JP5245537B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、車室内に配設した湿度検出装置の算出値に応じて、内外気切換制御、風量制御、吹出モード切換制御、および圧縮能力制御の少なくとも１つを実行する車両用空調装置に関するものである。

近年、二酸化炭素の排出規制を受けて、車両にはよりいっそうの低燃費が求められている。一方、ハイブリッド化などの低燃費技術により、車両走行用エンジンの排熱量が減り、寒冷時の暖房熱源不足が懸念されている。寒冷時に熱源不足となる一因として、従来は窓曇り防止のために外気導入を基本としていることがある。これに対して、下記の特許文献１では、湿度検出装置を用いて窓曇りを判定し、曇らない範囲で内気化することで換気損失を低減して熱源不足を補うようにした空調制御方法が示されている。
特開２００６−２５６４９６号公報

しかしながら、上記した空調制御方法では、湿度検出装置のばらつきを考慮しつつ、湿度検出装置が配設されている近傍の窓ガラス部分だけではなく、他の場所の曇り易い窓ガラス部分までを曇らないように安全率を大きくとると、充分に内気化することができず、低燃費効果を上げられないという問題点がある。

そこで本発明は、このような従来技術に存在する問題点に着目して成されたものであり、その目的は、例えば後席周りの窓曇りは許容して燃費を優先するのか、低燃費効果が薄れても全窓ガラスの防曇を優先するのか、乗員の意向に沿った車室内の湿度調節状態に可変することのできる車両用空調装置を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、下記の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、内気導入口（３３）と外気導入口（３４）とを開閉して内気と外気との吸い込みを切り換える内外気切換手段（３５）と、内気導入口（３３）および外気導入口（３４）を通して導入される空気を車室内へ向かって送風する送風手段（３７）と、送風手段（３７）の送風空気を冷却する冷房用熱交換器（３８）と、冷房用熱交換器（３８）に冷媒を循環する圧縮機（４０）と、送風手段（３７）の送風空気を加熱する暖房用熱交換器（４４）と、冷房用熱交換器（３８）および暖房用熱交換器（４４）を通過して温度調整された空気を、少なくとも車両の前面窓ガラス（１２）に向かって空気を吹き出すデフロスタ吹出口（４８）を含めて車室内へ吹き出す複数の吹出口（４８〜５０）と、複数の吹出口（４８〜５０）を開閉して吹出モードを切り換える吹出モード切換手段（５１〜５３）と、前面窓ガラス（１２）の内面に配置されて前面窓ガラス（１２）の表面相対湿度（ＲＨｗ）を算出する湿度検出手段（１０）と、湿度検出手段（１０）の算出値を用いて、内気と外気の中間の内外気開度に制御するように、内外気切換手段（３５）による内外気切換制御を実行する空調制御手段（２６）と、を備えた車両用空調装置において、
乗員の操作によって湿度検出手段（１０）の算出値に可変を加えられるようにし、
車室内の湿度調節状態を、車両の燃費を優先する燃費優先モードに切り換える湿度調節状態切換手段（７７）を備え、湿度調節状態切換手段（７７）を乗員が操作することによって湿度検出手段（１０）の算出値に可変が加えられ、かつ防曇が必要な状態となったときに、湿度調節状態切換手段（７７）の切換操作を促すよう、音声ガイダンスを車両から発することを特徴としている。

この請求項１に記載の発明によれば、例えば後席周りの窓曇りは許容して燃費を優先するのか、低燃費効果が薄れても全窓ガラスの防曇を優先するのか、乗員の意向に沿った車室内の湿度調節状態に可変することができる。また、具体的に、湿度調節状態切換手段（７７）を乗員が操作することにより、車室内の湿度調節状態を、車両の燃費を優先する燃費優先モードに切り換えることができる。更に、防曇が必要な状態となったときに、湿度調節状態切換手段（７７）の切換操作を促すよう、音声ガイダンスを車両から発するから、防曇のための切換操作が必要な状態を運転者に気づかせることができる。

また、請求項２に記載の発明では、内気導入口（３３）と外気導入口（３４）とを開閉して内気と外気との吸い込みを切り換える内外気切換手段（３５）と、内気導入口（３３）および外気導入口（３４）を通して導入される空気を車室内へ向かって送風する送風手段（３７）と、送風手段（３７）の送風空気を冷却する冷房用熱交換器（３８）と、冷房用熱交換器（３８）に冷媒を循環する圧縮機（４０）と、送風手段（３７）の送風空気を加熱する暖房用熱交換器（４４）と、冷房用熱交換器（３８）および暖房用熱交換器（４４）を通過して温度調整された空気を、少なくとも車両の前面窓ガラス（１２）に向かって空気を吹き出すデフロスタ吹出口（４８）を含めて車室内へ吹き出す複数の吹出口（４８〜５０）と、複数の吹出口（４８〜５０）を開閉して吹出モードを切り換える吹出モード切換手段（５１〜５３）と、前面窓ガラス（１２）の内面に配置されて前面窓ガラス（１２）の表面相対湿度（ＲＨｗ）を算出する湿度検出手段（１０）と、湿度検出手段（１０）の算出値に基づいて、内外気切換手段（３５）による内外気切換制御、送風手段（３７）による風量制御、吹出モード切換手段（５１〜５３）による吹出モード切換制御、および圧縮機（４０）による圧縮能力制御の少なくとも１つを実行する空調制御手段（２６）と、を備えた車両用空調装置において、乗員の操作によって湿度検出手段（１０）の算出値に可変を加えられるようにし、車室内の湿度調節状態を、車両の燃費を優先する燃費優先モードに切り換える湿度調節状態切換手段（７７）を備え、湿度調節状態切換手段（７７）を乗員が操作することによって湿度検出手段（１０）の算出値に可変が加えられ、かつ湿度検出手段（１０）の算出値の可変の程度を、着座センサまたは人感センサで検出した車両の乗員数情報により決定するようにしたことを特徴としている。
この請求項２に記載の発明によれば、例えば後席周りの窓曇りは許容して燃費を優先するのか、低燃費効果が薄れても全窓ガラスの防曇を優先するのか、乗員の意向に沿った車室内の湿度調節状態に可変することができる。また、具体的に、湿度調節状態切換手段（７７）を乗員が操作することにより、車室内の湿度調節状態を、車両の燃費を優先する燃費優先モードに切り換えることができる。更に、湿度検出手段（１０）の算出値の可変の程度を、着座センサまたは人感センサで検出した車両の乗員数情報により決定するようにしたから、車両内の乗員数が多い状況では窓曇りが発生し易くなることを考慮して、このような状況に対応した制御を実行できる。

また、請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の車両用空調装置において、車室内の湿度調節状態を、車両の防曇を優先する防曇優先モードに切り換える湿度調節状態切換手段（７７）を備え、湿度調節状態切換手段（７７）を乗員が操作することによって湿度検出手段（１０）の算出値に可変が加えられることを特徴としている。この請求項３に記載の発明によれば、具体的に、湿度調節状態切換手段（７７）を乗員が操作することにより、車室内の湿度調節状態を、車両の防曇を優先する防曇優先モードに切り換えることができる。なお、特許請求の範囲および上記各手段に記載の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

以下、本発明の一実施形態について添付した図１〜１３を用いて詳細に説明する。まず、本実施形態における車両用空調装置の全体システムの概要を説明する。図１は、本発明の一実施形態における車両用空調装置のシステム構成を示す模式図である。車室内の空調ユニット３０は、車室内最前部のインストルメントパネル内奥部などに配設される。この空調ユニット３０はケース３１を有し、このケース３１内に車室内へ向かって空気が送風される空気通路が構成されている。

このケース３１による空気通路の最上流部には、内外気切換箱３２が配置されており、内気導入口３３および外気導入口３４が内外気切換ドア（本発明で言う内外気切換手段）３５によって切換開閉される。この内外気切換ドア３５は、例えばサーボモータ３６などのアクチュエータによって駆動される。

内外気切換箱３２の下流側には、車室内に向かって空気を送風する電動式の送風機（本発明で言う送風手段）３７が配置されている。この送風機３７は、例えば多翼遠心式のシロッコファン３７ａを電動モータ３７ｂによって駆動するようになっている。送風機３７の下流側には、送風空気を冷却する蒸発器（本発明で言う冷房用熱交換器）３８が配置されている。

この蒸発器３８は、冷凍サイクル装置３９を構成する要素の一つであり、低温低圧の冷媒が送風空気から吸熱して蒸発することにより送風空気を冷却する。なお、冷凍サイクル装置３９は周知のものであり、圧縮機４０の吐出側から、凝縮器４１、受液器４２および減圧手段を成す膨張弁４３を介して蒸発器３８に冷媒が循環するように構成されている。

凝縮器４１には、電動式の冷却ファン４１ａによって車外から冷却空気が送風される。この冷却ファン４１ａは、電動モータ４１ｂによって駆動される。また、冷凍サイクル装置３９において圧縮機４０は、電磁クラッチ４０ａを介して図示しない車両走行用エンジンによって駆動される。従って、電磁クラッチ４０ａの通電の断続により、圧縮機４０の作動を断続制御できる。

一方、空調ユニット３０内において蒸発器３８の下流側には、ケース３１内を流れる空気を加熱するヒータコア４４が配置されている。このヒータコア４４は、車両走行用エンジンのエンジン冷却水（温水）を熱源として、蒸発器３８通過後の空気（冷風）を加熱する暖房用熱交換器である。また、ヒータコア４４の側方にはバイパス通路４５が形成され、ヒータコア４４をバイパスした空気がこのバイパス通路４５を流れる。

また、蒸発器３８とヒータコア４４との間には、温度調整手段を成すエアミックスドア４６が回転自在に配置されている。このエアミックスドア４６は、例えばサーボモータ４７などのアクチュエータによって駆動され、その回動位置（開度）が連続的に調整可能となっている。このエアミックスドア４６の開度により、ヒータコア４４を通る空気量（温風量）と、バイパス通路４５を通ってヒータコア４４をバイパスする空気量（冷風量）との割合を調節し、これにより、車室内に吹き出す空気の温度が調整されるようになっている。

ケース３１の空気通路の最下流部には、車両の前面窓ガラス１２に向けて空調風を吹き出すためのデフロスタ吹出口４８、乗員の頭胸部に向けて空調風を吹き出すためのフェイス吹出口４９、および乗員の足元部に向けて空調風を吹き出すためのフット吹出口５０、の計３種類の吹出口が設けられている。

そして、これら吹出口４８〜５０の上流部には、デフロスタドア５１、フェイスドア５２およびフットドア５３が回動自在に配置されている。これらのドア５１〜５３は吹出モード切換手段であり、図示しないリンク機構を介して共通のサーボモータ５４などのアクチュエータによって開閉操作される。

空調制御装置（本発明で言う空調制御手段）２６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含む周知のマイクロコンピュータと、その周辺回路とから構成されている。この空調制御装置２６は、そのＲＯＭ内に空調制御のための制御プログラムを記憶しており、その制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行う。そして、空調制御装置２６には、後述する湿度検出装置（本発明で言う湿度検出手段）１０の算出値が入力される他に、周知の空調用センサ群６１〜６５からの検出信号、および空調操作パネル７０からの各種操作信号が入力される。

空調用センサ群として具体的には、外気温（車室外温度）Ｔａｍを検出する外気温センサ６１、内気温（車室内温度）Ｔｒを検出する内気温センサ６２、車室内に入射する日射量Ｔｓを検出する日射量センサ６３、蒸発器３８の空気吹出部に配置されて蒸発器吹出空気温度Ｔｅを検出する蒸発器温度センサ６４、ヒータコア４４に流入する温水（エンジン冷却水）温度Ｔｗを検出する水温センサ６５などが設けられている。

また、空調操作パネル７０には各種空調操作部材として、車室内温度を設定する温度設定手段を成す温度設定スイッチ７１、吹出モードドア５１〜５３によって切り換わる吹出モードをマニュアル設定する吹出モードスイッチ７２、内外気切換ドア３５による内外気吸込モードをマニュアル設定する内外気切換スイッチ７３、圧縮機４０の作動指令信号（電磁クラッチ４０ａのＯＮ信号）を出すエアコンスイッチ７４、送風機３７の風量をマニュアル設定する送風切換スイッチ７５、空調自動制御の指令信号を出すオートスイッチ７６、および後述で説明する湿調状態切換スイッチ（本発明でいう湿度調節状態切換手段）７７などが設けられている。

空調制御装置２６の出力側には、圧縮機４０の電磁クラッチ４０ａ、各機器の電気駆動手段を成すサーボモータ３６、４７、５４、送風機３７の電動モータ３７ｂ、凝縮器冷却ファン４１ａの電動モータ４１ｂなどが接続され、これらの機器の作動が空調制御装置２６の出力信号によって制御される。

次に、上記構成における本実施形態の作動を説明する。最初に、空調ユニット３０の作動の概要を説明する。送風機３７を作動させることにより、内気導入口３３または外気導入口３４より導入された空気が、ケース３１内を車室内に向かって送風される。また、電磁クラッチ４０ａに通電して電磁クラッチ４０ａを接続状態とし、圧縮機４０を車両走行用エンジンにて駆動することにより、冷凍サイクル装置３９内を冷媒が循環する。

送風機３７の送風空気は、まず蒸発器３８を通過して冷却、除湿され、この冷風は次にエアミックスドア４６の回動位置（開度）に応じてヒータコア４４を通過して加熱され温風になる流れと、バイパス通路４５を通過する冷風の流れとに分けられる。従って、エアミックスドア４６の開度によって、ヒータコア４４を通る空気量（温風量）と、バイパス通路４５を通過する空気量（冷風量）との割合を調整することにより、車室内に吹き出す空気の温度を調整できる。

そして、この温度調整された空調風が、ケース３１の空気通路の最下流部に位置するデフロスタ吹出口４８、フェイス吹出口４９およびフット吹出口５０のうち、いずれか１つまたは複数の吹出口から車室内へ吹き出して、車室内の空調および車両の前面窓ガラス１２の曇り止めを行うようになっている。

次に、図２により、湿度検出装置１０の電気制御のためのシステム構成を説明する。なお、湿度検出装置１０の具体的な構造概要については、説明を省略する。図２は、図１中の湿度検出装置１０の電気的ブロック図である。本実施形態の湿度検出装置１０は、内部に、車室内空気の相対湿度を検出する湿度センサ１７、車室内空気の温度を検出する空気温度センサ１８、および前面窓ガラス１２の温度を検出するガラス温度センサ２３を有している。

そして、これら湿度センサ１７、空気温度センサ１８、ガラス温度センサ２３の出力信号は、それぞれの増幅器１９ａ〜１９ｃ（１９）で増幅されて、各演算回路２０ａ〜２０ｃ（２０）に入力される。そして、これら相対湿度演算回路２０ａ、空気温度演算回路２０ｂ、およびガラス温度演算回路２０ｃのそれぞれの演算値に基づいて、窓ガラス表面相対湿度ＲＨｗがガラス表面相対湿度演算回路２０ｄにより演算される。そして、演算回路２０ｄの算出値は、通信回路２１を通して、空調制御装置２６に出力されるようになっている。

次に、本実施形態における湿度検出装置１０の作動を、図３に基づいて説明する。図３は、図２に示す演算回路２０によって実行される演算処理のフローチャートである。まず、図２の各センサ１７、１８、２３の出力値（実際には増幅器１９ａ〜１９ｃで増幅された出力値）を読み込む（ステップＳ１０）。

次に、湿度センサ１７の出力値Ｖに基づいて、窓ガラス付近の車室内空気の相対湿度ＲＨを演算する（ステップＳ２０）。すなわち、湿度センサ１７の出力値Ｖを相対湿度ＲＨに変換するための所定の演算式が予め設定されており、この演算式に出力値Ｖを適用することにより、相対湿度ＲＨを演算する。下記の数式１は、この湿度演算式の具体例である。
（数１） ＲＨ＝αＶ＋β 但し、αは制御係数で、βは定数である。

次に、空気温度センサ１８の出力値を、予め設定された所定の演算式に適用することにより、窓ガラス付近の車室内空気温度を演算する（ステップＳ３０）。次に、ガラス温度センサ２３の出力値を、予め設定された所定の演算式に適用することにより、窓ガラス温度（窓ガラスの室内側表面温度）を演算する（ステップＳ４０）。

次に、上記各ステップＳ２０〜Ｓ４０で演算された相対湿度ＲＨ、空気温度および窓ガラス温度に基づいて、窓ガラス表面相対湿度（窓ガラスの室内側表面の相対湿度）ＲＨｗを演算する（Ｓ５０）。すなわち、湿り空気線図を用いることにより、相対湿度ＲＨと空気温度と窓ガラス温度とから窓ガラス表面相対湿度ＲＨｗを演算できる。そして、ステップＳ６０では、得られた窓ガラス表面相対湿度ＲＨｗの値を空調制御装置２６に出力する。

次に、窓ガラス表面相対湿度ＲＨｗに基づく空調制御を説明する。図４は、本発明の一実施形態における空調制御の基本ロジックを示すフローチャ−トである。まず、図３の制御ルーチンで演算された窓ガラス表面相対湿度ＲＨｗを読み込む（ステップＳ２００）。なお、ここで読み込む窓ガラス表面相対湿度ＲＨｗは、前述した各センサ１７、１８、２３の出力値から演算された算出値であり、各センサの出力値の検出誤差がゼロの場合、ＲＨｗ＝１００％で窓が曇り出す。

実際には、各センサの誤差、湿度検出装置１０の配設位置と曇り易いガラス位置との湿度差、湿度検出装置１０の応答遅れなどを考慮して、実際の算出値ＲＨｗに安全率αを加算した値を制御閾値として以降の空調制御を実施している。本実施形態では、その安全率αを決めるためにまず、次のステップＳ２０１で湿調状態切換スイッチ７７の設定状態を判定する。図５は、本発明の一実施形態における湿調状態切換スイッチ７７を示す模式図である。

湿調状態切換スイッチ７７は、乗員の判断や好みによって操作し、例えば後席周りの窓曇りは許容しても車両の燃費を優先する燃費優先モードか、逆に低燃費効果が薄れても車両の全窓ガラスの防曇を優先する防曇優先モードか、もしくはこれらの中間の標準モードかのいずれかを選択することができる。なお、標準モードでは、低燃費効果を図りつつ前席周りの防曇は確保するが、後席周りで一部窓曇りが発生する位の湿度調節状態となる。

フローチャ−トにおいて、ステップＳ２０１で防曇優先が選択されている場合にはステップＳ２０２に進み、ステップＳ２００で読み込まれた窓ガラス表面相対湿度ＲＨｗの算出値に大きな安全率α１が加算される。また、ステップＳ２０１で燃費優先が選択されている場合にはステップＳ２０４に進み、ステップＳ２００で読み込まれた窓ガラス表面相対湿度ＲＨｗの算出値に小さな安全率α３が加算される。

そして、ステップＳ２０１で標準が選択されている場合にはステップＳ２０３に進み、ステップＳ２００で読み込まれた窓ガラス表面相対湿度ＲＨｗの算出値に中間の安全率α２が加算される。つまり、窓ガラス表面相対湿度ＲＨｗの算出値に加えられる安全率は、α１＞α２＞α３の関係となっている。なお、以降のフローチャートで使用される窓ガラス表面相対湿度ＲＨｗは、この安全率α１〜α３のいずれかが加算された値とする。

次に、内外気吸込モードが空調操作パネル７０の内外気切換スイッチ７３により内気モードにマニュアル設定されていないか判定し（ステップＳ２１０）、その判定結果がＮＯのときは、読み込んだ窓ガラス表面相対湿度ＲＨｗから窓曇りが有るか否かの判定を行う（ステップＳ２２０）。その判定結果で窓曇りがないときは内外気制御指令値Ｓを算出する（ステップＳ２３０）。

図６は、内外気制御指令値Ｓと内気比率との関係を示す特性図である。ここで、内外気制御指令値Ｓは、図６に示すように、空調装置吸い込み空気の内気比率を決める数値であり、図６の例では、Ｓ＝０のとき内気比率＝０％（すなわち、外気１００％の外気モード）とし、Ｓ＝７のとき内気比率＝１００％（すなわち、内気モード）とし、Ｓ＝１からＳ＝７に向かって内気比率が順次増大するようになっている。

図７は、上記したステップＳ２３０の具体例を示す制御ルーチンである。まず、図８のマップに基づいて車速ＳＰＤが低速域Ａにあるか高速域Ｂにあるかを判定する（ステップＳ３００）。そして、車速ＳＰＤが高速域Ｂにあるときは、図９のマップに示すように、窓ガラス表面相対湿度ＲＨｗに基づいて内外気制御指令値Ｓを決定する（ステップＳ３１０）。

すなわち、窓ガラス表面相対湿度ＲＨｗが所定の目標窓ガラス表面相対湿度ＴＲＨｗよりも上昇すると、Ｓ＝０（外気モード）とし、窓ガラス表面相対湿度ＲＨｗが（ＴＲＨｗ−ａ）よりも低下するとＳ＝７（内気モード）にする。なお、目標窓ガラス表面相対湿度ＴＲＨｗは、例えば、８５％程度の窓ガラスの曇りを充分に防止できるレベルの相対湿度である。

一方、車速ＳＰＤが低速域Ａにあるときは、図１０のマップに示すように、窓ガラス表面相対湿度ＲＨｗに基づいて制御モード１、２、３を決定する（ステップＳ３２０）。すなわち、窓ガラス表面相対湿度ＲＨｗが所定の目標窓ガラス表面相対湿度ＴＲＨｗ（例えば、８５％）よりも上昇すると制御モード３を決定し、窓ガラス表面相対湿度ＲＨｗが目標窓ガラス表面相対湿度ＴＲＨｗと（ＴＲＨｗ−ｂ）との間にあるときは制御モード２を決定する。さらに、窓ガラス表面相対湿度ＲＨｗが（ＴＲＨｗ−ｂ）よりも低下すると制御モード１を決定する。

そして、制御モード１を決定したときはステップＳ３３０に進み、所定時間経過ごとにＳ＝Ｓ＋１の制御処理を行う。すなわち、所定時間経過ごとに内外気制御指令値Ｓの値を１つづつ増加させ、内気比率を所定割合づつ順次増加する制御処理を行う。また、制御モード２を決定したときはステップＳ３４０に進み、窓ガラス表面相対湿度ＲＨｗが目標窓ガラス表面相対湿度ＴＲＨｗ付近にあるため、Ｓ＝Ｓの制御処理、すなわち、内外気制御指令値Ｓの値として、前回算出のＳの値を保持する制御処理を行う。

また、制御モード３を決定したときはステップＳ３５０に進み、所定時間経過ごとにＳ＝Ｓ−１の制御処理を行う。すなわち、所定時間経過ごとに内外気制御指令値Ｓの値を１つづつ減少して、内気比率を所定割合づつ減少する制御処理を行う。なお、図９、図１０のａ、ｂは、内外気制御のハンチングを防ぐためのヒステリシス幅を設定する所定値である。

再び、図４に戻って、ステップＳ２４０では、上記内外気制御指令値Ｓの値が外気モードの値（Ｓ＝０）であるか判定する。この判定結果がＮＯであるときはステップＳ２５０に進み、上記内外気制御指令値Ｓの値に基づく内気比率となるように内外気切換ドア３５の位置（内外気吸込モード）を制御する。この内外気吸込モード制御において目標窓ガラス表面相対湿度ＴＲＨｗは、窓ガラスに曇りが生じない上限湿度付近に設定するため、窓ガラスの曇りが生じない範囲で常に内気比率が高くなるように内外気吸込モードを制御できる。

これにより、寒冷時の暖房始動時に、内気比率を上昇することにより換気熱損失を低減して、車室内暖房効果の立ち上げを促進することができる。一方、図４のステップＳ２１０、Ｓ２２０、Ｓ２４０の判定結果がＹＥＳであるときは、窓ガラスの防曇の必要性が高いときであり、この場合はステップＳ２６０に進んで窓ガラスの防曇制御を行う。

図１１は、この防曇制御の具体例を示す制御ルーチンである。まず、ステップＳ４００では、図４のステップＳ２２０の曇り判定結果で窓曇りが有るか否かを判定する。窓曇りがないときはステップＳ４１０〜Ｓ５１０の防曇制御を行う。これに対し、窓曇りが有るときはステップＳ５２０にて窓曇り除去の制御モードを実行する。

すなわち、内外気吸込モードを強制的に外気モードに切り換え、空調ユニット３０の送風機３７のブロワレベルを６レベル増加し、吹出モードをデフロスタモードに切り換える。なお、ブロワレベルとは、送風機３７のモータに印加する電圧レベルであり、風量はこの電圧レベルの増減に応じて増減されるから、ブロワレベルは送風機３７の風量レベルを意味することになる。

ステップＳ５２０の実行により、低湿度の外気を導入して加熱した温風をデフロスタ吹出口４８から窓ガラス１２の内面に吹き出すとともに、この温風の吹出風量を増加することにより、窓ガラス表面相対湿度ＲＨｗを速やかに引き下げて窓ガラス１２の曇りを除去できる。

一方、ステップＳ４１０〜Ｓ４５０の制御モード１０〜制御モード５０の判定は、図１２のマップに示すように、窓ガラス表面相対湿度ＲＨｗに応じて決定される。図１２の制御例では、目標窓ガラス表面相対湿度ＴＲＨｗ（例えば８５％）と、これに対して所定量ｃ１〜ｃ４を増減した合計５つの判定しきい値を設定し、窓ガラス表面相対湿度ＲＨｗの変化により６つの制御モード１０〜６０のいずれか１つを選択している。

図１１のステップＳ４６０〜Ｓ５１０は、６つの制御モード１０〜６０のいずれか１つが選択された時に実行される。なお、ステップＳ４６０〜Ｓ５１０において「ＡＵＴＯ」は、内外気吸込モード、ブロワレベル、および吹出モードの各制御を、車室内への吹出空気の目標吹出温度ＴＡＯに基づいて行う通常の自動制御であることを表している。

また、吹出モードの「ＦＡＣＥ」、「Ｂ／Ｌ」、「ＦＯＯＴ」、「Ｆ／Ｄ」および「ＤＥＦ」は、それぞれフェイス吹出口４９から空気を吹き出すフェイスモード、フェイス吹出口４９とフット吹出口５０との両方から空気を吹き出すバイレベルモード、フット吹出口５０から空気を吹き出すフットモード、フット吹出口５０とデフロスタ吹出口４８との両方から空気を吹き出すフットデフロスタモード、およびデフロスタ吹出口４８から空気を吹き出すデフロスタモードを表している。

なお、ステップＳ４９０（制御モード４０）における吹出モードの遷移は、具体的には次のように行う。すなわち、制御モード４０に移行する前の制御モードの吹出モードがＦ／Ｄモードであるときは、ＤＥＦモードに移行し、Ｆ／Ｄモード以外であるときはＦ／Ｄモードに移行する。そして、制御モード４０にてＦ／Ｄモードに移行したときは、制御モード４０の状態が続いてもＦ／Ｄモードが維持される。

また、図１１のステップＳ４６０〜Ｓ５００において、内気モードがマニュアル設定されている場合は、内外気吸込モードを内気モードに維持する。図１１、図１２の防曇制御によると、窓ガラス表面相対湿度ＲＨｗの上昇に応じて、制御モード１０から制御モード６０へと順次、ＲＨｗの引き下げ効果の高い制御モードに切り替えることができ、これにより、窓ガラスの防曇を自動的に良好に行うことができる。

次に、図１３は本実施形態による圧縮機制御を示すフローチャートである。この圧縮機制御は、基本的には特開平７−１７９１２０号公報に記載されたものと同様であるので、圧縮機制御の概要を述べる。まず、車室内への吹出空気の目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、車室内温度制御のための目標蒸発器温度（すなわち、目標冷房用熱交換器温度）ＴＥＯａを算出する（ステップＳ６００）。

このＴＥＯａは、具体的には目標吹出温度ＴＡＯが上昇するにつれて最低温度（例えば３℃）から最高温度（例えば１１℃）に向かって上昇するように算出される。なお、目標吹出温度ＴＡＯは空調熱負荷変動にかかわらず、温度設定スイッチ７１により設定した設定温度Ｔｓｅｔに、車室内温度（内気温）Ｔｒを維持するために必要な車室内吹出空気温度である。このＴＡＯは周知のように設定温度Ｔｓｅｔ、外気温Ｔａｍ、内気温Ｔｒ、日射量Ｔｓに基づいて算出できる。

次に、湿度センサ１７により検出される車室内湿度ＲＨｒに基づいて、車室内湿度制御のための目標蒸発器温度ＴＥＯｂを算出する（ステップＳ６１０）。このＴＥＯｂは、車室内湿度ＲＨｒが所定の快適範囲、例えば５０〜６０％の範囲に維持されるように算出される。そのため、車室内湿度ＲＨｒが例えば６０％以上に上昇すると、ＴＥＯｂの値を低温側へ移行する。また、車室内湿度ＲＨｒが例えば５０％以下に低下すると、ＴＥＯｂの値を高温側へ移行する。

次に、防曇制御のための目標蒸発器温度ＴＥＯｃを算出する（ステップＳ６２０）。このＴＥＯｃは、蒸発器３８の冷却（除湿）能力により防曇制御を行うことができるように算出される。具体的には、窓ガラス表面相対湿度ＲＨｗが、図１０の目標窓ガラス表面相対湿度ＴＲＨｗと（ＴＲＨｗ−ｂ）との間に維持できる蒸発器温度を、目標蒸発器温度ＴＥＯｃとする。この目標蒸発器温度ＴＥＯｃは湿り空気線図を用いることにより、ガラス温度と、上記ＴＲＨｗおよび（ＴＲＨｗ−ｂ１）と、蒸発器吹出空気の相対湿度（≒９５％）とから求めることができる。なお、ここで用いる窓ガラス表面相対湿度ＲＨｗは、図４のステップＳ２０２〜２０４でいずれかの安全率α１〜α３が加算された値となる。

次に、上記した３つの目標蒸発器温度ＴＥＯａ、ＴＥＯｂ、ＴＥＯｃのうち、最低温度を最終的な目標蒸発器温度ＴＥＯとして算出する（ステップＳ６３０）。そして次に、この最終的な目標蒸発器温度ＴＥＯに基づいて圧縮機４０の能力制御を行う（ステップＳ６４０）。この圧縮機４０の能力制御は、目標蒸発器温度ＴＥＯと蒸発器温度センサ６４により検出される蒸発器吹出空気温度Ｔｅとの比較によって行う。

すなわち、蒸発器吹出空気温度Ｔｅが目標蒸発器温度ＴＥＯ以上に上昇すると、電磁クラッチ４０ａに通電して圧縮機４０を稼働（ＯＮ）状態とする。一方、蒸発器吹出空気温度Ｔｅが目標蒸発器温度ＴＥＯより所定温度ｚ（例えば１℃）だけ低い温度（ＴＥＯ−ｚ）以下に低下すると、圧縮機４０を停止（ＯＦＦ）状態とする。

このような圧縮機４０の作動の断続制御により、実際の蒸発器吹出空気温度Ｔｅが目標蒸発器温度ＴＥＯ付近に制御される。しかも、目標蒸発器温度ＴＥＯは、車室内温度制御のための目標蒸発器温度ＴＥＯａと、車室内湿度制御のための目標蒸発器温度ＴＥＯｂと、防曇制御のための目標蒸発器温度ＴＥＯｃのうち、最低温度にしているから、上記圧縮機４０の能力制御により蒸発器冷却度合いを制御して、車室内温度制御、車室内湿度制御および防曇制御を実行できる。

なお、上述の圧縮機４０の能力制御は、圧縮機４０として固定容量型圧縮機を用い、この固定容量型圧縮機の断続作動により圧縮機の稼働率を変化させるものであるが、圧縮機４０として可変容量型圧縮機を用い、圧縮機の吐出容量を変化させることにより、圧縮機４０の能力制御を行うようにしても良い。なお、「目標蒸発器温度」という用語は蒸発器３８の冷却度合いの目標値を表す用語であり、蒸発器３８の冷却度合いは、上記蒸発器吹出空気温度Ｔｅの他に蒸発器フィン表面温度などで測定しても良い。

次に、本実施形態での特徴と、その効果について述べる。まず、乗員の操作によって湿度検出装置１０の算出値に可変を加えられるようにしている。これによれば、例えば後席周りの窓曇りは許容して燃費を優先するのか、低燃費効果が薄れても全窓ガラスの防曇を優先するのか、乗員の意向に沿った車室内の湿度調節状態に可変することができる。つまり、乗員の判断や好みで湿度調節状態を可変可能とすることにより、燃費優先モードや防曇優先モードを自由に選択できるようになる。

近年の車両の低熱源化により、ハイブリッド車両では、視界に影響のない若干の窓曇りは許容して、より燃費が向上するモードが望まれる。一方、高級車両の場合は、燃費よりも、むしろ窓曇りを全く発生させないといった品質面が望まれる。また、運転者によって燃費と防曇とのどちらを優先にするかは個人の好みによるところもある。よって、湿度調節レベルを選択式にすることで、ユーザの意向に沿った空調モードを選定することができる。

具体的には、車室内の湿度調節状態を、車両の燃費を優先する燃費優先モードに切り換える湿調状態切換スイッチ７７を備え、湿調状態切換スイッチ７７を乗員が操作することによって湿度検出装置１０の算出値に可変が加えられるようにしている。これによれば、湿調状態切換スイッチ７７を乗員が操作することにより、車室内の湿度調節状態を、車両の燃費を優先する燃費優先モードに切り換えることができる。つまり、燃費優先モードの場合、曇り限界まで内気循環を実施することにより、より暖房負荷を低減する。

例えばハイブリッド車両の場合、寒冷時の暖房能力を確保するために車両走行用エンジンを作動させてエンジン水温を上昇させ、所定温度に達すると車両走行用エンジンを停止させて車両走行用モータも用いて走行するようになる。本実施形態では、より曇らない範囲でより内気循環モードにすることで、エンジン水温の上昇を早め、車両走行用エンジンを停止できるまでの時間を早められることにより、低燃費効果が得られる。また、ハイブリッド車両および通常のエンジン走行車両において、内気循環時間をより多くすることで、換気ロスを低減し、寒冷時でもより速く快適な車室内温度とすることができる。

また、車室内の湿度調節状態を、車両の防曇を優先する防曇優先モードに切り換える湿湿調状態切換スイッチ７７を備え、湿調状態切換スイッチ７７を乗員が操作することによって湿度検出装置１０の算出値に可変が加えられるようにしている。これによれば、湿調状態切換スイッチ７７を乗員が操作することにより、車室内の湿度調節状態を、車両の防曇を優先する防曇優先モードに切り換えることができる。

この防曇優先モードの場合、湿度検出装置１０の算出値に加える安全率αを大きく取ることで、後席周りの窓曇り防止も含め、早めに防曇制御が作動するようになる。なお、中間の標準モードでは、低燃費や換気ロス低減に貢献しつつ、かつ窓曇りを最小限に抑えることができる。

（その他の実施形態）
本発明は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。例えば、上述の実施形態では、湿度検出装置１０内に演算回路２０を設けているが、この演算回路２０の機能を空調制御装置２６内に設定するようにしても良い。また、上述の実施形態では、車両の前面窓ガラス１２に配置する湿度検出装置１０について説明したが、車両の後面窓ガラスなどに配置する湿度検出装置に本発明を適用しても良い。また、本発明は車両以外の用途における湿度検出装置にも適用することができる。

なお、防曇が必要な状態となったときなどに、湿調状態切換スイッチ７７の設定が適切か否かを乗員に考えてもらい、必要に応じて湿調状態切換スイッチ７７の切換操作を促すよう、音声ガイダンスを車両から発するようにしても良い。また、車両内の乗員数が多い場合は、窓曇りが発生し易くなるため、本実施形態の空調制御に、着座センサや人感センサなどで検出した乗員数情報を加えて安全率αを可変するようにしても良い。

本発明の一実施形態における車両用空調装置のシステム構成を示す模式図である。 図１中の湿度検出装置１０の電気的ブロック図である。 図２中の演算回路２０によって実行される演算処理のフローチャートである。 本発明の一実施形態における空調制御の基本ロジックを示すフローチャ−トである。 本発明の一実施形態における湿調状態切換スイッチ７７を示す模式図である。 内外気制御指令値Ｓと内気比率との関係を示す特性図である。 内外気制御ロジックを示すフローチャ−トである。 内外気制御における車速判定の特性図である。 窓ガラス表面相対湿度ＲＨｗと内外気制御指令値Ｓ（内外気吸い込みモード）との関係を示す特性図である。 窓ガラス表面相対湿度ＲＨｗと内外気制御モードとの関係を示す特性図である。 一実施形態における防曇制御ロジックを示すフローチャ−トである。 窓ガラス表面相対湿度ＲＨｗと防曇制御モードとの関係を示す特性図である。 本発明の一実施形態における圧縮機制御ロジックを示すフローチャ−トである。

符号の説明

１０…湿度検出装置（湿度検出手段）
１２…前面窓ガラス
２６…空調制御装置（空調制御手段）
３３…内気導入口
３４…外気導入口
３５…内外気切換ドア（内外気切換手段）
３７…送風機（送風手段）
３８…蒸発器（冷房用熱交換器）
４０…圧縮機
４４…ヒータコア（暖房用熱交換器）
４８…デフロスタ吹出口（吹出口）
４９…フェイス吹出口（吹出口）
５０…フット吹出口（吹出口）
５１…デフロスタドア（吹出モード切換手段）
５２…フェイスドア（吹出モード切換手段）
５３…フットドア（吹出モード切換手段）
７７…湿調状態切換スイッチ（湿度調節状態切換手段）
ＲＨｗ…窓ガラス表面相対湿度

Claims (3)

1. 内気導入口（３３）と外気導入口（３４）とを開閉して内気と外気との吸い込みを切り換える内外気切換手段（３５）と、
   前記内気導入口（３３）および前記外気導入口（３４）を通して導入される空気を車室内へ向かって送風する送風手段（３７）と、
   前記送風手段（３７）の送風空気を冷却する冷房用熱交換器（３８）と、
   前記冷房用熱交換器（３８）に冷媒を循環する圧縮機（４０）と、
   前記送風手段（３７）の送風空気を加熱する暖房用熱交換器（４４）と、
   前記冷房用熱交換器（３８）および前記暖房用熱交換器（４４）を通過して温度調整された空気を、少なくとも車両の前面窓ガラス（１２）に向かって空気を吹き出すデフロスタ吹出口（４８）を含めて車室内へ吹き出す複数の吹出口（４８〜５０）と、
   前記複数の吹出口（４８〜５０）を開閉して吹出モードを切り換える吹出モード切換手段（５１〜５３）と、
   前記前面窓ガラス（１２）の内面に配置されて前記前面窓ガラス（１２）の表面相対湿度（ＲＨｗ）を算出する湿度検出手段（１０）と、
   前記湿度検出手段（１０）の算出値を用いて、前記内気と前記外気の中間の内外気開度に制御するように、前記内外気切換手段（３５）による内外気切換制御を実行する空調制御手段（２６）と、を備えた車両用空調装置において、
   乗員の操作によって前記湿度検出手段（１０）の算出値に可変を加えられるようにし、
   車室内の湿度調節状態を、車両の燃費を優先する燃費優先モードに切り換える湿度調節状態切換手段（７７）を備え、前記湿度調節状態切換手段（７７）を乗員が操作することによって前記湿度検出手段（１０）の算出値に可変が加えられ、かつ
   防曇が必要な状態となったときに、前記湿度調節状態切換手段（７７）の切換操作を促すよう、音声ガイダンスを前記車両から発することを特徴とする車両用空調装置。
2. 内気導入口（３３）と外気導入口（３４）とを開閉して内気と外気との吸い込みを切り換える内外気切換手段（３５）と、
   前記内気導入口（３３）および前記外気導入口（３４）を通して導入される空気を車室内へ向かって送風する送風手段（３７）と、
   前記送風手段（３７）の送風空気を冷却する冷房用熱交換器（３８）と、
   前記冷房用熱交換器（３８）に冷媒を循環する圧縮機（４０）と、
   前記送風手段（３７）の送風空気を加熱する暖房用熱交換器（４４）と、
   前記冷房用熱交換器（３８）および前記暖房用熱交換器（４４）を通過して温度調整された空気を、少なくとも車両の前面窓ガラス（１２）に向かって空気を吹き出すデフロスタ吹出口（４８）を含めて車室内へ吹き出す複数の吹出口（４８〜５０）と、
   前記複数の吹出口（４８〜５０）を開閉して吹出モードを切り換える吹出モード切換手段（５１〜５３）と、
   前記前面窓ガラス（１２）の内面に配置されて前記前面窓ガラス（１２）の表面相対湿度（ＲＨｗ）を算出する湿度検出手段（１０）と、
   前記湿度検出手段（１０）の算出値に基づいて、前記内外気切換手段（３５）による内外気切換制御、前記送風手段（３７）による風量制御、前記吹出モード切換手段（５１〜５３）による吹出モード切換制御、および前記圧縮機（４０）による圧縮能力制御の少なくとも１つを実行する空調制御手段（２６）と、を備えた車両用空調装置において、
   乗員の操作によって前記湿度検出手段（１０）の算出値に可変を加えられるようにし、
   車室内の湿度調節状態を、車両の燃費を優先する燃費優先モードに切り換える湿度調節状態切換手段（７７）を備え、前記湿度調節状態切換手段（７７）を乗員が操作することによって前記湿度検出手段（１０）の算出値に可変が加えられ、かつ
   前記湿度検出手段（１０）の算出値の可変の程度を、着座センサまたは人感センサで検出した前記車両の乗員数情報により決定するようにしたことを特徴とする車両用空調装置。
3. 車室内の湿度調節状態を、車両の防曇を優先する防曇優先モードに切り換える湿度調節状態切換手段（７７）を備え、前記湿度調節状態切換手段（７７）を乗員が操作することによって前記湿度検出手段（１０）の算出値に可変が加えられ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。

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