JP2008254549A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】降車時の乗員の帯電を緩和または除電できる車両用空調装置を提供する。
【解決手段】ブロアファン１１から送風された空気をエバポレータ１３で冷却した後に温度制御して車室内に送風する空調ユニット１００と、空調空気の送風経路に配置されたイオン発生器１７と、エンジンがオフになり、シートベルトロックが解除されたときに車室内の乗員の降車意思が検出されたものとして、空調ユニット１００の吹出口を乗員に対して送風するベント吹出口１１０〜１４０に設定して、ブロアファン１１による送風を行うとともに、イオン発生器１７から空調空気内にイオンを発生させるオートエアコンアンプとを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、乗用車などの車両に搭載されるとともに、イオンを含む空調空気を車室内に送風することができる空調装置に関する。

イオンを発生させるイオン発生装置を備え、車室内の除菌および臭気の分解を行うことができる車両用空調装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−１３０８８２号公報

しかし、従来の車両用空調装置では、乗員の降車時に、空調装置の作動がオフになるのに合わせてイオン発生装置もオフになるという構成になっていたため、乗員の降車時に乗員と座席シートとの擦れにより発生して乗員に帯電する静電気をイオンで除去できなかった。そのため、降車後に乗員が車体に接触した際に放電ショックにより不快に感じる恐れがあった。

本発明による車両用空調装置は、ファンから送風された空気をエバポレータで冷却した後に温度制御して空調空気を生成し、生成された空調空気を車室内に送風する空調ユニットと、空調空気の送風経路に配置されたイオン発生装置と、車室内の乗員の降車意思を検出する降車意思検出手段と、降車意思検出手段によって乗員の降車意思が検出されたときに、空調ユニットの吹出口を乗員に対して送風される吹出口に設定して、ファンによる送風を行うとともに、イオン発生装置から空調空気内にイオンを発生させる制御手段とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、乗員が降車のためにドアを開けている間、エバポレータ周りで加湿された空気がイオン発生装置で発生したイオンとともに車室内に導入されることで、降車時の乗員の帯電が緩和または除電される。

図１〜図４および図６を参照して本発明による車両用空調装置の一実施の形態について説明する。図１は、乗用車等の車両内に備えられた車両用空調装置の空調ユニット１００の構成を示している。この空調ユニット１００は、ケース１０の内部に、外付けのブロアモータ１２に駆動されるブロアファン１１と、ブロアファン１１により送風された空気を冷却するエバポレータ１３と、エバポレータ１３で冷却された空気を再加熱するヒータコア１４と、ヒータコア１４への配風比を調節するエアミックスドア１５等とを設置して構成されている。ブロアファン１１の前面には、外気導入口２７または内気導入口２８からの空気の流入比を制御するインテークドア２６が設置されている。電圧で制御されるブロアモータ１２により駆動されるブロアファン１１で加圧、送風された送風空気は、エバポレータ１３を通過して冷却される。

エアミックスドア１５は、設定温度などの空調運転条件に応じて開度すなわち配風比が変化する。エアミックスドア１５で分配されてヒータコア１４を通過した空気と、ヒータコア１４を通過しなかった空気とは、ヒータコア１４下流で再び合流して車室内に供給される。送風空気は、エアミックスドア１５の開度により加熱量が調整される。

図１において、空調ユニット１００は、ヒータコア１４下流で再び合流して温度が制御された空調空気がそれぞれ供給されるベントダクト１９、デフダクト２２、およびフットダクト２５と、ベントダクト１９を開閉するベントドア１８と、デフダクト２２を開閉するデフドア２１と、フットダクト２５を開閉するフットドア２４とを備えている。

また、車両のインストルメントパネル２００（図３参照）の運転席側には車両の中央側および窓側にセンターベント吹出口１３０およびサイドベント吹出口１４０が設けられ、助手席側には車両の中央側および窓側にセンターベント吹出口１２０およびサイドベント吹出口１１０が設けられ、前席乗員の足元付近にフット吹出口２３が設けられ、フロントウィンドウの下方にデフ吹出口２０が設けられている。空調ユニット１００のベントダクト１９内の空調空気は、分岐したダクト１９１，１９２，１９３および１９４を介してそれぞれサイドベント吹出口１１０、センターベント吹出口１２０、センターベント吹出口１３０、およびサイドベント吹出口１４０から車室内に送風される。また、デフダクト２２およびフットダクト２５内の空調空気は、それぞれデフ吹出口２０およびフット吹出口２３から車室内に送風される。以下では、乗員に向けて空調空気を吹き出す吹出口であるサイドベント吹出口１１０、センターベント吹出口１２０、センターベント吹出口１３０、およびサイドベント吹出口１４０をまとめてベント吹出口１１０〜１４０とも呼ぶ。

また、図１において、空調ユニット１００のヒータコア１４の下流とベントダクト１９との間の空調空気の送風経路に、その空調空気にイオンを供給するイオン発生器１７が設置されている。イオン発生器１７は、主に乗員をリラックスさせるモード（リフレッシュモード）と、主に車室内を除菌、消臭するモード（消臭モード）とに切り換えが可能であり、各モードに適したイオンを発生する。イオン発生器１７は、例えばフレッシュモード時にはマイナスイオンを発生し、消臭モード時にはマイナスイオンとプラスイオンとを同時に発生する。このような構成は家庭用空気清浄器の分野で知られており、その詳細な説明は省略する。

また、家庭用空気清浄器の分野では、イオンを空気中に供給することによって、静電気の帯電を除去できる効果があることが知られている。

図６は、イオン（ここではマイナスイオンおよびプラスイオン）による帯電除去効果の実験結果の一例を示す。その実験条件は、１ｍ³ の密閉容器内に約３ｋＶに帯電させた金属板を置き、（１）雰囲気中にイオンを供給しない場合、（２）雰囲気中にイオンを供給した場合、および（３）雰囲気を加湿し、かつイオンを供給した場合について、所定時間経過後の金属板の静電気量を測定したものである。図６より、雰囲気中にイオンを供給することによって、イオンを供給しない場合に比べて静電気量はほぼ１／４に低下し、さらに雰囲気を加湿してイオンを供給することによって、イオンを供給しない場合に比べて静電気量はほぼ１／１５に低下することが分かる。

このため、本実施の形態では、エバポレータ１３に付着している凝縮水を利用して、エバポレータ１３の周囲を通過して加湿された空気にイオン発生器１７からイオンを供給することによって、乗員の降車時における静電気の帯電の緩和または除電を行う（詳細後述）。この帯電の緩和または除電を行う際のイオン発生器１７のモードは、リフレッシュモードまたは消臭モードのいずれでもよく、さらに帯電の緩和または除電を行うためのモードを設けてもよい。

図２は、上述の空調ユニット１００の制御を行う空調制御部のシステムブロック図である。図２において、この空調制御部は、乗員が図１の空調ユニット１００の運転モードの設定、イオン発生器１７のモード、目標温度設定、空調風の吹出口の選択等の指示、および空調の開始／終了の指示等を行うための入力部３１を備えている。また、空調制御部は、車室外の温度を測定する外気温センサ、車室内の温度を測定する内気温センサ、日射量を測定する日射センサ、およびエンジン出口の水温センサ等を含む各種センサ３２と、入力部３１および各種センサ３２からの情報が供給されるＣＰＵおよびメモリ等を含むオートエアコンアンプ３０とを備えている。

さらに、その空調制御部は、イグニッションスイッチ３３と、シートベルトスイッチ３４と、ドアスイッチ３５とを備えている。イグニッションスイッチ３３は、エンジンがオンかオフかを示すエンジンＯＮ／ＯＦＦ信号ＳＥを発生する。シートベルトスイッチ３４は、乗員用のシートベルトがロック状態か解除されているかを示すシートベルトロック信号ＳＳを発生する。ドアスイッチ３５は、乗員の乗降用のドアの開閉を示すドア開閉信号ＳＤを発生する。エンジンＯＮ／ＯＦＦ信号ＳＥ、シートベルトロック信号ＳＳ、およびドア開閉信号ＳＤはオートエアコンアンプ３０に供給されている。なお、一例として、シートベルトスイッチ３４およびドアスイッチ３５は、前席の運転席側乗員のシートベルトおよびドアの状態を示すものとする。同様に他の乗員用のシートベルトおよびドアの状態を示す信号（不図示）もオートエアコンアンプ３０に供給されている。

オートエアコンアンプ３０では、車室内が乗員の設定した設定温度になるよう、上述の各種センサ３２からの情報を基に空調運転条件（図１のブロアモータ１２の回転数Ｒｆおよびエアミックスドア１５の開度Ｘｍ等）の演算を行なう。オートエアコンアンプ３０には、ブロアモータ１２と、エアミックスドア１５の開度を制御するエアミックスドアアクチュエータ３６と、各ドア１８，２１，２４をそれぞれ開閉する吹出口ドアアクチュエータ３７と、インテークドア２６の吸い込み口の切り換え動作を制御するインテークドアアクチュエータ３８と、イオン発生器１７とが接続されている。

図２の空調制御部によって図１の空調ユニット１００のブロアモータ１２の回転数とエアミックスドア１５の開度とを制御して、車室内が設定温度になるよう風量、温度が調節された空調空気を車室内に送風することができる。

図３は、本実施の形態の車両用空調装置が搭載されている右ハンドル車を車両斜め上方から見た斜視図であり、図３において、インストルメントパネル２００の中央部の内部に図１のエバポレータ１３、ヒータコア１４、およびエアミックスドア１５を含むクーラ・ヒータユニット１０１が設置され、クーラ・ヒータユニット１０１の前方に図１のブロアファン１１およびブロアモータ１２を含むブロアユニット１０２が設置されている。運転席側乗員（不図示）が乗車している状態で、ドア４１が閉じた状態（走行中または停止中）には、通常はベント吹出口１１０〜１４０および／またはフット吹出口２３から空調空気が車室内に送風されている。

本実施の形態において、乗員の降車時に乗員と座席シート４２との擦れにより発生した静電気が乗員に帯電すると、降車後に乗員が車体に接触した際に放電ショックによる不快を感じる恐れがある。そこで、一例として前席の運転席側乗員が降車する際の乗員の帯電を緩和または除電するために、本実施の形態の空調装置は、図４のフローチャートに示す静電気除去動作を実行する。この動作は図２のオートエアコンアンプ３０によって制御される。この動作の開始時には、その空調装置は、例えばオートモードで車室内の温度が設定温度になるように、設定された吹出口から車室内に空調空気を吹き出しており、ブロアファン１１は中速または高速で回転しているものとする。

先ず、図４のステップＳ１において、図２のイグニッションスイッチ３３からのエンジンＯＮ／ＯＦＦ信号ＳＥによって車両のエンジンがオンからオフに切り替わったことが検出された場合、続いて例えば所定時間以内にステップＳ２において、シートベルトスイッチ３４からのシートベルトロック信号ＳＳによって乗員のシートベルトのロックが解除されたことが検出された場合に、オートエアコンアンプ３０は乗員の降車意思有りと判定する。なお、ステップＳ１，Ｓ２が続けて肯定されない場合には、ステップＳ１０に移行して空調装置はそれまでのモードで空調を行う。

また、ステップＳ２で乗員の降車意思有りと判定された場合には、ステップＳ３に移行して、オートエアコンアンプ３０は、インテークドアアクチュエータ３８を介して図１の空調ユニット１００のインテークドア２６を外気導入口２７から外気を導入するように切り替える。なお、この際にブロアファン１１は既に作動している。次のステップＳ４において、オートエアコンアンプ３０は、イオン発生器１７を作動させて、送風空気中へのイオンの供給を開始した後、ステップＳ５において、空調ユニット１００の送風空気の吹出口を乗員に対して送風する図３のベント吹出口１１０〜１４０に切り替える。

この結果、図１の空調ユニット１００を通して外気の導入が行われる。導入された外気は、エバポレータ１３を通過する際にエバポレータ１３周りの凝縮水により加湿される。すなわち、エンジンの停止によりコンプレッサも停止して冷媒は圧送されていないが、エバポレータ１３に凝縮水が付着しているため、エバポレータ１３を通過する際に外気は冷却されずに加湿される。加湿された空気は下流に設置されて作動中のイオン発生器１７の表面（イオン供給部）を通過することでイオンが導入され、ベント吹出口１１０〜１４０に導かれる。ベント吹出口１１０〜１４０からの加湿されてイオンが導入された空気は乗員に吹き付けられて、乗員の帯電の除電が行なわれる。

その後、ステップＳ６において、図２のドアスイッチ３５からのドア開閉信号ＳＤによって、乗員が図３の乗降用のドア４１を開けたことが検知されたとき、すなわち乗員が降車作業を開始したとき、オートエアコンアンプ３０の動作はステップＳ７に移行して、図１のブロアファン１１をそれまでの設定よりも低速回転にして送風を行う。

この場合、図３に示すように、開いたドア４１周りに負圧領域４３が発生する。外気導入口２７から矢印４４で示すように空調ユニット１００内のブロアユニット１０２に導入された外気は、矢印４５で示すようにクーラ・ヒータユニット１０１内を流れる。その後、主に、センターベント吹出口１３０およびサイドベント吹出口１４０から吹き出された空気は、負圧領域４３の負圧によって、矢印４６および４７で示すように、乗員（不図示）の周囲および座席シートの着座面付近を通って負圧領域４３（ドア開口部）側に流れる。従って、乗員の帯電の除電がさらに効率的に行われる。

また、空気は負圧領域４３の負圧によって吸引されるため、ブロアファン１１を低速回転で駆動していても、空調ユニット１００から出る空気は開いているドア４１の方向に円滑に流れる。なお、負圧領域４３の負圧によって十分な風量が得られる場合には、ブロアファン１１をさらに低速で作動させてもよい。

その後、ステップＳ８において、ドア開閉信号ＳＤによって乗員が乗降用のドア４１を閉じたことが検知されたとき、すなわち乗員が降車作業を終了したとき、オートエアコンアンプ３０の動作はステップＳ９に移行して、図１のブロアファン１１およびイオン発生器１７の作動をオフにして、インテークドア２６をステップＳ３で切り替える前の状態に設定する。これによって、本実施の形態の乗員の帯電の除電動作が完了する。

また、前席の運転席側の乗員の他の乗員が降車する場合にも、その乗員に対して加湿されてイオンを含む空気が供給されて、帯電が除電される。さらに、その乗員が乗降用のドアを開いたときに発生する負圧によって、その空気はその乗員及び座席シートの着座面付近を通って円滑にドア側に流れるため、乗員の帯電の除電が促進される。
本実施の形態の車両用空調装置によれば、以下の作用効果を奏する。

（１）乗員の降車意思が検出されたときに、オートエアコンアンプ３０は、空調空気の吹出口を乗員に対して送風するベント吹出口１１０〜１４０に設定して、ブロアファン１１による送風を行うとともに、イオン発生器１７から空調空気内にイオンを供給している。

この結果、空調ユニット１００内のエバポレータ１３によって加湿されてイオンが導入された空気は、ベント吹出口１１０〜１４０から乗員に向けて供給される。従って、それに続いて乗員がドア４１を開けて降車作業をしているときに、乗員の衣服と座席シート４２とが擦れることで発生する乗員の静電気の帯電を緩和または除去することができる。そのため、降車後に乗員が車体に接触した際に放電ショックによる不快を感じることがない。

（２）また、エンジンＯＮ／ＯＦＦ信号ＳＥを発生するイグニッションスイッチ３３およびシートベルトロック信号ＳＳを発生するシートベルトスイッチ３４によって乗員の降車意思の有無を検出しているため、乗員の降車意思の有無を検出するための特別なセンサまたは操作スイッチ等を設ける必要がなく、空調装置の構成が簡略である。

（３）また、乗員の降車意思が検出されたときに、インテークドア２６を介して空調ユニット１００に外気を導入している。従って、乗員降車時にドア開閉動作によってドア周りに発生する負圧によって、外気を空調ユニット１００に導いて送風を行うことで、より効率的に除電が行われるとともに、ブロアファン１１の作動量を低減できるため、空調装置の消費電力を低減できる。

（４）また、ドア開閉信号ＳＤを発生するドアスイッチ３５を備え、乗員の降車意思が検出された後で、乗降用のドアが開いたことが検出されたときに、ブロアファン１１を低速作動させている。この場合、ドア周りに発生する負圧によっても送風が行われるため、送風量を低下させることなく、消費電力を低減できる。
（５）また、その後、そのドアが閉じたことが検出されたときに、ブロアファン１１およびイオン発生器１７の作動を停止させているため、消費電力が低減されて、車両に備えられたバッテリーの消費電力を低減できる。

なお、上記の実施の形態では、図４のステップＳ５において、空調ユニット１００の送風空気の吹出口を乗員に対して送風するベント吹出口１１０〜１４０に切り替えている。その他に、図５に示すように、車室内の後席乗員に向けて空調空気を吹き出すための後席用ベント吹出口１５０，１６０が備えられている場合には、ステップＳ５において、後席用ベント吹出口１５０，１６０からその加湿されてイオンを含む空気を送風してもよい。この場合、図５において、降車作業中の前席の乗員４９に対してドア４１の反対側にある吹出口である後席用ベント吹出口１５０，１６０から加湿されてイオンを含む空気が送風される。

この結果、ドア開け操作時に発生する負圧領域４３に流れ込もうとする加湿されてイオンを含む気流４８が、乗員の周囲および座席シート４２の着座面付近を通過する。これにより、乗員の除電が促進される。

なお、上記の実施の形態では、イグニッションスイッチ３３からのエンジンＯＮ／ＯＦＦ信号ＳＥおよびシートベルトスイッチ３４からのシートベルトロック信号ＳＳを用いて乗員の降車意思の判断を行っているが、それは一例であり別の方法を用いても良い。例えば、乗員の位置を判定するための赤外線センサを有する空調装置であれば、その赤外線センサを利用して、乗員の動きから降車意思の有無を判断（検出）してもよい。さらに、乗員が降車時に静電気の除電を行うための専用のボタン（入力部）を設けておき、乗員がそのボタンを押圧したときに、降車意思有りと判断して除電動作を開始してもよい。

また、加湿されてイオンを含む空気の吹出口は乗員に送風できるところであればどの吹出口でもよい。例えばシャットバルブなどで任意に乗員がベント吹出口からの送風を遮断できる機能を持つ場合には、図３のデフ吹出口２０から加湿されてイオンを含む空気を送風してもよい。

また、図３に示すように、例えばセンターベント吹出口１２０および１３０に風向変更用のアクチュエータで駆動されるルーバ１２１，１３１等があるときには、降車する乗員の周囲に加湿されてイオンを含む空気が流れるように、ルーバ１２１，１３１の方向を制御してもよい。

また、上記の実施の形態では、イオン発生器１７は空調ユニット１００内のヒータコア１４とベントダクト１９との間の送風空気の経路に設置されているが、イオン発生器１７の設置位置は別の位置に設置してもよい。例えば、イオン発生器１７は、ベントダクト１９の内部、またはベント吹出口１１０〜１４０の近傍等に設置することもできる。
さらに、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、本発明は、上述した実施の形態に何ら限定されない。また、上述した実施の形態および変形例は組み合わせてもよい。

なお、特許請求の範囲の構成要素と上述の実施の形態およびその変形例の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、ファンはブロアファン１１に、エバポレータはエバポレータ１３に、空調ユニットは空調ユニット１００に、イオン発生装置はイオン発生器１７に、降車意思検出手段はイグニッションスイッチ３３およびシートベルトスイッチ３４に、制御手段はオートエアコンアンプ３０にそれぞれ対応する。また、エンジンオフ検出手段はイグニッションスイッチ３３に、ロック解除検出手段はシートベルトスイッチ３４に、前席乗員用吹出口はベント吹出口１１０〜１４０に、後席乗員用吹出口は後席用ベント吹出口１５０，１６０に、内外気切換機構はインテークドア２６に、ドア開閉検出手段はドアスイッチ３５にそれぞれ対応する。

なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する際、上記の実施の形態の記載事項と特許請求の範囲の記載事項との対応関係になんら限定も拘束もされない。

本発明の実施の形態の一例の車両用空調装置の空調ユニット１００の構成を示す図である。 図１の空調ユニット１００の制御を行う空調制御部のシステムブロック図である。 実施の形態の一例の車両用空調装置が搭載されている右ハンドル車を車両斜め上方から見た斜視図である。 その実施の形態において、乗員の帯電の除電を行うための動作の一例を示すフローチャートである。 実施の形態の他の例において、後席用ベント吹出口から加湿されてイオンを含む空気を吹き出す場合を示す要部の平面図である。 イオンによる帯電除去効果の実験結果の一例を示す図である。

符号の説明

１１ ブロアファン １２ ブロアモータ
１３ エバポレータ １５ エアミックスドア
１７ イオン発生器 ２０ デフ吹出口
２６ インテークドア ３０ オートエアコンアンプ
３３ イグニッションスイッチ ３４ シートベルトスイッチ
３５ ドアスイッチ １１０，１４０ サイドベント吹出口
１２０，１３０ センターベント吹出口 １５０，１６０ 後席用ベント吹出口

Claims (6)

1. ファンから送風された空気をエバポレータで冷却した後に温度制御して空調空気を生成し、該生成された空調空気を車室内に送風する空調ユニットと、
   前記空調空気の送風経路に配置されたイオン発生装置と、
   車室内の乗員の降車意思を検出する降車意思検出手段と、
   前記降車意思検出手段によって乗員の降車意思が検出されたときに、前記空調ユニットの吹出口を乗員に対して送風する吹出口に設定して、前記ファンによる送風を行うとともに、前記イオン発生装置から前記空調空気内にイオンを発生させ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. 請求項１に記載の車両用空調装置において、
   前記降車意思検出手段は、エンジンオフを検出するエンジンオフ検出手段と、車室内の乗員のシートベルトのロック解除を検出するロック解除検出手段とを有し、
   前記制御手段は、前記エンジンオフ検出手段および前記ロック解除検出手段によってエンジンオフおよびシートベルトのロック解除が続けて検出されたときに、乗員の降車意思が検出されたとみなすことを特徴とする車両用空調装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の車両用空調装置において、
   前記空調ユニットは、前記空調空気を車室内に送風するために前席乗員用吹出口と後席乗員用吹出口とを備え、
   前記制御手段は、前記降車意思検出手段によって前席乗員の降車意思が検出されたときに、前記空調ユニットの吹出口を前記後席乗員用吹出口に設定することを特徴とする車両用空調装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用空調装置において、
   前記空調ユニットの前記ファンに内気または外気を導入する内外気切換機構をさらに備え、
   前記制御手段は、前記降車意思検出手段によって乗員の降車意思が検出されたときに、前記内外気切換機構を介して前記空調ユニットに外気を導入することを特徴とする車両用空調装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の車両用空調装置において、
   車両内の乗員が乗降するための乗降用ドアの開閉状態を検出するドア開閉検出手段をさらに備え、
   前記制御手段は、前記降車意思検出手段によって乗員の降車意思が検出された後で、前記ドア開閉検出手段によって前記乗降用ドアが開いたことが検出されたときに、前記ファンの回転速度を低下させることを特徴とする車両用空調装置。
6. 請求項５に記載の車両用空調装置において、
   前記制御手段は、前記ドア開閉検出手段によってさらに前記乗降用ドアが閉じたことが検出されたときに、前記ファンおよびイオン発生装置の作動を停止させることを特徴とする車両用空調装置。

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