JP4967779B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

この発明は、乗用車等の車両に搭載される車両用空調装置に関し、特に車室内空気の炭酸ガス濃度を検出するとともに、その検出結果に応じて対応処置の制御を行うようにした車両用空調装置に関するものである。

従来、この種の車両用空調装置としては、例えば、特許文献１に開示されるような構成が提案されている。この特許文献１の従来装置においては、濃度センサにより車室内の炭酸ガスの濃度が検出され、その検出値があらかじめ設定された基準値を超えた場合に、空調装置の内外気導入制御、窓ガラス開放制御、警報告知等が行われる。この場合、炭酸ガス濃度の基準値が、正常なガス濃度と、人体に不快感を与えるガス濃度と、人体に悪影響を及ぼすガス濃度との３段階に区分されている。そして、人体に不快感を与えるガス濃度が検出された場合には、空調装置の内外気導入制御が実行されて、不快感が解消される。さらに、人体に悪影響を及ぼすガス濃度が検出された場合には、内外気導入制御と窓ガラス開放制御とが同時に実行されるとともに、警報告知が行われる。
特開２０００−７１７５２号公報

ところで、この従来の車両用空調装置においては、人体に不快感を与える炭酸ガス濃度の基準値、及び人体に悪影響を及ぼす炭酸ガス濃度の基準値が、それぞれ一定の値に設定されている。すなわち、空調装置の外気導入部が閉鎖されるとともに、内気循環のためのブロワが停止されている場合には、車室内の空気が流動されずに停滞している状態である。この状態においては、比重の大きい炭酸ガスは車室内の床部付近に沈降して、その床部付近の炭酸ガス濃度が乗員の顔付近の炭酸ガス濃度よりも高くなる。このため、例えば濃度センサが車室内の床部に配置されている場合、車室内の空気流動が行われていない状態では、空気流動が行われている場合と比較して、早い時期に基準値を超えたものと判断される。逆に、濃度センサが例えば車室内の天井部等の高い位置に配置されている場合には、沈降している炭酸ガスを検出しにくいため、炭酸ガス濃度が基準値を超えたと判断される時期が遅れ気味になる。

従って、従来の車両用空調装置においては、車室内の炭酸ガス濃度に応じた対応処置を適切なタイミングで行うことができないという問題があった。
この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、車室内の炭酸ガス濃度の検出結果に応じた対応処置の制御を適切に行うことができる車両用空調装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１及び２に記載の発明は、車室内空気の炭酸ガス濃度を検出する第１検出手段と、車室内空気の炭酸ガス濃度の閾値を設定可能な設定手段と、前記第１検出手段により検出された炭酸ガス濃度が設定された閾値を超えた否かを判断する判断手段と、その判断結果に基づいて車両の所定の機器を動作させて外気導入モードを設定するようにした制御手段とを備え、前記設定手段には複数の異なる閾値を設定可能にするとともに、車室内空気の流動状態を検出するための第２検出手段と、その第２検出手段による検出結果に応じていずれかの閾値を選択するための選択手段とを設けたことを特徴としている。

従って、これら発明によれば、車室内の空気の流動状態に応じて、炭酸ガス濃度を規定する複数の閾値の中からひとつの規定値が選択され、その閾値に基づいて炭酸ガス濃度の検出値との比較が行われる。よって、車室内の炭酸ガス濃度を適切に把握して、外気取り入れ等の対応処置の制御を適正なタイミングで正確に行うことができる。
また、請求項１に記載の発明では、前記第１検出手段を車室内の高い位置に設置するとともに、前記設定手段は２つの閾値を設定し、前記選択手段は、車室内空気が流動状態であり、且つ流動状態とされてから一定時間経過した場合には高い炭酸ガス濃度に対応する閾値を選択するとともに、車室内空気が停滞状態であり、且つ停滞状態とされてから一定時間経過した場合には低い炭酸ガス濃度に対応する閾値を選択する。
請求項２に記載の発明では、前記第１検出手段を車室内の低い位置に設置するとともに、前記設定手段は２つの閾値を設定し、前記選択手段は、車室内空気が流動状態のときに低い炭酸ガス濃度に対応する閾値を選択するとともに、車室内空気が停滞状態のときには高い炭酸ガス濃度に対応する閾値を選択する。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記機器は、外気を車室内に取り入れるために動作されるアクチュエータであることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の発明において、前記機器は、車室内空気の状態を表示する表示装置であることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載の発明において、前記制御手段は、外気導入モード下において、車室内空気の炭酸ガス濃度が選択された閾値を下回った場合に、外気導入モードを停止させることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記制御手段は、外気導入モード下において、炭酸ガス濃度が選択された閾値を下回り、その状態が一定時間経過した後に、前記外気導入モードを停止させることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記制御手段は、外気導入モード下において、炭酸ガス濃度が、選択された閾値を下回り、次いで、その閾値より低い値の別の閾値に達した場合に、前記外気導入モードを停止させることを特徴とする。

以上のように、この発明によれば、車室内空気の炭酸ガス濃度の検出結果に応じた外気取り入れの対応処置の制御を適切なタイミングで行うことができるという効果を奏する。

以下に、この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、制御装置１１は、車両用空調装置３０全体の動作を制御する機能を有し、判断手段，選択手段及び制御手段を構成している。設定手段としてのメモリ１２は、空調装置を動作させるためのプログラム及びそのプログラムの実行に必要な諸データ等を記憶するとともに、後述の濃度センサ１３によって検出されたデータを一時的に記憶する。このメモリ１２には、車室内の炭酸ガス濃度について、それぞれ異なった値の第１閾値及び第２閾値を記憶する第１閾値記憶部１２ａ及び第２閾値記憶部１２ｂが割り当てられている。また、このメモリ１２には、選択された閾値が第１閾値記憶部１２ａまたは第２閾値記憶部１２ｂから転送されて設定可能なワーキングエリア１２ｃが割り当てられている。前記第１閾値及び第２閾値は車室内空気の炭酸ガス濃度の規定値を示すものであって、その規定値のレベル等の詳細については後述する。

図２に示すように、第１検出手段としての炭酸ガス濃度検出用センサ（以下、単に濃度センサという）１３は、車両３１の車室３２内における高い位置，例えば天井部のオーバーヘッドコンソール中に配置され、車室３２内の炭酸ガスの濃度を検出して、その検出結果を前記制御装置１１に対して出力する。この濃度センサ１３は、発光素子から発光された赤外線の空気中における吸収量を光学センサ素子により検出して、その吸収量の多寡に従う検出信号を前記制御装置１１に対して出力する。

第２検出手段としてのブロワ作動状態検出用センサ１４は、後述する空調装置３０のブロワ用モータ１７の作動状態に基づいて、車室３２内の空気が流動状態にあるか否かを検出し、その検出信号を制御装置１１に出力する。なお、前記ブロワ作動状態検出用センサ１４は、例えば電流センサよりなり、ブロワ用モータ１７に流れる電流を検出してブロワ用モータ１７の作動の有無を検出する。

温度検出用センサ１５は車室３２内のダッシュボード３４に配置され、空調装置の作動時に車室内の温度を検出して、その検出結果を前記制御装置１１に対して出力する。操作部１６は前記ダッシュボード３４に配置され、空調装置３０を起動停止させるための起動停止用のスイッチや、車室内の空調温度を設定するための温度設定器等を備えている。

アクチュエータを構成する前記ブロワ用モータ１７は空調装置３０の空調ダクト内に配置された図示しないブロアファンを回転させるものであって、制御装置１１からの作動停止信号により作動または停止される。空調温度調整装置１８は前記空調ダクト内に配置され、図示しないヒータやエバポレータを通過する空気の量を加減する等して、車室内に供給される吹出空気の温度を調整する。機器を構成するアクチュエータとしての内外気導入切替用モータ１９は空調ダクトの空気導入部に配置された図示しない切替ダンパに連結されている。そして、この内外気導入切替用モータ１９は制御装置１１からの切替信号に基づいて作動され、これによって切替ダンパを動作させ、空調ダクトへの空気の導入を内気側と外気側とに切り替える。従って、切替ダンパの切替えによって、空調装置３０が大気導入モードと内気循環モードとに切り替えられる。

アクチュエータとしての窓ガラス開閉用モータ２０は、前記制御装置１１からの作動信号に基づいて作動されて、車両の窓ガラスを開閉させる。この窓ガラス開閉用モータ２０は前記空調装置３０の一部を構成している。

機器としての表示装置２１は、前記ダッシュボード３４上に配置されたブザー及びランプから構成され、制御装置１１からの作動信号に基づいて、車室内のエアの状態を報知するための音響表示及び点灯表示を行う。

そして、前記メモリ１２の第１閾値記憶部１２ａに記憶された第１閾値は、内気循環モードにおいて、ブロワ用モータ１７が作動されて車室内の空気が流動状態にある場合における車室内空気中の炭酸ガス濃度の規定値である。一方、メモリ１２の第２閾値記憶部１２ｂに記憶された第２閾値は、ブロワ用モータ１７が停止されるとともに、前記切替ダンパが内気循環モードの状態にある場合、つまり車室内空気が流動状態になく、停滞状態にある場合における車室内空気中の炭酸ガス濃度の規定値である。

ここで、この第１実施形態では、第１閾値記憶部１２ａの第１閾値が炭酸ガス濃度１％、第２閾値記憶部１２ｂの第２閾値が炭酸ガス濃度０．７％をそれぞれ規定し、第２閾値が第１閾値よりも小さいレベルの値となるように設定されている。これは、同じ炭酸ガス量であっても、車室内の空気が停滞状態にある場合には、車室内の天井部付近の炭酸ガス濃度が空気の流動状態の場合よりも低くなり、それに対処できるようにするためである。

そして、前記制御装置１１は、車室内の空気の状態に応じて、前記メモリ１２の第１閾値記憶部１２ａと第２閾値記憶部１２ｂとのいずれか一方の閾値を選択する。すなわち、制御装置１１は、切替ダンパが内気循環位置に切り替えられた状態において、ブロワ作動状態検出用センサ１４からの出力信号に基づいて、ブロワ用モータ１７が作動状態にあるか否か、つまり車室内の空気が流動状態にあるか否かを判断する。そして、制御装置１１は車室内空気が流動状態にあると判断した場合には、第１閾値記憶部１２ａの第１閾値を選択するとともに、空気が流動状態になく、停滞状態にあると判断した場合には、第２閾値記憶部１２ｂの第２閾値を選択して、それらをメモリ１２のワーキングエリア１２ｃに転送して、設定する。

さらに、制御装置１１は、前記濃度センサ１３から車室内空気の炭酸ガス濃度の検出信号を入力したとき、その炭酸ガス濃度の検出値と選択して設定された閾値とを比較する。そして、炭酸ガス濃度の検出値がワーキングエリア１２ｃに設定された閾値を超えた場合には、表示装置が作動されて、その状態が表示されるとともに、前記内外気導入切替用モータ１９，ブロワ用モータ１７及び窓ガラス開閉用モータ２０が作動されて、換気のために車室内に外気が取り入れられる。

次に、前記のように構成された車両用空調装置の動作を詳細に説明する。
さて、この車両用空調装置の運転時には、制御装置１１の制御に基づいて、図３のフローチャートの各ステップ（以下、単にＳという）に示す動作が順に実行される。なお、このフローチャートは、メモリ１２に記憶されたプログラムが制御装置１１の制御のもとに実行されるものである。

すなわち、Ｓ１において、内外気導入切替用モータ１９により切替ダンパの切替位置が判断されて、内気循環モードであるか否かが判別される。内気循環モードであると判断されると、プログラムが次のＳ２に進行して、濃度センサ１３からの出力信号が制御装置１１に入力される。このため、濃度センサ１３の動作が有効化される状態になる。

続いて、Ｓ３においては、ブロワ用モータ１７の動作状態が判断されて、実際に内気循環状態にあるか否かが判別される。そして、ブロワ用モータ１７が作動中で、車室内空気が循環されて、流動状態にある場合には、Ｓ４において、内気循環モードの空気流動状態に切り替えられ後一定時間（例えば、１分〜３分）以上経過したか否かが判別される。一定時間経過した場合は、Ｓ５においてメモリ１２の第１閾値記憶部１２ａに記憶された第１閾値（炭酸ガス濃度１％）が選択され、その第１閾値がワーキングエリア１２ｃに転送されて設定される。

これに対して、ブロワ用モータ１７が停止中で、車室内の空気が流動状態ではなく、停滞状態にある場合には、Ｓ６において、停滞状態に切り替えられた後一定時間（例えば、１分〜３分）経過したか否かが判別され、一定時間経過した場合は、Ｓ７においてメモリ１２の第２閾値記憶部１２ｂに記憶された第２閾値（炭酸ガス濃度０．７％）が選択され、その第２閾値がワーキングエリア１２ｃに転送されて設定される。

すなわち、内気循環状態においては、車室内空気が攪拌された状態にあるため、炭酸ガス濃度が均一化された状態にある。そのため、換気が必要な高い値の第１閾値が設定される。また、内気停滞状態においては、比重の大きな炭酸ガスが車室内の下部側に沈降する。このため、天井部の濃度センサ１３では炭酸ガスを検出しにくいため、低い値の第２閾値が設定される。このようにすることにより、車室内空気の炭酸ガス濃度を適切に検出することが可能となる。

また、前記Ｓ４及びＳ６における時間経過の有無に関する判断は、誤動作防止のためである。つまり、例えば、搭乗者が誤って操作部１６の空調スイッチを操作した後、それに気付いて誤操作を修正する場合があり、その場合は、その誤操作に基づく閾値の設定は実行する必要がないため、誤操作であるか否かの確認のための一定の遅延時間を設定している。

次に、Ｓ８においては、濃度センサ１３により検出された車室内空気の炭酸ガス濃度の検出値と、ワーキングエリア１２ｃに設定された第１または第２閾値とが比較されて、炭酸ガス濃度の検出値が第１または第２閾値を超えたか否かが判別される。

Ｓ８における判別において、炭酸ガス濃度の検出値が閾値を超えた場合には、Ｓ９において、その時間が一定時間（例えば１０〜３０秒）経過したか否かが確認される。Ｓ９において一定時間経過したと判断された場合には、Ｓ１０において、表示装置２１が動作されて、炭酸ガス濃度が規定値を上回ったことが搭乗者に対して報知される。ここで、車室内空気の炭酸ガス濃度が実際には設定された閾値に達していないにも関わらず、何らかの原因、例えば外部からのノイズにより瞬間的に誤信号が出力されたり、搭乗者のたばこの煙が濃度センサ１３の部分に吹きかけられたりして、高いレベルの炭酸ガス濃度を示す信号が出力されたような場合が想定される。前記Ｓ９における判断は、このような状態を炭酸ガス濃度の判断から排除するために設けられている。

そして、Ｓ１１において、内外気導入切替用モータ１９，ブロワ用モータ１７及び窓ガラス開閉用モータ２０が作動されて外気導入モードとなり、換気のために車室内に新鮮な外気が取り入れられる。

次いで、Ｓ１２においては、外気導入モード下において、濃度センサ１３により検出された車室内空気の炭酸ガス濃度の検出値が、設定された閾値より低下したか否かが判別される。そして、炭酸ガス濃度の検出値が閾値よりも低くなった場合には、Ｓ１３において一定時間経過（例えば、１〜３分）したか否かが判断される。次いで、Ｓ１４に進行して、前記内外気導入切替用モータ１９，ブロワ用モータ１７や窓ガラス開閉用モータ２０の作動が停止されたり、あるいは窓ガラスが閉鎖されるように窓ガラス開閉用モータ２０が作動されたりして、車室内への外気の取り入れモードが停止される。

ここで、換気に際して炭酸ガス濃度の検出値がリニアにダウンすることなく、閾値を跨いで上下することもある。このような場合は、制御装置１１による外気導入モードの停止と開始とが断続されて、いわばハンチング状態になるおそれがある。これを防止するために、前記Ｓ１３においては、検出された炭酸ガス濃度の継続が確認され、その状態が安定化したことを条件に、外気導入モードが停止される。

以上のように構成された第１実施形態は以下の効果がある。
（１） 第１実施形態の車両用空調装置においては、メモリ１２に２つの閾値があらかじめ設定され、ブロワ用モータ１７の作動に伴う車室内の空気の流動状態に応じて、いずれかの閾値が選択される。このため、車室内の空気が流動状態にある場合、停滞状態にある場合のいずれにおいても、車室内の炭酸ガス濃度が所定値に達したかどうかを正確に判別することができる。よって、外気取り入れ等の対応処置を適正なタイミングで正確に行うことができる。

（２） 外気導入モード下において、炭酸ガス濃度の検出値が閾値付近で不安定に上下した場合であっても、制御装置１１の動作がハンチング状態になることを防止できる。
（第２実施形態）
次に、この発明の第２実施形態を前記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

この第２実施形態においては、図２に２点鎖線で示すように、濃度センサ１３が車室内の低い位置，例えば床部３３に配置されている。そして、この第２実施形態においては、例えば第１閾値記憶部１２ａの内気循環状態に対応する炭酸ガス濃度の第１閾値が１％、第２閾値記憶部１２ｂの内気停滞状態に対応する炭酸ガス濃度の第２閾値が１．２％のように、第２閾値が第１閾値よりも高い値となっている。これは、車室内空気が停滞状態にある場合には、比重の大きい炭酸ガスが車室内の床部３３付近に沈降するため、その床部３３付近の炭酸ガス濃度が空気の流動状態の場合よりも高くなりやすいためである。

そして、この第２実施形態においては、第１実施形態に比較して第１閾値及び第２閾値のレベルが異なるのみで、図３に示す動作が実行される。
（変更例）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。

・ 図３のＳ１３においては、誤動作を防止するために、一定時間の経過を待つように構成されている。これに代えて、第１，第２閾値にそれぞれ対応して、それらの第１，第２閾値より低い第３及び第４閾値を設定して、Ｓ１３の判断においては、炭酸ガス濃度がそれらの第３または第４閾値のレベルにまでダウンすることにより、プログラムがＳ１４に進行するように構成すること。このように構成しても、ハンチング動作を回避できる。

・ Ｓ１１において実行される外気取り入れの動作を省略すること。つまり、車室内空気の炭酸ガス濃度が設定された閾値に達した場合には、Ｓ９を経てＳ１０における表示動作のみが行われようにすること。従って、換気のための外気導入は、窓の開放等、搭乗者の作業に委ねられる。

・ Ｓ１１において、窓ガラス開閉用モータ２０の動作と、ブロワ用モータ１７及び内外気導入切替用モータ１９の動作とのうちの一方の動作のみが実行されるように構成すること。

・ 車室内空気の炭酸ガス濃度判別のための閾値を３段階以上の複数段階に設定し、搭乗者の人数の多少等に応じていずれかの閾値を選択できるように構成すること。

一実施形態の車両用空調装置の回路構成を示すブロック図。 実施形態の車両を示す簡略図。 図１の車両用空調装置の動作を示すフローチャート。

符号の説明

１１…制御手段及び選択手段を構成する制御装置、１２…メモリ、１２ａ…第１閾値記憶部、１２ｂ…第２閾値記憶部、１３…炭酸ガス濃度検出用センサ、１４…ブロワ作動状態検出用センサ、１７…ブロワ用モータ、１９…機器としてのアクチュエータを構成する内外気導入切替用モータ、２０…機器としてのアクチュエータを構成する窓ガラス開閉用モータ、２１…機器としての表示装置、３１…車両、３２…車室。

Claims (7)

1. 車室内空気の炭酸ガス濃度を検出する第１検出手段と、車室内空気の炭酸ガス濃度の閾値を設定可能な設定手段と、前記第１検出手段により検出された炭酸ガス濃度が設定された閾値を超えた否かを判断する判断手段と、その判断結果に基づいて車両の所定の機器を動作させて外気導入モードを設定するようにした制御手段とを備え、
   前記設定手段には複数の異なる閾値を設定可能にするとともに、車室内空気の流動状態を検出するための第２検出手段と、その第２検出手段による検出結果に応じていずれかの閾値を選択するための選択手段とを設け、
   前記第１検出手段を車室内の高い位置に設置するとともに、前記設定手段は２つの閾値を設定し、
   前記選択手段は、車室内空気が流動状態であり、且つ流動状態とされてから一定時間経過した場合には高い炭酸ガス濃度に対応する閾値を選択するとともに、車室内空気が停滞状態であり、且つ停滞状態とされてから一定時間経過した場合には低い炭酸ガス濃度に対応する閾値を選択することを特徴とする車両用空調装置。
2. 車室内空気の炭酸ガス濃度を検出する第１検出手段と、車室内空気の炭酸ガス濃度の閾値を設定可能な設定手段と、前記第１検出手段により検出された炭酸ガス濃度が設定された閾値を超えた否かを判断する判断手段と、その判断結果に基づいて車両の所定の機器を動作させて外気導入モードを設定するようにした制御手段とを備え、
   前記設定手段には複数の異なる閾値を設定可能にするとともに、車室内空気の流動状態を検出するための第２検出手段と、その第２検出手段による検出結果に応じていずれかの閾値を選択するための選択手段とを設け、
   前記第１検出手段を車室内の低い位置に設置するとともに、前記設定手段は２つの閾値を設定し、前記選択手段は、車室内空気が流動状態のときに低い炭酸ガス濃度に対応する閾値を選択するとともに、車室内空気が停滞状態のときには高い炭酸ガス濃度に対応する閾値を選択することを特徴とする車両用空調装置。
3. 前記機器は、外気を車室内に取り入れるために動作されるアクチュエータであることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用空調装置。
4. 前記機器は、車室内空気の状態を表示する表示装置であることを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の車両用空調装置。
5. 前記制御手段は、外気導入モード下において、車室内空気の炭酸ガス濃度が選択された閾値を下回った場合に、外気導入モードを停止させることを特徴とする請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載の車両用空調装置。
6. 前記制御手段は、外気導入モード下において、炭酸ガス濃度が選択された閾値を下回り、その状態が一定時間経過した後に、前記外気導入モードを停止させることを特徴とする請求項５に記載の車両用空調装置。
7. 前記制御手段は、外気導入モード下において、炭酸ガス濃度が、選択された閾値を下回り、次いで、その閾値より低い値の別の閾値に達した場合に、前記外気導入モードを停止させることを特徴とする請求項５に記載の車両用空調装置。

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