JP6684562B2 - 車両の空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車といった車両の空調装置に関する。

現在の自動車といった車両では、乗員室内の温度を調整する空調装置が用いられている。このような車両の空調装置では、乗員室の前面などに配置された通気口から強い空気流を噴き出すことにより、乗員室の全体の温度を空調している。
また、特許文献１では、そのような通気口を乗員の大腿部から腰にかけての下半身に向けて設け、通気口から温風を吹き出している。このように強い温風を直接吹き付けるようにして乗員に当てることにより、乗員を直接的に温めることができる。

特開２０１１−１０５１２０号公報

しかしながら、特許文献１では、通気口は、シートに着座した乗員の前側において後向きに配置されている。このように乗員の前側から乗員に対して温風を吹き付けた場合、温風は、乗員の大腿部から腰にかけての下半身を通過した後、上体に沿って上へ上がり、乗員の顔といった頭部にも吹き付けることになる。その結果、乗員に不快感を与える可能性がある。

このように車両の空調装置では、乗員に不快感を与えることを抑えながら、乗員の大腿部の冷えといった体感温度を調整することが望まれている。

本発明に係る車両の空調装置は、車両に乗車した乗員が着座するシートを有する車両の空調装置であって、前記シートの座部の幅方向一方側において前記座部より上側に離間した高さ位置に設けられる吹出口を有する吹出ダクトと、前記座部の幅方向他方側において前記座部の上面以下の高さ位置に設けられる吸込口を有する吸込ダクトと、を有し、前記吹出口は、前記シートの座部の幅方向一方側に設けられたコンソールボックスの側面に設けられる。

好適には、前記コンソールボックス内に設けられ、空気を暖める調温ユニットを有し、前記吹出ダクトは、前記調温ユニットに連結され、前記調温ユニットにより暖められた空気流を吹き出す、とよい。

好適には、前記吸込ダクトは、前記調温ユニットに連結される、とよい。

好適には、前記吹出口から吹き出される空気流は、０．０１ｍ／秒以上、６ｍ／秒以下である、とよい。

本発明において吹出口から吹き出した空気流は、シートの座部の幅方向一方側において座部より上側に離間した高さ位置から座部へ向かって吹き出される。また、座部での空気流は、座部または座部の幅方向他方側において座部の上面以下の高さ位置に設けられる吸込口に吸い込まれ得る。よって、座部の上では、座部の幅方向一方側から他方側へ流れる空気流が形成される。そして、シートに乗員が着座した場合、座部の幅方向へ流れる空気流は、座部の上の大腿部の周囲を流れる。大腿部の周囲には、座部の幅方向へ流れる空気流による空気層が形成され得る。この空気層の温度により、大腿部の体感温度を調整することができる。
また、生成される空気流は座部の幅方向へ流れる。よって、空気流が上体の表面を伝って頭部まで上がることは起き難い。頭部またはその周辺にたとえば暖かい空気が当たることによる不快感を乗員に与え難い。

図１は、本発明の実施形態に係る空調装置が適用される自動車の構造を模式的に示す説明図である。 図２は、本発明の実施形態に係る空調装置の構成の説明図である。 図３は、図２の空調装置による乗員周りでの空気の流れを示す説明図である。

以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る空調装置２が適用される自動車１の構造を模式的に示す説明図である。

自動車１は、車両の一種である。自動車１の車体の前後方向中央部には、乗員が乗車する乗員室が形成される。車体の前部には、燃料エンジンなどを配置するための前室が形成される。車体の後部には、荷室などとして用いることができる後室が形成される。
乗員室は、略四角形のフロアパネル１１、フロアパネル１１の前角に立設される一対のＡピラー１２、フロアパネル１１の前後方向中央に立設される一対のＢピラー１３、フロアパネル１１の後角に立設される一対のＣピラー１４、を有する。Ａピラー１２の上端とＣピラー１４の上端とは、ルーフレール１５により連結される。Ｂピラー１３の上端は、ルーフレール１５の前後方向中央に接合される。左右一対のルーフレール１５の間には、略四角形のルーフパネル１６１６が接合される。
フロアパネル１１の前縁と一対のＡピラー１２の下部との間にはトーボード１７が配置され、トーボード１７の上側にはダッシュボード１８が配置される。ダッシュボード１８、一対のＡピラー１２の上部、およびルーフパネル１６の前縁に囲われるように、フロントガラス１９が嵌め込まれる。一対のＣピラー１４の上部の間には、リアガラス２０が嵌め込まれる。
前後方向に並ぶＡピラー１２とＢピラー１３との間には、Ａピラー１２に回転可能に支持される図示外の前ドアが配置される。Ｂピラー１３とＣピラー１４との間には、Ｂピラー１３に回転可能に支持される図示外の後ドアが配置される。フロアパネル１１の左右幅方向両縁には、一対のサイドシル２１が接合される。
このように、自動車１の乗員室は、略立方体形状の箱型の空間となる。
また、フロアパネル１１の左右幅方向中央には、乗員室内へ突出するように前後方向へ延在するセンタートンネル２２が形成される。センタートンネル２２の下側には、たとえば燃料エンジンの駆動力を後輪へ伝達するための図示外のドライブシャフトが配置される。
フロアパネル１１の前部には、フロントシートとして、ドライバが着座するドライバシート２３、ナビゲータが着座するナビゲーションシート２４が左右幅方向に並べて取り付けられる。ドライバシート２３は、座部４１と背部４２とを有する。ナビゲーションシート２４は、座部４１と背部４２とを有する。ドライバシート２３の座部４１とナビゲーションシート２４の座部４１との間にセンタートンネル２２が位置する。センタートンネル２２の上には、シフトレバー２５、図示外のサイドブレーキレバー、内装部材としてのコンソールボックス２６などが取り付けられる。
ドライバシート２３およびナビゲーションシート２４の前には、左右幅方向へ延在するダッシュボード１８が位置する。ドライバシート２３の前には、ダッシュボード１８から後向きに突出して設けられたステアリングホイール２７が位置する。
フロアパネル１１の後部には、リアシートとして、複数の乗員が着座できるベンチシート２８が取り付けられる。ベンチシート２８は、座部４１と背部４２とを有する。ベンチシート２８は、フロアパネル１１と同等の左右幅を有する。ベンチシート２８には、通常３名までの乗員が着座することが可能である。

ところで、従来の自動車１では、自動車１の動力源として燃料エンジンを用いるのが一般的であった。しかしながら、二酸化炭素の排出量規制などにより、近年の自動車１では、燃料エンジンと電気モータとを併用するハイブリッド駆動方式を採用することがある。また、電気モータのみを動力源として採用することもある。
そして、電気モータを用いる自動車１では、発熱源および動力源としての燃料エンジンが無かったり、常時動作していなかったりするため、乗員室の空調に用いる冷気または暖気を生成するために自動車１に搭載されているバッテリの電力を用いることになる。この場合、自動車１に搭載しているバッテリの電力を空調に消費してしまうので、走行可能距離が短くなったり、速度などの走行性能を抑える必要が生じたりすることになる。
このように、自動車１の空調装置２では、空調装置２によるエネルギー消費を改善することが将来的に求められている。

そこで、本実施形態では、自動車１の乗員室の全体を空調するのではなく、たとえば乗員毎に空調を実施するパーソナル空調装置２を提案する。このような空調装置２を用いることにより、たとえば自動車１の乗員室の全体を暖めたり冷やしたりする必要性を減らすことができる。また、乗員室の全体を空調する空調装置と併用する場合でもその負担を削減できるので、結果として自動車１における空調装置２のエネルギー消費を削減することを期待できる。

図２は、本発明の実施形態に係る空調装置２の構成の説明図である。
空調装置２は、吹出ダクト５１、吹出ファン５２、吸込ダクト５４、吸込ファン５５、調温ユニット６１、制御部７１、を有する。

調温ユニット６１は、たとえばユニットボックス６２内にヒータ６３、ペルチェ素子６４、温度センサ６５、が配置されたものでよい。ヒータ６３は、自動車１に搭載されているバッテリの電力を用いて、ユニットボックス６２内の空気を加熱する。ペルチェ素子６４は、自動車１に搭載されているバッテリの電力を用いて、ユニットボックス６２内の空気を冷却する。この他にもたとえば、調温ユニット６１は、乗員室の全体を空調する空調装置のダクトに連結され、その全体空調装置から加熱または冷却された空気の供給を受けてもよい。また、燃料エンジンの冷却水などの温媒や冷媒が供給されてもよい。温度センサ６５は、ユニットボックス６２内の空気の温度を検出する。

吹出ダクト５１は、一端に吹出口５３を有し、他端が調温ユニット６１のユニットボックス６２に連結される。吹出口５３には、ルーバなどの風向調整機構が設けられてよい。吹出口５３の内側であるダクト内に、空気を低速で吹き出させるための吹出ファン５２が設けられてよい。

吸込ダクト５４は、一端に吸込口５６を有し、他端が調温ユニット６１のユニットボックス６２に連結される。吸込口５６は、ルーバなどの風向調整機構が設けられてよい。吸込口５６の内側であるダクト内に、空気を低速で吸い込ませるための吸込ファン５５が設けられてよい。

制御部７１は、空調装置２の動作を制御するものである。制御部７１は、たとえばマイクロコンピュータでよい。制御部７１は、自動車１に設けられる他の制御部７１と、１つのマイクロコンピュータに統合されてよい。このようなマイクロコンピュータとしては、たとえばＥＣＵがある。制御部７１には、たとえばヒータ６３、ペルチェ素子６４、温度センサ６５、吸込ファン５５、吹出ファン５２、が接続される。

そして、このような空調装置２は、たとえばシートに着座した乗員毎に設けられる。ここでは、ナビゲーションシート２４に対して設置されている。
具体的には、吹出口５３は、ナビゲーションシート２４の座部４１の内側に配置されるコンソールボックス２６についての、ナビゲーションシート２４側の側面に設けられる。吹出口５３は、ナビゲーションシート２４の座部４１の座面より上側に離間した高さ位置に設けられる。
また、吸込口５６は、ナビゲーションシート２４の座部４１の外側において座部４１の座面以下の高さ位置に設けられる。吸込口５６は、ナビゲーションシート２４の座部４１の外縁部に設けられてもよい。
また、調温ユニット６１は、コンソールボックス２６内に設けられる。よって、吹出ダクト５１もコンソールボックス２６内に設けられる。また、吸込ダクト５４は、コンソールボックス２６から突出し、ナビゲーションシート２４の座部４１の下側を通じて、ナビゲーションシート２４の座部４１の外側まで伸びる。

次に、空調装置２の動作について説明する。
図３は、図２の空調装置２による乗員周りでの空気の流れを示す説明図である。

空調装置２の制御部７１は、たとえば温度センサ６５の検出温度を取得し、所望の温度となるようにヒータ６３およびペルチェ素子６４の動作および停止を制御する。制御目標温度としては、乗員の体感温度が高まるような温度であればよい。冬季などの暖房を必要とする場合には、たとえば２０度程度の温度でよい。
また、制御部７１は、ユーザ操作に基づいて吸込ファン５５および吹出ファン５２を動作させて空調制御を開始する。この際、制御部７１は、吸込ファン５５および吹出ファン５２を低速で回転させる。たとえば空気流が０．０１ｍ／秒以上、６ｍ／秒以下となるように低速で回転させる。このように流速を６ｍ／秒以下とすることにより、空気流による体感温度の低下分を１度程度またはそれ以下にすることができる。
これにより、吹出口５３からは、調温された空気流が吹き出される。吹き出された空気流は、座部４１に落ちる。座面に落ちた空気流は、座面の上に滞留する。

また、吸込口５６は、吸込ファン５５から吹き出された空気流と略同量の空気流を、座面の外側から空気を引き込む。これにより、座面の上の空気は、吸込口５６へ向かって移動する。
このように、空調装置２は、座面の内側上方から弱い空気流を吹き出し、座面の外側下側から弱い空気流を吸い込む。座面の上を車体幅方向外向きに弱く流れる空気流を生成することができる。調温ユニット６１のユニットボックス６２と座面との間である狭い範囲で循環し得る空気流を生成することができる。

以上のように、本実施形態において吹出口５３から吹き出した空気流は、シートの座部４１の幅方向内側において座部４１より上側に離間した高さ位置から吹き出されて、座部４１へ落ちる。また、座部４１に落ちた空気流は、座部４１または座部４１の幅方向外側において座部４１の上面以下の高さ位置に設けられる吸込口５６に吸い込まれ得る。よって、座部４１の上では、座部４１の幅方向内側から外側へ向かってゆっくりと空気流が流れ得る。そして、シートに乗員が着座している場合、座部４１の幅方向へゆっくりと流れる空気流は、座部４１の上の大腿部の周囲を流れる。大腿部の周囲には、座部４１の幅方向へゆっくりと流れる空気流による空気層が形成され得る。このゆっくりとした流れの空気層の温度により、大腿部の体感温度を調整することができる。
また、生成される空気流は弱いので、早い空気流のように乗員から熱を奪いにくい。空気流により熱が奪われる場合、空気流の温度はそれを補うように調整しなければならない。
しかも、生成される空気流は座部４１の幅方向へ流れるので、空気流を前から吹き付ける場合のように、空気流が上体の表面に沿って流れて頭部まで到達することが起き難い。顔といった頭部に暖かい空気が当たることによる不快感を乗員に与え難い。
また、吹出口５３から噴き出された空気流は、シートの座部４１および大腿部以外に触れる前に吸込口５６から吸い込まれ、調温ユニット６１に連結された吸込ダクト５４を通じて調温ユニット６１へ戻すことができる。その結果、空気流は循環し、空気流を再度暖めるために必要となる熱量を最小限に抑えることができる。調温ユニット６１を連続動作させている動作期間において、空気流を暖め続けるために必要となる総熱量を格段に削減することができる。

また、本実施形態において吹出口５３は、シートの座部４１の幅方向内側に設けられたコンソールボックス２６の側面に設けられている。これにより、シートの座部４１の周囲に吹出ダクト５１を新たに露出させて設ける必要がない。また、コンソールボックス２６の高さを利用して、吹出口５３を座部４１より上側に離間した高さ位置に容易に設けることができる。

また、本実施形態では、たとえば暖められた空気流により大腿部を包み込み、乗員の体感温度を高めることができる。よって、大腿部の周囲の空気を暖めるために乗員室の全体を加熱する必要がなくなる。少ない熱量で乗員の体感温度を効率よく高めることができる。乗員室の全体を加熱して同様の体感温度を大腿部に与えようとする場合と比べて、より少ない熱量で大腿部の体感温度を高め、乗員に対して高い快適性を提供できる。
また、調温ユニット６１は、シートの近くのコンソールボックス２６内に設けられている。また、吹出ダクト５１および吸込ダクト５４を調温ユニット６１に直接的に連結している。よって、空気流の循環経路を最小限のダクト長で形成できる。吹出ダクト５１などでの熱損を最小限に抑えることができる。また、調温ユニット６１をシートの周囲に露出して設ける必要がなくなる。意匠性が改善される。

以上の実施形態は、本発明の好適な実施形態の例であるが、本発明は、これに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変形または変更が可能である。

たとえば、上記実施形態では、シートの内側から空気流を吹き出し、シートの外側から空気流を吸い込んでいる。
この他にもたとえば、シートの外側から空気流を吹き出し、シートの内側から空気流を吸い込んでもよい。この場合、シートの外側の吹出口５３を座面より上側の高さ位置とし、シートの内側の吸込口５６を座面以下の高さ位置とするのが望ましい。

１…自動車（車両）、２…空調装置、１１…フロアパネル、１２…Ａピラー、１３…Ｂピラー、１４…Ｃピラー、１５…ルーフレール、１６…ルーフパネル、１７…トーボード、１８…ダッシュボード、１９…フロントガラス、２０…リアガラス、２１…サイドシル、２２…センタートンネル、２３…ドライバシート、２４…ナビゲーションシート、２５…シフトレバー、２６…コンソールボックス、２７…ステアリングホイール、２８…ベンチシート、４１…座部、４２…背部、５１…吹出ダクト、５２…吹出ファン、５３…吹出口、５４…吸込ダクト、５５…吸込ファン、５６…吸込口、６１…調温ユニット、６２…ユニットボックス、６３…ヒータ、６４…ペルチェ素子、６５…温度センサ、７１…制御部

Claims (4)

1. 車両に乗車した乗員が着座するシートを有する車両の空調装置であって、
   前記シートの座部の幅方向一方側において前記座部より上側に離間した高さ位置に設けられる吹出口を有する吹出ダクトと、
   前記座部の幅方向他方側において前記座部の上面以下の高さ位置に設けられる吸込口を有する吸込ダクトと、
   を有し、
   前記吹出口は、前記シートの座部の幅方向一方側に設けられたコンソールボックスの側面に設けられる、
   車両の空調装置。
2. 前記コンソールボックス内に設けられ、空気を暖める調温ユニットを有し、前記吹出ダクトは、前記調温ユニットに連結され、前記調温ユニットにより暖められた空気流を吹き出す、
   請求項１記載の車両の空調装置。
3. 前記吸込ダクトは、前記調温ユニットに連結される、
   請求項２記載の車両の空調装置。
4. 前記吹出口から吹き出される空気流は、０．０１ｍ／秒以上、６ｍ／秒以下である、
   請求項１から３のいずれか一項記載の車両の空調装置。

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