JP2007216792A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 フロント側の乗員が所望する空調状態を効率良く得ることが可能な車両用空調装置を提供する。
【解決手段】 本発明の車両用空調装置１において、空調ＥＣＵ５は、マトリックス型の赤外線センサ８が検出した温度分布に基づいてリア側の座席に着座する乗員の有無を判定し、リア側の座席に乗員が着座していないと判定した場合、電気的駆動弁（遮断手段）７５を駆動して、リア空調ユニット２００のエバポレータ２０６への冷媒の供給を遮断する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両用空調装置に関する。

従来より、車室内のフロント側とリア側などで空調状態を独立して調整可能な車両用空調装置が知られている。

特開２００５−１３８７９３号公報

ところで、上記のような車両用空調装置は、フロント側の空調ユニットが有する蒸発器（エバポレータ）およびリア側の空調ユニットが有する蒸発器（エバポレータ）が共通の凝縮器（コンプレッサ）から冷媒の供給を受けている構成であることが多い。

しかしながら、フロント側とリア側とで独立して空調制御している状態では、リア側から乗員が居なくなった場合でもその制御状態が維持されてしまうことから、車両に残された運転者等のフロント側の乗員が所望する空調状態を得るのに効率が悪いことがある。特に、フロント側とリア側の両方でＡ／Ｃが作動している場合には、乗員の居ないリア側にも冷却能力を割くことになるため、フロント側の乗員が所望する空調状態を得るのには非常に効率が悪い。

なお、フロント側とリア側とで独立して空調制御する「独立制御」と、フロント側とリア側とを一括して空調制御する「一括制御」とを切替え可能なスイッチ（いわゆる“ＤＵＡＬスイッチ”）が設けられることもあるが、リア側に乗員が着座しているか否かの操作をフロント側の乗員にその都度強いることは、フロント側の乗員にとって大変煩雑である。

本発明は、上記問題を鑑みて為されたものであり、フロント側の乗員が所望する空調状態を効率良く得ることが可能な車両用空調装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段及び発明の効果

上記課題を解決するため、本発明の車両用空調装置は、
車室内を第１空調ゾーンと第２空調ゾーンに区画したときに、少なくとも該第１空調ゾーンの空調状態を調整する第１空調ユニットと、
少なくとも該第２空調ゾーンの空調状態を調整する第２空調ユニットと、
第１空調ユニットが有する第１蒸発器および第２空調ユニットが有する第２蒸発器に対して冷媒を供給する凝縮器と、
第２蒸発器に対する冷媒の供給を遮断可能な遮断手段と、
第２空調ゾーンの座席に着座する乗員の有無を判定可能なパラメータを検出するセンサと、
センサが検出したパラメータに基づいて第２空調ゾーンの座席に着座する乗員の有無を判定する判定手段と、
判定手段が第２空調ゾーンの座席に乗員が着座していないと判定した場合に、第２蒸発器に対する冷媒の供給を遮断するように遮断手段を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする。

これによると、第２空調ゾーンの座席に乗員が着座していない場合に第２蒸発器に対する冷媒の供給を遮断することで、凝縮器による冷却能力を、乗員の居ない第２空調ゾーンに割くことなく、第１空調ゾーンの空調状態の調整に利用できるので効率が良い。

ここで、車室内の第１空調ゾーンおよび第２空調ゾーンは、例えば、車室内のフロント側（運転席のある側）およびリア側とすることができる。

また、センサには、座席に着座する乗員の表面温度を非接触で検出する温度センサや、乗員が座席に着座しているか否かを検出する着座検出センサ、着座している乗員がシートベルトをしているか否かを検出するシートベルト検出センサなどを用いることができる。但し、着座検出センサおよびシートベルト検出センサは、第２空調ゾーン側の座席に重い荷物を置いたり、第２空調ゾーン側の乗員がシートベルトをしない場合（概してそのような場合が多い）などにも反応してしまうことがあるので、上記したセンサの中では温度センサを用いることがより好ましい。

すなわち、本発明の車両用空調装置において、
センサは、第２空調ゾーンの座席に着座する乗員の表面温度を非接触で検出する温度センサであり、
判定手段は、温度センサが検出した温度に基づいて第２空調ゾーンの座席に着座する乗員の有無を判定する。

これによると、温度センサを用いることで、第２空調ゾーン側に着座する乗員の有無を精度良く判定することができるので、第２空調ゾーン側に乗員が着座していない場合であっても、第１空調ゾーン側の乗員（例えば、フロント側の運転者）が所望する空調状態を効率良く得ることが可能となる。

ここで、第２空調ゾーンの座席に着座する乗員の表面温度を非接触で検出する温度センサは、第２空調ゾーン側の座席に着座した乗員の身体の少なくとも一部（例えば、顔など）が含まれる領域を検出対象領域（第２空調ゾーンの座席領域）として、この座席領域における表面温度を検出するもの、例えば、この座席領域から放射される赤外線の量を検出することが可能な赤外線検出素子を有する赤外線センサとすることができる。また、この場合、第２空調ゾーン側の座席に着座する乗員の有無は、例えば、検出された赤外線の総量が所定値よりも多いか少ないかによって判定することができる。

さらには、本発明の車両用空調装置において、
温度センサは、第２空調ゾーンの座席領域の温度分布を検出するものであり、
判定手段は、温度センサが検出した温度分布に基づいて第２空調ゾーンの座席に着座する乗員の有無を判定する。

これによると、第２空調ゾーンの座席領域の温度分布を検出する温度センサを用いることで、温度分布を基にして乗員の体格といった要素までも判定材料とすることができるので、第２空調ゾーンの座席に着座する乗員の有無をより精度良く判定することが可能となる。

ここで、第２空調ゾーンの座席領域の温度分布を検出する温度センサは、第２空調ゾーンの座席領域を複数部位に分割して、各部位の表面温度を非接触で検出する素子が複数配列したもの、例えば、複数の赤外線検出素子がマトリックス状に配列したマトリックス型赤外線センサとすることができる。また、この場合、第２空調ゾーンの座席に着座する乗員の有無は、例えば、検出された赤外線の総量が所定値よりも多いか少ないかのみならず、検出された赤外線の量が所定値よりも多い部位の面積率や集合の程度を解析して乗員の人体領域が存在するかを判断することによっても判定することができる。

また、本発明の車両用空調装置において、
第２空調ユニットが以前に第１空調ユニットとは独立した空調条件で空調状態を調整した際の当該空調条件を記憶している記憶手段を備え、
制御手段は、判定手段が第２空調ゾーンの座席に乗員が着座していると判定した場合に、記憶手段に記憶されている空調条件を援用して第２空調ユニットを制御する。

これによると、第２空調ゾーンの座席に乗員が着座している場合に、第２空調ユニットが以前に第１空調ユニットとは独立して第２空調ゾーンの空調状態を調整した際の空調条件に基づいて第２空調ゾーン側の空調状態を調整することから、第１空調ゾーン側の乗員（例えば、フロント側の運転者）に着座する乗員が所望する空調状態を適宜得ることができる。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以降の説明では、車室内のフロント側を本発明の第１側、リア側を本発明の第２側としている。

図１は、本発明の実施形態に係る車両用空調装置１の全体構成を概略的に示す図である。

車両用空調装置１は、フロント空調ユニット１００と、リア空調ユニット２００と、それらの動作を制御する空調ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５と、を主に有する。また、空調ＥＣＵ５には、フロント操作パネル６１と、リア操作パネル６２と、空調に利用されるパラメータを検出する各種センサ５９と、赤外線センサ（温度センサ）８と、が接続されている。

フロント空調ユニット１００およびリア空調ユニット２００は、いわゆるＨＶＡＣ（Heating, Ventilating and Air-Conditioning）ユニットであり、それぞれの動作によって車室内のフロント側とリア側の空調ゾーンの空調状態を独立して調整可能に構成されている。なお、リア空調ユニット２００は、デフロスタ機構を有さないこと以外は、フロント空調ユニット１００と同様の構成を有するため、以降は両者をまとめて説明する（各部材は符号の下二桁が対応する）。

空調ユニット１００，２００のダクト１０１，２０１には、車内空気を循環させるための内気吸込口１０２，２０２と、車外の空気を取込む外気吸込口１０３，２０３とが形成されており、内外気切替ダンパー１０４，２０４によりいずれかに切替えて使用される。これら内気吸込口１０２，２０２ないし外気吸込口１０３，２０３からの空気は、ブロワ１０５，２０５によってダクト１０１，２０１内に吸い込まれる。

ダクト１０１，２０１内には、吸い込まれた空気を冷却して冷気を発生させるためのエバポレータ（蒸発器）１０６，２０６が設けられている。そして、エバポレータ１０６，２０６の下流には、エバポレータ１０６，２０６からの冷気を加熱して暖気を発生させるヒータコア１１２，２１２（エンジン冷却水の廃熱により発熱動作する）が設けられており、これら冷気と暖気とがエアミックスダンパー１１１，２１１の角度位置に対応した比率にて混合され、吹出口１１７〜１１９，２１７，２１８から吹き出される。

図２に示すように、フロントガラス曇り止め用のデフロスタ吹出口１１９はフロントガラスの内面下縁に対応するインパネ上方奥に、フロント側フェイス吹出口１１８はインパネの正面中央および左右両隅に、フロント側フット吹出口１１７はインパネ下面奥の乗員足元に、リア側フェイス吹出口２１８は座席上方のフレーム部分に、リア側フット吹出口２１７は座席下方の乗員足元に、それぞれ開口しており、図１に示すように吹出口切替用ダンパー１１４〜１１６，２１４，２１５によってそれぞれ開閉状態が切替えられる。

ここで、内外気切替ダンパー１０４，２０４はサーボモータ１０８，２０８により、エアミックスダンパー１１１，２１１はサーボモータ１２２，２２２により、それぞれ駆動される。また、吹出口切替用ダンパー１１４〜１１６，２１４，２１５は、それぞれの開閉状態を切替えるダンパー駆動ギア機構１１３，２１３を介してサーボモータ１２１，２２１により駆動される。

これらサーボモータ（アクチュエータ）１０８，２０８，１２１，２２１，１２２，２２２は、空調ＥＣＵ５によって回転が制御されるとともに、ロータの回転位置や回転速度などの情報を検出して空調ＥＣＵ５にフィードバックする。サーボモータ１０８，２０８，１２１，２２１，１２２，２２２には、ＤＣサーボモータを用いることができる。また、これに限らず、ステッピングモータなど他の種類のモーターを用いても良い。

なお、エバポレータ（蒸発器）１０６，２０６は、共通のコンプレッサー（凝縮器）７７から冷媒の供給を受けている。具体的には、冷凍サイクルは次のようにして行われる。コンプレッサー７７により圧縮された冷媒ガスはコンデンサ７４にて液化し、フロント側循環路７１・リア側循環路７２を経て各々のエバポレータ１０６，２０６に至る。そして、エバポレータ１０６，２０６に流れ込んだ冷媒は、周囲から熱を奪って気化し、帰還路７６を経てコンプレッサー７７に戻される。

ここで、コンプレッサー７７・コンデンサ７４からリア空調ユニット２００のエバポレータ２０６へと至るリア側循環路７２の途中には、エバポレータ２０６への冷媒の供給を遮断可能な電気的駆動弁（遮断手段）７５が設けられている。電気的駆動弁７５は、空調ＥＣＵ５によって動作が制御される。電気的駆動弁７５としては、例えば、電磁石で弁を駆動するもの（いわゆる「電磁弁」）や電動機で弁を駆動するもの（いわゆる「電動弁」）などを用いることができる。

空調ＥＣＵ５は、空調ユニット１００，２００の制御を行うＥＣＵ（Electronic Control Unit）であり、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭを含んで構成されるマイクロプロセッサからなる。ＲＯＭは、ＣＰＵが実行するプログラム及びそれに必要なデータを記憶している。ＲＡＭは、ＣＰＵがプログラムを実行する際に作業領域として利用される。ここで、空調ＥＣＵ５は、本発明の判定手段および制御手段として機能する。なお、フロント空調ユニット１００およびリア空調ユニット２００の各々に対応するＥＣＵを個別に設け、必要な情報の授受を通信によって行わせるようにしても良い。

また、空調ＥＣＵ５には、空調に利用される各種センサ５９が接続されている。各種センサ５９には、車室内温度を検出する内気センサ，外気温度を検出する外気センサ，日射量を検出する日射センサ，エバポレータ通過後の空気温を検出するエバポレータセンサ，エンジン冷却水の水温を検出する水温センサなどが含まれる。

また、空調ＥＣＵ５には、フロント空調ユニット１００に対する操作入力を受けるフロント操作パネル６１と、リア空調ユニット２００に対する操作入力を受けるリア操作パネル６２とが接続されており、これによって、車室内の空調状態をフロント側とリア側とで独立して調整可能となっている。

フロント操作パネル６１は、図２に示すように、インパネの正面中央のフェイス吹出口１１８の下側に配置されており、図３に示すように、各種スイッチや表示部が設けられている。また、リア操作パネル６２は、例えばセンターコンソールの背面側に配置され、図４に示すように、各種スイッチや表示部が設けられている。

具体的には、フロント操作パネル６１は、ＡＵＴＯスイッチ，独立／一括制御切替スイッチ（ＤＵＡＬスイッチ），ＯＦＦスイッチ，内外気切替スイッチ，温度設定スイッチ・，吹出口切替スイッチ（ＭＯＤＥスイッチ），風量切替スイッチ，Ａ／Ｃスイッチ，デフロスタスイッチが設けられており、これらによって空調条件が設定される。また、リア操作パネル６２は、デフロスタスイッチおよびＤＵＡＬスイッチを除いては、フロント操作パネル６１と同様の構成である。

ここで、独立／一括制御切替スイッチ（ＤＵＡＬスイッチ）とは、フロント側とリア側とで独立して空調制御する「独立制御」と、フロント側とリア側とを一括して空調制御する「一括制御」とを切替え可能なスイッチである。

空調ＥＣＵ５には、フラッシュメモリ（記憶手段）５４が含まれている。このフラッシュメモリ５４には、以前に独立制御を行った際のリア空調ユニット２００の空調条件である前回条件値５７が記憶されている。この前回条件値５７は、独立制御の最終段階（例えば、ＤＵＡＬスイッチによって独立制御から一括制御に切替えられる際、ＯＦＦスイッチや電源供給終了によって空調制御が終了する際など）などに、その段階におけるリア空調ユニット２０の空調条件がフラッシュメモリ５４に書き込まれる。

図５に、前回条件値５７の記憶内容を示す。前回条件値５７には、独立制御の最終段階におけるリア空調ユニット２０の設定温度，ＡＵＴＯのオン／オフ，内外気のモード，吹出口のモード，風量，Ａ／Ｃのオン／オフが記憶されている。

空調ＥＣＵ５には、赤外線センサ（温度センサ）８が接続されている。この赤外線センサ８は、例えばフロント側座席の裏側などに取り付けられており、リア側の座席に着座した乗員の上半身（特には顔面）が含まれる領域を検出対象領域（リア側座席領域）として、リア側座席領域における表面温度を検出する。また、赤外線センサ８は、リア側座席領域を複数部位に分割して、各部位の表面温度を検出する複数の赤外線検出素子がマトリックス状に配列したマトリックス型赤外線センサである。なお、赤外線検出素子を１つ有する単眼の赤外線センサであっても良い。

車両用空調装置１の作動について説明する。

まず、車両用空調装置１における空調ＥＣＵ５の基本動作について説明する。空調ＥＣＵ５は、操作パネル６１，６２の入力状態に応じ、空調ユニット１００，２００に対して以下に記述する制御を行う。
・内外気切替スイッチの入力状態に応じて、内気側および外気側のいずれかに内外気切替ダンパー１０４，２０４が倒れるように、対応するサーボモータ１０８，２０８に動作指令を出力する。
・吹出口切替スイッチやデフロスタスイッチの入力状態に応じて、吹出口切替用ダンパー１１４〜１１６，２１４，２１５が対応する開閉状態となるように、対応するサーボモータ１２１，２２１に動作指令を出力する。
・風量切替スイッチの入力状態に応じて、対応する回転速度となるようにブロワ１０５，２０５に動作指令を出力する。
・Ａ／Ｃスイッチの入力状態に応じて、エバポレータ１０６，２０６やコンプレッサー７７の作動をオン／オフさせる。
・温度設定スイッチの入力状態に応じて、エアミックスダンパー１１１，２１１が対応する開度状態となるように、対応するサーボモータ１２２，２２２に動作指令を出力する。
・ＡＵＴＯスイッチの入力状態に応じて、温度設定スイッチからの設定温度の入力情報と、各種センサからの入力情報とを参照し、周知のアルゴリズムに従い、温度調整（エアミックスダンパー１１１，２１１の開度調整）・風量調整（ブロワ１０５，２０５の回転速度調整）・吹出口調整（吹出口切替用ダンパー１１４〜１１６，２１４，２１５の開閉調整）により車内温度が設定温度に近づくように、対応するサーボモータ１０８，２０８，１２１，２２１，１２２，２２２に動作指令を出力する。

車両用空調装置１における空調ＥＣＵ５は、上記した基本動作に加えて、電源供給時や定期的に図７のフローチャートに示すような処理を行う。

空調ＥＣＵ５は、まず、リア側の座席（後席）に着座する乗員の有無を判定する（Ｓ１；判定手段としての機能）。ここでは、マトリックス型の赤外線センサ８が検出した温度分布に基づいてリア側の座席に着座する乗員の有無を判定する。

マトリックス型の赤外線センサ８は、図６（ａ）に示すように、リア側の座席に着座した乗員ＰＳの上半身（特には顔面）が含まれる領域を検出対象領域（リア側座席領域）としており、このリア側座席領域を複数に分割した各部位に対応して赤外線検出素子を有する。それぞれの赤外線検出素子は該当する部位の熱量を検出するものであるから、赤外線センサ８により検出される温度分布は、例えば図６（ｂ）のように、それぞれの赤外線検出素子を１つの画素として対応させた画像（熱画像）として表すことができる。

なお、リア側には複数の座席が存在しており、実際には赤外線センサ８は各座席に対応して設けられているが、ここでは説明を簡潔にするため、１つの座席についてのみ触れている。

そして、空調ＥＣＵ５は、このようにして得られる熱画像を解析することによって、リア側の座席に着座する乗員の有無を判定する。ここでは、例えば、検出された赤外線の量が所定値よりも多い部位の面積率がどの程度であるか、同部位がどの程度集合しているかといった情報を解析することによって乗員の人体領域が存在するかを判断する。

リア側の座席に乗員が着座していると判定した場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、空調ＥＣＵ５は、フラッシュメモリ５４に記憶されている前回条件値５７を読取り、この前回条件値５７に含まれる空調条件、すなわち以前に独立制御を行った際のリア空調ユニット２０の空調条件を援用してリア空調ユニット２００を制御する（Ｓ２；制御手段としての機能）。

他方、リア側の座席に乗員が着座していないと判定した場合（Ｓ１：ＮＯ）、空調ＥＣＵ５は、電気的駆動弁（遮断手段）７５を駆動して、リア空調ユニット２００のエバポレータ２０６への冷媒の供給を遮断する（Ｓ３；制御手段としての機能）。これにより、コンプレッサー７７・コンデンサ７４からの冷媒はフロント空調ユニット１００のエバポレータ１０６にのみ供給されることになるので、コンプレッサー７７による冷却能力をフロント側の空調状態の調整にのみ利用することができる。

また、それ以外の空調条件については、現在のフロント空調ユニット１００における空調条件を援用して、リア空調ユニット２００を制御することができる。換言すると、フロント側とリア側とで独立して空調制御する「独立制御」からフロント側とリア側とを一括して空調制御する「一括制御」へ自動的に切替える。これにより、設定温度などが大きく離れるようなことがないため、フロント側の乗員（特には運転者）が所望する空調状態を効率良く得ることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらの形式に限定されるものではなく、これらに具現された発明と同一性の範囲内において適宜変更して実施し得る。

車両用空調装置の全体構成を概略的に示す図 車室内に配された吹出口の位置関係を示す図 フロント操作パネルの構成を表す図 リア操作パネルの構成を表す図 前回条件値に関する説明図 マトリックス赤外線センサに関する説明図 空調ＥＣＵの処理内容を表すフローチャート

符号の説明

１ 車両用空調装置
５ 空調ＥＣＵ（判定手段・制御手段）
５４ フラッシュメモリ
５７ 前回条件値
６１ フロント操作パネル
６２ リア操作パネル
７５ 電気的駆動弁（遮断手段）
７７ コンプレッサー（凝縮器）
８ 赤外線センサ（温度センサ）
１００ フロント空調ユニット
２００ リア空調ユニット
１０６，２０６ エバポレータ（蒸発器）

Claims (4)

1. 車室内を第１空調ゾーンと第２空調ゾーンに区画したときに、少なくとも該第１空調ゾーンの空調状態を調整する第１空調ユニットと、
   少なくとも該第２空調ゾーンの空調状態を調整する第２空調ユニットと、
   前記第１空調ユニットが有する第１蒸発器および前記第２空調ユニットが有する第２蒸発器に対して冷媒を供給する凝縮器と、
   前記第２蒸発器に対する冷媒の供給を遮断可能な遮断手段と、
   第２空調ゾーンの座席に着座する乗員の有無を判定可能なパラメータを検出するセンサと、
   前記センサが検出したパラメータに基づいて第２空調ゾーンの座席に着座する乗員の有無を判定する判定手段と、
   前記判定手段が第２空調ゾーンの座席に乗員が着座していないと判定した場合に、前記第２蒸発器に対する冷媒の供給を遮断するように前記遮断手段を制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記センサは、第２空調ゾーンの座席に着座する乗員の表面温度を非接触で検出する温度センサであり、
   前記判定手段は、前記温度センサが検出した温度に基づいて第２空調ゾーンの座席に着座する乗員の有無を判定する請求項１に記載の車両用空調装置。
3. 前記温度センサは、第２空調ゾーンの座席領域の温度分布を検出するものであり、
   前記判定手段は、前記温度センサが検出した温度分布に基づいて第２空調ゾーンの座席に着座する乗員の有無を判定する請求項２に記載の車両用空調装置。
4. 前記第２空調ユニットが以前に前記第１空調ユニットとは独立した空調条件で空調状態を調整した際の当該空調条件を記憶している記憶手段を備え、
   前記制御手段は、前記判定手段が第２空調ゾーンの座席に乗員が着座していると判定した場合に、前記記憶手段に記憶されている空調条件を援用して前記第２空調ユニットを制御する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の車両用空調装置。
   

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