JP3044891B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

車両用空調装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、車室温度にゆらぎを与
える車両用空調装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、特開昭64ー33452号公報や
特開平1−212615号公報に開示されるように、室
温を一定範囲で周期的に変化させて、慣れによる快適空
調感の減退を防止するという提案があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実験に
よれば上記したゆらぎ空調法を行うと、快適空調感は非
ゆらぎ空調の場合よりも持続するものの、それでも人間
は次第にこのゆらぎ空調すなわち室温の定期的波動にな
れてしまい、その結果、快適空調感が減退してしまうと
いう不具合が生じることがわかった。
【0004】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、快適空調感や意識レベルに対する刺激効果の持続
性に優れた車両用空調装置を提供することを、その目的
としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の車両用空調装置
は、図9のクレーム対応図に示すように、対象空間の室
温を検出する室温検出部と、前記対象空間に空調空気を
吹き出す空調部と、前記室温及び設定温度に基づいて前
記空調部を制御して前記室温を所定のゆらぎパタンにし
たがって波動制御する温度波動制御手段とを備える車両
用空調装置において、前記温度波動制御手段は、前記波
動制御を間欠的に実施するものであることを特徴として
いる。
【0006】好適な態様において、温度波動制御手段
は、室温変動の上下限を室温上昇とともに高温側にシフ
トし、室温下降とともに低温側にシフトするゆらぎ上下
限決定手段と、設定された前記室温の上下限内で前記ゆ
らぎパタンを決定するゆらぎパタン決定手段と、前記ゆ
らぎパタンに基づいて室温を間欠的に波動制御する間欠
ゆらぎ制御手段とを備えている。
【0007】
【作用】温度波動制御手段は、室温検出部が検出した対
象空間の室温と設定温度に基づいて空調部を制御して室
温を所定の変動パタ−ンにしたがって波動制御し、それ
により室内の人間が空調空気に慣れて快適空調感や意識
レベルに対する刺激効果(覚醒効果)を失うのを防止す
る。
【0008】更にこの発明では、上記波動制御を所定の
又はランダムのパターンで間欠制御し、それにより室内
の人間が上記波動制御に慣れて快適空調感や刺激効果を
失うのを防止する。
【0009】
【発明の効果】以上説明したように本発明の車両用空調
装置は、室温を所定の変動パタ−ンにしたがって波動制
御するとともに、上記波動制御を所定の又はランダムの
パターンで間欠制御する温度波動制御手段を備えている
ので、快適空調感や刺激効果の持続に優れた効果を奏す
ることができる。
【0010】
【実施例】本発明を車両用空調装置に適用した一実施例
を以下、図面に基づいて説明する。この車両用空調装置
は図1に示すように、本発明でいう室温検出部を構成す
るベント温センサ102と、空調部200と、本発明で
いう温度波動制御手段を構成する制御部300とを備え
ている。
【0011】空調部200はダクト系1を有し、ダクト
系1には入口から順番に、室外空気吸込口11、室内空
気吸込口12、ブロア13、冷却用エバポレータ14、
エアミックス(A/M)ダンパ15、加温用ヒ−タコア
16が配設されており、エアミックス(A/M)ダンパ
15は冷却用エバポレータ14で冷却された空気流の一
部を加温用ヒ−タコア16へ分流して加熱する構成とな
っている。
【0012】ダクト系1の末端にはベント吹出口19、
デフ吹出口20、フット吹出口21が設けられており、
これら吹出口19、20、21の直前には、各吹出口流
量を制御するために吹出モ−ド切換用ダンパ18a〜1
8cが設けられている。これらダンパ18a〜18cは
内蔵のサーボモ−タにより入力制御電圧に比例した開度
を維持することができる。 一方、ベント吹出口19に
はベント吹出温度を検出する上記ベント温センサ102
が設けられており、車室内には室温を検出する室温セン
サ100が設けられている。エアミックス(A/M)ダ
ンパ15にはその開度を検出するダンパ開度センサ10
3が設けられている。
【0013】制御部300は、各センサ100、10
2、103が検出した信号を受取るA/Dコンバ−タ内
蔵のマイコン107と、このマイコン107により駆動
制御されるA/Mダンパ15を駆動するためのA/Mダ
ンパ駆動回路108と、各吹出モ−ド切換ダンパ18a
〜18cを駆動するためのダンパ駆動回路109とから
なる。
【0014】またマイコン107には、冷凍装置(エア
コン)ON/OFF用エアコンスイッチ104、風量切
替スイッチ105、室温設定器106からの各信号も受
け取る。なお、風量切替スイッチ105にはゆらぎモ−
ド選択ポジションも設けられており、このポジションを
選択すると後述の温度ゆらぎ制御が実行される。
【0015】以下、本発明に関係する温度制御ル−チン
について図3のフロ−チャ−トを参照して説明する。ま
ずエアコンスイッチ104がONするまで待機し(20
2)、導通すれば、室温設定器106からの設定温度T
setを空調目標温度として読取り(203)、次に室
温センサ100より室温Trを読取る(204)。
【0016】次に、室温Trと設定温度Tsetとの差
が所定の許容範囲ε1内にあるか否かを判定し(20
5)、範囲外であれば223へ進んでエアコンスイッチ
104がOFFか否かを判定し、OFFであればルーチ
ンを終了する。またエアコンスイッチ104がONであ
れば、通常空調モ−ドサブル−チン(224)を実行し
て203にリターンする。なお、この通常空調モ−ドサ
ブル−チンは室温が設定温度に近ずくようにフィードバ
ック制御を行うル−チンであって、良く知られているの
で詳細説明は省略する。
【0017】一方、205で許容範囲内であれば、室温
Trが定常状態か否かを判定する(206)。具体的に
は、一定時間待機した後、室温を検出して上記一定時間
前の室温と比較し、その差が許容範囲ε1内にあるか否
かを判定する。許容範囲ε1内になければ定常ではない
として223に進み、許容範囲ε1内にあれば定常と判
断して207で所定時間(ここでは120secの間)
が経過したかを判断し、経過するまでステップ206を
繰り返す。 207で所定時間が経過すれば208へ進
み、風量切替スイッチ105がゆらぎモ−ド選択ポジシ
ョンかどうかを判定する(208)。ゆらぎモ−ドが選
択されていなければ223に進み、ゆらぎモ−ドが選択
されていれば209に進む。なおここで、ゆらぎモード
を常時選択したり、なんらかの状態を検出して自動的に
移行したりすることも可能である。
【0018】209では、ゆらぎモ−ドによる刺激を高
めるため、風量(ブロア電圧レベルはL0 )一定、ベン
ト吹出口18a開、フット吹出口18c、デフ吹出口1
8b閉とする。 次の210では、現時点の室温Trか
ら快適感特性回帰直線(図4参照)により温度変動の振
幅(すなわち、室温TRを基準とする温度変動の上下限
(正側)の振幅△TH、△TLを算出する。
【0019】加温側(正側)の振幅△THは、図4のC
=1の条件の関数(回帰式)FH=ーa1 ・TR+b1
(a1 =0.25、b1 =9.38)で表され、冷却側
(負側)の振幅△TLは関数(回帰式)FL=ーa2
TR+b2 (a2 =0.21、b2 =2.82)から算
出される。次の211では、算出した振幅△TH、△T
Lに増幅係数Kを乗算して目標ベント吹出し温度の加温
側振幅△THx、および、冷却側振幅△TLxを求め、
その範囲内でベント吹出温度変化パタンを決定する。K
は風量から推定し求めることができる。通常の空調安定
定常状態では風速が運転者の顔付近で約1m/sとな
り、その時はK=4となる。 次の212では、求めた
ベント吹出温度変化パタンに対応してA/Mダンパ15
の開度パタンを決定する。具体的に言えば、現在のA/
Mダンパ開度を基準としてマイコンのメモリにマップと
して格納しているA/Mダンパ開度ー吹出温度特性から
ダンパ開度の変化パタンを算出する。
【0020】次の214では、間欠ゆらぎにおけるゆら
ぎの継続時間(ON時間)とゆらぎの停止時間(OFF
時間)とを決定する。なおこの実施例では、このONー
OFF時間(デューティ比)は、ある範囲内で選択され
る。この実施例では脳波のα波の強さによりこの範囲を
決定した。以下、この範囲決定について以下に詳述す
る。
【0021】ゆらぎ開始後のα波の強さの変化を図6に
示し、ゆらぎ停止後のα波の強さの変化を図7に示す。
ただし図6及び図7において、縦軸のα波比は(ゆらぎ
ON時のα波量ーゆらぎOFF時のα波量)/ゆらぎO
FF時のα波量である。また、図6及び図7の特性曲線
は数人の被験者のα波成分の平均値である。図6におい
て、水平線Mはゆらぎ開始後30乃至40分経過した時
点までの時間中のα波比の平均値を示す。なお、この実
験のゆらぎは、室温26℃、顔付近ゆらぎ巾±2.5
℃、風速0.5m/sで図4の快適温度条件に基づいて
実行したものである。
【0022】図6から、α波成分(覚醒成分)はゆらぎ
の開始によりゆらぎOFF時に比べ増加し、約15分程
度経過するとα波比はピークを示し、その後レベルが低
下して行き最後には刺激効果が無くなることが分かる。
これは、人間の温度ゆらぎに対する慣れと考えられる。
この刺激効果の低下は、運転という作業においては明
らかなマイナス要因であり、回避することが望ましい。
【0023】図7から、α波成分(覚醒成分)はゆらぎ
の停止後、次第に低下して行き、最後には刺激効果が無
くなることが分かる。なお重要なことは、ゆらぎ停止の
瞬間、α波比は跳躍的に向上する点である。上記実験事
実から、α波すなわち刺激効果を高く持続するには、一
定時間ゆらぎを与えた後、ゆらぎを終了してα波比を跳
躍的に向上し、その後またα波が低下した後、再びゆら
ぎを再開すれば、α波比は図6及び図7において、a,
b,c,aのように推移し、長時間にわたってα波比を
高く(例えば平均レベルM以上に)維持できることがわ
かる。
【0024】なお、ここではゆらぎ停止終了時点dから
ゆらぎ再開時点aへの推移した瞬間のα波比の跳躍的な
変化は考慮していない。実験によれば、ゆらぎONーO
FFの比を19:1とすると、α波比の平均値を最高に
できることがわかった。またこの実施例では、α波比を
この最高の値の80%以上の範囲内でランダムに選択し
て、ゆらぎONーOFFの比にばらつきを与え、ゆらぎ
断続に対する慣れを防止した。
【0025】α波比を最高の値の80%以上の範囲内で
選択するには、ゆらぎONーOFF比を14:1〜2
1:1の範囲とすればよいことが図6及び図7からわか
る。したがってこの実施例では14:1〜21:1の範
囲内でゆらぎONーOFF比を多数コンピュ−タのメモ
リに格納して置き、上記ステップ214でこのゆらぎO
NーOFF比をランダムに抽出し、かつ、ゆらぎオフ時
間を例えば1分に固定すればゆらぎオン時間をもゆらが
せることができる。
【0026】次の216では、212で求めたダンパ開
度パタンに基づいてA/Mダンパ15の1サイクルを開
始し、217で上記ダンパ開度パタンの1サイクルが終
了したかどうかを判定し、終了していなければ216に
リターンして上記1サイクル中の次の段階のダンパ開度
にA/Mダンパ15を駆動制御し、以下、ゆらぎパタン
の1サイクル(1周期)が終了するまでルーチンを循環
させる。
【0027】ゆらぎパタンの1サイクル(1周期)が終
了すれば、218に進み、214で決定したゆらぎオン
時間が終了したかどうかを判別し、終了していなければ
216へ戻り、ゆらぎ制御を続けて行う。逆にゆらぎO
N時間が経過していれば、219に進んでゆらぎを止め
る。次の220では、ゆらぎOFF時間が経過したかど
うかを判定し、経過するまで待機する。経過していれば
222へ進み、設定温度が変更されたかどうかを判定
し、設定温度が変更された場合には223に進み、設定
温度が変更されなければ204に再び戻る。
【0028】上記した間欠ゆらぎルーチンを繰り返すこ
とにより、図8に示すようなベント吹き出し温度波形を
実現することができ、温度ゆらぎに対する慣れを少なく
し、刺激効果を持続でき、運転中のα波を高く維持する
ことができ、更に刺激を持続して感じるので快適感も持
続して得られるという効果を奏することができる。特
に、刺激効果が余り低下しない範囲でゆらぎON時間と
ゆらぎOFF時間との比率もゆらがせているので、間欠
ゆらぎ制御に対する慣れを防止することができるという
効果も奏することができる。 (変形態様)上記実施例ではA/Mダンパ15によりゆ
らぎを与えているがエバポレータ14の冷却能力を変え
ることによりゆらぎを与えても良い。
【0029】吹出温度のみを変動させたが、風量の変動
を加えても良い。ONーOFF時間をα波の時間平均を
基準に範囲を決定したが、図2のα波比ピーク値を基準
に決定しても良い。ONーOFF時間は実施例では80
%の範囲で選択したが当然、その範囲の拡縮も可能であ
る。
【0030】ONーOFF時間の選定は、ランダムに行
ったが、順序を設定してもよい。ONーOFFの時間比
に応じ、ゆらぎの1周期パタ−ンの時間を一定ではなく
調整しても良い。本実施例では脳波を用いて刺激効果を
判定し時間比を求めたが、他の指標(フリッカー値、申
告等)により得られたデ−タを求め時間比を決定しても
良い。
【0031】なお図3において、ステップ210は本発
明でいうゆらぎ上下限決定手段を構成し、ステップ21
1及び212はゆらぎパタン決定手段を構成し、ステッ
プ216は本発明でいう間欠ゆらぎ制御手段を構成して
いる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の空調装置の一実施例を示すブロック図
【図2】図1の制御部のブロック図 、
【図3】図2の制御部のフローチャート、
【図4】室温を基準とした快適乃至不快な温度範囲の上
下限を示す特性図、
【図5】温度ゆらぎパタンの一例を示すタイミングチャ
ート、
【図6】ゆらぎ開始後のα波比の変化を示すタイミング
チャート、
【図7】ゆらぎ停止後のα波比の変化を示すタイミング
チャート、
【図8】この実施例の間欠ゆらぎ制御によるベント吹き
出し温度波形を示すタイミングチャート、
【図9】クレーム対応図、
【符号の説明】
102はベント温センサ(室温検出部)、200は空調
部、300は制御部(温度波動制御手段)
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−189617(JP,A) 特開 平1−212615(JP,A) 特開 昭64−33452(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B60H 1/00 101

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】対象空間の室温を検出する室温検出部と、
    前記対象空間に空調空気を吹き出す空調部と、前記室温
    及び設定温度に基づいて前記空調部を制御して前記室温
    を所定のゆらぎパタンにしたがって波動制御する温度波
    動制御手段とを備える車両用空調装置において、 前記温度波動制御手段は、前記波動制御を間欠的に実施
    するものであることを特徴とする車両用空調装置。
  2. 【請求項2】前記温度波動制御手段は、室温変動の上下
    限を室温上昇とともに高温側にシフトし、室温下降とと
    もに低温側にシフトするゆらぎ上下限決定手段と、設定
    された前記室温の上下限内で前記ゆらぎパタンを決定す
    るゆらぎパタン決定手段と、前記ゆらぎパタンに基づい
    て室温を間欠的に波動制御する間欠ゆらぎ制御手段とを
    備える請求項1記載の車両用空調装置。
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