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車両用空調装置および車両用空調制御方法 - 日産自動車株式会社
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発明の名称 車両用空調装置および車両用空調制御方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−15549(P2007−15549A)
公開日 平成19年1月25日(2007.1.25)
出願番号 特願2005−199007(P2005−199007)
出願日 平成17年7月7日(2005.7.7)
代理人 【識別番号】100084412
【弁理士】
【氏名又は名称】永井 冬紀
発明者 ▲高▼山 しずか
要約 課題
乗員に与える清涼感を効果的に高めることができる車両用空調装置および車両用空調制御方法を提供する。

解決手段
冷房運転の際、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(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。そこで、赤外線カメラ31で撮像した熱画像に基づいて、呼吸による乗員の鼻孔や口元付近の温度変化を熱画像のパターンの変化として検出して、乗員の呼吸周期を算出する。そして乗員の呼吸周期と乗員前風速Vとが同期するように各ベント口110〜140の各ルーバ111,121,131,141の駆動位置を制御する。
特許請求の範囲
【請求項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速を調節する風速調節手段と、
前記乗員の呼吸周期を検出する呼吸周期検出手段と、
前記乗員前部における空調風の風速変化周期が前記呼吸周期検出手段で検出された前記呼吸周期に連動するように前記風速調節手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項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、前記乗員前部におけ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速調節手段を制御することを特徴とする車両用空調装置。
【請求項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。
【請求項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、前記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前記風速調節手段を制御することを特徴とする車両用空調装置。
【請求項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、
前記乗員前部における空調風の風速変化周期が前記呼吸周期に連動するように前記車室内に送風される空調空気の風速を制御することを特徴とする車両用空調制御方法。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、車両用空調技術に関する。
【背景技術】
【0002】
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)。
【0003】
【特許文献1】特開2002−205540号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
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。
【課題を解決するための手段】
【0005】
(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速を調節する風速調節手段と、乗員の呼吸周期を検出する呼吸周期検出手段と、乗員前部における空調風の風速変化周期が呼吸周期検出手段で検出された呼吸周期に連動するように風速調節手段を制御する制御手段とを備え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、乗員前部における空調風の風速変化周期が呼吸周期に連動するように車室内に送風される空調空気の風速を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、乗員の呼吸周期を検出して乗員前部における空調風の風速変化周期が呼吸周期に連動するように車室内に送風される空調空気の風速を制御する。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。
【発明を実施するための最良の形態】
【0007】
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。
【0008】
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。
【0009】
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。
【0010】
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。
【0011】
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。
【0012】
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。
【0013】
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。
【0014】
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。
【0015】
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。
【0016】
−−−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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
−−−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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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)。
【0039】
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)。
【0040】
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)。
【0041】
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)。
【0042】
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)。
【0043】
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)。
【0044】
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。
【0045】
(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。
【0046】
(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。
【0047】
(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。
【0048】
(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。
【0049】
−−−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。
【0050】
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。
【0051】
(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。
【0052】
(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。
【0053】
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。
【0054】
(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。
【0055】
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、風速調節手段は各ルーバ111,121,131,141、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。
【図面の簡単な説明】
【0056】
【図1】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。
【図2】空調ユニット100の全体構成を示す図である。
【図3】車両用空調装置ACのシステム構成を示す図である。
【図4】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。
【図5】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。
【図6】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7】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。
【図8】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】
【0057】
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




 

 


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