JP2931930B2 - 自動車用空調装置の湿度制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、車室内の湿度を制御
する自動車用空調装置に湿度制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の自動車用空調装置の湿度制御は、
窓ガラスの曇りを晴らすデミスト制御を主として実行し
ており、例えば特開昭５７−１２３２８８号公報には、
冷房サイクルの一部を構成するコンプレッサの稼動制御
を、外気温度及びワイパを使用するか否かによる湿度判
定によって変化させるものが開示されている。この制御
は、ワイパが使用されている場合には外気の湿度が高い
と判定し、コンプレッサの稼動外気温度を低めに設定し
てエバポレータによる除湿能力を向上させ、ワイパの非
使用時においてはコンプレッサの稼動外気温度を高めに
設定して省動力を図るものである。

【０００３】前記デミスト制御には、外気を導入するも
のとコンプレッサを駆動するものとが良く知られている
が、この両者を取り入れた自動デミスト制御装置として
は特開昭６０−１０１９号公報に開示されているものが
ある。これは、外気温度に応じて内外気切替ドアとコン
プレッサとを制御するもので、内気循環時にはコンプレ
ッサを使用したデミスト制御を行い、外気温度が所定値
まで低下した場合には外気導入としてデミストを行うも
のである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開昭５７−
１２３２８８号公報に開示される方法においては、湿度
判定がワイパの使用状態によって判定されるためにきめ
の細かい制御ができず、また特開昭６０−１０１９号公
報に開示される方法においては、デミスト制御必要時の
みの制御であり、通常モード時の車室内の湿度管理が充
分なされているとはいえない。

【０００５】また、車室内若しくはフロントガラス内面
の相対湿度を検出する湿度センサには、従来相対湿度セ
ンサが広く用いられていたが、湿度の変化に対する応答
性が悪く、またセンサが空調装置の吸入側から車室内で
形成される空気流路の最下流側で相対湿度を検出するた
めに湿度制御の対応が遅れ、故に吹出モードの変化やコ
ンプレッサの稼動状況の変化に充分に対応することがで
きなかった。

【０００６】そこでこの発明は、相対湿度センサよりも
湿度の変化に対する応答性の良い絶対湿度センサを空調
ダクトの上流側に設け、吸入空気の湿度の変化を早目に
検出して、この吸入空気の絶対湿度から車室内の相対湿
度を求め、その相対湿度がデミスト制御を要求する帯
域、湿度が異常に低い不快帯域である場合には、それぞ
れに対応した湿度制御が行う自動車用空調装置の湿度制
御装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】しかして、この発明を図
１により説明すると、空調ダクト１内に送風機５と、少
なくともエバポレータ６を有し、該エバポレータ６と冷
房サイクルを構成し、少なくとも車室内温度、外気温
度、日射量の環境信号によって演算される総合信号から
導かれる容量可変信号の入力により容量が可変される可
変容量コンプレッサ１４を持つ自動車用空調装置におい
て、前記送風機５の下流近傍に取付けた絶対湿度センサ
２０からの信号によって吸入空気の絶対湿度を検出する
絶対湿度検出手段１００と、前記エバポレータ６の後流
側近傍に設けられた温度センサ２１からの信号によって
エバポレータ後流側の吹出空気温度を検出するエバポレ
ータ後流側吹出空気温度検出手段１１０と、前記絶対湿
度検出手段１００からの信号と前記エバポレータ後流側
吹出空気温度検出手段１１０からの信号からエバポレー
タ後流側の絶対湿度を演算するエバポレータ後流側絶対
湿度検出手段１２０と、このエバポレータ後流側絶対湿
度検出手段１２０から演算された絶対湿度と車室内温度
によって車室内の相対湿度を検出する室内相対湿度演算
手段１３０と、この室内相対湿度演算手段１３０から演
算された室内の相対湿度と外気温度によって現在の室内
の相対湿度が、窓ガラスくもり帯域か、快適帯域か、不
快帯域であるかを判定する湿度帯域判定手段１４０と、
この湿度帯域判定手段１４０によって判定された帯域に
従って、除湿能力を決定する除湿能力決定手段１５０
と、この除湿能力決定手段１５０の決定に従って前記総
合信号から得られる容量可変信号を補正して前記冷房サ
イクルの冷却能力を制御する冷却能力制御手段１６０と
を具備することにある。

【０００８】

【作用】したがって、この発明においては、送風機５に
よって吸入された吸入空気の絶対湿度を絶対湿度検出手
段１１０によって検出し、またエバポレータ後流側吹出
空気温度をエバポレータ後流側吹出空気温度検出手段１
２０によって検出し、この絶対湿度とエバポレータ後流
側吹出空気温度からエバポレータ後流側絶対湿度演算手
段１３０によってエバポレータ後流側吹出空気の絶対湿
度を演算し、さらにこの絶対湿度と車室内温度から室内
相対湿度演算手段１４０によって室内の相対湿度を演算
するものである。そして、この相対湿度と外気温度から
湿度帯域判定手段１５０によって該相対湿度が窓ガラス
くもり帯域か、不快帯域か、快適帯域かを判定し、除湿
能力決定手段によって窓ガラスくもり帯域の場合には冷
房サイクル１００の除湿能力を最大とし、不快帯域の場
合には除湿能力を最小とすることによって上記課題が達
成できるものである。

【０００９】

【実施例】以下、この発明の実施例について図面により
説明する。図２において、空調ダクト１の最上流側に
は、外気導入口２と、内気導入口３と、アクチュエータ
２８ａによって駆動して外気導入口２及び内気導入口３
を適宜選択する内外気切替ドア４が設けられ、その下流
には送風機５が設けられている。

【００１０】この送風機５の下流には、電磁クラッチ１
７によってエンジンと連結され公知の容量可変装置１８
を有する下記する可変容量コンプレッサ１４と、コンデ
ンサと、膨張弁１６と直列に配管結合されることによっ
て冷房サイクル１００を構成するエバポレータ６と、電
磁弁１９によって図示しない走行用エンジンから温水が
調節されるヒータコア７が設けられ、このヒータコア７
の上流側にはヒータコア７を通過する空気を制限するよ
うにアクチュエータ２８ｂによって駆動するエアミック
スドア８が設けられている。

【００１１】空調ダクト１の最下流には、デフ吹出口
９、ベント吹出口１０、及びフット吹出口１１が開口し
ており、アクチュエータ２８ｃによって駆動するモード
ドア１２によって適宜選択されるものである。

【００１２】可変容量コンプレッサ１４は、例えばワブ
ルプレート型のもので、図３にこのワブルプレート型の
例を示してその構成を概説する。

【００１３】電磁クラッチ１７を介してエンジンに連結
された駆動軸５１がコンプレッサ本体１４ａに挿入さ
れ、この駆動軸５１にワブルプレート５２がヒンジボー
ル５３を介して結合されている。このワブルプレート５
２は、コンプレッサ本体内１４ａに形成されたクランク
室５４にヒンジボール５３を支点として駆動軸５１に対
して揺動自在に支持されており、該ワブルプレート５２
に連結されたピストン５５を揺動角に応じてシリンダボ
ア５６内で往復動させるようにしてある。

【００１４】また、コンプレッサ１４には、圧力制御弁
５７がクランク室５４に臨むように設けられ、この圧力
制御弁５７は、クランク室５４と吸入側へ通じる吸入室
５８との連通状態を調節する弁体５９と、吸入室５８内
の圧力に応じて前記弁体５９を動かす圧力応動部材６０
と、前記弁体５９を電磁コイル６１への通電量Ｉ
_SOL（容量可変信号）に応じて動かすソレノイド６２と
を有し、電磁コイル６１への通電量Ｉ_SOL を外部からコ
ントロールすることにより、ピストン５５とシリンダボ
ア５６との間からクランク室５４内に漏れるブローバイ
ガスが吸入側へ戻る量を調整するようにしている。

【００１５】しかして、この圧力制御弁５７等からコン
プレッサ１４の容量を変える容量可変装置１８が構成さ
れ、電磁コイル６１に流れる電流量Ｉ_SOL が上昇してソ
レノイド６２の磁力が上昇すると、弁体５９にクランク
室５７と吸入室５８との連通を絞る方向の力が働き、ク
ランク室５７から吸入室５８へ漏れるブローバイガスの
量が少なくなる。このため、クランク室５７の圧力が増
大してピストン５５のストローク、即ちコンプレッサの
容量が小さくなるものである。

【００１６】電流量Ｉ_SOL （容量可変信号）は、自動車
用空調装置の熱負荷量を演算する際に用いられる総合信
号Ｔにより決定される値である。

【００１７】この構成の空調装置において、内外気切替
ドア４によって選択された外気導入口２若しくは内気導
入口３から送風機５の駆動によって吸入されて外気又は
内気は、エバポレータ６を通過することによって冷却さ
れる。この冷却された空気は、エアミックスドア８によ
ってヒータコア７を通過する空気と、迂回（バイパス）
する空気に分けられ、ヒータコア７の下流においてヒー
タコア７を迂回して冷却されたままの空気と、ヒータコ
ア７を通過して加熱された空気が混合されて所望の温度
に温調された空気が得られるものである。この温調され
た空気は、自動又は手動により設定された吹出モードに
したがって動かされるモードドア１２によって選択され
た吹出口９，１０，１１より吹き出すものである。

【００１８】この空調装置の制御を行うためにマイクロ
コンピュータ２７が設けられ、該マイクロコンピュータ
２７には、空調ダクト１内の送風機５の下流近傍に設け
られ送風機５によって送られてくる吸入空気の絶対湿度
を検出する絶対湿度センサ２０、エバポレータ後流側近
傍に設けられエバポレータから吹き出す空気の温度を検
出する温度センサ２１、車室内の温度を検出する車室内
温度センサ２２、外気温度を検出する外気温度センサ２
３、及び日射量を検出する日射センサ２４からの信号
が、マルチプレクサ（ＭＰＸ）２５、及びＡ／Ｄ変換器
２６を介して入力されるものである。このマイクロコン
ピュータ２７は、図示しない中央演算処理装置（ＣＰ
Ｕ）、読出専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメ
モリ（ＲＡＭ）、入出力ポート（Ｉ／Ｏ）等によって構
成され、前述の入力信号及び下記する操作パネル３０か
らの信号を所定のプログラムに従って処理実行し、各出
力回路２９ａ〜２９ｇを介して各制御機器、アクチュエ
ータ２８ａ，２８ｂ，２８ｃ、送風機５、電磁クラッチ
１７、容量可変機構１８、電磁弁１９を制御するもので
ある。

【００１９】操作パネル３０は、空調装置の制御を自動
で行うＡＵＴＯスイッチ３１、空調装置の制御を停止さ
せるＯＦＦスイッチ３２、冷房サイクルの稼動をＯＮ／
ＯＦＦするＡ／Ｃスイッチ３３、吸入空気のモードを外
気導入モード又は内気循環モードに手動により設定する
ＲＥＣスイッチ３４、吹出モードをデフモードに手動に
より設定するＤＥＦスイッチ３５、車室内の温度を設定
するアップダウンスイッチからなる温度設定器３６、吹
出モードを手動により設定するＭＯＤＥスイッチ３７、
送風機５の送風量を手動により設定するＦＡＮスイッチ
３８、及び現在の空調装置の稼動状況をマイクロコンピ
ュータ２７から表示回路４０を介して制御される表示部
３９によって構成されている。

【００２０】前記マイクロコンピュータ２７によって実
行されるこの考案に係る湿度制御のフローチャート図を
図４に示し、以下このフローチャート図に従って説明す
る。

【００２１】この湿度制御は、ステップ２００におい
て、メインルーチンからジャンプ命令又はタイマによる
割り込みによって定期的に開始されるもので、ステップ
２７０においてメインルーチンに復帰するものである。

【００２２】ステップ２１０において、湿度制御に必要
なデータの読み込みが行われる。このデータは、絶対湿
度センサ２０からの絶対湿度信号Ｘ_B 、エバポレータ後
流側吹出空気温度Ｔ_E 、車室内温度Ｔ_R 、外気温度Ｔ_A
が読み込まれる。

【００２３】ステップ２２０において、前記絶対湿度信
号Ｘ_B と、エバポレータ後流側吹出空気温度Ｔ_E が図５
に示すマップ１によってエバポレータ後流側吹出空気の
絶対湿度Ｘ_E に変換される。図５中、Ｔ_E0、Ｔ_E1、
Ｔ_E2、Ｔ_E3で示されるグラフは、エバポレータ吹出空気
温度Ｔ_E の各値の除湿能力を示すグラフで、エバポレー
タ吹出空気温度Ｔ_E の値により一つのグラフが選択さ
れ、このグラフにしたがって変換されるものである。

【００２４】ステップ２３０においては、ステップ２２
０において演算されたエバポレータ吹出空気の絶対湿度
Ｘ_E と、車室内空気温度Ｔ_R から演算された飽和水蒸気
分圧ｈ_s とを下記する数式１によって演算し、車室内相
対湿度Φ_R を求める。

【００２５】

【数１】 Φ_R ＝Ｈ・Ｘ_E ／〔ｈ_s ・（0.622 ＋Ｘ_E ）〕・・・・数式（１）

【００２６】尚、Ｈは湿り空気の全圧力で通常は７６０
〔ｍｍＨｇ〕である。

【００２７】ステップ２４０において、前記ステップ２
３０で演算された車室内相対湿度Φ_R と外気温度Ｔ_A か
ら、車室内の湿度が窓ガラスくもり帯域（Ａ）か、快適
帯（Ｂ）か、不快帯域（Ｃ）かが図６で示されるマップ
２によって演算される。

【００２８】このステップ２４０において判定された帯
域に従って、ステップ２５０において除湿能力が決定さ
れる。この実施例においてはコンプレッサ１４の可変容
量装置１８としてＩ_SOL 信号による容量可変制御を採用
した。これによってＩ_SOL が零の場合に最大容量となり
冷却能力（除湿能力）は最大となり、Ｉ_SOL 信号の上昇
に伴って冷却能力（除湿能力）は低下するものである。

【００２９】前記ステップ２５０において、車室内相対
湿度Φ_R が、前記ステップ２４０で帯域Ａにある場合は
除湿が要求されているため、Ｉ_SOL 信号は０〔Ａ〕に設
定してコンプレッサ１４の容量を最大とし、この結果除
湿能力を最大とすることができるものである。

【００３０】また、ステップ２４０において、車室内相
対湿度Φ_R が、前記ステップ２４０で帯域Ｃにある場合
には湿度を高くする必要があるため、除湿能力を最小に
するようにＩ_SOL 値を最大に設定してコンプレッサ容量
を最小にするものである。

【００３１】さらに、ステップ２４０において、車室内
相対湿度Φ_R が、帯域Ｂにある場合には、除湿能力を変
更する必要がないので除湿能力の変更の制御信号は出力
しない。即ち、総合信号Ｔで設定された容量可変信号の
ままで良いものである。

【００３２】ステップ２６０では、前記ステップ２５０
によって設定された除湿能力によって、総合信号により
決定された容量可変信号（Ｉ_SOL ）を補正する。そして
ステップ２７０でメインルーチンに復帰するものであ
る。

【００３３】この構成の湿度制御装置においては、絶対
湿度センサ２０をエバポレータ後流側近傍に設けて直接
エバポレータ吹出空気の絶対湿度を検出することもでき
るが、エバポレータ後流側の吹出空気は温度変化が急激
であるため、検出結果に安定性がなく、そのため絶対湿
度センサ２０を温度変化が急激でない送風機５の下流近
傍に設け、空調装置の制御上エバポレータ後流側にはエ
バポレータ後流側の温度を検出する温度センサ２１が設
けられているため特別にエバポレータ後流側にセンサを
取付ける必要がなく、このエバポレータ後流側吹出空気
温度Ｔ_E と絶対湿度センサ２０からの絶対湿度信号Ｘ_B
によってエバポレータ後流側の絶対湿度が演算できるた
め、正確で確実なエバポレータ後流側吹出空気の絶対湿
度が求められるものである。

【００３４】また、絶対湿度センサ２０を一つ設けるだ
けで、あとは従来から取付られている温度センサ２１，
２２，２３からの信号によって演算できるため、相対湿
度センサを車室内各所に設けた従来のものに比べてコス
ト的にも有利であり、相対湿度センサよりも湿度変化に
敏感に対応できるものである。尚、相対湿度センサ及び
絶対湿度センサに湿度検出所要時間は、相対湿度センサ
の場合は３〜５分かかるが、絶対湿度センサの場合は２
０〜３０秒である。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
車室内の相対湿度を空調装置の吸入空気の絶対湿度から
演算し、これによって求められた車室内の相対湿度を判
定し、そして外気温度から車室内が快適な湿度帯域にあ
るかを判定して湿度制御するにあたり、絶対湿度センサ
を採用することで湿度変化に早目に対応することができ
ると共に、きめの細かい車室内湿度の湿度制御が可能と
なるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の構成を示すブロック図である。

【図２】この考案の実施例に係る空調装置の説明図であ
る。

【図３】この発明の実施例で用いられる可変容量コンプ
レッサの説明断面図である。

【図４】この考案の除湿制御を示したフローチャート図
である。

【図５】吸入空気の絶対湿度及びエバポレータ後流側吹
出空気温度からエバポレータ後流側吹出空気の絶対湿度
を演算するためのマップ１を示した説明図である。

【図６】外気温度と車室内相対湿度から該車室内相対湿
度がどの帯域のあるかを判定するマップ２を示した説明
図である。

【符号の説明】

１ 空調ダクト ５ 送風機 ６ エバポレータ １４ コンプレッサ １５ コンデンサ １６ 膨張弁 １８ 容量可変装置 ２０ 絶対湿度センサ ２１ 温度センサ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空調ダクト内に送風機と、少なくともエ
   バポレータを有し、該エバポレータと冷房サイクルを構
   成し、少なくとも車室内温度、外気温度、日射量の環境
   信号によって演算される総合信号から導かれる容量可変
   信号の入力により容量が可変される可変容量コンプレッ
   サを持つ自動車用空調装置において、 前記送風機の下流近傍に取付けた絶対湿度センサからの
   信号によって吸入空気の絶対湿度を検出する絶対湿度検
   出手段と、 前記エバポレータの後流側近傍に設けられた温度センサ
   からの信号によってエバポレータ後流側の吹出空気温度
   を検出するエバポレータ後流側吹出空気温度検出手段
   と、 前記絶対湿度検出手段からの信号と前記エバポレータ後
   流側吹出空気温度検出手段からの信号からエバポレータ
   後流側の絶対湿度を演算するエバポレータ後流側絶対湿
   度検出手段と、 このエバポレータ後流側絶対湿度検出手段から演算され
   た絶対湿度と車室内温度によって車室内の相対湿度を検
   出する室内相対湿度演算手段と、 この室内相対湿度演算手段から演算された室内の相対湿
   度と外気温度によって現在の室内の相対湿度が、窓ガラ
   スくもり帯域か、快適帯域か、不快帯域であるかを判定
   する湿度帯域判定手段と、 この湿度帯域判定手段によって判定された帯域に従っ
   て、除湿能力を決定する除湿能力決定手段と、 この除湿能力決定手段の決定に従って前記総合信号から
   得られる容量可変信号を補正して前記冷房サイクルの冷
   却能力を制御する冷却能力制御手段とを具備することを
   特徴とする自動車用空調装置の湿度制御装置。