JPH0632143A - 車両用空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内気循環によって車室内を暖房する際、乗員
数に応じて湿度が変化するのに着目して不必要な除湿を
なくし、暖房能力を向上する、あるいは暖房にかかるエ
ネルギーを少なくする。 【構成】 ダクト２内に内気を吸引し、加熱手段１９で
室内に吹き出される空気を加熱する内気循環の暖房運転
を行う際、制御装置４７は、イグニッションがONされて
からの経過時間が、乗員数によって設定された除湿開始
時間に達すると、ダクト２内に外気を吸引するととも
に、冷却手段１８を作動させた除湿運転を所定時間行
う。除湿後、再び内気循環の暖房運転を行い、前回の除
湿が終了してからの経過時間が、除湿開始時間に達する
と、除湿運転を所定時間行う。そして、上記を繰り返
し、不必要な除湿を行なわずに窓ガラスの曇りを防ぐ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車室内空気（内気）の
循環によって車室内を暖房可能な車両用空気調和装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】車両用空気調和装置の暖房能力を向上さ
せる技術として、内気を吸引、加熱して、車室内に吹き
出すものがある。この技術は、ディーゼルエンジン車や
電気自動車など暖房用熱源が低い車両において特に有効
であるが、窓ガラスに曇りが発生する問題点を有してい
る。そこで、実開昭５７−１６３４０９号公報に開示さ
れる技術が提案されている。この技術は、車室内の湿度
を湿度センサで検出し、検出された湿度に応じて車室外
空気（外気）を吸引して窓ガラスの曇りを防ぐものであ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来技術では、内気の
湿度を検出する専用の湿度センサが必要となるととも
に、湿度センサの検出誤差によって不必要な外気導入を
行う不具合を有していた。

【０００４】

【発明の目的】本発明は、上記の事情に鑑みてなされた
もので、その目的は、車室内の湿度が乗員数に応じて変
化する点に着目して、不必要な除湿を低減し、暖房能力
を向上する、あるいは暖房にかかるエネルギーを少なく
した車両用空気調和装置の提供にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の車両用空気調和
装置は、次の技術的手段を採用した。空気を車室内に向
かって送るダクトと、このダクトにおいて車室に向かう
空気流を生じさせる送風機と、前記ダクトに配置され、
通過する空気を加熱する加熱手段とを備え、ダクト内に
室内空気を吸引した内気循環の暖房が可能に設けられる
とともに、前記ダクトが車室外空気を導入することによ
って、あるいは前記ダクト内に配置されて通過する空気
を冷却する冷却手段を作動させることによって、除湿が
可能な車両用空気調和装置は、車両乗員数を検出する乗
員数検出手段を備え、内気循環の暖房を行う際、前記乗
員数検出手段によって検出された乗員数に応じて設定さ
れた除湿開始時間に達すると除湿を行なわせる制御回路
を備える。

【０００６】

【発明の作用】内気循環の暖房運転は、ダクト内に内気
が吸引され、吸引された空気を加熱手段が加熱し、車室
内に吹き出し、車室内を暖房する。一方、制御回路は、
乗員数検出手段で検出された乗員数によって、除湿開始
時間を設定する。そして、乗員が乗車してから、あるい
は窓ガラスが閉じられてから、あるいは前回の除湿が終
わってからなど、車室内の湿度が乗員によって上昇を開
始すると判断される時間からカウントした経過時間が、
除湿開始時間に達するとダクト内に外気を吸引して、あ
るいはダクト内の冷却手段を作動させて、車室内に湿度
の低い空気を吹き出す。これによって、車室内の湿度が
抑えられ、窓ガラスの曇りが抑えられる。

【０００７】

【発明の効果】本発明の車両用空気調和装置は、上記の
作用で示したように、乗員数に応じて車室内の除湿を行
う。車室内の湿度は、乗員数に応じて変化するため、乗
員数に応じて車室内の除湿を行うことによって、不要な
除湿運転を低減でき、結果的に暖房能力が向上する、あ
るいは暖房にかかるエネルギー消費を抑えることができ
る。

【０００８】

【実施例】次に、本発明の車両用空気調和装置を、図に
示す一実施例に基づき説明する。 〔実施例の構成〕図１ないし図１１は本発明の実施例を
示すもので、図１は空気調和装置のダクトの概略構成図
である。本実施例の車両用空気調和装置１は、例えば電
気自動車に搭載されるもので、室内へ向けて空気を送る
空気通路をなすダクト２を備える。このダクト２の一端
には、ダクト２内において室内へ向かう空気流を生じさ
せる第１送風機３、第２送風機４が接続されている。第
１送風機３は、吸入吸気を内気か外気に切り替える内外
気切替手段５を備える。この内外気切替手段５は、内気
を導入する内気導入口６と、外気を導入する外気導入口
７とを備える。そして、内外気切替手段５は、内外気切
替ダンパ８を備え、この内外気切替ダンパ８により、第
１送風機３が吸引する空気を内気と外気とで切り替える
ことができる。また、第２送風機４は、常に内気のみを
吸引するもので、内気を導入する内気導入口９を備え
る。

【０００９】ダクト２の他端には、ダクト２内を通過し
た空気を室内の各部へ向けて吹き出す吹出口が形成され
ている。この吹出口は、室内前部の中央より、乗員の上
半身へ向けて主に冷風を吹き出すセンタフェイス吹出口
１０と、室内前部の両脇より、乗員の上半身あるいはサ
イドの窓ガラスへ向けて主に冷風を吹き出すサイドフェ
イス吹出口１１と、フロントの窓ガラスへ向けて主に温
風を吹き出すデフロスタ吹出口１２と、乗員の足元へ向
けて主に温風を吹き出すフット吹出口１３とからなる。
そして、ダクト２内には、サイドフェイス吹出口１１を
除く他の吹出口へ通じる空気通路に、各吹出口への空気
流を制御するセンタフェイスダンパ１４、デフロスタダ
ンパ１６、およびフットダンパ１７が設けられている。

【００１０】ダクト２内の上流には、ダクト２内を流れ
る空気を冷却する冷却手段１８が配置されるとともに、
その下流にダクト２内を流れる空気を加熱する加熱手段
１９が配置されている。ダクト２内には、冷却手段１８
を迂回する冷却バイパス通路２０を備えるとともに、加
熱手段１９を迂回する加熱バイパス通路２１を備える。
これによって、ダクト２内には、冷却手段１８のみを通
過する第１流路２２と、冷却手段１８と加熱手段１９の
両方を通過する第２流路２３と、加熱手段１９のみを通
過する第３流路２４が形成可能となる。なお、加熱バイ
パス通路２１には、加熱バイパス通路２１の開閉を行う
クールダンパ２５が設けられており、このクールダンパ
２５により加熱バイパス通路２１を閉じることにより、
冷却手段１８を通過した空気は全て加熱手段１９を通過
する。

【００１１】また、ダクト２内の冷却手段１８の上流に
は、第１送風機３の吹き出す空気と、第２送風機４の吹
き出す空気とを分けて冷却手段１８を通過させるための
第１仕切壁２６が設けられている。また、冷却手段１８
の下流には、冷却手段１８を通過した空気と、冷却手段
１８を通過せずに加熱手段１９のみを通過する空気とを
分ける第２仕切壁２７が設けられている。なお、加熱手
段１９は、第２仕切壁２７を貫通した状態でダクト２内
に配置される。また、第２仕切壁２７の下流には、デフ
ロスタモード時に、加熱手段１９のみを通過した空気を
デフロスタ吹出口１２へ導くためのデフモード開口２８
が設けられている。このデフモード開口２８には、この
デフモード開口２８の開閉を行うデフモードダンパ２９
が設けられ、使用者によってデフロスタモードが選択さ
れた際に、デフモード開口２８を開くように設けられて
いる。

【００１２】本実施例の冷却手段１８は、冷凍サイクル
３２の冷媒蒸発器で、本実施例の加熱手段１９は、冷凍
サイクル３２の冷媒凝縮器である。本実施例に採用され
る冷凍サイクル３２の一例を、図２の冷媒回路図に示
す。本実施例の冷凍サイクル３２は、アキュムレータサ
イクルで、冷媒蒸発器（冷却手段１８）、冷媒凝縮器
（加熱手段１９）の他に、室外熱交換器３３、冷媒圧縮
機３４、減圧装置３５、アキュムレータ３６、および冷
媒の流れ方向を切り替える流路切替手段３７を備える。
室外熱交換器３３は、ダクト２の外部で、外気と冷媒と
の熱交換を行うもので、室外ファン３８および外気シャ
ッタ３９を備える。冷媒圧縮機３４は、冷媒の吸入、圧
縮、吐出を行うもので、電動モータ４０により駆動され
る。この冷媒圧縮機３４は、電動モータ４０と一体的に
密封ケース４１内に配置される。冷媒圧縮機３４を駆動
する電動モータ４０は、インバータ４２による制御によ
って回転速度が可変するもので、電動モータ４０の回転
速度の変化によって、冷媒圧縮機３４の冷媒吐出容量が
変化する。なお、本実施例の車両用空気調和装置１は、
冷媒圧縮機３４の回転速度の変化による容量変化によ
り、吹出温度の制御を行うものである。減圧装置３５
は、冷媒蒸発器（冷却手段１８）へ流入する冷媒を減圧
膨張する膨張弁で、例えば、除湿運転時に冷媒凝縮器
（加熱手段１９）のスーパークール量を調節するように
設けられる。冷媒の流路切替手段３７は、冷房運転、暖
房運転、および除湿運転で冷媒の流れ方向を切り替え
る。具体的には、冷媒圧縮機３４の吐出方向を室外熱交
換器３３か、冷媒凝縮器（加熱手段１９）かに切り替え
る四方弁４３、暖房運転時に冷媒蒸発器（冷却手段１
８）をバイパスさせる電磁開閉弁４４、冷房運転時に冷
媒凝縮器（加熱手段１９）をバイパスさせる電磁三方弁
４５、および冷媒の流れ方向を規制する逆止弁４６から
なる。

【００１３】そして、流路切替手段３７は、冷房運転
時、暖房運転時および除湿運転時に応じて、次のように
冷媒の流れを切り替える。冷房運転時は、冷媒圧縮機３
４の吐出した冷媒を、四方弁４３→室外熱交換器３３→
冷媒凝縮器（加熱手段１９）をバイパスして減圧装置３
５→冷媒蒸発器（冷却手段１８）→四方弁４３→アキュ
ムレータ３６→冷媒圧縮機３４の順に流す（図中矢印Ｃ
参照）。暖房運転時は、冷媒圧縮機３４の吐出した冷媒
を、四方弁４３→冷媒凝縮器（加熱手段１９）→減圧装
置３５→冷媒蒸発器（冷却手段１８）をバイパスして室
外熱交換器３３（室外ファン３８ON、シャッタ３９開）
→四方弁４３→アキュムレータ３６→冷媒圧縮機３４の
順に流す（図中矢印Ｈ参照）。除湿運転時は、冷媒圧縮
機３４の吐出した冷媒を、四方弁４３→冷媒凝縮器（加
熱手段１９）→減圧装置３５→冷媒蒸発器（冷却手段１
８）→室外熱交換器３３（室外ファン３８OFF 、シャッ
タ３９閉）→四方弁４３→アキュムレータ３６→冷媒圧
縮機３４の順に流す（図中矢印Ｄ参照）。

【００１４】上述の第１送風機３、第２送風機４、電動
モータ４０のインバータ４２、室外ファン３８、四方弁
４３、電磁開閉弁４４、電磁三方弁４５、各ダンパやシ
ャッタ３９を駆動するアクチュエータ（図示しない）な
どの電気部品は、制御装置４７によって通電制御され
る。制御装置４７は、乗員によって操作される操作パネ
ル（図示しない）の操作信号等に従って、各電気部品の
通電制御を行うもので、操作パネルは室内の操作性の良
い位置に設置される。本実施例に示す制御装置４７によ
る空気調和装置１の制御は、使用者によって設定された
温度に車室内が保たれるように、自動制御可能なもの
で、図３に示すように、操作パネルに設けられた温度設
定手段４８、内気温度を検出する内気センサ４９、外気
温度を検出する外気センサ５０、日射量を検出する日射
センサ５１、および乗員数を検出する乗員数検出手段５
２を備える。そして、操作パネルに設定されたオートエ
アコンスイッチ（図示しない）が操作されると、次に示
すフローチャートに従い、車室内の温度を温度設定手段
４８で設定された温度に自動制御する。

【００１５】制御装置４７による自動温調制御の作動を
図４のフローチャートを用いて説明する。初めに、イグ
ニッションスイッチ（図示しない）がONされたか否かの
判断を行う（ステップＳ1 ）。この判断結果がNOの場合
は、ステップＳ1 へ戻り、YES の場合はイグニッション
スイッチがONされてからの経過時間Ｔをカウントする
（ステップＳ2 ）。続いて、各センサ等からの信号を入
力し、設定温度Ｔｓｅｔ、内気温度Ｔｒ、外気温度Ｔａ
ｍ、日射量Ｔｓ、乗員数を入力する（ステップＳ3 ）。
次に、目標吹出温度ＴＡＯを次式に基づいて算出する
（ステップＳ4 ）。

【数１】 ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ×Ｔｓｅｔ−Ｋｒ×Ｔｒ−Ｋａｍ×Ｔａｍ−Ｋｓ×Ｔｓ＋Ｃ なお、上記Ｋｓｅｔ、Ｋｒ、Ｋａｍ、Ｋｓは、各センサ
の係数、Ｃは定数である。次に、算出された目標吹出温
度ＴＡＯを基に、図５に示す目標吹出温度ＴＡＯと、第
１送風機３および第２送風機４の風量との関係から、第
１送風機３と第２送風機４の風量を設定する（ステップ
Ｓ5 ）。続いて、算出された目標吹出温度ＴＡＯを基
に、図６に示す目標吹出温度ＴＡＯと内外気切替手段５
の内外気切替ダンパ８の切替状態の関係から、第１送風
機３が吸引する空気が内気か外気かを判定する（ステッ
プＳ6 ）。続いて、算出された目標吹出温度ＴＡＯを基
に、図７に示す目標吹出温度ＴＡＯと吹出モード（フェ
イスモード、バイレベルモード、フットモード）との関
係から、吹出モードを判定する（ステップＳ7 ）。続い
て、吹出モードに応じてクールダンパ２５およびデフモ
ードダンパ２９の開閉状態を判定する（ステップＳ8
）。続いて、目標吹出温度ＴＡＯに応じて、冷凍サイ
クル３２の運転状態を判定する。つまり、冷媒圧縮機３
４の回転速度（回転速度０を含む）、運転モード（冷房
運転、暖房運転、除湿運転）を判定する（ステップＳ9
）。次に、除湿運転を行うか否かの制御を行う（ステ
ップＳ10）。この除湿運転制御については後述する。そ
の後、ステップＳ5 の判定結果に応じて、第１送風機３
および第２送風機４の通電電圧を制御し（ステップＳ1
1）、ステップＳ6 の判定結果に応じて内外気切替ダン
パ８を制御して内外気を切り替え（ステップＳ12）、ス
テップＳ7 の判定結果に応じてセンタフェイスダンパ１
４、デフロスタダンパ１６、フットダンパ１７を制御し
て吹出モードを設定し（ステップＳ13）、ステップＳ8
の判定結果に応じてクールダンパ２５およびデフモード
ダンパ２９を制御する（ステップＳ14）。そして、ステ
ップＳ9 の判定結果に応じて冷凍サイクル３２の運転状
態を制御し（ステップＳ15）、その後リターンする。

【００１６】次に、ステップＳ10にて行われる除湿制御
について説明する。制御装置４７は、上記制御によって
暖房運転が行われる場合、内気循環による暖房運転を行
う。なお、内気循環による暖房とは、内外気切替手段５
が完全に外気を遮断し、内気をダクト２内に吸引して、
加熱手段１９で加熱して車室内へ吹出し、車室内の暖房
を行うものである。この内気循環による暖房は、湿度が
上昇するため、制御装置４７は、車両の乗員数に応じて
間欠的に除湿運転を行う。具体的には、暖房運転が行わ
れる際（本実施例では暖房運転以外であっても）、車両
乗員が車両に乗車した時間から（本実施例ではイグニッ
ションをONした時間から）の経過時間Ｔを制御装置４７
でカウントし、この経過時間Ｔが乗員数に応じて設定さ
れた除湿開始時間に達すると、除湿を行うものである。
なお、乗員数に関する車室内の絶対湿度と、乗車時間と
の関係を図８に示し、除湿開始時間と乗員数との関係を
図９に示す。なお、本実施例の除湿は、ダクト２内への
外気導入と、冷凍サイクル３２による除湿運転と、第１
送風機３、第２送風機４の風量増加とを行なうことによ
り除湿する。そして、所定時間（例えば１〜５分間）除
湿運転を行い（この除湿時間を乗員数に応じて設定して
も良い）、所定時間除湿運転を行った後は、再び内気循
環による暖房運転を行う。この内気循環による暖房運転
時間が、再び乗員数に応じて設定された除湿開始時間に
達すると、除湿運転を行い、上記間欠除湿の暖房運転を
繰り返す。また、本実施例では、車両の乗員数を検出す
る乗員数検出手段５２として、各シートベルト（図示し
ない）のバックルに組み付けられたシートベルト着用検
出スイッチを利用している。このスイッチは、シートベ
ルトが着用されるとONする既存のもので、スイッチのON
の数によって、乗員数を検出することができる。

【００１７】次に、制御装置４７による除湿運転制御
を、図１０のフローチャートを用いて説明する。まず、
乗員数が１名であるか、冷房運転であるか、あるいは使
用者によって除湿運転が手動選択されているか否かの判
断を行う（ステップＳ16）。この判断結果がYES （上記
判断の何れか１つでもYES ）の場合は、上述のステップ
Ｓ11へ進む。判定結果がNO（上記判断の全てがNO）の場
合は、図９に示す乗員数と除湿開始時間との関係から、
乗員数に応じた除湿開始時間ｔ（乗員数が少ない場合に
長く、乗員数が多い場合に短い）を設定する（ステップ
Ｓ17）。次に、制御装置４７がカウントするイグニッシ
ョンがONしてからの時間Ｔ、あるいは前回の除湿が終了
してからの時間Ｔが、ステップＳ17で設定された除湿開
始時間ｔに達したか否かの判断を行う（ステップＳ1
8）。この判定結果がNOの場合は、除湿は必要なく上述
のステップＳ11へ進み、判断結果がYES の場合は所定時
間除湿運転を行う。つまり、第１、第２送風機３、４の
風量を増加し、内外気切替手段５を外気導入に切替え、
冷凍サイクル３２を除湿運転させた除湿運転を予め定め
られた所定時間行う（ステップＳ19）。そして、除湿運
転終了後、上述のステップＳ11へ進み、温調制御を行
う。

【００１８】〔実施例の作動〕次に、上記実施例の作動
を図１１のタイムチャートを用いて説明する。乗員が車
両に乗り込み（イグニッションがON）、内気循環による
暖房が開始されると、車室内の湿度が上昇線Ａに示すよ
うに上昇する。イグニッションがONされてから、乗員数
に応じて設定された除湿開始時間に達すると、制御装置
４７の作動によって、所定時間除湿運転が行われ、車室
内の湿度が下降線Ｂに示すように低下する。除湿が終了
すると、再び内気循環による暖房が開始され、車室内の
湿度が上昇線Ｃに示すように上昇する。前回の除湿が終
了してから、乗員数に応じて設定された除湿開始時間に
達すると、制御装置４７の作動によって、再び所定時間
除湿運転が行われ、車室内の湿度が下降線Ｄに示すよう
に低下する。その後、内気循環の暖房と除湿とを間欠的
に繰り返す。つまり、内気循環による暖房を行って湿度
が上昇しても、窓ガラスが曇る直前に除湿が開始される
ため、窓ガラスの曇りを防ぐことができる。

【００１９】〔実施例の効果〕本実施例では、内気循環
の暖房運転中に、乗員数に応じた割合で除湿運転を間欠
的に行う。車室内の湿度は、乗員数に応じて変化するた
め、乗員数に応じた割合で車室内を間欠除湿することに
よって、不要な除湿運転を低減でき、暖房にかかるエネ
ルギー消費を抑えることができる。この結果、電気自動
車の消費電力を抑え、走向距離の向上、および出力の低
下を防ぐことができる。また、本実施例では、乗員数を
検出する乗員数検出手段５２として、シートベルトの着
用スイッチを流用したため、乗員数を検出するための検
出手段を新たに設ける必要がない。このため、除湿を開
始させるための検出手段が不要となり、コストを低く抑
えることができる。

【００２０】〔変形例〕上記実施例の空気調和装置は、
ダクト内を複数層に仕切った例を示したが、本発明は複
数層のダクトに限定されるものではなく、例えば１つの
送風機の単層ダクトに本発明を適用しても良い。つま
り、内気循環による暖房を行う全ての車両用空気調和装
置に適用可能なものである。上記実施例では、乗員数の
検出手段として、シートベルトの着用スイッチを流用し
た例を示したが、他の手段として、車室内に赤外線セン
サを設けて乗員数を検出したり、座席シートに乗車され
るとONするスイッチを設けたり、あるいは乗員の手動操
作によって乗員数を設定する操作手段を設けるなど、他
の検出手段を採用しても良い。上記実施例では、乗員数
に応じた除湿開始時間を一義的に設定していたが、制御
装置に学習機能を設けて、除湿開始時間を可変するよう
に設けても良い。具体的には、例えば、イグニッション
がONされてから、あるいは前回の除湿が終了してから、
デフロスタスイッチや除湿スイッチが操作されるまでの
時間をメモリし、除湿開始時間をメモリ値で補正し、次
回から補正された除湿開始時間で自動的に除湿を開始す
るように設けても良い。上記実施例では、除湿を行う
際、送風量を増加し、外気導入による除湿と冷却手段作
動による除湿とを同時に行った例を示したが、外気導入
あるいは冷却手段作動の一方の除湿のみを行うように設
けても良い。また、上記実施例では空気調和装置を電気
自動車に搭載した例を示したが、内燃機関、特にディー
ゼルエンジンによって駆動される自動車に搭載しても良
い。さらに、加熱手段の一例として冷媒凝縮器を例に示
したが、温水式のヒータコア、電気ヒータ、燃焼ヒータ
など他の加熱手段を用いても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】空気調和装置のダクトの概略構成図である。

【図２】冷凍サイクルの冷媒回路図である。

【図３】制御装置のブロック図である。

【図４】温調制御のフローチャートである。

【図５】目標吹出温度と送風機の風量との関係を示すグ
ラフである。

【図６】目標吹出温度と内外気の切替え状態の関係を示
すグラフである。

【図７】目標吹出温度と吹出モードとの関係を示すグラ
フである。

【図８】車室内の絶対湿度と乗車時間との関係を示すグ
ラフである。

【図９】乗員数と除湿開始時間との関係を示すグラフで
ある。

【図１０】除湿制御のフローチャートである。

【図１１】作動説明のためのタイムチャートである。

【符号の説明】

１ 車両用空気調和装置 ２ ダクト ３ 第１送風機 ４ 第２送風機 １８ 冷却手段 １９ 加熱手段 ４７ 制御回路 ５２ 乗員数検出手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空気を車室内に向かって送るダクトと、 このダクトにおいて車室に向かう空気流を生じさせる送
   風機と、 前記ダクトに配置され、通過する空気を加熱する加熱手
   段とを備え、 ダクト内に室内空気を吸引した内気循環の暖房が可能に
   設けられるとともに、 前記ダクトが車室外空気を導入することによって、ある
   いは前記ダクト内に配置されて通過する空気を冷却する
   冷却手段を作動させることによって、除湿が可能な車両
   用空気調和装置であって、 この車両用空気調和装置は、車両乗員数を検出する乗員
   数検出手段を備え、 内気循環の暖房を行う際、前記乗員数検出手段によって
   検出された乗員数に応じて設定された除湿開始時間に達
   すると除湿を行なわせる制御回路を備えることを特徴と
   する車両用空気調和装置。