JPH06171353A - 車両用空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内気循環による空調運転が行われても、小さ
なエネルギー消費によって、乗員へ酸素を供給する。 【構成】 内気循環によって空気調和を行うダクト２の
他に、外気を導入してアームレストから乗員の呼吸器系
へ吹き出すフレッシュエア通路３を設ける。このフレッ
シュエア通路３内には、送風機１４が配置されるととも
に、吹出口１６には、この吹出口１６から乗員の呼吸器
系へ向かう風速を調節するための絞り１７が設けられ、
この絞り１７は制御回路１８によって制御され、吹出口
１６より吹き出される風量が変化しても、乗員の呼吸器
系へ外気を到達させるように設けられている。このた
め、ダクト２側によって内気循環による空調運転を行っ
ても、フレッシュエア通路３を介して外気を乗員の呼吸
器系へスポット的に供給することができる。なお、吹出
口１６から車室内に供給される外気量は大変少なく、空
調負荷の増大は抑えられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内気循環によって空調
負荷を小さくした車両用空気調和装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】暖房運転や冷房運転など、空気調和にか
かるエネルギーの消費を抑える要求が近年特に高まって
いる。そこで、暖房運転や、冷房運転時に、空気調和さ
れた車室内空気（内気）を吸込み、暖房負荷や冷房負
荷、つまり空調負荷を小さくすることによって、空気調
和にかかるエネルギーの消費を抑える技術が開発されて
いる。このように、車室内の空気調和の内気化が進むこ
とにより、車室内のＣＯ2 濃度や、煙草などの粉塵の濃
度が上昇し、人体へ疲労や眠気などの影響が懸念され
る。そこで、空気清浄器を用いることにより車室内の粉
塵の除去を行うことができ、また特開昭５９−２１２６
３２号公報、特開昭６３−４３８１２号公報に開示され
る技術に示されるように、空気中の窒素を分離させて空
気中の酸素濃度を上昇させる酸素富化装置を用いること
により、車室内の酸素不足を補うことができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記公報に
開示された酸素富化装置は、車室内全体の酸素濃度を適
切な値に保つものであったため、酸素濃度制御や酸素供
給量制御が複雑で、かつ高い酸素の供給能力が求められ
るため、結果的にエネルギー消費が多くなってしまう。
同様に、空気清浄器を用いても、車室内全体の空気の浄
化を行うため、結果的にエネルギー消費が多くなってし
まう。つまり、内気循環によって暖房運転や冷房運転な
どにかかるエネルギーの消費を抑えても、その不具合を
解消するためのエネルギーを多く消費するため、結果的
に省エネルギー化できなくなる不具合を備えていた。

【０００４】

【発明の目的】本発明は、上記の事情に鑑みてなされた
もので、その目的は、内気循環による空調が行われて
も、小さなエネルギー消費によって、乗員へ酸素を供給
することのできる車両用空気調和装置の提供にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の車両用空気調和
装置は、車室内の空気を導入可能に設けられ、車室内に
向かって空気を吹き出すダクトと、このダクト内におい
て車室へ向かう空気流を生じさせる空調用送風機と、前
記ダクト内に配置され、通過する空気の温度を変化させ
る温度変化手段と、車室外空気や酸素富化装置の発生す
る酸素など、酸素を多く含む空気を導入し、この空気を
乗員の呼吸器系へスポット的に供給するフレッシュエア
通路と、このフレッシュエア通路において乗員の呼吸器
系に向かう空気流を生じさせるフレッシュエア用送風機
とを備える技術的手段を採用した。

【０００６】

【発明の作用】例えば、空調用送風機および温度変化手
段が作動し、ダクトが内気を導入する際、ダクト内に導
入された内気が温度変化手段によって再冷却または再加
熱されて車室内に吹き出され、低い消費エネルギーによ
って空調運転が行われる。この状態では、人体の排出す
るＣＯ2 等により、車室内全体の酸素濃度が低下する。
この時、フレッシュエア用送風機を作動させ、フレッシ
ュエア通路より乗員の呼吸器系へ車室外空気（外気）あ
るいは酸素富化装置の発生する酸素をスポット的に供給
する。これにより、乗員の酸素不足を解消することがで
きる。

【０００７】

【発明の効果】フレッシュエア通路が外気を導入する場
合であっても、導入される外気の量は、スポット的に乗
員の呼吸器系へ供給される量であるため、少量で済む。
このため、内気循環による空調負荷の増加を抑えて、乗
員の呼吸器系へ外気を導入することができる。また、フ
レッシュエア通路が酸素富化装置から酸素の供給を受け
る場合であっても、供給される酸素の量は、スポット的
に乗員の呼吸器系へ供給される量であるため、少量で済
む。つまり、酸素富化装置の酸素供給能力は小さくて済
み、かつ制御も容易にできるため、酸素富化装置にかか
る消費エネルギーを従来に比較して大変小さくすること
ができる。このように、乗員の呼吸器系へ酸素を多く含
む空気をスポット的に供給することにより、エネルギー
消費を抑えて乗員へ酸素を供給できる。

【０００８】

【実施例】次に、本発明の車両用空気調和装置を、図に
示す一実施例に基づき説明する。 〔第１実施例の構成〕図１ないし図７は本発明の第１実
施例を示すもので、図１は空気調和装置の概略図であ
る。本実施例の空気調和装置１は、室内へ向けて空気を
送る空調ダクト２と、乗員の呼吸器系へスポット的に酸
素を多く含んだ空気を供給するフレッシュエア通路３の
上流部とが、一つのケース４内で仕切られて設けられて
いる。

【０００９】空調ダクト２の上流には、外気を導入する
外気導入口５と、内気を導入する内気導入口６とが設け
られ、内外気切替ダンパ７によって一方の導入口を塞ぐ
ことにより、他方の導入口より空気を導入するように設
けられている。また、フレッシュエア通路３は、外気導
入口８のみが設けられており、常に外気を導入するよう
に設けられている。空調ダクト２の外気導入口５とフレ
ッシュエア通路３の外気導入口８とには、共通の除塵フ
ィルタ９および除ＳＯx 除ＮＯx フィルタ１０が設けら
れており、導入する空気中の粉塵やＳＯx 、ＮＯx を除
くように設けられている。

【００１０】また、空調ダクト２内およびフレッシュエ
ア通路３内には、共通のエバポレータ１１が配されてい
る。このエバポレータ１１は、本発明の温度変化手段の
一例で、車室内へ吹き出される空気および乗員の呼吸器
系へスポット的に吹き出される空気を冷却する。エバポ
レータ１１が配された部分のフレッシュエア通路３内
は、２層に分割され、一方の層の上流側および下流側
を、能力切替ダンパ１２によって空調ダクト２内に連通
させるか、フレッシュエア通路３内に連通させるかで、
乗員の呼吸器系に吹き出される空気の冷却温度を調節す
るように設けられている。

【００１１】エバポレータ１１の下流の空調ダクト２内
には、空調ダクト２内において車室内へ向かう空気流を
生じさせる空調用送風機１３が設けられている。エバポ
レータ１１の下流のフレッシュエア通路３内には、フレ
ッシュエア通路３において乗員の呼吸器系に向かう空気
流を生じさせるフレッシュエア用送風機１４が設けられ
ている。

【００１２】空調ダクト２内およびフレッシュエア通路
３内の空調用送風機１３およびフレッシュエア用送風機
１４の下流には、共通のヒータコア１００が配されてい
る。このヒータコア１００も本発明の温度変化手段の一
例で、車室内へ吹き出される空気および乗員の呼吸器系
へスポット的に吹き出される空気を加熱する。空調ダク
ト２には、ヒータコア１００をバイパスするバイパス通
路１０１が設けられ、このバイパス通路１０１を通過す
る空気量と、ヒータコア１００を通過する空気量とをエ
アミックスダンパ１０２で調節し、車室内へ吹き出され
る空気の温度を調節する。なお、空調ダクト２の下流端
部には、空調ダクト２内を通過した空気を車室内の各部
へ向けて吹き出させる図示しない吹出口が複数設けられ
ている。

【００１３】また、フレッシュエア通路３には、ヒータ
コア１００をバイパスするバイパス通路１０３が設けら
れ、このバイパス通路１０３を通過する空気量と、ヒー
タコア１００を通過する空気量とをエアミックスダンパ
１０４で調節し、乗員の呼吸器系に吹き出される空気の
温度を調節するように設けられている。

【００１４】このフレッシュエア用送風機１４の下流の
フレッシュエア通路３は、車両の定員数に応じて枝分か
れし、各乗員の座席の横に設けられたアームレスト１５
へ導かれる（図２参照）。各アームレスト１５には、車
両進行方向の端部の上面に、アームレスト１５へ導かれ
たフレッシュエア通路３の空気を、乗員の呼吸器に向け
てスポット的に吹き出すためのフレッシュエア吹出口１
６が設けられている。このフレッシュエア吹出口１６に
は、図３および図４に示すような可変絞り１７が設けら
れている。この可変絞り１７は、フレッシュエア吹出口
１６より吹き出される空気を、乗員の呼吸器系へ到達さ
せるために設けられたもので、フレッシュエア吹出口１
６より吹き出される空気量が少ない時は、絞り開度が小
さくなって少ない風量でも風速を速めて空気の到達距離
を延ばし、逆にフレッシュエア吹出口１６より吹き出さ
れる空気量が多い時は、絞り開度が大きくなって、乗員
の頭部に吹きつける風当たりを弱くして、送風による不
快感（ドラフト感）をなくすものである。この吹出口か
ら吹き出される空気の到達距離と、乗員頭部付近のＣＯ
2 濃度と、風速（風量と可変絞り１７の開度で決定され
る）との関係を、図５に示す。このグラフから、乗員の
騒音、気流の好みに応じて、フレッシュエア吹出口１６
から吹き出される風速の上限を可変絞り１７で得ること
ができる。なお、可変絞り１７は、図示しないアクチュ
エータによって駆動されるもので、このアクチュエータ
は、制御回路１８によって制御される。

【００１５】制御回路１８は、上記可変絞り１７の他、
内外気切替ダンパ７、能力切替ダンパ１２、空調用送風
機１３、フレッシュエア用送風機１４、エバポレータ１
１を作動させるための冷凍サイクルなど、空気調和装置
１の制御を行う。この制御回路１８は、空気調和装置１
の制御を行うために、各センサを備える。このセンサの
１つに、乗員の呼吸器系に供給される酸素濃度を測定す
る酸素センサ１９を備える。この酸素センサ１９は、フ
レッシュエア用送風機１４の下流に設置され、フレッシ
ュエア吹出口１６より吹き出させる空気中の酸素濃度を
測定している。また、制御回路１８は、センサとして、
乗員の乗車状態を検出する乗員センサ２０を備える（図
６参照）。この乗員センサ２０は、赤外線を用いて乗員
の有無を検出するものであるが、他に、例えばシートベ
ルトの着用状態を検出したり、座席に圧力センサを設け
て乗員の有無を検出するなど、他の検出手段を用いても
良い。

【００１６】乗員の呼吸器系へ酸素を適切に供給する制
御回路１８の作動を図７のフローチャートを用いて説明
する。なお、本実施例の制御は、各乗員席毎になされる
ものである。図示しない空調スイッチが投入され、空調
ダクト２側が内気を導入する空調運転を開始すると（ス
タート）、乗員センサ２０によって乗員が乗車している
か否かの判断を行う（ステップＳ1 ）。この判断結果が
NOの場合は終了する。また、判断結果がYES の場合は、
乗員数で車室内のＣＯ2 濃度が推測でき、かつ酸素セン
サ１９の検出する酸素量を基に、各乗員へ供給する外気
の導入量、つまりフレッシュエア用送風機１４の回転数
を設定する（ステップＳ2 ）。続いて、乗員の好みに基
づいて到達温度の設定を行う（ステップＳ3 ）。つま
り、乗員の好みに基づいて能力切替ダンパ１２の設定、
空調ダクト２のエアミックスダンパ１０２の開度の設
定、およびフレッシュエア通路３のエアミックスダンパ
１０４の開度の設定を行う。次に、ＣＯ2 を急減するモ
ードであるか、ドラフト感をなくするモードであるか否
かの判断を行う（ステップＳ4 ）。ＣＯ2 を急減するモ
ードの時は、可変絞り１７の絞り径を絞り、フレッシュ
エア吹出口１６より吹き出される外気の到達率を上げ
（ステップＳ5 ）、その後終了する。ドラフト感をなく
するモードの時は、ドラフト感を消失する風速になるよ
うに可変絞り１７の絞り径を広げ（ステップＳ6 ）、そ
の後終了する。

【００１７】〔実施例の作動〕次に、上記実施例の作動
を簡単に説明する。車両に乗員が乗車して、空調スイッ
チが投入され、内気循環による空調運転が行われると、
内気循環による空調負荷が小さくなり、空調にかかるエ
ネルギー消費を低く抑えることができる。しかるに、内
気循環によって車室内の空気の入替えが少なくなり、乗
員の排出するＣＯ2 により車室内のＣＯ2 濃度が上昇す
る。この空調運転時では、乗員センサ２０によって乗員
の存在を確認したフレッシュエア吹出口１６より、乗員
の好みの温度に制御された外気が、乗員にドラフト感を
生じさせない風速、または乗員の好みの風速にて、乗員
の頭部、特に呼吸器系に向けて吹き出される。このフレ
ッシュエア吹出口１６より吹き出される風量は、乗員の
吸い込むＣＯ2 濃度を下げるのに必要な酸素量を酸素セ
ンサ１９で検出される酸素濃度を基に算出され、乗員に
吹き出す外気の風量が決定される。つまりフレッシュエ
ア用送風機１４の通電量が乗員数や外気の酸素濃度を基
に決定される。また、可変絞り１７の絞り径を絞ること
により、空調能力を変化させることなく乗員の頭部へ向
かう外気の風速を上げて、乗員の吸い込む空気のＣＯ2
濃度を素早く低下させることもできるし、可変絞り１７
の絞り径を広げることにより、乗員の頭部へ向かう外気
の風速を下げて、ドラフト感を乗員に与えずに乗員の吸
い込む空気のＣＯ2 濃度の上昇を抑えることもできる。

【００１８】〔実施例の効果〕本実施例では、内気循環
による空調運転時に、乗員の呼吸器系に向けてスポット
的に新鮮な空気（外気）を与えることができるため、空
調負荷を抑えて空調運転にかかるエネルギー消費を抑
え、かつ乗員の吸い込む空気の酸素濃度を高めることが
できる。これによって、内気循環による空調運転が行わ
れても、乗員は充分な酸素を摂取でき、ＣＯ2 濃度の上
昇等による疲労や眠気を抑えることができる。

【００１９】〔第２実施例〕図８は制御回路１８の作動
を示すフローチャートである。本実施例は、空気調和装
置１によるエネルギー消費をさらに抑えるべく、フレッ
シュエア吹出口１６より乗員の呼吸器系に向けて吹き出
される外気に、内気を混合したもので、その制御の一例
を図７のフローチャートを基に説明する。ステップＳ1
、Ｓ2 、Ｓ3 までは、上記第１実施例と同様で、ステ
ップＳ3 の次に、内外気量の設定を行う。ここでは、乗
員への到達温度から内気の混合割合の設定を行うもので
ある（ステップＳ7 ）。続いて、フレッシュエア吹出口
１６から吹き出される内外気混合空気が、乗員の呼吸器
系に届き、かつドラフト感を与えないような風速となる
ように可変絞り１７の開度の設定を行い（ステップＳ8
）、その後、終了する。

【００２０】〔第３実施例〕図９および図１０は第３実
施例を示すもので、図９はフレッシュエア吹出口１６が
設けられたヘッドレスト２１の上面図、図１０はヘッド
レスト２１の側面図である。本実施例のフレッシュエア
吹出口１６は、ヘッドレスト２１の前面の脇に設けられ
たもので、乗員の頭部近傍より、乗員の呼吸器系へ向け
て、外気を吹き出すものである。このフレッシュエア吹
出口１６は、乗員の視認性をさ妨げない位置に設けられ
る。このように、ヘッドレスト２１にフレッシュエア吹
出口１６を設けることにより、フレッシュエア吹出口１
６と乗員の呼吸器系との距離が大変短くなる。これによ
り、フレッシュエア吹出口１６から吹き出される空気を
効率的に乗員に供給できるため、乗員に供給される酸素
量を低下させることなく、フレッシュエア吹出口１６か
ら吹き出される外気量を少なくすることができる。

【００２１】〔第４実施例〕図１１はフレッシュエア吹
出口１６が設けられたヘッドレスト２１の上面図であ
る。本実施例は、ヘッドレスト２１の前面の一方の脇に
フレッシュエア吹出口１６を設け、ヘッドレスト２１の
前面の一方の脇に空気の吸込口２２を設けたものであ
る。これによって、フレッシュエア吹出口１６より吹き
出された空気が、ヘッドレスト２１の反対側の吸込口２
２から吸引されるため、上記実施例に比較して、さらに
フレッシュエア吹出口１６から吹き出される空気を効率
的に乗員に供給できる。

【００２２】〔第５実施例〕図１２はフレッシュエア吹
出口１６が設けられたシート２３の正面図である。本実
施例のフレッシュエア吹出口１６は、バケット型のシー
ト２３の前面上側の脇に設けられたもので、乗員の頭部
近傍より、乗員の呼吸器系へ向けて、外気を吹き出すも
のである。このフレッシュエア吹出口１６は、乗員の車
両操作性をさ妨げない位置に設けられる。

【００２３】〔変形例〕上記の実施例では、フレッシュ
エア吹出口を、アームレスト、ヘッドレスト、シートに
設けた例を示したが、車室内の天井に設けたり、ルーム
ミラーに設けたり、ドアミラーの取付部付近に設けた
り、計器板に設けたり、他の部位に設けても良い。実施
例では、理解を容易にするために、冷暖房運転を行う空
気調和装置を例に示したが、冷房運転のみを行う空気調
和装置や、暖房運転のみを行う空気調和装置に適用して
も良い。車室内を空気調和する空調ダクトと、フレッシ
ュエア通路とを、一体的に設けた例を示したが、独立し
て設けても良い。フレッシュエア通路は、外気を導入す
ることにより酸素量の多い空気を乗員に供給したが、酸
素富化装置など他の手段によって酸素量の多い空気をフ
レッシュエア通路に導き、乗員に供給するように設けて
も良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】空気調和装置の概略図である（第１実施例）。

【図２】アームレストの側面図である（第１実施例）。

【図３】可変絞りが広げられた状態を示す説明図である
（第１実施例）。

【図４】可変絞りが絞られた状態を示す説明図である
（第１実施例）。

【図５】乗員頭部付近のＣＯ2 濃度と風速と到達距離と
の関係を示すグラフである（第１実施例）。

【図６】乗員センサを示す説明図である（第１実施
例）。

【図７】制御回路の作動を示すフローチャートである
（第１実施例）。

【図８】制御回路の作動を示すフローチャートである
（第２実施例）。

【図９】ヘッドレストの上面図である（第３実施例）。

【図１０】ヘッドレストの側面図である（第３実施
例）。

【図１１】ヘッドレストの上面図である（第４実施
例）。

【図１２】シートの正面図である（第５実施例）。

【符号の説明】

２ 空調ダクト ３ フレッシュエア通路 １１ エバポレータ（温度変化手段） １３ 空調用送風機 １４ フレッシュエア用送風機 １００ ヒータコア（温度変化手段）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車室内の空気を導入可能に設けられ、車
   室内に向かって空気を吹き出すダクトと、 このダクト内において車室へ向かう空気流を生じさせる
   空調用送風機と、 前記ダクト内に配置され、通過する空気の温度を変化さ
   せる温度変化手段と、 車室外空気や酸素富化装置の発生する酸素など、酸素を
   多く含む空気を導入し、この空気を乗員の呼吸器系へス
   ポット的に供給するフレッシュエア通路と、 このフレッシュエア通路において乗員の呼吸器系に向か
   う空気流を生じさせるフレッシュエア用送風機とを備え
   た車両用空気調和装置。