JP6108062B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

本発明は車両用空調装置に関する。

一般的に、車両用空調装置を構成する空調ダクトは複数の吹出口を備えており、これら複数の各吹出口から吹き出す空調風量を調整できるように構成されている。各吹出口からの風量を適宜変更することで、車内を所望の温度に調整することができる。近年は、省電力化等のために、複数の各吹出口から吹き出す空調風量を自動調整して車内の空調を行うものがある。具体的には、乗員数に応じて吹出口の数や風量を適宜制御することで、乗員の体感風量を変えることなく、車両の省電力化を図ったものがある（特許文献１参照）。

特開２０１１−１０５２８３号公報

ところで、車両用空調装置においては、車外の冷たい空気（外気）を取り入れてこの外気を暖めるよりも、外気と共に車内の温かい空気（内気）を適宜取り入れてこの空気（外気及び内気）を暖めた方が効率がよい。

しかしながら、外気と共に内気を取り込んで暖房を行う、いわゆる内気混入を行った場合、外気のみを取り込んで暖房を行う、いわゆる外気導入の場合よりも、暖房ムラ（車室内の温度ムラ）が大きくなってしまう。一般的に、外気導入の場合、車室内の空気は車両後方に設けられた排出口から車室外に排出するため、暖房ムラは少ないが、内気導入の場合、車室の前席側から内気を取り込むことで、暖房ムラが大きくなりやすい。すなわち内気混入を行う場合には、外気導入の場合に比べて、いわゆる暖房フィーリングが低下することがある。具体的には、暖房の吹出口近辺の足下は温かいが、首元が寒いといった状態が起こり易い。

そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、内気混入時であっても暖房ムラを抑制できる車両用空調装置を提供することを目的とする。

本発明の車両用空調装置は、車両の前席足元に空調風を吹き出す前席吹出口と、後席足元に空調風を吹き出す後席吹出口とを有する空調ダクトを備えた車両用空調装置において、前記前席吹出口からの風量を変更する風量変更手段と、前記車両の前方に車両の内気を取り入れる取入れ口とを備え、前記風量変更手段は、前記前席吹出口に設けられた開閉手段であり、前記開閉手段を閉動作させて前記前席吹出口からの風量を減少させる制御部を備え、暖房時に、外気導入を行う制御モードと、内気混入を行う制御モードとを備え、前記外気導入を行う制御モードでは、前記開閉手段の開度を全開状態とし、暖房時に前記内気混入を行う制御モードとして前記取入れ口から車両の内気を取り入れて車両の外気と該内気とを混入して車内の空調風とする場合に、前記制御部は前記外気と前記内気とを混入開始後に前記開閉手段の開度を全開状態から前記開閉手段の閉動作により低下させて前記前席吹出口からの風量を減少させることを特徴とする。

本発明では、暖房時に車両の内気を取り入れて車両の外気と該内気とを混入して車内の空調風とする場合、即ち内気混入の場合に車室内の暖房状態が所定条件を満たすと風量を減少させることで、空調風の前席側の偏りを抑制することができ、その結果、暖房のムラを抑制することができる。

本発明の好ましい実施形態としては、前記風量変更手段は、暖房時に車両の内気を取り入れて車両の外気と該内気とを混入して車内の空調風とする場合には、前記内気の取り入れを開始すると同時に、前記前席吹出口からの風量を所定量まで減少させることが好ましい。前記内気の取り入れを開始すると同時に、前記前席吹出口からの風量を所定量まで減少させることで効率よく車室内を暖めることが可能である。

本発明の車両用空調装置によれば、暖房のムラを抑制できるという優れた効果を奏し得る。

本実施形態にかかる車両用空調装置を説明するための模式図。 本実施形態にかかる車両用空調装置を説明するためのブロック図。 車両用空調装置のダクトを説明するための模式的斜視図。 シャットダンパの構成を説明するための模式的斜視図。 車両用空調装置の制御部によるダンパの開閉制御を説明するためのフローチャート。

本発明の車両用空調装置について、図１〜図５を用いて説明する。

図１、２に示すように、本実施形態では、車両Ｉは、熱交換器及び送風機を備えたユニット１と、ユニット１からの空調風が供給されるダクト２とを備える。

ユニット１は、車両Ｉに設けられた取り込み口１１から取り込んだ外気、車両のインストルメントパネル３に設けられた吸い込み口１２から取り込んだ内気が内外気ダクト１３を介して流入するように構成されている。内外気ダクト１３には、内外気ダンパ１４が設けられていて、内外気ダンパ１４の開度によりこの内外気の混入率が設定される。本実施形態では、このユニット１に取り込まれる総風量（外気と内気の総量）に対する内気の混入率（以下、内気混入率という）は一定である。ユニット１では、入力された外気や内気を熱交換して昇温又は降温してダクト２へ送風している。

また、インストルメントパネル３には、エアコンスイッチＳＷ１やダンパ開度調節スイッチＳＷ２等の各種スイッチが設けられている。エアコンスイッチＳＷ１は、オートエアコンの作動をオン状態もしくはオフ状態とを切り換えるものである。また、ダンパ開度調節スイッチＳＷ２は、自動的にシャットダンパ（後述する）の開度が調節されるオート状態と、手動でダンパの開度を設定することができるマニュアル状態とに切り換えるものである。マニュアル状態はさらに複数のシャットダンパ開度状態に分かれていて、異なる開度に設定することができる。

ダクト２について図３を用いて具体的に説明する。

ダクト２は、フロントガラス３１下方に設けられたインストルメントパネル３等の内部に設置されている。ダクト２は、ユニット１からの空調風が流通する主部２１を有する。主部２１には車両の各前席付近に向かって延設された第１延設部２２が設けられ、この第１延設部２２の先端には、前席に着座した乗員の足下付近に空調風を吹き出す前席吹出口２３がそれぞれ設けられている。さらに、主部２１は、車両の各後席付近まで延設された第２延設部２４を有する。第２延設部２４の先端には、後席に着座した乗員の足下付近に空調風を吹き出す後席吹出口２５が設けられている。

なお、主部２１には、主部２１の上方かつ車両の幅方向両側に向かって延設された第３延設部２６が設けられており、この第３延設部２６の先端部は、フェースダクトとして機能して前席乗員の顔付近に向かって空調風を吹き出す。

本実施形態では、ダクト２の前席吹出口２３及び後席吹出口２５には、シャットダンパ４が設けられている。シャットダンパ４は、図４に示すように構成されている。即ち、シャットダンパ４は、ダクト２の吹出口付近に設けられた回転軸４１と、回転軸４１に固定された蓋部４２とを有し、後述する空調制御部５により回転軸４１を回転させてシャットダンパ４を作動させることで、前席吹出口２３及び後席吹出口２５の開閉状態が設定される。

図１、２に戻り、車両Ｉには、空調制御部５が設けられている。空調制御部５は、エアコンスイッチＳＷ１やダンパ開度調節スイッチＳＷ２等の各種スイッチの作動状態や、エンジンの作動状態が入力されて、これらの入力に従って車室内の空調を制御するためのものである。

具体的には、空調制御部５は、エアコンスイッチＳＷ１がオン状態となるとオート運転選択モードになり、オートエアコンの制御を開始して、エンジン作動状態に応じてユニット１の熱交換器の作動状態を制御すると共に送風機の作動状態を制御して、空調装置の統合制御を行う統合制御部を有する。

また、空調制御部５は、シャットダンパ４の開度を調節するダンパ開度制御部を有する。ダンパ開度制御部は、ダンパ開度調節スイッチＳＷ２がオートになっていれば、車室内の状態に応じてシャットダンパ４の開度を自動的に調節制御し、ダンパ開度調節スイッチＳＷ２がオートになっていない場合には、ダンパ開度調節スイッチＳＷ２により乗員が設定したダンパ開度となるようにシャットダンパ４の開度を調節する。

本実施形態の車両では、暖房時には、空調制御部５は、外気導入を行う制御と、内気混入を行う制御とを行う。

外気導入とは、内外気ダンパ１４の開度を外気１００％となるようにし、車外の空気を取り込み口１１から取り込んでユニット１により所定の温度に暖めて各吹出口から車内へ空調風を送るものである。そして、車室後方に設けられた排気口から排出する。

また、内気混入とは、取り込んだ外気に内気を混入させるものである。内気混入では、内外気ダンパ１４の開度を内気、外気共に１００％以下として両者が混入するようにし、図１中矢印で示すように車外の空気を取り込み口１１から取り込むと共に、車室内の内気をインストルメントパネル３に設けられた吸い込み口１２から取り込んでユニット１により所定の温度として各前席吹出口２３及び後席吹出口２５から車室内へ空調風を送るものである。

本実施形態の車両では、乗員がエアコンスイッチＳＷ１をオン状態とすると、空調制御部５の統合制御部は、初めに外気導入を行う。統合制御部は、外気導入を行った後に、内気混入の開始条件を満たすと内気混入を行う。内気混入の開始条件は、本実施形態では、外気温、設定温度、エンジンの冷却水温がそれぞれ所定の要件を満たしていることであり、統合制御部は、内気混入の開始条件を満たしていることを判断すると、内気混入を開始する。なお、車両が省エネモードである場合にはエアコンスイッチＳＷ１をオン状態とした場合にすぐに内気混入を開始するように構成してもよく、この場合にはさらに省エネモードを作動させるスイッチをインストルメントパネル３に設けても良い。

内気混入は、車室内の空気を混入させてユニット１において暖めることから、外気導入と比べてユニット１における昇温幅が小さいので消費電力を減少させることができる。内気混入を行うと車室前方の前席吹出口２３から吹き出した空調風が吸い込み口１２に吸い込まれることで、車両前方の気流が車両の前方側に偏ってしまう。このように気流が前方に偏ることで、車室内に暖房のムラが生じる。そうすると、後席の乗員は寒く感じ、前席の乗員は足下が暑いと感じるが首のあたりが寒く感じるなどして、乗員の暖房のフィーリングが低下する。

そこで、本実施形態では、空調制御部５のダンパ開度制御部によりシャットダンパ４の作動、即ち前席吹出口２３の開度を制御することで、内気混入時における気流のムラを抑制している。即ち、内気混入開始後、ダンパ開度制御部が前席吹出口２３に設けられたシャットダンパ４を閉じることで、前方からの空調風の吹き出し量を減少させ、多くの空調風を車両の後席近辺に設けられた後席吹出口２５から吐出するようにしている。このように後席吹出口２５から多くの空調風を吹き出せば、空調風は車室の後方側から車室の前方側にある吸い込み口１２に向かって流れるので、車室全体に亘って空調風が行き渡たり、車室の前方に気流が偏ることが抑制される。これにより、車室内の温度がより均一化されて乗員の暖房時のフィーリングを上昇させることが可能である。

ここで、本実施形態では内気混入開始直後からシャットダンパ４を所定開度まで一度に閉じるように構成している。なお、内気混入開始直後から、徐々にシャットダンパ４を所定開度になるまで閉じるように構成しても良い。この所定開度とは、車種毎に設定された内気混入率に応じて設定されている。

このような空調制御部５のダンパ開度制御部によるシャットダンパ４の具体的な作動制御について図５を用いて説明する。

初めに、オートエアコンのスイッチがオン状態となって空調装置が作動して空調制御部５による制御が開始されることで、ダンパ開度制御部の制御も開始される。空調装置が作動すると、初めに外気導入が開始される。

ステップＳ１では、ダンパ開度制御部は、統合制御部により内気混入が開始されているかどうかを判断する。内気混入が開始されている場合（ステップＳ１：Ｙｅｓ）には、ステップＳ２へ進む。なお、本実施形態では内気混入開始時には、前席吹出口のシャットダンパの開度が１００％である。内気混入が開始されていない場合には、内気混入が開始されるまでステップＳ１を繰り返す。

ステップＳ２では、ダンパ開度制御部は、ダンパ開度調節スイッチからの入力がオートを示しているかどうかを判定する。ダンパ開度調節スイッチがオートではない場合（ステップＳ２：Ｎｏ）、即ちダンパ開度調節スイッチが乗員による手動設定状態を示している場合、ステップＳ３に進む。ダンパ開度調節スイッチがオートである場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、ステップＳ４に進む。

ステップＳ３では、ダンパ開度制御部は、乗員が指定したダンパ開度調節スイッチが示す開度となるように、ダンパの開度を制御する。ステップＳ１へ戻る。

ステップＳ４では、ダンパ開度を所定開度となるように低下させる。ステップＳ５へ進む。

ステップＳ５では、ダンパ開度制御部は、統合制御部により内気混入が解除されているかどうかを判断する。内気混入が解除されている場合（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、ステップＳ６へ進む。内気混入が解除されていない場合には（ステップＳ５：Ｎｏ）、ステップＳ５に戻り、内気混入が解除されるまでステップＳ５における判断を行う。

ステップＳ６では、内気混入が解除されているので、ダンパ開度制御部は前席吹出口のシャットダンパの開度を１００％とする。ステップＳ１に戻り、ダンパ開度制御部は再度内気混入が開始された場合にダンパ開度を調整する。この制御は、オートエアコンのスイッチがオフ状態となるまで続く。

このようにして、本実施形態では、空調制御部５のダンパ開度制御部は、ダンパ開度変更条件が満たされている場合には、ダンパ開度を低下させることができる。これにより、内気混入時に前方の前席吹出口２３からの空調風の吹き出し量を減少させ、ほとんどの空調風を車両の後席近辺に設けられた後席吹出口２５から吐出することができる。このように後席吹出口２５から前席吹出口２３よりも多くの空調風を吹き出せば、ほとんどの空調風は車室の後方側から車室の前方側にある吸い込み口に向かって流れるので、気流が車室全体に亘って行き渡たる。これにより、車室の前方に気流が偏ることが抑制され、車室内の温度がより均一化されて乗員の暖房時のフィーリングを上昇させることが可能である。

また、空調制御部５がシャットダンパ４の開度を低下させることで、車室内の気流のムラを低減させることができるので、従来の車両よりも内気混入率を上昇させることができる。即ち、気流のムラを解消できるので内気混入率を従来よりも上げても、従来内気混入率を上げた場合の問題点であった暖房のムラが生じない。これによりさらに効率的に暖房を行うことができる。

本実施形態は上述した形態に限定されない。本実施形態では、外気混入を行った後に内気混入を行ったが、暖房時には内気混入を初めから実施することも可能である。

車両の後席のダクトにシャットダンパ４を設けて、車両の後席に乗員が乗っていない場合に乗員が後席のダクトを閉じることを要求した場合には車両の後席のダクトを閉じることができるように構成してもよい。

本実施形態では、シャットダンパ４の開度を一度に所定の開度まで低下させたが、これに限定されない。例えば、シャットダンパ４の開度を一度に０となるように制御することも可能であり、また、徐々に開度を低下させてもよい。

上述した実施形態では、オートエアコンが装備されたエンジン車両を用いて説明したが、これに限定されない。オートエアコンが装備された電動車両であってもよい。電動車両であれば、内気混入時に内気混入率を向上させることで、電力消費量を抑えてより効率的に走行することが可能である。

本発明の車両用空調装置は、暖房のムラを抑制できるものである。従って、車両製造産業分野において利用可能である。

１ ユニット
２ ダクト
３ インストルメントパネル
４ シャットダンパ
５ 空調制御部
１１ 取り込み口
１２ 吸い込み口
１３ 内外気ダクト
１４ 内外気ダンパ
２１ 主部
２２ 第１延設部
２３ 前席吹出口
２４ 第２延設部
２５ 後席吹出口
２６ 第３延設部
４１ 回転軸
４２ 蓋部
ＳＷ１ エアコンスイッチ
ＳＷ２ ダンパ開度調節スイッチ

Claims (2)

1. 車両の前席足元に空調風を吹き出す前席吹出口と、後席足元に空調風を吹き出す後席吹出口とを有する空調ダクトを備えた車両用空調装置において、
   前記前席吹出口からの風量を変更する風量変更手段と、
   前記車両の前方に車両の内気を取り入れる取入れ口とを備え、
   前記風量変更手段は、前記前席吹出口に設けられた開閉手段であり、前記開閉手段を閉動作させて前記前席吹出口からの風量を減少させる制御部を備え、
   暖房時に、外気導入を行う制御モードと、内気混入を行う制御モードとを備え、
   前記外気導入を行う制御モードでは、前記開閉手段の開度を全開状態とし、
   暖房時に前記内気混入を行う制御モードとして前記取入れ口から車両の内気を取り入れて車両の外気と該内気とを混入して車内の空調風とする場合に、前記制御部は前記外気と前記内気とを混入開始後に前記開閉手段の開度を全開状態から前記開閉手段の閉動作により低下させて前記前席吹出口からの風量を減少させることを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記風量変更手段は、
   暖房時に車両の内気を取り入れて車両の外気と該内気とを混入して車内の空調風とする場合には、前記内気の取り入れを開始すると同時に、前記前席吹出口からの風量を所定量まで減少させることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。

Images