JP4252368B2

JP4252368B2 - 車両用空気調和装置

Info

Publication number: JP4252368B2
Application number: JP2003160789A
Authority: JP
Inventors: 潤一郎原; 克展飯塚
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Calsonic Kansei Corp
Priority date: 2003-06-05
Filing date: 2003-06-05
Publication date: 2009-04-08
Anticipated expiration: 2023-06-05
Also published as: JP2004359130A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、乗員の温度を検出して空調制御するようにした車両用空気調和装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の車両用空気調和装置では、赤外線センサによって乗員の体表面温度や顔部皮膚温度を検出して空調風の風温や風向の制御、つまり空調制御を行うことが提案されているが、この場合は顔面のどの部分の皮膚温度を検出するかの特定が成されておらず、測定個所の違いやバラツキによって測定値に差が生じてしまう。
【０００３】
そこで、乗員の顔部複数箇所の皮膚温度データと、車室内の環境温度と、乗員頭部および胸部周辺温度と、に基づいて、乗員の温冷感や快適感や気流感を評価する指数を算出し、それらに基づいて空調制御を行う方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−２３０７２９号公報（第３頁、第２図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の車両用空気調和装置にあっては、顔部の複数箇所の部位の皮膚温度を測定することで測定個所の違いや日射の影響に対応しているが、温感の指数計算に、車室内の環境温度や頭部および脚部の周囲温度を測定しており、その分、高価な温度センサが増設されることになり、コスト高が来されてしまう。
【０００６】
そこで、本発明はこのような従来の課題に鑑みて、温度センサの個数を削減しつつ、乗員に対してより精度の良い空調制御を可能とする車両用空気調和装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明にあっては、非接触型の温度検出手段によって乗員の顔面の特定部位の温度を検出し、この顔面の特定部位の温度に基づいて空調制御することを特徴としている。
【０００８】
【発明の効果】
このような構成の本発明によれば、非接触型の温度検出手段の検出値に基づいて空調制御するにあたって、温度検出手段は顔面の特定部位の温度を検出するようになっているため、温度検出手段の個数を削減することができ、また、測定場所の違いによる空調制御性の悪化を防いでより精度の良い空調制御が可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。
【００１０】
（第１実施形態）
図１〜図４は本発明にかかる車両用空気調和装置の第１実施形態を示し、図１は空気調和装置の概略ブロック図、図２は温度検出手段の車室内への取付け状態を示す概略図、図３は頬皮膚温度と乗員の空調フィーリングとの関係を示す相関図、図４は額皮膚温度と乗員の空調フィーリングとの関係を示す相関図である。
【００１１】
この実施形態の車両用空気調和装置１は、図１，図２に示すように、非接触型の温度検出手段としての赤外線センサ２と、この赤外線センサ２で検出した乗員Ｍの顔面Ｆの特定部位の温度に基づいて空調制御の制御量を演算する空調制御コンピュータ３と、この空調制御コンピュータ３の演算結果に応じて風速・温度・吹出口の調節をする空調制御部４と、を備えて構成してあり、この空調制御部４には風速調整するブロワ制御手段４ａ、温度調整するエアミックス制御手段４ｂ、吹出口調整する吹出口制御手段４ｃ等が設けてある。
【００１２】
前記赤外線センサ２は、図２に示すように車室Ｒ内の天井前部Ｋに設置して、その赤外線照射部２ａを乗員Ｍの顔面Ｆの特定部位に向けて、その特定部位の皮膚温度を検出するようになっている（請求項１）。
【００１３】
前記赤外線センサ２が検出する顔面Ｆの特定部位は、▲１▼頬と額の両方、もしくは、▲２▼頬のみ、▲３▼額のみとしてある（請求項２）。
【００１４】
ここで、図３，図４に乗員Ｍの頬の皮膚温度（赤外線センサ２によって測定した顔面特定部位の現在の皮膚温度）および額の皮膚温度と人が抱く空調フィーリング（以下「温冷感」という）との相関を、様々な環境条件下で実験により取得したデータを示してある。
【００１５】
温冷感とは、人が抱く温熱感覚（「０＝ちょうど良い」、「＋１＝温かい」、「＋２＝やや暑い」、「＋３＝暑い」、「−１＝涼しい」、「−２＝やや寒い」、「−３＝寒い」）であり、図３，図４の相関図によれば、頬と額の皮膚温度は人の抱くフィーリングとの相関が高く、それらの部位の皮膚温度を測定して空気調和装置の制御情報とすることで、乗員Ｍの温冷感に沿った空調制御が可能となる。
【００１６】
また、上記温冷感では、図３に示す頬皮膚温度の温熱感覚が図４に示す額皮膚温度の温熱感覚よりも相関が高いことを示しており、頬の方がより精度良く温感を予測できることを示している。
【００１７】
従って、この実施形態では空調制御に頬と額の双方の皮膚温度を用いた場合に、頬の皮膚温度を優先するようにしてある（請求項３）。
【００１８】
以上の構成によりこの第１実施形態の車両用空気調和装置１によれば、非接触型となる赤外線センサ２の検出値に基づいて空調制御するようになっており、このとき、赤外線センサ２は顔面Ｆの特定部位の温度を検出するようになっているため、この特定部位の皮膚温度に基づいて直接に空調制御量を決定できるので、各種センサの情報が不要になり、ひいては赤外線センサ２の個数を削減することができる。
【００１９】
また、このように特定部位の温度を検出することにより、測定場所の違いによる空調制御性の悪化を防いで、より精度の良い空調制御が可能となる。
【００２０】
更に、この実施形態では上記作用・効果に加えて、赤外線センサ２で検出する顔面Ｆの特定部位は、頬および／または額としたので、これら頬や額は乗員Ｍの温冷感と相関が高い部位であり、乗員Ｍの快適性をより向上させた空調制御を行うことができる。
【００２１】
更にまた、空調制御に頬と額の双方の皮膚温度を用いた場合に、頬の皮膚温度を優先するようにしたので、頬皮膚温度の温熱感覚が額皮膚温度の温熱感覚よりも相関が高いため（図３，図４参照）、より精度良く温感を予測でき、ひいては、より精度の良い空調制度を行うことができる。
【００２２】
（第２実施形態）
図５，図６は本発明の第２実施形態を示し、前記第１実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとし、図５は空気調和装置の概略ブロック図、図６は太陽光入射角の判別結果に基づく頬皮膚温度検知を処理するフローチャートである。
【００２３】
この第２実施形態の車両用空気調和装置１ａは、図５に示すように、第１実施形態に示した車両用空気調和装置１（図１参照）に太陽光入射角判別手段５を付加したもので、顔面Ｆの特定部位は、太陽光入射角判別手段５で判断した太陽光の入射側の頬とし、この太陽光入射側の頬の温度を最も優先して用いるようになっている（請求項４）。
【００２４】
即ち、この実施形態では、図５に示すように、前記太陽光入射角判別手段５で判断した太陽光入射角を皮膚温度温度検出器（赤外線センサ）２に出力し、その皮膚温度検出器２の出力を空調制御コンピュータ３に出力し、この空調制御コンピュータ３で演算した制御量を、空調制御部４のブロワ制御手段４ａ、エアミックス制御手段４ｂ、吹出口制御手段４ｃに出力するようになっている。この場合、皮膚温度検出器２は、太陽光入射角判別手段５の判別結果に基づいて、複数の赤外線センサのなかのどの赤外線センサの検出結果を空気制御コンピュータ３に出力するかを判断する。
【００２５】
太陽光入射角判別手段５としては、具体的には太陽の方位を感知するようにした図外の日射センサを用いることができ、また、車両進行方位と時刻情報から太陽光入射角を算出するようにした図外のナビゲーションを用いることができる。
【００２６】
従って、この第２実施形態の車両用空気調和装置１ａにあっては、図６のフローチャートに示すように、先ず、ステップＳ１によって太陽光入射角判別手段５によって太陽光方位を測定し、ステップＳ２ではその測定した太陽光の方位が、乗員Ｍの正面または背面である場合、乗員Ｍの左側である場合、または乗員Ｍの右側である場合、のいずれかを判断する。
【００２７】
そして、太陽光の方位が、正面または背面である場合はステップＳ３によって顔面Ｆの両側の頬皮膚温度を測定し、左側である場合はステップＳ４によって顔面Ｆの左側の頬皮膚温度を測定し、また、右側である場合はステップＳ５によって顔面Ｆの右側の頬皮膚温度を測定する。
【００２８】
次に、ステップＳ３〜Ｓ５のいずれかで頬皮膚温度を測定した結果を、ステップＳ６によって空調制御コンピュータ３に出力し、ステップＳ７では空調制御コンピュータ３で演算した空調制御量を空調制御部４に入力して、ブロワ制御手段４ａ、エアミックス制御手段４ｂ、吹出口制御手段４ｃの全部もしくはそれらの１つまたは２つを作動する。
【００２９】
従って、この第２実施形態の車両用空気調和装置１ａによれば、第１実施形態の車両用空気調和装置１に太陽光入射角判別手段５を付加したので、太陽光が当たる側の頬の皮膚温度を優先的に用いることができるので、日射の影響をより考慮した空調制御を行うことができる。
【００３０】
（第３実施形態）
図７は本発明の第３実施形態を示し、上記第１実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとし、図７は空気調和装置の概略ブロック図である。
【００３１】
この第３実施形態の車両用空気調和装置１ｂは、図７に示すように、第１実施形態に示した車両用空気調和装置１（図１参照）に温冷感推定手段６を付加したもので、この温冷感予推定段６によって乗員Ｍの顔面Ｆの頬および／または額の皮膚温度から乗員Ｍの温冷感を推定・予測するようになっており、この推定した温冷感に基づいて空調制御を行うようにしてある（請求項５）。
【００３２】
即ち、この実施形態では、図７に示すように、皮膚温度検出器２の出力を温冷感推定手段６に出力し、この温冷感推定手段６で推定・予測した結果を空調制御コンピュータ３に出力し、この空調制御コンピュータ３で演算した制御量を、空調制御部４のブロワ制御手段４ａ、エアミックス制御手段４ｂ、吹出口制御手段４ｃに出力するようになっている。
【００３３】
また、この第３実施形態では、前記温冷感推定手段６による温冷感の推定には、頬と額のそれぞれの皮膚温度に所定の係数を積した予測式を用いて実行し、この場合、頬の温度の係数絶対値を額の係数絶対値よりも大きく設定してある（請求項８）。
【００３４】
つまり、前記推定式は、
温冷感＝Ｆ（ａ×額皮膚温度＋ｂ×頬皮膚温度）…（１）として表すことができ、この（１）式においてａ＜ｂとなるように係数絶対値を選択する。
【００３５】
従って、この第３実施形態の車両用空気調和装置１ｂによれば、温冷感推定手段６で乗員Ｍの温冷感を推定するようになっており、この温冷感推定に乗員Ｍの温冷感と相関が強い頬および／または額の皮膚温度を用いたことにより温冷感の推定精度を向上し、より乗員の快適感を向上させた制御とすることができる。
【００３６】
また、温冷感推定手段６による温冷感の推定に用いた推定式で、頬の皮膚温度の係数絶対値を額の係数絶対値よりも大きく設定したことにより、温冷感と相関性が高い頬皮膚温度を優先させることができ、快適性を更に向上させることができる。
【００３７】
（第４実施形態）
図８は本発明の第４実施形態を示し、前記第１実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとし、図８は空気調和装置の概略ブロック図である。
【００３８】
この第４実施形態の車両用空気調和装置１ｃは、図８に示すように、上記第１実施形態の車両用空気調和装置１に加えて、皮膚温度検出器２で検出した皮膚温度の時間的な変化率を算出する皮膚温度変化率算出手段７を設けてある（請求項６）。
【００３９】
即ち、この実施形態では、図８に示すように、赤外線センサ２の出力を空調制御コンピュータ３に出力するとともに、皮膚温度変化率算出手段７に出力し、これらの赤外線センサ２の検出信号と皮膚温度変化率算出手段７の算出結果から空調制御コンピュータ３で演算した制御量を、調制御部４のブロワ制御手段４ａ、エアミックス制御手段４ｂ、吹出口制御手段４ｃに出力するようになっている。
【００４０】
ここで、皮膚温度変化率とは、現在の皮膚温度と単位時間前Δｔの皮膚温度の変化率であり、
皮膚温度変化率＝（現在の皮膚温度−Δｔ前の皮膚温度）／Δｔ
なお、これに限らず、単位時間後の皮膚温度予測値と現在の皮膚温度による変化率の場合もある。
【００４１】
この実施形態では、皮膚温度の変化率を考慮した制御量の演算（空調制御量＝Ｆ（皮膚温度と皮膚温度変化率）とすることで、空調開始初期のような皮膚温度が過度時に変化する状況下（非定常状態）でも、適切な制御とすることができ、乗員の快適性が向上する。
【００４２】
（第５実施形態）
図９は本発明の第５実施形態を示し、上記第３実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとし、図９は空気調和装置の概略ブロック図である。
【００４３】
この第５実施形態の車両用空気調和装置１ｄは、図９に示すように、上記第３実施形態の車両用空気調和装置１ｂに加えて、皮膚温度検出器２で検出した皮膚温度の時間的変化率を算出する皮膚温度変化率算出手段７を設けてある（請求項６）。
【００４４】
即ち、この実施形態では、図９に示すように、赤外線センサ２の出力を温冷感推定手段６に出力するとともに、皮膚温度変化率算出手段７に出力し、更に、この皮膚温度変化率算出手段７の算出結果を温冷感推定手段６に出力し、これら赤外線センサ２の検出信号と皮膚温度変化率算出手段７の算出結果から温冷感推定手段６で推定した結果を空調制御コンピュータ３に出力し、この空調制御コンピュータ３で演算した制御量を、空調制御部４のブロワ制御手段４ａ、エアミックス制御手段４ｂ、吹出口制御手段４ｃに出力するようになっている。
【００４５】
また、この第５実施形態にあっても上記第３実施形態と同様に、前記温冷感推定手段６による温冷感の推定に（１）式の予測式を用い、頬の温度の係数絶対値を額の係数絶対値よりも大きく設定することができる。
【００４６】
従って、この第５実施形態の車両用空気調和装置１ｄによれば、温冷感推定手段６を備えたことにより上記第３実施形態と同様の作用・効果を奏するのは勿論のこと、更に皮膚温度変化率算出手段７を設けて、検出した頬および／または額の皮膚温度の時間的変化率を加味して乗員の温冷感を推定するようにしたので、空調制御の精度をより増大して乗員の快適性を高めることができる。
【００４７】
（第６実施形態）
図１０は本発明の第６実施形態を示し、上記第５実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとし、図１０は空気調和装置の概略を示すブロック図である。
【００４８】
この第６実施形態の車両用空気調和装置１ｅは、図１０に示すように、上記第３実施形態の車両用空気調和装置１ｂに加えて、皮膚温度検出器２で検出した皮膚温度から皮膚温度の時間的変化率を算出する皮膚温度変化率算出手段７を設けてある（請求項６）。なお、この実施形態の空気調和装置１ｅは、第５実施形態とは、空調制御コンピュータ３への入力のみ異なる。
【００４９】
即ち、この実施形態では、図１０に示すように、赤外線センサ２の出力を温冷感推定手段６に出力するとともに、皮膚温度変化率算出手段７に出力し、これらの温冷感推定手段６と皮膚温度変化率算出手段７の算出結果を空調制御コンピュータ３に出力する。空調制御コンピュータ３は、これらの温冷感推定手段６、皮膚温度変化率算出手段７の算出結果に基づいて制御量を演算し、この制御量を空調制御部４のブロワ制御手段４ａ、エアミックス制御手段４ｂ、吹出口制御手段４ｃに出力するようになっている。
【００５０】
また、この第６実施形態にあっても上記第３実施形態と同様に、前記温冷感推定手段６による温冷感の予測に（１）式の予測式を用い、頬の温度の係数絶対値を額の係数絶対値よりも大きく設定することができる。
【００５１】
従って、この第６実施形態の車両用空気調和装置１ｅによれば、温冷感推定手段６を備えたことにより上記第３実施形態と同様の作用・効果を奏するのは勿論のこと、更に皮膚温度変化率算出手段７を設けて、検出した頬および／または額の皮膚温度の時間的変化率を加味して制御量を演算するとしたことで、非定常時に対応するとともに、乗員の温熱感覚を反映した制御とすることができ、第４実施形態の車両用空気調和装置１ｃに対してより乗員の快適性が向上する。
【００５２】
（第７実施形態）
図１１は本発明の第７実施形態を示し、図７に示す第３実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとし、図１１は空気調和装置の概略ブロック図である。
【００５３】
この第７実施形態の車両用空気調和装置１ｆは、図１１に示すように、上記第３実施形態の車両用空気調和装置１ｂに加えて、温冷感推定手段６で推定した温冷感の時間的変化を求める温冷感変化率算出手段９を設けてある（請求項７）。
【００５４】
即ち、この実施形態では、図１１に示すように、赤外線センサ２の出力を温冷感推定手段６に出力し、温冷感推定手段６は温冷感の推定結果を温冷感変化率算出手段９に出力するとともに、空調制御コンピュータ３へ出力する。温冷感変化率算出手段９により算出された結果は空調制御コンピュータ３へ出力する。これらの温冷感推定手段６、温冷感変化率算出手段９の算出結果から空調制御コンピュータ３は制御量を演算し、この演算された制御量を、空気制御部４のブロワ制御手段４ａ、エアミックス制御手段４ｂ、吹出口制御手段４ｃに出力するようになっている。
【００５５】
ここで、温冷感変化率とは、現在の温冷感と単位時間前Δｔの温冷感の変化率であり、
温冷感変化率＝（現在の温冷感−Δｔ前の温冷感）／Δｔ
なお、これに限らず、単位時間後の温冷感推定値と現在の温冷感による変化率の場合もある。
【００５６】
従って、第７実施形態の車両用空気調和装置１ｆによれば、現在の温冷感及び温冷感の変化率に基づいて制御量を演算するとしたことで、非定常時に対応するとともに乗員の温熱感覚に基づいた制御とすることができ、第４実施形態の空気調和装置１ｃ、第６実施形態の空気調和装置１ｅに対してより乗員の快適性が向上する。
【００５７】
（第８実施形態）
図１２は本発明の第８実施形態を示し、図１１に示す第７実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとし、図１２は空気調和装置の概略ブロック図である。
【００５８】
この第８実施形態の空気調和装置１ｇは、図１２に示すように、上記第３実施形態車両用空気調和装置１ｂに加えて、温冷感推定手段６で推定した温冷感の時間的変化を求める温冷感変化率算出手段９を設けてある（請求項７）。
【００５９】
また、この第８実施形態は、第７実施形態の空気調和装置１ｆに対して、空調制御コンピュータ３への入力信号が異なり、第７実施形態では、温冷感推定手段６と温冷感変化率算出手段９の推定結果及び算出結果が空調制御コンピュータ３に入力されるのに対して、本実施形態では、赤外線センサ２からの出力と温冷感変化率算出手段９からの出力が空調制御コンピュータ３に入力される。
【００６０】
従って、本実施形態の空気調和装置１ｇによれば、現在の皮膚温度及び温冷感の変化率に基づいて制御量を演算するとしたことで、非定常時に対応するとともに乗員の温熱感覚を反映した制御とすることができ、第４実施形態に対してより乗員の快適性が向上する。
【００６１】
（第９実施形態）
図１３は本発明の第９実施形態を示し、上述した第１実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとし、図１３は空気調和装置の概略を示すブロック図である。
【００６２】
この第９実施形態の車両用空気調和装置１ｈは、図１３に示すように、赤外線センサ２にマトリクス型赤外線センサ１０を用いるとともに、このセンサ１０の出力である熱画像を画像処理して顔面の特定部位の位置を特定する画像処理手段としての熱画像処理装置８を設けるようになっている。
【００６３】
即ち、この実施形態では、図１３示すように、マトリックス型赤外線センサ１０の出力を熱画像処理装置８に出力し、この熱画像処理装置８によって顔面の特定部位の皮膚温度を空調制御コンピュータ３に出力して、この空調制御コンピュータ３で演算した制御量を、空調制御部４のブロワ制御手段４ａ、エアミックス制御手段４ｂ、吹出口制御手段４ｃに出力するようになっている。
【００６４】
また、この実施形態にあっても前記熱画像処置装置８によって処理するの特定部位は、頬および／または額としてある。
【００６５】
従って、この第９実施形態の車両用空気調和装置１ｈによれば、マトリックス型赤外線センサ１０によって取得した乗員の熱画像を利用することで、顔面Ｆ周りの広範囲の熱画像から該当部位、即ち、本実施形態では頬および／または額の皮膚温度を得ることができるため、乗員Ｍの身動き等のズレに対応して顔面の特定部位の検出精度を向上することができる。
【００６６】
ところで、本発明の車両用空気調和装置は前記第１〜第９実施形態に例をとって説明したが、これら実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で他の実施形態を各種採ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における空気調和装置の概略ブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態における温度検出手段の車室内への取付け状態を示す概略図である。
【図３】本発明の第１実施形態における頬皮膚温度と乗員の空調フィーリングとの関係を示す相関図である。
【図４】本発明の第１実施形態における額皮膚温度と乗員の空調フィーリングとの関係を示す相関図である。
【図５】本発明の第２実施形態おける空気調和装置の概略ブロック図である。
【図６】本発明の第２実施形態における太陽光入射角の判別結果に基づく頬皮膚温度検知を処理するフローチャートである。
【図７】本発明の第３実施形態における空気調和装置の概略ブロック図である。
【図８】本発明の第４実施形態における空気調和装置の概略ブロック図である。
【図９】本発明の第５実施形態における空気調和装置の概略ブロック図である。
【図１０】本発明の第６実施形態における空気調和装置の概略ブロック図である。
【図１１】本発明の第７実施形態における空気調和装置の概略ブロック図である。
【図１２】本発明の第８実施形態における空気調和装置の概略ブロック図である。
【図１３】本発明の第９実施形態における空気調和装置の概略ブロック図である。
【符号の説明】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ、１ｈ車両用空気調和装置
２赤外線センサ（非接触型の温度検出手段）
３空調制御コンピュータ
４空調制御部
５太陽光入射角判別手段
６温冷感推定手段
７皮膚温度変化率算出手段
８熱画像処理装置（画像処理手段）
９温冷感変化率算出手段
１０マトリクス型赤外線センサ（非接触型の温度検出手段）

Claims

乗員（Ｍ）の顔面（Ｆ）の特定部位の温度を検出する非接触型の温度検出手段（２、１０）と、乗員（Ｍ）に入射する太陽の方向を判別する太陽光入射角判別手段（５）と、前記太陽光入射角判別手段（５）によって判別された太陽光の入射側の片側頬を前記特定部位と判断して前記温度検出手段（２、１０）により検出された前記特定部位の温度に基づいて空調制御を行う空調制御コンピュータ（３）とを備えていることを特徴とする車両用空気調和装置。
請求項１記載の車両用空気調和装置であって、
温度検出手段（２、１０）によって検出された前記特定部位の温度から乗員（Ｍ）の温冷感を推定する温冷感推定手段（６）を設け、この推定した温冷感に基づいて空調制御を行うことを特徴とする車両用空気調和装置。