JP4962530B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、ウインドガラスの曇りを除去する機能を有する車両用空調装置に関する。

従来より、車室内の湿度が急激に上昇した際に湿度センサの応答遅れによってウインドガラス（フロントウインドシールドとドアガラス）に曇りが発生することを防止するために、車室内の湿度の変化率に応じてウインドガラスが曇るか否かを判定するための防曇判定値を補正する車両用空調装置が知られている（特許文献１参照）。

特開平７−２３２５４９号公報

一般に、車両がガレージ等の外気温より気温が高い場所から外界に出ると窓ガラスの温度が急激に低下する。またこの時、単ガラス板構造のドアガラスと、湿度センサが設置されている二重ガラス板構造のフロントウインドシールドとを比べると、熱容量及びガラス外面における空気の流速の違いよって、ドアガラスの温度がフロントウインドシールドの温度より早く低下する。しかしながら従来の車両用空調装置は、フロントウインドシールドに設置されている湿度センサの応答遅れのみに基づいて防曇判定値を補正する構成になっているために、上述の理由によりドアガラスに曇りが発生する可能性がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は外気温度の変化に伴いウインドガラスに曇りが発生することを抑制可能な車両用空調装置を提供することにある。

本発明に係る車両用空調装置は、車両の外気温の変化率が所定値以上と判別された場合、通常時よりも早く曇り除去運転が開始されるよう防曇判定値を補正する。この防曇判定値は、フロントウインドシールドとドアガラスの熱抵抗の差に基づいて補正される。

本発明に係る車両用空調装置によれば、外気温度の変化率が所定値以上と判別された場合は通常の場合よりも曇りの判定を早めるように防曇判定値を補正するので、急激な外気温度の変化に伴うドアガラスの曇りを抑制でき、更に、防曇判定値が、フロントウインドシールドとドアガラスの熱抵抗の差に基づいて補正されるので、サイドミラーの視認範囲内にある特に曇りやすいドアガラスが先に曇ることを抑制できる。

本発明の実施形態となる車両用空調装置の構成を示す模式図である。 図１に示す車両用空調装置の制御系の構成を示すブロック図である。 図２に示すセンサユニットの（ａ）レイアウト図と（ｂ）断面図を示す。 本発明の実施形態となる曇り除去運転動作の流れを示すフローチャート図である。 図４に示すフローチャートの続きを示すフローチャート図である。 図５に示すフローチャートの続きを示すフローチャート図である。 図５に示すステップＳ１７の処理において用いる所定時間Ｔｓと車両外部の温度Ｔａｍとの関係を示すグラフ図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態となる車両用空調装置の構成について説明する。

〔車両用空調装置の構成〕
本発明の実施形態となる車両用空調装置１では、ブロアファン２が回転すると、内外気切換ドアＤ１を介して空調ユニット３内に内気又は外気が吸い込まれる。エバポレータ４にはコンプレッサ１２（図２参照）の駆動によって冷媒が圧送され、空調ユニット３内に吸い込まれた空気はエバポレータ４を通過して除湿冷却される。エバポレータ４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５を通過して加熱される又は冷却空気のままヒータコア５をバイパスする。ヒータコア５を通過又はバイパスした空気はヒータコア５の下流で混合されて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，及びフットドアＤ５を介してそれぞれ車室内に面したベント吹出口，デフロスタ吹出口，及びフット吹出口から送風される。

なおベントモード時，デフロスタモード時，及び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，及びフットドア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２及び各ドアＤ１〜Ｄ５はモータ等のアクチュエータ１３（図２参照）により駆動される。デフロスタ吹出口は、フロントウインドシールドガラス１７（図３（ａ）参照）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フロントウインドシールド１７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ドアガラスに向けて空調風を吹き出すことができる。

〔制御系の構成〕
車両用空調装置１は、制御系として、図２に示すセンサユニット１１，コンプレッサ１２，アクチュエータ１３，水温センサ１４，外気温センサ１５，及びコントローラ１６を有する。センサユニット１１は、図３（ａ）に示すように、フロントウインドシールド１７の内側表面上であって、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、且つ、上端部のルームミラー１８の取付領域の近傍に取り付けられる。センサユニット１１は、図３（ｂ）に示すようにフロントウインドシールド１７近傍における内気の温度Ｔｇａを検出する温度センサ１９ａと、フロントウインドシールド１７の内表面温度Ｔｇを検出する温度センサ１９ｂと、フロントウインドシールド１７近傍における内気の湿度ＲＨを検出する湿度センサ２０を有する。

温度センサ１９ａ，１９ｂ及び湿度センサ２０は略ボックス状の筐体２１の内側に設けられ、筐体２１の上面にはセンサ素子への導風用の孔２２が開口されている。筐体２１の底面には弾力性のある樹脂膜２３が装着され、樹脂膜２３に温度センサ１９ｂが固定されている。温度センサ１９ａ，１９ｂはサーミスタにより構成され、温度センサ１９ａ，１９ｂ及び湿度センサ２０からの信号は図示しないハーネスを介してコントローラ１６に出力される。水温センサ１４は、車両のエンジン水温Ｔｗを検出する。外気温センサ１５は車両外部の温度Ｔａｍを検出する。

コントローラ１６には、水温センサ１４、外気温センサ１５、温度センサ１７ａ，１７ｂ、及び湿度センサ１８から信号が入力される。コントローラ１６はこれらセンサからの信号に基づき後述の処理を実行し、コンプレッサ１２やアクチュエータ１３に制御信号を出力する。なおコントローラ１４には空調制御に必要な他の信号、例えば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。

〔曇り除去運転〕
このような構成を有する車両用空調装置１は、以下に示す曇り除去運転を実行することにより、外気温度の変化に伴いウインドガラス（特にドアガラス）に曇りが発生することを防止する。以下、図４乃至図６に示すフローチャートを参照して、この曇り除去運転を実行する際の車両用空調装置１の動作について説明する。

図４に示すフローチャートは、車両のイグニッションスイッチがオフ状態からオン状態に切り換えられた（＝車両が始動された）タイミングで開始（ｔ＝０）となり、曇り除去運転はステップＳ１の処理に進む。

ステップＳ１の処理では、コントローラ１６が、水温センサ１４を介してエンジン水温Ｔｗ（ｔ）を検出する。これにより、ステップＳ１の処理は完了し、曇り除去運転はステップＳ２の処理に進む。

ステップＳ２の処理では、コントローラ１６が、温度センサ１９ｂを介してフロントウインドシールド１７の内表面温度Ｔｇ（ｔ）を検出する。なおコントローラ１６は、イグニッションスイッチがオン状態からオフ状態に切り換えられる迄の間、イグニッションオン時に検出されたフロントウインドシールド１７の内表面温度Ｔｇ（０）のデータを記憶しておくものとする。これにより、ステップＳ２の処理は完了し、曇り除去運転はステップＳ３の処理に進む。

ステップＳ３の処理では、コントローラ１６が、温度センサ１９ａを介してフロントウインドシールド１７近傍における内気温度Ｔｇａ（ｔ）を検出する。これにより、ステップＳ３の処理は完了し、曇り除去運転はステップＳ４の処理に進む。

ステップＳ４の処理では、コントローラ１６が、湿度センサ２０を介してフロントウインドシールド１７近傍における内気の相対湿度ＲＨ（ｔ）を検出する。これにより、ステップＳ４の処理は完了し、曇り除去運転はステップＳ５の処理に進む。

ステップＳ５の処理では、コントローラ１６が、外気温センサ１５を介して車両外部の温度Ｔａｍ（ｔ）を検出する。なおコントローラ１６は、イグニッションスイッチがオン状態からオフ状態に切り換えられる迄の間、イグニッションオン時に検出された車両外部の温度Ｔａｍ（０）のデータを記憶しておくものとする。これにより、ステップＳ５の処理は完了し、曇り除去運転はステップＳ６の処理に進む。

ステップＳ６の処理では、コントローラ１６が、以下の数式１を用いてフロントウインドシールド１７近傍における露点温度Ｔｄ（ｔ）を算出する。これにより、ステップＳ６の処理は完了し、曇り除去運転はステップＳ１１の処理に進む。

ステップＳ１１の処理では、コントローラ１６が、ステップＳ１の処理により検出されたエンジン水温Ｔｗ（ｔ）が所定温度Ａ未満であるか否かを判別する。そして判別の結果、エンジン水温Ｔｗ（ｔ）が所定温度Ａ未満である場合、コントローラ１６は、車両の停車時間が長くフロントウインドガラスとドアガラスの温度差が大きくなっている可能性が高いと判断し、曇り除去運転をステップＳ１２の処理に進める。一方、エンジン水温Ｔｗ（ｔ）が所定温度Ａ以上である場合には、コントローラ１６は、車両の停車時間が短くフロントウインドガラスとドアガラスの温度差が大きくなっている可能性が低いと判断し、曇り除去運転をステップＳ１８の処理に進める。なお本実施形態では、コントローラ１６は、停車時間の長短を判別するためにエンジン水温を検出したが、停車時間を実際に計測する等のその他の手段を利用して停車時間の長短を判別するようにしてもよい。

ステップＳ１２の処理では、コントローラ１６が、車両の速度Ｖが所定速度Ｂ以上であるか否かを判別することにより、車両が始動されて停車している状態から走行状態に移行したか否かを判別する。そしてコントローラ１６は、車両の速度Ｖが所定速度Ｂ以上になったタイミングで車両が始動されて停車している状態から走行状態に移行したと判断し、曇り除去運転をステップＳ１３の処理に進める。

ステップＳ１３の処理では、コントローラ１６が、イグニッションオン時に検出された車両外部の温度Ｔａｍ（０）とステップＳ５の処理により検出された車両外部の温度Ｔａｍ（ｔ）の差分値が所定値Ｃ以上であるか否かを判別する。そして判別の結果、差分値が所定値Ｃ以上である場合、コントローラ１６は曇り除去運転をステップＳ１４の処理に進める。一方、差分値が所定値Ｃ未満である場合には、コントローラ１６は曇り除去運転をステップＳ１８の処理に進める。

ステップＳ１４の処理では、コントローラ１６が、イグニッションオン時に検出されたフロントウインドシールド１７の内表面温度Ｔｇ（０）とステップＳ２の処理により検出されたフロントウインドシールド１７の内表面温度Ｔｇ（ｔ）の差分値（車両外部の温度Ｔａｍの変化率）が所定値Ｄ以上であるか否かを判別する。そして判別の結果、外気温度が低下していることにより差分値が所定値Ｄ以上である場合（この場合には差分値すなわち変化率は低下率に当たる）、コントローラ１６は曇り除去運転をステップＳ１５の処理に進める。一方、差分値が所定値Ｄ未満である場合には、コントローラ１６は曇り除去運転をステップＳ１８の処理に進める。

ステップＳ１５の処理では、コントローラ１６が、防曇判定値の補正値βを所定値Ｘ（＞０）に設定する。なおこの所定値Ｘはフロントウインドシールド１７とドアガラスの熱抵抗の差に基づいて予め設定される値である。これにより、ステップＳ１５の処理は完了し、曇り除去運転はステップＳ１６及びステップＳ２１の処理に進む。

ステップＳ１６の処理では、コントローラ１６が、補正値βを所定値Ｘに設定してからの経過時間を計測するためのタイマＴをオフ状態からオン状態に切り換える。これにより、ステップＳ１６の処理は完了し、曇り除去運転はステップＳ１７の処理に進む。

ステップＳ１７の処理では、コントローラ１６が、タイマＴのカウント値が所定値Ｔｓ以上であるか否かを判別する。なおこの所定値Ｔｓは、図７に示すように車両外部の温度Ｔａｍ（ｔ）の増加に伴い低下する値であり、コントローラ１６が車両外部の温度Ｔａｍ（ｔ）に応じて設定する値である。そしてコントローラ１６はタイマＴのカウント値が所定値Ｔｓ以上になったタイミング、換言すれば防曇判定値の補正値βを所定値Ｘに設定してから時間Ｔｓ以上経過したタイミングで、曇り除去運転をステップＳ１８の処理に進める。

ステップＳ１８の処理では、防曇判定値の補正値βの値を０に設定する。これにより、ステップＳ１８の処理は完了し、曇り除去運転はステップＳ２１の処理に進む。

ステップＳ２１の処理では、コントローラ１６が、ステップＳ２の処理により検出されたフロントウインドシールド１７の内表面温度Ｔｇ（ｔ）と、ステップＳ６の処理により算出された露点温度Ｔｄ（ｔ）に補正値βを加算又は減算した値とを比較し、ステップＳ２の処理により検出されたフロントウインドシールド１７の内表面温度Ｔｇ（ｔ）がステップＳ６の処理により算出された露点温度Ｔｄ（ｔ）に補正値βを加算又は減算した値以下であるか否かを判別する。そして判別の結果、フロントウインドシールド１７の内表面温度Ｔｇ（ｔ）が露点温度Ｔｄ（ｔ）（防曇判定閾値）に補正値βを加算又は減算した値以下である場合、コントローラ１６は曇り除去運転をステップＳ２２の処理に進める。一方、フロントウインドシールド１７の内表面温度Ｔｇ（ｔ）が露点温度Ｔｄ（ｔ）に補正値βを加算又は減算した値以下でない場合には、コントローラ１６は曇り除去運転をステップＳ２４の処理に進める。

ステップＳ２２の処理では、コントローラ１６が、窓ガラスに曇りが発生する可能性があると判定し、曇り判定フラグをオン状態に設定する。これにより、ステップＳ２２の処理は完了し、曇り除去運転はステップＳ２３の処理に進む。

ステップＳ２３の処理では、コントローラ１６が、コンプレッサ１２とアクチュエータ１３のいずれか一方又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。具体的には、窓ガラスの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を上昇させればよい。そこでコントローラ１６は以下の（ａ）〜（ｅ）のいずれかの処理又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２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１２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の広さによって窓ガラス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。またこの場合、運転視界を妨げる場所では重み付けを大きくして窓ガラスの総曇り量を算出してもよい。これにより、ステップＳ２３の処理は完了し、曇り除去運転はステップＳ１の処理に戻る。

ステップＳ２４の処理では、コントローラ１６が、窓ガラスに曇りが発生する可能性がないと判定し、曇り判定フラグをオフ状態に設定する。これにより、ステップＳ２４の処理は完了し、曇り除去運転はステップＳ２５の処理に進む。

ステップＳ２５の処理では、コントローラ１６が、コンプレッサ１２とアクチュエータ１３に制御信号を出力し、曇り除去運転を停止する。これにより、ステップＳ２５の処理は完了し、曇り除去運転はステップＳ１の処理に戻る。

以上の説明から明らかなように、本発明の実施形態となる曇り除去運転では、コントローラ１６が、車両外部の温度Ｔａｍが所定値以上低下したか否かを判別し、車両外部の温度Ｔａｍが所定値以上低下したと判別された場合、ウインドガラスに曇りが発生する可能性があると通常時よりも早く判定されるように防曇判定値Ｔｄを補正するので、車両外部の温度Ｔａｍの変化に伴いウインドガラスに曇りが発生することを抑制し、安全な走行視界を確保することができる。

また本発明の実施形態となる曇り除去運転では、コントローラ１６が、車両が始動されて停車している状態から走行状態に移行した際に、車両外部の温度Ｔａｍが所定値以上低下したか否かを判別するので、アイドル停車による吹き返しに起因する外気温低下によって曇り除去運転が開始される誤作動の発生を抑制できる。また本発明の実施形態となる曇り除去運転では、コントローラ１６が、車両のフロントウインドシールドとドアガラスの熱抵抗の差に基づいて決められる補正値βを防曇判定値から減算又は加算することにより防曇判定値を補正するので、サイドミラーの視認範囲内にある特に曇りやすいドアガラスが先に曇ることを抑制できる。

また本発明の実施形態となる曇り除去運転では、コントローラ１６が、フロントウインドシールド１７の内表面温度Ｔｇ（ｔ）の変化率（低下率）が所定値以上である場合に防曇判定値を補正するので、曇りの誤判定を抑制することができる。また本発明の実施形態となる曇り除去運転では、コントローラ１６が、エンジン水温が所定温度未満と判別された場合に車両の外気温が所定値以上低下したか否かを判別するので、曇りの誤判定を抑制することができる。また本発明の実施形態となる曇り除去運転では、コントローラ１６が、車両外部の温度Ｔａｍに応じて設定される所定時間Ｔｓが経過するのに応じて、防曇判定値を通常時の値に戻す。一般に、車両外部の温度Ｔａｍが低い程、走行時と停車時のフロントウインドシールドとドアガラスの温度差が収束するまでの時間が長くなるので、このような処理によれば補正時間が適切に設定されることにより曇りの誤判定を抑制することができる。

以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。

１：車両用空調装置
２：ブロアファン
３：空調ユニット
４：エバポレータ
５：ヒータコア
１１：センサユニット
１２：コンプレッサ
１３：アクチュエータ
１４：水温センサ
１５：外気温センサ
１６：コントローラ
１７：フロントウインドシールド
１８：ルームミラー
１９ａ，１９ｂ：温度センサ
２０：湿度センサ
２１：筐体
２２：孔
２３：樹脂膜
Ｄ１：内外気切換ドア
Ｄ２：エアミックスドア
Ｄ３：ベントドア
Ｄ４：デフロスタドア
Ｄ５：フットドア

Claims (5)

1. 車両のフロントウインドシールドの内表面温度と、フロントウインドシールドの内表面近傍の露点温度に基づいて算出される防曇判定値とを比較し、前記内表面温度が前記防曇判定値以下であると判別されると、フロントウインドシールドの曇り除去運転を開始する車両用空調装置において、
   前記車両の外気温の変化率が所定値以上であるか否かを判別する外気温低下判別手段と、
   外気温度の変化率が所定値以上のときは、通常時よりも早く曇り除去運転が開始されるよう前記防曇判定値を補正する判定値補正手段とを備え、前記防曇判定値は、フロントウインドシールドとドアガラスとの熱抵抗の差に基づいて補正されることを特徴とする車両用空調装置。
2. 請求項１に記載の車両用空調装置において、
   前記外気温低下判別手段は、前記車両が停車している状態から走行状態に移行した際に、前記車両の外気温の変化率が所定値以上であるか否かを判別することを特徴とする車両用空調装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の車両用空調装置において、
   前記判定値補正手段は、前記フロントウインドシールドの内表面温度の変化率が所定値以上である場合に前記防曇判定値を補正することを特徴とする車両用空調装置。
4. 請求項１乃至請求項３のうち、いずれか１項に記載の車両用空調装置において、
   前記車両のエンジン水温が所定温度未満であるか否かを判別するエンジン水温判別手段を備え、前記外気温低下判別手段はエンジン水温判別手段によりエンジン水温が所定温度未満と判別された場合に前記車両の外気温の変化率が所定値以上か否かを判別することを特徴とする車両用空調装置。
5. 請求項１乃至請求項４のうち、いずれか１項に記載の車両用空調装置において、
   前記車両の外気温に応じて設定される待機時間を計時するタイマを備え、前記判定値補正手段は、前記タイマにより前記待機時間の計時が完了すると、前記防曇判定値を補正前の値に戻すことを特徴とする車両用空調装置。

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