JP3194323B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両の窓ガラスが曇る
条件となったときは吹出空気を除湿する車両用空調装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、車両用空調装置として、車室
内湿度を検出或いは計算により推定することにより、窓
ガラスが曇る条件となったときは、エバポレータの出口
温度を防曇設定温度まで冷却する構成のものが供されて
いる。つまり、窓ガラスが曇るのは、外気温度と車室内
湿度との環境条件に依存するので、それらの関係に基づ
いて窓ガラスが曇る条件となったときは、窓ガラスが曇
らない程度までエバポレータにより吹出空気を除湿，冷
却するのである。この場合、車室内の温度を設定温度に
維持する必要があるので、車室内への吹出空気を防曇設
定温度まで一旦冷却してからヒータコアにより目標吹出
温度まで上昇させるようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例のものでは、防曇運転のための防曇設定温度を低め
に設定した場合には、車室内への吹出空気の除湿量が高
まって防曇効果は高まるものの、省燃費効果は低下す
る。これに対して、防曇設定温度を高めに設定した場合
には、省燃費効果は高くなるが、防曇機能が低下して安
全性という観点からは問題がある。

【０００４】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、車両の窓ガラスが曇る曇り条件となっ
たときは車室内への送風空気を所定温度まで一旦冷却す
る構成において、省燃費を図りながら確実に防曇するこ
とができる車両用空調装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の車両用空調装置
は、車室内に空気を導くためのダクトを設け、コンプレ
ッサの駆動に応じて前記ダクト内を通過する空気を冷却
・除湿する除湿手段を設け、この除湿手段を通過して車
室内に吹出す空気温度を調節する吹出温度調節手段を設
け、各種条件に応じて目標吹出温度を求めると共に車室
内への吹出温度が目標吹出温度となるように前記吹出温
度調節手段を制御する第１の制御手段を設け、車両の窓
ガラスが曇る曇り条件が成立したときは前記除湿手段に
よる冷却温度が所定の防曇設定温度となるように前記コ
ンプレッサを駆動する防曇待機運転を実行する第２の制
御手段を設け、この第２の制御手段が防曇待機運転を実
行するときは前記除湿手段による冷却温度を前記防曇設
定温度よりも低い所定温度に所定時間だけ保持させる過
冷却手段を設けたものである。

【０００６】

【作用】第１の制御手段は、各種条件に応じて目標吹出
温度を求め、その目標吹出温度となるように吹出温度調
節手段を駆動する。このとき、第２の制御手段は、車両
の窓ガラスが曇る曇り条件が成立したときは、除湿手段
による冷却温度を窓ガラスの曇りを除去できる所定の防
曇設定温度となるようにコンプレッサを駆動して防曇待
機運転を実行する。

【０００７】さて、過冷却手段は、第２の制御手段が防
曇待機運転を実行するときは、除湿手段による冷却温度
が防曇設定温度よりも低い所定温度に所定時間保持する
ようにコンプレッサを駆動する。従って、防曇設定温度
を高く設定して省燃費を図った場合でも、確実に窓ガラ
スの曇りを除去することができる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明を自動車の空調装置に適用した
場合の一実施例について図面を参照しながら説明する。
図１は全体の機能ブロック構成を示すもので、図示しな
い車室の前部に配置されたエアダクト１において、その
上流側入口には内外気切換ダンパ２が回動可能に設けら
れ、その下流側にブロワ３が設けられている。内外気切
換ダンパ２は、サーボモータ２ａにより駆動されるもの
で、空気の吸入口を内気導入口４ａ或は外気導入口４ｂ
のいずれかに切換える。ブロワ３はブロワモータ５によ
り回転駆動され、内気導入口４ａ或は外気導入口４ｂの
いずれか設定された側から空気を吸引して下流側に送風
する。

【０００９】除湿手段たるエバポレータ６は、ブロワ３
の下流側に配設され、ブロワ３により送られてくる空気
を冷却して下流側に送るもので、冷凍サイクル７を構成
する要素のひとつである。冷凍サイクル７は、エバポレ
ータ６からコンプレッサ８，凝縮器９，レシーバ１０及
びエキスパンションバルブ１１を介してエバポレータ６
に冷媒が循環するように形成されたもので、コンプレッ
サ８の運転によりエバポレータ６による上記冷却機能を
得ることができる。

【００１０】吹出温度調節手段たるエアミックスダンパ
１２は、エバポレータ６の下流側に回動可能に設けら
れ、サーボモータ１２ａにより駆動される。エアミック
スダンパ１２の下流側には、エアダクト１の一部を占め
るようにエバポレータ６と共に除湿手段を構成するヒー
タコア１３が配設される。ヒータコア１３は、図示しな
いエンジンの冷却水を熱源として空気を加熱するもの
で、エバポレータ６から送られてくる冷風を加熱する。
エアミックスダンパ１２は、サーボモータ１２ａにより
設定される開度に応じて、エバポレータ６から送られて
くる冷風をヒータコア１３及びバイパス通路１４に分配
する。

【００１１】エアダクト１の出口側には、デフロスト吹
出口１５，フェイス吹出口１６及びフット吹出口１７の
３つの吹出口が配設されており、それぞれに対応してデ
フロスト吹出口ダンパ１８，フェイス吹出口ダンパ１９
及びフット吹出口ダンパ２０が配設されている。各吹出
口ダンパ１８乃至２０はサーボモータ１８ａ乃至２０ａ
により駆動される。

【００１２】デフロスト吹出口１５は、窓ガラス２１の
車室内側の面に向けて配置されており、サーボモータ１
８ａによりデフロスト吹出口ダンパ１８が開放されるこ
とにより窓ガラス２１に送風可能な状態となる。

【００１３】第１の制御手段、第２の制御手段及び過冷
却手段としての制御装置２２は、ＣＰＵ２２ａ，ＲＯＭ
２２ｂ及びＲＡＭ２２ｃ等を含んで構成されるもので、
予め空調制御のための自動空調制御プログラムが記憶さ
れている。ＲＯＭ２２ｂは、後述する外気温度及び外気
湿度に応じてコンプレッサ８を停止可能な目標吹出温度
が記憶されている。

【００１４】制御装置２２の出力端子Ａ乃至Ｅは、それ
ぞれ前記各サーボモータ２ａ，１２ａ，１８ａ，２０
ａ，１９ａに接続され、出力端子Ｆは駆動回路５ａを介
してブロワモータ５に接続されている。サーボモータ１
２ａにはエアミックスダンパ１２の開度θを検出するエ
アミックスダンパ開度センサ１２ｂが設けられ、制御装
置２２の入力端子Ｇに接続されている。

【００１５】また、制御装置２２の出力端子Ｈは、駆動
回路８ａを介してコンプレッサ８の電磁クラッチ（図示
せず）に接続されており、その電磁クラッチのコイルに
通電することによりエンジンの回転力を伝達してコンプ
レッサ８を駆動する。尚、駆動回路８ａは、電磁クラッ
チのコイルの通電電流を検出する機能を有し、その出力
端子は制御装置２２の入力端子Ｉに接続されている。

【００１６】制御装置２２の入力端子Ｊ乃至Ｌは、それ
ぞれ図示しない操作パネルに配置された内外気切換スイ
ッチ２３，温度設定スイッチ２４及びデフロストモード
設定スイッチ２５に接続され、入力端子Ｍ乃至Ｒは、そ
れぞれ内気センサ２６，外気センサ２７，水温センサ２
８，日射センサ２９，エバポレータセンサ３０及び内気
湿度センサ３１に接続されている。

【００１７】尚、内気センサ２６及び外気センサ２７
は、それぞれ車室内及び車外の温度Ｔr 及びＴamを検出
し、水温センサ２８はエンジンの冷却水温度Ｔw を検出
し、日射センサ２９は車室内に入射する日射量Ｔs を検
出し、内気湿度センサ３１は車室内の相対湿度ＲＨr を
検出する。

【００１８】次に、本実施例の作用について図２乃至図
６を参照して説明する。制御装置２２は、電源が投入さ
れて空調制御プログラムをスタートすると、図２のフロ
ーチャートに従って制御を実施する。即ち、制御装置２
２は、まず、ステップＳ１において初期化処理を行なっ
て、各種カウンタやフラグ等を初期化してステップＳ２
に移行する。

【００１９】制御装置２２は、ステップＳ２において、
温度設定スイッチ２４から設定温度Ｔset を読込み、Ｒ
ＡＭ２２ｃに記憶する。続いて、制御装置２２は、ステ
ップＳ３において、車両環境状態を検知するために各種
センサから検出信号を読込む。即ち、制御装置２２は、
内気センサ２６から内気温度（室温）Ｔr ，外気センサ
２７から外気温度Ｔam，水温センサ２８からエンジンの
冷却水温度Ｔw ，日射センサ２９から日射量Ｔs ，エバ
ポレータセンサ３０からエバポレータ６の出口温度Ｔe
，内気湿度センサ３１から車室内の相対湿度ＲＨr を
読込んでＲＡＭ２２ｃに記憶する。

【００２０】次に、制御装置２２は、ステップＳ４にお
いて、上記読出した各種データに基づいてＲＯＭ２２ｂ
内に予め記憶されている演算式により目標吹出温度Ｔao
を算出する。この場合、データとしては設定温度Ｔset
，内気温度Ｔr ，外気温度Ｔam及び日射量Ｔs を用
い、次式（１）で示す演算式に代入することにより上述
の目標吹出温度Ｔaoを求める。

【００２１】 Ｔao＝Ａ×Ｔset ＋Ｂ×Ｔr ＋Ｃ×Ｔam＋Ｄ×Ｔs ＋Ｅ …（１） 但し、Ａ乃至Ｅは利得を設定する任意の定数である。

【００２２】続いて、制御装置２２は、ステップＳ５に
おいて、ステップＳ２，Ｓ３において読出し記憶した設
定温度Ｔset 及び環境状態を検知する各種センサからの
検出信号に基づいて、ブロワ電圧Ｖe を設定する。この
ブロワ電圧Ｖe は、ブロワ３による送風量を設定するた
めに、駆動回路５ａを介してブロアモータ５に与える電
圧である。

【００２３】制御装置２２は、ステップＳ６になると、
ＲＡＭ２２ｃに記憶した各種データに基づいてＲＯＭ２
２ｂ内に予め記憶されている演算式によりエアミックス
ダンパ１２の目標開度θo を算出する。この場合、デー
タとしては、目標吹出温度Ｔao，冷却水温度Ｔw 及びエ
バポレータ６の出口温度Ｔe を用い、次式（２）で示す
演算式に代入することにより上述のエアミックスダンパ
１２の目標開度θo を求める。

【００２４】 θo ＝［（Ｔao−Ｔe ）／（Ｔw −Ｔe ）］×１００（％） …（２） 次に、ステップＳ7 では、コンプレッサ８の駆動・停止
処理を行う。そして、上述の各ステップで求めた結果に
基づいて、ステップＳ8 で制御信号を出力し、車室内の
空調制御を行う。

【００２５】この場合、制御装置２２は、ブロワ駆動信
号を駆動回路５ａに与えてブロワモータ５をブロワ電圧
Ｖe にて駆動させ、これによりブロワ３を所定の送風量
で運転する。また、制御装置２２は、エアミックスダン
パ開度制御信号をサーボモータ１２ａに与え、エアミッ
クスダンパ１２の開度θをステップＳ６で算出した目標
開度θo となるように制御する。さらに、制御装置２２
は、内外気導入モード制御信号をサーボモータ２ａに出
力して内外気切換ダンパ２を所定位置に駆動する。

【００２６】続いて、制御装置２２は、次にステップＳ
９に移行して所定の制御周期τが経過するまで待機し、
この後、再び上述のステップを繰り返すようになる。従
って、制御装置２２は、一定周期毎に上述のプログラム
を繰り返し実行し、これにより、設定温度Ｔset 及び車
両環境状態に応じた空調制御を行なって車室内を快適な
状態に保持するようになる。

【００２７】さて、このように空調制御が行なわれてい
る状態で、ステップＳ７で行われているコンプレッサ８
の駆動・停止処理について説明する。図３はコンプレッ
サ８の駆動・停止処理を表している。この図３におい
て、制御装置２２は、ステップＴ１において、温度調節
制御、快適湿度制御、防曇制御という各制御を実行する
際に必要となるエバポレータ６の出口設定温度（以下、
エバ後設定温度と称する）を算出する。

【００２８】ここで、温度制御とは、図４に示すように
目標吹出温度ＴAOに応じてエバ後設定温度ＴＥ1 となる
ようにコンプレッサ８を駆動する制御である。また、快
適湿度制御とは、図５に示すように車室内湿度に応じて
エバ後設定温度ＴＥ2 となるようにコンプレッサ８を駆
動，停止するもので、車室内湿度が上限設定値を上回っ
たときは、コンプレッサ８を駆動して除湿運転を行い、
車室内湿度が下限設定値以下のときは、コンプレッサ８
を停止する制御である。そして、防曇制御とは、図６に
示すように車室内湿度が外気温に対する曇り限界室内湿
度となったときはエバ後設定温度ＴＥ3 となるようにコ
ンプレッサ８を駆動する制御のことである。

【００２９】さて、制御装置２２は、上述のようにして
求めたエバ後設定温度、即ち温度調節のためのＴＥ1 、
快適湿度維持のためのＴＥ2 、防曇のためのＴＥ3 のう
ちの最も小さい値に応じて以後のコンプレッサ８に対す
る制御内容を決定する。つまり、温度調節、快適湿度維
持及び防曇の全ての制御を適切に実行するには、エバ後
設定温度がステップＴ１で求めたＴＥ1 乃至ＴＥ3 のう
ちの最小値となるようにコンプレッサ８を駆動する必要
があるからである。

【００３０】そこで、制御装置２２は、まず、ステップ
Ｔ２においてＴＥ１，ＴＥ２，ＴＥ３のうちの最小値と
現在のエバ後設定温度ＴＥとを比較する。このとき、現
在のエバ後設定温度ＴＥの方が最小値よりも大きいとき
は、エバ後設定温度ＴＥを設定変更する必要があるの
で、ステップＴ３においてｔ＝０に設定してから、ステ
ップＴ４乃至Ｔ６においてＴＥ１，ＴＥ２，ＴＥ３のう
ちから最小値を選択する。このとき、温度調節のための
ＴＥ１が最小値であったときは、ステップＴ７において
目標吹出温度ＴＡＯがエアダクト１の吸込温度である外
気温度ＴＡＭよりも所定温度αを上回っているか否かを
判定し、ＴＡＯ＞ＴＡＭ＋αのときはステップＴ８にお
いてコンプレッサ８の停止処理を実行する。

【００３１】つまり、外気がエアダクト１を通過する際
には周囲の熱により所定温度α（例えば５℃）だけ上昇
するので、目標吹出温度ＴAOの方が外気温度よりも所定
温度高いという条件であるＴAO＞ＴAM＋αのときはコン
プレッサ８を停止することができるのである。また、ス
テップＴ７においてＴAO＞ＴAM＋αが成立しなかったと
きは、ステップＴ９においてＴＥにＴＥ1 を設定する。

【００３２】一方、快適湿度維持のためのＴＥ2 が最小
のときは、ステップＴ１０においてＴＥにＴＥ2 を設定
し、防曇のためのＴＥ3 が最小のときは、ステップＴ１
１においてＴＥにＴＥmin （例えば３℃）を設定する。
そして、制御装置２２は、エバ後設定温度ＴＥを設定し
た後は、ステップＴ１２においてコンプレッサ８の駆動
処理を実行する。

【００３３】さて、制御装置２２は、上述のようにして
エバ後設定温度ＴＥを設定した後は、メインルーチンに
リターンして設定されたエバ後設定温度ＴＥとなるよう
にコンプレッサ８を制御し、制御周期τが経過すると、
再びコンプレッサ８の駆動・停止処理を実行する。この
とき、前回のコンプレッサ８の駆動・停止処理におい
て、エバ後設定温度ＴＥにＴＥmin が設定されたとき
は、制御装置２２は、ステップＴ２において「ＹＥＳ」
と判定して防曇待機運転を実行する。

【００３４】この防曇待機運転では、まず、ステップＴ
１３においてｔ＞ｔmax （例えば３００sec ）となった
か否かを判定する。このとき、ｔ＝０であるから、ステ
ップＴ１４においてｔ＝ｔ＋τと設定することによりメ
インルーチンにおける制御周期τをカウントアップして
からステップＴ１５においてコンプレッサ８の駆動・停
止処理を実行する。そして、コンプレッサ８の駆動・停
止処理の繰返しの実行によりｔ＞ｔmax となったとき
は、ステップＴ１６においてｔ＝０と設定すると共にス
テップＴ１７においてＴＥにＴＥ1 ，ＴＥ2 ，ＴＥ3 の
うちの最小値を設定してからコンプレッサ８の駆動・停
止処理を実行する。

【００３５】上記構成のものによれば、外気温度及び車
室内湿度に基づいて窓ガラス２１が曇る曇り条件となっ
たときは、エバ後設定温度ＴＥが窓ガラス２１が曇らな
いような防曇設定温度となるようにコンプレッサ８を駆
動する防曇待機運転を実行すると共に、その防曇待機運
転の開始時にエバ後設定温度ＴＥを防曇設定温度よりも
低い所定温度ＴＥmin に所定時間ｔmax だけ保持するよ
うにしたので、十分な防曇効果を発揮させるためにエバ
後設定温度を比較的低温度に設定しなければならない従
来例のものと違って、防曇設定温度を高めに設定するこ
とによりコンプレッサ８の駆動率を低下して省燃費運転
が可能でありながら、窓ガラス２１の曇りを確実に除去
することができる。

【００３６】尚、上記実施例では、内気湿度センサ３１
により車室内の湿度を検出するようにしたが、これに代
えて、外気温度及び外気湿度等の環境条件に基づいて車
室内の湿度を推測するようにしてもよい。

【００３７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の車両用空調装置によれば、除湿手段による冷却温度を
車両の窓ガラスが曇らない所定の防曇設定温度となるよ
うにコンプレッサを駆動する防曇待機運転を実行すると
きは、除湿手段による冷却温度を防曇設定温度よりも低
い所定温度に所定時間だけ保持するように構成したの
で、車両の窓ガラスが曇る曇り条件となったときは車室
内への送風空気を所定温度まで一旦冷却する構成におい
て、省燃費を図りながら確実に防曇することができると
いう優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における全体構成を示す概略
図

【図２】制御装置のメインルーチン動作を示すフローチ
ャート

【図３】制御装置のサブルーチン動作を示すフローチャ
ート

【図４】温度制御における目標吹出温度とエバ後設定温
度との関係を示す制御特性図

【図５】快適湿度制御における車室内湿度とエバ後設定
温度との関係を示す制御特性図

【図６】防曇制御における外気温と曇り限界室内湿度と
の関係を示す特性図

【符号の説明】

１はエアダクト、６はエバポレータ（除湿手段）、８は
コンプレッサ、１２はエアミックスダンパ（吹出温度調
節手段）、１３はヒータコア（除湿手段）、２２は制御
装置（第１の制御手段、第２の制御手段、過冷却手
段）、３１は内気湿度センサである。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−345515（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−93617（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−71414（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−221240（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−20904（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60H 3/00 B60H 1/32

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車室内に空気を導くためのダクトと、 コンプレッサの駆動に応じて前記ダクト内を通過する空
   気を冷却・除湿する除湿手段と、 この除湿手段を通過して車室内に吹出す空気温度を調節
   する吹出温度調節手段と、 各種条件に応じて目標吹出温度を求めると共に車室内へ
   の吹出温度が上記目標吹出温度となるように前記吹出温
   度調節手段を制御する第１の制御手段と、 車両の窓ガラスが曇る曇り条件が成立したときは前記除
   湿手段による冷却温度が所定の防曇設定温度となるよう
   に前記コンプレッサを駆動する防曇待機運転を実行する
   第２の制御手段とこの第２の制御手段が防曇待機運転を
   実行するときは前記除湿手段による冷却温度を前記防曇
   設定温度よりも低い所定温度に所定時間だけ保持させる
   過冷却手段とを備えたことを特徴とする車両用空調装
   置。