JP3991465B2

JP3991465B2 - 車両用空調装置

Info

Publication number: JP3991465B2
Application number: JP23319098A
Authority: JP
Inventors: 恒吏高橋; 美光井上
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1998-08-19
Filing date: 1998-08-19
Publication date: 2007-10-17
Anticipated expiration: 2018-08-19
Also published as: JP2000062439A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空調ケース内に収容される冷房用熱交換器（蒸発器）による除湿機能とは別に、除湿機能を独立に設定する車両用空調装置に関し、特に、車両窓ガラスの曇りを防止するために必要な内外気の導入割合を算出し、この導入割合となるように内外気切替手段の位置を自動制御するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両用空調装置においては、エンジンからの温水（エンジン冷却水）を熱源として車室内の暖房を行っているが、近年、車両エンジンの高効率化に伴って、温水温度の低下が起こり、これが原因となって暖房能力不足となる車両が増加している。
【０００３】
この暖房能力不足を解消する対策として、車両用空調装置の吸入空気における内気率（全吸入空気中の内気吸入割合）を高めて、暖房熱負荷を低減することが行われている。具体的には、外気中に内気を混入させる補助ドアを内外気切替箱に追加したり、あるいは、デフロスタ開口部側には外気を、また、フット開口部側には内気をそれぞれ仕切って流す内外気２層モードを設定したりしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、内外気２層モードにおいても、内気率が５０％以上になると、車室内湿度の上昇により窓ガラスの曇りが発生し、車両運転上、危険となる場合が生じる。従って、内気率の増加による暖房熱負荷の低減と、窓ガラスの曇り防止とを両立させるためには、車室内雰囲気の除湿を行う必要が生じる。
【０００５】
そこで、本出願人においては、特開平９−１５６３４９公報において、シリカゲル等の乾燥剤を用いた除湿装置によって車室内雰囲気の除湿を行うことを提案しているが、車室内に運転者１人が乗車している場合と、搭乗定員の上限人数（例えば、４〜５人）乗車している場合とでは、乗員の呼吸による乗員加湿量が大幅に異なり、乗車人数の多いときは乗員加湿量の増加により窓ガラスの曇りが発生しやすくなる。また、外気温が−２０°〜３０°Ｃ程度にも低下する極寒冷時には、窓ガラス温度の低下に伴って窓ガラス温度における露点湿度が小さくなるので、乗車人数が少なくても窓ガラスの曇りが発生しやすくなる。
【０００６】
乗車人数の多いときや、極寒冷時での走行は稀ではあるが、このような高負荷条件下（必要除湿量の多い時）でも、内気率一定のままで、窓ガラスの曇り止めを実現しようとすると、乾燥剤の量を増加して、乾燥剤による除湿能力を予め増大させておく必要がある。
しかし、このことは、乾燥剤量の増加に伴って除湿装置の体格が大型化して、車室内等の狭隘なスペースへの搭載が困難となったり、コストアップを招くので、実用的とは言えない。
【０００７】
本発明は上記点に鑑みてなされたもので、冷房用熱交換器とは別に構成された除湿装置を備える車両用空調装置において、除湿装置の小型化と、高負荷条件下における窓ガラスの曇り止めとを両立させることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１ないし６記載の発明では、暖房時に、空調用ケース（１０７）内に内気と外気の両方を導入して車室内の暖房を行うとともに、冷房用熱交換器（１２２）とは別に構成された除湿装置（１０）を作動させて内気を除湿し、
デフロスタ開口部（１２５）から、除湿装置（１０）により除湿された内気と外気とを混合して吹き出すようにし、
さらに、車両窓ガラス内面温度Ｔｓを算出する第１算出手段（Ｓ２１０）と、
窓ガラス内面温度Ｔｓにて露点に達する空気の湿度Ｘwを算出する第２算出手段（Ｓ２２０）と、
ガラス温度露点湿度Ｘ w 、デフロスタ開口部（１２５）に流入する外気の湿度Ｘａｍ、およびデフロスタ開口部（１２５）に流入する内気の湿度Ｘ _KD に基づいて、デフロスタ開口部（１２５）からの吹出空気の湿度Ｘ _D と、ガラス温度露点湿度Ｘ w との関係がＸ w ≧Ｘ _D の関係を満足するように内外気切替手段（１０３、１１８、１２１）の操作位置を決定する内外気割合制御手段（Ｓ２７０、Ｓ２８０）とを有し、
内外気切替手段（１０３、１１８、１２１）の操作位置を内外気割合制御手段（Ｓ２７０、Ｓ２８０）により可変制御して内気と外気の導入割合を調整することを特徴としている。
【０００９】
これによると、除湿装置（１０）にとっての高負荷条件下においても、Ｘ_w≧Ｘ_Dの関係を満足する必要外気風量割合αを算出して、この必要外気風量割合αを満足するように、内外気切替手段の操作位置（ドア開度）を可変制御することにより、乾燥剤等を用いた除湿装置による除湿能力不足を外気による換気除湿で補って、窓ガラスの曇り止めを良好に達成できる。
【００１０】
従って、稀に発生する高負荷条件にも対応し得る大型な除湿装置を設定する必要がなく、小型な除湿装置でよいので、車室内の狭隘なスペースでも搭載が容易となり、車両への搭載性の向上、除湿装置のコスト低減等の面から、実用上、極めて有利である。
なお、本発明では、車両窓ガラス内面温度Ｔ_Sに応じた信号を出す温度センサを設け、この温度センサからの検出信号に基づいて車両窓ガラス内面温度Ｔ_Sを算出してもよいが、請求項２記載の発明のように、外気温Ｔ_am、車速Ｖ_c、暖房用熱交換器（１２３）を循環する温水の温度Ｔ_w、送風手段（１１１）の風量Ｖ_B、および空調吹出モードに基づいて車両窓ガラス内面温度Ｔ_Sを算出すれば、窓ガラス内面温度検出用の温度センサが不要となり、実用上有利である。
【００１２】
また、請求項３記載の発明のように、請求項１または２において、デフロスタ開口部（１２５）に流入する内気の湿度Ｘ_KDを算出するために用いる車室内空気の湿度Ｘrを、車室内空気の水分釣り合い式に基づいて算出してもよい。これによると、車室内空気の湿度センサが不要となり、実用上、有利である。
また、請求項４記載の発明のように、除湿装置（１０）を送風手段（１１１）の吸入側に配置し、除湿装置（１０）により除湿された内気が送風手段（１１１）により吸入されてデフロスタ開口部（１２５）に流入するようにしてもよい。
【００１３】
また、請求項５記載の発明のように、フット開口部（１２４）およびデフロスタ開口部（１２５）の両方を同時に開口する吹出モードにおいて、フット開口部（１２４）には内気が流れ、デフロスタ開口部（１２５）には外気が流れる内外気２層流モードを設定し、
この内外気２層流モードの際に、除湿装置（１０）により除湿された内気を外気に混合してデフロスタ開口部（１２５）から吹き出させるようにしてもよい。
【００１４】
これによると、内外気２層流モードの設定可能な空調装置に対して、除湿装置（１０）を組み合わせることより、内気率を高めて暖房効果をより一層向上できる。
また、請求項６記載の発明のように、除湿装置（１０）が空調用ケース（１０７）により形成される空気通路から切り離して配置され、除湿装置（１０）により除湿された内気を車室内へ吹き出すようにしてもよい。
【００１５】
なお、本明細書において、「湿度」という記載はすべて絶対湿度を意味しており、「相対湿度」を表記する必要のある部分はその旨記載している。
また、上記各手段の括弧内の符号は後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、請求項１における第１算出手段および第２算出手段は具体的には、それぞれ、図３のステップＳ２１０、ステップＳ２２０による機能実現手段で構成される。同様に、請求項１における内外気割合制御手段は具体的には図３のステップＳ２７０、Ｓ２８０による機能実現手段で構成される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態による車両用空調装置の全体システム構成を示しており、除湿装置１０は、本例では、車室内前方の計器盤部に配置されるフロント空調ユニット１００の通風系吸入側に一体に連結されている。
【００１７】
除湿装置１０は、除湿側の第１通路１１をケース１２により形成し、再生側の第２通路１３をケース１４により形成しており、この両通路１１、１３は並列に形成されている。除湿側の第１通路１１の上流端は室内空気の吸入口１５により車室内の計器盤周辺に開口している。そして、除湿側の第１通路１１の下流端はフロント空調ユニット１００の除湿内気吸入口１０１に連通している。
【００１８】
一方、再生側の第２通路１３の上流端も室内空気の吸入口１６により車室内の計器盤周辺に開口している。この吸入口１６の直後の部位に再生用送風機１７を配置している。この送風機１７は周知の遠心多翼ファン（シロッコファン）１７ａと、このファン１７ａを回転自在に収容しているスクロールケース１７ｂと、駆動用モータ１７ｃとを有し、モータ１７ｃによりファン１７ａを回転駆動して、ファン１７ａの径方向の外方へ室内空気を送風する。
【００１９】
そして、再生側の第２通路１３において、スクロールケース１７ｂの空気出口直後の部位（後述の乾燥剤ユニット１８の上流側）には電気発熱体１９が設置されている。この電気発熱体１９は再生側の第２通路１３の空気を加熱する加熱手段としての役割を果たすものであって、所定のキューリ点において電気抵抗値が急増する正の抵抗温度係数を持つ抵抗体（ＰＴＣヒータ）からなる。
【００２０】
乾燥剤ユニット１８は特開平９−１５６３４９号公報記載のものと同種のものでよく、シリカゲルやゼオライトのような粒状の乾燥剤を通気性のある袋部材内に収納し、この袋部材を円板状のケース体１８ａ内に保持するようにしてある。
このケース体１８ａの軸方向の両端面は袋部材保持用の仕切り部以外は全面的に開口して、乾燥剤ユニット１８の通風抵抗が極力小さくなるようにしてある。
【００２１】
乾燥剤ユニット１８は下段側の除湿側の第１通路１１から上段側の再生側の第２通路１３にわたって設置されており、かつ、ケース体１８ａを両ケース１２、１４内に回転軸１８ｄにより回転自在に設置して、モータ１８ｅ（図２）等の駆動手段によりケース体１８ａを回転駆動するようになっている。なお、図中、１８ｂは除湿側の第１通路１１内に位置する除湿側の乾燥剤を示し、１８ｃは再生側の第２通路１３内に位置する再生側の乾燥剤を示す。
【００２２】
乾燥剤ユニット１８は駆動手段により所定時間間隔にて１８０°づつ回転駆動されることにより、除湿側の乾燥剤１８ｂと再生側の乾燥剤１８ｃは交互に反転することになる。
一方、空調ユニット１００の外気導入口１０２は車室外空気（外気）を導入するためのものであり、この外気導入口１０２は外気切替ドア１０３により２つの外気通路１０４、１０５に分岐されている。そして、一方の外気通路１０５に導入された外気は、再生熱回収用の熱交換器２１により加熱された後に、除湿側の第１通路１１内で、乾燥剤ユニット１８の下流側に供給される。
【００２３】
すなわち、熱交換器２１は再生側の第２通路１３内において乾燥剤ユニット１８の下流側に配置され、電気発熱体１９で加熱された高温空気と低温外気との間で熱交換（顕熱交換）を行って、再生側からの熱回収により、室内温度の上昇に貢献するものである。再生側第２通路１３の熱交換器２１下流側は、連結ダクト２２により空調ユニット１００の凝縮水排出パイプ１０６に連結されているので、熱交換器２１で熱交換して温度低下した空気は、連結ダクト２２および凝縮水排出パイプ１０６を介して車室外へ排出される。
【００２４】
また、外気通路１０５に導入された外気の一部は連結ダクト２３から配風ダクト２４および複数の吹出開口２４ａにより、除湿側第１通路１１内の除湿側乾燥剤１８ｂに吹きつけられ、除湿側乾燥剤１８ｂを低温外気にて冷却することにより、除湿側乾燥剤１８ｂの温度が水蒸気吸着時の凝縮熱で上昇することを抑えて、単位乾燥剤当たりの水分吸着量を増加させる。
【００２５】
次に、フロント空調ユニット１００の概要を説明すると、本例では、内外気２層流モードが設定可能な構成になっており、そのため、空調ユニット１００のケース１０７の内部は下側に内気側の第１空気通路１０８を形成するとともに、上側に外気側の第２空気通路１０９を形成している。この両空気通路１０８、１０９の間は仕切り部材１１０により区画されている。
【００２６】
ケース１０７の上流側に配置された空調用送風機１１１は、第１空気通路１０８への送風用第１ファン１１２と第２空気通路１０９への送風用第２ファン１１３とを独立に備え、この両ファン１１２、１１３を共通のモータ１１４で回転駆動する構成になっている。なお、両ファン１１２、１１３は、再生用送風機１７のファン１７ａと同様に周知の遠心多翼ファン（シロッコファン）からなる。
【００２７】
下側の第１ファン１１２の吸入口１１２ａには、内気吸入口１１６からの内気または外気吸入口１１７からの外気が吸入される。内気吸入口１１６と外気吸入口１１７は第１内外気切替ドア１１８により切替開閉される。外気吸入口１１７には連通路１１９を介して前記の外気通路１０４から外気が流入するようにしてある。
【００２８】
また、上側の第２ファン１１３の吸入口１１３ａには、内気吸入口１２０からの内気または外気通路１０４に設けられた外気吸入口１０４ａからの外気が吸入される。内気吸入口１２０と外気吸入口１０４ａは第２内外気切替ドア１２１により切替開閉される。なお、図１におけるドア１０３、１１８、１２１の操作位置は内外気２層流モードの状態を示している。
【００２９】
ケース１０７内において、上流側には冷房用の熱交換器１２２が配置され、下流側には暖房用の熱交換器１２３が配置され、この両熱交換器１２２、１２３はいずれも、内気側の第１空気通路１０８と外気側の第２空気通路１０９の両方にわたって配置されている。冷房用の熱交換器１２２は冷凍サイクルの蒸発器であり、暖房用の熱交換器１２３は水冷式車両エンジンの温水（エンジン冷却水）を熱源とする温水式ヒータコアである。
【００３０】
内気側の第１空気通路１０８の下流端部にはフット開口部１２４が配置され、このフット開口部１２４を通して車室内乗員の足元側へ空気を吹き出す。また、外気側の第２空気通路１０９の下流端部にはデフロスタ開口部１２５が配置され、このデフロスタ開口部１２５を通して車両窓ガラスの内面側へ空気を吹き出す。
【００３１】
なお、内外気２層流モード以外の全外気モードあるいは全内気モードでは、第１、第２の両空気通路１０８、１０９からの空気をフット開口部１２４またはデフロスタ開口部１２５から吹き出すことを可能とするため、両空気通路１０８、１０９を連通させる連通手段（図示せず）が実際には備えられている。同様に、両空気通路１０８、１０９からの空気を車室内乗員の頭部側へ吹き出すフェイス開口部（図示せず）も実際には備えられている。
【００３２】
図２は制御ブロック図であり、３０は車両用空調装置の制御装置であり、マイクロコンピュータ等を用いて構成されており、上記した除湿装置１０の電気機器およびフロント空調ユニット１００の電気機器を予め設定したプログラムに従って制御するものである。この制御装置３２は、車載の電源バッテリから電源を供給されて起動し、車両用空調装置の操作パネルのスイッチ群、および空調制御のための各種センサ群からの信号が入力される。
【００３３】
これら入力側のセンサ、スイッチ群、および出力側機器のうち、本発明に関係するもののみが図２には示されており、図２において、３１は外気温Ｔ_amを検出する外気温センサ、３２は内気温Ｔ_rを検出する内気温センサ、３３は内気湿度センサである。ここで、内気湿度センサ３３は相対湿度に対応した出力を出すので、内気湿度センサ３３の出力（相対湿度）と内気温センサ３２により検出される内気温とに基づいて車室内湿度（絶対湿度）Ｘ_rを算出するようにしてある。
【００３４】
３４は車速Ｖ_cを検出する車速センサ、３５は暖房用熱交換器１２３を循環する温水の温度Ｔ_wを検出する温水温度センサ、３６は空調用送風機１１１の風量Ｖ_Bに応じた信号を出す風量信号発生器で、手動操作の風量スイッチの信号、あるいは制御装置３０内部で自動的に算出される風量信号（送風機モータ印加電圧レベル）を用いることができる。
【００３５】
３７は空調ユニット１００の吹出モードＭ_Dに応じた信号を出す吹出モード信号発生器で、手動操作の吹出モードスイッチの信号、あるいは制御装置３０内部で自動的に算出される吹出モード信号を用いることができる。
一方、制御装置３０の出力側機器としては、除湿装置１０の再生用送風機１７のモータ１７ｃ、再生用電気発熱体１９、および乾燥剤ユニット１８の回転駆動用のモータ１８ｅが設けられている。さらに、空調ユニット１００の送風機１１１の駆動用モータ１１５、および外気切替ドア１０３および第１、第２内外気切替ドア１１８、１２１を駆動するモータ１２６が設けられている。
【００３６】
ここで、モータ１２６は、図示しない適宜のレバー・リンク機構を介して、３つのドア１０３、１１８、１２１を所定の作動パターンにて作動させる。もちろん、３つのドア１０３、１１８、１２１をそれぞれ独立のモータで駆動してもよい。本実施形態では、上記のドアドア１０３、１１８、１２１および駆動用モータ１２６により内外気切替手段を構成している。
【００３７】
次に、上記構成において第１実施形態の作動を説明する。冬期の暖房時において、空調ユニット１００が最大暖房状態にあると、内外気導入用のドア１０３、１１８、１２１は図１の実線位置に操作されて、内外気２層流モードが設定される。ここで、空調ユニット１００の最大暖房状態とは、吹出空気の温度調整手段である、周知のエアミックスドアや温水弁（図示せず）が吹出空気温度を最も高める最大開度位置に操作されている状態をいう。
【００３８】
そして、空調用送風機１１１が作動すると、第１ファン１１２は内気吸入口１１６から内気を吸入して第１空気通路１０８に内気を送風し、暖房用熱交換器１２３で加熱された内気の温風をフット開口部１２４を通して乗員の足元部へ吹き出す。
また、空調用送風機１１１の第２ファン１１３は、除湿内気吸入口１０１から乾燥剤ユニット１８で除湿された除湿内気と、外気導入口１０２から外気通路１０５および連結ダクト２３、配風ダクト２４を介して除湿側第１通路１１内に導入される外気と、熱交換器２１を介して除湿側第１通路１１内に導入される外気との混合空気を吸入する。そして、第２ファン１１３により送風される内外気混合空気は、第２空気通路１０９にて暖房用熱交換器１２３で加熱されて低湿度の温風となり、この低湿度の温風がデフロスタ開口部１２５を通して車両窓ガラスに向けて吹き出され、窓ガラスの曇り止めを行う。
【００３９】
ここで、内気吸入口１１６からの内気吸入割合は例えば、５０％で、除湿側第１通路１１の内気吸入口１５からの内気吸入割合は例えば、３０％で、外気導入口１０２から除湿側第１通路１１内に導入される外気の吸入割合は例えば、２０％である。すると、空調ユニット１００の吹出空気の内気率は８０％に達し、吹出空気温度を高めることができるので、寒冷時における車室内暖房効果を向上できる。
【００４０】
しかし、車室内への乗車人員数が多いときは乗員の呼吸による乗員加湿量が大となり、また、極低温時には車両窓ガラス内面温度Ｔ_Sが低下して、窓ガラス内面温度Ｔ_Sにて露点に達する空気の湿度Ｘ_wが低下するので、このような作動条件は除湿装置１０にとって高負荷状態となる。そして、乾燥剤ユニット１８を用いた除湿装置１０の除湿能力を通常の負荷条件に対応して設定した場合には、上記の高負荷条件であると、内気の除湿能力が不足して、窓ガラスの曇りが発生する場合がある。
【００４１】
そこで、本実施形態では稀に発生する高負荷条件に対しては、外気ドア１０３により外気通路１０４を開口して外気導入による換気除湿量の増加を図って、窓ガラスの曇りを未然に防止する制御を自動的に行う。
以下、本発明の特徴とする内外気導入割合の制御を、制御装置３０のマイクロコンピュータにより実行される図３のフローチャートにより詳述すると、図３の制御ルーチンは空調ユニット１００が最大暖房状態にあって、内外気２層流モードが設定されている状態においてスタートし、ステップＳ２００にて入力側のセンサ類等からの各種信号を読み込む。次のステップＳ２１０にて、車両窓ガラス内面温度Ｔ_Sを算出する。
【００４２】
この車両窓ガラス内面温度Ｔ_Sは車両窓ガラス内面に温度センサを配設して、温度センサにより窓ガラス内面温度Ｔ_Sを直接検出するのが最も簡便な方法であるが、本実施形態では、以下の信号に基づいて、窓ガラス内面温度Ｔ_Sを算出（推定）するようにしている。すなわち、窓ガラス内面温度Ｔ_Sは、図４に示すように、外気温Ｔ_amが低い程、また車速Ｖ_cが高い程、低くなる関係にある。また、窓ガラス内面温度Ｔ_Sは、図５に示すように、デフロスタ吹出空気温度Ｔ_Dが高い程、またデフロスタ吹出風量Ｖ_Dが多い程高くなる関係にある。
【００４３】
そして、デフロスタ吹出風量Ｖ_Dは送風機１１１の風量Ｖ_Bとモード信号Ｍ_Dにより決定されるモード信号係数とにより算出できる。また、デフロスタ吹出空気温度Ｔ_Dは、温水温度センサ３５により検出される温水温度Ｔ_wの関数として算出できる。従って、窓ガラス内面温度Ｔ_Sは、以上の外気温Ｔ_am、車速Ｖ_c、デフロスタ吹出空気温度Ｔ_D、およびデフロスタ吹出風量Ｖ_Dに基づいて算出できるのである。
【００４４】
次に、ステップＳ２２０にて、窓ガラス内面温度Ｔ_Sにて露点に達する空気の湿度（ガラス温度露点湿度）Ｘ_wを算出する。すなわち、図６は制御装置３０のマイクロコンピュータのＲＯＭに予め記憶されている湿り空気線図であり、例えば、窓ガラス内面温度Ｔ_S＝Ｔ_S1のときは、窓ガラス内面温度Ｔ_S1と飽和水蒸気圧力との交点▲１▼により決定される絶対湿度Ｘ_w1をガラス温度露点湿度Ｘ_wとして求めることができる。
【００４５】
次に、ステップＳ２３０にて乾燥剤除湿量Ｄ_FRを算出する。この乾燥剤除湿量Ｄ_FRは、乾燥剤ユニット１８の除湿側の乾燥剤１８ｂにより吸着される水分量であり、除湿側の乾燥剤１８ｂに送風されてくる入口側室内空気（内気）の温湿度と乾燥剤除湿量Ｄ_FR（ｋｇ／ｈ）との関係は図７に示すようになる。すなわち、内気温Ｔ_rおよび内気の相対湿度が高い程、乾燥剤除湿量Ｄ_FRが増加する関係にある。また、内気の絶対湿度および内気温Ｔ_rと乾燥剤除湿量Ｄ_FRとの関係を見ると、絶対湿度が高い程、乾燥剤除湿量Ｄ_FRが増加し、同一の絶対湿度であれば、内気温Ｔ_rが低い程、乾燥剤除湿量Ｄ_FRが増加する。従って、内気の絶対湿度をＸ_rで表すと、乾燥剤除湿量Ｄ_FRは、Ｄ_FR＝ｆ₁（Ｔ_r、Ｘ_r）の関数で求めることができる。
【００４６】
次に、ステップＳ２４０にて乾燥剤通過内気風量Ｖ_Kを算出する。この乾燥剤通過内気風量Ｖ_Kは送風機１１１の風量Ｖ_Bと図８に示すような相関関係があるので、Ｖ_K＝ｆ₂（Ｖ_B）で求めることができる。
次に、ステップＳ２５０にて乾燥剤出口空気湿度Ｘ_KDを算出する。内気の比重量をγ_r（ｋｇ／ｍ³）とすると、乾燥剤出口空気湿度Ｘ_KDは次の数式１で求めることができる。
【００４７】
【数１】
Ｘ_KD＝Ｘ_r−〔Ｄ_FR／（Ｖ_K・γ_r）〕
次に、ステップＳ２６０にて外気湿度Ｘ_amを算出する。冬期低温時には、外気は通常、相対湿度＝１００％（飽和状態）近傍にあるので、前述の湿り空気線図を用いて、飽和水蒸気圧力と外気温Ｔ_amとの交点から、外気温Ｔ_amにおける外気の絶対湿度Ｘ_amを算出できる。
【００４８】
次に、ステップＳ２７０にて必要外気風量割合αを次のようにして算出する。図９は本実施形態におけるデフロスタ開口部１２５への空気通路の概要を図示するもので、デフロスタ開口部１２５からは、乾燥剤ユニット１８により除湿された湿度Ｘ_KDの内気と、湿度Ｘ_amの外気とを混合した空気（湿度＝Ｘ_D）の空気が窓ガラス内面に向かって吹き出される。図９の下段の内気通路は図１の除湿側通路１１に相当し、また、上段の外気通路は図１の外気通路１０５または１０４による外気通路に相当する。
【００４９】
デフロスタ開口部１２５からのデフロスタ吹出空気は上記除湿内気と外気との混合空気であるから、デフロスタ吹出空気の湿度Ｘ_Dは次の数式２により表すことができる。
【００５０】
【数２】
Ｘ_D＝Ｘ_am・α＋Ｘ_KD（１−α）
そして、窓ガラスの曇り止めのためには、前述のステップＳ２２０で算出したガラス温度露点湿度Ｘ_wと、デフロスタ吹出空気湿度Ｘ_Dの関係が
Ｘ_w≧Ｘ_Dの関係を満足する必要がある。
【００５１】
そこで、数式２において、Ｘ_DにＸ_wを代入すると、次の数式３、４の関係が成り立つ。
【００５２】
【数３】
Ｘ_w−Ｘ_KD＝α（Ｘ_am−Ｘ_KD）
【００５３】
【数４】
α＝（Ｘ_w−Ｘ_KD）／（Ｘ_am−Ｘ_KD）
すなわち、上記数式４に示すように、ガラス温度露点湿度Ｘ_w、外気湿度Ｘ_am、および乾燥剤出口空気湿度Ｘ_KDから、Ｘ_w≧Ｘ_Dの関係を満足する必要外気風量割合αを算出することができる。
【００５４】
次に、ステップＳ２８０にて必要外気風量割合αに基づいて外気ドア１０３の開度θを算出する。図１０は予め実験等により作成して、マイクロコンピュータのＲＯＭに記憶されている特性図で、必要外気風量割合αと外気ドア１０３の開度θとの関係を示す。図１０に基づいて、必要外気風量割合α＝α₁のときは、外気ドア１０３の開度θ＝θ₁として算出できる。
【００５５】
次に、ステップＳ２９０にて所定時間ｔが経過したかを判定し、所定時間ｔの間、ステップＳ２８０による外気ドア開度θを維持する。
以上述べたように、除湿装置１０にとっての高負荷条件下においても、Ｘ_w≧Ｘ_Dの関係を満足する必要外気風量割合αを算出して、この必要外気風量割合αを満足するように、外気ドア１０３の開度θを可変制御することにより、乾燥剤による除湿能力不足を外気による換気除湿にて補って、窓ガラスの曇り止めを良好に達成できる。
【００５６】
従って、稀に発生する高負荷条件にも対応し得る大型な除湿装置１０を設定する必要がなく、小型な除湿装置１０でよいので、車両への搭載性の改善、除湿装置１０のコスト低減等の面から、実用上、極めて有利である。
また、ステップＳ２９０により、所定時間ｔの間、外気ドア開度θを維持（固定）することにより、外気ドア開度θの頻繁な変更（ハンチング）を防止することができる。さらに、外気ドア開度θを所定時間ｔの間、維持する制御を行うことは、曇り止め効果を安定的に発揮させるためにも好ましい。
【００５７】
なお、本実施形態では、外気ドア１０３が外気通路１０４を開口することにより、外気導入口１０２から外気が直接外気通路１０４を通って除湿内気吸入口１０１の下流に流入するので、外気ドア１０３が外気通路１０４、１０５の中間開度位置１０３ａに達する以前の小開度にて外気風量割合αを急増させることができる。そのため、外気ドア１０３の開度θが中間開度位置１０３ａを越える大きな開度に到達することはなく、従って、外気通路１０４の開口後も、外気通路１０５側への外気流れが継続される。
【００５８】
（第２実施形態）
上記の第１実施形態では、ステップＳ２３０にて乾燥剤除湿量Ｄ_FRを算出するに際して、車室内の相対湿度を検出する湿度センサ３３を設け、この湿度センサ３３の検出信号および内気温Ｔ_rに基づいて車室内の絶対湿度Ｘ_rを算出し、この車室内の絶対湿度Ｘ_rを用いて、乾燥剤除湿量Ｄ_FRを、Ｄ_FR＝ｆ₁（Ｔ_r、Ｘ_r）の関数で求めるようにしているが、第２実施形態では上記湿度センサ３３を廃止して、下記の車室内空気の水分釣り合い式（数式５）から車室内の絶対湿度Ｘ_rを算出（推定）している。
【００５９】
図１１は車室内空気の水分釣り合い関係を説明するモデル図であり、車室内への流入水分と車室外への流出水分は下記の数式５の関係で釣り合う。
【００６０】
【数５】
車室内への流入水分（Ａ＋Ｂ）＝車室外への流出水分（Ｃ＋Ｄ）
ここで、Ａ（外気加湿量）＝Ｖ_frs・γ_am・Ｘ_am
Ｂ（乗員加湿量）＝Ｍ・Ｗ
Ｃ（換気除湿量）＝Ｖ_frs・γ_r・Ｘ_r
Ｄ（除湿装置の乾燥剤除湿量Ｄ_FR）＝ｆ₁（Ｔ_r、Ｘ_r）
但し、Ｖは風量（ｍ³／ｈ）、γは比重量（ｋｇ／ｍ³）、Ｘは絶対湿度（ｋｇ／ｋｇ′）、Ｍは乗員発生水分量（ｋｇ／ｈ／人）、Ｗは乗員数（人）をそれぞれ表している。
【００６１】
上記数式５において、外気加湿量Ａを算出するための外気導入量Ｖ_frsは内外気ドア開度と送風機風量Ｖ_Bとに基づいて算出でき、また、外気の比重量γ_amと外気湿度Ｘ_amは、外気温Ｔ_amに基づいて算出できる。
また、乗員加湿量Ｂは、座席の着座を検出する着座センサ等からなる乗員センサを車室内に設置することにより、乗員数Ｍを検出し、また、乗員発生水分量Ｗは予め設定した所定値を用いることにより、ＭとＷの積から算出できる。
【００６２】
さらに、換気除湿量Ｃを算出するための換気量Ｖ_frsは上記外気導入量と同一値であり、内気の比重量γ_rは内気温Ｔ_rに基づいて算出できる。
従って、上記数式５による車室内水分釣り合い式を用いて、車室内湿度Ｘ_rを算出（推定）することができる。その結果、車室内に湿度センサを設置することなく、上記の算出した車室内湿度Ｘ_rを用いて、第１実施形態における乾燥剤除湿量Ｄ_FRを算出することができる。
【００６３】
なお、図１１では、内外気切替導入部を外気導入口１０２と内気導入口１２０とこの両導入口１０２、１２０の開度を連続的に調整する１つの内外気切替ドア１２１とにより構成して、内気導入口１２０の入口側に直接除湿装置１０を配置した状態を図示しているが、実際にこのように、内外気切替導入部を第１実施形態よりも大幅に簡素化した構成にすることもできる。なお、図１１において、１２７、１２７ａはフロント空調ユニット１００内に設けられ、温度調整手段としての役割を果たすエアミックスドアであり、そのうち、一方のドア１２７ａは第１、第２空気通路１０８、１０９の仕切り部材の役割を兼ねている。
【００６４】
（第３実施形態）
上記の第１、第２実施形態では、除湿装置１０を、車室内前方の計器盤部に配置されるフロント空調ユニット１００の通風系吸入側に連結するタイプについて説明したが、第３実施形態では図１２に示すように、車室内後方のトランクルーム４０等に、除湿装置１０をフロント空調ユニット１００の通風系から切り離して独立に設けている。
【００６５】
第３実施形態では、第１実施形態で説明した乾燥剤ユニット１８を用いるとともに、第１実施形態で説明した送風機１７を除湿側通路１１および再生側通路１９の双方に送風するように構成すればよい。すなわち、第３実施形態では、車室内空気（内気）を送風機１７により吸入して乾燥剤ユニット１８を通過させて車室内空気の除湿を行い、この除湿後の空気を車室内へ直接吹き出すようになっている。
【００６６】
また、第３実施形態では、除湿装置１０をフロント空調ユニット１００から独立に設けるに伴って、フロント空調ユニット１００を次のように変形している。すなわち、内外気切替導入部は外気導入口１０２と内気導入口１２０とこの両導入口１０２、１２０の開度を連続的に調整する１つの内外気切替ドア１２１とにより構成してある。
【００６７】
また、第３実施形態ではフロント空調ユニット１００を、内外気２層流タイプとせずに、通常の単層流タイプの構成（ケース１０７内の空気通路を外気側と内気側とに仕切らない通路構成）としているので、送風機１１１も１つの送風ファン１１２を持つだけの簡潔な構成になっている。
第３実施形態においても、必要外気風量割合αを満足するように、内外気切替ドア１０３の開度θを可変制御することにより、第１実施形態と同様の作用効果を発揮できる。
【００６８】
（他の実施形態）
なお、上記の実施形態は、除湿装置１０として、乾燥剤１８ｂ、１８ｃを有する乾燥剤ユニット１８を用いているが、これに限らず、例えば、冬期の低温外気を用いて、低温外気と内気との間の顕熱交換により内気を冷却、除湿する顕熱交換器を除湿装置１０として用いてもよい。
【００６９】
また、ペルチェ素子のように電圧の印加により、一面側で吸熱を行い、他面側で放熱を行う電気素子を用いて、内気を冷却、除湿する除湿装置を本発明において用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の全体システム構成を示す概略断面図である。
【図２】第１実施形態の電気制御ブロック図である。
【図３】第１実施形態の作動を説明するフローチャートである。
【図４】車両窓ガラス内面温度と外気温および車速との関係を示す特性図である。
【図５】車両窓ガラス内面温度とデフロスタ吹出温度および風量との関係を示す特性図である。
【図６】車両窓ガラス内面温度とガラス温度露点湿度Ｘ_wとの関係を示す湿り空気線図である。
【図７】乾燥剤除湿量と内気の湿度、温度との関係を示す特性図である。
【図８】乾燥剤通過内気風量と送風機風量との関係を示す特性図である。
【図９】デフロスタ吹出空気の湿度算出の考え方を示す説明図である。
【図１０】外気風量割合と外気ドア開度との関係を示す特性図である。
【図１１】本発明の第２実施形態を説明するための概略断面図である。
【図１２】本発明の第３実施形態を説明するための概略断面図である。
【符号の説明】
１０…除湿装置、１８…乾燥剤ユニット、１８ｂ…除湿側乾燥剤、
１８ｃ…再生側乾燥剤、３０…制御装置、１００…フロント空調ユニット、
１０３…外気ドア、１０７…空調用ケース、１１８、１２１…内外気切替ドア、
１１１…送風機（送風手段）、１２２…冷房用熱交換器、
１２３…暖房用熱交換器、１２４…フット開口部、１２５…デフロスタ開口部。

Claims

空気通路を形成する空調用ケース（１０７）と、
前記空調用ケース（１０７）内に導入される内気と外気の導入割合を調整する内外気切替手段（１０３、１１８、１２１）と、
前記空調用ケース（１０７）内に導入される空気を車室内へ向かって送風する送風手段（１１１）と、
前記空調用ケース（１０７）内に配置され、空気を冷却する冷房用熱交換器（１２２）と、
前記空調用ケース（１０７）内に配置され、空気を加熱する暖房用熱交換器（１２３）と、
前記暖房用熱交換器（１２３）で加熱された温風を乗員足元部に向けて吹き出すフット開口部（１２４）と、
前記暖房用熱交換器（１２３）で加熱された温風を車両窓ガラス内面に向けて吹き出すデフロスタ開口部（１２５）と、
前記冷房用熱交換器（１２２）とは別に構成され、内気を除湿する除湿装置（１０）とを備える車両用空調装置において、
暖房時に、前記空調用ケース（１０７）内に内気と外気の両方を導入して車室内の暖房を行うとともに、前記除湿装置（１０）を作動させて内気を除湿し、前記デフロスタ開口部（１２５）から、前記除湿装置（１０）により除湿された内気と外気とを混合して吹き出すようになっており、
さらに、車両窓ガラス内面温度Ｔｓを算出する第１算出手段（Ｓ２１０）と、
前記窓ガラス内面温度Ｔｓにて露点に達する空気の湿度Ｘwを算出する第２算出手段（Ｓ２２０）と、
前記ガラス温度露点湿度Ｘ w 、前記デフロスタ開口部（１２５）に流入する外気の湿度Ｘａｍ、および前記デフロスタ開口部（１２５）に流入する内気の湿度Ｘ _KD に基づいて、前記デフロスタ開口部（１２５）からの吹出空気の湿度Ｘ _D と、前記ガラス温度露点湿度Ｘ w との関係がＸ w ≧Ｘ _D の関係を満足するように前記内外気切替手段（１０３、１１８、１２１）の操作位置を決定する内外気割合制御手段（Ｓ２７０、Ｓ２８０）とを有し、
前記内外気切替手段（１０３、１１８、１２１）の操作位置を前記内外気割合制御手段（Ｓ２７０、Ｓ２８０）により可変制御して内気と外気の導入割合を調整することを特徴とする車両用空調装置。
前記第１算出手段（Ｓ２１０）は、外気温Ｔａｍ、車速Ｖc 、前記デフロスタ開口部（１２５）からの吹出空気の温度Ｔ_Dおよび風量Ｖ_Dに基づいて前記車両窓ガラス内面温度Ｔｓを算出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。
前記デフロスタ開口部（１２５）に流入する内気の湿度Ｘ_KDを算出するために用いる車室内空気の湿度Ｘrを、車室内空気の水分釣り合い式に基づいて算出することを特徴とする請求項１または２に記載の車両用空調装置。
前記除湿装置（１０）が前記送風手段（１１１）の吸入側に配置され、前記除湿装置（１０）により除湿された内気が前記送風手段（１１１）により吸入されて前記デフロスタ開口部（１２５）に流入することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
前記フット開口部（１２４）および前記デフロスタ開口部（１２５）の両方を同時に開口する吹出モードにおいて、前記フット開口部（１２４）には内気が流れ、前記デフロスタ開口部（１２５）には外気が流れる内外気２層流モードを設定し、
前記内外気２層流モードの際に、前記除湿装置（１０）により除湿された内気を前記外気に混合して前記デフロスタ開口部（１２５）から吹き出させることを特徴とする請求項４に記載の車両用空調装置。
前記除湿装置（１０）が前記空調用ケース（１０７）により形成される空気通路から切り離して配置され、前記除湿装置（１０）により除湿された内気を車室内へ吹き出すことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両用空調装置。