JP2019014380A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】乗員に向けて空気を吹き付けることなく、センサによる物理量の測定を行うことができる車両用空調装置、を提供する。【解決手段】車両用空調装置１０は、空気を案内するダクト２００と、ダクト２００を流れるように空気を送り出すファン２５０と、ダクト２００を空気が流れている状態において空気の粒子濃度を測定する粒子センサ２９１と、を備える。ダクト２００には、車室内に向けて空気を案内するフェイスダクト２７０及びフットダクト２８０と、車室外に向けて空気を案内する室外ダクト２３０と、がそれぞれ形成されている。【選択図】図１

Description

本開示は車両用空調装置に関する。

車室内の空調を行う車両用空調装置には、空気の物理量するためのセンサが設けられることがある。このようなセンサとしては、例えば外気温を測定するための外気温度センサや、空気中を漂う微小粒子（ＰＭ２．５）の濃度を測定するための粒子センサ等が挙げられる。また、当該センサは、その周囲を空気が流れている状態でなければ、適切な測定を行うことができない場合が多い。

例えば下記特許文献１の車両用空調装置では、車室内に向かう空気（空調風）の流れを利用することにより、内気センサの近傍における空気の流れを作り出す構成となっている。このような構成においては、センサの周囲に空気を送り込むための追加のファンを設ける必要が無いため、車両用空調装置を小型化することができる。

特開２００７−１９１０８４号公報

しかしながら、センサによる物理量の測定が行われる際において、常に車両用空調装置から車室内に空気が吹き出されているとは限らない。例えば車両用空調装置の空調動作が停止しているときには、センサの周囲における空気の流れも停止した状態となるので、センサによる物理量の測定を行うことができない。

この場合、車両用空調装置の空調動作を開始させることにより、センサによる測定を行い得る状態とすることも考えられる。しかしながら、センサによる測定を行うためだけに空調動作を開始させると、乗員が空調を望んでいない状況であるにも拘らず、乗員に向けて空気が吹き付けられてしまうこととなるので好ましくない。

本開示は、乗員に向けて空気を吹き付けることなく、センサによる物理量の測定を行うことができる車両用空調装置、を提供することを目的とする。

本開示に係る車両用空調装置（１０）は、空気を案内するダクト（２００）と、ダクトを流れるように空気を送り出すファン（２５０）と、ダクトを空気が流れている状態において空気の物理量を測定するセンサ（２９１）と、を備える。ダクトには、車室内に向けて空気を排出する第１排出口（２７０，２８０）と、車室外に向けて空気を排出する第２排出口（２３０）と、がそれぞれ形成されている。

このような構成の車両用空調装置では、車室内に向けて空気を案内する第１排出口とは別に、車室外に向けて空気を案内する第２排出口が形成されている。例えば、乗員が空調を望んでいない状況においてセンサによる測定を行う場合には、ファンを駆動して空気の流れを作り出した上で、当該空気を第２排出口から排出するようにすればよい。これにより、センサによる測定に必要な空気の流れを作り出しながら、当該空気が第１排出口を通って乗員に向けて吹き付けられてしまうことを防止することができる。

本開示によれば、乗員に向けて空気を吹き付けることなく、センサによる物理量の測定を行うことができる車両用空調装置、が提供される。

図１は、本実施形態に係る車両用空調装置の構成を模式的に示す図である。 図２は、制御装置によって実行される処理の流れを示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

図１を参照しながら、本実施形態に係る車両用空調装置１０について説明する。車両用空調装置１０は、車両（全体は不図示）において車室内の空調を行うための装置として構成されている。車両用空調装置１０は、ダクト２００と、ファン２５０と、粒子フィルタ２４０と、熱交換部２６０と、制御装置１００と、を備えている。

ダクト２００は、空調対象である空気を車室内に案内するための管状の部材である。ダクト２００の内側では、図１における左側から右側に向かう方向に空気が流れる。ダクト２００には、内気導入部２１１と、外気導入部２１２と、フェイスダクト２７０と、フットダクト２８０と、が形成されている。

内気導入部２１１は、車室内の空気（内気）をダクト２００の内側に取り入れるための導入口である。外気導入部２１２は、車室外の空気（外気）をダクト２００の内側に取り入れるための導入口である。内気導入部２１１及び外気導入部２１２は、ダクト２００のうち上流側部分において並ぶように形成されている。

内気導入部２１１と外気導入部２１２との間には内外気切り換えドア２２０が設けられている。内外気切り換えドア２２０は、内気導入部２１１のみが開かれている状態（図１）の状態と、外気導入部２１２のみが開かれている状態と、を切り換えるためのドアである。内気導入部２１１のみが開かれている状態は、車室内から取り入れられた内気が空調されて車室内に吹き出される状態、すなわち内気循環状態である。外気導入部２１２のみが開かれている状態は、車室外から取り入れられた外気が空調されて車室内に吹き出される状態、すなわち外気循環状態である。内外気切り換えドア２２０の動作は、後述の制御装置１００によって制御される。

フェイスダクト２７０及びフットダクト２８０は、いずれも、空調された空気を車室内に向けて案内するための排出口である。フェイスダクト２７０及びフットダクト２８０は、ダクト２００のうち下流側部分に形成されている。フェイスダクト２７０は、乗員の顔に向けて空調風を吹き出すためのフェイス吹き出し口（不図示）に繋がっている。フットダクト２８０は、乗員の足元に向けて空調風を吹き出すためのフット吹き出し口（不図示）に繋がっている。フェイスダクト２７０及びフットダクト２８０は、本実施形態における「第１排出口」に該当する。

フェイスダクト２７０の入口部分にはフェイスドア２７１が設けられている。フェイスドア２７１が図１のように開状態となっているときには、フェイスダクト２７０からフェイス吹き出し口に向けて空調風が供給される。同様に、フットダクト２８０の入口部分にはフットドア２８１が設けられている。フットドア２８１が開状態となっているときには、フットダクト２８０からフット吹き出し口に向けて空調風が供給される。フェイスドア２７１及びフットドア２８１のそれぞれの動作は制御装置１００によって制御される。フェイスドア２７１及びフットドア２８１は、第１排出口の開閉を切り換えるための「第１開閉機構」に該当する。

尚、例えばフェイスダクト２７０の下流側が二つに分岐しており、その一方が窓の近傍に形成されたデフロスタ吹き出し口（不図示）に繋がっているような態様であってもよい。

ファン２５０は、ダクト２００の内側において下流側に空気を送り出し、これによりダクト２００内における空気の流れを作り出すための送風機である。ファン２５０の回転数、すなわち車両用空調装置１０から吹き出される空気の風量は、制御装置１００によって制御される。

粒子フィルタ２４０は、ダクト２００を通過する空気から、当該空気に含まれる微小粒子を除去するためのフィルタである。粒子フィルタ２４０は、内気導入部２１１や外気導入部２１２よりも下流側であり、且つファン２５０よりも上流側となる位置に設けられている。

熱交換部２６０は、冷媒などとの熱交換によって空調を行う部分である。熱交換部２６０は、ファン２５０よりも下流側であり、且つフェイスダクト２７０やフットダクト２８０よりも上流側となる位置に設けられている。熱交換部２６０には、空気の除湿及び冷却を行うためのエバポレータや、空気の加熱を行うためのヒータコア、及び、これらを通過する空気の流量を調整するためのエアミックスドア等（いずれも不図示）が設けられている。尚、このような熱交換部２６０の構成としては公知のものを採用し得るので、その具体的な図示や説明は省略する。

ダクト２００のうち粒子フィルタ２４０よりも下流側であり、且つファン２５０よりも上流側となる位置には、導入管２９０の一端が接続されている。導入管２９０の他端は車室内に開放されている。この導入管２９０の途中となる位置には粒子センサ２９１が設けられている。粒子センサ２９１は、車室内の空間を漂う微小粒子（ＰＭ２．５）の濃度を測定するためのセンサである。当該濃度のことを、以下では「粒子濃度」とも表記する。

ダクト２００の内側を空気が流れているときには、ダクト２００側で生じる負圧により、導入管２９０においても空気の流れが生じる。つまり、車室内から導入管２９０を通ってダクト２００内に至るような空気の流れが生じる。粒子センサ２９１は、当該空気に含まれる微小粒子の濃度を測定し、当該濃度を電気信号により制御装置１００に送信する。このように、粒子センサ２９１は、ダクト２００を空気が流れている状態において空気の物理量（粒子濃度）を測定するセンサとなっている。ダクト２００を空気が流れていないときには、導入管２９０においても空気の流れが生じないので、粒子センサ２９１で粒子濃度を測定することができない。

ダクト２００のうちファン２５０よりも下流側であり、且つ熱交換部２６０よりも上流側となる位置には、室外ダクト２３０の一端が接続されている。室外ダクト２３０の他端は車両のエンジンルームＥＲに繋がっている。室外ダクト２３０は、ダクト２００を流れる空気を車室外、具体的にはエンジンルームＥＲに向けて案内し排出するためのダクトであり、本実施形態における「第２排出口」に該当する。

室外ダクト２３０の入口部分には排出ドア２３１が設けられている。排出ドア２３１が図１のように閉状態となっているときには、ダクト２００を流れる空気は室外ダクト２３０に流入することなく、全てフェイスダクト２７０等から車室内に向けて吹き出されることとなる。一方、排出ドア２３１が開状態となっているときには、ダクト２００を流れる空気の少なくとも一部が室外ダクト２３０に流入し、エンジンルームＥＲに向けて排出されることとなる。排出ドア２３１の動作は制御装置１００によって制御される。排出ドア２３１は、第２排出口の開閉を切り換えるための「第２開閉機構」に該当する。

制御装置１００は、車両用空調装置１０の全体の動作を制御するための装置である。制御装置１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたコンピュータシステムとして構成されている。制御装置１００は、機能的な制御ブロックとして、制御部１１０と、判定部１２０と、を有している。

制御部１１０は、第１開閉機構であるフェイスドア２７１やフットドア２８１、及び第２開閉機構である排出ドア２３１、のそれぞれの動作を制御する部分となっている。この他、制御部１１０は、ファン２５０の動作や熱交換部２６０等の動作をも制御する。

制御部１１０は、粒子除去制御を行うことが可能となっている。粒子除去制御とは、粒子フィルタ２４０による微粒子の除去を効率的に行うための制御である。粒子除去制御において、制御部１１０は、内外気切り換えドア２２０によって内気導入部２１１が開放された状態、すなわち内気循環状態とした上で、ファン２５０の回転数を所定値以上に増加させる。これにより、外部から車室内への微粒子の侵入を防止しながら、粒子フィルタ２４０による微粒子の除去を効率的に行うことができる。粒子除去制御は自動的に開始されてもよく、乗員がスイッチ等に対して行う操作に基づいて開始されてもよい。

判定部１２０は、第１排出口（フェイスダクト２７０やフットダクト２８０）から車室内に空気を吹き出すことが適切か否か、を判定する部分である。

既に述べたように、粒子センサ２９１で粒子濃度を測定するためには、ダクト２００を空気が流れている状態とする必要がある。しかしながら、粒子濃度を測定するためだけに、空調を望んでいない乗員に向けて空気を吹き付けてしまうことは好ましくない。このため、乗員が空調に必要な操作を行っていない場合（つまり空調がＯＦＦとされている場合）には、判定部１２０は、車室内に空気を吹き出すことが適切ではないと判定する。

また、乗員が空調に必要な操作を行った場合（つまり空調がＯＮとされた場合）であっても、熱交換部２６０の動作準備が未だ完了していないときには、適切な温度の空調風を車室内に吹き出すことができない。このため、空調がＯＮとなってから所定時間が経過するまでの間は、判定部１２０は、車室内に空気を吹き出すことが適切ではないと判定する。

換言すれば、乗員が空調に必要な操作を行っており、且つ熱交換部２６０の動作準備が完了している場合には、判定部１２０は、第１排出口（フェイスダクト２７０やフットダクト２８０）から車室内に空気を吹き出すことが適切であると判定する。

本実施形態に係る車両用空調装置１０では、粒子除去制御を行う必要があるにも拘らず、車室内に空気を吹き出すことが適切ではないと判定部１２０により判定された場合には、車室内に空気を吹き出すことなく粒子除去制御を行うことが可能となっている。そのために実行される処理の具体的な内容について、図２を参照しながら説明する。図２に示される一連の処理は、所定の制御周期が経過する毎に、制御装置１００により繰り返し実行されるものである。

最初のステップＳ０１では、粒子除去制御を実行するか否かが判定される。例えば、車室内に設けられた開始スイッチ（不図示）を乗員が押下する等、粒子除去制御の実行に必要な操作を乗員が行った場合には、粒子除去制御を実行すると判定される。このような態様のほか、乗員の操作によることなく、粒子除去制御を実行するとの判定が定期的になされるような態様であってもよい。粒子除去制御を実行すると判定されなかった場合には、図２に示される一連の処理を終了する。この場合、粒子除去制御は開始されない。

ステップＳ０１において粒子除去制御を実行すると判定された場合には、ステップＳ０２に移行する。ステップＳ０２では、ダクト２００を通過する空気の風量が、粒子センサ２９１による測定を行うために十分な風量となっているか否かが判定される。例えば、このときすでに車両用空調装置１０による空調が行われており、ファン２５０の回転数が所定値以上である場合には、風量が十分であると判定される。また、外気循環状態となっており、且つ車速が所定速度以上となっている場合にも、風量が十分であると判定される。このような態様のほか、ダクト２００内に設けられた風量センサによる測定値に基づいて、風量が十分か否かの判定が行われることとしてもよい。

ステップＳ０２において風量が十分であると判定された場合には、図２に示される一連の処理を終了すると共に、先に説明した態様で粒子除去制御が実行される。このとき、ダクト２００を通った空気は、フェイスダクト２７０又はフットダクト２８０のいずれかから車室内に吹き出される。しかしながら、その風量は粒子除去制御の開始によって変化しないので、乗員に不快感を与えてしまうことは無い。

ステップＳ０２において、風量が十分ではないと判定された場合には、ステップＳ０３に移行する。ステップＳ０３では、車室内に空気を吹き出すことが適切であるか否かが、判定部１２０によって判定される。適切であると判定された場合にはステップＳ０４に移行する。

ステップＳ０４では、ファン２５０を駆動させる処理が行われる。ファン２５０の回転数は、粒子除去制御に必要な最低限の回転数として予め設定された回転数とされる。当該状態において、先に説明した態様で粒子除去制御が実行される。このとき、ダクト２００を通った空気は、フェイスダクト２７０又はフットダクト２８０のいずれかから車室内に吹き出される。この場合、車室内に空気を吹き出すことが適切であると判定部１２０によって判定された状況なのであるから、空気の吹き出しによって乗員に不快感を与えてしまうことは無い。

ステップＳ０３において、車室内に空気を吹き出すことが適切ではないと判定された場合には、ステップＳ０５に移行する。ステップＳ０５では、第１排出口を閉じる処理が行われる。これにより、第１排出口であるフェイスダクト２７０及びフットダクト２８０が、それぞれフェイスドア２７１及びフットドア２８１によって閉じられた状態となる。

ステップＳ０５に続くステップＳ０６では、第２排出口を開く処理が行われる。これにより排出ドア２３１が開かれて、第２排出口である室外ダクト２３０がエンジンルームＥＲに向けて開放された状態となる。

ステップＳ０６に続くステップＳ０７では、ファン２５０を駆動させる処理が行われる。ファン２５０の回転数は、粒子除去制御に必要な最低限の回転数として予め設定された回転数とされる。当該状態において、先に説明した態様で粒子除去制御が実行される。

この場合、フェイスダクト２７０及びフットダクト２８０はいずれも閉じられているので、車室内の乗員に向けて空気は吹き出されない。ファン２５０により送り出された空気は、その全てが室外ダクト２３０を通ってエンジンルームＥＲに排出されることとなる。

図１に示されるように、室外ダクト２３０は、ダクト２００のうち、粒子センサ２９１が設けられている位置（つまり導入管２９０が接続されている位置）よりも下流側となる位置に形成されている。このため、ダクト２００のうち導入管２９０が接続されている部分では空気の流れが生じており、それに伴って導入管２９０の内部でも空気の流れが生じている。これにより、車室内に空気を吹き出すことなく、粒子センサ２９１による粒子濃度の測定を行うことができる。

以上のように、本実施形態に係る車両用空調装置１０では、第１排出口（フェイスダクト２７０及びフットダクト２８０）から車室内に空気を吹き出すことが適切ではない、と判定部１２０によって判定された場合には、制御部１１０は、第１開閉機構（フェイスドア２７１及びフットドア２８１）によって第１排出口を閉状態とし、第２開閉機構（排出ドア２３１）によって第２排出口（室外ダクト２３０）を開状態とした上で、ファン２５０を動作させる。これにより、粒子センサ２９１による測定に必要な空気の流れを作り出しながら、当該空気がフェイスダクト２７０等を通って乗員に向けて吹き付けられてしまうことを防止することができる。

尚、本実施形態における室外ダクト２３０は、ダクト２００の空気をエンジンルームＥＲに排出する流路として構成されている。このような態様に換えて、室外ダクト２３０が、ダクト２００の空気を車両の外部空間に直接排出するような流路として構成されていてもよい。

以上の説明においては、センサ（粒子センサ２９１）によって測定される特定の物理量が、空気中を漂う微小粒子の濃度である場合について説明したが、測定対象となる物理量は粒子濃度以外であってもよい。例えば、内気温や外気温であってもよい。

以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

１０：車両用空調装置
２００：ダクト
２３０：室外ダクト
２５０：ファン
２７０：フェイスダクト
２８０：フットダクト
２９１：粒子センサ

Claims (8)

1. 車両用空調装置（１０）であって、
   空気を案内するダクト（２００）と、
   前記ダクトを流れるように空気を送り出すファン（２５０）と、
   前記ダクトを空気が流れている状態において空気の物理量を測定するセンサ（２９１）と、を備え、
   前記ダクトには、車室内に向けて空気を案内する第１排出口（２７０，２８０）と、車室外に向けて空気を案内する第２排出口（２３０）と、がそれぞれ形成されている車両用空調装置。
2. 前記第２排出口は、前記ダクトのうち、前記センサが設けられている位置よりも下流側となる位置に形成されている、請求項１に記載の車両用空調装置。
3. 前記第２排出口は、車両のエンジンルーム（ＥＲ）に向けて空気を案内するように形成されている、請求項２に記載の車両用空調装置。
4. 前記第１排出口の開閉を切り換える第１開閉機構（２７１，２８１）と、
   前記第２排出口の開閉を切り換える第２開閉機構（２３１）と、
   前記第１開閉機構及び前記第２開閉機構のそれぞれの動作を制御する制御部（１１０）と、を更に備える、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車両用空調装置。
5. 前記第１排出口から車室内に空気を吹き出すことが適切か否か、を判定する判定部（１２０）を更に備え、
   前記第１排出口から車室内に空気を吹き出すことが適切ではない、と前記判定部によって判定された場合には、
   前記制御部は、前記第１開閉機構によって前記第１排出口を閉状態とし、前記第２開閉機構によって前記第２排出口を開状態とした上で、前記ファンを動作させる、請求項４に記載の車両用空調装置。
6. 前記判定部は、
   乗員が空調に必要な操作を行っていない場合には、前記第１排出口から車室内に空気を吹き出すことが適切ではないと判定する、請求項５に記載の車両用空調装置。
7. 前記判定部は、
   乗員が空調に必要な操作を行っており、且つ熱交換部２６０の動作準備が完了している場合には、
   前記第１排出口から車室内に空気を吹き出すことが適切であると判定する、請求項５に記載の車両用空調装置。
8. 前記物理量とは、空気中を漂う微小粒子の濃度である、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の車両用空調装置。

Images