JP2005138767A - 車両用空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 乗員の温感にあった空調制御を行うことができる車両用空気調和装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 マイクロコンピュータ２は、乗員の実際の表面温度と目標表面温度との差が小さい場合で、かつ乗員の表面温度が目標表面温度よりも高い場合には、吹出し風が乗員の足元に行かないように吹出し口位置を選択し吹出し口位置制御部７へ制御信号を出力する。これにより、たとえば冷房時に乗員の表面温度が安定して定常状態となった場合にも、冷気の足元への吹出しを抑制することができ、足元が冷気で冷やされすぎてしまうといったことがなくなる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両の乗員の温感に合った空調制御を行う車両用空気調和装置に関する。

従来、車両の乗員の表面温度に応じて空調制御を行う車両用空気調和装置として特開平４−２６０８１２号に記載されたようなものがある。この車両用空気調和装置は、乗員の目標表面温度を設定し、実際の表面温度との差が大きいときは空調風の吹出しをベンチレーションモード（ＶＥＮＴ）にして、上方吹出し口としてのサイドベントやセンターベントから乗員の体に集中するように空調風を吹出し、実際の表面温度との差が小さいときは空調風の吹出しをバイレベルモード（Ｂ／Ｌ）にして空調風が体に集中しないようにサイドベントやセンターベントおよび乗員の足元にある足元吹出し口から空調風を拡散させて吹き出すようにしたり、空調風の吹出しをフットモード（ＦＯＯＴ）にして足元吹出し口から空調風を吹き出させたりして、被空調空間内の温度を目標温度となるように制御するものである。
特開平４−２６０８１２号公報

しかしながら、このような従来の車両用空気調和装置において、車両用空気調和装置が定常状態となり、乗員の表面温度が目標表面温度よりも若干高い場合には、冷風を吹出す吹出し口として足元吹出し口が選択されていた。このため冷たい空調風が足元に集中して冷気が下方にたまってしまい、足元が冷やされ過ぎてしまうといった問題があった。

そこで本発明はこのような問題点に鑑み、乗員の温感にあった空調制御を行うことができる車両用空気調和装置を提供することを目的とする。

本発明は、吹出し風を足元方向へ向けて吹出す足元吹出し口と、足元方向よりも上方に向けて吹出し風を吹出す上方吹出し口と、吹出し風を吹出させる吹出し口として、足元吹出し口と上方吹出し口のうち少なくともいずれかを選択する吹出し口位置決定手段とを備えた車両用空気調和装置において、車両室内を撮像して熱画像データを取得する熱画像データ取得部と、該熱画像データ取得部によって取得された熱画像データから、乗員の表面温度を検出する乗員温度検出手段と、乗員の温感に影響を及ぼす部位の周囲温度を検出する周囲温度検出手段と、車両室内の温度を検出する室温検出手段と、乗員温度検出手段の出力と、周囲温度検出手段の出力と、室温検出手段の出力とにもとづいて乗員表面温度の目標表面温度を算出し、該目標表面温度と乗員温度検出手段で検出された乗員表面温度の差を算出する表面温度差算出手段とを備え、吹出し口位置決定手段は、表面温度差算出手段の出力が小さい場合で、かつ乗員温度検出手段によって検出された乗員表面温度が、目標表面温度よりも高い場合には、吹出し口位置として上方吹出し口を選択するものとした。

本発明によれば、表面温度差算出手段の出力が小さく、かつ乗員表面温度が目標表面温度よりも高い場合に、吹出し口位置決定手段は吹出し口位置として上方吹出し口を選択するので、冷房時に乗員の表面温度が安定して定常状態になった場合にも、冷気の足元への吹出しを抑制することができ、足元が冷気で冷やされ過ぎてしまうといったことがなくなる。

次に本発明の実施の形態を実施例により説明する。
図１に本実施例における車両用空気調和装置を示す。
車両用空気調和装置５０は、車両室内を撮影するＩＲカメラ（赤外線カメラ）１、日射センサ３、外気温センサ４、内気温センサ５および目標室温設定部６と、各種の処理を行うマイクロコンピュータ２と、吹出し口位置の制御を行う吹出し口位置制御部７、吹出し風温の制御を行う吹出し風温制御部８および吹出し風量の制御を行う吹出し風量制御部９より構成される。

ＩＲカメラ１は、図２に示すようにセンターコンソール１２上部の車両幅方向中央に取り付けられ、さらに図３に示すように運転者３０と助手席者４０とを撮影範囲に含むように取り付けられる。
マイクロコンピュータ２は、ＩＲカメラ１により取得された熱画像を処理して乗員のいる座席を特定し（なお本実施例においては運転者３０と助手席者４０が車両１１に乗車しているものとする）、マイクロコンピュータ２は特定した運転者３０と助手席者４０の顔３１、４１の表面の代表温度を熱画像の温度分布から検出する。

またマイクロコンピュータ２は、日射センサ３で検出された日射量、外気温センサ４で検出された外気温、内気温センサ５で検出された車両室内の温度、および目標室温設定部６で設定された車両室内の目標室温の各データを取り込み、乗員が快適となるための吹出し口位置、吹出し風温および吹出し風量を決定して出力する。
なお目標室温設定部６には、車両の乗員の入力操作によって目標室温が設定される。

吹出し風量制御部９はマイクロコンピュータ２からの出力信号に応じて、吹出し風を発生させる図示しないブロアモータの制御を行うものである。
吹出し風温は、コンデンサによって冷却された空気と、コンデンサによって冷却された空気をヒータを通過させることによって過熱した空気とを混合することによって制御され、ヒータを通過させる空気量はヒータ前に設置されたエアミックスドアの開閉によって調整される。
吹出し風温制御部８はマイクロコンピュータ２からの出力信号に応じて、エアミックスドアの開閉を制御するエアミックスダンパの制御を行い、吹出し風温を制御するものである。

エアミックスドアを通過し空調された空調風を複数設けられた吹出し口へと導く空気の流路に、モードドアが設けられている。
吹出し口位置制御部７はマイクロコンピュータ２からの出力信号に応じて、モードドアの開閉の制御を行い、空調風を吹出させる吹出し口位置を選択する。

次に、図４を用いてマイクロコンピュータ２の動作について説明する。
マイクロコンピュータ２が空調制御を開始すると、ステップ１００において、本処理において使用する各値の初期化を行う。
ステップ１０１において、マイクロコンピュータ２はＩＲカメラ１を用いて、図３に示される撮影範囲の熱画像データを取得する。このときに取得される熱画像データは表面温度が高い場所ほど濃度値が高い画像となる。

ステップ１０２において、ステップ１０１で取得した熱画像データから、運転者の顔温度を検出する。この処理では、ＩＲカメラ１の車両への取り付け位置にもとづいて検出対象である運転者の存在位置を特定し、その特定した領域内の温度分布から検出対象となる運転者がいるかどうかを判断する。運転者がいる場合には領域内の平均温度や最高温度をその領域の代表温度として検出する。このときに計測される代表温度として、図３に示す運転者３０の顔３１の温度であるＴ（Ｆ−ｍｓｒ）を設定する。
助手席側の処理は運転席側の処理と同様であるため、以降では運転席側の処理についてのみ説明する。

次にステップ１０３において、日射センサ３により日射量、外気温センサ４により外気温を計測して、その結果にもとづいて乗員の温感に影響を及ぼす周囲温度Ｔ（Ａ）を算出する。この乗員の温感に影響を及ぼす周囲温度とは、日光によって加熱されてその輻射熱によって乗員の温感に影響を与えるシート表面や窓ガラスの温度がある。なお本実施例においては、シート表面温度を乗員の温感に影響を及ぼす周囲温度Ｔ（Ａ）とする。
このシート表面温度の算出には、日射量と外気温の各値に対応するシート表面温度をあらかじめマップとして記憶しておき、検出された日射量と外気温とよりシート表面温度を算出する。

次にステップ１０４において、内気温センサ５の出力である現在の車両室内の室温Ｔ（Ｒ−ｍｓｒ）を取り込む。なお内気温センサ５は、図２に示されるようにセンターコンソール１２の下方に取り付けられている。
ステップ１０５において、目標室温設定部６に設定された目標室温Ｔ（Ｒ−ｔｇｔ）を取り込む。

ステップ１０６において、ステップ１０２で検出された運転者３０の顔３１の表面温度Ｔ（Ｆ−ｍｓｒ）と、ステップ１０３で算出した乗員の周囲温度Ｔ（Ａ）およびステップ１０４で取り込んだ現在の室温Ｔ（Ｒ−ｍｓｒ）とにもとづいて、運転者３０の目標表面温度Ｔ（Ｆ−ｔｇｔ）を算出する。この算出は、たとえば表面温度Ｔ（Ｆ−ｍｓｒ）、乗員の周囲温度Ｔ（Ａ）、現在の室温Ｔ（Ｒ−ｍｓｒ）とにもとづいて乗員が快適と感じる表面温度をあらかじめマップとして記憶しておき、検出された表面温度、乗員の周囲温度、現在の室温に応じて算出された乗員が快適と感じる表面温度を、乗員の目標表面温度Ｔ（Ｆ−ｔｇｔ）として決定するものである。

ステップ１０７において、ステップ１０２で検出された運転者３０の顔３１の表面温度Ｔ（Ｆ−ｍｓｒ）と、ステップ１０６で算出した運転者３０の目標表面温度Ｔ（Ｆ−ｔｇｔ）から、次式を用いて表面温度差ΔＴ（Ｆ）を算出する。
ΔＴ（Ｆ）＝Ｔ（Ｆ−ｔｇｔ）−Ｔ（Ｆ−ｍｓｒ） （１）

次にステップ１０８において、ステップ１０４で取り込んだ現在の室温Ｔ（Ｒ−ｍｓｒ）とステップ１０５で算出した目標室温Ｔ（Ｒ−ｔｇｔ）から、次式を用いて室温差ΔＴ（Ｒ）を算出する。
ΔＴ（Ｒ）＝Ｔ（Ｒ−ｔｇｔ）−Ｔ（Ｒ−ｍｓｒ） （２）

ステップ１０９において、ステップ１０７で算出した表面温度差ΔＴ（Ｆ）の絶対値が所定値Ｔｈ以下であるかどうかを判断する。ΔＴ（Ｆ）の絶対値が所定値Ｔｈ以下、すなわち乗員の目標表面温度と現在の表面温度の差が小さいと判断されると、マイクロコンピュータ２は乗員の表面温度が目標表面温度付近で安定し、空調が定常状態であると判断してステップ１１０へ進む。一方、ΔＴ（Ｆ）の絶対値が所定値Ｔｈ以下でない場合には、空調が定常状態でないものとしてステップ１１３へ進む。

ステップ１１０では、ステップ１０７で算出した表面温度差ΔＴ（Ｆ）の符号が負（運転者３０の現在の表面温度が目標表面温度よりも高い場合）であればステップ１１１へ進み、負で無い場合にはステップ１１４へ進む。
ステップ１１１において、吹出し口位置の選択を行う。ここではステップ１０９において空調が定常状態であると判断され、かつステップ１１０において運転者３０の現在の表面温度が目標表面温度よりも高いと判断されているので（図５に示す領域Ａ）、吹出し口位置としてバイレベルモード、またはベンチレーションモードを選択する。

この吹出し口位置のモード選択については、図５に示すように表面温度差ΔＴ（Ｆ）が負の方向へ変化している場合にはバイレベルモード（Ｂ／Ｌ）を選択する。また表面温度差ΔＴ（Ｆ）が正の方向へ変化している場合であり、かつ表面温度差ΔＴ（Ｆ）が所定値−Ｔｈから所定値Ｔ２となるまではベンチレーションモード（ＶＥＮＴ）を選択し、所定値Ｔ２から０となるまではバイレベルモードを選択する。
この吹出し口位置の選択により、吹出し風温が低いときに足元から風が吹き出さないようになる。

ステップ１１２において、選択された吹出し口位置の信号や、算出された室温差ΔＴ（Ｒ）などをもとに吹出し風温や吹出し風量などを算出し、該算出結果を出力信号として各制御部７、８、９へ出力する。出力信号の出力後、ステップ１０１へ戻り上述の処理を繰り返す。
各制御部への出力信号の算出方法は既知の方法を用いることができ、たとえば特開平４−２６０８１２号公報に記載の方法を用いて、各モードドア位置、エアミックスダンパ開度およびブロワモータを制御するための出力信号を算出することもできる。

ステップ１１３では、ステップ１０９でΔＴ（Ｆ）の絶対値が所定値Ｔｈよりも大きい、すなわち運転者３０の目標表面温度と現在の表面温度の差が大きいと判断されているので（図５に示す領域ＢおよびＣ）、空調が定常状態でない場合の吹出し口位置の選択を行う。この場合には、運転者３０の全身を冷暖房する必要があるので、吹出し口位置としてバイレベルモード、またはベンチレーションモードを選択してステップ１１２へ進む。
この吹出し口位置のモード選択については、表面温度差ΔＴ（Ｆ）が図５に示す領域Ｂ内で変化している場合において、表面温度差ΔＴ（Ｆ）が負の方向へ変化している場合であり、かつ表面温度差ΔＴ（Ｆ）が所定値−Ｔｈから所定値Ｔ１となるまではバイレベルモードを選択し、所定値−Ｔｈ以下の時はベンチレーションモードを選択する。
表面温度差ΔＴ（Ｆ）が正の方向へ変化している場合にはベンチレーションモードを選択する。

また表面温度差ΔＴ（Ｆ）が図５に示す領域Ｃ内で変化している場合において、表面温度差ΔＴ（Ｆ）が正の方向へ変化している場合であり、かつ表面温度差ΔＴ（Ｆ）が所定値Ｔｈから所定値Ｔ６となるまではバイレベルモードを選択し、所定値Ｔ６以上の時はベンチレーションモードを選択する。
表面温度差ΔＴ（Ｆ）が負の方向へ変化している場合であり、表面温度差ΔＴ（Ｆ）が減少して所定値Ｔ５となるまではベンチレーションモードを選択し、所定値Ｔ５から所定値Ｔｈとなるまではバイレベルモードを選択する。

またステップ１１４において、運転者３０の現在の表面温度が目標表面温度よりも低い場合の吹出し口位置の選択を行う。ここでは、ステップ１０９において空調が定常状態であると判断され、かつステップ１１０において運転者３０の現在の表面温度が目標表面温度よりも低いと判断されているので（図５に示す領域Ｄ）、吹出し口位置としてフットモード、またはバイレベルモードを選択して次へ進む。

この吹出し口位置のモード選択については、図５に示すように表面温度差ΔＴ（Ｆ）が正の方向へ変化している場合であり、かつ表面温度差ΔＴ（Ｆ）が０から所定値Ｔ４となるまではフットモード（ＦＯＯＴ）を選択し、所定値Ｔ４から所定値Ｔｈとなるまではバイレベルモードを選択する。
表面温度差ΔＴ（Ｆ）が負の方向へ変化している場合であり、かつ表面温度差ΔＴ（Ｆ）が所定値Ｔｈから所定値Ｔ３となるまではバイレベルモードを選択し、所定値Ｔ３から０となるまではフットモードを選択する。
この吹出し口位置の選択により、吹出し風温が高いときに足元から風が吹き出す。

なお、表面温度差ΔＴ（Ｆ）のわずかな変動で吹出し口位置が頻繁に切り替わること避けるために、吹出し口位置のモード切り替わり点である所定値Ｔ１とＴ２、所定値Ｔ３とＴ４、所定値Ｔ５とＴ６にそれぞれヒステリシスを設けてある。

本実施例において、ＩＲカメラ１が本発明における熱画像データ取得部を構成する。またステップ１０２が本発明における乗員温度検出手段を構成し、ステップ１０３が本発明における周囲温度検出手段を構成する。さらに内気温センサ５が本発明における室温検出手段を構成し、ステップ１０７が本発明における表面温度差算出手段を、ステップ１０９〜ステップ１１１、ステップ１１３およびステップ１１４が本発明における吹出し口位置決定手段を構成する。ステップ１０８が本発明における室温差算出手段を構成する。

本実施例は以上のように構成され、乗員の実際の表面温度と目標表面温度との差が小さい場合で、かつ乗員の表面温度が目標表面温度よりも高い場合には、吹出し風が乗員の足元に行かないように吹出し口位置を選択するので、たとえば夏場の冷房時に乗員の表面温度が安定して定常状態となった場合には、冷気の足元への吹出しを抑制することができ、足元が冷気で冷やされすぎてしまうといったことがなくなる。

また、乗員の実際の表面温度と目標表面温度との差が小さい場合で、かつ乗員の表面温度が目標表面温度よりも低い場合には、冷気の溜まりやすい足元から温風が吹き出されるように吹出し口位置を選択するので、たとえば冬場の暖房時には、冷気が溜まりやすい足元から温風を吹き出させ、車両室内を効率よく暖房することができる。
このように冷風は乗員の顔に、温風は足元にという吹出し口位置の選択が可能となるので、季節を問わず乗員の温感にあった空調調節を実現可能な車両用空気調和装置を提供することができる。

なお上記実施例においては、ステップ１０３において日射センサ３および外気温センサ４によって検出された日射量と外気温とから乗員の周囲温度としてシート表面温度を検出するものとしたが、ＩＲカメラ１によって取得された熱画像データより図３に示されるようにシート３７の表面温度や窓ガラス３６の温度を直接、周囲温度として取得することができる。

また上記実施例においては、ステップ１０４において内気温センサ５によって車両室内の室温Ｔ（Ｒ−ｍｓｒ）を検出するものとしたが、ＩＲカメラ１によって取得された図３に示す熱画像データの、たとえば天井３５の温度Ｔ（ＲＯＯＦ）を、内気温センサ５によって検出された車両室内の室温Ｔ（Ｒ−ｍｓｒ）の替わりに用いることができる。
このようにＩＲカメラ１によって取得された熱画像データを用いて、乗員の周囲温度や車両室内の温度を取得することができるので、日射センサ３、外気温センサ４や内気温センサ５などを備える必要が無くなる。

さらに、本実施例においては１個のＩＲカメラ１を用いて運転者３０と助手席者４０とを撮影するものとしたが、それぞれの座席を撮影範囲とする複数取り付けられたＩＲカメラで、個々に乗員を撮影することもできる。

またステップ１１１において吹出し口位置のモード選択を行う際に、ステップ１０８において算出された室温差ΔＴ（Ｒ）を用いて、ΔＴ（Ｒ）＜０の場合にはベンチレーションモード（ＶＥＮＴ）を、ΔＴ（Ｒ）≧０の場合にはバイレベルモード（Ｂ／Ｌ）を選択することもできる。
さらにステップ１１３において吹出し口位置のモード選択を行う際にも、室温差ΔＴ（Ｒ）を用いて、ΔＴ（Ｒ）＜０の場合にはベンチレーションモードを、ΔＴ（Ｒ）≧０の場合にはバイレベルモードを選択することもできる。
ステップ１１４において吹出し口位置のモード選択を行う際にも、室温差ΔＴ（Ｒ）を用いて、ΔＴ（Ｒ）＜０の場合にはバイレベルモードを、ΔＴ（Ｒ）≧０の場合にはフットモード（ＦＯＯＴ）を選択することもできる。

本実施例における車両用空気調和装置を示す図である。 ＩＲカメラの取り付け位置を示す図である。 ＩＲカメラによって取得された熱画像データを示す図である。 マイクロコンピュータにおける処理の流れを示す図である。 吹出し口位置選択の例を示す図である。

符号の説明

１ ＩＲカメラ
２ マイクロコンピュータ
３ 日射センサ
４ 外気温センサ
５ 内気温センサ
６ 目標室温設定部
７ 吹出し口位置制御部
８ 吹出し風温制御部
９ 吹出し風量制御部
１１ 車両
１２ センターコンソール
３０ 運転者
３１、４１ 顔
３５ 天井
３６ 窓ガラス
３７ シート
４０ 助手席者
５０ 車両用空気調和装置

Claims (3)

1. 吹出し風を足元方向へ向けて吹出す足元吹出し口と、
   前記足元方向よりも上方に向けて吹出し風を吹出す上方吹出し口と、
   前記吹出し風を吹出させる吹出し口として、前記足元吹出し口と上方吹出し口のうち少なくともいずれかを選択する吹出し口位置決定手段とを備えた車両用空気調和装置において、
   車両室内を撮像して熱画像データを取得する熱画像データ取得部と、
   該熱画像データ取得部によって取得された熱画像データから、乗員の表面温度を検出する乗員温度検出手段と、
   乗員の温感に影響を及ぼす部位の周囲温度を検出する周囲温度検出手段と、
   車両室内の温度を検出する室温検出手段と、
   前記乗員温度検出手段の出力と、前記周囲温度検出手段の出力と、前記室温検出手段の出力とにもとづいて乗員表面温度の目標表面温度を算出し、該目標表面温度と前記乗員温度検出手段で検出された乗員表面温度の差を算出する表面温度差算出手段とを備え、
   前記吹出し口位置決定手段は、前記表面温度差算出手段の出力が小さい場合で、かつ前記乗員温度検出手段によって検出された乗員表面温度が、前記目標表面温度よりも高い場合には、吹出し口位置として前記上方吹出し口を選択することを特徴とする車両用空気調和装置。
2. 車両室内の空調目標温度を設定する目標室温設定部と、
   前記室温検出手段によって検出された車両室内の温度と前記目標室温設定部によって設定された空調目標温度との差を算出する室温差算出手段とを備え、
   該室温差算出手段および吹出し口位置決定手段の出力にもとづいて、吹出し風温および吹出し風量を決定する空調状態決定手段を備えることを特徴とする請求項１記載の車両用空気調和装置。
3. 前記周囲温度検出手段または前記室温検出手段は、
   前記熱画像データ取得部からの出力である熱画像データから、前記周囲温度および前記車両室内の温度を検出することを特徴とする請求項１または２記載の車両用空気調和装置。

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