JP4458908B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

本発明は車両用空調装置に関し、特に、乗員の個人的特性に起因する個人差に応じて車室内温度を乗員の快適温度に調節するのに好適な車両用空調装置に関する。

車両用空調装置の先行技術文献として下記の特許文献１と特許文献２を挙げることができる。

特許文献１に開示される車両用空調装置は、個人差のある環境条件を車室内温度の制御に反映させ防曇性や快適性を向上するためのものである。車両用空調装置は、一般的に、個人差のあるデフロスタ吹出し口からの温風による顔の火照り易さやその時々の環境条件に関係なくデフロスタからの風量や吹出し温度が変化するので、乗員に違和感を与えるという問題があったが、特許文献１による車両用空調装置はこの問題を解決することができる。このため特許文献１による車両用空調装置によれば、空調制御部は、ウィンドウへの空調風の吹出し風量、吹出し温度、配風割合、吹出し風速の上限値のいずれかを、乗員の操作に基づき可変可能な設定部を設けるように構成されている。

特許文献２に開示される車両用空調装置は、偏日射による乗員の温熱感覚の悪化を防止でき、かつ乗員の年齢や性別等により異なる温熱感覚を考慮した空調制御を行うものである。そこで特許文献２による車両空調装置によれば、車室内右側の室温と日射量に基づいて車室内右側の乗員が共通の温感範囲に入る中立温感を得るための気流速度を算出し、車室内左側の室温と日射量に基づいて車室内左側の乗員が共通の温感範囲に入る中立温感を得るための気流速度を算出し、これらの気流速度のそれぞれが得られるように、右側ダクトの吹出し口から吹出す空調空気の吹出し速度、および左側ダクトの吹出し口から吹出す空調空気の吹出し速度を制御するように構成されている。

上記の特許文献１および特許文献２に記載される車両用空調装置によれば、乗員の温度感覚の個人差を考慮して空調装置から車室内に吹き出される空調風の吹出し風量、吹出し温度、または吹出し速度等が制御される構成が開示される。しかしながら、これらの特許文献によれば、単に車両搭乗時における乗員の温度感覚の個人差を考慮して空調制御が行われる空調装置が開示されているだけにすぎない。乗員の個人的特性、例えば年齢、性別、人種、体格、体型等の一般的特性に起因する個人差を考慮したものではない。
特開２００３−１３６９３３号公報 特開平１１−３４６３３号公報

本発明の課題は、乗員の温度感覚の個人差を考慮して空調制御が行われる車両用空調装置をさらに改善して一般化するものであり、乗員の個人的特性（年齢、性別、人種等）に基づく個人差を考慮して当該乗員に最適な基本的な設定温度を車室内温度として算出し、算出した基本的な設定温度を温度調節スイッチ等の中立位置に設定しようとするものである。

本発明の目的は、上記の課題に鑑み、乗員の個人的特性（年齢、性別、人種、体格、体型等）に係る情報を得て個人差を考慮して当該乗員に最適な基本設定温度を求め、この基本設定温度を温度調節スイッチ等の中立位置に設定し、車室内温度を乗員の個人的特性に基づく個人差を考慮して最適に設定できる車両用空調装置を提供することにある。

本発明に係る車両用空調装置は上記の目的を達成するために次のように構成される。

この車両用空調装置は、車室内の温度を選択する回転摘みを含む温度調節部と、この温度調節部で選択された温度となるように送風温度を調節する空調装置と備え、さらに、乗員の個人的特性に係る情報を取得する乗員情報取得部と、この乗員情報取得部によって取得された個人的特性に係る情報に基づき乗員にとって快適な温度を算出する快適温度算出部と、快適温度算出部で算出された快適温度を、回転摘みの周囲に配置される調節温度範囲指標の中間位置を示す中立位置に設定する中立位置設定部を備えるように構成されている。

上記車両用空調装置では、乗員情報取得部によって乗員の年齢、性別、人種、体格、体型等の個人的特性に係るデータを入手し、このデータに基づき、かつ個人的特性について予め用意されたテーブルを利用して、乗員に対してその個人的特性に対応する基本設定温度を算出し、この基本設定温度を制御目標である車室内温度として設定する。さらに車両用空調装置では、算出された基本設定温度を温度調節スイッチ等の温度調節部と関連づけ、当該基本設定温度を温度調節部の中立位置に一致するように設定する。このような構成に基づいて、車両用空調装置の温度調節部において、乗員の年齢や性別等に起因する個人差に依存する異なる好みの温度領域を乗員に対応させて設定することが可能となる。

本発明によれば、車両用空調装置において、乗員の年齢、性別、人種、体格、体型等の個人的特性に係る情報を得て個人差を考慮して当該乗員に最適な基本設定温度（車室内温度）を算出し、算出した基本設定温度を温度調節スイッチの中立位置に設定するように制御したため、乗員の年齢や性別等に起因する個人差に依存する異なる好みの温度領域を乗員に対応させて設定でき、さらに温度調節幅を少なくでき、かつ必要な調節代を残すことができるという効果が発揮される。

以下に、本発明の好適な実施形態（実施例）を添付図面に基づいて説明する。

図１は、本発明に係る車両用空調装置を備える自動車の前半部の側面から見た構成を概略的に示す。図１では、自動車１１の車室１２の部分とエンジンルーム１３の部分が示されている。車室１２にはシート１４に着座した運転者１５が示されている。エンジンルーム１３内にはエンジン１６が配置されている。エンジン１６から出力される動力を伝達する駆動力伝達機構の図示は省略されている。

空調装置１７に関係する構成を説明する。最初にエンジン冷却装置を説明する。上記エンジン１６の前側（図１中左側）にはラジエータ１８およびラジエータ用ファン１９が配置される。エンジン１６の内部には冷却水通路２０，２１が形成され、さらにエンジン１６とラジエータ１８の間には冷却水配管２２，２３が設けられている。エンジン内部の冷却水通路２０、冷却水配管２２、ラジエータ１８、冷却水配管２３、冷却水通路２１の順で冷却水の循環流路（エンジン冷却水回路）が形成される。ラジエータ１８の流出側に位置する冷却水配管２３は冷却水通路２１に接続され、ラジエータ１８で冷却された低温の冷却水が流れる。ラジエータ１８の流入側に位置する冷却水配管２２は冷却水通路２０に接続され、エンジン１６で加熱された高温の冷却水（温水）が流れる。エンジン１６の内部で冷却水通路２０，２１はつながっている。上記のごとき冷却水の循環は、例えば冷却水配管２３に設けた冷却水ポンプ２４によって行われる。

上記のエンジン冷却装置によれば、冷却水が上記エンジン冷却水回路を循環し、エンジン１６で発生した熱を吸収した冷却水（温水）はラジエータ１８で冷却されて低温化され、再びエンジン１６に供給される。こうしてエンジン冷却水回路を冷却水が循環してエンジン１６の冷却が継続される。

空調装置１７は、上記の冷却水通路２０に接続されるヒータコア用配管３１と、冷却水ポンプ２４を介して上記の冷却水通路２１に接続されるヒータコア用配管３２を備える。配管３１と配管３２はヒータコア３３を経由して温水の循環流路（ヒータ回路）を形成する。ヒータコア３３は熱交換器である。上記の循環流路においてヒータコア用配管３１にはウォータバルブ３４が設けられている。ヒータコア３３は、空調ダクト３５内に配置されている。

空調ダクト３５には、エンジンルーム１３側に位置する上流側から、送風ファン３６、エバポレータ（室内熱交換器）３７、開閉自在のエアミックスドア３８、上記のヒータコア３３、および吹出し口４１，４２が設けられている。エバポレータ３７は送風ファン（送風機）３６から送られてくる空気を冷却する。吹出し口４１は例えばベンド用吹出し口であり、吹出し口４２は例えばフット用吹出し口である。

空調ダクト３５では、上記のエアミックスドア３８によって、空調ダクト３５内を通過する空気をヒータコア３３を通過させる部分（ホット側空気、図２の空気部分６１）とヒータコア３３をバイパスさせる部分（非ホット側空気、図２の空気部分６２）に振り分けられる。こうして、空調ダクト３５の構成によれば、車室１２内に温度調整された空気を供給することができる。図１において４３は車室１２とエンジンルーム１３とを隔てる隔壁を示す線である。

上記の空調装置１７によれば、エンジン冷却水回路のエンジン熱で温められた温水をヒータ回路に流して循環させる。この温水循環に基づき、ヒータコア３３において、ここを通過する空気を暖めることができ、暖かい空気を車室１２へ供給することができる。そこで、この暖かい空気の流量をエアミックスドア３８によって適宜に調整することにより、ヒータコア３３を通過する空気とヒータコア３３をバイパスする空気との混合割合を調整し、吹出し口より吹出される空気の温度を調整する。

図２は、本発明に係る車両用空調装置１７の制御系を含めた構成を示す図である。空調装置１７に関する空調ダクト３５の部分の構造は前述した通りであり、図１で説明した要素と同一の要素には同一の符合が付されている。図２において、空調装置１７では、さらに、吹出し口での空気の温度を検出するための吹出し口温度センサ５５、エアミックスドア３８を開閉自在にする回転機構５７、エアミックスドア３８の開度を変えるエアミックスドア駆動モータ５６Ｍが設けられている。

制御装置５０には、エアミックスドア駆動モータ５６Ｍへ駆動指令信号を送るエアミックスドア開度設定部５６が設けられている。制御装置５０は自動車１１に搭載された車載コンピュータで実現される。

送風機３６のファンから送出される空気６０は、エバポレータ３７を通過し冷却されて出てくる。冷却された空気は、エアミックスドア３８の開度に応じて、ヒータコア３３を通過させる部分（ホット側空気）６１とヒータコアをバイパスさせる部分（非ホット側空気）６２とに振り分けられる。エアミックスドア３８の開度位置に応じてホット側空気６１と非ホット側空気６２との混合比が変えられる。

エアミックスドア３８の開度は、ヒータコア３３を通過させる通路を完全に閉じる角度（０％）からヒータコア３３をバイパスさせる通路を完全に閉じる角度（１００％）の範囲で決まる。

エアミックスドア３８の開度を変えるエアミックスドア駆動モータ５６Ｍの動作は、制御装置５０のエアミックスドア開度設定部５６から与えられる駆動指令信号によって制御される。

制御装置５０には、入力信号として、例えば、室内温度センサ５１からのＴｒ（車室内空気温度に係る信号）、日射量センサ５２からのＴsun（車室内へ入射する日射量に係る信号）、外気温度センサ５３からのＴam（車室外空気温度に係る信号）、温度調節スイッチ５４からのＴset（車室内空気設定温度に係る信号）、吹出し口温度センサ５５からのＴout（吹出し口での空気の温度に係る信号）が入力されている。Ｔｒ，Ｔsun，Ｔam，Ｔoutそれぞれは、対応する各センサ５１，５２，５３，５５から出力される検出信号である。また、温度調節スイッチ５４は、図１に示すごとく運転席前面のエアコン操作パネル５８に設けられ、運転者１５の選択行為で操作されるスイッチである。従って上記の「Ｔset」は、原則的に、運転者１５の選択操作に基づき設定される設定温度である。

自動車１１に装備された上記空調装置１７はオートエアコンとして構成されている。

次に、上記のごとき基本的構成を有する車載用空調装置において、制御系に対して図３に示す調節システムが付加される。

この空調装置１７の動作状態の設定を制御するシステムでは、上記自動車１１に搭乗する運転者１５（またはその他の乗員）の個人的特性（年齢、性別、人種、体格、体型、温度感覚等）を検出し、当該個人差に起因する基本設定温度を求め、求めた基本設定温度に基づいて上記温度調節スイッチ５４の中立位置における温度を設定するようにしている。これにより、オートエアコンである空調装置１７における温度調節スイッチ５４で設定される中立位置が、自動車１１に搭乗する運転者１５の個人差を考慮して運転者１５ごとに異なった快適温度（基本設定温度）に設定されることになる。

図３において、上記温度調節スイッチ５４は、回転摘み部５４ａと、その周囲に配置された調節温度範囲指標部５４ｂを備える。調節温度範囲指標部５４ｂはその中間位置が中立位置７１として設定されている。図３に示した調節温度範囲指標部５４ｂにおいて、中立位置７１の右半分が高温側であり、左半分が低温側であり、それぞれ例えば７℃分の調節範囲が設定されている。

上記の温度調節スイッチ５４において、調節温度範囲指標部５４ｂにおける中立位置７１で設定される温度は変化させることが可能な構成になっており、後述のごとく、運転者１５の個人差に応じて運転者１５に最適な任意の温度（θ１［℃］）に設定される。この結果、温度調節スイッチ５４によれば、空調装置１７により、運転者１５の選択操作に基づいてθ１±７［℃］の範囲で車室内温度を調節することが可能となる。

次に、オートエアコンの空調装置１７で、温度調節スイッチ５４における中立位置７１に設定される温度（基本設定温度）の決め方および決めるための構成を説明する。

図３に示すごとく、空調装置１７に付加される調節システムでは乗員情報取得部７２が設けられる。乗員情報取得部７２は、自動車１１に搭乗する運転手１５の個人的特性に係る情報を取得する手段である。個人的特性としては、具体的に、例えば年齢、性別、人種、体格、体型等である。乗員情報取得部７２の具体的構成としては、例えば、顔画像認識装置、座席シート荷重検出装置、座席シート位置検出装置等が用いられる。顔画像認識装置によれば、運転者１５の顔画像を取得する構成によって、顔画像データに基づき年齢、性別、人種についての情報を推定処理で取得することができる。また座席シート荷重検出装置や座席シート位置検出装置によれば、それらによって得られる体重データや位置データに基づき年齢、性別、人種、体格、体型等についての情報を推定処理で得ることができる。

乗員情報取得部７２によって得られた運転者１５の個人的特性を特定する情報に係るデータは、上記制御装置５０内に設けられた快適温度算出部７３に入力される。快適温度算出部７３は、入力された個人情報に係るデータに基づき、そのメモリに用意されたテーブル（マップ）を利用して運転者１５にとって快適である最適な基本設定温度を算出する。メモリに用意されるテーブルの一例を図４に示す。図４において、（Ａ）は年齢・性差による産熱の違いを示すテーブルであり、（Ｂ）は人種による産熱の違いを示すテーブルであり、（Ｃ）は肌の色による日射吸収率の違いを示すテーブルであり、（Ｄ）は体格・体型による放熱抵抗の違いを示すテーブルである。以上のテーブルを利用して、乗員の個人的特性に応じた最適な基本設定温度が算出される。例えば日本人の成人男性の場合には、基本設定温度は２３℃である。

快適温度算出部７３で算出された基本設定温度に係るデータは次の中立位置設定部７４に供給される。中立位置設定部７４は、運転者１５にとって快適な基本設定温度（例えば２３℃）を、前述のごとく温度調節スイッチ５４の中立位置７１に設定する機能を有している。中立位置設定部７４は、温度調節スイッチ５４に中立位置設定信号を供給して、調節温度範囲指標部５４ｂにおける中立位置７１での設定温度が上記基本設定温度になるように指示を出す。これにより、温度調節スイッチ５４において、調節温度範囲指標部５４ｂにおける中立位置７１での温度が、運転者１５の個人差に応じて運転者１５に最適な基本設定温度（例えば２３℃）に設定される。

上記において、日本人の青年男性では中立位置７１は例えば２３℃に設定されるが、例えば高齢の日本女性の場合には中立位置７１を２６℃に自動的に変更する。

これにより、運転者等の乗員の年齢や性別等による個人差に依存する異なる好みの温度領域を乗員に対応させて設定できるので、温度調節幅を少なくでき、かつ必要な調節代を残すことができる。

以上の実施形態で説明された構成、形状、大きさおよび配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎず、また数値については例示にすぎない。また本実施形態においては、乗員情報取得部として顔画像認識装置や座席シート荷重検出装置、座席シート位置検出装置などを用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば乗車時に乗員によってこれらの情報を入力する装置を準備することも可能である。従って本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。

本発明は、オートエアコンの車両用空調装置において温度調節スイッチの中立位置を乗員の個人的特性に起因する最適な快適温度に設定することに利用される。

本発明に係る車両用空調装置を備える自動車の前半部の側面から見た構成を概略的に示す図である。 本発明に係る車両用空調装置の制御系を含む要部構成を示す図である。 本発明に係る車両用空調装置における温度調節スイッチに関連する特徴的構成を示すブロック図である。 個人的特性に関するテーブルの例を示すテーブル図である。

符号の説明

１１ 自動車
１２ 車室
１４ シート
１５ 運転者
１７ 空調装置
５０ 制御装置
５４ 温度調節スイッチ
７１ 中立位置
７２ 乗員情報取得部
７３ 快適温度算出部
７４ 中立位置設定部

Claims (1)

1. 車室内の温度を選択する回転摘みを含む温度調節手段と、この温度調節手段で選択された温度となるように送風温度を調節する空調手段と備えた車両用空調装置において、
   乗員の個人的特性に係る情報を取得する乗員情報取得手段と、
   前記乗員情報取得手段によって取得された前記個人的特性に係る情報に基づき前記乗員にとって快適な温度を算出する快適温度算出手段と、
   前記快適温度算出手段で算出された前記快適温度を、前記回転摘みの周囲に配置される調節温度範囲指標の中間位置を示す中立位置に設定する中立位置設定手段と、
   を備えたことを特徴とする車両用空調装置。

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