JP4816212B2 - ガラス温度検出装置、窓曇り検出装置、車両用空調装置および窓曇り検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両のウインドガラスの温度を検出するガラス温度検出装置、窓曇り検出装置、車両用空調装置および窓曇り検出方法に関する。

車両のウインドガラスの表面温度に基づいて窓曇りを検出し、デフロスタ吹出口からの空調風の吹き出しにより窓曇りを除去するようにした装置が知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１記載の装置では、赤外線センサによりウインドガラスの表面温度を検出する。

特開２００３−３２６９３６号公報

しかしながら、赤外線センサは高価であり、コストアップが問題となる。

本発明に係るガラス温度検出装置は、車両のウインドガラスの内表面温度を検出するガラス温度検出装置であり、接触式の温度センサと、温度センサをウインドガラス周縁の車幅方向中央かつ上端部のセラミックプリントのある箇所に取り付ける取付手段とを備え、温度センサの検出値を日射量に応じて前記セラミックプリントのある箇所と無い箇所の温度差を補正する補正手段をさらに備える。
また、本発明に係るガラス温度検出装置は、さらに、温度センサの検出値をデフロスト吹出口からの風量と吹出温度に応じて補正する補正手段を備える。
本発明に係る窓曇り検出装置は、このようなガラス温度検出装置と、ウインドガラスの内表面近傍の空気の湿度を検出する湿度検出手段と、温度検出装置および湿度検出手段の検出値に基づいてウインドガラスの曇りを判定する判定手段とを備える。
本発明に係る車両用空調装置は、上記窓曇り検出装置と、デフロスタ吹出口から吹き出される空調風によりウインドガラスの窓曇りを除去する曇り除去手段と、窓曇り検出装置の検出結果に応じて前記曇り除去手段を制御する制御手段とを備える。
本発明に係る窓曇り検出方法は、ウインドガラス周縁のセラミックプリントのある箇所のガラス内表面温度を検出するとともに、このウインドガラスの内表面近傍の空気の湿度を検出し、検出された前記ガラス内表面温度を少なくとも日射量に応じて前記セラミックプリントのある箇所と無い箇所の温度差を補正し、補正後の前記ガラス内表面温度に基づいてウインドガラスの曇りを検出する。

本発明によれば、赤外線センサを用いることなく、かつ、温度センサの取付部を外部から目隠しすることなくウインドガラスの表面温度を検出することができ、コストを低減できる。

以下、図１〜図７を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１（ａ）〜（ｃ）は、本実施の形態に係る窓曇り検出装置を構成するセンサユニット１の三面図（平面図，正面図，側面図）であり、図２は、このセンサユニット１が取り付けられるフロントのウインドガラス２の正面図である。図２に示すようにウインドガラス２の車内面側の周縁部には、セラミックプリントが施されたプリント部２ａ（斜線）が形成され、セラミックプリントが施されていない非プリント部２ｂは、プリント部２ａに周囲を囲まれている。センサユニット１は、デフロスタ吹出口からできるだけ離れた場所で、デフロスタ風が当たらない場所、例えば車幅方向中央かつ上端部のルームミラーの取付領域の近傍に、プリント部２ａからはみ出ないように取り付けられる。

図１に示すようにセンサユニット１は、ウインドガラス近傍における内気の温度と湿度を検出する温湿度センサ１０と、ウインドガラス２の内表面温度を検出する温度センサ１１とを有する。温湿度センサ１０は略ボックス状の筐体の内側に設けられ、筐体の上面にはセンサ素子への導風用の孔１０ａが開口されている。筐体の両側面にはセンサ取付用の爪１０ｂが設けられ、他の側面にはコネクタ１０ｃが取り付けられている。筐体の底面には弾力性のある樹脂膜１２が装着され、樹脂膜１２に温度センサ１１が固定されている。温度センサ１１はサーミスタであり、温度センサ１１からの信号はハーネス１１ａを介して出力される。

図３（ａ）は、センサユニット１の取付構造を示すウインドガラス２の断面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）の矢視Ａ図である。プリント部２ａには、センサユニット１の筐体を支持する金属製のブラケット１５が接着されている。ブラケット１５には爪１０ｂに対応して嵌合孔１５ａが設けられ、嵌合孔１５ａに爪１０ｂが嵌合してセンサユニット１が支持されている。図３（ａ）の状態では、センサユニット１の底面側の温度センサ１１が樹脂膜１２を介してプリント部２ａに押し当てられ、温度センサ１１はプリント部２ａに密着している。これによりプリント部２ａにおけるウインドガラス内表面の温度を温度センサ１１により良好に計測することができる。なお、樹脂膜１２は弾力性があるため、曲面形状のウインドガラス２に対しても温度センサ１１を密着させることができる。

図４は、本実施の形態に係る空調ユニット１００の概略構成を示す図である。ブロアファン１０１が回転すると、空調ユニット１００内には内外気切換ドアＤ１を介して内気または外気が吸い込まれる。エバポレータ１０２にはコンプレッサ（図６の２１）の駆動により冷媒が圧送され、空調ユニット１００内に吸い込まれた空気はエバポレータ１０２を通過して除湿冷却される。エバポレータ１０２を通過した空気は、エアミックスドアＤ２の開度に応じた割合でヒータコア１０３を通過して加熱され、または冷却空気のままヒータコア１０３をバイパスする。

ヒータコア１０３を通過またはバイパスした空気はヒータコア１０３の下流で混合され、空調風が生成される。この空調風は、空調モードに応じて開閉するベントドアＤ３，デフロスタドアＤ４，フットドアＤ５を介し、車室内に面したベント吹出口，デフロスタ吹出口，フット吹出口からそれぞれ送風される。なお、ベントモード時，デフロスタモード時，フットモード時にはそれぞれベントドアＤ３，デフロスタドアＤ４，フットドアＤ５のみが開放し、バイレベルモード時にはベントドアＤ３とフットドアＤ５が開放し、デフフットモード時にはデフロスタドアＤ４とフットドアＤ５が開放する。ブロアファン１０１および各ドアＤ１〜Ｄ５はモータ等のアクチュエータ（図６の２２）により駆動される。

図示は省略するが、デフロスタ吹出口は、ウインドガラス２の下端部近傍のインストルメントパネルの上面に、車幅方向に沿って配設され（フロントデフロスタ）、デフロスタ吹出口からの空調風の吹き出しによりウインドガラス２の曇りを除去することができる。なお、デフロスタ吹出口は、インストルメントパネルの車幅方向両端部にも設けられ（サイドデフロスタ）、このデフロスタ吹出口からはサイドウインドに向けて空調風を吹き出すことができる。

本実施の形態では、ウインドガラス２の表面温度に基づいて窓曇りの有無を検出するが、ガラス２の表面温度は均一ではなく、日射の影響等によりばらつく。すなわち、ウインドガラス２に日射が当たると、セラミックプリントが施されていない非プリント部２ｂは、セラミックプリントが施されたプリント部２ａよりも高温となりやすく、非プリント部２ｂとプリント部２ａに温度差が生じる。この温度差は日射量が多いほど大きく、非プリント部２ｂの温度はプリント部２ａの温度から大きく乖離する。

そこで、本実施の形態では、図５（ａ）に示すように日射量が多くなるほど補正値が大きくなるような特性を予め設定し、この特性に基づきガラス２の表面温度を補正する。これによりプリント部２ａの表面温度、すなわち温度センサ１１の検出値から非プリント部２ｂの表面温度を精度よく算出することができる。

ウインドガラス２の表面温度は、日射だけでなくデフロスタ吹出口から送風される空調風によっても影響を受ける。すなわち、温度センサ１１の取付部はデフロスタ吹出口から遠いため、デフロスタ風はほとんど当たらないのに対し、その下方の領域にはデフロスタ風が当たり、デフロスタ風量が多くかつ吹出空気温度が高いほど、ウインドガラス２の表面温度は高くなる。

そこで、本実施の形態では図５（ｂ）に示すように、デフロスタ風量と吹出空気温度の乗算値が大きいほど補正値が大きくなるような特性を予め設定し、この特性に基づきウインドガラス２の表面温度を補正する。また、ウインドガラス２はデフロスタ吹出口に近いほどデフロスタ風の影響を受けやすいため、ウインドガラス２の各場所ごと（例えば図２のＰ１，Ｐ２ごと）に図４（ｂ）の特性を設定する。この場合、図２のＰ１とＰとを比較すると、Ｐ２の方がデフロスタ吹出口に近いためデフロスタ風の影響を受けやすく、特性の傾きは急となる。なお、図４（ｂ）の特性はウインドガラス２の全範囲に設定する必要はなく、窓曇りの発生を検出する必要のある代表的な場所について設定すればよい。

図６は、本実施の形態に係る車両用空調装置の制御構成の一部、とくに窓曇り除去制御に関する制御構成を示すブロック図である。コントローラ２０には、温湿度センサ１０からの信号と温度センサ１１からの信号が入力される。コントローラ２０はこれらセンサ１０，１１からの信号に基づき後述の処理を実行し、コンプレッサ２１やアクチュエータ２２に制御信号を出力する。なお、コントローラ２０には空調制御に必要な他の信号、例えば内気温を検出する内気センサ、外気温を検出する外気センサ、日射量を検出する日射センサ、エバポレータ通過後の吸込温度を検出する吸込温度センサ、車室内の目標温度を設定する設定器からの信号等が入力されるが、これらの図示は省略する。

図７は、コントローラ２０で実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは例えばオートエアコンスイッチのオンによりスタートする。まず、ステップＳ１、ステップＳ２で、温湿度センサ１０で検出されたウインドガラス２の内面近傍の空気温度Ｔｇａおよび空気湿度ＲＨをそれぞれ読み込む。ステップＳ３では、この空気温度Ｔｇａと空気湿度ＲＨからガラス内面近傍の空気の露点温度Ｄｐを算出する。ステップＳ４では、温度センサ１１で検出されたウインドガラス２の内面温度Ｔｇを読み込む。

ステップＳ５では、予め設定された図５（ａ）の特性に基づき、日射量に対応した温度補正値αを算出する。ステップＳ６では、予め各場所ごとに設定された図５（ｂ）の特性に基づき、デフロスタ風量とその吹出温度に対応した温度補正値βを算出する。ステップＳ７では、温度センサ１１による検出値Ｔｇに温度補正値αおよびβを加算し、補正後の表面温度Ｔｇ’を算出する。ここでは、ウインドガラス２の非プリント部２ｂの各場所ごとに表面温度Ｔｇ’が算出される。

ステップＳ８では、補正後の表面温度Ｔｇ’が露点温度Ｄｐよりも低いか否かを判定する。ステップＳ８が肯定されると、窓曇りありと判定されてステップＳ９に進み、曇り判定フラグをオンする。次いで、ステップＳ１１でコンプレッサ２１とアクチュエータ２２のいずれか一方または両方に制御信号を出力し、窓曇りを除去するような空調運転（曇り除去運転）を実行する。一方、ステップＳ８が否定されると、窓曇りなしと判定されてステップＳ１０に進み、曇り判定フラグをオフする。次いで、ステップＳ１２でコンプレッサ２１とアクチュエータ２２に制御信号を出力し、曇り除去運転を停止する。

ステップＳ１１の窓曇り除去運転について説明する。窓曇りを除去するためには、除湿空気を送風してガラス内面近傍の露点温度Ｄｐを低下させる、あるいは比較的高温の空気を吹き出してガラスの表面温度Ｔｇ’を上昇させればよい。そこで、ステップＳ１１では、以下の（ａ）〜（ｅ）のいずれか、あるいはこれらを組み合わせた運転を行う。

（ａ）デフロスタ吹出口から送風するモード（デフモード、デフフットモード）に空調モードを変更。
（ｂ）ブロアファン１０１の回転数を増加させてデフロスタ風量をアップ。
（ｃ）エアミックスドア開度の調整によりデフロスタ吹出口からの吹出空気温度を上昇。
（ｄ）内気循環の場合には外気導入に切り換え。
（ｅ）コンプレッサ２１をオンして除湿空気を送風。

なお、曇りの発生している場所と発生していない場所が併存する場合があり、その場合には、曇りの発生している場所がいくるあるかによってウインドガラス２の総曇り量を算出し、総曇り量に応じて上記の空調パターンを変更してもよい。この場合、運転視界を妨げる場所では重み付けを大きくしてウインドガラス２の総曇り量を算出してもよい。

本実施の形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）ウインドガラス２のプリント部２ａに温度センサ１１を接触して取り付けるので、高価な赤外線センサを用いることなくガラス内表面温度Ｔｇを精度よく検出することができる。また、温度センサ１１の取付部にセラミックプリントが施されており、車外からセンサ１１は見えないので、見栄えをよくするための目隠し等の部品が不要であり、温度検出装置を安価に構成することができる。

（２）温度センサ１１をデフロスタ吹出口からの距離が最も遠くなる位置に取り付けるので、センサ１１はデフロスタ風の影響を受けにくく、窓曇りの発生を精度よく検出することができる。
（３）温度センサ１１の検出値を日射量に応じて補正するので（ステップＳ５，ステップＳ７）、非プリント部２ｂのガラス内表面温度も精度よく検出することができる。
（４）温度センサ１１の検出値をデフロスタ風量と吹出空気温度により補正するので（ステップＳ６，ステップＳ７）、ウインドガラス２の各場所の内表面温度を精度よく検出することができる。
（５）ウインドガラス周縁のセラミックプリントのある箇所のガラス内表面温度を検出するとともに、このウインドガラス２の内表面近傍の空気の湿度を検出し、これら検出値に基づいてウインドガラス２の曇りを検出するようにしたので、窓曇りの有無を精度よく検出することができる。その結果、不必要な窓曇り除去運転を行うことを防止できる。

なお、上記実施の形態では、温度センサ１１をウインドガラス２の上端のプリント部２ａに取り付けたが、この取付位置はデフロスタ吹出口の位置、形状に応じて変更してもよく、センサ１１の取付位置は上述した場所に限らない。温湿度センサ１０の筐体に樹脂膜１２を介して温度センサ１１を固定し、センサユニット１を爪部１０ｂを介してブラケット１５に嵌合したが、他の取付手段により温度センサ１１をプリント部２ａに取り付けるようにしてもよい。湿度検出手段としての温湿度センサ１０を温度センサ１１と一体に設けたが、別々に設けてもよい。

第１の補正手段としてのコントローラ２０での処理により温度センサ１１の検出値を日射量に応じて補正するとともに、第２の補正手段としてのコントローラ２０での処理により温度センサ１１の検出値をデフロスタ風量と吹出温度に応じて補正したが、この場合の補正特性は図５（ａ），（ｂ）に示したものに限らない。コントローラ２０での処理（ステップＳ８）により曇りの発生を判定したが、判定手段の構成はこれに限らない。曇り除去手段は上述した例（ａ）〜（ｅ）以外であってもよい。曇り判定フラグのオン／オフにより曇り除去運転を実行／停止するようにしたが、制御手段としてのコントローラ２０の構成はこれに限らない。

上記実施の形態では、温度センサ１１としてサーミスタを用いたが、他の接触式の温度センサを用いてもよい。すなわち、本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施の形態のガラス温度検出装置に限定されない。なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する際、上記実施形態の記載事項と特許請求の範囲の記載事項の対応関係になんら限定も拘束もされない。

本発明の実施の形態に係る窓曇り検出装置を構成するセンサユニットの三面図。 図１のセンサユニットが取り付けられるウインドガラスの正面図。 図１のセンサユニットの取付構造を示す図。 本実施の形態に係る空調ユニットの概略構成を示す図。 ガラス内表面温度を算出する際の補正特性を示す図。 本実施の形態に係る車両用空調装置の制御構成の一部をを示すブロック図。 図６のコントローラにおける処理の一例を示すフローチャート。

符号の説明

２ ウインドガラス
２ａ プリント部
１０ 温湿度センサ
１１ 温度センサ
１２ 樹脂膜
１５ ブラケット
２０ コントローラ
２１ コンプレッサ
２２ アクチュエータ

Claims (7)

1. 車両のウインドガラスの内表面温度を検出するガラス温度検出装置であって、
   接触式の温度センサと、
   前記温度センサをウインドガラス周縁の車幅方向中央かつ上端部のセラミックプリントのある箇所に取り付ける取付手段とを備え、
   前記温度センサの検出値を日射量に応じて前記セラミックプリントのある箇所と無い箇所の温度差を補正する補正手段をさらに備えることを特徴とするガラス温度検出装置。
2. 請求項１に記載のガラス温度検出装置において、
   前記取付手段は、前記セラミックプリントのある箇所で、かつデフロスタ吹出口からの距離が最も遠くなる位置に前記温度センサを取り付けることを特徴とするガラス温度検出装置。
3. 請求項１または２に記載のガラス温度検出装置において、
   前記温度差を補正する補正手段による補正は、日射量が多いほど補正値を大きくする補正であることを特徴とするガラス温度検出装置。
4. 車両のウインドガラスの内表面温度を検出するガラス温度検出装置であって、
   接触式の温度センサと、
   前記温度センサをウインドガラス周縁の車幅方向中央かつ状端部のセラミックプリントのある箇所に取り付ける取付手段とを備え、
   前記温度センサの検出値をデフロスト吹出口からの風量と吹出温度に応じて補正する補正手段をさらに備えることを特徴とするガラス温度検出装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のガラス温度検出装置と、
   ウインドガラスの内表面近傍の空気の湿度を検出する湿度検出手段と、
   前記温度検出装置および湿度検出手段の検出値に基づいてウインドガラスの曇りを判定する判定手段とを備えることを特徴とする窓曇り検出装置。
6. 請求項５記載の窓曇り検出装置と、
   デフロスタ吹出口から吹き出される空調風によりウインドガラスの窓曇りを除去する曇り除去手段と、
   前記窓曇り検出装置の検出結果に応じて前記曇り除去手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする車両用空調装置。
7. ウインドガラス周縁のセラミックプリントのある箇所のガラス内表面温度を検出するとともに、このウインドガラスの内表面近傍の空気の湿度を検出し、検出された前記ガラス内表面温度を少なくとも日射量に応じて前記セラミックプリントのある箇所と無い箇所の温度差を補正し、補正後の前記ガラス内表面温度に基づいてウインドガラスの曇りを検出することを特徴とする窓曇り検出方法。

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