JP4281627B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、車室内に設けられた複数の吹出口に向けて吹出制御する空調ユニットを備える車両用空調装置に関するものであり、特に、車室内が空調されているときにおける車室内に清浄ガスを供給する清浄ガス供給装置の制御に関する。

従来、車両に搭載されるこの種の清浄ガス供給装置として、例えば、特許文献１に示すように、運転者もしくは同乗者に新鮮な空気を供給する装置が知られている。具体的には、車室内空気のうち一酸化炭素、二酸化炭素および窒素を吸脱着する清浄ガス供給装置本体と、車室内空気を前記清浄ガス供給装置本体へ導入する吸込管と、清浄ガス供給装置本体でガス分離された一酸化炭素、二酸化炭素および窒素を車室外に排出する排気管と、一酸化炭素、二酸化炭素および窒素がガス分離された残りの清浄ガスを送気管を介して車室内に放出する吹出ノズルとを具備している。

そして、車室内の汚れた空気を清浄ガス供給装置本体に導いて、一酸化炭素、二酸化炭素、窒素等の不純ガスをガス分離し車室外に排出するとともに、不純ガスを分離した結果生じる清浄ガスである酸素富化空気を車室内へ送気するので車室内の不純ガスの増加が抑制されるようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平５−２７７３２７号公報

しかしながら、上記特許文献１の構成によれば、人体に対して快適な酸素濃度の清浄ガスを乗員の顔面に吹き出すためには、吹出ノズルを運転の視野を妨げることなく、かつ乗員の鼻口部との距離が３ｃｍ〜５ｃｍの範囲内に収めるように設置することが必要である。そして、吹出ノズルが所定範囲内にたやすく配設するために、例えば、調整可能なハンドフリータイプで構成すると、吹出ノズルの所定位置への設置の煩わしさおよびその構成部品の構造が複雑となる問題がある。

さらに、車両に搭載された車両用空調装置が作動しているときに、空調装置の吹出口から空調された空調風が乗員の顔面に向けて吹き出されると、吹出ノズルを上述した所定の距離を有する範囲に設置していても、空調風の気流により吹出ノズルから吹き出される清浄ガスが拡散されてしまい乗員への清浄ガス（酸素）の到達性が低下する問題がある。

そこで、本発明の目的は、上記各問題に鑑み、吹出ノズル設置が煩わしくなく、かつ、清浄ガスの到達性の低下を改善できる車両用空調装置を提供することにある。

上記、目的を達成するために、以下に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、車室外空気および車室内空気の少なくとも一方を導いて温度調節された空調風を空調作動モードに応じて、車室内に設けられた複数の吹出口に向けて吹出制御する空調ユニット（１０）を備える車両用空調装置において、
空調ユニット（１０）と別体に構成され、運転者もしくは同乗者に向けて清浄ガスを吹き出す吹出ノズル（２５）を有し、吹出ノズル（２５）に清浄ガスを供給する清浄ガス供給装置（２０）が車両に搭載され、
空調ユニット（１０）および清浄ガス供給装置（２０）は、空調ユニット（１０）と清浄ガス供給装置（２０）のうち一方の作動情報により他方を制御する制御手段（３０、４０）を有し、作動情報は清浄ガス供給装置（２０）が作動していることを示す情報からなり、
制御手段（３０、４０）は、作動情報が清浄ガス供給装置から出力され清浄ガス供給装置（２０）が作動しているときに、空調風の気流が清浄ガスを拡散させることを抑制することを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、空調風の気流で清浄ガスが拡散されて乗員への清浄ガスの到達性が低下する問題があるところ、清浄ガス供給装置（２０）が作動しているときには、空調風の気流が清浄ガスを拡散させることを抑制する制御手段（３０、４０）を有することにより、空調風の気流の影響を緩和できるので乗員への清浄ガスの到達性が低下することを防止できる。

請求項２に記載の発明では、制御手段（３０、４０）は、空調作動モードに応じて空調ユニット（１０）により吹出口に向けて吹き出す空調風を制御する空調制御装置（３０）と、清浄ガス供給装置（２０）の清浄ガスを供給制御する清浄ガス供給制御装置（４０）とから構成され、空調制御装置（３０）は、清浄ガス供給制御装置（４０）が吹出ノズル（２５）に清浄ガスを供給する作動状態であることを示す清浄ガス供給制御装置（４０）からの作動情報を成す第１作動情報に基づいて、吹出口から吹き出される空調風を抑制することを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、清浄ガス供給制御装置（４０）から空調制御装置（３０）に、吹出ノズル（２５）に清浄ガスを供給する作動状態であることを示す第１作動情報を入力することで、清浄ガス供給装置（２０）の作動状態に応じて吹出口から吹き出される空調風の制御が可能となり、空調風の気流の影響を緩和できるので乗員への清浄ガスの到達性が低下することを防止できる。

請求項３に記載の発明では、清浄ガス供給制御装置（４０）からの第１作動情報が、吹出ノズル（２５）に清浄ガスを供給している状態を示すＯＮ信号から成り、
前記空調制御装置（３０）は、前記ＯＮ信号が前記清浄ガス供給制御装置（４０）から入力されたときに、前記吹出口から運転者もしくは同乗者に向けて吹き出される前記空調風を抑制することを特徴としている。

請求項３に記載の発明によれば、吹出ノズル（２５）に清浄ガスを供給している状態、つまり、清浄ガスが乗員に向けて吹き出されているときに、空調風を抑制することにより、空調風の気流の影響を緩和できるので乗員への清浄ガスの到達性が低下することを防止できる。

請求項４に記載の発明では、空調作動モードは、乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すフェイスモードと、乗員の上半身と乗員の足元とに向けて空調風を吹き出すバイレベルモードと、乗員の足元に向けて空調風を吹き出すフットモードとからなる吹出モード、吹出口から吹き出される空調風の送風量を決定する送風量モード、および吹出口から乗員に向けて吹き出される空調風の吹出方向を決定する吹出方向モードのいずれかから構成され、
空調制御装置（３０）は、ＯＮ信号が清浄ガス供給制御装置（４０）から入力されたときに、空調作動モードのうちいずれか一つを選択して、運転者もしくは同乗者に向けて吹き出される空調風の気流が清浄ガスを拡散することを抑制するために、選択された空調作動モードが吹出モードであるときは、フェイスモードのときにフットモードもしくはバイレベルモードに切替えることで空調風を抑制し、選択された空調作動モードが送風量モードであるときに、送風量モードを送風量の最も少ないＬｏモードにすることで空調風を抑制し、選択された空調作動モードが吹出方向モードであるときに、清浄ガスが吹き出される方向を空調風が回避するように前記吹出口の前記吹出方向モードを変更することで前記空調風を抑制することを特徴としている。

請求項４に記載の発明によれば、ＯＮ信号が清浄ガス供給制御装置（４０）から入力されたときに、空調作動モードのうちいずれか一つを選択して、運転者もしくは同乗者に向けて吹き出される空調風の気流が清浄ガスを拡散することを抑制するために、選択された空調作動モードが吹出モードであるときは、フットモードもしくはバイレベルモードにすることで空調風を抑制することができる。または、送風量モードを送風量の最も少ないＬｏモードにすることで空調風を抑制することができる。または、清浄ガスが吹き出される方向を回避するように吹出口の吹出方向モードを変更することで空調風を抑制することができる。

請求項５に記載の発明では、空調制御装置（３０）は、ＯＮ信号が清浄ガス供給制御装置（４０）から入力されたときに、空調風の制御による車室内の温度変化が安定状態に達していることを条件として、空調風の気流が清浄ガスを拡散することを抑制することを特徴としている。請求項５に記載の発明によれば、空調風の気流の影響を緩和できるので乗員への清浄ガスの到達性が低下することを防止できる。また、空調風の抑制が車室内の温度変化が安定しているときに行われるため温度制御の快適感が損なわれることはない。

請求項６に記載の発明では、空調制御装置（３０）には、所望する設定温度、車室内の熱負荷に基づいて目標吹出温度（ＴＡＯ）を算出する目標吹出温度演算手段が設けられ、空調制御装置（３０）は、ＯＮ信号が前記清浄ガス供給制御装置（４０）から入力されたときに、目標吹出温度演算手段で求められた目標吹出温度（ＴＡＯ）を、外気温度が内気温度より高いときに所定温度低下させるか、または外気温度が内気温度より低いときに所定温度上昇させるかのいずれか一方に変更し、かつ空調風を抑制することを特徴としている。

請求項６に記載の発明によれば、空調風の温度調節を過冷却または過加熱状態とし、かつ空調風を抑制することで、空調風が抑制されても、温度調節で、空調の快適性を維持できるとともに清浄ガスが確実に乗員に供給される。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態における車両用空調装置を図１ないし図３に基づいて説明する。図１は車室内に設けられた複数の吹出口に向けて吹出制御する空調ユニット１０を搭載する車両に別体の清浄ガス供給装置２０を構成した車両用空調装置の全体構成を示す模式図である。図２は酸素富化装置本体２１の構成を示す模式図であり、図３は制御手段である空調制御装置３０の空調制御プログラムの制御処理を示すフローチャートである。

本実施形態の車両用空調装置を構成する空調ユニット１０は、送風系が大別して送風ユニット（図示せず）と空調ダクト（図示せず）との２つの部分に分かれている。送風ユニットは車室内の計器盤下方部のうち、中央部から助手席側にオフセットして配置されており、これに対して空調ダクトは車室内の計器盤下方部のうち、車両左右方向の略中央部に配置されている。

送風ユニットは周知のごとく車室内空気である内気と車室外空気である外気とを切り替導入する内外気切替箱（図示せず）と、この内外気切替箱を通して空気を吸入して空調ダクトに送風する送風機（図示せず）とから構成している。そして、内外気切替箱は、制御手段である空調制御装置３０に電気的に接続されて制御される。そして、空調ダクトに導かれる吸入空気を内外気モードに基づいて、図示しないアクチュエータにより内気および外気の少なくとも一方が選択するように制御される。

一方、空調ダクトは１つの共通の空調ケース（図示せず）内に空気を冷却する冷却用熱交換器（図示せず）および空気を加熱する暖房用熱交換器（図示せず）が一体的に収容されている。そして、空調ケースには、空気通路の末端に複数の吹出開口部（図示せず）が形成されており、かつこれらの吹出開口部が車両に設けられた吹出口に連通するようにダクト（図示せず）を介して接続されている。

さらに、空調ダクトには、上述した熱交換器の下流側に、冷却された冷風と加熱された温風との風量割合を調節することで車室内への吹出空気温度を調整する温度調節手段（図示せず）が設けられるとともに、吹出開口部の上流側に、その吹出開口部を開閉するための制御ドア（図示せず）が設けられている。そして、これらの温度調節手段および制御ドアは空調制御装置３０に電気的に接続されて、吹出開口部から吹出口に向けて吹き出される空調風を制御する。

また、温度調節手段は、乗員が設定する設定温度および車室内の熱負荷を検出するための各センサにより検出された温度、日射情報から求めた目標吹出温度ＴＡＯに基づいて制御される。また、制御ドアは空調装置の空調作動モードのうち、複数の吹出口を吹出制御する吹出モードにより制御される。

因みに、吹出モードでは、温度調節手段で温度調節された空調風を乗員の上半身に向けて吹き出すフェイスモード、乗員の上半身と乗員の足元に向けて温度調節された空調風を吹き出すバイレベルモード、乗員の足元に向けて空調風を吹き出すフットモード、乗員の足元と車両の前面ガラスとに向けて空調風を吹き出すフット・デフロスタモード、および前面ガラスに向けて空調風を吹き出すデフロスタモードがある。

次に、清浄ガス供給装置２０は、車室内空気を導いて清浄ガスを生成し、その清浄ガスを乗員に向けて吹き出す装置であり、清浄ガス供給装置本体である酸素富化装置本体２１、送気管２２、吹出ノズル２５、および制御手段である清浄ガス供給制御装置４０から構成されている。そして、吹出ノズル２５は、清浄ガスを乗員の顔面近傍に向けて吹き出すように乗員席に設けられ、送気管２２を介して酸素富化装置本体２１に接続されている。

そして、本実施形態の酸素富化装置本体２１は、車室内空気を導いて清浄ガスとして高濃度の酸素を生成して吹出ノズル２５に供給する酸素富化膜式発生装置である。この酸素富化装置本体２１は、車両後方のトランクルーム内に設置されて、車室内空気を吸入するように図示しない吸入管を介して車室内と連通するように構成している。

そして、吹出ノズル２５は、清浄ガスを乗員の顔面近傍に向けて吹き出すように車両の天井部に設けられ、送気管２２を介して酸素富化装置本体２１に接続されている。送気管２２はゴム材、樹脂材からなるチューブ状に形成され、トランクルームルームから車両天井部に設けられている内装材の内部に配設している。

なお、本実施形態の吹出ノズル２５は、乗員から離れた場所に設置しても高濃度の清浄ガスを乗員に向けて吹き出すように構成している。例えば、吹出口の中央に吹出速度の速い主流ノズル部とその外周縁に吹出速度の遅い副流ノズル部とを形成して乗員のほぼ鼻口部に向けて清浄ガスを吹き出すように車両天井部に配設している。

また、酸素富化装置本体２１の全体構成は、図２に示すように、酸素富化膜２１１、空気ポンプ手段である真空ポンプ２１２、吸込みフィルタ２１３および送風機２１４から構成されている。そして、酸素富化膜２１１は単数もしくは複数個のモジュールで構成され、その酸素富化膜２１１の片側が連通管２１２ａにより真空ポンプ２１２の吸入側に連通するように配設されている。また、図中２１２ｂは吐出管であり、その下流端が送気管２２に接続されている。

送風機２１４は、酸素富化膜２１１の他方側に新鮮な車室内空気を流通させる換気用の送風機であり、吸込みフィルタ２１３は、その車室内空気に含まれる塵埃を除去するフィルタである。そして、酸素富化膜２１１は、真空ポンプ２１２を作動させて片側を真空状態に減圧すると、他方側の空気が圧力差により真空ポンプ２１２で吸引される。このときに、他方側の空気の分子が酸素富化膜２１１を通過することで溶解、拡散、離脱する。

これは、通常の空気中の窒素は約７９％であるが、酸素は窒素に比べて酸素富化膜２１１を通過する速さが約２．５倍程度早いため酸素富化膜２１１から離脱するときに生成する空気は、酸素富化膜２１１を通過する前の空気の組成より酸素濃度が高くなる。その結果、約３０％の高濃度の酸素が吐出管２１２ｂから吹出ノズル２５に供給することができる。なお、真空ポンプ２１２、送風機２１４は、清浄ガス供給制御装置４０に電気的に接続されて制御される。

清浄ガス供給制御装置４０は、周知のように、コンピュータからなり、図示しない運転スイッチの操作信号に基づいて上述した真空ポンプ２１２、送風機２１４などを制御するとともに、清浄ガス供給制御装置２０の作動状態を空調制御装置３０に出力するようにしている。因みに、本実施形態では酸素富化装置本体２１が作動して清浄ガスを生成して吹出ノズル２５にその清浄ガスを供給している状態を示すＯＮ信号を第１作動情報として、空調制御装置３０に出力するように電気的に接続（図１参照）している。

一方、空調制御装置３０は、周知のように、コンピュータからなり、図示しない外気温センサ、内気温度センサ、日射センサなどの各センサからの検知信号、図示しない操作パネルからの操作信号の他に、上述した第１作動情報となるＯＮ信号に基づいて予め設定された空調制御プログラムに従って所定の演算処理を行なって、空調装置を構成する構成部品を制御している。

本実施形態の空調制御プログラムは、車室内の熱負荷を検出する外気温センサ、内気温度センサ、日射センサなどの各センサからの温度、日射情報と操作信号からの所望する設定温度とに基づいて目標吹出温度ＴＡＯを求めて空調風の吹出温度を調節するとともに、操作信号からのマニュアル制御もしくはオートエアコン制御のいずれか一方を選択して吹出モード、送風量モードなどを制御する通常の空調制御プログラムに、酸素富化装置本体２１が作動したときの制御処理を加えたものである。なお、空調制御装置３０には、目標吹出温度ＴＡＯを求める目標吹出温度演算手段が設けられている。

因みに、図３に示すフローチャートが本実施形態による構成の作動であるので図３に基づいて説明する。まず、車両用空調装置が作動しているときに、清浄ガス供給装置２０の図示しない運転スイッチを操作することで、真空ポンプ２１２の作動により片側を真空状態に減圧すると、他方側の空気が圧力差により真空ポンプ２１２で吸引される。このときに、他方側の空気の分子が酸素富化膜２１１を通過することで溶解、拡散、離脱する。

そして、離脱するときに生成する空気は酸素富化膜２１１を通過する前の空気の組成より酸素濃度が高くなって、送風機２１４により高濃度の酸素が吐出管２１２ｂから吹出ノズル２５に供給される。一方、空調制御装置３０には、図３に示すように、ステップ３１０にて、清浄ガス供給制御装置４０からのＯＮ信号に基づいて、酸素富化装置本体２１が作動したか否かを判定する。ここで、酸素富化装置本体２１が作動していなければステップ３２０にて通常の空調制御を実行する。

一方、ステップ３１０にて、酸素富化装置本体２１が作動しておれば、ステップ３３０にて、車室内の温度変化が平衡状態に達したか否かを判定する。具体的には、内気温度センサで検出される内気温度の温度変化が所定時間に対して所定温度以下に達したか否かを判定している。所定温度以下であれば、安定状態になったと判断してステップ３４０に移行する。ここで、所定温度以上であれば、不安定状態であると判断してステップ３２０に移行する。

次に、ステップ３４０にて、操作信号がオートエアコン制御であるか否かを判定する。ここで、オートエアコン制御であればステップ３５０に移行し、オートエアコン制御でなくマニュアル制御であればステップ３２０に移行する。そして、ステップ３５０にて空調風の送風を停止させる。これにより、乗員に向けて吹き出される清浄ガスが空調風の気流により拡散されることがない。

因みに、発明者らの実験結果によると、吹出ノズル２５における酸素濃度３０％で吹出流量３Ｌ／ｍｉｎの清浄ガスを吹き出すことで乗員の鼻口部近傍の酸素濃度が１．５％上昇させることができる。従って、車室内の温度変化が安定状態に達したときは、以上のような空調制御により空調風を停止させることで、乗員に高濃度の酸素を離れた場所に設置された吹出ノズル２５から供給することができる。

また、車室内の温度変化が安定状態に達したときに、空調風が停止されるので快適感が損なわれることはない。さらに、酸素富化装置本体２１の性能を低下させても乗員へ通常の大気（酸素濃度２１％）よりも高い酸素濃度を供給できる。なお、本実施形態では、ステップ３５０にて空調風の送風を停止させたが、内気温度が設定温度に対して所定値以上、上昇もしくは降下したときに空調装置の作動が復帰するようにしている。

以上の第１実施形態による車両用空調装置によれば、空調作動モードに応じて空調ユニット１０により吹出口に向けて吹き出す空調風を制御する空調制御装置３０と、清浄ガス供給装置２０の清浄ガスを供給制御する清浄ガス供給制御装置４０とから構成され、空調制御装置３０は、清浄ガス供給制御装置４０からの第１作動情報に基づいて、吹出口から吹き出される空調風を制御することにより、清浄ガス供給制御装置４０から空調制御装置３０に第１作動情報を入力することで、清浄ガス供給装置２０の作動状態に応じて吹出口から吹き出される空調風の制御が容易にできる。

具体的には、清浄ガス供給制御装置４０からの、吹出ノズル２５に清浄ガスを供給する作動状態を示す第１作動情報が空調制御装置３０に入力されて、空調風の制御による車室内の温度変化が安定状態に達しておれば、吹出口から吹き出される空調風を停止することにより、乗員に高濃度の酸素を離れた場所に設置された吹出ノズル２５から供給することができる。

また、車室内の温度変化が安定状態に達したときに空調風が停止されるので快適感が損なわれることはない。さらに、酸素富化装置本体２１の性能を低下させても乗員へ通常の大気（酸素濃度２１％）よりも高い酸素濃度を供給できる。

（第２実施形態）
以上の第１実施形態では、空調風の制御により車室内の温度変化が安定状態に達したときに、吹出口から吹き出される空調風を停止する制御であったが、これに限らず、清浄ガスが乗員に向けて吹き出されているときは空調風の制御を抑制するように制御しても良い。

具体的には、図４に示すように、ステップ３４０にて操作信号がオートエアコン制御であればステップ３６０に移行して、ステップ３６０にて空調風の制御を抑制する。より具体的には、吹出モードがフェイスモードであればフットモードもしくはバイレベルモードにして空調風が清浄ガスの吹出方向を回避するように空調風を吹き出す。または、送風量レベルを最も吹出風速の遅いＬｏレベルに変更する。

さらに、目標吹出温度ＴＡＯを外気温度が内気温度より高いときに所定温度低下させるか、または外気温度が内気温度より低いときに所定温度上昇させるかのいずれか一方に変更するかのいずれか一つもしくは二つを組み合わせて空調風を制御する。なお、上述の他に、空調風を吹き出す吹出口のルーバをアクチュエータなどで吹出方向を可変できるように構成して空調風が清浄ガスの吹出方向を回避するように空調風を吹き出すようにしても良い。

以上の制御による発明者らの実験結果によると、吹出ノズル２５における酸素濃度３０％で吹出流量６Ｌ／ｍｉｎの清浄ガスを吹き出すことで乗員の鼻口部近傍の酸素濃度が１％上昇させるとともに、吹出ノズル２５における酸素濃度４０％で吹出流量６Ｌ／ｍｉｎの清浄ガスを吹き出すことで乗員の鼻口部近傍の酸素濃度が２％上昇させることができる。これにより、乗員に高濃度の酸素を離れた場所に設置された吹出ノズル２５から供給することができる。

なお、本実施形態の変形例として、図５に示すように、ステップ３４０にて操作信号がオートエアコン制御であればステップ３７０に移行して、目標吹出温度ＴＡ０を上述したように変更して空調風を制御した後、ステップ３８０にて、所定時間経過後に空調風を停止させる制御でも良い。さらに、目標吹出温度ＴＡ０を変更することにより、空調風の温度調節を一時的に過冷却、過加熱させた後空調風を停止させることで空調風を抑制することができる。これによれば、以上の第１実施形態よりも車室内の快適温度の維持時間が長く保つことができる。

（第３実施形態）
以上の第１、第２実施形態では、清浄ガス供給装置２０の作動状態に基づいて空調ユニット１０から吹き出す空調風の制御を行なうように構成したが、これに限らず、空調ユニット１０の作動状態に基づいて清浄ガス供給装置２０を供給制御しても良い。

具体的には、清浄ガス供給制御装置４０が空調制御装置３０から第２作動情報として、例えば、空調作動モードのうち、空調ユニット１０に導かれる車室外空気および車室内空気の少なくとも一方を選択する内外気モードのうち、車室内空気のみが空調ユニット１０に導かれる内気モードのときに、清浄ガス供給装置２０を作動させるようにしている。

内気モードのときは、乗員の呼吸作用によって二酸化炭素などの不純ガスが増加して酸素濃度が希薄となって運転者の眠気、疲労感などを招く問題がある。そこで、本実施形態では、図６に示すフローチャートに基づいて清浄ガス供給装置２０を作動させるように制御している。

具体的には、図６に示すように、まず、車両用空調装置が作動しているときに、清浄ガス供給装置２０の図示しない運転スイッチを操作することで、清浄ガス供給制御プログラムの制御処理がスタートする。そして、空調制御装置３０から第２作動情報として内気モード切替信号があったか否か、すなわち、ステップ４１０にて、空調制御装置３０が内気モードであるか否かを判定する。

ここで、内気モードでなければステップ４６０にて酸素富化装置本体２１を停止させた状態とする。一方、内気モードであれば、ステップ４５０にて真空ポンプ２１２および送風機２１４を起動させて酸素富化装置本体２１を作動させる。これにより、吹出ノズル２５から乗員に向けて高濃度の酸素が供給される。なお、ステップ４５０にて酸素富化装置本体２１を作動させるときに、所定時間経過後に作動させても良い。

因みに、発明者らの実験結果によると、吹出ノズル２５における酸素濃度３０％で吹出流量３Ｌ／ｍｉｎの清浄ガスを吹き出すと、乗員が一人のときに、一時間後における乗員の鼻口部近傍の酸素濃度２０．７％を２１．０％に上昇させることができる。

同じように、乗員二人のときは酸素濃度２０．４％を２０．７％に、乗員三人のときは酸素濃度２０．１％を２０．４％に、乗員四人のときは酸素濃度１９．８％を２０．１％に上昇させることができる。これにより、酸素濃度検出手段を設けなくても既設の空調装置の作動情報を検出手段に代用することができるので清浄ガス供給装置２０の検出手段の簡素化が図れる。

（第４実施形態）
以上の第３実施形態では、清浄ガス供給装置２０の検出手段を既設の空調装置の作動情報として代用させたが、これに限らず、酸素濃度もしくは炭酸ガス濃度を検出する検出手段を用いずに簡素な検出手段で車室内の不純ガスを別の検出手段で検出するようにしても良い。

具体的には、図７に示すように、検出手段として、乗員席に乗員検出手段である着座センサ５０と、車室外空気に含まれる排気ガスの濃度を検出する排気ガス濃度検出手段５５とを設けている。着座センサ５０は乗員席に乗員が着座したとき反応するセンサであって、これをカウントすることで乗員数が検出できる。

排気ガス濃度検出手段５５は清浄ガス供給制御装置４０に電気的に接続されており、排気ガス濃度検出手段５５で検出された排気ガスの濃度が所定値以上のときに排気ガス検知信号を指令するガス検知制御手段が清浄ガス供給制御装置４０に設けられている。そして、内気モードで運転される空調装置においては、乗員数により酸素濃度の低下が上述したように促進されるため、乗員数を着座センサ５０で検出することで酸素、二酸化炭素濃度検出手段の代用ができる。

また、車室外空気が導入される外気モードもしくは車室内空気に一部の車室外空気が混入して導入される内外気モードでは、車室外空気が車室内に導入されることで車室内の酸素濃度の回復が図れるが、渋滞のときのように、車室外空気に排気ガスなどの不純ガスが含まれている車室外空気が導入されると快適性が損なわれる。そのため車室外空気の排気ガスの濃度を検出して、その排気ガスの濃度に基づいて空調ユニット１０のモードを変更させても良い。

図８は着座センサ５０と排気ガス濃度検出手段５５とを検出手段として用いたときの清浄ガスの供給制御プログラムである。以下これに基づいて説明する。ステップ４１０にて内気モードであれば、ステップ４２０にて乗員数が二人以上か否かを判定する。これは、酸素富化装置本体２１の性能によるが、本実施形態では乗員二人が満足する性能を有しているため、乗員二人以上のときはステップ４３０にて排気ガス検知信号が発せられたか否かを判定する。

ここで、排気ガス濃度が所定値以上であれば、ステップ４５０にて真空ポンプ２１２および送風機２１４を起動させて酸素富化装置本体２１を作動させる。一方、排気ガス濃度が所定値以上であれば、ステップ４４０にて車室内空気に一部の車室外空気が混入して空調ユニット１０に導く内外気切換信号を空調制御装置３０に指令する。そして、空調制御装置３０により、内気モードから内外気モードに変更される。

これにより、新鮮な車室外空気が車室内に導入されて酸素濃度が回復する。その後、ステップ４５０にて、酸素富化装置本体２１を作動させる。これにより、吹出ノズル２５から乗員に向けて高濃度の酸素が供給される。なお、ステップ４４０からステップ４５０に移行するときに、酸素富化装置本体２１の作動を所定時間経過後に作動させても良い。また、ステップ４２０にて乗員が二人以下のときは、ステップ４５０にて所定時間後に酸素富化装置本体２１を作動させても良い。

以上の構成による供給制御による発明者らの実験結果によると、吹出ノズル２５における酸素濃度３０％で吹出流量３Ｌ／ｍｉｎの清浄ガスを吹き出すと、乗員が一人のときに、一時間後における乗員の鼻口部近傍の酸素濃度２０．７％を２１．０％に上昇させ、二酸化炭素濃度０．３％を０．１％に降下させることができる。

同じように、乗員二人のときは酸素濃度２０．４％を２１．０％に上昇させ、二酸化炭素濃度０．６％を０．２％に降下させることができ、乗員三人のときは酸素濃度２０．１％を２０．９％に上昇させ、二酸化炭素濃度０．８％を０．２％に降下させることができ、乗員四人のときは酸素濃度１９．８％を２０．８％に上昇させ、二酸化炭素濃度１．１％を０．３％に降下させることができる。

これにより、着座センサ５０およびガス検知制御手段を設けて、例えば、乗員数が多いときに、車室外空気が汚れていなければ内外気モード切換信号を空調制御装置３０に指令して空調ユニット１０の作動を変更させることで車室内に新鮮な車室外空気を導入することが可能である。これにより、小能力の清浄ガス供給装置２０を補完することができる。また、車室外空気が汚れているときは車室内に車室外空気を導入させない作動を空調制御装置３０に容易に指令できる。なお、本実施形態では乗員検出手段として着座センサ５０を乗員席に設けたが、これに限らず、カメラ、赤外線センサなどでも良い。

（他の実施形態）
以上の実施形態では、酸素富化装置本体２１は、車室内空気を導いて溶解、拡散、離脱させて酸素を富化する酸素富化膜２１１、および酸素富化膜２１１を介して導かれた車室内空気に圧力差を与える真空ポンプ２１２から構成させて清浄ガスとして高濃度の酸素を生成させたが、これに限らず、ガス分離膜と加圧ポンプと組み合わせてガス分離膜による加圧濾過によりガスを分離する膜分離方式の清浄ガス供給装置や吸着剤に対する吸着速の違いを利用してガスを分離するＰＳＡ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｗｉｎｇ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）式の清浄ガス供給装置でも良い。

さらに、以上のガスを分離して酸素を富化する方式の他に、酸素を含む化学物質に水と反応させて酸素を生成する化学反応ガス発生装置または酸素ボンベなどで車室内空気に生成した酸素を付与する清浄ガス供給装置２０でも良い。これによれば、酸素を富化する方式に比べて、例えば、車両用空調装置が内気モードで作動していると車室内空気の酸素濃度が徐々に低下するが、酸素を付与させて生成した清浄ガスを吹出ノズル２５に供給する装置であれば、酸素濃度低下を防止することができる。

本発明の第１実施形態における車両用空調装置の全体構成を示す模式図である。 本発明の第１実施形態における酸素富化装置本体２１の構成を示す模式図である。 本発明の第１実施形態における空調制御プログラムの制御処理を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態における空調制御プログラムの制御処理を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態の変形例における空調制御プログラムの制御処理を示すフローチャートである。 本発明の第３実施形態における清浄ガス供給制御プログラムの制御処理を示すフローチャートである。 本発明の第４実施形態における車両用空調装置の全体構成を示す模式図である。 本発明の第４実施形態における清浄ガス供給制御プログラムの制御処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１０…空調ユニット
２０…清浄ガス供給装置
２５…吹出ノズル
３０…空調制御装置（制御手段）
４０…清浄ガス供給制御装置（制御手段）
５０…着座センサ（乗員検出手段）
５５…排気ガス濃度検出手段
ＴＡＯ…目標吹出温度

Claims (6)

1. 車室外空気および車室内空気の少なくとも一方を導いて温度調節された空調風を空調作動モードに応じて、車室内に設けられた複数の吹出口に向けて吹出制御する空調ユニット（１０）を備える車両用空調装置において、
   前記空調ユニット（１０）と別体に構成され、運転者もしくは同乗者に向けて清浄ガスを吹き出す吹出ノズル（２５）を有し、前記吹出ノズル（２５）に前記清浄ガスを供給する清浄ガス供給装置（２０）が車両に搭載され、
   前記空調ユニット（１０）および前記清浄ガス供給装置（２０）は、前記空調ユニット（１０）と前記清浄ガス供給装置（２０）のうち一方の作動情報により他方を制御する制御手段（３０、４０）を有し、前記作動情報は前記清浄ガス供給装置（２０）が作動していることを示す情報からなり、
   前記制御手段（３０、４０）は、前記作動情報が前記清浄ガス供給装置から出力され前記清浄ガス供給装置（２０）が作動しているときに、前記空調風の気流が前記清浄ガスを拡散させることを抑制することを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記制御手段（３０、４０）は、前記空調作動モードに応じて前記空調ユニット（１０）により前記吹出口に向けて吹き出す前記空調風を制御する空調制御装置（３０）と、前記清浄ガス供給装置（２０）の前記清浄ガスを供給制御する清浄ガス供給制御装置（４０）とから構成され、
   前記空調制御装置（３０）は、前記清浄ガス供給制御装置（４０）が前記吹出ノズル（２５）に前記清浄ガスを供給する作動状態であることを示す前記清浄ガス供給制御装置（４０）からの前記作動情報を成す第１作動情報に基づいて、前記吹出口から吹き出される前記空調風を抑制することを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
3. 前記清浄ガス供給制御装置（４０）からの前記第１作動情報が、前記吹出ノズル（２５）に前記清浄ガスを供給している状態を示すＯＮ信号から成り、
   前記空調制御装置（３０）は、前記ＯＮ信号が前記清浄ガス供給制御装置（４０）から入力されたときに、前記吹出口から運転者もしくは同乗者に向けて吹き出される前記空調風を抑制することを特徴とする請求項２に記載の車両用空調装置。
4. 前記空調作動モードは、乗員の上半身に向けて前記空調風を吹き出すフェイスモードと、乗員の上半身と乗員の足元とに向けて前記空調風を吹き出すバイレベルモードと、乗員の足元に向けて前記空調風を吹き出すフットモードとからなる吹出モード、前記吹出口から吹き出される前記空調風の送風量を決定する送風量モード、および前記吹出口から乗員に向けて吹き出される前記空調風の吹出方向を決定する吹出方向モードのいずれかから構成され、
   前記空調制御装置（３０）は、前記ＯＮ信号が前記清浄ガス供給制御装置（４０）から入力されたときに、前記空調作動モードのうちいずれか一つを選択して、運転者もしくは同乗者に向けて吹き出される前記空調風の気流が前記清浄ガスを拡散することを抑制するために、選択された前記空調作動モードが前記吹出モードであるときは、前記フェイスモードのときに前記フットモードもしくは前記バイレベルモードに切替えることで前記空調風を抑制し、選択された前記空調作動モードが前記送風量モードであるときに、前記送風量モードを送風量の最も少ないＬｏモードにすることで前記空調風を抑制し、選択された前記空調作動モードが前記吹出方向モードであるときに、前記清浄ガスが吹き出される方向を前記空調風が回避するように前記吹出口の前記吹出方向モードを変更することで前記空調風を抑制することを特徴とする請求項３に記載の車両用空調装置。
5. 前記空調制御装置（３０）は、前記ＯＮ信号が前記清浄ガス供給制御装置（４０）から入力されたときに、前記空調風の制御による車室内の温度変化が安定状態に達していることを条件として、前記空調風の気流が前記清浄ガスを拡散することを抑制することを特徴とする請求項３に記載の車両用空調装置。
6. 前記空調制御装置（３０）には、所望する設定温度、車室内の熱負荷に基づいて目標吹出温度（ＴＡＯ）を算出する目標吹出温度演算手段が設けられ、
   前記空調制御装置（３０）は、前記ＯＮ信号が前記清浄ガス供給制御装置（４０）から入力されたときに、前記目標吹出温度演算手段で求められた目標吹出温度（ＴＡＯ）を、外気温度が内気温度より高いときに所定温度低下させるか、または前記外気温度が前記内気温度より低いときに所定温度上昇させるかのいずれか一方に変更し、かつ前記空調風を抑制することを特徴とする請求項３に記載の車両用空調装置。

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