JP2019177803A - 車両用空調装置及び車両用空調装置を備えた車両 - Google Patents

Abstract

【課題】乗員の脈波を利用して空調制御の精度の更なる向上を図る。【解決手段】快適感演算部が乗員のＲＲＩから乗員の快適感を定量的に算出し、この乗員の快適感に基づいて温熱環境制御装置の制御目標値を設定するので、乗員の快適感が反映された空調制御とすることができる。快適感演算部から出力された信号と、乗員温冷感算出部から出力された信号とが互いに対応していない場合には、快適感演算部から出力された信号を補正して制御目標値を決定する。【選択図】図６

Description

本発明は、例えば自動車等に設けられる車両用空調装置及び車両用空調装置を備えた車両に関し、特に、乗員の生体信号を検出する手段を備えた技術分野に属する。

従来の一般的な車両用空調装置は、車室内温度や外気温度、日射量、乗員による設定温度等を検出し、それら検出結果を使用して所定のアルゴリズムに従い、車室内への吹き出し空気温度や吹き出し風量を自動的に設定する、いわゆるオートエアコン制御を実行することが可能に構成されている（例えば、特許文献１、２参照）。

特許文献１の空調装置は、乗員の脈波信号を計測し、脈波信号から抽出した特徴量に基づいて個人特性を推定し、推定された個人特性に応じて設定温度に対する制御を可変するように構成されている。個人特性は、脈波伝播時間、脈波波形、加速度脈波、血圧−心拍の相互相関係数、心拍変動のゆらぎ等であり、このような個人特性を用いることで、健康を考慮した空調となるように制御を可変するようにしている。

特許文献２の空調装置は、乗員が携帯する携帯機によって乗員の脈波を検出し、検出した脈波から寒暑の感覚と相関性を有する数値を算出し、この算出された数値が暑さを感じていることを示す数値である場合には車室内を冷房し、寒さを感じていることを示す数値である場合には車室内を暖房するように構成されている。

また、特許文献３には、車両のステアリングホイールに取り付けられた電極によって運転者の心電図波形を検出するとともに、車両の振動ノイズも検出し、電極によって検出された心電図波形から振動ノイズを差し引くことによって乗員の心電図波形を得ることが開示されている。

さらに、特許文献４には、車両用シートに着座した乗員に光を照射し、乗員からの反射光を受光し、受光量の変化に基づいて乗員の脈波を検出する生体情報検出装置が開示されている。

特開２００９−１３２２４６号公報 特開２０１１−２４６０３７号公報 特開２０１１−２４９０３号公報 特開２０１２−１４７９２５号公報

ところで、従来の一般的な車両用空調装置では、乗員が暑いと感じているのか寒いと感じているのか分からず、しかも暑さの程度及び寒さの程度も分からない状態で、車室内温度等の間接的な情報のみに基づいて空調制御を行っていたので、空調制御の精度が高いとは言えない面があり、更なる向上の余地があった。

このことに対し、例えば赤外線センサによって乗員の皮膚温度を測定し、皮膚温度に基づいて空調制御を行うことが考えられる。しかしながら、乗員の皮膚温度は個人差が大きく、赤外線センサによって得られる温度は表層のみであることから、乗員の温冷感を適切に表したものとならない場合がある。その結果、乗員の皮膚温度を空調制御に用いたとしても、空調制御の精度が向上しないおそれがある。

一方、例えば特許文献１に開示されているように、乗員の脈波を得て、脈波に基づいて空調制御を行うことが考えられるが、特許文献１は、空調制御の精度を高めるというよりは、個人特性を用いることで健康を考慮した空調となるように制御を可変するものである。しかも、乗員の脈波を検出するにあたっては、例えば特許文献３に開示されている方法があるが、車両の場合、特に走行中の振動によるノイズ成分が検出信号に含まれる場合があるとともに、そのノイズは経時的に大きく変化することもあり、空調精度を向上させるには問題がある。また、特許文献４に開示されているように受光量に基づいて脈波を検出する場合も同様な問題を持つものと考えられる。

また、特許文献２では、車室外に持ち出す携帯機によって乗員の脈波を検出するようにしているので、走行時の振動によるノイズ成分の無い脈波信号が検出可能になる。しかし、特許文献２は、乗員が乗車するまでの間の空調、いわゆるプレ空調を行うための技術であり、そのため、車両走行中に乗員の脈波を検出しようとすると、上述したようにノイズの問題が生じる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、乗員の脈波を利用して空調制御の精度の更なる向上を図ることにある。

上記目的を達成するために、本発明の第１の側面に係る車両用空調装置は、車両に搭載される車両用空調装置において、車室内の乗員周りの温熱環境を検出する温熱環境検出手段と、乗員の脈波からＲＲＩを検出するＲＲＩ検出手段と、前記ＲＲＩ検出手段により検出されたＲＲＩから乗員の快適感を定量的に算出して乗員の快適感を示す信号を出力する快適感演算手段と、前記乗員周りの温熱環境を制御する温熱環境制御装置と、前記快適感演算手段から出力された乗員の快適感を示す信号に基づいて前記温熱環境制御装置の制御目標値を設定する制御目標値設定手段と、前記温熱環境検出手段で検出された乗員周りの温熱環境と、前記温熱環境制御装置の動作状態とを含む温冷感算出情報に基づいて乗員の熱モデルを得て、乗員の温冷感を定量的に算出して乗員の温冷感を示す信号を出力する乗員温冷感算出手段とを備え、前記制御目標値設定手段は、前記快適感演算手段から出力された信号と、前記乗員温冷感算出手段から出力された信号とが互いに対応しているか否かを判定し、両信号が対応していないと判定された場合には、前記快適感演算手段から出力された信号を補正する補正処理を実行するように構成されている。

この構成によれば、乗員の脈波のＲＲＩから乗員の快適感が定量的に算出されて乗員の快適感を示す信号が快適感演算手段から出力される。ＲＲＩは、ストレスの有無によって変化することが周知であり、例えばストレスを感じていて不快である場合にはＲＲＩが短くなる一方、リラックスしていて快適である場合にはＲＲＩが長くなる。よって、ＲＲＩの変化によって乗員の快適感を定量的に算出することが可能になる。

一方、温冷感算出情報に基づいて乗員の温冷感が定量的に算出されて乗員の温冷感を示す信号が乗員温冷感算出手段から出力される。温冷感算出情報には、乗員周りの温熱環境と、温熱環境制御装置の動作状態とが含まれており、例えば乗員周りが低温である場合には乗員が寒冷感を感じているとすることができ、乗員周りが高温である場合には乗員が温感を感じているとすることができる。また、温熱環境制御装置の動作状態が強暖房状態である場合には、車室内の温度が低く、乗員が寒冷感を感じているとすることができる。

そして、制御目標値設定手段は、快適感演算手段で算出された乗員の快適感に基づいて制御目標値を設定するので、乗員が快適になるように、温熱環境制御装置が車室内の乗員周りの温熱環境を制御する。よって、乗員の快適感が反映された空調制御とすることができ、空調制御の精度が高まる。

ここで、特に車両の場合は走行時の振動等により、乗員の脈波から得られたＲＲＩの信頼性が低い場合が想定される。この場合、快適感演算手段で算出された乗員の快適感は実際の乗員の快適感を反映したものになっていない可能性が高いので、制御目標値設定手段は、快適感演算手段で算出された乗員の快適感と、乗員温冷感算出手段で算出された乗員の温冷感とが互いに対応していないと判定する。そして、制御目標値設定手段は、快適感演算手段から出力された信号を補正するので、乗員の快適性が損なわれないように、乗員周りの温熱環境を制御することが可能になる。

第２の側面に係る車両用空調装置は、前記制御目標値設定手段は、前記快適感演算手段から出力された信号と、前記乗員温冷感算出手段から出力された信号とが互いに対応していると判定された場合には、前記補正処理を禁止するように構成されている。

この構成によれば、乗員の脈波からＲＲＩを正常に検出できる場合には、快適感演算手段から出力された信号を補正しないので、乗員の快適感を温熱環境の制御に確実に反映させることができる。

第３の側面に係る車両用空調装置は、乗員の皮膚温度を検出する皮膚温度検出手段を備え、前記温冷感算出情報には、前記皮膚温度検出手段で検出された乗員の皮膚温度の情報が含まれている。

すなわち、乗員の皮膚温度は温冷感を表している場合があり、この皮膚温度が温冷感算出情報に含まれていることで、乗員の温冷感の算出精度を向上させることができる。

第４の側面に係る車両用空調装置は、前記快適感演算手段は、前記温熱環境検出手段で検出された乗員周りの温熱環境と、前記温熱環境制御装置の動作状態とを得て、前記乗員周りの温熱環境及び前記動作状態の変化がないにも関わらず、前記ＲＲＩ検出手段により検出されたＲＲＩが変化した場合は、変化前のＲＲＩから乗員の快適感を算出するように構成されている。

すなわち、ＲＲＩは乗員のストレスによって変化するため、温冷感以外の要因でも変化することがある。この発明では、乗員周りの温熱環境及び動作状態の変化がないにも関わらず、ＲＲＩが変化した場合は、ＲＲＩが温冷感以外の要因で変化したものと推定し、変化前のＲＲＩから乗員の快適感を算出する。従って、乗員の快適感の算出精度が高まる。

第５の側面に係る車両用空調装置は、前記快適感演算手段は、前記温熱環境検出手段で検出された乗員周りの温熱環境と、前記温熱環境制御装置の動作状態と、前記皮膚温度検出手段で検出された乗員の皮膚温度とを得て、前記乗員周りの温熱環境、前記動作状態及び前記乗員の皮膚温度の変化がないにも関わらず、前記ＲＲＩ検出手段により検出されたＲＲＩが変化した場合は、変化前のＲＲＩから乗員の快適感を算出するように構成されている。

この構成によれば、乗員周りの温熱環境及び動作状態の他、乗員の皮膚温度にも変化がないにも関わらず、ＲＲＩが変化した場合は、ＲＲＩが温冷感以外の要因で変化したものと推定し、変化前のＲＲＩから乗員の快適感を算出する。従って、乗員の快適感の算出精度が高まる。

第６の側面に係る車両用空調装置は、前記快適感演算手段は、前記ＲＲＩ検出手段でＲＲＩを検出できなかった場合には、前記乗員温冷感算出手段から出力された信号に基づいて乗員の快適感を算出するように構成されている。

この構成によれば、ＲＲＩを検出できなかった場合に、乗員の温冷感に基づいて乗員周りの温熱環境の制御を行うことができる。

また、第１から第６のいずれか１つの側面に係る車両用空調装置を備えた車両を構成することもできる。

本発明によれば、快適感演算手段がＲＲＩから乗員の快適感を定量的に算出し、この乗員の快適感に基づいて温熱環境制御装置の制御目標値を設定するようにしたので、乗員の快適感が反映された空調制御とすることができ、空調制御の精度を高めることができる。そして、前記ＲＲＩの信頼性が低い場合には、快適感演算手段から出力された信号を補正するので、乗員の快適性が損なわれないように、乗員周りの温熱環境を制御することができる。

本発明の実施形態に係る自動車の車室内の一部を示す側面図である。 車室内の運転席近傍の一部を示す斜視図である。 車両用空調装置のブロック図である。 車室用空調ユニットの概略構成図である。 シートヒータを備えた車両用シートをシートクッション部とシートバック部とに分割した状態を示す図である。 車両用空調装置の制御内容を示すフローチャートである。 脈波の一例を示すグラフである。 温冷感値と快適感の関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

（自動車１の構成）
図１は、本発明の実施形態に係る自動車１の車室内Ｒの一部を示す側面図である。以下の説明において、「前」とは車両前後方向の前側であり、「後」とは車両前後方向の後側であり、「左」とは車両左右方向の左側であり、「右」とは車両左右方向の右側である。

車室内Ｒのフロアパネル１００には、車両用シートＳがスライド装置１０１を介して取り付けられている。車室内Ｒの前端部には、図示しない計器類を有するインストルメントパネル１０２が配設されている。インストルメントパネル１０２の運転席側には、ステアリングコラム１０３が後側へ突出するように設けられている。ステアリングコラム１０３の後端部には、ステアリングホイール１０４が乗員Ａと正対するように設けられている。

スライド装置１０１は、フロアパネル１００に固定された前後方向に延びるレール部材１０１ａと、車両用シートＳの下部に固定され、レール部材１０１ａによって前後方向に案内される被案内部材１０１ｂと、被案内部材１０１ｂをレール部材１０１ａに対して所望位置で固定するロック部材（図示せず）とを備えている。

車室内Ｒの前端部には、フロントウインドガラス１０５が設けられている。フロントウインドガラス１０５の下端部は、インストルメントパネル１０２の前端部近傍に位置している。

インストルメントパネル１０２の上面の前端部には、デフロスタ吹き出し口１０２ａが設けられている。デフロスタ吹き出し口１０２ａは、フロントウインドガラス１０５の内面と対向するように配置され、左右方向に所定範囲に亘って形成されている。デフロスタ吹き出し口１０２ａは、フロントウインドガラス１０５の内面に向けて空調風を吹き出す開口である。インストルメントパネル１０２の後側には、乗員Ａの上半身の一部あるいは上半身の全部に向けて空調風が吹き出すベント吹き出し口１０２ｂが設けられている。ベント吹き出し口１０２ｂは、インストルメントパネル１０２の左右両側と、左右方向中央部とにそれぞれ設けられており、運転席乗員と助手席乗員に対向するように配置されている。インストルメントパネル１０２の下部には、乗員Ａの下半身の一部あるいは下半身の全部に向けて空調風が吹き出すヒート吹き出し口１０２ｃが設けられている。ヒート吹き出し口１０２ｃは、運転席乗員と助手席乗員のそれぞれの足元近傍において開口するように形成でき、フット吹き出し口とも呼ぶことができる。図示しないが、ベント吹き出し口及びヒート吹き出し口は、後部座席の乗員用としても設けることができる。

この自動車１は図３にブロック図で示す車両用空調装置２を備えている。車両用空調装置２は、温熱環境制御装置としての車室用空調ユニット１０（図４に示す）と、ステアリングヒータ１０４ａ（図１及び図２に示す）と、足元ヒータ３０（図１及び図２に示す）と、シートヒータ装置４０（図５に示す）と、制御ユニット６０（図３に示す）とを備えている。

尚、自動車１は乗用自動車であってもよいし、トラック等の荷物積載車であってもよい。これらは車両の例であり、自動車以外の車両に車両用空調装置２を搭載することもできる。

（車室用空調ユニット１０の構成）
車室用空調ユニット１０は、車室内Ｒに設けられたデフロスタ吹き出し口１０２ａ、ベント吹き出し口１０２ｂ及びヒート吹き出し口１０２ｃから吹き出す空調風を生成し、空調風により車室内Ｒの空調、即ち、車室内Ｒの乗員Ａ周りの温熱環境を制御するように構成されている。具体的には、図４に示すように、車室用空調ユニット１０は、空調ケーシング１１と、送風機１２と、冷凍サイクル装置１３と、ヒータコア１４と、エアミックスダンパ１５と、吹出方向切替ダンパ１６ａ、１６ｂ、１６ｃと、エアミックスアクチュエータ１７と、吹出方向切替アクチュエータ１８とを備えている。

空調ケーシング１１には、車室内Ｒに連通して車室内Ｒの空気（内気）を空調ケーシング１１内に取り入れるための内気導入口１１ａと、車室外に連通して車室外の空気（外気）を空調ケーシング１１内に取り入れるための外気導入口１１ｂとが形成されている。空調ケーシング１１の内部には、内気導入口１１ａと外気導入口１１ｂの一方を閉塞して他方を開放するように動作する内外気切替ダンパ１１ｃが配設されている。内外気切替ダンパ１１ｃの動作によって内気導入口１１ａが開かれて外気導入口１１ｂが閉じられると内気循環モードとなり、一方、内気導入口１１ａが閉じられて外気導入口１１ｂが開かれると外気導入モードとなる。内気循環モードと外気導入モードの切替は、乗員Ａによる手動切替の他、後述する制御ユニット６０による自動切替であってもよい。

送風機１２は、空調ケーシング１１の内部に配設されるシロッコファン（遠心式ファン）１２ａと、シロッコファン１２ａを回転駆動するブロアモータ１２ｂとを備えている。ブロアモータ１２ｂによってシロッコファン１２ａが回転駆動されると、内気導入口１１ａまたは外気導入口１１ｂから空調用空気が空調ケーシング１１の内部に取り入れられ、空調ケーシング１１の内部に取り入れられた空調用空気は該空調ケーシング１１の下流側に向けて送風される。尚、送風機１２の形式は特に限定されるものではなく、遠心式ファン以外のファンを使用した送風機であってよい。

図３に示すように、ブロアモータ１２ｂは制御ユニット６０に接続されている。ブロアモータ１２ｂのＯＮ、ＯＦＦの切替、及びブロアモータ１２ｂの単位時間当たりの回転数の変更は、制御ユニット６０により行われる。ブロアモータ１２ｂの単位時間当たりの回転数を上げることにより、送風機１２の送風量が増加する。

図４に示すように、冷凍サイクル装置１３は、コンプレッサ１３ａと、コンデンサ（凝縮器）１３ｂと、膨脹弁１３ｃと、エバポレータ１３ｄとを備えており、これらは冷媒配管によって接続されて冷媒の循環が可能に構成されている。コンプレッサ１３ａはエンジンＥ（図４にのみ示す）によって駆動される。コンプレッサ１３のクラッチ（図示せず）が図３に示す制御ユニット６０により制御されることにより、コンプレッサ１３のＯＮ、ＯＦＦの切替が行われる。

コンプレッサ１３ａから吐出された冷媒はコンデンサ１３ｂに流入して該コンデンサ１３ｂの内部で凝縮された後、膨脹弁１３ｃに流入する。膨脹弁１３ｃに流入した冷媒は、減圧された後、エバポレータ１３ｄに流入する。エバポレータ１３ｄは空調ケーシング１１の内部に配設されており、空調ケーシング１１に導入された空調用空気の全量がエバポレータ１３ｄを通過するようになっている。エバポレータ１３ｄに流入した冷媒は、該エバポレータ１３ｄの内部を流通する間に、該エバポレータ１３ｄの外部を通過する空調用空気と熱交換し、これにより、空調用空気が冷却されて冷風が生成される。

ヒータコア１４は、空調ケーシング１１の内部においてエバポレータ１３ｄよりも空気流れ方向下流側に配設されている。ヒータコア１４はエンジンＥのウォータジャケット（図示せず）に接続されており、エンジンＥの冷却水がヒータコア１４を循環するようになっている。従って、エンジンＥの冷却水の温度がヒータコア１４の外部を通過する空調用空気の温度よりも高ければ、空調用空気が冷却水と熱交換することによって空調用空気が加熱されて温風が生成される。

図示しないが、例えば電気自動車である場合には、ヒータコア１４に、走行用モーターやインバータ装置の冷却水を流すようにすることもできる。また例えば電気自動車である場合には、ヒータコア１４の代わりに、電動式コンプレッサ１３ａを備えたヒートポンプ装置を搭載して冷媒凝縮器（加熱用熱交換器）を空調ケーシング１１の内部に設けることができる。また、ヒータコア１４に加えて電気式ヒータ（例えばＰＴＣヒータ）等を設けることができる。

エアミックスダンパ１５は、ヒータコア１４を通過する空気量と、ヒータコア１４をバイパスする空気量との比率を変更するための部材である。図４に実線で示すように、エアミックスダンパ１５がヒータコア１４側の通路を全閉にし、かつ、ヒータコア１４をバイパスする通路を全開にすると、エバポレータ１３ｄを通過した空気はヒータコア１４を通過しないので、フルコールド状態となる。一方、図４に仮想線で示すように、エアミックスダンパ１５がヒータコア１４側の通路を全開にし、かつ、ヒータコア１４をバイパスする通路を全閉にすると、エバポレータ１３ｄを通過した空気は全量がヒータコア１４を通過するので、フルホット状態となる。エアミックスダンパ１５は、図４に実線で示す状態と仮想線で示す状態との間の任意の位置に停止させることができるようになっている。エアミックスダンパ１５の停止位置を変更することにより、ヒータコア１４を通過する空気量と、ヒータコア１４をバイパスする空気量との比率が変更され、その結果、生成される空調風の温度が変更される。

エアミックスアクチュエータ１７は、エアミックスダンパ１５を作動させるためのものであり、図３に示すように、制御ユニット６０に接続されている。エアミックスアクチュエータ１７は、制御ユニット６０からの制御信号を受けてエアミックスダンパ１５を所望の位置で停止させておくことができる。

図４に示す吹出方向切替ダンパ１６ａ、１６ｂ、１６ｃは、空調風の吹出方向を切り替えるためのダンパである。符号１６ａで示す吹出方向切替ダンパは、デフロスタ吹き出し口１０２ａを開閉するためのダンパであり、デフロスタダンパである。符号１６ｂで示す吹出方向切替ダンパは、ベント吹き出し口１０２ｂを開閉するためのダンパであり、ベントダンパである。符号１６ｃで示す吹出方向切替ダンパは、ヒート吹き出し口１０２ｃを開閉するためのダンパであり、ヒートダンパである。吹出方向切替ダンパ１６ａ、１６ｂ、１６ｃは、それぞれ、実線で示す位置が閉位置であり、仮想線で示す位置が開位置である。吹出方向切替ダンパ１６ａ、１６ｂ、１６ｃは閉位置から開位置の間の任意の位置で停止させることができる。このような吹出方向切替ダンパ１６ａ、１６ｂ、１６ｃの動作は、従来から周知のリンク機構（図示せず）によって実現できる。

吹出方向切替ダンパ１６ａ、１６ｂ、１６ｃはリンク機構を介して連動することによって空調風の吹出方向を切り替えることができるように構成されている。例えば、吹出方向切替ダンパ１６ａが開位置にあり、吹出方向切替ダンパ１６ｂ、１６ｃが閉位置にある場合には、空調風がデフロスタ吹き出し口１０２ａのみから吹き出すデフロスタモードとなる。吹出方向切替ダンパ１６ｂが開位置にあり、吹出方向切替ダンパ１６ａ、１６ｃが閉位置にある場合には、空調風がベント吹き出し口１０２ｂのみから吹き出すベントモードとなる。吹出方向切替ダンパ１６ｃが開位置にあり、吹出方向切替ダンパ１６ａ、１６ｂが閉位置にある場合には、空調風がヒート吹き出し口１０２ｃのみから吹き出すヒートモードとなる。吹出方向切替ダンパ１６ａ、１６ｃが開位置にあり、吹出方向切替ダンパ１６ｂが閉位置にある場合には、空調風がデフロスタ吹き出し口１０２ａ及びヒート吹き出し口１０２ｃから吹き出すデフヒートモードとなる。吹出方向切替ダンパ１６ｂ、１６ｃが開位置にあり、吹出方向切替ダンパ１６ａが閉位置にある場合には、空調風がベント吹き出し口１０２ｂ及びヒート吹き出し口１０２ｃから吹き出すバイレベルモードとなる。以上の吹出モードは例であり、吹出方向切替ダンパ１６ａ、１６ｂ、１６ｃのそれぞれの開閉切替によって様々な吹出モードに変更することができ、また各吹出モードにおいてデフロスタ吹き出し口１０２ａ、ベント吹き出し口１０２ｂ及びヒート吹き出し口１０２ｃのそれぞれの開度を変更して各吹き出し口から吹き出す空調風の量を変更することも可能である。

尚、吹出方向切替ダンパ１６ａ、１６ｂ、１６ｃの構成は一例であり、従来から周知の手法に従い、例えば２つのダンパを組み合わせることによって吹出モードを切り替えることもできる。

吹出方向切替アクチュエータ１８は、吹出方向切替ダンパ１６ａ、１６ｂ、１６ｃを作動させるためのものであり、図３に示すように、制御ユニット６０に接続されている。吹出方向切替アクチュエータ１８は、制御ユニット６０からの制御信号を受けて吹出方向切替ダンパ１６ａ、１６ｂ、１６ｃを所望の位置で停止させておくことができ、これにより上述した各吹出モードにすることができる。

（シートヒータ装置４０の構成）
図５に示すように、シートヒータ装置４０は車両用シートＳに内蔵されている。車両用シートＳは、シートクッション部Ｓ１とシートバック部Ｓ２とを備えている。図５は、説明の便宜上、車両用シートＳをシートクッション部Ｓ１とシートバック部Ｓ２とに分割した状態を示しているが、図１や図２に示すように車両１への搭載時にはシートクッション部Ｓ１とシートバック部Ｓ２とが一体化されている。この実施形態で説明する車両用シートＳは、運転席を構成するものであるが、本発明は助手席を構成するシートや、後席を構成するシートに適用することもできる。また、左右方向に複数人が並んで着座可能に構成された、いわゆるベンチシートに本発明を適用することもできる。

車両用シートＳは、シートクッション部Ｓ１とシートバック部Ｓ２とを備えている。シートクッション部Ｓ１は、シート座部とも呼ぶことができるものであり、乗員Ａの主に臀部（尻部）から大腿部を下方から支持するように構成されている。シートバック部Ｓ２は、シート背もたれ部とも呼ぶことができるものであり、乗員Ａの主に腰部、背中、肩胛骨周り、肩を後方から支持するように構成されている。

シートヒータ装置４０は、臀部発熱体４１と、大腿部発熱体４２と、クッション側部発熱体４３と、クッション前端部発熱体４４と、腰部発熱体４５と、肩サイド発熱体４６とを備えている。臀部発熱体４１、大腿部発熱体４２、クッション側部発熱体４３及びクッション前端部発熱体４４は、シートクッション部Ｓ１に内蔵されており、具体的には、クッション材と表皮材との間に配設することができる。臀部発熱体４１、大腿部発熱体４２、クッション側部発熱体４３及びクッション前端部発熱体４４は、制御ユニット６０に接続され、制御ユニット６０により制御される。

腰部発熱体４５及び肩サイド発熱体４６は、シートバック部Ｓ２に内蔵されており、具体的には、クッション材と表皮材との間に配設することができる。腰部発熱体４５及び肩サイド発熱体４６は、制御ユニット６０に接続され、制御ユニット６０により制御される。

上記各発熱体４１〜４６は、例えば、通電によってジュール熱を発生する線材で構成されている。すなわち、この実施形態に係る各発熱体は、電流が物体を流れる際に熱エネルギーに変化することによって熱を生じる現象を利用する発熱体であり、例えばニクロム線等で構成することができる。上記線材で発生する熱量は、上記線材に流れる電流の大きさによって増減するとともに、当該電流が流れる時間によっても増減する。

臀部発熱体４１は、シートクッション部Ｓ１の上面部（座面部）において奥側（後側）に配設される。この臀部発熱体４１の真上には、標準的な乗車姿勢の乗員Ａの臀部が位置することになる。大腿部発熱体４２は、シートクッション部Ｓ１の上面部において手前側（前側）に配設される。この大腿部発熱体４２の真上には、標準的な乗車姿勢の乗員Ａの大腿部が位置することになる。臀部発熱体４１及び大腿部発熱体４２は、シートクッション部Ｓ１における乗員Ａの接触部位に対応するように配設されており、従って、乗員Ａを直接加温する直接加温装置となる。

一方、クッション側部発熱体４３は、シートクッション部Ｓ１の上面部において左端部近傍及び右端部近傍にそれぞれ配設されている。乗員Ａが平均的な身長及び体重の成人であり、かつ、その乗員Ａの乗車姿勢が標準的な乗車姿勢である場合には、左右のクッション側部発熱体４３の間に乗員Ａの大腿部が位置するか、クッション側部発熱体４３の真上から殆ど外れた所に乗員Ａの大腿部が位置することになる。よって、シートクッション部Ｓ１の上面部において左端部近傍及び右端部近傍は、車両用シートＳにおける乗員Ａが接触しない領域であり、この領域にクッション側部発熱体４３が配設されているので、クッション側部発熱体４３は、乗員Ａから離れて配設され、乗員Ａを輻射熱により加温する輻射加温装置である。

クッション前端部発熱体４４は、シートクッション部Ｓ１の前面部の上端部近傍に配設されている。クッション前端部発熱体４４は左右方向に長い形状とされており、乗員Ａの左右の膝裏近傍に対応するように位置している。乗員Ａの乗車姿勢が標準的な乗車姿勢である場合には、クッション前端部発熱体４４の上方や前方に離れて乗員Ａの大腿部よりも下の部位（例えば膝裏等）が位置することになる。シートクッション部Ｓ１の前面部において上端部近傍は、車両用シートＳにおける乗員Ａが接触しない領域であり、この領域にクッション前端部発熱体４４が配設されている。クッション前端部発熱体４４は、乗員Ａから離れて配設され、乗員Ａを輻射熱により加温する輻射加温装置である。

臀部発熱体４１、大腿部発熱体４２、クッション側部発熱体４３及びクッション前端部発熱体４４の各発熱体が発生する熱量は、制御ユニット６０による電流値や通電時間等によって変更することができる。臀部発熱体４１、大腿部発熱体４２、クッション側部発熱体４３及びクッション前端部発熱体４４の各々の出力上限値（単位時間当たりに発生する熱量の上限値）は、制御ユニット６０により設定されている。クッション側部発熱体４３及びクッション前端部発熱体４４の出力上限値に比べて、臀部発熱体４１及び大腿部発熱体４２の出力上限値の方が低くなっている。

腰部発熱体４５は、シートバック部Ｓ２の前面部において下側に配設される。この腰部発熱体４５の直前方には、標準的な乗車姿勢の乗員Ａの腰部が位置することになる。腰部発熱体４５は、シートバック部Ｓ２における乗員Ａの接触部位に対応するように配設されており、従って、乗員Ａを直接加温する直接加温装置となる。腰部発熱体４５によって背中を加温するようにしてもよい。この場合、腰部及び背中部発熱体となり、直接加温装置である。

肩サイド発熱体４６は、シートバック部Ｓ２の前面部において上側の左端部近傍及び右端部近傍にそれぞれ配設されており、乗員Ａの背中部に達しないように位置付けられている。乗員Ａが平均的な身長及び体重の成人であり、かつ、その乗員Ａの乗車姿勢が標準的な乗車姿勢である場合には、左肩の側方に左側の肩サイド発熱体４６が位置し、右肩の側方に右側の肩サイド発熱体４６が位置することになる。シートバック部Ｓ２の前面部において上側の左端部近傍及び右端部近傍は、車両用シートＳにおける乗員Ａが接触しない領域であり、この領域に肩サイド発熱体４６が配設されている。肩サイド発熱体４６は、乗員Ａから離れて配設され、乗員Ａを輻射熱により加温する輻射加温装置である。

腰部発熱体４５及び肩サイド発熱体４６の各発熱体が発生する熱量は、制御ユニット６０による電流値や通電時間等によって変更することができる。腰部発熱体４５及び肩サイド発熱体４６の各々の出力上限値は、制御ユニット６０により設定されている。肩サイド発熱体４６の出力上限値に比べて、腰部発熱体４５の出力上限値の方が低くなっている。

シートヒータ装置４０のＯＮ、ＯＦＦの切替、強弱の設定は、車室内Ｒに設けられた操作スイッチ等（図示せず）で行うことが可能になっている他、制御ユニット６０によって自動制御することもできるようになっている。

（ステアリングヒータ１０４ａの構成）
図１及び図２に示すように、ステアリングヒータ１０４ａは、ステアリングホイール１０４における乗員Ａの手が接触する部位、具体的には運転中に乗員Ａが手で握る部分に内蔵されている。従って、ステアリングヒータ１０４ａは、乗員Ａの接触部位に対応するように配設されることになり、乗員Ａを直接加温する直接加温装置となる。

ステアリングヒータ１０４ａは、シートヒータ装置４０の各発熱体と同様な線材で構成することができるものであり、制御ユニット６０に接続され、制御ユニット６０により制御される。ステアリングヒータ１０４ａのＯＮ、ＯＦＦの切替、強弱の設定は、車室内Ｒに設けられた操作スイッチ等（図示せず）で行うことが可能になっている他、制御ユニット６０によって自動制御することもできるようになっている。

（足元ヒータ３０の構成）
図１及び図２に仮想線で示すように、足元ヒータ３０は、乗員Ａの右側のふくらはぎに対向する部分と、乗員Ａの右側のふくらはぎに対向する部分とにそれぞれ配設されており、具体的にはドアトリムやコンソール等の内装材に配設することができる。足元ヒータ３０は、乗員Ａから離れて配設され、乗員Ａを輻射熱により加温する輻射加温装置である。

足元ヒータ３０は、シートヒータ装置４０の各発熱体と同様な線材で構成することができるものであり、制御ユニット６０に接続され、制御ユニット６０により制御される。足元ヒータ３０のＯＮ、ＯＦＦの切替、強弱の設定は、車室内Ｒに設けられた操作スイッチ等（図示せず）で行うことが可能になっている他、制御ユニット６０によって自動制御することもできるようになっている。

（補助暖房装置の構成）
上述したシートヒータ装置４０の臀部発熱体４１、大腿部発熱体４２及び腰部発熱体４５と、ステアリングヒータ１０４ａとは直接加温装置であり、またシートヒータ装置４０のクッション側部発熱体４３、クッション前端部発熱体４４及び肩サイド発熱体４６と、足元ヒータ３０とは、輻射加温装置である。この実施形態では、車室用空調ユニット１０が主空調装置であり、直接加温装置及び輻射加温装置が、主空調装置を補助する補助暖房装置である。直接加温装置としては、例えばアームレストに内蔵したヒータ等を挙げることができる。輻射加温装置としては、例えばステアリングコラム下面に内蔵したヒータ等を挙げることができる。直接加温装置及び輻射加温装置の両方を設けることができるが、一方のみを設けてもよい。補助暖房装置は必須の構成ではない。

（車両用空調装置２のその他の構成）
図３に示すように、車両用空調装置２は、外気温度センサ７１、内気温度センサ７２、湿度センサ７３、日射センサ７４、温度設定スイッチ７５、ステアリング温度センサ７６、足元ヒータ温度センサ７７、シート温度センサ７８、皮膚温度センサ７９及び脈波センサ８０を備えている。これらセンサやスイッチは、従来から周知の部材で構成することができ、制御ユニット６０に接続されて所定の短いサイクルまたは継続的に検出値の出力等を行っている。温度を検出するセンサは、例えば熱電対等を使用することができる。

外気温度センサ７１は、車室外に配設されており、車室外の気温を検出するセンサである。内気温度センサ７２は、車室内Ｒに配設されており、車室内Ｒの空気温度を検出するセンサであり、このセンサによって車室内の温度状態を検知または推定することができる。湿度センサ７３は、車室内Ｒに配設されており、車室内Ｒの湿度を検出するセンサであり、このセンサによって車室内の湿度状態を検知または推定することができる。日射センサ７４は、車室内Ｒに配設されており、車室内Ｒに差し込んでくる日射量を検出するセンサであり、このセンサによって車室内Ｒの日射状態を検知または推定することができる。温度設定スイッチ７５は、車室内Ｒのインストルメントパネル１０２に配設されており、乗員Ａが所望の空調温度に設定するためのスイッチである。

上記車室内Ｒの温度状態、車室内Ｒの湿度状態及び日射状態は、車室内Ｒにおける乗員Ａ周りの温熱環境である。これら３つの状態の内、任意の１つのみを検知または推定するようにしてもよいし、他の手段によって車室内Ｒの乗員Ａ周りの温熱環境を検出するようにしてもよい。つまり、本発明の温熱環境検出手段は、内気温度センサ７２、湿度センサ７３及び日射センサ７４であるが、これらの内、任意の１つ以上を設ければよい。

また、シートヒータ装置４０が作動している場合には、シート温度センサ７８で検出された温度も車室内Ｒの乗員Ａ周りの温熱環境を表すものである。また、足元ヒータ３０が作動している場合には、足元ヒータ温度センサ７７で検出された温度も車室内Ｒの乗員Ａ周りの温熱環境を表すものである。また、ステアリングヒータ１０４ａが作動している場合には、ステアリング温度センサ７６も車室内Ｒの乗員Ａ周りの温熱環境を表すものである。よって、シート温度センサ７８、足元ヒータ温度センサ７７及びステアリング温度センサ７６も本発明の温熱環境検出手段となり得る。

尚、インストルメントパネル１０２には、温度設定スイッチ７５の他、図示しないが、空調のＯＮ、ＯＦＦスイッチや、風量調整スイッチ、オートエアコンスイッチ等が配設されている。

ステアリング温度センサ７６は、ステアリングホイール１０４に配設されており、ステアリングホイール１０４の乗員Ａが接触する部分の温度やステアリングヒータ１０４ａの温度等を検出するためのセンサである。足元ヒータ温度センサ７７は、足元ヒータ３０を有する内装材に配設されており、当該内装材の表面温度や足元ヒータ３０の温度等を検出するためのセンサである。シート温度センサ７８は、車両用シートＳのシートクッション部Ｓ１及びシートバック部Ｓ２に内蔵されており、シートクッション部Ｓ１及びシートバック部Ｓ２の各表皮材の温度やシートヒータ装置４０の各発熱体４１〜４６の温度を検出するためのセンサである。

皮膚温度センサ７９は、例えば従来から周知の赤外線を検出するセンサを使用することができる。図１に示すように、皮膚温度センサ７９を例えば天井部等に配設して検出方向を乗員Ａ側に向けておくことで、乗員Ａの各部の赤外線強度を検出することができ、この赤外線強度に基づいて乗員Ａの皮膚温度（乗員Ａの表面温度）を取得できる。皮膚温度センサ７９として使用する赤外線センサは、上下左右方向に可動式（走査式）として広範囲の赤外線強度を検出できるようにしてもよいし、複数個使用して広範囲の赤外線強度を検出できるようにしてもよい。赤外線センサによって赤外線強度画像を取得することができる。この赤外線強度画像を画像処理することで、乗員Ａの各部位の表面温度だけでなく、各部位の位置を推定することや乗員Ａの体格を推定することが可能になる。

皮膚温度センサ７９は、自動車１が備えるシート毎に配設することができ、乗員毎に皮膚温度を検出する。後述する制御に使用する皮膚温度は、運転席乗員の皮膚温度とすることもできるし、後席乗員の皮膚温度とすることもでき、またゾーン空調を実現可能な車両用空調装置２の場合は、各ゾーンに存在する乗員の皮膚温度を検出し、各ゾーンの温熱制御に使用することができる。ゾーン空調とは、例えば車室内Ｒの運転席側と助手席側とに個別に温度調節した空調風を供給可能にする空調や、車室内Ｒの前席側と後席側とに個別に温度調節した空調風を供給可能にする空調のことであり、その構成は従来から周知である。

脈波センサ８０は、乗員Ａの脈波を検出するためのセンサであり、これも従来から周知のものを使用することができる。例えば、図１に破線で示すように、車両用シートＳのシートクッション部Ｓ１に埋め込まれた埋め込み型の脈波センサ８０を使用することができる。この脈波センサ８０は、スマートラバーと呼ばれる面状圧力センサであり、乗員Ａの臀部や大腿部の動脈内の血流による微小な圧力変動を脈波として検出することができる。脈波センサ８０は、例えば特許文献１〜４に開示されているようなものも用いることができる。また、例えば腕時計型（ウエアラブル型）の脈波検出器や、ミリ波を乗員Ａに照射して反射波に基づいて脈波を検出するミリ波レーダー型の脈波検出器等であってもよい。また、指先の細動脈から脈波を検出する手法（指尖容積脈波）であってもよい。

脈波センサ８０は、自動車１が備えるシート毎に配設することができ、乗員毎に脈波を検出する。後述する制御に使用する脈波は、運転席乗員の脈波とすることもできるし、後席乗員の脈波とすることもでき、またゾーン空調を実現可能な車両用空調装置２の場合は、各ゾーンに存在する乗員の脈波を検出し、各ゾーンの温熱制御に使用することができるが、制御に使用する皮膚温度と脈波とは同じ乗員Ａから検出されたものとする。

（制御ユニット６０の構成）
図３に示す制御ユニット６０は、図示しないが、例えば中央演算処理装置や記憶装置（例えばＲＯＭ、ＲＡＭ等）を有するマイクロコンピュータ等で構成することができ、後述する各手段や処理をハードウェアで実行するように構成してもよいし、記憶装置に記憶させたソフトウェア（プログラム）に従って実行するように構成してもよい。制御ユニット６０は、動作状態検出部６１と、ＲＲＩ検出部６２と、快適感演算部６３と、乗員温冷感算出部６４と、制御目標値設定部６５とを備えている。

制御ユニット６０は、外気温度センサ７１、内気温度センサ７２、湿度センサ７３、日射センサ７４、温度設定スイッチ７５等の検出値や乗員Ａによる設定温度等に基づいてオートエアコン制御を行うように構成されている。すなわち、外気温及び車室内Ｒの温度が低く、暖房が必要な場合には、高温の空調風を生成するように車室用空調ユニット１０を制御して車室内Ｒに供給する。このとき、要求される暖房の強さは、乗員Ａによる設定温度や車室内Ｒの温度等によって設定され、暖房の強さに応じて空調風の温度や空調風の風量を調整する。一方、冷房が必要な場合には、低温の空調風を生成するように車室用空調ユニット１０を制御して車室内Ｒに供給する。このとき、要求される冷房の強さは、乗員Ａによる設定温度や車室内Ｒの温度等によって設定され、冷房の強さに応じて空調風の温度や空調風の風量を調整する。このオートエアコン制御の手法は従来から周知の手法であるため、詳細な説明は省略する。

（動作状態検出部６２の構成）
動作状態検出部６２は、車室用空調ユニット１０及び補助空調装置の動作状態を検出するための手段である。車室用空調ユニット１０の動作状態とは、例えばブロアモータ１２ｂのＯＮ、ＯＦＦ及び回転数、エアミックスアクチュエータ１７の動作状態、吹出方向切替アクチュエータ１８の動作状態、冷凍サイクル装置１３の動作状態等である。ブロアモータ１２ｂの回転数は、ブロアモータ１２ｂへの印加電圧等によって検出できる。

エアミックスアクチュエータ１７の動作状態とは、エアミックスアクチュエータ１７がエアミックスダンパ１５をどこに位置付けているかということであり、エアミックスアクチュエータ１７の動作状態を検出することで、現在のエアミックスダンパ１５の位置を取得することができる。エアミックスダンパ１５の位置は、開度で表すことができ、フルホット状態を開度１００％とし、フルコールド状態を開度０％として表すことや、その反対で表すことができる。生成される空調風の温度は実験等によって推定することができる。

吹出方向切替アクチュエータ１８の動作状態とは、吹出方向切替アクチュエータ１８が吹出方向切替ダンパ１６ａ、１６ｂ、１６ｃをどの吹出モードにしているかということであり、吹出方向切替アクチュエータ１８の動作状態を検出することで、現在の吹出モードを取得することができる。

補助空調装置の動作状態とは、シートヒータ装置４０の臀部発熱体４１、大腿部発熱体４２、クッション側部発熱体４３、クッション前端部発熱体４４、腰部発熱体４５及び肩サイド発熱体４６のＯＮ、ＯＦＦ、強弱と、ステアリングヒータ１０４ａのＯＮ、ＯＦＦ、強弱と、足元ヒータ３０のＯＮ、ＯＦＦ、強弱とである。

（ＲＲＩ検出部６２の構成）
ＲＲＩ検出部６２は、脈波センサ８０から出力される乗員Ａの脈波からＲＲＩを検出するためのＲＲＩ検出手段である。脈波センサ８０から出力される乗員Ａの脈波は、正常に検出された場合には図７に示すような波形となり、Ｒ波とＲ波との時間間隔（Ｒ−Ｒ Ｉｎｔｅｒｖａｌ）をＲＲＩとする。Ｒ波とＲ波との時間間隔を検出する手法は従来から周知の手法を用いることができる。

（快適感演算部６３の構成）
快適感演算部６３は、ＲＲＩ検出部６２により検出されたＲＲＩから乗員Ａの快適感を定量的に算出して乗員Ａの快適感を示す信号を出力する快適感演算手段である。一般的に、人間のＲＲＩは、リラックスしていると長くなり、ストレスを感じていると短くなる。よって、ＲＲＩ検出部６２により検出されたＲＲＩが所定時間内で所定値よりも短ければ、乗員Ａが不快であるとし、所定時間内で所定値以上であれば快適であるとすることができる。不快であるか否か、快適であるか否かの判定に用いるＲＲＩ閾値は実験等によって得ることができる。

例えば、ＲＲＩが所定値よりも短い場合（不快である場合）を「１」とし、ＲＲＩが所定値以上である場合（快適である）を「１０」とし、ＲＲＩの変動幅を１０段階で表した場合、ＲＲＩの変動幅に応じて不快感、快適感を定量的に算出することができ、快適感演算部６３は１〜１０に対応する信号を出力する。これは一例であり、例えば３段階や５段階で快適感を表してもよいし、１０段階を超える多段階で快適感を表してもよい。

（乗員温冷感算出部６４の構成）
乗員温冷感算出部６４は、内気温度センサ７２、湿度センサ７３、日射センサ７４、シート温度センサ７８、足元ヒータ温度センサ７７、ステアリング温度センサ７６等で検出された乗員Ａ周りの温熱環境と、動作状態検出部６１で検出された車室用空調ユニット１０の動作状態とを含む温冷感算出情報に基づいて乗員Ａの熱モデルを得て、この乗員Ａの熱モデルから乗員Ａの温冷感を定量的に算出し、算出結果に従って乗員の温冷感を示す信号を出力する乗員温冷感算出手段である。温冷感算出情報には、皮膚温度センサ７９で検出された乗員Ａの皮膚温度の情報が含まれていてもよい。

ここで、温冷感とは、暑い、寒いといった温熱感覚を表すことであり、例えば、藤原健一監修「カーエアコン」、東京電気大学出版局、２００９年９月２０日発行、３３、８８〜９４頁に詳しく解説されており、当業者の間では一般的に使用されている。皮膚温度は、温冷感をよく表すものの一例であり、例えばサーマルマネキン（熱モデル）を用いてその表面温度を皮膚温度として検出し、これにより乗員Ａの温冷感を、「暑い」を３、「暖かい」を２、「やや暖かい」を１、「無感（ちょうどよい）」を０、「やや涼しい」を−１、「涼しい」を−２、「寒い」を−３などで評価する手法は確立されている。「温冷感が高い」とは上記数値が高いということで、暑い側のことであり、一方、「温冷感が低い」とは上記数値が低いということで、寒い側のことである。例えば、図８のグラフに示すように、横軸を温冷感値とした場合、「寒い」を１とし、「暑い」を９とすることができ、この場合、５が「無感（ちょうどよい）」となる。

車室用空調ユニット１０が暖房を行っていて、乗員による設定温度と車室内の温度とが略等しい場合には、車室内Ｒが定常状態であると推定されるので、乗員Ａの温冷感は高くも低くもない、即ち図８の横軸の５と推定できる。一方、車室用空調ユニット１０が強い暖房を行っている場合には、車室内Ｒがまだ暖まっていないと推定されるので、乗員Ａの温冷感は低い、即ち図８の横軸の１や２と推定できる。また、シート温度センサ７８、足元ヒータ温度センサ７７、ステアリング温度センサ７６等で検出された温度が高い場合には、乗員Ａに対して入熱量が多いので、乗員Ａの温冷感は高い、即ち図８の横軸の８、９と推定できる。乗員温冷感算出部６４は、これらの情報を組み合わせて総合的に温冷感を算出して数値化し、算出した数値を出力する。

また、皮膚温度センサ７９で検出された乗員Ａの皮膚温度の情報が温冷感算出情報に含まれている場合には、乗員Ａの皮膚温度も温冷感の算出に使用する。乗員Ａの皮膚温度が高いと乗員Ａが暑さを感じ、反対に低いと乗員Ａが寒さを感じていると判断することができるので、乗員Ａの皮膚温度は乗員Ａの温熱感を表す情報として利用することができる。

乗員Ａ周りの温熱環境と、車室用空調ユニット１０の動作状態とを含む温冷感算出情報に基づいて乗員Ａの熱モデルを得た後、この乗員Ａの熱モデルと、乗員Ａの皮膚温度とを対応する部位同士で比較し、同程度の温冷感である場合には、乗員Ａの熱モデルに基づいて乗員Ａの温冷感を算出する。一方、乗員Ａの熱モデルと、乗員Ａの皮膚温度とを対応する部位同士で比較したとき、ある範囲を超えて相違している場合には、乗員Ａの皮膚温度による温冷感に近づくように、補正係数を決定した後、この補正係数を用いて乗員Ａの熱モデルを補正する。例えば、乗員Ａの皮膚温度が高いほど温冷感を表す数値が大きくなるように補正し、乗員Ａの皮膚温度が低いほど温冷感を表す数値が小さくなるように補正する。

温冷感を定量的に推定するための温冷感計算モデルについては従来から周知のものを使用することができる。例えば、「Thermal sensation and comfort models for non-uniform and transient environments: Part I: Local sensation of individual body parts, Hui Zhang et. al., Building and Environment 45, 2010, pp380-388」、「Thermal sensation and comfort models for non-uniform and transient environments, part III: Whole-body sensation and comfort Hui Zhang et. al., Building and Environment 45 (2010) 399-410」に記載されている温冷感計算モデルを挙げることができる。

乗員Ａが快適であるか否かを計算するモデルとしては、例えば、「Thermal sensation and comfort models for non-uniform and transient environments, part II: Local comfort of individual body parts Hui Zhang et. al., Building and Environment 45 (2010) 389-398」に記載されている快適感計算モデルを挙げることができる。

（制御目標値設定部６５の構成）
制御目標値設定部６５は、快適感演算部６３から出力された乗員Ａの快適感を示す信号に基づいて車室用空調ユニット１０の制御目標値を設定する制御目標値設定手段である。快適感を示す信号が例えば１０段階の８以下の場合には、暖房または冷房を強めるように、車室用空調ユニット１０の制御目標値を設定する。制御目標値は、空調風の目標温度や目標風量である。

快適感を示す信号例えば１０段階の８以下であり、かつ、暖房を行っている場合には空調風の温度がより高まる方向に制御目標値を設定し、空調風の風量がより多くなる方向に制御目標値を設定する。制御目標値は一定である必要はなく、暖房時における制御目標値は、快適感を示す数値が低ければ低いほど（不快感が強ければ強いほど）空調風の温度が高くなるように設定する。

快適感を示す信号例えば１０段階の８以下であり、かつ、冷房を行っている場合には、空調風の温度がより低くなる方向に制御目標値を設定し、空調風の風量がより多くなる方向に制御目標値を設定する。冷房時における制御目標値は、快適感を示す数値が低ければ低いほど（不快感が強ければ強いほど）空調風の温度が低くなるように設定する。

制御目標値設定部６５は、快適感演算部６３から出力された信号と、乗員温冷感算出部６４から出力された信号とが互いに対応しているか否かを判定し、両信号が対応していないと判定された場合には、快適感演算部６３から出力された信号を補正する補正処理を実行するように構成されている。これについては後述する。

（制御ユニット６０による制御内容）
次に、図６に示すフローチャートに基づいて制御ユニット６０による制御内容について説明する。図６のフローチャートのステップＳＡ１では、車室内外環境データを取得する。車室内外環境データは、外気温度センサ７１、内気温度センサ７２、湿度センサ７３、日射センサ７４、ステアリング温度センサ７６、足元ヒータ温度センサ７７、シート温度センサ７８の検出値及び操作スイッチ類（温度設定スイッチ７５等）の状態から取得することができる。その後、ステップＳＡ２では、車室用空調ユニット１０の動作状態を取得する。これは動作状態検出部６１から取得できる。ステップＳＡ１、ＳＡ２の順序は問わないし、ステップＳＡ１、ＳＡ２を並行して行ってもよい。

ステップＳＡ３では、乗員Ａの熱モデルを演算する。乗員Ａの熱モデルは、乗員Ａ周りの温熱環境と、車室用空調ユニット１０の動作状態とを含む温冷感算出情報に基づいて得ることができる。乗員Ａの熱モデルにより、乗員Ａの部位毎に温冷感を取得することができる。

乗員Ａの部位毎に温冷感を取得する場合について説明する。図２に示すように、乗員Ａを有限個の部位Ａ１〜Ａ１６に仮想的に分割する。Ａ１は、首及び頭部である。Ａ２は、胸部から腹部であり、Ａ３は横腹部から背部、腰部である。Ａ４は、下腹部から股、左右大腿部の付け根部である。Ａ５は、右肩から右上腕部であり、Ａ６は、左肩から左上腕部である。Ａ７は、右肘近傍から右手首であり、Ａ８は、左肘近傍から左手首である。Ａ９は、右手であり、Ａ１０は左手である。Ａ１１は、右大腿部から右膝であり、Ａ１２は、左大腿部から左膝である。Ａ１３は、右すね及びふくらはぎであり、Ａ１４は、左すね及びふくらはぎである。Ａ１５は、右足首よりも先の部分であり、Ａ１６は、左足首よりも先の部分である。尚、乗員Ａを仮想的に各部位に分割する場合、その個数は任意に設定することができ、また分割境界線も任意に設定することができる。

ステップＳＡ４では、乗員Ａの皮膚温度を取得する。乗員Ａの皮膚温度は、皮膚温度センサ７９の検出値から取得できる。乗員Ａの皮膚温度は、推定値であってもよい。乗員Ａの皮膚温度は、少なくとも車両用空調装置２の空調中、継続的に取得するのが好ましい。

ステップＳＡ５では、ステップＳＡ３で演算した乗員Ａの熱モデルと、ステップＳＡ４で取得した乗員Ａの皮膚温度とが等しいか否かを判定する。すなわち、ステップＳＡ３で演算した乗員Ａの熱モデルから温熱感を得ることができるが、この乗員Ａの温熱感は熱モデルだけではなく、上述したように乗員Ａの皮膚温度から得ることもできる。ステップＳＡ５の判定処理では、乗員Ａの熱モデルから得られた温熱感と、乗員Ａの皮膚温度から得られた温熱感とを比較し、略同じ場合には、乗員Ａの熱モデルから得られた温熱感と、乗員Ａの皮膚温度から得られた温熱感とが互いに対応しているということができるので、ＹＥＳと判定される。一方、ステップＳＡ５の判定処理において、乗員Ａの熱モデルから得られた温熱感と、乗員Ａの皮膚温度から得られた温熱感とが相違している場合には、乗員Ａの熱モデルから得られた温熱感と、乗員Ａの皮膚温度から得られた温熱感とが互いに対応していないということができるので、ＮＯと判定される。

ステップＳＡ５でＮＯと判定された場合にはステップＳＡ６に進み、乗員Ａの熱モデル補正係数を決定する。ステップＳＡ５でＮＯと判定されたということは、乗員Ａの熱モデルから得られた温熱感と、乗員Ａの皮膚温度から得られた温熱感とが相違しているということであり、この場合は、ステップＳＡ６において乗員Ａの熱モデルを補正することによって乗員Ａの熱モデルから得られた温熱感と、乗員Ａの皮膚温度から得られた温熱感とを互いに対応させる。

従って、乗員Ａの熱モデルから得られた温熱感が、乗員Ａの皮膚温度から得られた温熱感よりも低い場合には、乗員Ａの熱モデルから得られた温熱感が乗員Ａの皮膚温度から得られた温熱感と略同じになるように、乗員Ａの熱モデルから得られた温熱感を高める補正係数を決定する。一方、乗員Ａの熱モデルから得られた温熱感が、乗員Ａの皮膚温度から得られた温熱感よりも高い場合には、乗員Ａの熱モデルから得られた温熱感が乗員Ａの皮膚温度から得られた温熱感と略同じになるように、乗員Ａの熱モデルから得られた温熱感を低める補正係数を決定する。これにより、乗員Ａの皮膚温度から得られた温熱感を優先させた制御を行うことができる。

ステップＳＡ６で乗員Ａの熱モデル補正係数が決定されると、ステップＳＡ３に戻り、ステップＳＡ３で乗員Ａの熱モデルを演算する際に、熱モデル補正係数を反映する。つまり、フロー開始１回目のステップＳＡ３では熱モデル補正係数が決定されていないので、温冷感算出情報に基づいて熱モデルを得るが、２回目以降は、ステップＳＡ６で熱モデル補正係数が決定されていると、その熱モデル補正係数を反映する処理を行い、熱モデル補正係数が決定されていないと、温冷感算出情報に基づいて熱モデルを得る処理を行う。

ステップＳＡ５でＹＥＳと判定されてステップＳＡ７に進むと、温冷感値を算出する。温冷感値は、ステップＳＡ３で演算された乗員Ａの熱モデルに基づいて算出する。この実施形態では、図８のグラフに示すように、温冷感値は寒い側から暑い側に１〜９の数値で表すことができる。

続くステップＳＡ８では、乗員Ａの脈波を取得する。乗員Ａの脈波は、脈波センサ８０から取得でき、少なくとも車両用空調装置２の空調中は、脈波を継続的に取得するのが好ましい。

ステップＳＡ９では、ステップＳＡ８において脈波が継続して正しく取得されたか否かを判定する。自動車１の場合、走行時の振動等、外乱要因によって脈波センサ８０の検出値が異常になったり、ノイズを多く含んでしまうことがあり、このような検出値が取得された場合には脈波が正しく取得されなかったとして、ステップＳＡ９でＮＯと判定されてステップＳＡ１０に進む。例えば、検出信号がない状態が続いたり、途切れていて波形をなしていなかったり、一般的な心電波形からかけ離れた異常な波形が検出された場合には、脈波が正しく取得されなかったと判定することができる。

ステップＳＡ１０では、所定時間内に脈波が一度でも取得されたか否かを判定する。所定時間は、例えば１０秒〜３０秒程度とすることができる。ステップＳＡ１０で脈波が一度でも取得された場合には、ＹＥＳと判定されてステップＳＡ１３に進み、ステップＳＡ７で算出した温冷感値及び／またはステップＳＡ４で取得した皮膚温度の変化量からＲＲＩを推定する。温冷感値が５であれば、ＲＲＩが所定値以上（長くなっている）と推定し、温冷感値が１や９であればＲＲＩが所定値よりも短くなっていると推定する。皮膚温度の単位時間当たりの変化量が大きいと、ＲＲＩの変動量が大きいと推定し、皮膚温度の単位時間当たりの変化量が小さいと、ＲＲＩの変動量が小さいと推定する。ステップＳＡ７で算出した温冷感値と、ステップＳＡ４で取得した皮膚温度の変化量とを組み合わせてＲＲＩを推定してもよい。

ステップＳＡ１０でＮＯと判定されて脈波が一度も取得されなかった場合には、ステップＳＡ１１に進み、ステップＳＡ７で算出した温冷感値より快適感を算出する。温冷感値が５であれば快適であるとし、温冷感値が１や９であれば不快であるとする。快適感は、温冷感値に基づいて快適と不快との間を段階的に算出することができる。つまり、快適感演算部６３は、ＲＲＩ検出部６２でＲＲＩを検出できなかった場合には、乗員温冷感算出部６４から出力された信号に基づいて乗員Ａの快適感を算出することができる。

ステップＳＡ９でＹＥＳと判定されたステップＳＡ１２では、脈波が継続して正しく取得されているので、ＲＲＩ検出部６２によってＲＲＩを検出し、検出されたＲＲＩに基づいて快適感演算部６３が快適感を算出する。また、ステップＳＡ１３でＲＲＩを推定した場合もステップＳＡ１２に進み、推定されたＲＲＩに基づいて快適感演算部６３が快適感を算出する。

ステップＳＡ１４では、ステップＳＡ７で算出された温冷感値と、ステップＳＡ１２で算出した快適感とが等しいか否か、または、ステップＳＡ７で算出された温冷感値と、ステップＳＡ１１で算出した快適感とが等しいか否かを判定する。すなわち、図８に示すように、温冷感値が５及びその近傍にあるときには、リラックス（＝快適）状態であり、温冷感値が１及び９近傍にあるときには、ストレス（＝不快）状態であることが実験結果から得られており、快適感と温冷感値とは相関関係にある。

ステップＳＡ７で算出された温冷感値と、ステップＳＡ１１、ＳＡ１２で算出した快適感とを比較し、略同じ場合には、ステップＳＡ７で算出された温冷感値と、ステップＳＡ１１、ＳＡ１２で算出した快適感とが互いに対応しているということができるので、ＹＥＳと判定される。一方、ステップＳＡ１４の判定処理において、ステップＳＡ７で算出された温冷感値と、ステップＳＡ１１、ＳＡ１２で算出した快適感とが相違している場合には、ステップＳＡ７で算出された温冷感値と、ステップＳＡ１１、ＳＡ１２で算出した快適感とが互いに対応していないということができるので、ＮＯと判定される。

ステップＳＡ１４でＮＯと判定された場合にはステップＳＡ１５に進み、制御目標値補正係数を決定する。ステップＳＡ７で算出された温冷感値は、乗員温冷感算出部６４から出力された信号に相当するものであり、ステップＳＡ１２で算出された快適感は、快適感演算部５３から出力された信号に相当するものであり、ステップＳＡ１４でＮＯと判定されたということは、乗員温冷感算出部６４から出力された信号と、快適感演算部５３から出力された信号とが互いに対応していないということであり、この場合には、制御目標値補正係数を決定する。

制御目標値補正係数は、快適感演算部６３から出力された信号を補正するための係数であり、ステップＳＡ１６における制御目標値の決定処理で使用される。例えば、車両走行時の振動等により、乗員Ａの脈波から得られたＲＲＩの信頼性が低い場合が想定され、この場合、快適感演算部６３で算出された乗員Ａの快適感は実際の乗員Ａの快適感を反映したものになっていないおそれがある。そして、乗員温冷感算出部６４から出力された信号と、快適感演算部５３から出力された信号とが互いに対応するように、快適感演算部５３から出力された信号を補正する補正処理を行う。この補正処理のための係数が、上記制御目標値補正係数である。

ステップＳＡ１６において制御目標値設定部６５は、快適感演算部６３から出力された信号を制御目標値補正係数によって補正するので、乗員の快適性が損なわれないように、乗員Ａ周りの温熱環境を制御することが可能になる。

また、ステップＳＡ１４でＹＥＳと判定された場合にはステップＳＡ１５には進まない。従って、制御目標値設定部６５は、快適感演算部６３から出力された信号と、乗員温冷感算出部６４から出力された信号とが互いに対応していると判定された場合には、補正処理を禁止することになる。

（実施形態の作用効果）
以上説明したように、この実施形態に係る車両用空調装置２によれば、快適感演算部６３が乗員ＡのＲＲＩから乗員Ａの快適感を定量的に算出し、この乗員Ａの快適感に基づいて車両用空調装置２の制御目標値を設定するようにしたので、乗員Ａの快適感が反映された空調制御とすることができ、空調制御の精度を高めることができる。そして、乗員ＡのＲＲＩの信頼性が低い場合には、快適感演算部から出力された信号を補正するので、乗員Ａの快適性が損なわれないように、乗員Ａ周りの温熱環境を制御することができる。

（その他の実施形態）
上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

快適感演算部６３は、内気温度センサ７２、湿度センサ７３及び日射センサ７４等の温熱環境検出手段によって乗員Ａ周りの温熱環境と、車室用空調ユニット１０の動作状態とを得て、乗員Ａ周りの温熱環境及び車室用空調ユニット１０の動作状態の変化がないにも関わらず、ＲＲＩ検出部６２により検出されたＲＲＩが変化した場合は、変化前のＲＲＩから乗員の快適感を算出するように構成することができる。

すなわち、ＲＲＩは乗員Ａのストレスによって変化するため、温冷感以外の要因でも変化することがある。この形態では、乗員Ａ周りの温熱環境及び車室用空調ユニット１０の動作状態の変化がないにも関わらず、ＲＲＩが変化した場合は、ＲＲＩが温冷感以外の要因で変化したものと推定し、変化前のＲＲＩから乗員Ａの快適感を算出することができる。従って、乗員Ａの快適感の算出精度が高まる。

また、快適感演算部６３は、内気温度センサ７２、湿度センサ７３及び日射センサ７４等の温熱環境検出手段によって乗員Ａ周りの温熱環境と、車室用空調ユニット１０の動作状態と、皮膚温度センサ７９で検出された乗員Ａの皮膚温度とを得て、乗員Ａ周りの温熱環境、車室用空調ユニット１０の動作状態及び乗員Ａの皮膚温度の変化がないにも関わらず、ＲＲＩ検出部６２により検出されたＲＲＩが変化した場合は、変化前のＲＲＩから乗員Ａの快適感を算出するように構成することができる。

この形態では、乗員Ａ周りの温熱環境及び車室用空調ユニット１０の動作状態の他、乗員Ａの皮膚温度にも変化がないにも関わらず、ＲＲＩが変化した場合は、ＲＲＩが温冷感以外の要因で変化したものと推定し、変化前のＲＲＩから乗員Ａの快適感を算出することができる。従って、乗員Ａの快適感の算出精度が高まる。

以上説明したように、本発明は、例えば自動車等の車両用空調装置として有用である。

１ 自動車（車両）
２ 車両用空調装置
１０ 車室用空調ユニット（温熱環境制御装置）
３０ 足元ヒータ
４０ シートヒータ装置
６０ 制御ユニット
６２ ＲＲＩ検出部（ＲＲＩ検出手段）
６３ 快適感演算部（快適感演算手段）
６４ 乗員温冷感算出部（乗員温冷感算出手段）
６５ 制御目標値設定部（制御目標値設定手段）
７９ 皮膚温度センサ（皮膚温度検出手段）
８０ 脈波センサ
Ｒ 車室内
Ｓ 車両用シート

Claims (7)

1. 車両に搭載される車両用空調装置において、
   車室内の乗員周りの温熱環境を検出する温熱環境検出手段と、
   乗員の脈波からＲＲＩを検出するＲＲＩ検出手段と、
   前記ＲＲＩ検出手段により検出されたＲＲＩから乗員の快適感を定量的に算出して乗員の快適感を示す信号を出力する快適感演算手段と、
   前記乗員周りの温熱環境を制御する温熱環境制御装置と、
   前記快適感演算手段から出力された乗員の快適感を示す信号に基づいて前記温熱環境制御装置の制御目標値を設定する制御目標値設定手段と、
   前記温熱環境検出手段で検出された乗員周りの温熱環境と、前記温熱環境制御装置の動作状態とを含む温冷感算出情報に基づいて乗員の熱モデルを得て、乗員の温冷感を定量的に算出して乗員の温冷感を示す信号を出力する乗員温冷感算出手段とを備え、
   前記制御目標値設定手段は、前記快適感演算手段から出力された信号と、前記乗員温冷感算出手段から出力された信号とが互いに対応しているか否かを判定し、両信号が対応していないと判定された場合には、前記快適感演算手段から出力された信号を補正する補正処理を実行するように構成されている車両用空調装置。
2. 請求項１に記載の車両用空調装置において、
   前記制御目標値設定手段は、前記快適感演算手段から出力された信号と、前記乗員温冷感算出手段から出力された信号とが互いに対応していると判定された場合には、前記補正処理を禁止するように構成されている車両用空調装置。
3. 請求項１または２に記載の車両用空調装置において、
   乗員の皮膚温度を検出する皮膚温度検出手段を備え、
   前記温冷感算出情報には、前記皮膚温度検出手段で検出された乗員の皮膚温度の情報が含まれている車両用空調装置。
4. 請求項１から３のいずれか１つに記載の車両用空調装置において、
   前記快適感演算手段は、前記温熱環境検出手段で検出された乗員周りの温熱環境と、前記温熱環境制御装置の動作状態とを得て、前記乗員周りの温熱環境及び前記動作状態の変化がないにも関わらず、前記ＲＲＩ検出手段により検出されたＲＲＩが変化した場合は、変化前のＲＲＩから乗員の快適感を算出するように構成されている車両用空調装置。
5. 請求項３に記載の車両用空調装置において、
   前記快適感演算手段は、前記温熱環境検出手段で検出された乗員周りの温熱環境と、前記温熱環境制御装置の動作状態と、前記皮膚温度検出手段で検出された乗員の皮膚温度とを得て、前記乗員周りの温熱環境、前記動作状態及び前記乗員の皮膚温度の変化がないにも関わらず、前記ＲＲＩ検出手段により検出されたＲＲＩが変化した場合は、変化前のＲＲＩから乗員の快適感を算出するように構成されている車両用空調装置。
6. 請求項１から５のいずれか１つに記載の車両用空調装置において、
   前記快適感演算手段は、前記ＲＲＩ検出手段でＲＲＩを検出できなかった場合には、前記乗員温冷感算出手段から出力された信号に基づいて乗員の快適感を算出するように構成されている車両用空調装置。
7. 請求項１から６のいずれか１つに記載の車両用空調装置を備えた車両。

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