JP2005126009A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ガラスルーフ用カバーの開閉により車室内への熱負荷が変化しても空調快適性を維持する。
【解決手段】 車両のルーフパネル１２に開口部１１を形成し、この開口部１１を覆うように設けられるガラスルーフ１０と、ガラスルーフ１０に面して設けられ、ガラスルーフ１０を覆うように車室内側に開閉可能に設けられるカバー１４と、カバー１４の開閉状態を検出する開閉検出センサ３４と、車両に作用する熱負荷に応じて目標吹出温度Ｔを演算する温度演算手段３０と、目標吹出温度Ｔに応じて車室内の空調を制御する空調制御手段３０，２２，２４ａ，２７ａ〜２９ａと、開閉検出センサ３４により開状態が検出されると、閉状態が検出されたときよりも目標吹出温度Ｔを低くする温度補正手段３０とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両に作用する熱負荷に応じて車室内の空調を制御する車両用空調装置に関する。

この種の車両用空調装置として、日射センサや室内温度センサにより日射量や室内温度等を検出し、これら検出値に基づいて目標吹出温度を演算し、この目標吹出温度に応じて車室内を空調制御するようにしたものが知られている（例えば特許文献１参照）。これによれば外気温度が所定値以上の暖房時に室内温度が設定温度以上になると、目標吹出温度を設定する際の日射量の重み付け量（係数）を通常よりも大きくし、目標吹出温度を通常よりも低くする。

特許第２７６２７２８号公報

ところで、一般に、ガラスルーフ（またはサンルーフ）を有する車両にあっては、ガラスルーフを覆うように開閉可能なガラスルーフ用カバーが車室内側に設けられ、カバーの開閉に応じて日射の影響による車室内の熱負荷が変化する。しかしながら、上記公報記載の日射センサや室内温度センサによっては、カバーの開閉に伴う車室内の熱負荷の変化を良好に検出することができず、カバーの開閉の度に乗員の空調快適性が損なわれるという問題がある。

本発明による車両用空調装置は、車両のルーフに開口部を形成し、この開口部を覆うように設けられる採光部材と、採光部材に面して設けられ、採光部材から入射する日射を遮蔽するように車室内側に開閉可能に設けられる遮光カバーと、遮光カバーの開閉状態を検出する開閉検出手段と、車両に作用する熱負荷に応じて目標吹出温度を演算する温度演算手段と、目標吹出温度に応じて車室内の空調を制御する空調制御手段と、開閉検出手段により遮光カバーの開状態が検出されると、閉状態が検出されたときよりも目標吹出温度を低くする温度補正手段とを備えることを特徴とする。
日射量を検出する日射検出手段を有し、日射検出手段により検出された日射強度が大きいほど目標吹出温度を低くするようにしてもよい。

本発明によれば、遮光カバーの開閉状態を検出し、カバー開状態が検出されると閉状態が検出されたときよりも目標吹出温度を低く補正するようにした。これにより遮光カバーの開放動作によってルーフ側から車室内に作用する熱負荷が増加した場合に目標吹出温度が減少し、乗員の空調快適性を維持できる。

以下、図１〜図４を参照して本発明による車両用空調装置の実施の形態について説明する。
図１は、本発明が適用される車両（例えばワゴン者）のルーフを車室内側から見た断面斜視図である。ルーフ上面はガラスルーフ１０で覆われ、ガラスルーフ１０の下側には開口部１１を有するルーフパネル１２が形成されている。ルーフパネル１２の車両左右方向端部にはそれぞれガイドレール１３が形成され、ルーフパネル１２の下側にはガイドレール１３に沿って車両前後方向にスライド可能な幌状のガラスルーフ用カバー１４が設けられている。

カバー１４は日射を遮る遮光カバーであり、カバー１４を前方にスライドすると（カバー閉状態）、車室内の天井部全体がカバー１４により覆われ、車室内への日射が遮られる。一方、図示のようにカバー１４を後方にスライドすると（カバー開状態）、天井部が開放されてガラスルーフ１０が車室内に露出し、車室内に日射が当たる。カバー開状態では、カバー１４は車両後部に折り畳まれて格納される。遮光カバー１４は手動で開閉する。なお、電動で開閉するものでもよい。

ところで、ガラスルーフ１０に日射が当たると、そのエネルギーの一部はガラスルーフ１０を透過し、一部は反射し、そして残りはガラスルーフ１０に吸収される。吸収されたエネルギーはガラス自体の温度を上昇させて、ガラスルーフ１０は輻射熱を放出する。本実施形態のガラスルーフ１０には、上方からの強い日射を弱めるために、日射の一部を遮断する着色層が設けられている。この層によりクリアガラスよりもガラスルーフ１０のエネルギー吸収量が多くなり、輻射熱が増加する。したがって、カバー開状態においては、車室内には日射が当たるだけでなくガラスルーフ１０からの輻射熱も作用し、乗員はカバー閉状態よりもルーフ側からの熱負荷を一層大きく感じる。このようなカバー１４の開閉により乗員が感じる熱負荷の違いを考慮して、本実施の形態では以下のように空調装置を構成する。

図２は、空調装置の全体構成を示す図である。空調ユニット２０の空気導入部にはブロアファン２１が配設されている。ブロアファン２１はブロアモータ２２により回転し、ブロアファン２１の回転により空調ユニット２０内に内気または外気を吸い込む。吸い込まれた空気はエバポレータ２３を通過して除湿、冷却された後、エアミックスドア２４の開度に応じて一部はヒータコア２５を通過して加熱され、残りはヒータコア２５をバイパスする。ヒータコア２５を通過、バイパスした空気はエアミックスチャンバ２６で混合され、空調モードに応じて開閉するベントドア２７，デフドア２８，フットドア２９を介し、各吹出口から車室内に送風される。エアミックスドア２４，ベントドア２７，デフドア２８，およびフットドア２９は、それぞれドア駆動用アクチュエータ２４ａ，２７ａ〜２９ａにより開閉される。

コントローラ３０には車室内温度を検出する車室内温度センサ３１と、外気温度を検出する外気温センサ３２と、日射量（日射強度）を検出する日射センサ３３と、カバー１４の開閉を検出する開閉検出センサ３４と、車室内温度を設定する温度設定器３５とが接続されている。日射センサ３３は、フロントガラス基端部近傍のインストルメントパネル上面に設けられる。開閉検出センサ３４は、例えばカバー１４の全閉時にオフし、カバーが所定量以上開放するとオンする接点式スイッチである。

コントローラ３０ではこれらからの入力信号に基づいて後述する処理を実行し、ブロアモータ２２，ドア駆動用アクチュエータ２４ａおよび２７ａ〜２９ａにそれぞれ制御信号を出力し、ブロアファン２１，エアミックスドア２４，ベントドア２７，デフドア２８，およびフットドア２９の駆動をそれぞれ制御する。

図３は、コントローラ３０で実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは例えばオートエアコンスイッチ（不図示）のオンによりスタートする。まず、ステップＳ１で初期設定を行う。通常のオートエアコンモードにおいては、例えば設定温度を２５℃に初期設定する。次いで、ステップＳ２でセンサ３１〜３４および温度設定器３５からの信号を取り込む。ステップＳ３では、これらの入力信号に基づき、空調制御の基準となる目標吹出温度Ｔを演算する。この場合、検出された外気温ＴAM、日射量ＱSUN、車室内温度ＴINC、設定温度ＴPTCにそれぞれ所定の係数（Ａ〜Ｄ）を乗じたものを互いに加算し（Ａ×ＴAM＋Ｂ×ＱSUN＋Ｃ×ＴINC＋Ｄ×ＴPTC）、目標吹出温度Ｔを演算する。ここで演算された目標吹出温度Ｔは、カバー１４の開放による熱負荷の増加を考慮しないで求めた温度である。なお、この種の目標吹出温度Ｔの演算は周知であり、詳細な説明を省略する。

次いで、ステップＳ４で開閉検出センサ３４からの信号によりカバー１４が開放されているか否かを判定する。ステップＳ４が肯定されるとステップＳ５に進み、否定されるとステップＳ５をパスしてステップＳ６に進む。ステップＳ５では、日射センサ３３で検出された日射量ＱSUNに所定の係数α（＞０）を乗じたものをステップＳ４の目標吹出温度Ｔから減算し、目標吹出温度Ｔを補正する。係数αは車種毎に設定される。

次いで、ステップＳ６で目標吹出温度Ｔに基づいてブロアモータ２２およびドア駆動用アクチュエータ２４ａ，２７ａ〜２９ａをそれぞれ制御する。すなわち、実際の吹出風温度が目標吹出温度Ｔと等しくなるようにエアミックスドア２４の開度を制御し（吹出風温度制御）、目標吹出温度Ｔに応じてベントドア２７，デフドア２８，フットドア２９の開閉を制御し（吹出口制御）、エアミックスドア２４の開度に応じてブロアファン２１の回転数を制御する（風量制御）。次いでステップＳ２に戻り、同様な処理を繰り返す。

次に、本実施の形態に係わる車両用空調装置の動作をより具体的に説明する。
ルーフガラス用カバー１４が閉状態では、上述したように外気温ＴAM、日射量ＱSUN、車室内温度ＴINC、設定温度ＴPTC外気温に応じて目標吹出温度Ｔを演算し（ステップＳ３）、この目標吹出温度Ｔに基づいて吹出風温度、吹出口、風量をそれぞれ制御する（ステップＳ４→ステップＳ６）。この場合、ルーフガラス１０を透過する日射およびルーフガラス１０からの輻射熱がカバー１４により遮断されるため、乗員はルーフ側からの熱負荷の増加を感じない。したがって、目標吹出温度Ｔの算定にあたって、ルーフ側からの熱負荷の増加を考慮する必要がない。

一方、ルーフガラス用カバー１４が開状態では、カバー１４を透過して車室内に日射が入射されるとともに、カバー１４からの輻射熱が車室内に作用する。その結果、ルーフ側からの熱負荷が増加し、乗員は熱さを感じる。この場合、コントローラ３０は日射強度ＱSUNが強いほど目標吹出温度Ｔを低くし（ステップＳ５）、カバー開状態の目標吹出温度Ｔはカバー閉状態の目標吹出温度Ｔよりも低くなる。そして、この目標吹出温度Ｔに基づいて吹出風温度、吹出口、風量をそれぞれ制御する（ステップＳ５→ステップＳ６）。これにより熱負荷の増加に応じて車室内が空調制御され、カバー１４の開放動作に伴い日射の影響による熱負荷が急増した場合でも、乗員の空調快適性を保つことができる。

すなわち、カバー１４の開放によりルーフ側からの熱負荷が急増した場合、車室内の温度上昇よりも乗員は早く熱さを感じる。そのため、車室内温度センサ３１の検出値ＴINCに基づいて目標吹出温度Ｔを求め、この目標吹出温度Ｔに応じて空調制御したのでは（ステップＳ３→ステップＳ４→ステップＳ６）、車室内温度ＴINCの増加により目標吹出温度Ｔが低下するのに時間がかかり、乗員の空調快適性を損なう。この点、カバー１４の開放時に目標吹出温度Ｔを減少させ、この補正後の目標吹出温度Ｔに応じて空調制御すると（ステップＳ３→ステップＳ４→ステップＳ５→ステップ６）、熱負荷の増加に対して空調動作に遅れがなく、乗員の空調快適性が向上する。

以上の実施の形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）開閉検出センサ３４によりルーフガラス用カバー１４の開閉を検出し、カバー開状態の目標吹出温度Ｔをカバー閉状態の目標吹出温度Ｔより低くするようにした。これにより日射の影響によるルーフ側からの熱負荷の増加に応じて目標吹出温度Ｔが補正され、カバー１４の開放動作によって熱負荷が急増した場合に、車室内温度ＴINCが上昇する前に目標吹出温度Ｔが減少し、乗員の空調快適性を維持できる。
（２）日射強度ＱSUNが強いほど目標吹出温度Ｔを低くするようにしたので（ステップＳ５）、目標吹出温度Ｔが低くなりすぎることはなく、乗員が感じる熱負荷に対して目標吹出温度Ｔを良好に制御できる。

なお、上述した目標吹出温度Ｔの補正処理（ステップＳ５）は、車室内の温度上昇の応答遅れの間、所定時間だけ継続し、所定時間経過後は補正処理を終了してもよい。すなわち、所定時間の経過により車室内の温度が十分に上昇した後は、車室内温度センサ３１の検出値がカバー１４の開放による熱負荷の増加を反映しているので、カバー閉状態と同様に目標吹出温度Ｔを補正することなく空調制御を行うようにしてもよい。あるいは時間経過に伴い補正値（α・ＱSUN）を徐々に小さくするようにしてもよい。この場合、係数αを時間の関数とし、時間経過に伴い徐々にαを小さくすればよい。

上記実施の形態では、カバー開状態で補正値（α・ＱSUN）を減算するようにしたが、これとは逆にカバー閉状態において補正値（α・ＱSUN）を加算するようにしてもよい。この場合、ステップＳ３でカバー開状態における目標吹出温度Ｔを求めるようにすればよい。すなわち、温度補正手段としてのコントローラ３０の構成は上述したものに限らない。

開閉検出センサ３４によりカバー１４の開閉状態をオンオフ的に検出するようにしたが、カバー１４の開放量を検出し、この開放量に応じて補正値を調整するようにしてもよい。例えばカバー１４を半分だけ開放する場合はカバー１４を全開する場合よりも補正値を小さくするようにしてもよい。すなわち開閉検出手段としての開閉検出センサ３４はカバー１４の開閉を検出するだけでなく、カバー１４の開放量をするものであってもよい。

外気温ＴAM、日射量ＱSUN、車室内温度ＴINC、設定温度ＴPTCに基づいて目標吹出温度Ｔを演算するようにしたが（ステップＳ３）、車両に作用する熱負荷に応じて目標吹出温度Ｔを演算するのであれば、温度演算手段が他のパラメータにより目標吹出温度Ｔを演算してもよい。また、目標吹出温度に応じて吹出風、吹出口、風量を制御するようにしたが（ステップＳ６）、空調制御手段としての構成はこれに限らない。

上記実施の形態では、ガラスルーフ１０に着色層を設けたが、クリアガラスでもよい。また、ガラス以外の採光部材（例えばアクリル）により形成してもよい。採光部材は、開閉可能なサンルーフのガラスでもよい。したがって、遮光カバーの構成は上述したカバー１４に限らず、サンルーフ用ガラスの下方に設けられるカバーでもよい。日射強度検出手段としての日射センサ３３の取付位置は上述した位置に限らない。すなわち、本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施の形態の車両用空調装置に限定されない。

本発明が適用される車両のルーフの断面斜視図。 本発明の実施の形態に係わる車両用空調装置の構成を示す図。 図２の車両用空調装置を構成するコントローラにおける処理の一例を示すフローチャート。

符号の説明

１０ ガラスルーフ １１ 開口部
１２ ルーフパネル １４ カバー
２１ ブロアファン ２４ エアミックスドア
２７ ベントドア ２８ デフドア
２９ フットドア ３０ コントローラ
３１ 車室内温度センサ ３３ 日射センサ
３４ 開閉検出センサ

Claims (2)

1. 車両のルーフに開口部を形成し、この開口部を覆うように設けられる採光部材と、
   前記採光部材に面して設けられ、前記採光部材から入射する日射を遮蔽するように車室内側に開閉可能に設けられる遮光カバーと、
   前記遮光カバーの開閉状態を検出する開閉検出手段と、
   車両に作用する熱負荷に応じて目標吹出温度を演算する温度演算手段と、
   前記目標吹出温度に応じて車室内の空調を制御する空調制御手段と、
   前記開閉検出手段により前記遮光カバーの開状態が検出されると、閉状態が検出されたときよりも前記目標吹出温度を低くする温度補正手段とを備え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、
   日射量を検出する日射検出手段を有し、
   前記温度補正手段は、前記日射検出手段により検出された日射強度が大きいほど前記目標吹出温度を低くすることを特徴とする車両用空調装置。

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