JP3196449B2 - 車両用空気調和装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両用空気調和装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、車両用空気調和装置（エアコ
ン）では、省燃費化（省動力化）を図るために、目標吹
出温度ＴＡＯが吸込空気温度（外気温）より大きい時に
は、冷媒圧縮機を停止する所謂エコノミ運転が行なわれ
ている。しかし、冷媒圧縮機が停止することで、車室内
湿度が上昇して窓ガラスが曇り易くなる。そこで、エコ
ノミ運転により冷媒圧縮機が停止している時でも、湿度
センサで検出された車室内湿度が、車両の環境条件（内
気温、外気温）を基に算出された窓ガラス内側表面の飽
和湿度より大きい時には、冷媒圧縮機を駆動して窓ガラ
スの曇りを防止する防曇制御が行なわれている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の防曇
制御を行なう場合において、内気温を検出する内気セン
サが、エアコンの熱や車両に搭載された電気機器（メー
タ、オーディオ等）からの発熱、あるいはエンジンルー
ムからの熱を受ける。このため、内気センサの検出値
は、図１０に示すように、時間経過とともに上昇して、
実際の内気温との間に誤差が生じてしまう。この結果、
内気センサの検出値（図１０に実線（ａ）で示す）と実
際の内気温（図１０に破線（ｂ）で示す）との誤差が大
きくなるに従って算出される飽和湿度が高くなるため、
湿度センサで検出された車室内湿度が算出された飽和湿
度より大きくなって冷媒圧縮機が駆動される時には、す
でに窓ガラスが曇っているという不具合が発生する。本
発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的
は、的確に防曇制御を行なうことのできる車両用空気調
和装置の提供にある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、車室内に空気を送るダクトと、吸引した
冷媒を圧縮して吐出する冷媒圧縮機、前記ダクト内に配
されて、前記冷媒圧縮機の作動によって供給された低温
低圧の冷媒と前記ダクト内を流れる空気との熱交換を行
なう冷媒蒸発器を有する冷凍サイクルと、前記ダクト内
で前記冷媒蒸発器の風下に配されて、通過する空気を加
熱する加熱手段と、前記ダクトより車室内へ吹き出され
る吹出空気の温度調節を行なう吹出空気温度調節手段
と、乗員が希望する車室内温度を設定する温度設定手段
と、車室外温度を検出する外気温検出手段と、車室内温
度を検出する内気温検出手段と、車室内湿度を検出する
車室内湿度検出手段と、前記内気温検出手段で検出され
た車室内温度と前記温度設定手段で設定された設定温度
との低い方の温度値と前記外気温検出手段で検出された
車室外温度とを基に車両の窓ガラス内側表面の飽和湿度
を算出する飽和湿度算出手段と、この飽和湿度算出手段
で算出された飽和湿度が、前記車室内湿度検出手段で検
出された車室内湿度より小さい時には前記冷媒圧縮機を
駆動し、前記飽和湿度算出手段で算出された飽和湿度
が、前記車室内湿度検出手段で検出された車室内湿度よ
り大きい時には前記冷媒圧縮機を停止する圧縮機制御手
段とを備えたことを技術的手段とする。

【０００５】

【作用】上記構成より成る本発明の車両用空気調和装置
は、内気温検出手段で検出された車室内温度と温度設定
手段で設定された設定温度との低い方の温度値と外気温
検出手段で検出された車室外温度とを基に算出された窓
ガラス内側表面の飽和湿度が、車室内湿度検出手段で検
出された車室内湿度より小さい時に冷媒圧縮機が駆動さ
れる。また、内気温検出手段で検出された車室内温度と
温度設定手段で設定された設定温度との低い方の温度値
と外気温検出手段で検出された車室外温度とを基に算出
された窓ガラス内側表面の飽和湿度が、車室内湿度検出
手段で検出された車室内湿度より大きい時に冷媒圧縮機
が停止される。

【０００６】

【実施例】次に、本発明の車両用空気調和装置の一実施
例を図１ないし図９を基に説明する。図１は車両用空気
調和装置の全体模式図である。本実施例の車両用空気調
和装置１（以下エアコン１と言う）は、車室内に空気を
導くダクト２、このダクト２内に空気を導入して車室内
へ送る送風機３、冷房手段を構成する冷凍サイクル４、
暖房手段を構成する温水回路５、およびエアコン制御装
置６（図２参照）を備える。

【０００７】ダクト２は、その下流端に分岐ダクト２
ａ、２ｂ、２ｃが接続されて、各分岐ダクト２ａ〜２ｃ
の先端が、車室内に開口する吹出口７、８、９に連通さ
れている。吹出口７〜９は、車両の窓ガラスＧに向けて
空気を吹き出すデフロスタ吹出口７、乗員の上半身に向
けて空気を吹き出すフェイス吹出口８、乗員の足元に向
けて空気を吹き出すフット吹出口９から成る。この各吹
出口７〜９は、分岐ダクト２ａ〜２ｃの上流側開口部に
設けられた吹出口切替ダンパ１０、１１によって選択的
に開閉される。

【０００８】送風機３は、ブロワケース３ａ、遠心式フ
ァン３ｂ、ブロワモータ３ｃより成り、このブロワモー
タ３ｃへの印加電圧（ブロワ電圧）に応じてブロワモー
タ３ｃの回転数が決定される。ブロワケース３ａには、
車室内空気（内気）を導入する内気導入口１２、車室外
空気（外気）を導入する外気導入口１３が形成されると
ともに、内気導入口１２と外気導入口１３とを選択的に
開閉する内外気切替ダンパ１４が設けられている。

【０００９】冷凍サイクル４は、電磁クラッチ１５を介
して車両の走行用エンジン１６によって駆動される冷媒
圧縮機１７、この冷媒圧縮機１７で圧縮された高温高圧
の冷媒をクーリングファン１８の送風を受けて凝縮液化
する冷媒凝縮器１９、この冷媒凝縮器１９で凝縮された
冷媒を一時蓄えて液冷媒のみを流すレシーバ２０、この
レシーバ２０より導かれた液冷媒を減圧膨脹する減圧装
置２１、ダクト２内に配されて、減圧装置２１で減圧さ
れた低温低圧の冷媒を送風機３の送風を受けて蒸発させ
る冷媒蒸発器２２の各機能部品より構成され、それぞれ
冷媒配管２３によって環状に接続されている。

【００１０】温水回路５は、ダクト２内で冷媒蒸発器２
２の風下に配されて、エンジン１６の冷却水を熱源とし
てダクト２内を流れる空気を加熱するヒータコア２４
（加熱手段）、このヒータコア２４をエンジン１６の冷
却水回路（図示しない）と環状に接続する温水配管２５
より成る。ヒータコア２４は、ダクト２内で、冷媒蒸発
器２２を通過した空気がヒータコア２４を迂回して流れ
るバイパス路２６を形成するように配されている。この
ヒータコア２４を通過する空気量とバイパス路２６を通
過する空気量との割合は、ヒータコア２４の風上側に配
されたエアミックスダンパ２７（吹出空気温度調節手
段）によって調節される。

【００１１】エアコン制御装置６は、ＲＯＭ６ａ、ＲＡ
Ｍ６ｂ、ＣＰＵ６ｃから構成されるマイクロコンピュー
タを内蔵するもので、図２に示すように、エアコン操作
パネル２８（図３参照）より出力される操作信号、およ
び各センサ（後述する）からの検出信号に基づいて、各
ダンパ（吹出口切替ダンパ１０、１１、内外気切替ダン
パ１４、エアミックスダンパ２７）を駆動する各サーボ
モータ２９、３０、３１、ブロワモータ３ｃを駆動する
モータ駆動回路３２、電磁クラッチ１５を駆動するクラ
ッチ駆動回路３３へ制御信号を出力する。

【００１２】ＲＯＭ６ａは、読み出し専用のメモリで、
各演算式、各種データ、所定の制御プログラム等が記憶
保持されている。ＲＡＭ６ｂは、データの読み出し、書
き込みを自由に行なうことのできるメモリで、処理の途
中に現れる一時的なデータの保持に使用される。ＣＰＵ
６ｃは、ＲＯＭ６ａに記憶された制御プログラムに基づ
いて、各種の演算、処理を行なう中央処理装置である。

【００１３】エアコン操作パネル２８は、車室内のイン
ストルメントパネル（図示しない）に配されて、図３に
示すように、乗員が希望する車室内温度を設定する温度
設定スイッチ３４（温度設定手段）、この温度設定スイ
ッチで設定された温度をデジタル表示する設定温度表示
部３５、エアコン１を構成する各空調機器の自動制御指
令を出力するオートスイッチ３６、エアコン１の作動停
止指令を出力するオフスイッチ３７、内外気モードを設
定する内外気切替スイッチ３８、吹出口モードを設定す
る吹出口切替スイッチ３９、送風機３の風量レベルを選
択する風量設定スイッチ４０、電磁クラッチ１５のＯＮ
／ＯＦＦを選択するエアコンスイッチ４１等が設けられ
ている。

【００１４】上記の各センサは、車室内温度（内気温Ｔ
ｒ）を検出する内気センサ４２（内気温検出手段）、車
室外温度（外気温Ｔam）を検出する外気センサ４３（外
気温検出手段）、日射量（日射量Ｔｓ）を検出する日射
センサ４４、冷媒蒸発器２２の通過直後の空気温度（エ
バ後温度Ｔｅ）を検出するエバ後温度センサ４５、エン
ジン冷却水の温度（冷却水温Ｔｗ）を検出する水温セン
サ４６、および車室内の相対湿度（車室内湿度ＲＨｒ）
を検出する湿度センサ４７（車室内湿度検出手段）等で
ある。

【００１５】次に、本実施例の作動をエアコン制御装置
６の処理手順に基づいて説明する。図４はエアコン制御
装置６の処理手順を示すフローチャートである。まず、
各種カウンタやフラグの初期化を行なう（ステップＳ
１）。次に、温度設定スイッチ３４の設定温度Ｔset 、
および各センサ４２〜４７の検出信号（Ｔｒ、Ｔam、Ｔ
ｓ、Ｔｅ、Ｔｗ、ＲＨｒ）を読み込んで、ＲＡＭ６ｂに
記憶する（ステップＳ２およびステップＳ３）。

【００１６】続いて、ステップＳ２およびステップＳ３
で読み込んだ情報を基に、下記の数式より車室内への吹
出空気熱量（以下、目標吹出温度ＴＡＯと言う）を算出
する（ステップＳ４）。

【数１】 ＴＡＯ＝Ｋset ・Ｔset −Ｋｒ・Ｔｒ−Ｋam・Ｔam−Ｋｓ・Ｔｓ＋Ｃ なお、Ｋset ：温度設定ゲイン、Ｋｒ：内気温度ゲイ
ン、 Ｋam ：外気温度ゲイン、Ｋｓ：日射ゲイン、Ｃ：補正
定数である。

【００１７】続いて、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、
図５に示す送風機制御特性（予めＲＯＭ６ａに記憶され
ている）よりブロワ電圧Ｖｅを決定する（ステップＳ
５）。続いて、車室内への実際の吹出空気温度が、ステ
ップＳ４で算出された目標吹出温度ＴＡＯとなるよう
に、エアミックスダンパ２７の目標開度ＳＷを下記の数
式に従って演算する（ステップＳ６）。

【数２】ＳＷ＝〔（ＴＡＯ−Ｔｅ）／（Ｔｗ−Ｔｅ）〕
×１００（％）

【００１８】続いて、目標吹出温度ＴＡＯと外気温Ｔam
との比較を行なう（ステップＳ７）。このステップＳ７
の処理は、後述の防曇制御を実行するか否かを判定する
ものである。ＴＡＯ＞Ｔam＋α（所定値）の関係を満足
しない場合（ＮＯ）は、防曇制御を行なわずに、冷媒圧
縮機１７が運転中であるか否かを判定し（ステップＳ
８）、運転中でなければ（ＮＯ）、つまり停止していれ
ば冷媒圧縮機１７を駆動する（ステップＳ９）。ステッ
プＳ８で冷媒圧縮機１７が運転中の場合（ＹＥＳ）は、
ステップＳ９を迂回してステップＳ１０へ移行する。

【００１９】続いて、各目標値が得られるように、モー
タ駆動回路３２、各サーボモータ３０、３１へ制御信号
を出力して、ブロワモータ３ｃ、内外気切替ダンパ１
４、エアミックスダンパ２７を制御する（ステップＳ１
０）。続いて、所定の制御周期τが経過したか否かを判
定し（ステップＳ１１）、経過した場合（ＹＥＳ）は、
ステップＳ２以下の処理を繰り返す。ステップＳ１１の
判定結果がＮＯの場合は、所定の制御周期τが経過する
までステップＳ１１を繰り返して待機する。

【００２０】次に、上記ステップＳ７で、ＴＡＯ＞Ｔam
＋αの関係を満足する場合（ＹＥＳ）は、以下に示すス
テップＳ１２の防曇制御を実行する。この防曇制御は、
防曇のために冷媒圧縮機１７を駆動する必要があるかど
うかを判断するものであり、その処理手順（フローチャ
ート）を図６に示す。まず、内気センサ４２で検出され
た内気温Ｔｒおよび外気センサ４３で検出された外気温
Ｔamを基に、予めＲＯＭ６ａに記憶された演算式より窓
ガラスＧ内面の結露限界湿度ＲＨw1を算出する（ステッ
プＴ１・飽和湿度算出手段）。なお、内気温Ｔｒ、外気
温Ｔam、結露限界湿度ＲＨw1の関係を図７に示す。この
関係は、そのままｎ次の近似式としてＲＯＭ６ａに記憶
しても良いが、記憶容量および計算時間の制約がある場
合は、ｍ本の直線近似としても良い。また、ファジィマ
ップを採用できる場合は、それを用いても良い。

【００２１】続いて、温度設定スイッチ３４で設定され
た設定温度Ｔset および外気センサ４３で検出された外
気温Ｔamを基に、窓ガラスＧ内面の結露限界湿度ＲＨw2
を算出する（ステップＴ２・飽和湿度算出手段）。この
場合は、図７に示す内気温Ｔｒを設定温度Ｔset と読み
変えることができる。なお、一般的に設定温度Ｔsetに
は、外気温Ｔamに対する過補正分が含まれており、それ
を考慮することも考えられる。すなわち、図８におい
て、Ｔset ＝２５℃を中心として、例えばＴset＝２７
℃というのは、車室内温度のバランス点を約２９℃とす
るように制御を行なうことから、結露限界湿度ＲＨw2の
算出には、Ｔｒ＝２９℃を用いるほうが良い。

【００２２】続いて、ステップＴ１で算出した結露限界
湿度ＲＨw1がステップＴ２で算出した結露限界湿度ＲＨ
w2より大きいか否かを判定する（ステップＴ３）。この
判定で、ＲＨw1＞ＲＨw2の場合（ＹＥＳ）は、窓ガラス
Ｇ内面の結露限界湿度ＲＨmax としてＲＨw2を採用し
（ステップＴ４）、ＲＨw1≦ＲＨw2の場合（ＮＯ）は、
結露限界湿度ＲＨmax としてＲＨw1を採用する（ステッ
プＴ５）。

【００２３】続いて、現時点の車室内湿度ＲＨｒとステ
ップＴ４またはステップＴ５で決定された結露限界湿度
ＲＨmax との比較を行なう（ステップＴ６）。ここで、
ＲＨｒ＞ＲＨmax −βの関係を満足する場合（ＹＥＳ）
は、冷媒圧縮機１７を駆動し（ステップＴ７・圧縮機制
御手段）、ＲＨｒ＞ＲＨmax −βの関係を満足しない場
合（ＮＯ）は、冷媒圧縮機１７を停止する（ステップＴ
８・圧縮機制御手段）。なお、ステップＴ６のβは安全
値で、０〜１０％ＲＨ程度の値である。ステップＴ７あ
るいはステップＴ８を実行した後、メインルーチンのス
テップＳ１０へ戻る。

【００２４】次に、窓ガラスＧ内面の結露限界湿度ＲＨ
max と車室内湿度ＲＨｒとの関係を図９に示す。この図
９では、内気センサ４２の検出値（内気温Ｔｒ）が時間
経過とともに上昇することから、内気温Ｔｒを用いて算
出された結露限界湿度ＲＨw1は実線（ｃ）で示すように
時間経過に対して次第に上昇する。また、設定温度Ｔse
t を用いて算出された結露限界湿度ＲＨw2は、破線
（ｄ）で示すように時間経過に対して一定値を示す。こ
こで、湿度センサ４７で検出される車室内湿度ＲＨｒが
一点鎖線（ｅ）で示すように変化した場合を考えると、
図９において、初めからＡ点もしくはＢ点までの間は、
ＲＨｒがＲＨw1およびＲＨw2のどちらよりも低くなるこ
とから、窓ガラスＧは曇らないと判定される。

【００２５】その後、Ｂ点を越えると、ＲＨｒ＞ＲＨw2
となるが、まだＲＨｒ＜ＲＨw1であることから、内気セ
ンサ４２の検出値（内気温Ｔｒ）を用いて算出された結
露限界湿度ＲＨw1を結露限界湿度ＲＨmax とすると、上
記のステップＴ６の判定結果がＮＯとなって冷媒圧縮機
１７は停止する（ステップＴ８）。しかし、この時、車
室内湿度ＲＨｒが、設定温度Ｔset を用いて算出された
結露限界湿度ＲＨw2を越えていることから、窓ガラスＧ
が曇る可能性が非常に高いと言える。従って、ＲＨｒ＞
ＲＨw1（当然ＲＨｒ＞ＲＨw2）となった時点（図９のＣ
点）では、すでに窓ガラスＧに曇りが生じていることか
ら、このＣ点より以前に冷媒圧縮機１７を駆動する必要
がある。

【００２６】そこで、本実施例では、内気温Ｔｒを用い
て算出された結露限界湿度ＲＨw1と、設定温度Ｔset を
用いて算出された結露限界湿度ＲＨw2との小さい方の値
（図９では初めからＡ点までがＲＨw1、Ａ点以後がＲＨ
w2）を窓ガラスＧ内面の結露限界湿度ＲＨmax とするこ
とから、ＲＨｒがＲＨw2を越えるＢ点で冷媒圧縮機１７
が駆動されて、確実に窓ガラスＧが曇るのを防止するこ
とができる。

【００２７】

【発明の効果】本発明の車両用空気調和装置は、内気温
検出手段で検出された車室内温度と温度設定手段で設定
された設定温度との低い方の温度値を用いて算出された
飽和湿度に基づいて冷媒圧縮機の駆動および停止を制御
することができる。従って、時間経過とともに内気温検
出手段の検出値（車室内温度）が上昇して実際の車室内
温度との間に誤差が生じるような場合でも、的確に防曇
制御を実行して、窓ガラスが曇るのを防止することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】車両用空気調和装置の全体模式図である。

【図２】本実施例の制御系に係わるブロック図である。

【図３】エアコン操作パネルの正面図である。

【図４】本実施例の作動を示すフローチャートである。

【図５】送風機制御特性を示すグラフである。

【図６】防曇制御の作動を示すフローチャートである。

【図７】外気温、内気温、結露限界湿度の関係を示すグ
ラフである。

【図８】設定温度と内気温目標値との関係を示すグラフ
である。

【図９】算出された結露限界湿度と実際の車車室内湿度
との関係を示すグラフである。

【図１０】時間経過に対する内気センサの検出値と実際
の内気温の変化を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 車両用空気調和装置 ２ ダクト ４ 冷凍サイクル ６ エアコン制御装置（飽和湿度算出手段、圧縮機制御
手段） １７ 冷媒圧縮機 ２２ 冷媒蒸発器 ２４ ヒータコア（加熱手段） ２７ エアミックスダンパ（吹出空気温度調節手段） ３４ 温度設定スイッチ（温度設定手段） ４２ 内気センサ（内気温検出手段） ４３ 外気センサ（外気温検出手段） ４７ 湿度センサ（車室内湿度検出手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−345515（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−297318（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−261121（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−20904（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60H 3/00 B60H 1/32

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ａ）車室内に空気を送るダクトと、 ｂ）吸引した冷媒を圧縮して吐出する冷媒圧縮機、前記
   ダクト内に配されて、前記冷媒圧縮機の作動によって供
   給された低温低圧の冷媒と前記ダクト内を流れる空気と
   の熱交換を行なう冷媒蒸発器を有する冷凍サイクルと、 ｃ）前記ダクト内で前記冷媒蒸発器の風下に配されて、
   通過する空気を加熱する加熱手段と、 ｄ）前記ダクトより車室内へ吹き出される吹出空気の温
   度調節を行なう吹出空気温度調節手段と、 ｅ）乗員が希望する車室内温度を設定する温度設定手段
   と、 ｆ）車室外温度を検出する外気温検出手段と、 ｇ）車室内温度を検出する内気温検出手段と、 ｈ）車室内湿度を検出する車室内湿度検出手段と、 ｉ）前記内気温検出手段で検出された車室内温度と前記
   温度設定手段で設定された設定温度との低い方の温度値
   と前記外気温検出手段で検出された車室外温度とを基に
   車両の窓ガラス内側表面の飽和湿度を算出する飽和湿度
   算出手段と、 ｊ）この飽和湿度算出手段で算出された飽和湿度が、前
   記車室内湿度検出手段で検出された車室内湿度より小さ
   い時には前記冷媒圧縮機を駆動し、前記飽和湿度算出手
   段で算出された飽和湿度が、前記車室内湿度検出手段で
   検出された車室内湿度より大きい時には前記冷媒圧縮機
   を停止する圧縮機制御手段とを備えた車両用空気調和装
   置。