JP2012188087A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電気エネルギーの消費量を抑制しつつ、乗員に快適感を与えること。
【解決手段】急速運転時には、センター吹出口１２ａ，１３ａとサイド吹出口１２ｂ，１３ｂの両吹出口から空調風を吹き出させる。一方、通常運転時には、空調風を吹き出せる吹出口をサイド吹出口１２ｂ，１３ｂとし、急速運転時よりも風量を少なくする。
【選択図】図１

Description

本発明は、空調運転の進行状態に基づき、吹出口から吹き出させる風量を調節する車両用空調装置に関する。

車両には、例えば、特許文献１で開示されるような車両用空調装置が搭載されている。この種の車両用空調装置では、空気を冷却又は加熱する手段を有する空調ユニットで温度調節された空調風を、車室内に設置した吹出口から吹き出させている。インストルメントパネルに設置される吹出口には、車両幅方向中央側で開口するセンター吹出口と乗降用ドアで開口するサイド吹出口がある。そして、これらの吹出口からは、乗員の上半身に向けて空調風が吹き出されている。

特開平５−３２１１９号公報

車両用空調装置において乗員の快適性を求める場合は、各吹出口から空調風を吹き出させ、乗員に対して吹き付ける空調風の風量を多くすれば良い。しかしながら、空調風の風量を多くすることは、エネルギーを多大に消費することになる。特に、モータを駆動源とする電気自動車の場合は、空調に多大な電気エネルギーを消費してしまうと、走行性能（走行距離）に影響を及ぼす虞がある。

この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、電気エネルギーの消費量を抑制しつつ、乗員に快適感を与える車両用空調装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、送風機により移送された空調風を車室内に向けて吹き出すための吹出口を、インストルメントパネルに複数設置した車両用空調装置において、前記吹出口は、車両幅方向中央側で開口するセンター吹出口と乗降用ドア側で開口するサイド吹出口とを備え、空調運転の進行状態を判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果に基づき、前記吹出口からの風量を調節する調節手段と、を備え、前記調節手段は、急速運転時には前記センター吹出口と前記サイド吹出口の両吹出口から空調風を吹き出させ、通常運転時には前記空調風を吹き出せる吹出口の数を減らして前記急速運転時よりも前記送風機が移送する風量を少なくすることを要旨とする。

これによれば、空調運転の進行状態に基づき、吹出口からの風量が調節される。そして、急速運転時には空調風を吹き出す吹出口を増やすことで、乗員に対して空調による快適感を与える。一方、通常運転時には、空調風を吹き出させる吹出口の数を減らして急速運転時よりも送風機が移送する風量を少なくすることで、電気エネルギーの消費量を抑制しつつ、集中的な空調により乗員に対して快適感を与えることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車両用空調装置において、前記急速運転から前記通常運転へ切り換える時には、前記センター吹出口と前記サイド吹出口のうち一方の風量のみ少なくすることを要旨とする。

これによれば、他方の吹出口からの風量を維持することで、乗員に対する空調感が損なわれるのを抑制することができる。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の車両用空調装置において、前記調節手段は、冷房運転時に風量を調節することを要旨とする。

これによれば、冷房運転に伴う電気エネルギーの消費量を抑制しつつ、乗員に対して空調による快適感を与えることができる。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のうち何れか一項に記載の車両用空調装置において、前記調節手段は、前記通常運転時には前記サイド吹出口のみから前記空調風を吹き出させることを要旨とする。

これによれば、通常運転時には、日差しや乗降用ドアのウインドガラスからの伝熱の影響を受け易い車両の側方側に空調風が吹き出されることになる。したがって、車両の中央部と側方部の温度差を考慮した空調運転により、乗員は温度差を感じ難くなり、乗員の快適性を向上させることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のうち何れか一項に記載の車両用空調装置において、電気自動車に搭載されていることを要旨とする。
これによれば、モータを駆動源とする電気自動車において、空調による電気エネルギーの消費量を抑制することができる。その結果、電気自動車の走行性能を良好に保つことができる。特に、走行距離が短くなることを抑制できる。

本発明によれば、電気エネルギーの消費量を抑制しつつ、乗員に快適感を与えることができる。

車両の車室内を示す模式図。 空調ダクト及び空調ユニットを示す模式図。 センター吹出口及びサイド吹出口からの風量の変化状態を示すグラフ。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図３にしたがって説明する。
本実施形態の車両用空調装置は、モータを走行用の駆動源とする車両としての自動車、所謂電気自動車に搭載されている。そして、図１に示すように、車両（自動車）の車室内前面に設けられたインストルメントパネル１１には、車両に搭載された空調ユニットＫ（図２に示す）によって温度調節された空調風を、車室内に向けて吹き出すための複数の吹出口１２，１３が設置されている。より具体的に言えば、運転席１４側には、吹出口１２として、センター吹出口１２ａとサイド吹出口１２ｂが設置されている。一方、助手席１５側には、吹出口１３として、センター吹出口１３ａとサイド吹出口１３ｂが設置されている。

各センター吹出口１２ａ，１３ａは、インストルメントパネル１１の中央部で開口しており、運転席１４及び助手席１５の乗員の上半身（頭胸部）に向けて空調風を吹き出す中央側上部吹出口とされている。インストルメントパネル１１の中央部は、車両幅方向中央部に相当する。なお、運転席１４の前方に設けられたステアリングハンドル１６は、運転席１４側のセンター吹出口１２ａとサイド吹出口１２ｂの間に配置されている。

一方、各サイド吹出口１２ｂ，１３ｂは、インストルメントパネル１１の側方部で開口しており、運転席１４及び助手席１５の乗員の上半身（頭胸部）に向けて空調風を吹き出す側方側上部吹出口とされている。インストルメントパネル１１の側方部は、運転席１４へ乗降するための乗降用ドア１４ａ側、及び助手席１５へ乗降するための乗降用ドア１５ａ側にそれぞれ相当する。そして、各乗降用ドア１４ａ，１５ａには、図示しないウインドガラスがそれぞれ設置されている。

なお、車両には、フロントガラスに向けて空調風を吹き出すデフロスタ用の吹出口（図示しない）や、運転席１４及び助手席１５の乗員の足元に向けて空調風を吹き出すフット用の吹出口（図示しない）も設置されている。

また、図２に示すように、空調ユニットＫによって温度調節された空調風を移送するダクト１７には、各吹出口１２，１３を開閉するための開閉ドア１８ａ，１８ｂ，１８ｃが回動自在に取り付けられている。空調風の送風は、空調ユニットＫ内の送風機Ｋ４によって行われる。開閉ドア１８ａは、各センター吹出口１２ａ，１３ａ及び各サイド吹出口１２ｂ，１３ｂを開閉する。開閉ドア１８ｂは、運転席１４側のセンター吹出口１２ａ及びサイド吹出口１２ｂを開閉する。開閉ドア１８ｃは、助手席１５側のセンター吹出口１３ａ及びサイド吹出口１３ｂを開閉する。各開閉ドア１８ａ〜１８ｃは、空調ユニットＫを構成する開閉用アクチュエータＫ２の駆動によって開度調節がなされる。なお、開閉用アクチュエータＫ２は、空調ユニットＫの制御部Ｋ１によって制御される。制御部Ｋ１は、マイクロコンピュータによって構成される。

また、図２に示すように、空調ユニットＫの制御部Ｋ１には、吹出口モードを乗員が設定（指示）するためのモード設定器Ｋ３が接続されている。吹出口モードとしては、空調風を吹出口１２，１３から吹き出すフェイスモード、空調風をデフロスタ用の吹出口から吹き出すデフモード、空調風をフット用の吹出口から吹き出すフットモードなどがある。そして、制御部Ｋ１は、モード設定器Ｋ３で設定された吹出口モードにしたがって、各開閉ドア１８ａ，１８ｂ，１８ｃの開度調節を行う。これにより、空調風は、ダクト１７を介して、吹出口モードに対応する吹出口へ移送されるとともに、その吹出口から車室内に吹き出す。なお、空調ユニットＫは、前述した制御部Ｋ１、開閉用アクチュエータＫ２、モード設定器Ｋ３に加えて、蒸発器などの空気冷却手段やヒータなどの空気加熱手段を備えている。

以下、本実施形態の車両用空調装置の作用を説明する。
制御部Ｋ１は、フェイスモードにて冷房運転を行う場合、その運転の進行状態を判定し、その判定結果に基づき、吹出口１２，１３からの風量を調節する。具体的に言えば、制御部Ｋ１は、室内温度と設定温度との温度差、又は室内温度と目標吹き出し温度との温度差を算出し、この温度差が第１所定温度差以上である時には急速運転を行わせる。この急速運転時、制御部Ｋ１は、空調風を吹き出せる吹出口を、吹出口１２（センター吹出口１２ａとサイド吹出口１２ｂ）及び吹出口１３（センター吹出口１３ａとサイド吹出口１３ｂ）とする。そして、急速運転時、制御部Ｋ１は、図３に示すように、センター吹出口１２ａ，１３ａからの風量、及びサイド吹出口１２ｂ，１３ｂからの風量を、それぞれ「Ｘ」とするように、開閉ドア１８ｂ，１８ｃの開度調節を行う。つまり、制御部Ｋ１は、急速運転時、車室内に吹き出させる空調風の総風量が「２Ｘ」となるように、空調ユニットＫを制御する。

なお、制御部Ｋ１は、フェイスモードにて冷房運転を行う場合、開閉ドア１８ａを全開とする。そして、本実施形態の車両用空調装置は、開閉ドア１８ａを全開とした場合、空調風はデフロスタ用の吹出口やフット用の吹出口へ移送されないように構成されている。また、前述した室内温度などの各種温度は、車室内などに設置した図示しない温度センサによって計測される。また、前述した設定温度は、乗員が設定（指示）する温度であって、モード設定器Ｋ３とともに車室内には図示しない温度設定器が設置されている。

一方、制御部Ｋ１は、前述した温度差が第１所定温度差より小さくなった時には急速運転を終了させて、通常運転（定常運転）に切り替える。この通常運転時、制御部Ｋ１は、空調風を吹き出させる吹出口を、サイド吹出口１２ｂ及びサイド吹出口１３ｂとする。制御部Ｋ１は、図３に示すように、急速運転から通常運転への切り替えに伴って（図中の時間Ｔ）、センター吹出口１２ａ，１３ａからの風量を「０」とするように、開閉ドア１８ｂ，１８ｃの開度調節を行う。具体的に言えば、制御部Ｋ１は、センター吹出口１２ａ，１３ａへ空調風が向かう流路の開度を「０」、つまり全閉とするように開閉ドア１８ｂ，１８ｃの開度調節を行う。一方で、制御部Ｋ１は、サイド吹出口１２ｂ，１３ｂからの風量を「Ｘ」に維持するように、送風機Ｋ４が移送する風量を減少させる。制御部Ｋ１は、通常運転時、車室内に吹き出させる空調風の総風量（送風機Ｋ４が移送する風量）が「Ｘ」となるように、空調ユニットＫの送風機Ｋ４を制御する。すなわち、センター吹出口１２ａ，１３ａからの風量のみを少なくし、最終的にサイド吹出口１２ｂ，１３ｂからの吹出しのみとされる。

これにより、通常運転時には、空調風を吹き出せる吹出口の数が減るとともに急速運転時よりも送風機Ｋ４が移送する風量が少なくなる。つまり、本実施形態の車両用空調装置では、室内温度が所望の温度に到達していない冷房過渡期（クールダウン時）において、空調風を吹き出させる吹出口を増加させるとともに風量を多くし、広域的な空調（ワイド冷房）によって乗員に快適感を与える。一方、本実施形態の車両用空調装置では、室内温度が所望の温度に達した冷房定常期において、空調風を吹き出させる吹出口を減らすとともに風量を少なくすることで、電気エネルギーの消費量を抑制しつつ、集中的な空調（スポット冷房）によって乗員に快適感を与える。

本実施形態では、制御部Ｋ１により、空調運転の進行状態を判定する判定手段が構成される。また、本実施形態では、制御部Ｋ１、開閉用アクチュエータＫ２、開閉ドア１８ａ〜１８ｃ、及び空調ユニットＫにより、前記判定手段の判定結果に基づき、吹出口からの風量を調節する調節手段が構成される。そして、本実施形態では、上記した判定手段及び調節手段の各構成、センター吹出口１２ａ，１３ａ、及びサイド吹出口１２ｂ，１３ｂにより、車両用空調装置が構成される。

したがって、本実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）冷房運転の進行状態に基づき、吹出口１２，１３からの風量を調節する。そして、急速運転時には空調風を吹き出す吹出口を吹出口１２，１３として数を増やすことで、乗員に対して快適感を与えることができる。一方、通常運転時には、空調風を吹き出させる吹出口をサイド吹出口１２ｂ，１３ｂとし、急速運転時よりも数を減らして風量を少なくする。これにより、通常運転時には、電気エネルギーの消費量を抑制しつつ、集中的な空調により乗員に対して快適感を与えることができる。

（２）また、風量の制御を冷房運転時に行うことで、冷房運転に伴う電気エネルギーの消費量を抑制しつつ、乗員に対して快適感を与えることができる。特に、本実施形態の車両用空調装置を電気自動車に適用する場合は、冷房運転時による電気エネルギーの消費量を抑制することで、冷房運転を多用する夏場における電気自動車の走行性能を良好に保つことができる。

（３）通常運転時には、サイド吹出口１２ｂ，１３ｂのみから空調風を吹き出させることにより、日差しや乗降用ドア１４ａ，１５ａのウインドガラスからの伝熱の影響を受け易い車両の側方側を積極的に冷却できる。したがって、車両の中央部と側方部の温度差を考慮した空調運転の実現により、乗員は温度差（不均一感）を感じ難く、乗員の快適性を向上させることができる。特に、夏場は、日差しや乗降用ドア１４ａ，１５ａのウインドガラスからの伝熱による影響を受け易い。したがって、冷房運転時に、車両の中央部と側方部の温度差を考慮した空調運転を実現することで、乗員の快適性をより向上させることができる。

（４）吹出口前方にステアリングハンドル１６が配置されている場合は、そのステアリングハンドル１６が障害物となって空調風が拡散し、冷房効果の低減に繋がる。しかし、本実施形態では、運転席１４側のサイド吹出口１２ｂの前方にステアリングハンドル１６が配置されていないため、通常運転時に空調風を吹き出させる吹出口をサイド吹出口１２ｂのみとした場合であっても、空調風を乗員に向けて確実に吹き付けることができる。その結果、乗員の快適性を向上させることができる。

（５）センター吹出口１２ａ，１３ａからの空調風は、運転席１４及び助手席１５の後部へ吹き抜ける可能性が高い。一方、サイド吹出口１２ｂ，１３ｂからの空調風は、運転席１４及び助手席１５が障害物となり、これらの座席後部へ吹き抜ける可能性が低い。このため、通常運転時に、サイド吹出口１２ｂ，１３ｂのみから空調風を吹き出させることで、運転席１４及び助手席１５の着座領域に対して空調風を吹き付けることができる。したがって、運転席１４や助手席１５の乗員の快適性を向上させることができる。

（６）モータを駆動源とする電気自動車において、空調運転の進行状態に基づき、車室内に吹き出させる空調風の風量を制御する。これにより、電気自動車において、空調による電気エネルギーの消費量を抑制することができる。その結果、電気自動車の走行性能を良好に保つことができる。特に、走行距離が短くなることを抑制できる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 実施形態において、急速運転時の風量制御の段階数を増加させても良い。例えば、温度差が第１所定温度差以上の場合には急速運転の初期段階とし、温度差が第１所定温度差未満であって、第１所定温度差よりも小さい第２所定温度差以上の場合には急速運転の後期段階とし、初期段階時よりも少なく、かつ通常運転時よりも多い風量に制御しても良い。なお、この例の場合、急速運転から通常運転への切り替わり時は、温度差が第２所定温度差よりも小さくなった時になる。

○ 実施形態において、通常運転時に空調風を吹き出させる吹出口をセンター吹出口１２ａ，１３ａとし、サイド吹出口１２ｂ，１３ｂからの風量を「０」としても良い。なお、通常運転時に空調風を吹き出させる吹出口は、吹出口に対するステアリングハンドル１６の配置を考慮し、選択することができる。つまり、吹出口から吹き出される空調風に対してステアリングハンドル１６が障害物となり難い方の吹出口を、通常運転時に空調風を吹き出させる吹出口として設定しても良い。例えば、センター吹出口１２ａの前方にステアリングハンドル１６の一部が被り、そのステアリングハンドル１６が障害物となる場合は、通常運転時にサイド吹出口１２ｂ，１３ｂから空調風を吹き出させる。一方、サイド吹出口１２ｂの前方にステアリングハンドル１６の一部が被り、そのステアリングハンドル１６が障害物となる場合は、通常運転時にセンター吹出口１２ａ，１３ａから空調風を吹き出させる。

○ 実施形態は、運転席１４及び助手席１５からなる前部座席に加えて後部座席を有する車両（自動車）や、前記前部座席のみを有する車両（自動車）の何れに具体化しても良い。

○ 実施形態は、エンジン式車両や、駆動源をエンジン及びモータとするハイブリッド式車両などの自動車に具体化しても良い。

１１…インストルメントパネル、１２，１３…吹出口、１２ａ，１３ａ…センター吹出口、１２ｂ，１３ｂ…サイド吹出口、１４ａ，１５ａ…乗降用ドア、１８ａ〜１８ｃ…開閉ドア、Ｋ…空調ユニット、Ｋ１…制御部、Ｋ２…開閉用アクチュエータ、Ｋ４…送風機。

Claims (5)

1. 送風機により移送された空調風を車室内に向けて吹き出すための吹出口を、インストルメントパネルに複数設置した車両用空調装置において、
   前記吹出口は、車両幅方向中央側で開口するセンター吹出口と乗降用ドア側で開口するサイド吹出口とを備え、
   空調運転の進行状態を判定する判定手段と、
   前記判定手段の判定結果に基づき、前記吹出口からの風量を調節する調節手段と、を備え、
   前記調節手段は、急速運転時には前記センター吹出口と前記サイド吹出口の両吹出口から空調風を吹き出させ、通常運転時には前記空調風を吹き出せる吹出口の数を減らして前記急速運転時よりも前記送風機が移送する風量を少なくすることを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記急速運転から前記通常運転へ切り換える時には、前記センター吹出口と前記サイド吹出口のうち一方の風量のみ少なくすることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
3. 前記調節手段は、冷房運転時に風量を調節することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用空調装置。
4. 前記調節手段は、前記通常運転時には前記サイド吹出口のみから前記空調風を吹き出させることを特徴とする請求項１〜請求項３のうち何れか一項に記載の車両用空調装置。
5. 電気自動車に搭載されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のうち何れか一項に記載の車両用空調装置。

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