状態を検知する曇り検知センサである湿度センサ２２を備えている。ＥＣＵ３０は、抑制制御を実行している際に、湿度センサ２２によってフロントウィンドウ２０の曇を検知した場合に、フィルムヒータ２１に通電している。抑制制御を実行すると、コンプレッサ１０３が停止するので、エバポレータ１０２を通過する空気は除湿されずに車室内に導入され、フロントウィンドウ２０が曇る可能性が高くなる。そこで、湿度センサ２２の検出結果に基づいてフロントウィンドウ２０の曇り発生有無を判断し、その判断結果に基づいてフィルムヒータ２１に通電することで、フロントウィンドウ２０に曇りが発生してもコンプレッサ１０３を駆動させずに曇りを除去することができる。

続いて、図４を参照しながら、本実施形態の防曇装置２の別の動作について説明する。ステップＳ２０１では、防曇装置２が搭載される車両への熱負荷が所定負荷以上であるか否かを判断する。熱負荷とは、外気や日射によってもたらされる負荷であって、熱負荷が高いと車室内の温度を下げるように空調装置１０を運転する必要が高まる。熱負荷を外気温で把握するとすれば、熱負荷が所定負荷以上であるか否かは、外気温度が閾値温度以上であるか否かに基づいて判断される。熱負荷を日射量で把握するとすれば、熱負荷が所定負荷以上であるか否かは、日射量が閾値量以上であるか否かに基づいて判断される。防曇装置２が搭載される車両への熱負荷が所定負荷以上であれば、ステップＳ２０２の処理に進み、防曇装置２が搭載される車両への熱負荷が所定負荷以上でなければ、ステップＳ２０３の処理に進む。

ステップＳ２０３では、エアミックスドア１０７がマックスクール位置１０７ａにあるか否かを判断する。エアミックスドア１０７がマックスクール位置１０７ａにあれば、ステップＳ２０２の処理に進み、エアミックスドア１０７がマックスクール位置１０７ａになければ、ステップＳ２０４の処理に進む。

ステップＳ２０２では、コンプレッサ１０３を作動させる通常モードで空調装置１０を駆動する。温度設定や風量設定は、操作パネル２３から入力された情報に基づいて適宜行われる。ステップＳ２０２の処理が終了するとリターンする。

ステップＳ２０４では、コンプレッサ１０３を作動させないヒータ利用モードで空調装置１０及びフィルムヒータ２１を駆動する。ヒータ利用モードは、本発明の抑制制御に相当する。コンプレッサ１０３は停止され、エバポレータ１０２による冷却及び除湿が行われない空気が供給される。

ステップＳ２０４に続くステップＳ２０５では、フロントウィンドウ２０に曇りが発生したか否かを判断する。ＥＣＵ３０は、湿度センサ２２が検出する湿度データに基づいて曇り発生の有無を判断する。フロントウィンドウ２０に曇りが発生していないと判断すれば、リターンし、フロントウィンドウ２０に曇りが発生していると判断すれば、ステップＳ２０６の処理に進む。

ステップＳ２０６では、フィルムヒータ２１に通電を行う。ステップＳ２０６の処理が完了すると、ステップＳ２０７の処理に戻る。

図４を参照しながら説明した例によれば、ＥＣＵ３０は、車両への熱負荷が所定負荷以下であると判断した場合に抑制制御を実行している。車両への熱負荷が所定負荷より高ければ、車室内の温度を下げる必要があり、フロントウィンドウ２０における曇り発生の有無に関わらず、コンプレッサ１０３を駆動して空気を冷卻する必要が出てくる可能性が高い。そうすると、コンプレッサ１０３を停止させるヒータ利用モードに入ったとしても、すぐにコンプレッサ１０３を駆動させることになり、コンプレッサ１０３の駆動と停止とが頻繁に発生する可能性がある。これは、エバポレータ１０２における水分の凝縮と蒸発とが交互に且つ頻繁に発生することに繋がり、凝縮した水分に由来する臭気が室内に流れ込むことになる。そこで、コンプレッサ１０３を駆動して空気を冷卻する必要が出てくる可能性が高いと想定される場合には、あえてヒータ利用モードには入らないようにすることで、臭気の発生を抑制することができる。

続いて、図５を参照しながら、本実施形態の防曇装置２の別の動作について説明する。ステップＳ２０１Ａでは、エバポレータ１０２が乾いているか否かを判断する。エバポレータ１０２が乾いているか否かは、エバ乾燥センサ１０９によって検出することができる。エバポレータ１０２が乾いていなければ、ステップＳ２０２の処理に進み、エバポレータ１０２が乾いていれば、ステップＳ２０３の処理に進む。ステップＳ２０２以降の処理は、図４を参照しながら説明した内容と同様であるので、その説明を省略する。

図５を参照しながら説明した例によれば、ＥＣＵ３０は、エバポレータ１０２が乾いていると判断した場合に抑制制御を実行している。上記したように、エバポレータ１０２に水分が残存している状態でヒータ利用モードに入ると、臭気が発生する可能性が高まる。そこで、エバ乾燥センサ１０９によって、エバポレータ１０２の湿度を検出し、エバポレータ１０２に残存する水分を精度良く検出することで、臭気が発生しそうな場合にはコンプレッサ１０３を通常モードで駆動することができる。エバポレータ１０２に水分が残存している場合にヒータ利用モードの実行を抑制することができるので、より確実に臭気の発生を抑制することができる。

続いて、図６を参照しながら、本実施形態の防曇装置２の別の動作について説明する。ステップＳ２０１Ｂでは、車室内の湿度が所定湿度以下であるか否かを判断する。車室内の湿度が所定湿度以下でなければ、ステップＳ２０２の処理に進み、車室内の湿度が所定湿度以下であれば、ステップＳ２０３の処理に進む。ステップＳ２０２以降の処理は、図４を参照しながら説明した内容と同様であるので、その説明を省略する。

図６を参照しながら説明した例によれば、ＥＣＵ３０は、車室内の湿度が所定湿度以下であると判断した場合に抑制制御を実行している。車室内の湿度が所定湿度を超えていると、エバポレータ１０２に水分が残存している可能性が高い。従って、車室内の湿度が所定湿度を超えている場合に、ヒータ利用モードを実行すると、上記したように臭気の発生が懸念される。そこでこの例では、車室内の湿度が所定湿度を超えている場合にヒータ利用モードの実行を抑制することができるので、より確実に臭気の発生を抑制することができる。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

２：防曇装置
１０：空調装置
２０：フロントウィンドウ
２１：フィルムヒータ
１０１：空調風路
１０２：エバポレータ
１０４：コンデンサ
１０６：ヒータコア
１０７：エアミックスドア

Claims (6)

1. 車両のフロントウィンドウ（２０）の曇りを抑制する防曇装置であって、
   空調風路（１０１）に設けられ冷凍サイクルの一部を構成するエバポレータ（１０２）と、
   前記エバポレータから流出した冷媒を圧縮するコンプレッサ（１０３）と、
   前記空調風路において前記エバポレータよりも下流側に設けられているヒータコア（１０６）と、
   前記エバポレータを通過した空気の前記ヒータコアへの流入を調整するエアミックスドア（１０７）と、
   前記エアミックスドア及び前記コンプレッサの挙動を制御する制御部（３０）と、を備え、
   前記フロントウィンドウの車室内側に前記フロントウィンドウの視界を遮らずに前記フロントウィンドウを加熱するヒータ部（２１）が設けられ、
   前記制御部は、前記ヒータ部への通電も制御するものであって、
   前記制御部は、前記エアミックスドアの位置に応じて前記コンプレッサの挙動を抑制する抑制制御を実行し、前記抑制制御の実行中において前記ヒータ部への通電が必要だと判断される場合に前記ヒータ部に通電する、防曇装置。
2. 前記制御部は、前記エアミックスドアの位置が、前記エバポレータを通過した空気が主に前記ヒータコアを通過しないマックスクール位置ではない場合に、前記抑制制御を実行する、請求項１記載の防曇装置。
3. 更に、前記フロントウィンドウの曇り状態を検知する曇り検知センサ（２２）を備え、
   前記制御部は、前記抑制制御を実行している際に、前記曇り検知センサによって前記フロントウィンドウの曇を検知した場合に、前記ヒータ部に通電する、請求項２記載の防曇装置。
4. 前記制御部は、前記車両への熱負荷が所定負荷以下であると判断した場合に、前記抑制制御を実行する、請求項１記載の防曇装置。
5. 前記制御部は、前記エバポレータが乾いていると判断した場合に、前記抑制制御を実行する、請求項１記載の防曇装置。
6. 前記制御部は、車室内の湿度が所定湿度以下であると判断した場合に、前記抑制制御を実行する、請求項１記載の防曇装置。

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