JPH0665029U - 自動車用空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 「自動車用空気調和装置の湿度制御装置」に
おいて、湿度センサと窓温度センサと日射センサを一体
化して、センサの個数を低減させる。 【構成】 感湿素子５とサーミスタ６からなるセンサユ
ニット２を駆動する回路を、制御ユニット１内の演算処
理回路２４の信号によって交流バイアスと直流バイアス
を切り替え、感湿素子５とサーミスタ６から車室内相対
湿度と窓温度を時分割で個別に取り出すように構成す
る。また、窓温度のデータに車室内温度に基づく補正を
加えて日射量データとする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、自動車用空気調和装置に係り、特に窓曇り防止のための湿度制御に 必要な車室内相対湿度と窓ガラス内面温度の二つのデータを一つのセンサで検出 することができるものに関する。

【０００２】

【従来の技術】

自動車用空気調和装置に要求される性能の一つとして、窓曇りの発生を防止し て車両の安全運行を確保することがあるが、一般に、車両の窓曇り状態は車室内 空気に含まれる水蒸気の量だけでなく窓ガラス内面の温度（以下単に窓温度とい う）によって影響され、この窓温度は外気温度や車室内温度、日射量、車速度、 天候等によって異なる。そこで、従来より、このようなさまざまな要因によって 変化しやすい窓温度を正確に検出して実際に効果的な窓曇り防止を図るべく、直 接窓温度を検出する窓温度センサを設けて、窓ガラス内面に曇りが発生しないよ う車室内の湿度制御を行う技術が考案されている。たとえば、特開昭５６−６３ ５１３号公報に記載された自動車用空気調和装置では、窓温度を窓温度センサで 検出し、一方で車室内相対湿度を湿度センサで検出し、これら窓温度と車室内相 対湿度より露点温度を算出し、この露点温度と窓温度との温度差に基づいて窓曇 り防止のための湿度制御を行うようにしている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、このような従来の技術にあっては、確かに窓温度を直接に検出 するため結露予測の精度はかなり向上するものの、窓温度を検出するための窓セ ンサを新たに別個に設ける必要があるので、部品点数や取付工数の増加をもたら し、コスト上昇につながりかねない。

【０００４】 この点、一般に湿度センサが感湿素子と感温素子（たとえばサーミスタ）とで 構成されていることに着目して、湿度センサ内のサーミスタにより窓温度を検出 すること、つまり湿度センサを窓温度センサとして兼用することができれば好都 合である。しかし、湿度センサは感湿素子と感温素子の両素子を直列に接続して 構成され、交流バイアスで駆動されるようになっているため、感温素子（サーミ スタ）のみを他の用途（窓温度の検出）に使用することは困難であった。

【０００５】 本考案は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、一つの センサで車室内相対湿度と窓ガラス内面温度の両データを検出しうる自動車用空 気調和装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

上記の目的を達成するための本考案は、車室内の相対湿度と窓ガラス内面の温 度より露点温度を算出し、この露点温度と窓ガラス内面温度との温度差に基づい て窓曇りの発生を防止するよう車室内の湿度制御を行う自動車用空気調和装置に おいて、一対の感湿素子と感温素子からなるセンサユニットと、前記感湿素子と 前記感温素子に対する入出力を切り替えて車室内相対湿度と窓ガラス内面温度を 時分割で検出するよう前記センサユニットを駆動する駆動手段とを有することを 特徴とする。

【０００７】

【作用】

このように構成した本考案にあっては、駆動手段は、センサユニット内の感湿 素子と感温素子に対する入出力を切り替えるようセンサユニットを駆動する。こ れにより、センサユニットは車室内相対湿度と窓ガラス内面温度の二つのデータ を時分割で検出し、外部へ出力する。

【０００８】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を図面に基づいて説明する。 図１は本考案の一実施例による自動車用空気調和装置の構成を示すブロック図 、図２は図１のセンサユニットの構造を示す斜視図、図３は図２のセンサユニッ トを組み立てた状態におけるＡ−Ａ線に沿う断面相当図、図４は同実施例のセン サユニットの設置例を示す図、図５は同実施例のセンサユニットの駆動回路の構 成例を示す図、図６は同実施例により処理されるメインフローチャート、図７は 図６のサブルーチンの内容を示すフローチャート、図８は図６の他のサブルーチ ンの内容を示すフローチャートである。

【０００９】 図１に示す自動車用空気調和装置は、内蔵しているマイクロコンピュータによ って、各種の入力信号を演算処理して、各種の空調制御を総合的に行う制御ユニ ット１を有している。この制御ユニット１の入力側には、センサ群として、車室 内の相対湿度および窓ガラス内面の温度を検出するセンサユニット２と、車室内 の温度を検出する室温センサ３と、その他の各種センサ４（たとえば、車外の気 温を検出する外気センサ、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサ、エバポ レータ通過直後の空気温度を検出する吸込温度センサなど）が接続されている。 センサユニット２は感湿素子５と感温素子６（たとえばサーミスタ）とからなる が、その具体的構造については後述する。またこのセンサユニット２は、後述す るように、日射量を検出する日射センサの機能を併有している。制御ユニット１ の入力側にはさらにコントロールパネル７が接続されている。このコントロール パネル７には、車室内の温度を設定するための温度設定スイッチのほか、各種の 操作スイッチ（たとえば、自動制御を選択するためのオートスイッチ、コンプレ ッサをオンオフさせるエアコンスイッチ、ファン風量を選択するためのファンス イッチ、吹出口を選択するためのモードスイッチなど）が設けられている。以上 の各種センサ２〜４はそれぞれ車室内外の適当な場所に取り付けられ、また、コ ントロールパネル７は車室内のインストルメントパネルの中央部に設置されてい る。

【００１０】 制御ユニット１の出力側には、コンプレッサ８のオンオフを行うマグネットク ラッチ９と、インテークドア１０を駆動するモータアクチュエータ等のインテー クドアアクチュエータ１１と、各種のモードドア１２を駆動するモータアクチュ エータ等のモードドアアクチュエータ１３と、エアミックスドア１４を駆動する モータアクチュエータ等のエアミックスドアアクチュエータ１５と、ブロアファ ン１６を回転させるファンモータ１７とがそれぞれ接続されている。コンプレッ サ８は冷房サイクルを作動させるためのもので、マグネットクラッチ９を入れて コンプレッサ８をオンにすると冷房サイクルが作動してエバポレータにより取り 入れ空気の冷却と除湿が行われる。インテークドア１０は取り入れ空気の内外気 の選択を行なうためのものである。モードドア１２はたとえばデフドア、ベント ドア、フットドアからなり、これらはそれぞれデフ吹出口、ベント吹出口、フッ ト吹出口に回動自在に取り付けられており、リンクを介してモードドアアクチュ エータ１３によって開閉される。吹出口モードとしては、モードドア１２の開閉 の組み合わせに応じて、温風をフロントガラス内面に導いてガラスの曇りを除去 するためのデフモード（ＤＥＦ）をはじめとして、ベントモード（ＶＥＮＴ）、 バイレベルモード（Ｂ／Ｌ）、フットモード（ＦＯＯＴ）等が一般的に設けられ ている。エアミックスドア１４は冷風と温風の混合割合を変えるためのもので、 その開度を変えることによって吹出し温度の調節がなされる。吹出し風量の大小 はファンモータ１７への印加電圧を変えてブロアファン１６の回転スピードを切 り替えることによって調節される。

【００１１】 制御ユニット１は、コントロールパネル７や各種センサ２〜４などの入力信号 を演算処理して、マグネットクラッチ９、インテークドアアクチュエータ１１、 モードドアアクチュエータ１３、エアミックスドアアクチュエータ１５、ファン モータ１７などを総合的に制御する。その制御例については後述する。

【００１２】 センサユニット２は、図２と図３に示すように、基板１８の両面にそれぞれ感 湿素子５と感温素子としてのサーミスタ６を実装し、これを透明材で出来たセン サケース１９に挿着した構造をしている。センサケース１９を透明材としたのは 日射量を検出しやすくするためであり、センサケース１９はたとえば黒色スモー ク材で作られている。このセンサユニット２の取り付けにあたっては、基板１８ を基準にしてサーミスタ６の存在する面が窓ガラスの側に、感湿素子５の存在す る面が車室内の側にくるように配置する。これは、サーミスタ６により窓温度な らびに日射量を検出し、感湿素子５により車室内の湿度を検出するため、それぞ れの検出感度を向上させるためである。センサカバー１９の車室内側には、感湿 素子５を車室内空気と接触させるための感湿用穴２０が多数形成されている。し かし、サーミスタ６は基板１８によって車室内と遮断されており、車室内の影響 を受けないようになっている。なお、図２と図３中、「２１」はセンサユニット ２を窓ガラスに取り付けるための接着剤が塗布された接着部であり、「２２」は 感湿素子５とサーミスタ６をそれぞれ外部に接続するためのコネクタである。

【００１３】 このセンサユニット２は、たとえば、図４に示すように、車両のフロントガラ ス２３内面の上部に接着部２２をくっつけるようにして取り付けられる。このと き、センサユニット２内の感湿素子５は車室内側に、感温素子６はフロントガラ ス２３側に配置されることは前述した通りである。

【００１４】 また、このセンサユニット２を駆動するための具体的な回路構成の一例を図５ に示してある。駆動手段としての制御ユニット１は、各センサ等の信号を入力し て演算処理を行う演算処理回路２４と、センサユニット２内の感湿素子５に交流 バイアスを供給する交流バイアス回路２５と、センサユニット２内のサーミスタ ６に直流バイアスを供給する直流バイアス回路２６とを有している。交流バイア ス回路２５はセンサユニット２内の感湿素子５の一方の端子Ｂに接続され、感湿 素子５のもう一方の端子ＣはスイッチＳＷ１を介してセンサユニット２内のサー ミスタ６の一方の端子Ｄに接続されると共にスイッチＳＷ４、線形化回路２７、 増幅器２８を経て演算処理回路２４内のＡ／Ｄ変換器２９に接続されている。直 流バイアス回路２６はスイッチＳＷ２を介してセンサユニット２内のサーミスタ ６の端子Ｄに接続されている。また、サーミスタ６の端子ＤはスイッチＳＷ３と 抵抗３０を経て演算処理回路２４内のＡ／Ｄ変換器２９に接続されている。サー ミスタ６のもう一方の端子Ｅはアースされている。各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の 開閉は演算処理回路２４からの信号によってなされるが、スイッチＳＷ２とスイ ッチＳＷ３は反転器（インバータ）３１を介して演算処理回路２４に接続されて いる。室温センサ３については直接演算処理回路２４内のＡ／Ｄ変換器３２に接 続されている。これは他の各センサについても同様である。なお、制御ユニット １内におけるセンサユニット２駆動用回路（ただし演算処理回路２４を除く）を ハイブリッド化して、センサユニット２内に実装することも可能である。

【００１５】 このような回路構成とすることにより、センサユニット２内の感湿素子５と感 温素子６の出力を個別に取り出すこと、つまり、演算処理回路２４の側で交流バ イアスと直流バイアスを切り替えて車室内相対湿度と窓温度の二つのデータを時 分割で得ることが可能になる。

【００１６】 すなわち、この回路の具体的動作は次の通りである。車室内相対湿度入力時に は、演算処理回路２４よりハイ（Ｈｉ）の信号が出力され、このとき、スイッチ ＳＷ１とスイッチＳＷ４はオンし、スイッチＳＷ２とスイッチＳＷ３はオフとな る。これにより、交流バイアス回路２５−感湿素子５−感温素子６が接続されア ースに流れる閉回路が形成され、車室内相対湿度に相当する信号がスイッチＳＷ ４を介して線形化回路２７と増幅器２８を経て演算処理回路２４内のＡ／Ｄ変換 器２９に入力される。一方、窓温度入力時には、演算処理回路２４よりロー（Ｌ ｏ）の信号が出力され、このとき、スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ４はオフし、 スイッチＳＷ２とスイッチＳＷ３はオンとなる。これにより、直流バイアス回路 ２６−感温素子６が接続されアースに流れる閉回路が形成され、窓温度に相当す る信号がスイッチＳＷ３を介して抵抗３０を経て演算処理回路２４内のＡ／Ｄ変 換器２９に入力される。このように、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の切り替え操作 と入力操作を時分割で行うことによって、車室内相対湿度と窓温度の信号を同時 に入力することができる。

【００１７】 本実施例では、センサユニット２内のサーミスタ６を日射量検出にも使用する が、前述のように、サーミスタ６は基板１８の窓ガラス側つまり日射受光側に配 置され基板１８によって車室内とは遮断されているので、車室内の蓄熱分による 熱的影響を少なくすることができる。また、サーミスタ６からの窓温度データと 室温センサ３からの車室内温度データとを演算処理して日射量データを算出する ことにより、車室内の蓄熱が制御に与える影響を最小化することができる。日射 量データの算出方法については後述する。

【００１８】 次に、このように構成された自動車用空気調和装置の動作を図６〜図８のフロ ーチャートに従って説明する。なお、ここでは、たとえばオートスイッチがオン されて自動制御がなされている状態が前提となっている。

【００１９】 まず、この装置の基本動作は図６に示す通りである。すなわち、制御ユニット １は、センサユニット２を駆動して、車室内相対湿度と窓温度の各データを時分 割により入力する（Ｓ１）。それから、演算処理回路２４にて、車室内相対湿度 と窓温度（Ｔ_W ）に基づいて、所定の周知の演算式にしたがって、空気中の水蒸 気が結露し始める露点温度（Ｔ_F ）を算出した後（Ｓ２）、窓温度と露点温度を 比較して、窓曇りを未然に防止するための制御を段階的に実行する。たとえば、 本実施例では、窓温度と露点温度との温度差（Ｔ_W −Ｔ_F ）を三つの基準値Ｐ， Ｑ，Ｒ（Ｐ＞Ｑ＞Ｒ＞０）と比較するが、基準値Ｐは後述する湿度制御の必要性 の有無を判定するための値であり、基準値ＱとＲは窓曇りの可能性の程度に応じ て湿度制御の内容を切り替えるための基準となる値である。ここでは、まず、窓 温度と露点温度との温度差（Ｔ_W −Ｔ_F ）が基準値Ｐより大きいかどうかを判断 し（Ｓ３）、この判断の結果として温度差が基準値Ｐ以下であれば（つまりＴ_W −Ｔ_F ≦Ｐ）、窓曇りの可能性があるため湿度制御が必要であるものと判断して 湿度制御を実行する（Ｓ４）が、温度差が基準値Ｐより大きければ、そもそも窓 曇りの可能性はなく湿度制御は必要ないものと判断して、通常のエアコン制御を 実行する（Ｓ５）。

【００２０】 ステップ４の湿度制御は図７のフローチャートに従ってなされる。すなわち、 制御ユニット１は、窓温度と露点温度との温度差（Ｔ_W −Ｔ_F ）が基準値Ｑより 大きいと判断したときには（Ｓ６）、マグネットクラッチ９によりコンプレッサ ８をオンすると共にインテークドアアクチュエータ１１によりインテークドア１ ０を駆動して吸込口を外気導入に設定する（Ｓ７，Ｓ８）。さらに、窓温度と露 点温度との温度差（Ｔ_W −Ｔ_F ）が基準値Ｑ以下でかつ基準値Ｒより大きいと判 断したときには（Ｓ６，Ｓ９）、同じくコンプレッサ８をオンし吸込口を外気導 入に設定すると共に（Ｓ１０，Ｓ１１）モードドアアクチュエータ１３によりモ ードドア１２を駆動して吹出口をデフ（ＤＥＦ）モードに設定する（Ｓ１２）。 さらに、窓温度と露点温度との温度差（Ｔ_W −Ｔ_F ）が基準値Ｒ以下であると判 断したときには（Ｓ９）、きわめて窓曇りが発生しやすい状態であるため、同じ くコンプレッサ８をオンし吸込口を外気導入に設定し吹出口をデフモードに設定 する（Ｓ１３，Ｓ１４，Ｓ１５）以外にファンモータ１７への印加電圧を上げて 吹出し風量を増加させる（Ｓ１６）。このように、湿度制御にあっては、窓温度 と露点温度とを比較し、その温度差によって、窓曇りの可能性のレベルに応じて 窓曇り防止のための空調制御を段階的に行う。なお、窓曇り防止のために吹出し 風の温度を上げることも有効である。

【００２１】 また、図６中のステップ５の通常制御は図８のフローチャートに従って行われ る。すなわち、制御ユニット１は、室温センサ３からの車室内温度（Ｔ_INC ）を 入力した後（Ｓ１７）、センサユニット２内のサーミスタ６による検出温度デー タ（Ｔ_W ）を一旦日射量データとして算出し（Ｓ１８）、車室内温度（Ｔ_INC ） で補正して実際の日射量に相当する日射温度（Ｔ_sun ）とする（Ｓ１９）。つま り、本実施例では、センサユニット２が日射センサをも兼ねているが、前述のよ うに車室内のシート材等に蓄熱された温度が実際のセンサの出力をくるわせてし まうので、その分を補正して日射量データとする必要がある。ここでは、たとえ ば、窓温度（Ｔ_W ）が車室内温度（Ｔ_INC ）より高いとき（Ｔ_W ＞Ｔ_INC ）には 、車室内の熱影響はあまりないものとして、窓温度をそのまま日射温度とする一 方（つまりＴ_sun ＝Ｔ_W ）、窓温度（Ｔ_W ）が車室内温度（Ｔ_INC ）以下のとき には（Ｔ_W ≦Ｔ_INC ）、平均をとる日射補正を行って、Ｔ_sun ＝Ｔ_W −（Ｔ_INC −Ｔ_W ）によって日射量データとする。それから、各種の入力データ（たとえば 設定温度、外気温度、日射量、車室内温度など）を演算処理して（Ｓ２０）、車 室内を常に快適な空調状態に保つよう、吹出し温度、吹出し風量、吹出口、吸込 口の切り替えなどを総合的に制御する（Ｓ２１）。

【００２２】 したがって、本実施例によれば、湿度センサと窓温度センサを一つのセンサユ ニット２として構成するとともにこのセンサユニット２をさらに日射センサと兼 用させたので、センサの個数が低減され、コストや取付工数を削減することがで きる。

【００２３】 また、本実施例では、サーミスタ６を用いて窓温度を直接検出するようにした ので、天候や走行状況などに影響されずに窓温度を正確に認識することが可能に なり、結露予測を容易に行うことができる。したがって、窓曇りの発生を正確に 検知することが可能になり、状況に応じたきめ細かな湿度制御（段階制御）を行 って窓曇りを有効かつ効率的に防止することができる。

【００２４】

【考案の効果】

以上述べたように本考案によれば、窓曇り防止のための湿度制御に必要な車室 内相対湿度と窓ガラス内面温度の二つのデータを一つのセンサで検出することが できるようになり、センサの個数の低減が図られ、コストや取付工数の削減につ ながる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例による自動車用空気調和装置
のブロック図である。

【図２】図１のセンサユニットの構造を示す斜視図であ
る。

【図３】図２のセンサユニットを組み立てた状態におけ
るＡ−Ａ線に沿う断面相当図である。

【図４】同実施例のセンサユニットの設置例を示す図で
ある。

【図５】同実施例のセンサユニットの駆動回路の構成例
を示す図である。

【図６】同実施例により処理されるメインフローチャー
トである。

【図７】図６のサブルーチンの内容を示すフローチャー
トである。

【図８】図６の他のサブルーチンの内容を示すフローチ
ャートである。

【符号の説明】

１…制御ユニット（駆動手段） ２…センサユニット ５…感湿素子 ６…サーミスタ（感温素子）

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 車室内の相対湿度と窓ガラス内面の温度
   より露点温度を算出し、この露点温度と窓ガラス内面温
   度との温度差に基づいて窓曇りの発生を防止するよう車
   室内の湿度制御を行う自動車用空気調和装置において、 一対の感湿素子(5) と感温素子(6) からなるセンサユニ
   ット(2) と、 前記感湿素子(5) と前記感温素子(6) に対する入出力を
   切り替えて車室内相対湿度と窓ガラス内面温度を時分割
   で検出するよう前記センサユニット(2) を駆動する駆動
   手段(1) と、 を有することを特徴とする自動車用空気調和装置。