本発明の第1実施形態について図面を参照して説明する。図1は本実施形態による車両用空調装置の室内空調ユニット部の吹出口配置状態を示す平面概要図、図2は室内空調ユニット部および制御ブロックを含む全体構成図である。
本第1実施形態は、車室内1の前後左右の計4つの空調ゾーン1a、1b、1c、1dをそれぞれ独立して空調制御する。図1、図2は右ハンドル車の場合を示しており、上記空調ゾーン1a〜1dをより具体的に説明すると、空調ゾーン1aは、前席空調ゾーンのうち右側、すなわち、運転席側に位置する。空調ゾーン1bは、前席空調ゾーンのうち左側、すなわち、助手席側に位置する。
そして、空調ゾーン1cは、後席空調ゾーンのうち右側窓寄りに位置し、空調ゾーン1dは、後席空調ゾーンのうち左側窓寄りに位置する。なお、図1中の前後左右の各矢印は、車両搭載時における前後左右の方向を示す。
車両用空調装置の室内空調ユニット部は空調手段としての前席用空調ユニット5と後席用空調ユニット6とから構成されている。前席用空調ユニット5は、前席左右の空調ゾーン1a、1bのそれぞれの空調状態(例えば、空気温度)を独立して調整するためのものであり、後席用空調ユニット6は、後席左右の空調ゾーン1c、1dのそれぞれの空調状態を独立して調整するためのものである。
前席用空調ユニット5は、車室内1の最前部の計器盤7の内側に配置されており、後席用空調ユニット6は、車室内1の最後方に配置されている。前席用空調ユニット5は、車室内1の前席側に空気を送風するためのダクト50を備えている。このダクト50の最上流部には、車室内1から内気を導入するための内気導入口50aおよび車室外から外気を導入するための外気導入口50bが設けられている。
さらに、ダクト50には、外気導入口50bおよび内気導入口50aを選択的に開閉する内外気切替ドア51が設けられており、この内外気切替ドア51には、駆動手段としてのサーボモータ510aが連結されている。
また、ダクト50内のうち外気導入口50bおよび内気導入口50aの空気下流側には、車室内1に向けて吹き出される空気流を発生させる遠心式送風機52が設けられている。遠心式送風機52は、遠心式羽根車およびこの羽根車を回転させるブロワモータ52aにより構成されている。なお、図2において、この羽根車は図の簡略化のため軸流式羽根車を示しているが、実際は遠心式の羽根車が使用されている。
さらに、ダクト50内にて遠心式送風機52の空気下流側には、空気を冷却する空気冷却手段としてのエバポレータ53が設けられており、さらに、このエバポレータ53の空気下流側には、空気加熱手段としてのヒータコア54が設けられている。
そして、ダクト50内のうちエバポレータ53の空気下流側には仕切り板57が設けられており、この仕切り板57により、ダクト50内の空気通路を車両左右両側の2つの通路、すなわち、運転席側通路50cと助手席側通路50dとに仕切っている。
運転席側通路50cのうちヒータコア54の側方には、バイパス通路51aが形成されており、バイパス通路51aは、ヒータコア54に対してエバポレータ53により冷却された冷風をバイパスさせる。
また、助手席側通路50dのうちヒータコア54の側方には、バイパス通路51bが形成されており、バイパス通路51bは、ヒータコア54に対してエバポレータ53により冷却された冷風をバイパスさせる。
運転席側通路50cおよび助手席側通路50dにおいてヒータコア54の空気上流側に、それぞれ、エアミックスドア55a、55bが独立に操作可能に設けられている。運転席側のエアミックスドア55aは、その開度により、運転席側通路50cを流通する冷風のうちヒータコア54を通る量(温風量)とバイパス通路51aを通る量(冷風量)との比を調整して、前席運転席側の空調ゾーン1aへの吹出空気温度を調整する。
また、助手席側のエアミックスドア55bは、その開度により、助手席側通路50dを流通する冷風のうちヒータコア54を通る量(温風量)とバイパス通路51bを通る量(冷風量)との比を調整して、前席助手席側の空調ゾーン1bへの吹出空気温度を調整する。
なお、前席左右のエアミックスドア55a、55bには、駆動手段としてのサーボモータ550a、550bがそれぞれ連結されており、エアミックスドア55a、55bの開度は、サーボモータ550a、550bによって、それぞれ独立に調整される。
エバポレータ53は、図示しないコンプレッサ、凝縮器、受液器、減圧器とともに、周知の冷凍サイクルを構成している低圧側の冷却用熱交換器である。このエバポレータ53は、ダクト50内を流れる空気から低圧側冷媒が蒸発潜熱を吸熱して蒸発することにより、ダクト50内の空気を冷却する。なお、冷凍サイクルのコンプレッサは、車両エンジンに電磁クラッチ(図示しない)を介して連結され、電磁クラッチを断続制御することによって駆動停止制御される。
ヒータコア54は、車両エンジンからの温水(エンジン冷却水)を熱源とする加熱用熱交換器であり、このヒータコア54は蒸発器53通過後の空気を加熱する。
運転席側通路50cおよび助手席側通路50dのうちヒータコア54の空気下流側(最下流部)には、運転席側フェイス吹出口2aおよび助手席側フェイス吹出口2bが設けられている。
運転席側フェイス吹出口2aは、運転席側通路50cから運転席に着座する運転席乗員の上半身に向けて空気を吹き出す。また、助手席側フェイス吹出口2bは、助手席側通路50dから助手席に着座する助手席乗員の上半身に向けて空気を吹き出す。
さらに、運転席側通路50cおよび助手席側通路50dのうち運転席側フェイス吹出口2aおよび助手席側フェイス吹出口2bの各空気上流部には、それぞれ、運転席側フェイス吹出口2aを開閉する吹出口切替ドア56aおよび助手席側フェイス吹出口2bを開閉する吹出口切替ドア56bが設けられている。これら吹出口切替ドア56aおよび56bは、それぞれ駆動手段としての運転席側のサーボモータ560a、および助手席側のサーボモータ560bによって、開閉駆動される。
なお、運転席側フェイス吹出口2aと助手席側フェイス吹出口2bは、具体的には図1に示すようにそれぞれ、計器盤7の左右方向の中央部寄り部位に位置するセンターフェイス吹出口と計器盤7の左右方向の両端部付近に位置するサイドフェイス吹出口とに分けて配置される。
また、図1、図2には図示していないが、運転席側通路50cの最下流部には、上記運転席側フェイス吹出口2aの他に、運転席側フット吹出口および運転席側デフロスタ吹出口が設けられている。運転席側フット吹出口は運転席側通路50cから運転者の下半身に空気を吹き出す。運転席側デフロスタ吹出口は運転席側通路50cからフロントガラスの内表面のうち運転席側領域に空気を吹き出す。
助手席側通路50dの最下流部には、上記助手席側フェイス吹出口2bの他に、助手席側フット吹出口および助手席側デフロスタ吹出口が設けられている。助手席側フット吹出口は助手席側通路50dから助手席乗員の下半身に空気を吹き出す。助手席側デフロスタ吹出口は助手席側通路50dからフロントガラスの内表面のうち助手席側領域に空気を吹き出す。
そして、運転席側通路50cにおいて運転席側フット吹出口および運転席側デフロスタ吹出口の空気上流部には、それぞれの吹出口を開閉する吹出口切替ドア(図示せず)が設けられている。そして、これら運転席側のフェイス、フットおよびデフロスタの各吹出口切替ドアは、上述した運転席側のサーボモータ560aにより連動して開閉駆動される。
また、助手席側通路50dにおいて助手席側フット吹出口および助手席側デフロスタ吹出口の空気上流部には、それぞれの吹出口を開閉する吹出口切替ドア(図示せず)が設けられている。そして、これら助手席側のフェイス、フットおよびデフロスタの各吹出口切替ドアは、上述した助手席側のサーボモータ560bにより連動して開閉駆動される。
後席用空調ユニット6は、車室内1に送風するためのダクト60を備えている。このダクト60内の最上流部には、車室内1から内気導入口60aを通して内気のみを導入する内気導入ダクト60bが接続されている。
内気導入ダクト60bの空気下流側には、車室内1に向けて吹き出される空気流を発生させる遠心式送風機62が設けられている。遠心式送風機62は、遠心式羽根車およびこの羽根車を回転させるブロワモータ62aにより構成されている。なお、この羽根車も図2において、上記と同様、図の簡略化のため軸流式羽根車を示しているが、実際は遠心式の羽根車が使用されている。
さらに、ダクト60内において遠心式送風機62の空気下流側には、空気を冷却する空気冷却手段としてのエバポレータ63が設けられており、このエバポレータ63の空気下流側には、空気を加熱する空気加熱手段としてのヒータコア64が設けられている。
そして、ダクト60内のうちエバポレータ63の下流部分には仕切り板67が設けられており、この仕切り板67により、ダクト60内の空気通路を車両左右両側の2つの通路、すなわち、後席右側通路(後席運転席側通路)60cと後席左側通路(後席助手席側通路)60dとに仕切っている。
後席右側通路60cのうちヒータコア64の側方には、バイパス通路61aが形成されており、バイパス通路61aは、ヒータコア64に対してエバポレータ63により冷却された冷風をバイパスさせる。
また、後席左側通路60dのうちヒータコア64の側方には、バイパス通路61bが形成されており、バイパス通路61bは、ヒータコア64に対してエバポレータ63により冷却された冷風をバイパスさせる。
後席右側通路60cおよび後席左側通路60dにおいてヒータコア64の空気上流側には、それぞれエアミックスドア65a、65bが独立に操作可能に設けられている。後席右側のエアミックスドア65aは、その開度により、後席右側通路60cを流通する冷風のうちヒータコア64を通る量(温風量)とバイパス通路61aとを通る量(冷風量)との比を調整して、後席右側の空調ゾーン1cへの吹出空気温度を調整する。
また、後席左側のエアミックスドア65bは、その開度により、後席左側通路60dを通過する冷風のうちヒータコア64を通る量(温風量)とバイパス通路61bを通る量(冷風量)との比を調整して、後席左側の空調ゾーン1dへの吹出空気温度を調整する。
そして、後席右側および後席左側のエアミックスドア65a、65bには、駆動手段としてのサーボモータ650a、650bがそれぞれ連結されており、後席右側および後席左側のエアミックスドア65a、65bの開度は、サーボモータ650a、650bによって、それぞれ独立に調整される。
エバポレータ63は、上述した周知の冷凍サイクルにおいて前席側のエバポレータ53に対して並列的に配管結合される冷却用熱交換器である。
また、ヒータコア64は、車両エンジンからの温水(エンジン冷却水)を熱源とする加熱用熱交換器であり、ヒータコア64は、温水回路において前席側のヒータコア54に対し並列的に接続され、エバポレータ63通過後の空気を加熱する。
ダクト60内の後席右側通路60cのうちヒータコア64の空気下流側(最下流部)には、後席右側フェイス吹出口2cが設けられている。後席右側フェイス吹出口2cは、後席右側通路60cから後席の右側(すなわち、後席運転席側)に着座する乗員(以下、後席右側乗員という)の上半身に向けて空気を吹き出す。
また、ダクト60内の後席左側通路60dのうちヒータコア64の空気下流側(最下流部)には、後席左側フェイス吹出口2dが設けられている。後席左側フェイス吹出口2dは、後席左側通路60dから後席の左側(すなわち、後席助手席側)に着座する乗員(以下、後席左側乗員という)の上半身に向けて空気を吹き出す。
ここで、後席左右の各フェイス吹出口2c、2dの空気上流部には、それぞれ吹出口切替ドア66a、66bが設けられ、後席左右の各フェイス吹出口2c、2dを開閉するようになっている。この後席左右の吹出口切替ドア66a、66bは、駆動手段としてのサーボモータ660a、660bによって開閉駆動される。
そして、図1、図2には図示しないが、後席右側通路60cの最下流部には、後席右側フェイス吹出口2cの他に後席右側フット吹出口が設けられている。この後席右側フット吹出口は、後席右側通路60cから空気を後席右側乗員の下半身に向けて吹き出す。
同様に、後席左側通路60dの最下流部には、後席左側フェイス吹出口2dの他に後席左側フット吹出口が設けられている。この後席左側フット吹出口は、後席左側通路60dから空気を後席左側乗員の下半身に向けて吹き出す。
この後席左右の各フット吹出口の空気上流部には、それぞれ吹出口切替ドア(図示せず)が設けられており、この後席左右の各吹出口切替ドアは、上記サーボモータ660c、660dによってそれぞれ開閉駆動される。
制御手段(空調制御装置)としてのエアコンECU8の入力側には、外気温度センサ81、冷却水温度センサ82、日射センサ83、内気温度センサ84および蒸発器温度センサ86、87が接続されている。
外気温度センサ81は、車室外温度を検出しその検出温度に応じた外気温度信号TamdispをエアコンECU8に出力する。冷却水温度センサ82は、エンジンの冷却水(すなわち温水)の温度を検出しその検出温度に応じた冷却水温度信号TwをエアコンECU8に出力する。
日射センサ83は、フロントウインドウの内側にて車両左右方向の略中央部分に配置された周知の2素子(2D)タイプの日射センサであり、車室内の運転席側空調ゾーン1aに入射される日射量と助手席側空調ゾーン1bに入射される日射量とを検出し、それら検出した各日射量に応じた日射量信号TsDrおよびTsPaをエアコンECU8に出力する。
内気温度センサ84は、車室内の空調ゾーン1a、1b(前席側空調領域)の空気温度を検出しその検出温度に応じた内気温度信号TrFrをエアコンECU8に出力する。蒸発器温度センサ86は、エバポレータ53の吹出空気温度を検出しその検出温度に応じた蒸発器吹出温度信号TeFrをエアコンECU8に出力するもので、蒸発器温度センサ87は、エバポレータ63の吹出空気温度を検出しその検出温度に応じた蒸発器吹出温度信号TeRrをエアコンECU8に出力する。
また、エアコンECU8には、空調ゾーン1a、1b、1c、1dのそれぞれの希望温度FrTsetDr、FrTsetPa、RrTsetDr、RrTsetPaが乗員により設定される温度設定スイッチ9、10、11、12が接続されている。そして、温度設定スイッチ9、10、11、12のそれぞれ近傍には、希望温度等の設定内容を表示する報知手段(表示手段)としてのディスプレイ9a、10a、11a、12aが備えられている。ディスプレイ9a、10a、11a、12aは、それぞれ座席毎に、その車両前側にて乗員に向けて配置されている。
さらに、エアコンECU8には、後席右側の空調ゾーン1cおよび後席左側の空調ゾーン1dのそれぞれの表面温度を検出するための非接触温度センサとしての赤外線温度センサ(以下、IRセンサ70という)が接続されている。ここで、IRセンサ70としては、入力される赤外線量の変化に対応した起電力変化を温度変化として検出するサーモパイル型検出素子が用いられている。
次に、IRセンサの配置およびその検出範囲について図3〜図7を用いて説明する。
すなわち、IRセンサ70は、図3、図4(主に図3を参照)に示すように、車室内天井にて中央部、すなわち、後席右側座席および後席左側座席の間にて配置され、その検出面が図3中矢印Y1の如く、やや後方斜めに向けて配置されている。ここで、IRセンサ70は、後述するように、後席右側座席側の表面温度、および、後席左側座席側の表面温度の双方を検出するものである。
例えば、IRセンサ70において矢印Y2に示す車幅方向(車両横方向)のセンサ視野角θsは、60°〜75°に設定されている。例えば、IRセンサ70は、車両ほぼ中央部の天井部に配置されており、具体的には、IRセンサ70は、乗員頭から150mmで、さらに車両前方に500mmの箇所に配置されている。
なお、車幅方向(車両横方向)は、請求項に記載の「二つの座席が並べられる所定方向」に相当する。このため、IRセンサ70としては、その視野内に、右側座席および左側座席の双方の乗員顔部を除いて、右側座席および左側座席側の双方の乗員の太股、肩部など必要な部位を含めるように設定されている。
一方、IRセンサ70において前後方向向(車両縦方向)のセンサ視野角θtは、60°〜75°に設定されている。このため、IRセンサ70は、その視野内に、右側座席および左側座席の乗員顔部を除いて、右側座席側および左側座席側の乗員の太股部からリアトレイまでの必要な部位を含めるように設定されている。
以下、IRセンサ70の構成について図5を用いて説明する。IRセンサ70は、図5に示すように、検知部71を有しており、検知部71は、基板71a、この基板71a上に設置されるセンサチップ72、および、このセンサチップ72を覆うように配設される赤外線吸収膜73を備えている。検知部71は、台座71c上に配置されるとともに、カップ状のケース71bによって覆われている。ケース71bの底部には、四角形の窓71dがあけられ、この窓71dにはレンズ71eが填め込まれている。また、赤外線吸収膜73は、空調ゾーン1c、1dの各検温対象物からレンズ71eを通して入射される赤外線を吸収して熱に変換する役割を果たす。
センサチップ72上には、16個の熱電対部Dir1〜Dr16が、4×4のマトッリクス状に配列されており、これらの熱電対部Dir1〜Dir12は、それぞれ、赤外線吸収膜73から発生する熱を電圧(電気エネルギー)に、それぞれ、変換する温度検出素子である。なお、熱電対部Dir1〜Dr16が請求項に記載の「検出素子」に相当する。
図5、図6、図7はIRセンサ70の被検温範囲を示す図である。なお、図5中の符号Dir1〜Dir4は、熱電対部Dir1〜Dir4の被検温範囲を示し、図6、図7中の符号Dir1、Dir4は、熱電対部Dir1、Dir4の被検温範囲を示す。
先ず、熱電対部Dir1の被検温範囲は、リアトレイの右側領域に設定され、熱電対部Dir2の被検温範囲は、後席右側座席の乗員の肩部に設定され、熱電対部Dir3、の被検温範囲は、後席右側座席の乗員の腰部に設定され、熱電対部Dir4の被検温範囲は、後席右側座席の乗員の太股に設定される。なお、熱電対部Dir5〜Dir8の被検温範囲は、後席右側座席の車幅方向中央部側の領域に設定される。
ここで、リアトレイは、リアウンドウから入射される日射、冷射を受けるため、熱電対部Dir1は、後席右側座席の日射、冷射を示す温度を検出することができる。乗員の肩部、腰部、太股は、車室内の空気温度の影響を強く受けるため、熱電対部Dir2〜Dir4は、後席右側座席の車室内の空気温度を示す温度を検出することができる。
一方、熱電対部Dir9〜Dir16の被検温範囲は、熱電対部Dir1〜Dir8による被検温範囲と、車両左右の中央線について線対称の関係にあるので、図6においては省略している。
すなわち、熱電対部Dir13の被検温範囲は、リアトレイの左側領域に設定され、熱電対部Dir14の被検温範囲は、後席左側座席の乗員の肩部に設定され、熱電対部Dir115の被検温範囲は、後席左側座席の乗員の腰部に設定され、熱電対部Dir16の被検温範囲は、後席左側座席の乗員の太股に設定される。なお、熱電対部Dir9〜Dir12の被検温範囲は、後席左側座席の車幅方向中央部側の領域に設定される。
一方、エアコンECU8は、アナログ/デジタル変換器、マイクロコンピュータ等を有して構成される周知のものであり、IRセンサ70、日射センサ83、各温度センサ81、82、84、86、87および温度設定スイッチ9、10、11、12からそれぞれ出力される出力信号は、アナログ/デジタル変換器によりアナログ/デジタル変換されてマイクロコンピュータにそれぞれ入力されるように構成されている。
マイクロコンピュータは、ROM、RAMなどのメモリ、およびCPU(中央演算装置)等から構成される周知のもので、イグニッションスイッチがオンされたときに、図示しないバッテリから電力供給される。
次に、上記構成において本第1実施形態の作動を図8〜図11に基づいて説明する。
エアコンECU8は、電源が投入されると、メモリに記憶された制御プログラム(コンピュータプログラム)がスタートして、図8に示すフローチャートにしたがって空調制御処理を実行する。なお、以下に、前席空調処理および後席空調処理を分けて図8を参照して説明する。図8は各空調処理の内容を示している。
(前席空調処理)
まず、温度設定スイッチ9、10から設定温度信号FrTsetDr、FrTsetPaを読み込むとともに(ステップS121)、外気温度センサ81及び日射センサ83から外気温度信号Tamdisp、日射量信号TsDr、TsPaを読み込むとともに、内気温度センサ84から内気温度TrFrを読み込む(ステップS122)。
そして、設定温度信号FrTsetDr、外気温信号Tam、日射量信号TsDr、内気温度信号TrFrを数式1に代入して、車室内に吹き出す空気の目標吹出温度TAOFrDrを算出する(ステップS123)。この目標吹出温度TAOFrDrは、車両環境条件(空調熱負荷条件)の変動にかかわらず、前席右側(運転席)空調ゾーン1aの温度を設定温度FrTsetDrに維持するために必要な目標温度である。
FrTAODr=KsetFrDr・FrTsetDr−KrFr・TrFr−Kam・Tam−KsDr・TsDr+CFrDr ・・・(数式1)
なお、KsetFrDrは前席右側用温度設定ゲイン、KrFrは前席用内気温ゲイン、Kamは外気温ゲイン、KsDrは日射ゲイン、CFrDrは前席右側用補正定数である。
次に、外気温信号Tamdisp、設定温度信号FrTsetPa、日射量信号TsPa、内気温度TrFrを数式2に代入して、車室内に吹き出す空気の目標吹出温度TAOFrPaを算出する(ステップS123)。この目標吹出温度TAOFrPaは、前席左側(助手席)空調ゾーン1bの温度を設定温度FrTsetPaに維持するために必要な目標温度である。
FrTAOPa=KsetFrPa・FrTsetPa−KrFr・TrFr−Kam・Tam−KsPa・TsPa+CFrPa ・・・(数式2)
なお、KsetFrPaは前席左側用温度設定ゲイン、KrFrは前席用内気温ゲイン、Kamは外気温ゲイン、KsPaは日射ゲイン、CFrPaは前席左側用補正定数である。
次に、FrTAOPa、FrTAODrの平均値(以下、前席用目標平均値という)に基づいて、図9の制御マップにより、内気循環モードおよび外気導入モードのいずれか一方を内外気切替モードとして決定する(ステップS124)。内気循環モードでは、内気導入口50aより車室内空気(内気)を導入し、外気導入モードでは、外気導入口50bより車室外空気(外気)を導入する。
具体的には、図9に示すように、FrTAOPa、FrTAODrの平均値(図9中のTAOに相当する)が所定温度以下となる領域(最大冷房域)では、内外気切替ドア51により内気導入口50aを全開し、外気導入口50bを全閉する内気循環モードを選択し、FrTAOPa、FrTAODrの平均値が所定温度より高くなると、内外気切替ドア51により外気導入口50bを全開し、内気導入口50aを全閉する外気導入モードを選択する。
次に、図10により吹出口モードを前席側空調ゾーン1a、1bに対して個別に決定する(ステップS125)。図10は、予めROMに記憶されている吹出口モード決定の制御マップであって、本例では、FrTAODr(図10中のTAOに相当する)が上昇するにつれて、空調ゾーン1aの吹出口モードをフェイス(FACE)モード→バイレベル(B/L)モード→フット(FOOT)モードと順次自動的に切り替える。また、FrTAOPa(図10中のTAOに相当する)が上昇するにつれて、空調ゾーン1bの吹出口モードをフェイス(FACE)モード→バイレベル(B/L)モード→フット(FOOT)モードと順次自動的に切り替えるようになっている。
ここで、フェイスモードとは、フェイス吹出口だけから空調風を吹き出すモードであり、フットモードとは、フット吹出口だけから空調風を吹き出しモードである。また、バイレベルモードとは、フェイス吹出口およびフット吹出口から空調風を吹き出すモードである。
たとえば、フェイスモードでは、吹出口切替ドア56a(56b)にてフェイス吹出口2a(2b)を開口し、フェイス吹出口2a(2b)のみから空調風が車室内の乗員上半身側へ吹き出す。バイレベルモードでは、吹出口切替ドア56a(56b)にてフェイス吹出口2a(2b)およびフット吹出口(図示せず)を開口し、空調風がフェイス吹出口2a(2b)およびフット吹出口から車室内の乗員上半身側および乗員下半身側へ同時に吹き出す。フットモードでは、吹出口切替ドア(図示せず)にてフット吹出口を全開し、フット吹出口から主に空調風が車室内の乗員下半身側へ吹き出す。
このように、空調ゾーン毎に吹出口モードを決定すると、各吹出口切替ドアのそれぞれのサーボモータを空調ゾーン毎に制御して、空調ゾーン毎にこの決定される吹出口モードとなるように各吹出口切替ドアをそれぞれ開閉させる。
次に、上述の目標吹出温度FrTAOPa、FrTAODrの平均値に基づいて、送風機モータ52aに印加するブロワ電圧を決定する(ステップS126)。このブロワ電圧としては、送風機52の風量を制御するためのもので、FrTAOPa、FrTAODrの平均値に基づいて、予めROM内に記憶された図11の制御マップにしたがって決定されるものである。
図11の制御マップにおいて、図11中のTAOがFrTAOPa、FrTAODrの平均値に相当し、この平均値(=TAO)が中間領域内にあるときには、ブロワ電圧(すなわち送風機52の風量)が一定値となり、TAOが中間領域より大きい場合にはこのTAOが大きくなるほどブロワ電圧(すなわち送風機52の風量)が大きくなる。また、TAOが中間領域より小さい場合にはTAOが小さくなるほどブロワ電圧(すなわち送風機52の風量)が小さくなる。このようにして、ブロワ電圧が決定される。
次に、エアミックスドア55a、55bの目標開度θ1、θ2を次の数式3、4によって算出する(ステップS127)。
θ1={(FrTAODr−TeFr)/(Tw−TeFr)}×100(%) ・・・(数式3)
θ2={(FrTAOPa−TeFr)/(Tw−TeFr)}×100(%) ・・・(数式4)
なお、数式3、4において、TeFrは蒸発器温度センサ86の蒸発器吹出温度信号、Twは冷却水温度センサ82の冷却水(温水)温度信号である。θ1=0%およびθ2=0%は、最大冷房位置であり、運転席側通路50cおよび助手席側通路50dにおいて、前席側のエバポレータ53通過後の空気(冷風)の全量がバイパス通路51a、51bを流れる。また、θ1=100%およびθ2=100%は、最大暖房位置であり、運転席側通路50cおよび助手席側通路50dにおいて、前席側のエバポレータ53通過後の空気(冷風)の全量がコアヒータ54に流入して加熱される。
以上のように決定したブロワ電圧、目標開度θ1、θ2、内外気切替モード、吹出口モードのそれぞれを示す各制御信号をサーボモータ510a、550a、550b、560a、560bおよび送風機モータ52a等に出力して内外気切替ドア51、エアミックスドア55a、55b、吹出口切替ドア56a、56b、送風機52の各作動を制御する(ステップS128)。
その後、ステップS129に移行して、一定期間経過すると、ステップS121の処理に戻り、上述の空調制御処理(ステップS121〜S129)が繰り返される。このような演算、処理の繰り返しによって前席空調ゾーン1a、1bの空調が自動的に制御されることになる。
(後席空調処理)
この場合、温度設定スイッチ11、12から設定温度信号RrTsetDr、RrTsetPaを読み込む(ステップS121)。さらに、外気温センサ81および日射センサ83から外気温度信号Tamdisp、日射量信号TsDr、TsPaを読み込み、IRセンサ70の熱電対部Dir1〜Dir4、Dir13〜Dir16から検出温度Tir1〜Tir4、Tir13〜Tir16を読み込む(ステップS122)。そして、IRセンサ70からの検出温度を基に、〈後部右側表面温度〉{=(Tir1+Tir2+Tir4+Tir4)/4}、〈後部左側表面温度〉{=(Tir13+Tir14+Tir15+Tir16)/4}を算出する。なお、熱電対部Dir5〜Dir12からの検出温度Tir5〜Tir12は、後部座席表面の検出温度を示しているので、目標吹出温度RrTAODr、RrTAOPaの算出には用いられていない。
そして、〈後部右側表面温度〉、設定温度信号RrTsetDr、日射量信号TsDr、外気温信号Tamdispを数式5に代入して、車室内に吹き出す空気の目標吹出温度RrTAODrを算出する(ステップS123)。
この目標吹出温度RrTAODrは、車両環境条件(空調熱負荷条件)の変動にかかわらず、後席右側空調ゾーン1cの温度を設定温度RrTsetDrに維持するために必要な目標温度である。
RrTAODr=RrKset×RrDrTset
−Kir×〈後部右側表面温度〉
−KamDr×Tamdisp
−RrKs×TsDr−RrCDr・・・(数式5)
ここで、RrKsetDr(=7.0)は、後席右側用温度設定ゲイン、RrKamDr(=1.1)は、外気温ゲイン、Kir(=3.0)は、後席右側用IRゲイン、RrKs(=0.42)は、日射ゲインである。そして、RrCDrは、後席右側用補正定数である。
次に、車室内の後席右側空調ゾーン1dに吹き出す空気の目標吹出温度RrTAOPaの算出について説明する。なお、目標吹出温度RrTAOPaの算出は、対象となる空調ゾーンが異なるだけで、目標吹出温度RrTAODrの算出と実質的に同様であるので、目標吹出温度RrTAOPaの算出の説明については簡素化する。
先ず、〈後部左側表面温度〉、設定温度信号RrTsetPa、日射量信号TsPa、外気温信号Tamdispを数式6に代入して、車室内に吹き出す空気の目標吹出温度RrTAOPaを算出する
この目標吹出温度RrTAOPaは、車両環境条件(空調熱負荷条件)の変動にかかわらず、後席右側空調ゾーン1dの温度を設定温度RrTsetPaに維持するために必要な目標温度である。
RrTAOPa=RrKset×RrPaTset
−Kir×〈後部右側表面温度〉
−KamPa×Tamdisp
−RrKs×TsPa−RrCPa・・・(数式6)
ここで、RrKsetPa(=7.0)は、後席左側用温度設定ゲイン、RrKamPa(=1.1)は、外気温ゲイン、Kir(=3.0)は、後席左側用IRゲイン、RrKs(=0.42)は、日射ゲインである。そして、RrCPaは、後席左側用補正定数である。
次に、内外気モードの決定処理(ステップS124)を実行せずに(これは、後席空調では外気モードが設定されていないため)、吹出口モードの決定処理(ステップS125)を実行する。この吹出口モードの決定処理では、RrTAODr、TAORrPaに基づき、図10により吹出口モードを後席側の空調ゾーン1c、1dに対して個別に決定する。
具体的には、空調ゾーン1cの吹出口モードとしては、図10中のTAOをRrTAODrとし、このRrTAODrが上昇するにつれて吹出口モードをフェイス(FACE)モード→バイレベル(B/L)モード→フット(FOOT)モードと順次自動的に切り替える。また、空調ゾーン1dの吹出口モードとしては、図7中のTAOをTAORrPaとし、このTAORrPaが上昇するにつれて吹出口モードをフェイスモード→バイレベルモード→フットモードと順次自動的に切り替える。
ここで、フェイスモードでは、吹出口切替ドア66a(66b)にてフェイス吹出口2c(2d)を開口し、フェイス吹出口2c(2d)のみから空調風が車室内の乗員上半身側へ吹き出す。バイレベルモードは、吹出口切替ドア66a(66b)にてフェイス吹出口2c(2d)およびフット吹出口(図示せず)を開口し、空調風がフェイス吹出口2c(2d)およびフット吹出口から車室内の乗員上半身側および乗員下半身側へ同時に吹き出す。フットモードは、吹出口切替ドア(図示せず)にてフット吹出口を全開し、フット吹出口から主に空調風が車室内の乗員下半身側へ吹き出す。
次に、上述の目標吹出温度RrTAODr、TAORrPaの平均値(以下、後席用目標平均値という)を求め、この後席用目標平均値に基づき、図11の制御マップにしたがって、送風機モータ52aの場合と同様、送風機モータ62aに印加するブロワ電圧を決定する(ステップS126)。
次に、エアミックスドア65a、65bの目標開度θ3、θ4を次の数式7、8によって算出する。なお、TeRrは蒸発器温度センサ87の蒸発器温度信号、Twは冷却水温度センサ82の冷却水温度信号である。
θ3={(RrTAODr−TeRr)/(Tw−TeRr)}×100(%) ・・・(数式7)
θ4={(TAORrPa−TeRr)/(Tw−TeRr)}×100(%) ・・・(数式8)
なお、数式7、8において、TeRrは蒸発器温度センサ87の蒸発器温度信号、Twは冷却水温度センサ82の冷却水(温水)温度信号である。θ3=0%およびθ4=0%は、最大冷房位置であり、後席右側通路60cおよび後席左側通路60dにおいて、後席側のエバポレータ63通過後の空気(冷風)の全量がバイパス通路61a、61bを流れる。また、θ3=100%およびθ4=100%は、最大暖房位置であり、後席右側通路60cおよび後席左側通路60dにおいて、後席側のエバポレータ63通過後の空気(冷風)の全量がコアヒータ64に流入して加熱される。
以上のように決定したブロワ電圧、目標開度θ3、θ4、内外気切替モード、吹出モードのそれぞれを示す各制御信号を送風機モータ62aおよびサーボモータ650a、650b、660a、660b等に出力して送風機62、エアミックスドア65a、65b、吹出口切替ドア66a、66bの作動を制御する(ステップS128)。
その後、後席用空調ユニット6による空調ゾーン1cの空調制御内容を乗 その後、ステップS129において一定期間経過すると、ステップS121の処理に戻り、上述の空調制御処理(ステップS121、S122、S123、S125〜S129)が繰り返される。このような処理の繰り返しによって後席の空調ゾーン1c、1dの空調が自動的に制御されることになる。
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態のIRセンサ70はそのセンサ視野内に後部右側座席および後部左側座席の乗員の顔部を除いて、これら乗員の太股、肩部を含むように組み付けられているので、IRセンサ70の検出温度が、髪の長さ、眼鏡の有無、マスクの有無、帽子の有無などの条件により変わることがない。これに伴い、車室内の表面温度を適切に検出することができるので、この検出された表面温度を用いて後席用空調ユニット6を制御することにより、後席左右の空調ゾーン1c、1dのそれぞれの空調を適切に行うことができる。
ここで、本実施形態では、1つのIRセンサ70により後席左右の空調ゾーン1c、1dの二人の乗員の表面温度を検出するように組み付けられているので、乗員一人に対して1つのIRセンサを用いる場合に比べて、低コストで車両用温度検出装置、ひいては、車両用空調装置を構成することができる。
(他の実施形態)
上述の各実施形態では、前席乗員、すなわち運転者および助手席乗員の表面温度を用いないで、前席空調ゾーン1a、1bの空調制御を行う例について説明したが、前席側も、後席側と同様に、前席左右列において、右側用および左側用のIRセンサ70a、70bにより右側および左側の前席乗員、すなわち運転者および助手席乗員の表面温度を検出し、この検出された前席乗員の表面温度に応じて前席右側および左側の空調ゾーン1a、1bをそれぞれ独立に空調制御してもよい。
また、本発明の実施にあたり、IRセンサ70は、後部右側座席および後部左側座席のうち乗員が座る頻度の低い座席の方にやや傾けて向けて配置されるようにしてもよい。
これによれば、乗員が“IRセンサ70の検出面が向けられている座席”に座る確率が少なくなるので、乗員にとっては、“IRセンサ70によって見られている”といった違和感を感じる確率が少なくなる。
ここで、例えば、乗員が座る頻度の低い座席とは、後席中央の座席を指す。
上述の各実施形態では、IRセンサ70としてはそのセンサ視野内に乗員の太股、肩部の双方を含むように組み付けるようにした例について説明したが、これに代えて、IRセンサ70としてはそのセンサ視野内に乗員の太股、肩部のうち一方だけを含むように組み付けるようにしてもよい。
上述の各実施形態では、IRセンサ70として、入力される赤外線量の変化に対応した起電力変化を温度変化として検出するサーモパイル型検出素子を用いる例について説明したが、これに代えて、赤外線のエネルギーを直接電気信号に変換する量子型検出素子、赤外線の量の変化に対応した温度変化による自極分極を利用する焦電型検出素子、或いは、赤外線の量の変化に対応した温度変化による抵抗値変化を利用するボロメータ型検出素子を用いてもよい。