図1、図2は本発明に係る車両用空調装置がシート空調装置を備える車両に適用された一実施形態を示したもので、本実施形態は、車室内1のうち前席側の左右、および後席側の左右に位置する空調ゾーン1a、1b、1c、1dをそれぞれ独立して空調制御する車両用空調装置に、本発明を適用したものである。
図1は、空調ゾーン1a、1b、1c、1dの配置を示す模式図であり、空調ゾーン1aは、前席空調ゾーンのうち右側に位置し、空調ゾーン1bは、前席空調ゾーンのうち左側に位置する。空調ゾーン1cは、後席空調ゾーンのうち右側に位置し、空調ゾーン1dは、後席空調ゾーンのうち左側に位置する。なお、図1中の矢印は、自動車の前後左右の方向を示すものである。
図2は、本実施形態の車両用空調装置の全体構成を示す全体構成図であり、この車両用空調装置は、空調ゾーン1a、1bをそれぞれ独立に空調するための前席用空調ユニット5と、空調ゾーン1c、1dとをそれぞれ独立に空調するための後席用空調ユニット6とから構成されている。前席用空調ユニット5は、計器盤7内側に配置されており、後席用空調ユニット6は、車室内1の最後方に配置されている。
前席用空調ユニット5は、車室内1に送風するためのダクト50を備えており、このダクト50には、車室内1から内気を導入するための内気導入口50a、および、車室外から外気を導入するための外気導入口50bが設けられている。
さらに、ダクト50には、外気導入口50bおよび内気導入口50aを選択的に開閉する内外気切替ドア51が設けられており、この内外気切替ドア51には、駆動手段としてのサーボモータ51aが連結されている。
また、ダクト50内のうち外気導入口50bおよび内気導入口50aの空気下流側には、車室内1に向けて吹き出される空気流を発生させる遠心式送風機52が設けられており、遠心式送風機52は、羽根車およびこの羽根車を回転させるブロアモータ52aを有して構成されている。
さらに、ダクト50内にて遠心式送風機52の空気下流側には、空気を冷却する空気冷却手段としてのエバポレータ53が設けられており、さらに、このエバポレータ53の空気下流側には、空気加熱手段としてのヒータコア54が設けられている。
そして、ダクト50内のうちエバポレータ53の空気下流側には仕切り板57が設けられており、この仕切り板57は、ダクト50内を運転席側通路50cおよび助手席側通路50dに仕切っている。
ここで、運転席側通路50cのうちヒータコア54の側方には、バイパス通路51aが形成されており、バイパス通路51aは、ヒータコア54に対してエバポレータ53により冷却された冷風をバイパスさせる。
そして、助手席側通路50dのうちヒータコア54の側方には、バイパス通路51bが形成されており、バイパス通路51bは、ヒータコア54に対してエバポレータ53により冷却された冷風をバイパスさせる。
ヒータコア54の空気上流側には、エアミックスドア55a、55bが設けられており、エアミックスドア55aは、その開度により、運転席側通路50cを流通する冷風のうちヒータコア54を通る量とバイパス通路51aとを通る量との比を調整する。
また、エアミックスドア55bは、その開度により、助手席側通路50dを流通する冷風のうちヒータコア54を通る量とバイパス通路51bを通る量との比を調整する。
ここで、エアミックスドア55a、55bには、駆動手段としてのサーボモータ550a、550bがそれぞれ連結されており、エアミックスドア55a、55bの開度は、サーボモータ550a、550bによって、それぞれ、調整される。
また、エバポレータ53は、図示しないコンプレッサ、凝縮器、受液器、減圧器とともに、周知の冷凍サイクルを構成している熱交換器であり、このエバポレータ53は、ダクト50内を流れる空気を冷却する。
ここで、コンプレッサは、当該自動車のエンジンに電磁クラッチ(図示しない)を介して連結されるものであり、このコンプレッサは、電磁クラッチを断続制御することによって駆動停止制御される。
ヒータコア54は、当該自動車のエンジン冷却水(温水)を熱源とする熱交換機であり、このヒータコア54は、エバポレータ53によって冷却された冷風を加熱する。
また、ダクト50のうちヒータコア54の空気下流側には、運転席側フェイス吹出口1FrDrが開口されており、運転席側フェイス吹出口1FrDrは、運転席側通路50cから運転席2に着座する運転者の上半身に向けて空気を吹き出す。
ここで、ダクト50のうちフェイス吹出口1FrDrの空気上流部には、フェイス吹出口1FrDrを開閉する吹出口切換ドア56aが設けられており、この吹出口切換ドア56aは、駆動手段としてのサーボモータ560aによって、開閉駆動される。
また、図には省略されているが、ダクト50には、運転席側通路50cから運転者の下半身に空気を吹き出す運転席側フット吹出口、およびフロントガラスの内表面のうち運転席側領域に空気を吹き出す運転席側デフロスタ吹出口が設けられている。
そして、運転席側フット吹出口および運転席側デフロスタ吹出口の空気上流部には、それぞれの吹出口を開閉する吹出口切換ドアが設けられており、それぞれの吹出口切換ドアは、サーボモータによって、開閉駆動される。
また、後席用空調ユニット6は、車室内1に送風するためのダクト60を備えており、このダクト60内には、車室内1から内気導入口60aを通して内気のみが導入される。
ここで、内気導入口60aの空気下流側には、車室内1に向けて吹き出される空気流を発生させる遠心式送風機62が設けられており、遠心式送風機62は、羽根車およびこの羽根車を回転させるブロアモータ62aを有して構成されている。
さらに、ダクト60内において遠心式送風機62の空気下流側には、空気を冷却する空気冷却手段としてのエバポレータ63が設けられており、このエバポレータ63の空気下流側には、空気を加熱する空気加熱手段としてのヒータコア64が設けられている。
そして、ダクト60内のうちエバポレータ63の下流部分には仕切り板67が設けられており、この仕切り板67は、ダクト60内を運転席側通路60cおよび助手席側通路60dに仕切っている。
ここで、運転席側通路60cのうちヒータコア64の側方には、バイパス通路61aが形成されており、バイパス通路61aは、ヒータコア64に対してエバポレータ63により冷却された冷風をバイパスさせる。
そして、助手席側通路60dのうちヒータコア64の側方には、バイパス通路61bが形成されており、バイパス通路61bは、ヒータコア64に対してエバポレータ63により冷却された冷風をバイパスさせる。
ヒータコア64の空気下流側には、エアミックスドア65a、65bが設けられており、エアミックスドア65aは、その開度により、運転席側通路60cを流通する冷風のうちヒータコア64を通る量とバイパス通路61aとを通る量との比を調整する。
また、エアミックスドア65bは、その開度により、助手席側通路60dを通過する冷風のうちヒータコア64を通る量と、バイパス通路61bを通る量との比を調整する。
そして、エアミックスドア65a、65bには、駆動手段としてのサーボモータ650a、650bがそれぞれ連結されており、エアミックスドア65a、65bの開度は、サーボモータ650a、650bによって、それぞれ、調整される。
ここで、エバポレータ63は、上述のエバポレータ63に対して並列的に配管結合されるものであって、上述した周知の冷凍サイクルの一構成要素をなす熱交換器である。
ヒータコア64は、当該自動車のエンジン冷却水(温水)を熱源とする熱交換機であり、ヒータコア64は、上述のヒータコア54に対し並列的に接続されて、エバポレータ63によって冷却される冷風を加熱する。
また、ダクト60のうちヒータコア64の空気下流側には、運転席側フェイス吹出口1RrDrが開口されており、運転席側フェイス吹出口1RrDrは、運転席側通路60cから後席4の右側(すなわち、運転席の後側)に着座する乗員(以下、後部右側乗員という)の上半身に向けて空気を吹き出す。
ここで、フェイス吹出口1RrDrの空気上流部には、フェイス吹出口1RrDrを開閉する吹出口切換ドア66aが設けられており、この吹出口切換ドア66aは、駆動手段としてのサーボモータ660aによって、開閉駆動される。
そして、図には、省略されているが、ダクト60には、運転席側通路60cから後部右側乗員の下半身に空気を吹き出す運転席側フット吹出口が設けられている。
また、当該運転席側フット吹出口の空気上流部には、吹出口を開閉する吹出口切換ドアが設けられており、この吹出口切換ドアは、サーボモータによって、開閉駆動される。
また、ダクト60のうちヒータコア64の空気下流側には、フェイス吹出口1RrPaが開口されており、このフェイス吹出口1RrPaは、助手席側通路60dから後席の左側(すなわち、助手席の後側)に着座する乗員(以下、後部左側乗員という)の上半身に向けて空気を吹き出す。
ここで、フェイス吹出口1RrPaの空気上流部には、フェイス吹出口1RrPaを開閉する吹出口切換ドア66bが設けられており、この吹出口切換ドア66bは、駆動手段としてのサーボモータ660bによって、開閉駆動される。
また、図には省略されているが、ダクト60には、助手席側通路60dから後部左側乗員の下半身に空気を吹き出すフット吹出口が設けられている。このフット吹出口の空気上流部には、吹出口を開閉する吹出口切換ドアが設けられており、この吹出口切換ドアは、サーボモータによって、開閉駆動される。
また、車両用空調装置には、前席用空調ユニット5および後席用空調ユニット6をそれぞれ制御するための電子制御装置(以下、エアコンECU8という)が設けられている。
エアコンECU8には、車室外の外気温度Tamを検出する外気温度センサ81、エンジンの冷却水温度Twを検出する冷却水温度センサ82、車室内に照射される日射量Tsを検出する1素子タイプ(1Dタイプの)日射センサ83、空調ゾーン1a、1b(前側空調領域)の空気温度TrFrを検出する温度センサ84、および空調ゾーン1c、1d(後側空調領域)の空気温度TrRrを検出する温度センサ85が接続されている。
また、エアコンECU8には、エバポレータ53から吹き出される冷風空気の温度(以下、蒸発器吹出温度TeFrという)を検出する温度センサ86、エバポレータ63から吹き出される冷風空気の温度(以下、蒸発器吹出温度TeRrという)を検出する温度センサ87、空調ゾーン1a、1b、1c、1dの希望温度TsetFrDr、TsetFrPa、TsetRrDr、TsetRrPaが乗員により設定される温度設定スイッチ9、10、11、12、シート位置センサS1、S2、S3、S4及び非接触温度センサ70a、70b、70c、70dが接続されている。
ここで、シート位置センサS1、S2は、前部右側座席の前後方向の位置に応じて開閉する常開型スイッチであり、シート位置センサS1は、前部右側座席が前後方向の中間位置に設定されているとき閉じてオン信号を出力する。シート位置センサS2は、前部右側座席が前後方向の後側位置に設定されているとき閉じてオン信号を出力する。
シート位置センサS3、S4は、前部左側座席の前後方向の位置に応じて開閉する常開型スイッチであり、シート位置センサS3は、前部左側座席が前後方向の中間位置に設定されているとき閉じてオン信号を出力する。シート位置センサS4は、前部左側座席が前後方向の後側位置に設定されているとき閉じてオン信号を出力する。
一方、非接触温度センサ70a、70b、70c、70dは、被検温体の表面温度を非接触で検出する赤外線センサであり、より具体的には、被検温体の温度変化に伴う赤外線量の変化に対応して、赤外線量に比例した起電力を発生するサーモパイル型検出素子を用いた赤外線センサである。
そして、非接触温度センサ70a、70b、70c、70dは、車室内天井側にて前部右側座席および前部左側座席の間に配置されている。すなわち、非接触温度センサ70a、70b、70c、70dは、前側座席の車両幅方向(車両左右方向)の1カ所に配置されている。
非接触温度センサ70aは、図3に示すように、前部右側座席に着座する乗員および前側右側サイドウインドウを含む前部右側座席側領域の表面温度を検出するものであり、非接触温度センサ70bは、後部右側座席に着座する乗員の表面温度を検出するものである。
一方、非接触温度センサ70cは、前部左側座席に着座する乗員および前側左側サイドウインドウを含む前部左側座席側領域の表面温度を検出するものであり、非接触温度センサ70bは、後部左側座席に着座する乗員の表面温度を検出するものである。
以下、非接触温度センサ70a、70b、70c、70dの具体的構造の一例として、非接触温度センサ70aの構造について図4を用いて説明する。図4は、非接触温度センサ70aの断面構造を示す図である。
図4に示すように、非接触温度センサ70aは、赤外線を検知する四角形の検出素子71〜78が基盤71b上に設置され、検出素子71〜78はカップ状の金属製ケース71cによって覆われている。ケース71cの底部には四角形の窓71dが開けられ、この窓71dにはシリコン製のレンズ71eが填め込まれている。
そして、検出素子71〜78は、被検温体の表面からの赤外線がレンズ71eを通して入射されることになる。また、検出素子71〜78の配置、窓71dの辺の長さL2、検出素子71〜78と窓71dとの間隔Sを適宜設定することにより、温度検出可能な角度範囲(視野角)αを調整する。
ここで、検出素子71〜78の具体的な配置について説明すると、図5(a)に示すように、検出素子71〜74、及び検出素子75〜78が車両前後方向(車両上下方向)に対してそれぞれ斜めに並べられて、検出素子71〜74、及び検出素子75〜78は、それぞれ、前側に向かうほど上側に位置するように並べられている。
このことにより、検出素子71〜74、75〜78により表面温度を検出するとき前部右側座席側領域の複数箇所の表面温度の検出方向を斜めになるように前記非接触温度センサが構成されていることになる。
なお、非接触温度センサ70bの構造は、検出素子71〜78の配置を除くと、非接触温度センサ70aと実質的に同様であり、非接触温度センサ70bの検出素子71〜78は、図5(b)に示すように、横2列縦4列の長方形状に並べられている。
また、非接触温度センサ70cでは、非接触温度センサ70aと同様、検出素子71〜78が前側に向かうほど上側に位置するように車両前後方向に対してそれぞれ斜めに並べて配置されている。
このことにより、検出素子71〜74、75〜78により表面温度を検出するとき前部左側座席側領域の複数箇所の表面温度の検出方向を斜めになるように前記非接触温度センサが構成されていることになる。さらに、非接触温度センサ70dの構造は、非接触温度センサ70bと実質的に同様である。
また、温度設定スイッチ9、10、11、12のそれぞれ近傍には、希望温度等の設定内容を表示する希望温度表示手段としてのディスプレイ9a、10a、11a、12aが備えられている。
一方、エアコンECU8は、アナログ/デジタル変換器、マイクロコンピュータ等を有して構成される周知のものであり、センサ81、82、83、84、85、86、87、S1〜S4およびスイッチ9、10、11、12からそれぞれ出力される出力信号は、アナログ/デジタル変換器によりアナログ/デジタル変換されてマイクロコンピュータにそれぞれ入力されるように構成されている。
マイクロコンピュータは、ROM、RAMなどのメモリ、およびCPU(中央演算装置)等から構成される周知のもので、イグニッションスイッチがオンされたときに、図示しないバッテリから電力供給される。
次に、本実施形態の車両用空調装置の作動について図7〜図12を用いて説明する。図7は、エアコンECU8の自動空調制御処理を示すフローチャートである。図8は、目標吹出温度算出処理(S110)の一部の処理を詳細に示すフローチャートである。
エアコンECU8のマイクロコンピュータは、図7、図8に示すフローチャートにしたがって、メモリに記憶されるコンピュータプログラムを実行する。コンピュータプログラムは、イグニッションスイッチがオンされたとき、実行が開始される。
先ず、RAMに記憶されるデータなどをリセット(初期化)すると(S100)、センサ81、82、83、84、85、86、87、S1〜S4の検出信号をアナログ/デジタル変換したデジタル信号(Tam、Tw、Ts、TrFr、TrRr、TeFr、TeRr、dir71〜dir78)を読み込む。これに加えて、温度設定スイッチ9、10、11、12により設定される希望温度(TsetFrDr、TsetFrPa、TsetRrDr、TsetRrPa)を読み込む。
次に、このように読み込んだデジタル信号、および、希望温度を用いて、空調ゾーン1a、1b、1c、1dに吹き出す空気の目標吹出温度を、メモリに予め記憶される数式1〜4に基づいて、空調ゾーン毎に演算する(S110)。
先ず、前席右側の空調ゾーン1aの目標吹出温度TAOFrDrとしては、数式1を用いて算出する。
TAOFrDr=KsetFrDr×TsetFrDr
−Kir×FrDrTir−KrFr×TrFr
−KsFr×TsFrDr−Kam×Tam+CFrDr…(数式1)
ここで、非接触温度センサ70aの検出素子71〜78の検出温度dir71〜dir78に基づき、前席右側乗員(運転者)の表面温度FrDrTirおよび前席右側乗員側の日射量TsFrDrを次のように算出する。
例えば、シート位置センサS1、S2が開状態でシート位置センサS1、S2からオフ信号が入力されているとき、前部右側座席(FrDrシート)が、図6中符号Aに示すように車両前後方向のうち前側に設定されていると判定する(図8中S111)。なお、図6中符号Aは、前部右側座席を前側に設定したときの乗員を模式的に示している。
この場合、非接触温度センサ70aの検出素子71の検出温度dir71を、前席右側サイドウインドウの表面温度(以下、Dr側サイドウインドウ温度ともいう)として選択する。一方、前部左側座席側の検出領域の表面温度を検出する非接触温度センサ70cの検出素子71の検出温度dir71を、前席左側サイドウインドウの表面温度(以下、Pa側サイドウインドウ温度ともいう)として選択する(図8中のS113)。
これに伴い、Dr側サイドウインドウ温度とPa側サイドウインドウ温度との温度差(Dr側サイドウインドウ温度−Pa側サイドウインドウ温度)を求めるとともに、この温度差と予めメモリに記憶されている図9の特性図とからDr側日射補正割合及びPa側日射補正割合を算出する。
ここで、図9の特性図は、温度差と日射補正割合(fl)との関係を示す図であり、Dr側日射補正割合は、車室内に照射される日射量のうち前部右側座席側に照射される日射量の割合を示し、Pa側日射補正割合は、車室内に照射される日射量のうち前部左側座席側に照射される日射量の割合を示す。
次に、日射センサ83により検出される日射量TsにDr側日射補正割合を掛けて前席右側乗員側の日射量TsFrDr(=日射量Ts×Dr側日射補正割合)を算出する。また、日射センサ83により検出される日射量TsにPa側日射補正割合を掛けて前席左側乗員側の日射量TsFrPa(=日射量Ts×Pa側日射補正割合)を算出する。
このように求められる乗員温度TirDr及び前席右側乗員側の日射量TsFrDrとともに、希望温度TsetFrDr、前側空調領域の空気温度TrFr、および外気温度Tamを数式1に代入して目標吹出温度TAOFrDrを求める。
また、シート位置センサS1が閉じてシート位置センサS2が開いているときには、シート位置センサS1からのオン信号及びシート位置センサS2からのオフ信号が入力される。
そこで、この入力されるシート位置センサS1からのオン信号及びシート位置センサS2からのオフ信号に基づき、前部右側座席(FrDrシート)が、図6中符号Bに示すように車両前後方向のうち中間位置に設定されていると判定する(図8中S111)。
なお、図6中符号Bは、前部右側座席を中間位置に設定したときの乗員を模式的に示している。
この場合、非接触温度センサ70aの検出素子71、72、75の検出温度dir71、dir72、dir75の平均値{(dir71+dir72+dir75)/3}を前席右側サイドウインドウの表面温度(Dr側サイドウインドウ温度という)として選択する。
一方、前部左側座席側の検出領域の表面温度を検出する非接触温度センサ70cの検出素子71、72、75の検出温度dir71、dir72、dir75の平均値{(dir71+dir72+dir75)/3}を前席左側サイドウインドウの表面温度(Pa側サイドウインドウ温度という)として選択する。
これに伴い、前部右側座席が前側に設定されている場合と同様、Dr側サイドウインドウ温度、Pa側サイドウインドウ温度、及び日射量Tsに基づき、前席右側乗員側の日射量TsFrDrを算出する。
次に、非接触温度センサ70aの検出素子73、74、77の検出温度dir73、dir74、dir77の平均値{(dir73+dir74+dir77)/3}を、前席右側乗員の表面温度(以下、乗員温度FrDrTir)として算出する。
このように求められる乗員温度FrDrTir及び前席右側乗員側の日射量TsFrDrとともに、希望温度TsetFrDr、前側空調領域の空気温度TrFr、および外気温度Tamを数式1に代入して目標吹出温度TAOFrDrを求める。
また、シート位置センサS1が開いており、かつ、シート位置センサS2が閉じているとき、シート位置センサS1からのオフ信号及びシート位置センサS2からのオン信号が入力されている。
そこで、この入力されるシート位置センサS1からのオフ信号及びシート位置センサS2からのオン信号に基づき、前部右側座席(FrDrシート)が、図6中符号Cに示すように車両前後方向のうち後側位置に設定されていると判定する(図8中S111)。
なお、図6中符号Cは、前部右側座席を後側位置に設定したときの乗員を模式的に示している。
この場合、非接触温度センサ70aの検出素子71、72、75、76の検出温度dir71、dir72、dir75、dir76の平均値{(dir71+dir72+dir75+dir76)/4}を前席右側サイドウインドウの表面温度(Dr側サイドウインドウ温度という)として算出する。
一方、前部左側座席側の検出領域の表面温度を検出する非接触温度センサ70cの検出素子71、72、75、76の検出温度dir71、dir72、dir75、dir76の平均値{(dir71+dir72+dir75+dir76)/4}を前席右側サイドウインドウの表面温度(以下、Pa側サイドウインドウ温度という)として算出する。
これに伴い、前部右側座席が前側に設定されている場合と同様、Dr側サイドウインドウ温度、Pa側サイドウインドウ温度、及び日射量Tsに基づき、前席右側乗員側の日射量TsFrDr、前席左側乗員側の日射量TsFrPaを算出する。
次に、非接触温度センサ70aの検出素子77、78の検出温度dir77、dir78の平均値{(dir77+dir78)/2}を、前席右側乗員の表面温度(以下、乗員温度TirDr)として算出する。
このように求められる乗員温度TirDr及び前席右側乗員側の日射量TsFrDrとともに、希望温度TsetFrDr、前側空調領域の空気温度TrFr、および外気温度Tamを数式1に代入して目標吹出温度TAOFrDrを求める。
以上のように、前部右側座席の前後方向の位置(シート位置)に応じて、目標吹出温度TAOFrDrが求められることになる。
なお、数式1中のKsetFrDr、Kir、KrFr、KsFr、Kamは、係数であり、CFrDrは定数である。
次に、後席右側の空調ゾーン1cの目標吹出温度TAORrDrを数式2を用いて算出する。
TAORrDr=KsetRrDr×TsetRrDr
−Kir×RrDrTir−KrRr×TrRr
−KsRr×TsRrDr−Kam×Tam+CRrDr…(数式2)
具体的には、非接触温度センサ70bを構成する検出素子71〜78の検出温度dir71〜dir78の平均温度{(dir71+dir72…+dir78)/8}を後席右側座席の乗員表面温度(後席Dr側乗員温度)RrDrTirとする。
また、後席右側乗員側の日射量TsRrDrとしては、上述のごとく求められる前部右側座席の位置毎の日射量TsFrDrと同一値を用いられ、この日射量TsRrDr及び乗員表面温度RrDrTirとともに、希望温度TsetRrDr、後側空調領域の空気温度TrRr、外気温Tamを数式2に代入して目標吹出温度TAORrDrを求める。
なお、数式2中のKsetRrDr、Kir、KrRr、KsRr、Kamは、補正係数であり、CRrDrは常数である。
次に、前席左側の空調ゾーン1bの目標吹出温度TAOFrPaを、数式3を用いて算出する。
TAOFrPa=KsetFrPa×TsetFrPa
−Kir×FrPaTir−KrFr×TrFr
−KsFr×TsFrPa−Kam×Tam+CFrPa…(数式3)
この場合、シート位置センサS1、S2から出力される出力信号に基づき、前部左側座席(FrPaシート)の位置が前側位置、中間位置、後側位置のいずれに設定されているかを判定する。
さらに、この判定結果及び非接触温度センサ70cの検出温度dir71〜dir78に基づき、前席右側の空調ゾーン1aの場合と同様、前席左側乗員側の日射量TsFrPa及び前席左側の乗員温度FrPaTirを算出するとともに、この算出される日射量TsFrPa及び乗員温度FrPaTirとともに、希望温度TsetFrPa、前側空調領域の空気温度TrFr、および外気温度Tamを数式3に代入して目標吹出温度TAOFrPaを求める。
なお、数式3中のKsetFrPa、Kir、KrFr、KsFr、Kamは、係数であり、CFrPaは定数である。
次に、後席左側の空調ゾーン1dの目標吹出温度TAORrPaとして、数式4を用いて算出する。
TAORrPa=KsetRrPa×TsetRrPa
−Kir×RrPaTir−KrRr×TrRr
−KsRr×TsRrPa−Kam×Tam+CRrPa…(数式4)
この場合、後席右側の空調ゾーン1cの目標吹出温度TAORrDrの場合と実質的同様に、非接触温度センサ70dの検出素子71〜78の検出温度dir71〜dir78の平均値{(dir71+dir72+…dir78)/8}を乗員表面温度(後席Pa側乗員温度)RrPaTirとする。
また、後席左側乗員側の日射量TsRrPaとしては、上述のごとく求められる前部右側座席の位置毎の日射量TsFrPaと同一値を用いられ、この日射量TsFrPa及び乗員表面温度RrPaTirとともに、希望温度TsetRrPa、後側空調領域の空気温度TrRr、外気温Tamを数式4に代入して目標吹出温度TAORrPaを求める。
なお、数式4中のKsetRrPa、Kir、KrRr、KsRr、Kamは、補正係数であり、CRrPaは常数である。
次に、メモリに予め記憶される数式5に基づいて、上述のごとく算出される空調ゾーン毎の目標吹出温度(TAOFrDr、TAORrDr、TAOFrPa、TAORrPa)を用いて、エアミックスドア55a、55b、65a、65bのそれぞれの開度SW_fr、SW_fl、SW_rr、SW_rlを算出する。
SW_i={(TAO_i−Te)/(Tw−Tei)}×100(%)
…(数式5)
ここで、iは添字fr、fl、rr、rlのいずれかを表し、添字frは空調ゾーン1a、添字flは空調ゾーン1c、添字rrは空調ゾーン1b、添字rlは空調ゾーン1dを示す。
そして、目標吹出温度TAOFrDr、TAOFrPaのうち一方を求めるときには、Teiとして蒸発器吹出温度TeFrを用いる一方、目標吹出温度TAORrDr、TAORrPaのうち一方を求めるときには、Teiとして蒸発器吹出温度TeRrを用いる。
ここで、この決定される開度SW_fr、SW_fl、SW_rr、SW_rlに基づき、サーボモータ550a、550b、650a、650bを制御して、エアミックスドア55a、55b、65a、65bの個々を駆動する(S120)。
これに伴って、エアミックスドア55a、55b、65a、65bのそれぞれの開度が、開度SW_fr、SW_fl、SW_rr、SW_rlに近づくようなる。
次に、メモリに予め記憶される図10の特性、および目標吹出温度(TAOFrDr、TAORrDr、TAOFrPa、TAORrPa)を用いて、空調ゾーン1a、1b、1c、1dにそれぞれ必要なブロア電圧(VM_fr、VM_fl、VM_rr、VM_rl)(すなわち、空調ゾーン1a、1b、1c、1dにそれぞれに必要な風量)を算出する。
ここで、メモリに予め記憶される下記の数式6を用いて、空調ゾーン1a、1bのそれぞれに必要なブロア電圧VM_fr、VM_flを平均化して前席空調ゾーンにそれぞれ必要なブロア電圧VMFを算出する。
VMF=(VM_fr+VM_fl)/2……(数式6)
このようにブロア電圧VMFを算出すると、このブロア電圧VMFをブロアモータ52aに印加する(S130)。これに伴い、遠心式送風機52が、空気流を発生させることになる。
また、メモリに予め記憶される下記の数式7を用いて、空調ゾーン1c、1dのそれぞれに必要なブロア電圧VM_rr、VM_rlを平均化して後席空調ゾーンにそれぞれ必要なブロア電圧VMRを算出する。
VMR=(VM_rr+VM_rl)/2……(数式7)
このようにブロア電圧VMRを算出すると、このブロア電圧VMRをブロアモータ62bに印加する。これに伴い、遠心式送風機62が、空気流を発生させることになる。
次に、メモリに予め記憶される図11の特性、および目標吹出温度(TAOFrDr、TAORrDr、TAOFrPa、TAORrPa)を用いて、フットモード(FOOT)、バイレベルモード(B/L)、フェイスモード(FACE)のうち1つのモードを吹出口モードとして空調ゾーン毎に決める(S140)。
ここで、フェイスモードとは、フェイス吹出口だけから空調風を吹き出すモードであり、フットモードとは、フット吹出口だけから空調風を吹き出すモードであり、バイレベルモードとは、フェイス吹出口およびフット吹出口から空調風を吹き出すモードである。
このように空調ゾーン毎に吹出口モードを決定すると、各吹出口切換ドアのそれぞれのサーボモータを空調ゾーン毎に制御して、空調ゾーン毎にこの決定される吹出口モードとなるように各吹出口切換ドアをそれぞれ開閉させる。
次に、メモリに予め記憶される図12の特性、および目標吹出温度(TAOFrDr、TAOFrPa)を用いて、前席用空調ユニット5の内外気切換ドア51の目標開度SW1を求める。
すなわち、目標吹出温度の平均値TAOav{=(TAOFrDr+TAOFrPa)/2}を求めるとともに、メモリに予め記憶される図12の特性に基づき、平均値TAOavに対応する内外気切換ドア51の目標開度SW1を求めることになる。
なお、本実施形態では、内気導入口50aを全閉し、外気導入口50bを全開する場合を目標開度SW1=100%とし、内気導入口50aを全開し、外気導入口50bを全閉する場合を目標開度SW1=0%とする。
このように目標開度SW1を決定すると、この目標開度SW1に基づき、サーボモータ51aを制御して、内外気切換ドア51の開度を目標開度SW1に近づけるようにする(S150)。
次に、蒸発器吹出温度TeFr、TeRrを一定温度に近づけるように自動車のエンジン及びコンプレッサの間に連結される電磁クラッチを断続制御する(S160)。これに伴い、冷凍サイクル内を流れる冷媒の流量が制御されて、エバポレータ53、63の冷却性能が調整されることになる。
その後、一定期間経過すると(S170:YES)、S110に移行して、目標吹出温度算出処理(S110)、エアミックスドア制御処理(S120)、ブロア制御処理(S130)、吹出口モード切替制御処理(S150)、コンプレッサ制御処理(S160)が繰り返されることになる。
以上により、前席用空調ユニット5において、内気導入口50aおよび外気導入口50bの少なくとも一方からダクト50内に空気が導入される。この導入される空気は、エバポレータ53を通過する際に冷媒と熱交換されて冷却されて、運転席側通路50c、助手席側通路50dに流入される。
ここで、運転席側通路50cでは、エアミックスドア55aによって、ヒータコア54を通過する空気量とバイパス通路51aを通過する空気量との割合が調節される。その後、ヒータコア54を通過する空気とバイパス通路51aを通過する空気とが混合される。
このことにより、運転席側通路50c内を流れる空気温度が調節されることになる。その後、この温度調節される空気が、上述のように決定される空調ゾーン1aの吹出口モードに対応して開口されている吹出口から吹き出される。
また、助手席側通路50dでは、エアミックスドア55bによって、ヒータコア54を通過する空気量とバイパス通路51bを通過する空気量との割合が調節される。その後、ヒータコア54を通過する空気とバイパス通路51bを通過する空気とが混合される。
このことにより、助手席側通路50d内を流れる空気温度が調節されることになる。その後、この温度調節される空気が、上述のように決定される空調ゾーン1bの吹出口モードに対応して開口されている吹出口から吹き出される。また、後席用空調ユニット6においては、内気導入口60aからダクト60内に空気が導入されて、この導入される空気は、エバポレータ63を通過する際に冷媒と熱交換されて冷却されて、運転席側通路60c、助手席側通路60dに流入される。
ここで、運転席側通路60cでは、エアミックスドア65aによって、ヒータコア64を通過する空気量とバイパス通路61aを通過する空気量との割合が調節される。その後、ヒータコア64を通過する空気とバイパス通路61aを通過する空気とが混合される。
このことにより、運転席側通路60c内を流れる空気温度が調節されることになる。その後、この温度調節される空気が、上述のように決定される空調ゾーン1cの吹出口モードに対応して開口されている吹出口から吹き出される。
また、助手席側通路60dでは、エアミックスドア65bによって、ヒータコア64を通過する空気量とバイパス通路61bを通過する空気量との割合が調節される。その後、ヒータコア64を通過する空気とバイパス通路61bを通過する空気とが混合される。
このことにより、助手席側通路60d内を流れる空気温度が調節されることになる。その後、この温度調節される空気が、上述のように決定される空調ゾーン1dの吹出口モードに対応して開口されている吹出口から吹き出される。
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態の車両用空調装置は、車室内の空調状態を座席毎に独立して調整する空調ユニット5と、座席の車幅方向に配置されて、サイドウインドウ及び乗員を含む領域の表面温度を複数箇所に分割してそれぞれ非接触で検出する検出素子71〜78を有する非接触温度センサ70a、70cと、検出素子71〜78でそれぞれ検出される各表面温度dir71〜dir77に応じて、車室内の空調状態を座席毎に独立して調整するように空調ユニット5を制御するエアコンECU8と、を備えており、検出素子71〜74、75〜78により表面温度を検出するとき前部右側座席側領域(前部左側座席側領域)の複数箇所の表面温度の検出方向を斜めになるように非接触温度センサ70a(70c)が構成されている。
このように表面温度の検出方向を斜めになるように非接触温度センサ70a(70c)が構成されているので、乗員および前記座席側のサイドウインドウ以外の部分の表面温度を検出する余分な検出素子を用いる必要がなくなるので、検出素子71〜78の数の増加を抑えことが可能になる。
また、エアコンECU8は、前部右側座席(前部左側座席)の位置に応じて、検出素子71〜78の検出温度dir71〜dir78のうち、乗員温度およびサイドウインドウ温度をそれぞれ示す検出温度を選択するとともに、この選択される検出温度に基づき座席毎に空調状態を調整するように空調ユニット5を制御する。
これにより、乗員温度およびサイドウインドウ温度として適切な温度を座席の位置毎に選択することが可能になるので、乗員の温感にあった空調状態に調整することができる。
(第2実施形態)
上述の第1実施形態では、季節が夏か冬かに関わらず、サイドウインドウ温度を同一算出処理で算出していたが、例えば、インストルメントパネルの吹出口(サイドグリル吹出口)からの空調風がサイドウインドウに当たると、サイドウインドウ温度としては空調風の温度の影響を受けたものとなる。そこで、本実施形態では、サイドウインドウ温度としては、空調風の温度の影響をキャンセルしたものを算出するようにする。
この場合、エアコンECU8は、図8のフローチャートに代えて図13のフローチャートに従って、コンピュータプログラムを実行する。
ここで、前部右側座席(前部左側座席)が車両前後方向のうち中間位置に設定さて、かつ、外気温度Tamが閾値より高いため夏と判定したときには、非接触温度センサ70a(70c)の検出素子71、72、75の検出温度dir71、dir72、dir75うち、最大値を乗員温度FrDrTirとして設定する。
その一方、外気温度Tamが閾値より低いため冬と判定したときには、非接触温度センサ70a(70c)の検出素子71、72、75の検出温度dir71、dir72、dir75うち、最低値を乗員温度FrDrTirとして設定する。
さらに、前部右側座席(前部左側座席)が車両前後方向のうち後側位置に設定されて、かつ、外気温度Tamが閾値より高いため夏と判定したときには、非接触温度センサ70a(70c)の検出素子71、72、75、76の検出温度dir71、dir72、dir75、dir76のうち、最大値を乗員温度FrDrTirとして設定する。
その一方、外気温度Tamが閾値より低いため冬と判定したときには、非接触温度センサ70a(70c)の検出素子71、72、75、76の検出温度dir71、dir72、dir75、dir76うち、最低値を乗員温度FrDrTirとして設定する。
以上により、夏場には、サイドウインドウに冷風が当たり、また、冬場にサイドウインドウに温風が当たるので、サイドウインドウ温度を検出する適切な領域が季節によって代わることになる。そこで、上述の如く、季節によって適切な検出温度を選択するので、乗員の温感にあった検出温度を検出することができる。
(その他の実施形態)
本発明の実施にあたり、非接触温度センサ70a、70b、および非接触温度センサ70c、70dとしては、乗員に照射される日射を検出し易くなるので、乗員毎にそのサイドウインドウ際に配置するようにしてもよい。
上述の各実施形態では、非接触温度センサ70a〜70dとして、サーモパイル型検出素子を用いた赤外線センサを例示したが、温度係数の大きな抵抗で構成されたボロメータ型検出素子を用いた赤外線センサや、他の形式の赤外線センサを用いることもできる。さらに、赤外線センサに限らず、被検温体の表面温度を非接触で検出する他の形式の表面温度センサ(非接触温度センサ)を用いることもできる。
以下、上記実施形態と特許請求項の範囲の構成との対応関係について説明すると、前席用空調ユニット5が、請求項1に記載の「車室内の空調状態を調整する空調手段」に相当し、非接触温度センサ70a、70cが、請求項1に記載の「座席の車幅方向に配置されて、前記座席に着座する乗員および前記座席側のサイドウインドウの表面温度を複数箇所に分割してそれぞれ非接触で検出する各検出素子を有する非接触温度センサ」に相当し、エアコンECU8が、「前記各検出素子でそれぞれ検出される各表面温度に応じて、前記車室内の空調状態を調整するように前記空調手段を制御する制御手段」に相当し、図8中のS112、S113、S114の各処理が、請求項3に記載の「前記制御手段は、前記座席の位置を検出する位置検出手段(S1〜S4)から出力される検出出力に応じて、前記各検出素子でそれぞれ検出される各表面温度のうち、前記乗員の表面温度および前記サイドウインドウの表面温度をそれぞれ示す検出温度を選択する」機能に相当する。
また、図13中のS112a、S114aの各処理が、請求項4に記載の「前記制御手段は、季節を判定すると共に、この判定される季節に基づき、前記各検出素子でそれぞれ検出される各表面温度のうち、前記サイドウインドウの表面温度を示す検出温度を選択する」機能に相当する。