JP2017165220A - 暖房システム - Google Patents

Abstract

【課題】快適性が高い暖房システムを実現する。【解決手段】暖房システム３０は、同一方向に回転して空気を送出する単一のクロスフローファン３２と、クロスフローファンを収容する筐体に設けられた第１フラップ３６ａ、第２フラップ３６ｂと、クロスフローファン３２から送出された空気、または、クロスフローファン３２へ流入する空気を加温する熱交換器３４を備える。暖房システム３０は、第１フラップ３６ａと第２フラップ３６ｂの向きを変化させることで、熱交換器３４により加温された空気を、前席１０の前方側に送風するか、前席１０の後方側（後席１２側）に送風するかを切替可能にした。【選択図】図２

Description

本発明は、車両に搭載される暖房システムに関する。

車両の前席の下にヒーターを設置し、そのヒーターからの温風で後席側への暖房を実施する技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開平８−２６８０４２号公報

上記特許文献１により提案された暖房は、後席乗員の快適性を向上させるものの、前席の前方側へ温風を送出しないので、前席乗員の快適性への貢献は少ない。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、主な目的は、快適性が高い暖房システムを実現することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の暖房システムは、車両に搭載される暖房システムであって、同一方向に回転して空気を送出する単一のクロスフローファンと、クロスフローファンを収容する筐体に設けられた少なくとも２つのフラップと、クロスフローファンから送出された空気、または、クロスフローファンへ流入する空気を加温する熱交換器と、を備える。当該暖房システムは、車両の座席の下に設置され、少なくとも２つのフラップの向きを変化させることで、熱交換器により加温された空気を、座席の前方側に送風するか、座席の後方側に送風するかを切替可能にした。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を、装置、方法、コンピュータプログラム、コンピュータプログラムを記録した記録媒体、本装置を搭載した車両などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、快適性が高い暖房システムを実現できる。

従来例に係る暖房システムの断面図である。 実施例に係る暖房システムの断面図である。 実施例に係る車両の機能構成を示すブロック図である。 第１信号に応じた暖房システムの動作を示す図である。 第２信号に応じた暖房システムの動作を示す図である。

本発明の実施例を具体的に説明する前に、実施例の概要を述べる。
図１は、従来例に係る暖房システム２０の断面図である。暖房システム２０は、自動車等の車両の座席（前席１０）の下側に設置される。暖房システム２０では、前席１０の下位置における前方から後方へ、通風口２６、シロッコファン２２、熱交換器２４、通風口２８の順に配置される。暖房システム２０では、シロッコファン２２が所定の一方向へ回転し、通風口２６から取り込まれた空気が、熱交換器２４を介して通風口２８から送出される。暖房システム２０では、熱交換器２４により加温された温風の風向が前席１０から後席１２への一方向に固定される。仮にシロッコファン２２を逆に回転させても、温風の風向は変わらない。すなわち、暖房システム２０は、後席１２の乗員の快適性向上には寄与するものの、前席１０の乗員の快適性向上には寄与しないものであった。

これに対して、本実施例の暖房システム（後述の暖房システム３０）は、単一のファンを用いて、車両の後席側だけでなく前席の前方側への暖房も実現する。具体的には、本実施例の暖房システムは、単一のクロスフローファンと、そのクロスフローファンを収容する筐体内に少なくとも２つのフラップを備える。本実施例の暖房システムでは、フラップの向き（言い換えればフラップの角度）を変えることにより、温風の送出方向の切替を可能にする。

図２は、実施例に係る暖房システム３０の断面図である。暖房システム３０は、暖房システム２０と同様、自動車等の車両の座席（前席１０）の下側に設置される。暖房システム３０は、前席１０の下位置における前方側から後方側へ、ケーシング３１とケーシング３３が配置され、ケーシング３１とケーシング３３は連通している。ケーシング３１には、前方空間（すなわち前席１０の足元空間）への開口部である通風口３８と通風口４０が設けられる。一方、ケーシング３３には、後方空間（すなわち後席１２の足元空間）への開口部である通風口４２が設けられる。

通風口３８は、ケーシング３１の上部側に設けられ、前席１０の前方側から空気を取り込む吸気口として機能する。一方、通風口４０は、ケーシング３１の下部側に設けられ、前席１０の前方側へ温風を吹き出す吹出口として機能する。通風口４２は、前席１０の後方側（後席１２側）へ温風を吹き出す吹出口として機能し、また前席１０の後方側（後席１２側）から空気を取り込む吸気口としても機能する。

ケーシング３１には、クロスフローファン３２、第１フラップ３６ａ、第２フラップ３６ｂが収容される。第１フラップ３６ａは、クロスフローファン３２の上位置に設けられ、すなわち、ケーシング３１内部の上面とクロスフローファン３２との隙間に設けられる。第１フラップ３６ａは、クロスフローファン３２へ流入する空気が流れる向きを調整するフラップである。第１フラップ３６ａの少なくとも一部は、通風口３８からクロスフローファン３２への空気流路に達する。後述するように、第１フラップ３６ａの姿勢は、通風口３８からクロスフローファン３２への空気の流入を促進する向き、または、空気の流入を阻害する向きに制御される。

第２フラップ３６ｂは、クロスフローファン３２の下位置に設けられ、すなわち、ケーシング３１内部の底面とクロスフローファン３２との隙間に設けられる。第２フラップ３６ｂは、クロスフローファン３２から送出された空気が流れる向きを調整するフラップである。第２フラップ３６ｂの少なくとも一部は、通風口４０からクロスフローファン３２への空気流路に達する。後述するように、第２フラップ３６ｂの姿勢は、クロスフローファン３２から通風口４０への空気の流出を促進する向き、または、空気の流出を阻害する向きに設定される。

ケーシング３３には、熱交換器３４が収容される。なお、本実施例では、前席１０の下位置における前方側から後方側へ、クロスフローファン３２、熱交換器３４の順に配置するが、熱交換器３４を前方側に配置し、クロスフローファン３２を後方側に配置する構成であってもよい。

図３は、実施例に係る車両１００の機能構成を示すブロック図である。本明細書のブロック図で示す各ブロックは、ハードウェア的には、コンピュータのＣＰＵやメモリをはじめとする素子や機械装置で実現でき、ソフトウェア的にはコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウェア、ソフトウェアの組合せによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者には理解されるところである。

車両１００は、ＨＶＡＣ（Heating, Ventilating, and Air Conditioning）システム１０２と暖房システム３０を備える。ＨＶＡＣシステム１０２と暖房システム３０は、車両１００内部のＣＡＮ（Controller Area Network）を介して接続されてもよい。

ＨＶＡＣシステム１０２は、車両１００の空調を統括して制御する。ＨＶＡＣシステム１０２は、暖房システム３０とは異なる空調装置であり、車両１００におけるメインの空調装置（図３には不図示であり、以下「メイン空調装置」とも呼ぶ。）の動作を制御する。メイン空調装置は典型的には、車両１００の前席前方ダッシュボードの吹出口から冷風または温風を吹き出す。さらに、ＨＶＡＣシステム１０２は、車両１００における補助的な空調装置である暖房システム３０の動作も制御する。

暖房システム３０は、前席乗員の足元または後席乗員の足元へ温風を送出する。暖房システム３０は、図２で示したクロスフローファン３２、熱交換器３４、第１フラップ３６ａ、第２フラップ３６ｂを備える。さらに暖房システム３０は、図２には不図示の受付部４４、制御部４６を備える。

クロスフローファン３２は、一般的な横断流送風機を用いており、同一方向に回転して空気を送出する。熱交換器３４は、クロスフローファン３２から送出された空気を加温し、または、クロスフローファン３２へ流入する空気を加温する。熱交換器３４は、速暖性が高い電気ヒーターである。第１フラップ３６ａおよび第２フラップ３６ｂは、風向調整板と言え、クロスフローファン３２へ流入する空気が流れる向き、および、クロスフローファン３２から送出された空気が流れる向きを調節する。

受付部４４は、暖房システム３０が吹き出す温風の向きを指示する所定の信号をＨＶＡＣシステム１０２から受け付け、受け付けた信号を制御部４６へ入力する。制御部４６は、受付部４４において所定の信号が受け付けられた場合に、第１フラップ３６ａおよび第２フラップ３６ｂの向きを変化させることにより、暖房システム３０から吹き出される温風の向きを切り替える。

具体的には、制御部４６は、ＨＶＡＣシステム１０２から送信された信号の種類に応じて、第１フラップ３６ａと第２フラップ３６ｂのそれぞれに対する制御値を算出し、または決定する。例えば、制御部４６は、前席１０の前方側へ温風を送出することを指示する信号に対応する制御値と、前席１０の後方側（後席１２側）へ温風を送出することを指示する信号に対応する制御値を予め記憶してもよい。これらの制御値は、第１フラップ３６ａと第２フラップ３６ｂそれぞれの角度・向き・姿勢の絶対値または相対値を定めたデータであってもよい。制御部４６は、予め記憶した複数の制御値の中から、ＨＶＡＣシステム１０２から送信された信号の種類に対応する制御値を選択してもよい。

制御部４６は、決定した制御値を示す制御コマンドを第１フラップ３６ａと第２フラップ３６ｂそれぞれのアクチュエータ（不図示）へ送信する。これにより、第１フラップ３６ａと第２フラップ３６ｂそれぞれのアクチュエータを作動させ、第１フラップ３６ａと第２フラップ３６ｂそれぞれの角度・向き・姿勢を制御値が示す態様に変更させる。なお、温風の風向に適合する第１フラップ３６ａと第２フラップ３６ｂそれぞれの角度・向き・姿勢、言い換えれば、温風の風向に対応する制御値は、開発者の知見や暖房システム３０を用いた実験により決定されてもよい。

制御部４６は、クロスフローファン３２のアクチュエータに対して所定の制御コマンドを送信することにより、クロスフローファン３２を所定の一方向（後述の図４、図５では反時計回り）に回転させる。また、制御部４６は、熱交換器３４への電圧印加を制御し、すなわち、熱交換器３４のオン・オフを制御する。なお、制御部４６は、温風の温度、風量等も制御してもよい。

以上の構成による暖房システム３０の動作を説明する。
車両１００のエンジン始動直後、ＨＶＡＣシステム１０２は、前席１０の前方側への温風送出を指示するための第１信号を暖房システム３０へ送信する。暖房システム３０の受付部４４は、第１信号を受信し、その第１信号を制御部４６へ入力する。

図４は、第１信号に応じた暖房システム３０の動作を示す。暖房システム３０の制御部４６は、クロスフローファン３２と通風口３８との空気流路を閉じ、または狭めるように第１フラップ３６ａの角度を変化させる。言い換えれば、制御部４６は、第１フラップ３６ａの姿勢を、通風口３８を介した空気の流入および流出を阻害する態様へ制御する。具体的には、図４で示すように、第１フラップ３６ａの後方側の端部をクロスフローファン３２から遠ざける一方、第１フラップ３６ａの前方側の端部をクロスフローファン３２へ近づけるように第１フラップ３６ａの姿勢を制御する。

また、制御部４６は、クロスフローファン３２と通風口４０との空気流路を開放し、または広げるように第２フラップ３６ｂの角度を変化させる。言い換えれば、制御部４６は、第２フラップ３６ｂの姿勢を、通風口４０を介した空気の流入および流出を促進する態様へ制御する。具体的には、図４で示すように、第２フラップ３６ｂの前方側の端部をクロスフローファン３２から遠ざける一方、第２フラップ３６ｂの後方側の端部をクロスフローファン３２へ近づけるように第２フラップ３６ｂの姿勢を制御する。

さらに、制御部４６は、クロスフローファン３２を半時計回りに回転させるとともに、熱交換器３４をオンにする。第１フラップ３６ａと第２フラップ３６ｂが図４の姿勢になることで、クロスフローファン３２の回転に伴って、熱交換器３４からクロスフローファン３２方向への空気の流れが生じる。すなわち、後席側の通風口４２から流入した空気が熱交換器３４により加温され、加温後の温風が、クロスフローファン３２を介して通風口４０から前席足元へ吹き出す。

車両１００のエンジン始動直後等、エンジンの水温が低い状況では、メイン空調装置から温風が出せないため、特に冬期において前席乗員は寒さを感じてしまう。暖房システム３０は、速暖性の高い熱交換器３４を用いている。このため、暖房システム３０は、エンジン始動直後においても、ＨＶＡＣシステム１０２の指示に応じて前席下から足元に温風を送ることで、前席乗員に対して速暖性・快適性を提供できる。

エンジン始動から時間が経過してエンジンの水温が上がり、メイン空調装置から温風が出ている状況下で車室内温度が上昇してくると、ＨＶＡＣシステム１０２は、メイン空調装置の風量を徐々に下げていく。このときＨＶＡＣシステム１０２は、前席１０の後方側（後席１２）への温風送出を指示するための第２信号を暖房システム３０へ送信する。暖房システム３０の受付部４４は、第２信号を受信し、その第２信号を制御部４６へ入力する。

図５は、第２信号に応じた暖房システム３０の動作を示す。暖房システム３０の制御部４６は、クロスフローファン３２と通風口３８との空気流路を開放し、または広げるように第１フラップ３６ａの角度を変化させる。言い換えれば、制御部４６は、第１フラップ３６ａの姿勢を、通風口３８を介した空気の流入および流出を促進する態様へ制御する。具体的には、図５で示すように、第１フラップ３６ａの前方側の端部をクロスフローファン３２から遠ざける一方、第１フラップ３６ａの後方側の端部をクロスフローファン３２へ近づけるように第１フラップ３６ａの姿勢を制御する。

また、制御部４６は、クロスフローファン３２と通風口４０との空気流路を閉鎖し、または狭めるように第２フラップ３６ｂの角度を変化させる。言い換えれば、制御部４６は、第２フラップ３６ｂの姿勢を、通風口４０を介した空気の流入および流出を阻害する態様へ制御する。具体的には、図５で示すように、第２フラップ３６ｂの後方側の端部をクロスフローファン３２から遠ざける一方、第２フラップ３６ｂの前方側の端部をクロスフローファン３２へ近づけるように第２フラップ３６ｂの姿勢を制御する。

さらに、制御部４６は、クロスフローファン３２を反時計回りに回転させるとともに、熱交換器３４をオンにする。第１フラップ３６ａと第２フラップ３６ｂが図５の姿勢になることで、クロスフローファン３２の回転に伴って、クロスフローファン３２から熱交換器３４方向への空気の流れが生じる。すなわち、前席１０の前方側の通風口３８から流入した空気がクロスフローファン３２を介して熱交換器３４へ送られ、熱交換器３４による加温後の温風が前席１０の後方側（後席１２側）の通風口４２から後席足元へ吹き出す。

メイン空調装置側では、車室内の温度が所定温度まで上がると温風の吹き出しを少なくしていく。このとき、後席１２またはトランクルームの冷たい空気が気流として前席１０に到達する「吹き戻り」が発生することがあり、前席乗員に寒さを感じさせることがある。暖房システム３０は、吹き戻りが生じうる場合に、ＨＶＡＣシステム１０２からの指示に応じて前席１０の後方側から温風を吹き出す。これにより、図５に示すように、前席１０の後方側から吹き出した温風が上昇して後席１２側の冷たい空気と混ざり合うため、吹き戻りが生じてもその温度を上昇させることができ、前席乗員の快適性が損なわれることを防止できる。

なお、ＨＶＡＣシステム１０２は、エンジン始動直後に暖房システム３０へ第１信号を送信し、その後、メイン空調装置が吹き出す温風の風量制限を始める際に暖房システム３０へ第２信号を送信してもよい。暖房システム３０は、第１信号に基づいて図４のように前席足元への暖房を開始し、その暖房を継続中に第２信号を受信したことを契機に、図５のように後席足元への暖房へ切り替えてもよい。

本実施例の暖房システム３０によると、１つのクロスフローファン３２を収容する筐体（ケーシング３１）内に設けた第１フラップ３６ａおよび第２フラップ３６ｂの向きを変化させることで、温風が流れる向きを切替可能にした。これにより、車両１００のコスト増加および電力消費量の増加を抑制しつつ、車両１００の後席乗員だけでなく前席乗員の快適性を向上させる暖房システムを実現できる。また、本実施例の暖房システム３０は、ＨＶＡＣシステム１０２との連携により、車室全体の空調状況に適合するように、温風の吹き出し方向を自動で切り替えることができる。

以上、本発明を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素あるいは各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

車両１００は、暖房システム３０の風向に対する乗員の指示を受け付ける操作入力部をさらに備えてもよい。暖房システム３０の受付部４４は、操作入力部に対する入力情報（例えば、風向を指示する情報）を、ＨＶＡＣシステム１０２を介して受け付け、または、操作入力部から直接受け付けてもよい。暖房システム３０の制御部４６は、操作入力部への入力情報にしたがって、乗員により指示された方向に温風を吹き出すように第１フラップ３６ａおよび第２フラップ３６ｂの姿勢を制御し、または切り替えてもよい。例えば、制御部４６は、前席１０の前方側への暖房が指示された場合、第１フラップ３６ａおよび第２フラップ３６ｂの姿勢を図４の態様へ制御し、前席１０の後方側（後席１２）への暖房が指示された場合、第１フラップ３６ａおよび第２フラップ３６ｂの姿勢を図５の態様へ制御してもよい。

また、上記実施例では、クロスフローファン３２のケーシング３１内に２つのフラップを設けたが、変形例として、ケーシング３１内に３つ以上のフラップを設けてもよい。暖房システム３０の制御部４６は、３つ以上のフラップそれぞれの向きを制御することにより温風を流す方向を切り替えてもよい。

上述した実施例および変形例の任意の組み合わせもまた本発明の実施の形態として有用である。組み合わせによって生じる新たな実施の形態は、組み合わされる実施例および変形例それぞれの効果をあわせもつ。また、請求項に記載の各構成要件が果たすべき機能は、実施例および変形例において示された各構成要素の単体もしくはそれらの連携によって実現されることも当業者には理解されるところである。

なお、実施例および変形例に記載の技術は、以下の項目によって特定されてもよい。
［項目１］
車両に搭載される暖房システムであって、同一方向に回転して空気を送出する単一のクロスフローファンと、クロスフローファンを収容する筐体に設けられた少なくとも２つのフラップと、クロスフローファンから送出された空気、または、クロスフローファンへ流入する空気を加温する熱交換器と、を備える暖房システム。当該暖房システムは、車両の座席の下に設置され、少なくとも２つのフラップの向きを変化させることで、熱交換器により加温された空気を、座席の前方側に送風するか、座席の後方側に送風するかを切替可能にした。
この暖房システムによると、フラップの向きを変化させることで、同一方向に回転する単一のクロスフローファンを用いて、座席の前方側へ暖風を流すことができるとともに、座席の後方側へも暖風を流すことができる。これにより、車両暖房の快適性を一層高めることができる。
［項目２］
少なくとも２つのフラップのうち第１のフラップは、クロスフローファンへ流入する空気が流れる向きを調整するフラップであり、第２のフラップは、クロスフローファンから送出された空気が流れる向きを調整するフラップであってもよい。
この態様によると、第１のフラップと第２のフラップの向きを変化させることで、同一方向に回転する単一のクロスフローファンを用いて、座席の前方側へ暖風を流すことができるとともに、座席の後方側へも暖風を流すことができる。
［項目３］
少なくとも２つのフラップの向きを変化させる制御部をさらに備えてもよい。制御部は、車両のエンジン始動の直後から所定の期間まで、熱交換器により加温された空気を、座席の前方側に送風するように少なくとも２つのフラップの向きを変化させてもよい。
この態様によると、車両のエンジン始動の直後から、座席の前方側に暖風を送ることができ、乗員の快適性を一層高めることができる。
［項目４］
所定の信号を受け付ける受付部と、受付部により所定の信号が受け付けられた場合に、少なくとも２つのフラップの向きを変化させる制御部と、をさらに備えてもよい。
この態様によると、外部システムからの指示に応じて暖風を流す向きを切替可能な暖房システムを実現できる。

３０ 暖房システム、 ３１ ケーシング、 ３２ クロスフローファン、 ３４ 熱交換器、 ３６ａ 第１フラップ、 ３６ｂ 第２フラップ、 ４４ 受付部、 ４６ 制御部、 １００ 車両、 １０２ ＨＶＡＣシステム。

Claims (4)

1. 車両に搭載される暖房システムであって、
   同一方向に回転して空気を送出する単一のクロスフローファンと、
   前記クロスフローファンを収容する筐体に設けられた少なくとも２つのフラップと、
   前記クロスフローファンから送出された空気、または、前記クロスフローファンへ流入する空気を加温する熱交換器と、
   を備え、
   当該暖房システムは、前記車両の座席の下に設置され、
   前記少なくとも２つのフラップの向きを変化させることで、前記熱交換器により加温された空気を、前記座席の前方側に送風するか、前記座席の後方側に送風するかを切替可能にしたことを特徴とする暖房システム。
2. 前記少なくとも２つのフラップのうち第１のフラップは、前記クロスフローファンへ流入する空気が流れる向きを調整するフラップであり、第２のフラップは、前記クロスフローファンから送出された空気が流れる向きを調整するフラップであることを特徴とする請求項１に記載の暖房システム。
3. 前記少なくとも２つのフラップの向きを変化させる制御部をさらに備え、
   前記制御部は、前記車両のエンジン始動の直後から所定の期間まで、前記熱交換器により加温された空気を、前記座席の前方側に送風するように前記少なくとも２つのフラップの向きを変化させることを特徴とする請求項１または２に記載の暖房システム。
4. 所定の信号を受け付ける受付部と、
   前記受付部により前記所定の信号が受け付けられた場合に、前記少なくとも２つのフラップの向きを変化させる制御部と、
   をさらに備える請求項１または２に記載の暖房システム。

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