JP4396759B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、車室内を空調制御する車両用空調装置に関する。

従来の車両用空調装置は、室内空気温度と設定温度との温度差、又は室内空気と目標吹出温度ＴＡＯとの温度差が所定温度差以上であるときは、クールダウン制御の最初期段階にあるとして、まず乗員の顔付近に向けてスポット的な直接風を所定時間送風し、次いで前記直接風に加えて乗員と内装材との接触部を冷却するように吹出部からの空調風を制御するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。これにより、乗員はクールダウン制御の初期段階に快適な状態を得ることができる。
特開２００６−７６５０３号公報

しかしながら、空調風の吹き出しにより乗員が冷えを感じやすい部位は、乗員の顔および乗員と内装材との接触部以外にもあり、特許文献１に記載の空調風の吹出タイミングの変更のみでは、車室内空調の即効性を向上させるには不十分なものとなっている。また、特許文献１の記載によれば、車両用空調装置の課題である省エネ、高効率化について説明されていない。

本発明は、上記点に鑑み、省能力で車両用空調装置の空調性能を向上させることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、車室内へ吹き出す空調風の温度調節を行なう空調ユニット（１、２）と、空調ユニット（１、２）で温度調節された空調風を、少なくとも車室内乗員の顔付近、乗員とシート（６）との接触部、乗員の手付近を含む吹出対象に向けて吹き出すことが可能な吹出部と、吹出部から吹き出す空調風の吹き出し制御を行なう空調風吹出制御手段（１００）とを備え、空調風吹出制御手段（１００）は、まず乗員の顔付近に空調風を吹き出し、次に乗員とシート（６）との接触部付近に空調風を吹き出し、次に乗員の手付近に空調風を吹き出すクールダウン制御を行なうことを特徴としている。具体的に本発明のクールダウン制御は、乗員とシート（６）との接触部付近に空調風を吹き出した後、フェイス吹出部（４０、４１）の空調風の吹出方向を変更してセンタフェイス吹出部（４０）およびサイドフェイス吹出部（４１）のいずれか一方の吹出部から手付近に吹き出すことを第１の特徴とする。また、乗員とシート（６）との接触部付近に空調風を吹き出した後、乗員の身体のうち吹出対象となる部位の表面温度の温度分布に基づいて検出された乗員の手付近に空調風を吹き出すことを第２の特徴とする。また、乗員とシート（６）との接触部付近に空調風を吹き出した後、ステアリングから乗員の手付近に空調風を吹き出すことを第３の特徴とする。さらにまた、乗員とシート（６）との接触部付近に空調風を吹き出した後、計器盤（３）に設けられたハンド吹出部（８２）から乗員の手付近に空調風を吹き出すことを第４の特徴とする。

これによると、まず、皮膚冷点分布（冷えを感じる感覚点の分布）が高く、発汗量も多く、外気に晒され熱交換率が高く、乗員が最も冷却したいと感じる顔部分を冷却し、次に皮膚冷点分布（冷えを感じる感覚点の分布）が高く、発汗量も多く、ヒートマスを持つシート（６）と乗員との接触部位を冷却する。

これにより、皮膚冷点分布が高い乗員の顔、シート（６）と乗員との接触部位に対して、優先的に空調風を吹き出すことで乗員の体表面温度を急速に下げることができる。ここで、本発明の乗員とシート（６）との接触部は、乗員の着座面に対応する腰等およびシート（６）の背もたれ部に対応する乗員の背面を示している。

そして、本発明では、シートと乗員との接触部位を冷却した後、さらに顔部分と同様に外気に晒され熱交換率が高く、乗員が顔、シート（６）と乗員との接触部位の次に冷やしたいと感じる部位である手を冷却する。

ここで、一般的に人間の身体は、体内の深部温度を血液の循環により手足の末梢部分で放熱することで、深部温度を一定の温度域に保つように調整しているため、末梢部分である手等を冷やすことで、外気等により温度上昇した体内の深部温度を効率よく放熱させることができる。

さらに、上記吹出タイミングは、人間の体内深部温度が体表面温度に比べて温度が変化し難いことも考慮しており、皮膚冷点分布の高い部位の体表面温度を下げ、次に体内深部温度を放熱させるように乗員の各身体部位へ空調風を吹き出すことで、車室内空調の空調効率を向上させることができる。

このように、乗員への空調風の吹出タイミングを、まず乗員の顔部分、次にシート（６）と乗員との接触部位、次に乗員の手とし車両内空調の即効性、空調効率を向上させることで、省能力で車両用空調装置の空調性能を向上させることができる。

ここで、空調風吹出制御手段（１００）による空調風の吹き出し制御には、吹出部が複数設けられている場合に、どの吹出部から空調風を吹き出すかを選択する制御、吹出部の吹き出し方向の制御が含まれる。さらに、吹き出し制御には、車室内空気を吸い込み空調風を車室内に循環させる制御、空調ユニット（１、２）の作動の制御も含まれる。

また、空調風吹出制御手段（１００）は、クールダウン制御において、まず乗員の顔付近に空調風を吹き出し、次に乗員の顔付近に加えて乗員とシート（６）との接触部付近に向けて空調風を吹き出し、次に乗員の顔付近および乗員とシート（６）との接触部付近に加えて、乗員の手付近に向けて空調風を吹き出すようにしてもよい。

また、空調風吹出制御手段（１００）は、クールダウン制御において、まず乗員の顔付近にのみ空調風を吹き出し、次に乗員とシート（６）との接触部付近にのみ空調風を吹き出し、次に乗員の手付近にのみ空調風を吹き出ようにしてもよい。これによると、乗員の身体の各部位に対してタイミングをずらして空調能力を集中させることができる。

また、吹出対象は、乗員の胸または腕付近を含んでおり、空調風吹出制御手段（１００）は、クールダウン制御において、乗員の手付近に空調風を吹き出した後、乗員の胸または腕付近の少なくとも一方に向けて空調風を吹き出すようにしてもよい。これによると、日射などの外乱による乗員の快適性の悪化を抑制することができる。

また、吹出部に設けられ、空調風の吹出方向を調整する風向調整手段（４６）を備え、空調風吹出制御手段（１００）は、吹出対象となる部位の表面温度が所定温度以下となった場合に、風向調整手段（４７）により空調風の吹出方向を、吹出対象となる部位方向と吹出対象となる部位近傍方向とにスイングさせてもよい。これによると、空調能力を冷却対象部位（吹出対象となる部位）に集中させることで発生する、乗員の煩わしさ、ドラフト感（過度の冷却）を抑制することができる。

また、乗員の搭乗状態を検出する乗員検出手段（７４）を備え、空調風吹出制御手段（１００）は、乗員検出手段（７４）により検出した乗員に対してクールダウン制御を行なうようにしてもよい。これによると、車両に搭乗している乗員の搭乗状態に合わせて、乗員を中心に空調風を吹き出すことで、省能力で車両用空調装置の空調性能を向上させることができる。

また、空調ユニット（１）は、車室内の右側スペースを空調する右側空調ユニット（１０）と、車室内の左側スペースを空調する左側空調ユニット（１１）とを備え、乗員検出手段（７４）により右側スペースまたは左側スペースのみに乗員を検出した場合、乗員が検出された側の前記空調ユニット（１）のみを作動させることで、乗員検出手段（７４）により検出された乗員に空調能力を集中させることができる。

また、空調風吹出制御手段（１００）は、乗員検出手段（７４）により車室内の右側スペースまたは左側スペースのみに乗員を検出した場合、乗員が検出された側のスペースに対応する吹出部のみから空調風を吹き出すことで、乗員検出手段（７４）により検出された乗員に空調能力を集中させることができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載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実施形態について図１〜図５に基づいて説明する。図１は、本発明の車両用空調装置を有する車両の要部側面図を示している。

図１で示すように、車室内前席の前方の車両左右方向全域に計器盤３（インストルメントパネル）が配置され、計器盤３の内部には車両用空調装置の主空調ユニットをなす室内空調ユニット１（フロント空調ユニット）が搭載されている。一方、車両前席のシート６における右側シート（運転席側シート）と左側シート（助手席側シート）の間には、コンソール４（アームレスト部）が配置され、コンソール４内部には補助空調ユニットをなすコンソール空調ユニット２が搭載されている。

計器盤３には、室内空調ユニット１により温度調整された空調風を計器盤３から車室内前席側に向けて吹き出すフェイス吹出部４０、４１が設けられている。計器盤３の最前部には横長に開口されたデフロスタ吹出部４２が設けられている。なお、図示しないが、計器盤３の下方には前席の足下に面してフット吹出部が設けられている。ここで、フェイス吹出部４０、４１は、前席に面しており運転席側に設けられる右側センタ吹出部４０ａ、右側サイドフェイス吹出部４１ａと助手席側に設けられる左側センタフェイス吹出部４０ｂ、左側サイドフェイス吹出部４１ｂから構成されている。

なお、フェイス吹出部４０、４１には、図２に示す空調風の吹出方向を調整する風向調整グリルが設けられている。図２は、風向調整グリルの概略図を示している。

図２に示すように、風向調整グリル４６は、後述するサーボモータ４７により駆動される縦ルーバ４８が左右にスイングし、また後述するサーボモータ４７により駆動される横ルーバ４９が上下にスイングするようになっている。縦ルーバ４８の停止位置によって、フェイス吹出部４０、４１からの空調風の左右方向（車両左右方向）の吹出方向を調整可能になっている。さらに、横ルーバ４９の停止位置によって、フェイス吹出部４０、４１からの空調風の上下方向（車両上下方向）の吹出方向を調整可能になっている。ここで、風向調整グリル４６は、本発明における風向調整手段に相当している。

図１に戻り、乗降用ドア５には、室内空調ユニット１により温度調整された空調風を乗降用ドア５側から車室内に向けて吹き出すドア吹出部４３が設けられている。ドア吹出部４３は、車両の右側および左側の乗降用ドア５にそれぞれ設けられている。

なお、上記フェイス吹出部４０、４１、デフロスタ吹出部４２、フット吹出部、ドア吹出部４３は、図示しないダクトを介して、室内空調ユニット１で温度調整された空調風を吹き出す。

コンソール４には、コンソール空調ユニット２により温度調整された空調風を右側シート（運転席側シート）と左側シート（助手席側シート）の間から車室内前席側に向けて吹き出すコンソール吹出部４４が設けられている。ここで、コンソール吹出部４４は図示しない右側吹出部および左側吹出部を有している。また、シート６には、コンソール空調ユニット２により温度調整された空調風を多数の微孔から吹き出すシート吹出部４５が設けられている。シート吹出部４５は、乗員の着座面および背面から空調風を吹き出す吹出部を有している。この乗員の着座面および背面が、本発明における乗員とシート６の接触部位に相当している。

なお、上記コンソール吹出部４４、シート吹出部４５は、図示しないダクトを介してコンソール空調ユニット２で温度調整された空調風を吹き出す。

ここで、ドア吹出部４３およびコンソール吹出部４４は、本発明におけるサイド吹出部に相当している。

次に、室内空調ユニット１を図３、図４に基づいて説明する。図３は、本発明の室内空調ユニット１における左右独立制御の空気通路構成を示す概略断面図を示している。

室内空調ユニット１は、車室内最前部の計器盤３内側等に配置されており、外郭部を構成する空調ケース２０を有している。この空調ケース２０の内部には、車室内へ向かって空調風が送風される空気通路１３、１４が形成されている。

空調ケース２０の内部は、図３に示すように中央仕切り板１２により車両右側通路１３（運転席側通路）と車両左側通路１４（助手席側通路）に仕切られている。すなわち、本実施形態で、室内空調ユニット１は、車両右側空調ユニット１０と車両左側空調ユニット１１とを備え、車室内の左右の領域に吹き出す空調風の温度をそれぞれ独立に制御できる左右独立温度制御方式になっている。

そのため、車両右側空調ユニット１０と車両左側空調ユニット１１は、内外気切り替え箱２１、送風機２５、蒸発器２６、ヒータコア２７、エアミックスドア２９、各開口部３０〜３３が、それぞれ独立して設けられている。

車両右側空調ユニット１０と車両左側空調ユニット１１の構成は、同様な構成をとるため、車両右側空調ユニット１０について図４に基づいて説明し、車両左側空調ユニット１１の説明を省略する。ここで、図４は本発明の車両用空調装置の車両右側空調ユニット１０およびコンソール空調ユニット２の模式的な断面図を示している。

図４に示すように、空調ケース２０内部の空気流れ最上流部には内外気切替箱２１が配置されている。内外気切替箱２１は、空調ケース２０内に内気（車室内空気）を導入させる内気導入口２２、外気（車室外空気）を空調ケース２０内に導入させる外気導入口２３およびサーボモータ２４ａによって駆動される内外気切替手段である内外気切替ドア２４を有して構成されている。

ここで、本実施形態における内気導入口２２は、図示しない内気導入ダクトを介して、図示しない右側の乗員の足元に設けられた吸込口に接続されている。ここで、吸込口は各吹出部から吹き出される空調風を吸い込み、室内の空気を循環させるために設けられている。なお、車両左側空調ユニット１１おいては、上記吸込口は左側の乗員の足元に設けられている。

内外気切替箱２１の空気流れ下流側には、車室内に向かって空気を送風する電動式の送風機２５が配置されている。送風機２５は、周知の遠心多翼ファン２５ａを電動モータ２５ｂによって回転駆動させて空気を送風するものである。送風機２５の空気流れ下流側には、送風空気を冷却する冷却用熱交換器である蒸発器２６が配置されている。

蒸発器２６は、冷凍サイクル（図示せず）を構成する要素の一つであり、周知の如く、蒸発器２６に流入した低圧冷媒が蒸発する際に送風機２５によって送風された送風空気から吸熱して送風空気を冷却するものである。蒸発器２６の下流側には、蒸発器２６通過後の空気（冷風）を加熱するヒータコア２７が配置されている。

ヒータコア２７は、エンジン冷却水を熱源として（エンジン冷却水回路は図示せず。）、蒸発器２６通過後の空気（冷風）を再加熱する加熱用熱交換器である。また、空調ケース２０内部のヒータコア２７の側方には、蒸発器２６通過後の空気（冷風）がヒータコア２７をバイパスして通過するバイパス通路２８が形成されている。

蒸発器２６とヒータコア２７との間には、エアミックスドア２９が配置されている。このエアミックスドア２９は、空調ケース２０内に回転自在に配置されており、サーボモータ２９ａによって駆動されて、その回転位置（開度）が連続的に調整できるようになっている。

従って、エアミックスドア２９の開度によって、ヒータコア２７を通過する空気量とバイパス通路２８を通過する空気量との風量割合が調整され、車室内吹出空気温度が調整される。

空調ケース２０の車両右側通路１３の最下流部には、右側乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すためのフェイス開口部３０、右側乗員の足元部に向けて空調風を吹き出すためのフット開口部３１、車両の前面窓ガラスに向けて空調風を吹き出すためのデフロスタ開口部３２、および右側乗員の側面から上半身に向けて空調風を吹き出すためのドア開口部３３の計４種類の開口部が設けられている。

これら開口部３０〜３３の上流部には、それぞれフェイス開口部開閉ドア３４、フット開口部開閉ドア３５、デフロスタ開口部開閉ドア３６、およびドア開口部開閉ドア３７が回転自在に配置されており、これらのドア３４〜３７は、図示しないリンク機構を介して共通のサーボモータ３８によって開閉操作される。

フェイス開口部３０は、図示しないフェイスダクトを介して、右側センタフェイス吹出部４０ａおよび右側サイドフェイス吹出部４１ａに接続されている。なお、車両左側空調ユニット１１においては、フェイス開口部３０は、図示しないフェイスダクトを介して、左側センタフェイス吹出部４０ｂおよび左側サイドフェイス吹出部４１ｂに接続されている。

フット開口部３１は図示しないフットダクトを介して右側乗員の足元近傍に配置される図示しない右側フット吹出部に接続されている。デフロスタ開口部３２は、図示しないデフロスタダクトを介して車両計器盤３上面のデフロスタ吹出部４２に接続されている。ドア開口部３３は、図示しないドアダクトを介して右側の乗降用ドア５に設けられたドア吹出部４３に接続されている。

次に、コンソール空調ユニット２について説明する。コンソール空調ユニット２は、基本的には上記室内空調ユニット１の構成と同様であるが、左右独立制御を行なわないこと、内外気切り替え箱を有しないこと、各開口部の配置が異なっている。そのため、以下は簡略な説明とする。

コンソール空調ユニット２は、外郭部を構成するコンソール用空調ケース５０を有している。このコンソール用空調ケース５０の内部には、車室内前席および後席に向かって空気が流される空気通路が形成されており、空気流れ最上流部には、車室内空気を吸い込む吸込口５１が配置されている。

吸込口５１の空気流れ下流側には、車室内に向かって空気を送風する送風機５２が配置されている。送風機５２の空気流れ下流側には、送風空気を冷却する冷却用熱交換器である蒸発器５３が配置されている。

蒸発器５３の下流側には、蒸発器５３通過後の空気（冷風）を加熱するヒータコア５４が配置されている。また、コンソール用空調ケース５０内部のヒータコア５４の側方には、蒸発器５３通過後の空気（冷風）がヒータコア５４をバイパスして通過するバイパス通路５５が形成されている。蒸発器５３とヒータコア５４との間には、エアミックスドア５６が配置されている。

コンソール用空調ケース５０の空気通路の最下流部には、車両のシート６から空調風を吹き出すためのシート開口部５７、コンソール４から乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すためのコンソール開口部５８の計２種類の開口部が設けられている。

これら開口部５７、５８の上流部には、それぞれシート開口部開閉ドア５９、サイド開口部開閉ドア６０が回転自在に配置されており、これらのドア５９、６０は、図示しないリンク機構を介して共通のサーボモータ６１によって開閉操作される。

シート開口部５７は、図示しないシートダクトを介して、シート吹出部４５に接続されている。コンソール開口部５８は、図示しないコンソールダクトを介してコンソール吹出部４４に接続される。

次に、本実施形態の電気制御部の概要を説明すると、空調制御装置１００（ＥＣＵ）は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成される。この空調制御装置１００は、そのＲＯＭ内に空調装置制御プログラムを記憶しており、その空調装置制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行う。この空調制御装置１００が、本発明における空調風吹出制御手段に相当している。

空調制御装置１００の入力側にはセンサ群７０〜７５からセンサ検出信号が入力され、車室内前部の計器盤３付近に配置される空調操作パネル７６に設けられた各種空調操作スイッチ７７〜８１から操作信号が入力される。

空調制御装置１００の出力側には、送風機２５、５２の電動モータ２５ｂ、５２ｂ、各機器の電気駆動手段をなすサーボモータ２４ａ、２９ａ、５６ａ、３８、４７、６１等が接続され、これらの機器の作動が空調制御装置１００の出力信号により制御される。

センサ群として、外気温ＴＡＭを検出する外気センサ７０、内気温ＴＲを検出する内気センサ７１、車室内に入射する日射量ＴＳを検出する日射センサ７２、シート６のシート表面温度を検出するシート温度センサ７３、シート６に乗員が着座したか否かをそれぞれ個別に判定する着座センサ７４、乗員の表面温度を非接触で検出する非接触センサであるＩＲセンサ７５が設けられている。

着座センサ７４は、シート６に乗員が着座したか否かをそれぞれ個別に判定するための周知のセンサである。例えば、着座センサ７４としては、乗員座席を構成するシートクッション（着座部）内に埋設されて、このシートクッションに上方向から加重が加わると閉じる（すなわち、オンする）常開型スイッチが用いられる。シートクッションは、乗員が着座した際に腰部を支える部材である。なお、着座センサ７４が、本発明における乗員検出手段に相当している。

また、ＩＲセンサ７５は、マトリックス状に配置された多数の赤外線検出素子を有し、車室内に設定した所定の検出対象領域の温度分布を検出するものである。ＩＲセンサ７５は、車室内のうち、車両前面窓ガラスの上方に位置するルームミラー近傍等に配置されている。

ここで、本実施形態におけるＩＲセンサ７５の検出対象領域は、乗員の顔、腰、胸等の乗員表面に設定されている。なお、ＩＲセンサ７５が、本発明の温度検出手段に相当している。

空調操作パネル７６には各種空調操作スイッチとして、吹出モードドア３４〜３７、５９、６０により切り替わる吹出モードをマニュアル設定する吹出モードスイッチ７７、室内空調ユニット１の作動指令信号を出すエアコンスイッチ７８、送風機２５の風量をマニュアル設定する送風機作動スイッチ７９、空調自動制御状態の指令信号を出すオートスイッチ８０、車室内温度を設定する温度設定手段をなす温度設定スイッチ８１等が設けられている。

上記の構成において、本実施形態の車両用空調装置の作動を図５〜１０に基づいて説明する。図５は、車両用空調装置のクールダウン制御のフローチャートを示している。ここで、真夏の環境下で、車室内の運転席に乗員が一人搭乗しているものとする。また、車両用空調装置のエアコンスイッチ７８がオンされているものとする。

車両に乗員が乗り込んだ際、まず、Ｓ１で各シート６に設けられた着座センサ７４により乗員数、および乗員の着座位置を検出する。

次に、Ｓ２で着座センサ７４により検出された乗員の乗員数が一人であって、乗員の着座位置が運転席であるか否かを判定する。判定により乗員が運転席にのみ着座していると判定された場合は、Ｓ４に進む。また、乗員が運転席以外にも着座している場合には、Ｓ３に進み、室内空調ユニット１により車室内全体を空調する通常の空調制御を行なう。

Ｓ２において、乗員が運転席にのみ着座している場合には、Ｓ４で、乗員が検出された側の室内空調ユニット１のみを作動させる。本実施形態では、運転席にのみ乗員がいるため、車両右側空調ユニット１０のファン等の作動を開始し、車両左側空調ユニット１１のファン等の作動については作動を開始しない。

このように、乗員が検出された側の室内空調ユニット１のファン等のみを作動させ、乗員が検出された側の吹出部のみから空調風を吹き出すことで、車両用空調装置の空調効率を向上させることができる。

次に、Ｓ５でルームミラー近傍に配置されたＩＲセンサ７５により、運転席乗員の表面温度を検出する。

次に、Ｓ６でＩＲセンサ７５により検出された運転席乗員の表面温度が、第１所定温度以上であるか否かを判定する。乗員の表面温度が第１所定温度以上である場合は、クールダウン制御が必要であると判断しＳ７に進みクールダウン制御を行なう。

ここで、本実施形態におけるクールダウン制御について図６を用いて説明する。図６は、人間の皮膚冷点分布（冷えを感じる感覚点の分布）を示している。図６における、縦軸は人間の体の部位を示しており、横軸は１ｃｍ^２あたりの皮膚冷点の数を表している。

皮膚冷点の数が多いほど、人間が冷えを感じる度合いが大きく、図６に示す皮膚冷点分布によれば、顔部分が最も大きく冷えを感じ、次に腹・腰部、次に胸・背部、次に上腕等・手の順に人間は冷えを感じる度合いが小さくなる。

また、図７は、体の各部位についての熱交換性を示している。図７（ａ）は体の各部位に対応する皮膚血流変化率、図７（ｂ）は体の各部位に対応する発汗量、図７（ｃ）は体の各部位に対応する熱伝達率を示している。

ここで、図７（ａ）における、縦軸は人間の体の部位を表しており、横軸は血流変化率が最も高い部位を１とした場合の比を表している。図７（ｂ）における、縦軸は人間の体の部位を表しており、横軸は単位面積発汗量が最も高い部位を１とした場合の比を表している。図７（ｃ）における、縦軸は人間の体の部位を表しており、横軸は熱伝達率を表している。なお、血流量変化、発汗量、熱伝達率の少なくともいずれか１つが高い部位は、体からの放熱量が多いため、外気等により冷えやすい部位といえる。

図７（ａ）〜（ｃ）に示す体の各部位に対する熱交換性によれば、皮膚血流変化は手、足において変化率が高く、発汗量は顔、腰等、胸等が高く、熱伝達率は腕、手、下腿、足が高い。

上述の人間の皮膚冷点分布（図６）、熱交換性（図７）を考慮して、本実施形態におけるクールダウン制御では、まず、皮膚冷点分布の冷点密度が最も高く、発汗量も多く、外気に晒され、乗員が最も冷却したいと感じる顔部分に向けて優先的に空調風を吹き出して冷却する（図８（ａ）参照）。なお、図８（ａ）〜（ｄ）は、運転席乗員に対するクールダウン制御時の空調風の吹出状態を示している。

ここで、顔部分に向けて吹き出す空調風は、フェイス吹出部４０、４１の右側センタ吹出部４０ａ、右側サイド吹出部４１ａのみから吹き出され、左側センタ吹出部４０ｂ、左側サイド吹出部４１ｂからは空調風を吹き出さない。

次に、Ｓ８でＩＲセンサ７５により検出された乗員の顔部分の表面温度が第２所定温度以下となった場合に、図７（ｂ）に示すように、乗員との接触部（腰部付近）であり、乗員の受熱面積が空気側に次いで大きいシート６から空調風（冷風）を吹き出す。なお、第２所定温度は、実験等により決定される温度であり、第１所定温度より高い温度に設定されている。

乗員の腰部付近は、顔部分に次いで、皮膚冷点分布の冷点密度が高く、発汗量も多く、ヒートマスの大きいシート６との接触部であるため、顔部分の次に優先して冷却する。ここで、顔付近に空調風を吹き出すために作動している車両右側空調ユニット１０に加え、シート吹出部４５から空調風を吹き出すためにコンソール空調ユニット２を作動させる。

そのため、Ｓ８では、フェイス吹出部４０ａ、４１ａから乗員の顔付近に向けて空調風を吹き出すとともに、シート吹出部４５から乗員の腰、背に向けて空調風を吹き出している。なお、コンソール空調ユニット２の空調風は、運転席側シートのシート吹出部４５のみから吹き出している。

次に、Ｓ９で、シート温度センサ７３により検出されたシート表面温度がシート快適表面温度に達すると、図８（ｃ）に示すようにフェイス吹出部４０、４１に設けられた風向制御装置により、乗員の顔部分に加え乗員の手付近にむけて空調風を吹き出して冷却する。

人間の手は、皮膚血流変化の変化率が高く、熱伝達率も高く、乗員が顔、腰等に次いで冷却したい部位であるため、腰等の次に優先して冷却している。

また、皮膚血流変化の変化率が示すように、手は体内深部温度を血液の循環により放熱する末梢部位であり、手を冷却することで体内深部温度を放熱することができるが、体表面温度に比べ体内深部温度は下がり難いこともあり、体表面温度を下げる顔、腰等の次に優先して冷却している。

このように、人間の皮膚冷点分布、熱交換性を考慮して、まず乗員の顔部分を集中して冷却し、次に顔部分に加え乗員とシート６との接触部を冷却し、さらに次に乗員の手を冷却することで、車室内空調の即効性を向上させることができる。

ここで、本実施形態における乗員の手付近への空調風の吹出は、フェイス吹出部４０、４１の右側センタフェイス吹出部４０ａまたは右側サイドフェイス吹出部４１ａのいずれか一方の吹出部から吹き出すことができる。なお、具体的な乗員の手付近への空調風の吹出方向の変更は、風向調整グリル４６を手付近に向けることで行なうことができる。

乗員の手は、ＩＲセンサ７５により検出された温度分布により検出される。例えば、着座センサ７４により検出された乗員が運転者であれば、主に車両のステアリング付近に向けて空調風を吹き出すこととなる。

次に、Ｓ１０でＩＲセンサ７５により検出された乗員の表面温度が第３所定温度以下になった場合に、フェイス吹出部４０、４１及びシート吹出部４５の空調風の風量割合を徐々に下げ、図７（ｄ）に示すようにドア吹出部４３、コンソール吹出部４４における乗員が検出された側の吹出部から乗員の胸部および腕部付近に向けて空調風（冷風）を吹き出す。なお、第３所定温度は、実験等により決定される温度であり、第１所定温度より高く、第２所定温度より低い温度に設定されている。

ここで、乗員の胸部および腕付近は、熱交換性の高い部位であり、乗員の顔、手付近及びシート６に接する部位が冷却され温熱感的に安定状態に近づくと、乗員が日射などによる外乱が煩わしいと感じ部位である。

そのため、乗員の手を冷却した後に乗員の胸部および腕付近を冷却している。なお、ドア吹出部４３、コンソール吹出部４４からの空調風を皮膚冷点分布の比較的高い大腿部にも当たるように吹き出すことで、乗員の快適性を向上させることができる。

次に、Ｓ１１でＩＲセンサ７５により検出された乗員の表面温度が第１所定温度以下になった場合に、クールダウン制御を終了する。その後は、フェイス吹出部４０ａ、４１ａから空調風を吹き出す。

ここで、フェイス吹出部４０ａ、４１ａに設けられた風向調整グリル４６を、乗員に向けて揺らがせるように空調風を吹き出す制御を行なう。乗員近傍が冷却され温熱感的に安定状態に近づくと、吹き出される空調風が直接乗員の体に当たることが煩わしいと感じ始めるためである。

具体的には、図９の矢印Ａ方向に風向調整グリル４６の縦ルーバ４８を左右にスイングさせ、または、矢印Ｂ方向に横ルーバ４９を上下にスイングさせることで、空調風を揺らがせて冷却対象部位（吹出対象となる部位）付近に吹き出す。例えば、乗員の顔付近から首付近にかけて上下に空調風を揺らがせて吹き出す。

これにより、空調風が冷却対象部（吹出対象となる部位）に集中して吹き出されることで発生する乗員の煩わしさやドラフト感（局部に対する過度の冷却）を抑制することができる。

また、Ｓ６において、ＩＲセンサ７５により検出された乗員の表面温度が、第１所定温度より小さい場合、クールダウン制御が不要であると判断し、運転席に着座している乗員にのみ上記Ｓ１１の処理を行なう。

その後、車両用空調装置のエアコンスイッチ７８のオフ等により空調制御装置のファン等の作動を停止する。

また、上述のクールダウン制御は、内外気切替箱２１の内気導入口２２から車室内空気を導入する内気循環モードに設定することで、例えば、図１０に示すようにフェイス吹出部４０ａ、４１ａから乗員に向けて吹き出された空調風を、乗員足元に設けられた吸込口で吸い込むことができる。これによれば、乗員の中心として循環させることができ、省能力で車両用空調装置の空調性能を向上させることができる。

上述のように、本実施形態における乗員への空調風の吹出タイミングは、まず第１に車両右側空調ユニット１０からの空調風をフェイス開口部４０、４１から乗員の顔付近（空気側）に吹き出し、次いで第２に顔付近への空調風の吹き出しに加え、コンソール空調ユニット２からの空調風をシート６から吹き出している。

さらに、シート６の乗員との接触部が温熱感的に安定してくるのをシート温度センサ７３で検出すると、第３に乗員の顔付近、乗員とシート６との接触部乗員への空調風の吹き出しに加え、フェイス吹出部４０の右側センタフェイス吹出部４０ａまたは右側サイドフェイス吹出部４１ａからの空調風を乗員の手付近に吹き出している。さらにまた、第４に日射等の熱負荷を受けて不快な乗員のドア側部分等を、乗降用ドア５及びコンソール４から空調風（冷風）を吹出している。

このように、乗員への空調風の吹出タイミングを、人間の皮膚冷点分布および熱交換性を考慮して決定することで、車室内空調の即効性を高めることで、省能力で車両用空調装置の空調性能を向上させることができる。

さらに、車両に搭乗している乗員が一名のみの状態の場合、乗員を中心に空調風を吹き出し空調能力を集中させることで、省能力で車両用空調装置の空調性能を向上させることができる。

さらにまた、室内空調ユニット１を乗員が検出された側の空調ユニット１０、１１のみを作動することで、省能力で車両用空調装置の空調性能を向上させることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図１１に基づいて説明する。本第２実施形態では、上記第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図１１は、本実施形態に係る室内空調ユニット１の概略構成図を示している。

第１実施形態における室内空調ユニット１は、空調ケース２０の内部が中央仕切り板１２により車両右側通路１３と車両左側通路１４とに仕切られているが、本第２実施形態における室内空調ユニット１は、空調ケース２０の内部であってヒータコア２７の下流側において、中央仕切り板１２の代わりに左右切替ドア３９を設けている。

左右切替ドア３９は、空調ケース２０内に回転自在に配置されており、図示しないサーボモータによって駆動されて、その回転位置（開度）が調整できるようになっている。左右切替ドア３９は、左右にそれぞれに分岐したフェイス開口部３０、フット開口部３１、デフロスタ開口部３２、ドア開口部３３の、左右の開口部の一方を全閉することができる。なお、クールダウン制御等の特別な制御を行なわない場合は、左右切替ドア３９は、その回転位置を調整することで中央仕切り板のように回転位置（図１１における左右切替ドア３９の破線部の状態）にすることで、車両右側通路１３（運転席側通路）と車両左側通路１４（助手席側通路）に仕切ることができる。

また、第１実施形態における室内空調ユニット１は、車両右側空調ユニット１０と車両左側空調ユニット１１においてそれぞれ独立して蒸発器２６、ヒータコア２７を備えていたが、本実施形態では、蒸発器２６、ヒータコア２７を共通化している。

上記構成において、第１実施形態において行なった図５のＳ４の乗員が検出された側の室内空調ユニット１のみを作動させる処理に変え、左右切替ドアを乗員が搭乗している側を全開し、乗員が搭乗していない側を全閉する処理を行なう。

これにより、室内空調ユニット１の最大冷房能力を高めることができ、第１実施形態の構成に比べ、車両用空調装置の即効性を向上させることができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。本第３実施形態では、上記第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

本実施形態では、クールダウン制御において乗員への空調風の吹出を、まず第１に車両右側空調ユニット１０で空調された空調風をフェイス吹出部４０ａ、４１ａから乗員の顔付近に集中させて吹き出す（図５におけるＳ７）。

第２にＩＲセンサ７５により検出された乗員の顔付近の表面温度が第２所定温度以下となった場合に、車両右側空調ユニット１０の作動を停止し、コンソール空調ユニット２を作動させ、コンソール空調ユニット２で空調された空調風をシート吹出部４５のみから乗員の腰、背に向けて吹き出す（図５におけるＳ８）。

第３にシート温度センサ７３により検出されたシート表面温度がシート快適表面温度に達すると、コンソール空調ユニット２の作動を停止させ、車両右側空調ユニット１０を作動させ、車両右側空調ユニット１０で空調された空調風を乗員の手付近にのみ吹き出す（図５におけるＳ９）。

そして、第４に、コンソール空調ユニット２を作動させ、各吹出部から所定の部位へと空調風を吹き出すようにしてもよい（図５におけるＳ１０）。

このように、乗員への空調風の吹出タイミングは、乗員の顔、乗員とシート６との接触部（乗員の腰・背）、乗員の手といった順番で、冷房対象部位に対応する空調ユニット以外の空調ユニットの作動を停止させることで、空調能力を冷房対象部位（局所部位）にのみに集中させるとともに、省能力で車両用空調装置の空調性能を向上させることができる。

（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、以下のように種々変形可能である。

（１）上記各実施形態では、クールダウン制御が必要であるか否かの判定を、ＩＲセンサ７５により検出された乗員の表面温度と所定温度との関係により行なっているが（Ｓ５）、これに限られず、内気センサ７１で検出される内気温ＴＲと温度設定スイッチ８１で設定された設定温度との温度差ΔＴ、又は内気温ＴＲと目標吹出温度ＴＡＯとの温度差ΔＴを空調制御装置１００によって算出し、温度差ΔＴと所定温度差の関係により判定してもよい。

この場合、空調制御装置１００により、温度差ΔＴが所定温度差以上である場合は、クールダウン制御が必要であると判断され、温度差ΔＴが所定温度差より小さい場合は、クールダウン制御が不要であると判断される。

（２）また、上記各実施形態では、クールダウン制御において、乗員の手付近への空調風をフェイス吹出部４０、４１から吹き出すようにしているが、これに限定されるものではなく種々変形可能である。例えば、図１２に示すように、乗員の手付近へ吹き出すためのハンド吹出部８２を設け、ハンド吹出部８２から乗員の手に空調風を吹き出してもよい。また、車両の操舵を行なうステアリングを、ステアリングから空調風を吹き出し可能に構成することで、ステアリング部分から乗員の手に空調風を吹き出してもよい。なお、その他の冷却対象部位（吹出対象部位である顔、腰等）への空調風の吹き出しについても同様に、上記各実施形態での説明に限定されるものでない。

（３）また、上記各実施形態では、シート６、コンソール４から空調風を吹き出すために、コンソール空調ユニット２を設けているが、コンソール空調ユニット２を設けず、室内空調ユニット１からダクトを介してシート６、コンソール４に空調風を供給してもよい。

（４）また、上記各実施形態では、着座センサ７４により車室内に乗員が一人いる場合にのみ、クールダウン制御を実施したが、これに限られず、乗員人数が所定人数以下の場合に、搭乗している乗員に向けてクールダウン制御を実施してもよい。例えば、運転席と助手席にのみ乗員が着座している場合、室内空調ユニット１の車両右側ユニット１０、車両左側ユニット１１、コンソール空調ユニット２のファン等を作動させて、運転席と助手席の乗員を中心にクールダウン制御を実施することができる。

（５）また、上記各実施形態では、着座センサ７４によりシート６に乗員が着座したか否かを判定したが、これに限られず、ＩＲセンサ７５により車室内の温度分布を検出し、乗員数および乗員の着座位置を検出することで、シート６に乗員が着座したか否かを判定してもよい。

（６）また、上記各実施形態のクールダウン制御では、乗員の冷却対象部位（吹出対象となる部位）に集中して空調風を吹き出すため、各冷却対象部位が所定基準温度にまで低下した場合には、風向調整グリル４６により空調風を揺るがせるように吹き出してもよい（図９参照）。これにより、これにより、空調風が冷却対象部に集中して吹き出されることで発生する乗員の煩わしさやドラフト感（過度の冷却）を抑制することができる。

（７）また、上記第３実施形態では、乗員への空調風の吹出タイミングは、乗員の顔、乗員とシート６との接触部（乗員の腰・背）、乗員の手といった順番で、吹出対象となる部位に対応する空調ユニット以外の空調ユニットの作動を停止させているが、これに限定されるものではなく種々変形可能である。乗員への空調風の吹出タイミングが、乗員の顔、乗員とシート６との接触部（乗員の腰・背）、乗員の手といった順番で行なうのであれば、例えば、車室内前部に設けられる室内空調ユニット１の作動状態を継続し、コンソール空調ユニット２のみを作動・作動停止状態に切替えるようにしてもよい。これによっても、省能力で車両用空調装置の空調性能を向上させることができる。

本発明の第１実施形態に係る車両用空調装置を有する車両の要部側面図である。 本発明の第１実施形態に係る風向調整グリルの概略図である。 本発明の第１実施形態に係る室内空調ユニットにおける左右独立制御の空気通路構成を示す概略断面図である。 本発明の第１実施形態に係る車両用空調装置の車両右側空調ユニットの模式的な断面図である。 本発明の第１実施形態に係る車両用空調装置のクールダウン制御を示すフローチャートである。 人間の皮膚冷点分布を示す特性図である。 人間の身体の熱交換性を示す特性図である。 本発明の第１実施形態に係るクールダウン制御時の空調風の吹出状態を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る風向調整グリルの作動を説明する作動説明図である。 本発明の第１実施形態に係るクールダウン制御時の空調風の吹き出し、吸い込み状態を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る室内空調ユニットにおける左右独立制御の空気通路構成を示す概略断面図である。 吹出部としてハンド吹出部を追加した車両の要部側面図である。

符号の説明

１…室内空調ユニット、２…コンソール空調ユニット、４…コンソール、５…乗降用ドア、６…シート、１０…車両右側空調ユニット、１１…車両左側空調ユニット、３９…左右切替ドア、４０…センタフェイス吹出部、４１…サイドフェイス吹出部、４３…ドア吹出部、４４…コンソール吹出部、４５…シート吹出部、４６…風向調整グリル、７４…着座センサ、７５…ＩＲセンサ、１００…空調制御装置。

Claims (11)

1. 車室内へ吹き出す空調風の温度調節を行なう空調ユニット（１、２）と、
   前記空調ユニット（１、２）で温度調節された空調風を、少なくとも車室内乗員の顔付近、乗員とシート（６）との接触部、乗員の手付近を含む吹出対象に向けて吹き出すことが可能な吹出部と、
   前記吹出部から吹き出す空調風の吹き出し制御を行なう空調風吹出制御手段（１００）とを備え、
   前記吹出部は、乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すフェイス吹出部（４０、４１）を含んで構成され、
   前記フェイス吹出部（４０、４１）は、センタフェイス吹出部（４０）とサイドフェイス吹出部（４１）とを有するとともに、乗員の手付近に向けて空調風の吹出方向を変更可能に構成されており、
   前記空調風吹出制御手段（１００）は、まず乗員の顔付近に空調風を吹き出し、次に乗員とシート（６）との接触部付近に空調風を吹き出し、次に前記フェイス吹出部（４０、４１）の空調風の吹出方向を変更して前記センタフェイス吹出部（４０）および前記サイドフェイス吹出部（４１）のいずれか一方の吹出部から乗員の手付近に空調風を吹き出すクールダウン制御を行なうことを特徴とする車両用空調装置。
2. 車室内へ吹き出す空調風の温度調節を行なう空調ユニット（１、２）と、
   前記空調ユニット（１、２）で温度調節された空調風を、少なくとも車室内乗員の顔付近、乗員とシート（６）との接触部、乗員の手付近を含む吹出対象に向けて吹き出すことが可能な吹出部と、
   前記吹出部から吹き出す空調風の吹き出し制御を行なう空調風吹出制御手段（１００）と、
   乗員の身体のうち前記吹出対象となる部位の表面温度の温度分布を検出する温度検出手段とを備え、
   前記空調風吹出制御手段（１００）は、前記温度検出手段により検出された前記表面温度の温度分布に基づいて乗員の手を検出可能に構成されるとともに、まず乗員の顔付近に空調風を吹き出し、次に乗員とシート（６）との接触部付近に空調風を吹き出し、次に前記表面温度の温度分布に基づいて検出された乗員の手付近に空調風を吹き出すクールダウン制御を行なうことを特徴とする車両用空調装置。
3. 車室内へ吹き出す空調風の温度調節を行なう空調ユニット（１、２）と、
   前記空調ユニット（１、２）で温度調節された空調風を、少なくとも車室内乗員の顔付近、乗員とシート（６）との接触部、乗員の手付近を含む吹出対象に向けて吹き出すことが可能な吹出部と、
   前記吹出部から吹き出す空調風の吹き出し制御を行なう空調風吹出制御手段（１００）とを備え、
   前記吹出部は、車室内前方に配置された計器盤（３）に設けられて乗員の手付近に向けて空調風を吹き出すハンド吹出部（８２）を含んで構成され、
   前記空調風吹出制御手段（１００）は、まず乗員の顔付近に空調風を吹き出し、次に乗員とシート（６）との接触部付近に空調風を吹き出し、次に前記ハンド吹出部（８２）から乗員の手付近に空調風を吹き出すクールダウン制御を行なうことを特徴とする車両用空調装置。
4. 車室内へ吹き出す空調風の温度調節を行なう空調ユニット（１、２）と、
   前記空調ユニット（１、２）で温度調節された空調風を、少なくとも車室内乗員の顔付近、乗員とシート（６）との接触部、乗員の手付近を含む吹出対象に向けて吹き出すことが可能な吹出部と、
   前記吹出部から吹き出す空調風の吹き出し制御を行なう空調風吹出制御手段（１００）とを備え、
   前記吹出部は、乗員の手付近に向けて空調風を吹き出し可能に構成されたステアリングを含んで構成されており、
   前記空調風吹出制御手段（１００）は、まず乗員の顔付近に空調風を吹き出し、次に乗員とシート（６）との接触部付近に空調風を吹き出し、次に前記ステアリングから乗員の手付近に空調風を吹き出すクールダウン制御を行なうことを特徴とする車両用空調装置。
5. 前記空調風吹出制御手段（１００）は、前記クールダウン制御において、まず乗員の顔付近に空調風を吹き出し、次に乗員の顔付近に加えて乗員とシート（６）との接触部付近に向けて空調風を吹き出し、次に乗員の顔付近および乗員とシート（６）との接触部付近に加えて、乗員の手付近に向けて空調風を吹き出すことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
6. 前記空調風吹出制御手段（１００）は、前記クールダウン制御において、まず乗員の顔付近にのみ空調風を吹き出し、次に乗員とシート（６）との接触部付近にのみ空調風を吹き出し、次に乗員の手付近にのみ空調風を吹き出すことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
7. 前記吹出対象は、乗員の胸または腕付近を含んでおり、
   前記空調風吹出制御手段（１００）は、前記クールダウン制御において、乗員の手付近に空調風を吹き出した後、乗員の胸または腕付近の少なくとも一方に向けて空調風を吹き出すことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
8. 前記吹出部に設けられ、空調風の吹出方向を調整する風向調整手段（４６）を備え、
   前記空調風吹出制御手段（１００）は、前記吹出対象となる部位の表面温度が所定温度以下となった場合に、前記風向調整手段（４７）により空調風の吹出方向を、前記吹出対象となる部位方向と前記吹出対象となる部位近傍方向とにスイングさせることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
9. 乗員の搭乗状態を検出する乗員検出手段（７４）を備え、
   前記空調風吹出制御手段（１００）は、前記乗員検出手段（７４）により検出した乗員に対して前記クールダウン制御を行なうことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
10. 前記空調ユニット（１）は、車室内の右側スペースを空調する右側空調ユニット（１０）と、車室内の左側スペースを空調する左側空調ユニット（１１）とを備え、
    前記乗員検出手段（７４）により前記右側スペースまたは前記左側スペースのみに乗員を検出した場合、乗員が検出された側の前記空調ユニット（１）のみを作動させることで、前記乗員検出手段（７４）により検出された乗員に空調能力を集中させることを特徴とする請求項９に記載の車両用空調装置。
11. 前記空調風吹出制御手段（１００）は、前記乗員検出手段（７４）により車室内の右側スペースまたは左側スペースのみに乗員を検出した場合、乗員が検出された側のスペースに対応する前記吹出部のみから前記空調風を吹き出すことで、前記乗員検出手段（７４）により検出された乗員に空調能力を集中させることを特徴とする請求項９または１０に記載の車両用空調装置。

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