JP4613718B2 - 車両用空調装置および車両用空調制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両用空調技術に関する。

車室内に吹き出される空調風の風向きを上下および左右方向にスイングさせることで乗員への風速感を変化させる車両用空調装置が知られている（特許文献１参照）。

特開２００２−２０５５４０号公報

しかし、従来の車両用空調装置では、空調風の変化周期を乗員の呼吸周期に無関係に一定の周期でしか制御できないので、乗員に与える清涼感を効果的に高めることができなかった。

（１） 請求項１の発明による車両用空調装置は、ブロアモータによりブロアファンを駆動して空気を吐き出す送風機と、送風機から吐き出された空気を冷却するエバポレータと、エバポレータで冷却された空気を再加熱するヒータと、ヒータへの配風比を調節するエアミックスドアと、乗員の前部へ空調風を送風する吹き出し口と、吹き出し口から送風される空調風の風量を変更する風量変更手段と、吹き出し口から送風される空調風の送風方向を変更する風向変更手段と、乗員の呼吸周期を検出する呼吸周期検出手段と、風量変更手段および／または風向変更手段を制御して吹き出し口から送風される空調風の風量および／または風向を変更することで、乗員に向かって送風される空調風の風速変化周期を制御する制御手段とを備え、制御手段は、呼吸周期検出手段で検出された呼吸周期に基づいて、乗員が息を吸うときには乗員が息を吐くときよりも乗員に向かって送風される空調風の風速が早くなるように風量変更手段および／または風向変更手段を制御することを特徴とする。
（２） 請求項５の発明による車両用空調制御方法は、車室内または車室外の空気を冷却および／または加熱して車室内に空調空気として送風する際に、乗員の呼吸周期を検出し、検出した呼吸周期に基づいて、乗員が息を吸うときには乗員が息を吐くときよりも乗員に向かって送風される空調風の風速が早くなるように吹き出し口から送風される空調風の風量および／または吹き出し口から送風される空調風の送風方向を変更することを特徴とする。

本発明によれば、乗員に与える清涼感を効果的に高めることができる。

図１〜７を参照して、本発明による車両用空調装置の一実施の形態を説明する。図１は、本実施の形態の車両用空調装置を搭載した右ハンドル車を車両斜め後方から見た斜視図であり、図２は、空調ユニット１００の全体構成を示す図である。車両用空調装置ＡＣは、車両Ｖのインストルメントパネル２００の内側に設けた空調ユニット１００を備えている。インストルメントパネル２００には、乗員が車両用空調装置ＡＣのＯＮ、ＯＦＦや車室内温度の設定などの操作を行うための空調操作部１と、後述する空調制御に必要な赤外線カメラ３１とが設けられている。車両用空調装置ＡＣでは、空調操作部１の温度設定器１ａによって運転席側と助手席側とで異なる温度設定が可能である。

インストルメントパネル２００には、前席乗員に対して直接送風することができる運転席窓側の吹き出し口である運転席側サイドベント口１１０と、運転席側中央の吹き出し口である運転席側センターベント口１２０と、助手席側中央の吹き出し口である助手席側センターベント口１３０と、助手席窓側の吹き出し口である助手席側サイドベント口１４０とが設けられている。インストルメントパネル２００上面にはフロントガラスに沿って送風するためのデフ口２０が設けられている。インストルメントパネル２００の下部には、乗員の足下付近に調和空気を送風するための運転席側のフット口２３ａと、助手席側のフット口２３ｂとが設けられている。なお、説明の便宜上、本実施の形態では、図１に示すように車両左右方向、車両前後方向、車両上下方向を規定する。

空調ユニット１００は、空調空気の流路となるケース１０の内部に、ファン１１を駆動するブロアモータ１２と、ファン１１により送風された空気を除湿、冷却するエバポレータ１３とを備えている。ケース１０は、仕切板９によってエバポレータ１３の下流側で、運転席側へ空調空気を送風するための流路１４ａと、助手席側へ空調空気を送風するための流路１４ｂとに分割されている。後述するように、運転席側と助手席側とで、異なる空調制御を可能とするため、各流路１４ａ，１４ｂには、それぞれエバポレータ１３で除湿、冷却された送風空気を再加熱するヒータコア１５ａ，１５ｂと、ヒータコア１５ａ，１５ｂへの配風比を調節するエアミックスドア１６ａ，１６ｂとが設けられている。

ケース１０のインテーク部５には内外気切換ドア６が設けられている。この内外気切換ドア６により、内気導入口７からの吸気もしくは外気導入口８からの吸気の切替が行われる。電圧で制御されるブロアモータ１２により駆動されるファン１１で加圧、送風された送風空気は、エバポレータ１３を通過して除湿、冷却される。エバポレータ１３を通過した空気は、エアミックスドア１６ａ，１６ｂにより決定される配風比でヒータコア１５ａ，１５ｂを通過する空気と、ヒータコア１５ａ，１５ｂを通過しない空気とに分配される。エアミックスドア１６ａ，１６ｂで分配されてヒータコア１５ａ，１５ｂを通過した空気と、ヒータコア１５ａ，１５ｂを通過しなかった空気とは、ヒータコア１５ａ，１５ｂの下流で再び合流し、車室内に供給される。

空調ユニット１００は、空調風を車室内へ配風するために、各ベント口１１０〜１４０に接続されるベントダクト１９ａ，１９ｂと、ベントダクト１９ａ，１９ｂを開閉するベントドア１８ａ，１８ｂと、フット口２３ａ，２３ｂに接続されるフットダクト２５ａ，２５ｂと、フットダクト２５ａ，２５ｂを開閉するフットドア２４ａ，２４ｂとを備えている。各流路１４ａ，１４ｂは、下流で再び合流している。この合流部分には、デフ口２０に接続されるデフダクト２２と、デフダクト２２を開閉するデフドア２１とが設けられている。

各ベント口１１０〜１４０には、車室内に送風される空調空気の送風方向を調節するためのルーバ１１１，１２１，１３１，１４１が設けられている。図示はしないが、各ルーバ１１１，１２１，１３１，１４１は、縦方向の送風方向を調節するルーバ機構と、横方向の送風方向を調節するルーバ機構とを備えており、各ベント口１１０〜１４０から吹き出される空調空気の流れを上下左右方向に偏向させる。

図３に示すように、この車両用空調装置ＡＣは、オートエアコンアンプ３０を備え、赤外線カメラ３１で撮像された熱画像のデータ、空調操作部１の温度設定器１ａからの信号、車両用空調装置ＡＣの熱負荷を検出するための外気温センサ３５、日射センサ３６および室温センサ３７からの検出信号がオートエアコンアンプ３０に入力される。オートエアコンアンプ３０は、車室内温度が温度設定器１ａで設定された設定温度になるよう各センサ３５〜３７からの情報を基に空調運転条件の演算を行う。また、後述するように、オートエアコンアンプ３０は、赤外線カメラ３１で撮像した熱画像のデータに基づいて、乗員の呼吸状態を検出して、空調風の送風方向を制御する。

演算された空調運転条件に基づいて、オートエアコンアンプ３０は、所定の風量となるようブロアモータ１２の電圧ＶＦを制御するとともに、エアミックスドア１６ａ，１６ｂの開度ＸＭａ，ＸＭｂおよび各ドア１８ａ，１８ｂ，２１，２４ａ，２４ｂの開度、各ルーバ１１１，１２１，１３１，１４１の駆動位置を、それぞれ運転席側と助手席側とで別々に制御する。また、オートエアコンアンプ３０の演算による制御とは別に、乗員による空調操作部１の操作に基づいて各ドア１８ａ，１８ｂ，２１，２４ａ，２４ｂの開閉や、吹き出し口のモード設定、各ルーバ１１１，１２１，１３１，１４１の駆動制御も可能である。

このように、上記構成の車両用空調装置ＡＣは、オートエアコンアンプ３０によりブロアモータ１２の電圧（回転数）と、エアミックスドア１６ａ，１６ｂの開度と、各ドア１８ａ，１８ｂ，２１，２４ａ，２４ｂの開度と、各ルーバ１１１，１２１，１３１，１４１の駆動位置とを制御して、車室内が設定温度になるよう風量、温度、風向を調節した空調空気を車室内に送風する。また、上述のように、車両用空調装置ＡＣは、空調空気を車室内に送風する際、乗員の呼吸状態に応じて空調風の送風方向を制御する。

−−−赤外線カメラ３１の熱画像に基づく空調制御−−−
赤外線カメラ３１は、撮像対象物からの赤外線を捉えることができるカメラであり、図１に示すように、車室内を撮像するようにインストルメントパネル２００の左右方向略中央に車両Ｖの後方に向けて設置され、図４（ａ）に示すように、運転席側の乗員および助手席側の乗員を含む車室内部の熱画像を撮像可能である。図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す熱画像の運転席側の一部の領域を示す図である。オートエアコンアンプ３０は、赤外線カメラ３１で撮像した熱画像のデータに基づいて、図４（ａ），（ｂ）に示すような運転席側の領域および助手席側の領域について画像処理をすることで、各座席の乗員の有無、および各座席の乗員の鼻孔や口元付近の温度を検出する。

図４（ａ）に示す熱画像では、運転席側の乗員および助手席側の乗員の大腿部より上部が撮像されている。ここで、４０は、運転席側の乗員の熱画像（乗員画像）であり、４１は、運転席側の乗員の頭部の熱画像（頭部画像）である。４２は、運転席側の乗員の頭部画像４１のうち、鼻孔や口元付近の領域を示している。また、６０は、助手席側の乗員の熱画像（乗員画像）であり、６１は、助手席側の乗員の頭部の熱画像（頭部画像）である。

なお、助手席側についての熱画像の画像処理、および、助手席側の空調制御は、運転席側と同じであるので、以下の説明では、運転席側について説明し、助手席側についての説明を省略する。オートエアコンアンプ３０は、赤外線カメラ３１の設置位置と、赤外線カメラ３１の撮像範囲とから、撮像された熱画像における乗員の運転席の着座位置を特定し、着座位置の温度分布から運転席の乗員の有無を検出する。

オートエアコンアンプ３０は、運転席に乗員が着座していると判断した場合、熱画像のデータから乗員の鼻孔や口元付近の領域の温度を検出する。具体的には、オートエアコンアンプ３０は、赤外線カメラ３１の設置位置と、赤外線カメラ３１の撮像範囲とから、運転席乗員の頭部の存在位置、すなわち、図４（ｂ）に示す熱画像における頭部画像４１および領域４２を特定する。そして、領域４２内の温度分布から、たとえば領域内の平均温度や最大温度をその領域の代表温度Ｔｂとして検出する。この代表温度Ｔｂは、運転席乗員の呼吸によって変化する。すなわち、代表温度Ｔｂは運転席乗員が息を吸ったときに低下し、運転席乗員が息を吐いたときに上昇する。

オートエアコンアンプ３０は、代表温度Ｔｂの変化から、撮像された熱画像が、代表温度Ｔｂが上昇するパターン（パターンＡ）か、代表温度Ｔｂが低下するパターン（パターンＢ）であるか否かを判別して、これら２つのパターンの変化周期を取得する。図５（ａ），（ｂ）に示すように、乗員が息を吐いたときには熱画像のパターンはパターンＡとなり、乗員が息を吸ったときには熱画像のパターンはパターンＢとなる。このように乗員の呼吸と撮像された熱画像のパターンとが対応するので、熱画像のパターンの変化周期を取得することで乗員の呼吸周期を取得できる。

乗員が息を吸うときに、乗員に向かって送風される空調風の乗員近傍における風速（以下、乗員前風速Ｖと呼ぶ）が高くなれば、乗員が周囲の空気よりも直接送風された空調風を優先的に吸うことができるので、乗員の吸気における直接送風された空調風の割合が増える。たとえば冷房運転の際、乗員が息を吸うときに乗員前風速Ｖが高くなれば、周囲よりも温度の低い空気を乗員が呼吸器官を通してより多く取り込むことができるので、乗員に与える清涼感を高めることができる。なお、乗員が息を吐くときには、呼吸器官で冷気を取り込まないので、乗員前風速Ｖを高くしておく必要がない。

本実施の形態の車両用空調装置では、オートエアコンアンプ３０は、赤外線カメラ３１で撮像した熱画像から得られたパターンＡ，Ｂの変化周期と乗員前風速Ｖの変化周期とを同期させて、乗員が息を吸うときに、乗員前風速Ｖを高める。具体的には、オートエアコンアンプ３０は、撮像した熱画像から得られたパターンＡ，Ｂの変化周期に基づいて、各ルーバ１１１，１２１の駆動位置を制御することで、乗員が息を吸うときに、乗員前風速Ｖが高くなるように空調風の風向きを制御する。

乗員が効果的に空調風を吸引できるためには、乗員が息を吸っている間に乗員前風速Ｖが最大値となることが必要である。そこで、図５（ａ），（ｃ）に示すように、オートエアコンアンプ３０は、乗員が息を吸い始めるタイミングから呼吸周期の略４分の１周期分だけ先に乗員前風速Ｖが上昇し始めるように各ルーバ１１１，１２１の駆動位置を制御する。すなわち、乗員前風速Ｖの変化周期の位相は、乗員の呼吸の変化周期の位相よりも略４分の１周期だけ進められている。なお、図５（ｃ），（ｄ）に示すように、空調風の温度が車室内の温度よりも低い場合、乗員近傍における空気の温度（以下、乗員前温度と呼ぶ）は、乗員前風速Ｖが高くなれば低下し、乗員前風速Ｖが低くなれば上昇する。

乗員が乗車前に車両Ｖまで走って来た場合などのように乗員の呼吸周期が短い場合、上述した空調制御では、乗員前風速Ｖの変化周期も短くなるので、乗員が風速の変化を煩わしく感じる恐れがある。そこで、本実施の形態の車両空調装置では、乗員の呼吸周期が所定の値よりも短い場合には、上述したような乗員の呼吸周期と連動した乗員前風速Ｖの制御を行わず、乗員前風速Ｖの変化周期が１／ｆ ゆらぎ特性となるように空調風を制御する。すなわち、オートエアコンアンプ３０は、撮像された熱画像のパターンＡ，Ｂの変化周期が所定値βよりも短い場合、乗員前部における空調風の風速変化周期が１／ｆ ゆらぎ特性となるように各ルーバ１１１，１２１の駆動位置を制御する。

１／ｆ ゆらぎとは、パワースペクトルが周波数ｆに反比例するゆらぎである。この１／ｆゆらぎは小川のせせらぎなど自然界に多く存在するリズムであり、人間に１／ｆゆらぎ特性を持つ刺激を与えることにより心地よさを与えることが知られているリズムである。

助手席乗員についても上述と同様に、助手席乗員の呼吸状態に応じて各ルーバ１３１，１４１の駆動位置が制御されて、空調風の風向きが制御される。

図６は、この車両用空調装置ＡＣで実行される空調運転プログラムの動作を示す図である。図６のプログラムは、オートエアコンアンプ３０で実行される。イグニッションスイッチがＯＮになり、車両用空調装置ＡＣのオートエアコンアンプ３０に電源が供給された状態で空調操作部１の空調スイッチがＯＮとなったとき、図６のプログラムは動作を開始する。ステップＳ１００において、オートエアコンアンプ３０の不図示のメモリに格納されている前回の車両用空調装置ＡＣの運転状態を読み出してステップＳ２００へ進む。ステップＳ２００において、ステップＳ１００で読み出した前回の車両用空調装置ＡＣの運転状態と、各センサ３５〜３７からの検出信号と、風量や設定温度など空調操作部１の各操作スイッチの状態信号とに基づいて、送風空気の吹き出し温度を演算する。

ステップＳ３００において、ステップＳ２００で演算した吹き出し温度に対応するエアミックスドア１６ａ，１６ｂの開度ＸＭａ，ＸＭｂを演算してステップＳ４００へ進む。ステップＳ４００において、ブロアモータ１２の電圧ＶＦ（目標ブロアモータ電圧）を演算して、ステップＳ５００へ進む。ステップＳ５００において、各ステップで演算したＸＭａ，ＸＭｂやＶＦ、各センサ３５〜３７からの入力信号、および空調操作部１の各操作スイッチの状態信号に基づいて吹き出し口を決定してステップＳ６００へ進む。ステップＳ６００のサブルーチンにおいて、各ベント口１１０〜１４０に設けられた各ルーバ１１１，１２１，１３１，１４１の駆動制御に関する演算を行い、ステップＳ７００へ進む。ステップＳ６００のサブルーチンについては後述する。ステップＳ７００において、各ステップで演算した結果に基づいて車両用空調装置ＡＣの運転を開始してステップＳ１００へ戻る。

−−−ステップＳ６００のサブルーチン−−−
図７は、ステップＳ６００のサブルーチンで実行されるプログラムの処理を示すフローチャートである。なお、ステップＳ６００のサブルーチンでは、運転席側および助手席側のそれぞれについて処理が行われるが、いずれも処理内容は同じであるので、以下の説明では運転席側について説明し、助手席側についての説明を省略する。

ステップＳ６０１において、乗員前風速Ｖを変化させるか否かを判断する。すなわち、ステップＳ５００で決定された吹き出し口に各ベントドア１１０，１２０が含まれているか否かを判断する。ステップＳ６０１が否定判断されると、ステップＳ６５１へ進み、ルーバ１１１，１２１を駆動しないこと決定してメインルーチンに戻る。ステップＳ６０１が肯定判断されるとステップＳ６０３へ進み、赤外線カメラ３１で撮像した熱画像から運転席乗員が着座しているか否かを判断する。

ステップＳ６０３が肯定判断されるとステップＳ６０５へ進み、赤外線カメラ３１で撮像した熱画像のパターンの変化を検出するまで待機する。ステップＳ６０５が肯定判断されるとステップＳ６０７へ進み、ステップＳ６０５で変化検出した後の熱画像のパターンが上述したパターンＡであるか否かを判断する。

ステップＳ６０７が肯定判断されるとステップＳ６０９へ進み、現在の時刻ｔをｔＡに記憶してステップＳ６１１へ進む。ステップＳ６１１において、赤外線カメラ３１で撮像した熱画像のパターンの変化を検出するまで待機する。ステップＳ６１１が肯定判断されるとステップＳ６１３へ進み、現在の時刻ｔをｔＢに記憶してステップＳ６１５へ進む。

ステップＳ６１５において、ステップＳ６０９で記憶した時刻ｔＡとステップＳ６１３で記憶した時刻ｔＢとから、運転席乗員の呼吸周期の半周期分に相当するＴ＝｜ｔＢ−ｔＡ｜を演算してステップＳ６１７へ進む。

ステップＳ６１７において、ステップＳ６１５で演算されたＴがあらかじめ定められた所定値βの１／２の値以上であるか否かを判断する。ステップＳ６１７が肯定判断されるとステップＳ６１９へ進み、乗員前風速Ｖが次式（１）を満たすようにルーバ１１１，１２１を駆動することを決定してメインルーチンに戻る。
Ｖ＝αｓｉｎ｛２π×（ｔ−ｔＡ）／２Ｔ−π／２｝
＝αｓｉｎ｛（π／Ｔ）×（ｔ−ｔＡ）−π／２｝ ・・・（１）
式（１）において、αは車両用空調装置ＡＣの負荷状態によって決まる定数である。この式（１）によって、乗員が息を吸い始めるタイミングから呼吸周期の４分の１周期分だけ先行して乗員前風速Ｖが上昇し始める。乗員前風速Ｖの変化周期は運転席乗員の呼吸周期に相当する２Ｔであり、上述した時刻ｔＡからの経過時間（ｔ−ｔＡ）に応じて乗員前風速Ｖが変化する。

ステップＳ６１７が否定判断されるとステップＳ６２１へ進み、乗員前風速Ｖの変化周期が１／ｆ ゆらぎ特性となるようにルーバ１１１，１２１を駆動することを決定してメインルーチンに戻る。

ステップＳ６０７が否定判断されるとステップＳ６３１へ進み、現在の時刻ｔをｔＢに記憶してステップＳ６３３へ進む。ステップＳ６３３において、赤外線カメラ３１で撮像した熱画像のパターンの変化を検出するまで待機する。ステップＳ６３３が肯定判断されるとステップＳ６３５へ進み、現在の時刻ｔをｔＡに記憶してステップＳ６１５へ進む。

ステップＳ６０３が否定判断されるとステップＳ６４１へ進み、従来の空調制御と同様にルーバ１１１，１２１を定期的にスイングさせることを決定してメインルーチンに戻る。

このように構成される車両用空調装置ＡＣの動作をまとめると、次のようになる。イグニッションスイッチがＯＮされて空調制御を開始すると、オートエアコンアンプ３０は、前回の車両用空調装置ＡＣの運転状態を読み出すとともに（ステップＳ１００）、各センサ３５〜３７からの検出信号と、風量や設定温度など空調操作部１の各操作スイッチの状態信号とに基づいて、送風空気の吹き出し温度を演算する（ステップＳ２００）。そして、エアミックスドア１６ａ，１６ｂの開度ＸＭａ，ＸＭｂや目標ブロアモータ電圧ＶＦを演算するとともに（ステップＳ３００，Ｓ４００）、吹き出し口を決定する（ステップＳ５００）。

吹き出し口に各ベントドア１１０，１２０が含まれている場合（ステップＳ６０１肯定判断）、運転席乗員が着座していれば（ステップＳ６０３肯定判断）、赤外線カメラ３１で撮像された熱画像のパターンがパターンＢからパターンＡへ変化する時刻を記憶するとともに（ステップＳ６０９，Ｓ６３５）、撮像された熱画像のパターンＡ，Ｂの変化周期の１／２に相当する時間Ｔを演算する（ステップＳ６１５）。

撮像された熱画像のパターンＡ，Ｂの変化周期の１／２に相当する時間Ｔが所定値βの１／２の値とを比較して、ｔ≧１／２βとなる場合、すなわち、撮像された熱画像のパターンＡ，Ｂの変化周期が所定値β以上となる場合、上述した（１）式で示すように、乗員が息を吸い始めるタイミングから呼吸周期の４分の１周期だけ先に乗員前風速Ｖが上昇し始めるように各ルーバ１１１，１２１の駆動位置を制御するように決定する（ステップＳ６１７肯定判断、ステップＳ６１９）。

撮像された熱画像のパターンＡ，Ｂの変化周期の１／２に相当する時間Ｔが所定値βの１／２の値とを比較して、ｔ＜１／２βとなる場合、すなわち、撮像された熱画像のパターンＡ，Ｂの変化周期が所定値βよりも短い場合、乗員前風速Ｖの変化周期が１／ｆ ゆらぎ特性となるようにルーバ１１１，１２１を駆動するように決定する（ステップＳ６１７否定判断、ステップＳ６２１）。

なお、運転席に乗員が着座していない場合には（ステップＳ６０３否定判断）、ルーバ１１１，１２１は従来の空調制御と同様に定期的にスイングするように決定する。また、吹き出し口に各ベントドア１１０，１２０が含まれていない場合（ステップＳ６０１否定判断）、ルーバ１１１，１２１を駆動しないように決定する（ステップＳ６５１）。

その結果、車両用空調装置ＡＣは、冷房運転時に運転席乗員が息を吸うときに乗員前風速Ｖが高くなるようにルーバ１１１，１２１を駆動する（ステップＳ７００）。運転席乗員の呼吸周期が短い場合には、車両用空調装置ＡＣは、乗員前風速Ｖの変化周期が１／ｆ ゆらぎ特性となるようにルーバ１１１，１２１を駆動する（ステップＳ７００）。

上述した車両用空調装置ＡＣでは、次の作用効果を奏する。
（１） 乗員の呼吸周期を検出して、乗員の呼吸周期に連動させて乗員前風速Ｖを制御するように構成した。これにより、冷房運転の際、周囲よりも温度の低い空気を乗員が呼吸器官を通して取り込むことができるので、乗員に与える清涼感を効果的に高めることができる。また、乗員が冷気を効果的に吸引できるので、従来の車両用空調装置に比べて少ないエネルギーで空調できる。

（２） 乗員が息を吸い始めるタイミングから呼吸周期の略４分の１周期分だけ先に乗員前風速Ｖが上昇し始めるように各ルーバ１１１，１２１，１３１，１４１の駆動位置を制御する。これにより、乗員の吸気における空調風の割合を増やすことができ、乗員が空調風を効果的に吸引できる。したがって、空調の効果を効率的に発揮できる。

（３） 赤外線カメラ３１で撮像した熱画像のデータに基づいて、乗員の呼吸状態を検出ように構成した。これにより、非接触で乗員の呼吸状態を検出できるので、乗員に違和感を与えることがない。

（４） 乗員の呼吸周期が早い場合には、乗員の呼吸周期と連動した乗員前風速Ｖの制御を行わないように構成した。これにより、短い呼吸周期に合わせて乗員前風速Ｖの変化周期が短くなって乗員に違和感を与えることを防止できる。また、乗員の呼吸周期が早い場合には、乗員前部における空調風の風速変化周期が１／ｆ ゆらぎ特性となるように各ルーバ１１１，１２１，１３１，１４１の駆動位置を制御するように構成したので、乗員に快適感を与えることができる。

（５） 各ルーバ１１１，１２１，１３１，１４１の駆動位置を制御することで、乗員の呼吸周期に連動して乗員前風速Ｖを制御するように構成したので、乗員前風速Ｖを制御するための構成要素を新たに付加する必要がなく、車両用空調装置ＡＣを安価に構成できる。また、乗員前風速Ｖの制御と、各ルーバ１１１，１１２，１１３，１１４のスイングによる車室内全体の空調温度の均一化とを同時に達成できるので、効率的に空調できる。

−−−変形例−−−
（１） 上述の説明では、各ルーバ１１１，１２１，１３１，１４１の駆動位置を制御することで、乗員の呼吸周期に連動して乗員前風速Ｖを制御するように構成したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、図２に示したベントドア１８ａ，１８ｂの開度を制御することで、各ベント口１１０〜１４０から吹き出される空調風の風量を変更して乗員前風速Ｖを制御するように構成してもよい。なお、ベントドア１８ａ，１８ｂとは別にベントダクト１９ａ，１９ｂの内部にベントダクト１９ａ，１９ｂを流れる空調風の風量を調節するダンパを設け、このダンパの開度を変更することで乗員前風速Ｖを制御するように構成してもよい。

また、ブロアモータ１２の電圧ＶＦを制御することで、各ベント口１１０〜１４０から吹き出される空調風の風量を変更して乗員前風速Ｖを制御するように構成してもよい。さらに上述した各ルーバ１１１，１２１，１３１，１４１の駆動位置の制御も含めて、これらの方法を組み合わせることで、乗員前風速Ｖを制御するように構成してもよい。

（２） 上述の説明では、赤外線カメラ３１で撮像した熱画像のデータに基づいて乗員の呼吸状態を検出しているが、本発明はこれに限定されない。たとえば赤外線カメラ３１に代えて所定の領域の温度変化を検出する赤外線センサを用いることで、あらかじめ乗員の鼻孔や口元が位置すると予想される領域の温度変化を検出するように構成しても、上述と同様の制御が可能であり、上述した作用効果を奏する。

（３） 上述の説明では、赤外線カメラ３１は、乗員の有無や呼吸状態を検出しているが、本発明はこれに限定されない。たとえば、赤外線カメラ３１で撮像された熱画像のデータに基づいて、車両用空調装置ＡＣの熱負荷（車室内温度）を算出し、運転席側および助手席側の車室内温度が空調操作部１の温度設定器１ａで設定された設定温度になるように空調運転条件の演算を行うように構成してもよい。

図８（ａ）は、赤外線カメラ３１で撮像した運転席側の乗員および助手席側の乗員を含む車室内部の熱画像であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）に示す熱画像の運転席側の一部の領域を示す図である。図８（ｂ）に示す熱画像の領域４５は、車両Ｖの天井に相当する部分であり、この領域４５の温度は車両Ｖの天井の温度Ｔroofである。領域４５の温度を検出することで、車室内温度の代わりに天井の温度Ｔroofを空調制御に用いることができる。すなわち、検出された天井の温度Ｔroofを車室内温度として、空調制御を行うことができる。このように、車両用空調装置ＡＣにおいて、赤外線カメラ３１で撮像された熱画像のデータに基づいて熱負荷を算出するように構成されている場合、元からある赤外線カメラ３１を乗員の呼吸状態の検出にも用いることができるので、呼吸状態検出のためのセンサを新たに付加する必要がなく、車両用空調装置ＡＣを安価に構成できる。

（４） 上述の説明では、乗員前風速Ｖの変化周期の位相は、乗員の呼吸の変化周期の位相よりも略４分の１周期だけ進めているが、本発明はこれに限定されない。乗員が息を吸っている間に乗員前風速Ｖが最大値となるように制御するのであれば、乗員前風速Ｖの変化周期の位相と乗員の呼吸の変化周期の位相との差は４分の１周期に限られない。
（５） 上述した各実施の形態および変形例は、それぞれ組み合わせてもよい。

以上の実施の形態および変形例において、たとえば、吹き出し口は各ベント口１１０〜１４０に、風向変更手段は各ルーバ１１１，１２１，１３１，１４１に、風量変更手段はベントドア１８ａ，１８ｂまたは、ファン１１とブロアモータ１２に、制御手段はオートエアコンアンプ３０にそれぞれ対応する。呼吸周期検出手段は、赤外線カメラ３１およびオートエアコンアンプ３０によって実現される。なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する際、上記の実施形態の記載事項と特許請求の範囲の記載事項の対応関係になんら限定も拘束もされない。

本実施の形態の車両用空調装置を搭載した右ハンドル車を車両斜め後方から見た斜視図である。 空調ユニット１００の全体構成を示す図である。 車両用空調装置ＡＣのシステム構成を示す図である。 赤外線カメラ３１が撮像した熱画像を示す図であり、（ａ）は撮像した熱画像の全体を示し、（ｂ）は（ａ）の熱画像のうち運転席側の領域を示す図である。 乗員の呼吸周期と空調制御との関係を示すグラフであり、（ａ）は乗員の呼吸周期を示し、（ｂ）は赤外線カメラ３１で撮像される熱画像のパターンの変化を示し、（ｃ）は乗員前風速Ｖの変化を示し、（ｄ）は乗員前温度の変化を示す。 車両用空調装置ＡＣで実行される空調運転プログラムの動作を示す図である。 図６のステップＳ６００のサブルーチンで実行されるプログラムの処理を示すフローチャートである。 変形例について説明する図であり、（ａ）は赤外線カメラ３１で撮像した熱画像の全体を示し、（ｂ）は（ａ）の熱画像のうち運転席側の領域を示す図である。

符号の説明

１０ ケース １１ ファン
１２ ブロアモータ １６ａ，１６ｂ エアミックスドア
１８ａ，１８ｂ ベントドア ２１ デフドア
２４ａ，２４ｂ フットドア ３０ オートエアコンアンプ
３１ 赤外線カメラ ４０，６０ 乗員画像
４１，６１ 頭部画像 ４２ 領域
１００ 空調ユニット １１０ 運転席側サイドベント口
１１１，１２１，１３１，１４１ ルーバ １２０ 運転席側センターベント口
１３０ 助手席側センターベント口 １４０ 助手席側サイドベント口

Claims (5)

1. ブロアモータによりブロアファンを駆動して空気を吐き出す送風機と、
   前記送風機から吐き出された空気を冷却するエバポレータと、
   前記エバポレータで冷却された空気を再加熱するヒータと、
   前記ヒータへの配風比を調節するエアミックスドアと、
   乗員の前部へ空調風を送風する吹き出し口と、
   前記吹き出し口から送風される空調風の風量を変更する風量変更手段と、
   前記吹き出し口から送風される空調風の送風方向を変更する風向変更手段と、
   前記乗員の呼吸周期を検出する呼吸周期検出手段と、
   前記風量変更手段および／または前記風向変更手段を制御して前記吹き出し口から送風される空調風の風量および／または風向を変更することで、乗員に向かって送風される空調風の風速変化周期を制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記呼吸周期検出手段で検出された前記呼吸周期に基づいて、前記乗員が息を吸うときには前記乗員が息を吐くときよりも乗員に向かって送風される空調風の風速が早くなるように前記風量変更手段および／または前記風向変更手段を制御することを特徴とする車両用空調装置。
2. 請求項１に記載の車両用空調装置において、
   前記制御手段は、乗員に向かって送風される空調風の風速変化周期の位相が前記呼吸周期検出手段で検出された前記呼吸周期の位相よりも略４分の１周期進むように前記風量変更手段および／または前記風向変更手段を制御することを特徴とする車両用空調装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の車両用空調装置において、
   前記呼吸周期検出手段は、前記乗員から放射される赤外線に基づいて、前記乗員の呼吸周期を検出することを特徴とする車両用空調装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用空調装置において、
   前記制御手段は、前記呼吸周期検出手段で検出された前記乗員の呼吸周期がしきい値よりも短い場合には、乗員に向かって送風される空調風の風速変化周期が１／ｆゆらぎ特性となるように前記風量変更手段および／または前記風向変更手段を制御することを特徴とする車両用空調装置。
5. 車室内または車室外の空気を冷却および／または加熱して車室内に空調空気として送風する際に、
   乗員の呼吸周期を検出し、
   検出した呼吸周期に基づいて、前記乗員が息を吸うときには前記乗員が息を吐くときよりも乗員に向かって送風される空調風の風速が早くなるように吹き出し口から送風される空調風の風量および／または前記吹き出し口から送風される空調風の送風方向を変更することを特徴とする車両用空調制御方法。
   

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