JP2004255950A

JP2004255950A - 車両用空調装置

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Publication number: JP2004255950A
Application number: JP2003047395A
Authority: JP
Inventors: Kazutoshi Koyanagi; 一敏小柳; Akihiro Sonoo; 明寛園生
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-02-25
Filing date: 2003-02-25
Publication date: 2004-09-16
Anticipated expiration: 2023-02-25
Also published as: JP4062124B2

Abstract

【課題】赤外線センサを確実に乗員方向に向けることができる車両用空調装置を提供する。
【解決手段】車室内に空気を吹き出すための運転席側センタ吹出口１１に設けられたスイングルーバーである縦ルーバー１５に赤外線センサ２１を配設して、縦ルーバー１５の揺動とともに赤外線センサ２１の方向が変わるように構成し、赤外線センサ２１により検出された温度データに基づいて空調制御を行う。
【選択図】図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、赤外線センサにより検出された温度情報に基づいて空調制御を行う車両用空調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の車両用空調装置としては下記特許文献１に挙げるものがある。この車両用空調装置においては、運転席の位置調整やミラーの角度調整等から得られる運転席周辺部材の位置情報に基づいて、赤外線センサの角度姿勢を制御している。
【０００３】
【特許文献１】
特開平０６−１０６９５２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の車両用空調装置は、上述したように運転席周辺部材の位置情報に基づいて赤外線センサの角度姿勢を制御しており、フィードバックも無いため、正確に乗員方向にセンサが向けられているか否かは不明であり、体格の大小等の個人的な身体的特徴のばらつきを吸収できない場合も生じ、狙い通りの制御が実現できない虞があった。
【０００５】
また、ミラーの角度調整情報等の運転席周辺部材の位置情報からは、運転者の位置しか特定できないため、助手席乗員にとって快適な空調を行うことはできなかった。
【０００６】
この発明は、上述した問題を解決するものであり、赤外線センサを確実に乗員方向に向けることができる車両用空調装置を提供することを目的とする。
【０００７】
また、助手席側の乗員に対しても、運転席側の乗員と同等の快適な空調を実現できる車両用空調装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の車両用空調装置は、車室内に空気を吹き出すための吹出口に設けられたスイングルーバーに赤外線センサを配設して、前記スイングルーバーの揺動とともに前記赤外線センサの方向が変わるように構成し、前記赤外線センサにより検出された温度データに基づいて空調制御を行うことを特徴とする。
【０００９】
これによれば、検出範囲の狭い赤外線センサを用いても、センサの方向が変わることにより、検出範囲を拡大することができ、センサを確実に乗員の方向に向けることができる。
【００１０】
また、前記温度データに基づいて乗員の位置を検出することが好ましい。
【００１１】
これによれば、赤外線センサの方向が変わることにより、複数の角度から温度データを検出できるので、乗員の位置を正確に特定できることとなり、狙い通りの制御を行うことができる。
【００１２】
また、所定の条件によって、前記スイングルーバーを揺動可能範囲の全範囲で揺動させる全領域スイングと、前記スイングルーバーを前記揺動可能範囲のうちの一部の範囲で揺動させる局所スイングの切り替えを行うことが好ましい。
【００１３】
これによれば、全領域スイングと局所スイングとの切り替えを行うことにより、例えば乗員の表面温度が適度でない場合には、局所スイングにより乗員近傍に集中して冷暖房を行うことにより、迅速に乗員の表面温度を適度な状態とし、乗員の表面温度が適度になったら、全領域スイングにより車室内全体に空気を吹き出すようにする等、きめ細かい制御を行うことができる。また、局所スイングの場合には、スイングサイクルが短くなるので、短時間内における変化にも迅速に追随可能となる。
【００１４】
また、運転席側の前記吹出口に設けられた前記スイングルーバーと、助手席側の前記吹出口に設けられた前記スイングルーバーとに、それぞれ前記赤外線センサを配設することが好ましい。
【００１５】
これによれば、助手席の乗員にも、運転席の乗員と同等の快適な空調を行うことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、車室内前部の概略平面図、及び、赤外線センサ２１を除くセンタ吹出部４の拡大図である。車室内前部には、運転席１と助手席２とが並設され、運転席１及び助手席２の前方にはインストルメントパネル３が設けられている。インストルメントパネル３の乗員Ｄ、Ｐに対向する面には、中央部にセンタ吹出部４が設けられ、運転席側部に運転席側サイドフェース吹出部５が設けられ、助手席側部に助手席側サイドフェース吹出部６が設けられている。なお、図１中、７はステアリングホイールである。
【００１７】
センタ吹出部４には、車室内に空気を吹き出すための吹出口として、運転席側センタ吹出口１１と助手席側センタ吹出口１２とが設けられている。運転席側センタ吹出口１１には、縦方向に延びる複数の板部材からなる縦ルーバー１５と、横方向に延びる複数の板部材からなる横ルーバー１６とが配設されている。また、助手席側センタ吹出口１２には、縦方向に延びる複数の板部材からなる縦ルーバー１７と、横方向に延びる複数の板部材からなる横ルーバー１８とが配設されている。
【００１８】
縦ルーバー１５は、図示しないバーを介して、アクチュエータとしてのモータ（図示せず）及びルーバー駆動回路２５（図４参照）に連結されており、アクチュエータにより向き（角度）が変えられて左右方向への風向が変更されるように構成された、いわゆるスイングルーバーである。また、横ルーバー１６も、図示しないバーを介して、アクチュエータとしてのモータ（図示せず）及びルーバー駆動回路２５（図４参照）に連結されており、アクチュエータにより向き（角度）が変えられて上下方向への風向が変更されるように構成された、いわゆるスイングルーバーである。縦ルーバー１７、横ルーバー１８も同様のスイングルーバーである。
【００１９】
運転席側センタ吹出口１１と助手席側センタ吹出口１２との間には、縦ルーバー１５及び横ルーバー１６の操作スイッチであるルーバー操作スイッチ１９と、縦ルーバー１７及び横ルーバー１８の操作スイッチであるルーバー操作スイッチ２０とが設けられている。
【００２０】
縦ルーバー１５には、図２（ａ）に示す位置に赤外線センサ２１が取着されている。なお、赤外線センサ２１の取着位置は、図２（ｂ）に示す位置でもよく、適宜の位置に取着すればよい。赤外線センサ２１は、縦ルーバー１５と同一方向を向くように設置されている。すなわち、縦ルーバー１５の揺動とともに赤外線センサ２１の向きが変わるように構成されている。赤外線センサ２１は、人体や物体から放射される赤外線を検出することにより、人体や物体の表面温度についての温度データを得るものである。
【００２１】
ここで、赤外線センサ２１の視野角について説明する。赤外線の入射角度（図３（ａ）に示す赤外線センサ２１の中心線Ｌに対してなす角度）に対する赤外線センサ２１の出力割合（入射角度が０°のときの出力を１００％とした場合の出力割合）について調べると、図３（ｂ）に示すように、入射角度の絶対値が大きくなるほど出力割合は小さくなり、入射角度の絶対値が４０°を超えると出力が非常に小さくなってしまうことがわかる。すなわち、赤外線センサ２１の視野角は±４０°程度であり、赤外線センサ２１は指向性が強いので、対象物にセンサ方向を確実に合わせる必要のあることがわかる。
【００２２】
図４は本実施形態の車両用空調装置の概略構成図である。赤外線センサ２１は、図４に示すように、空調制御ＥＣＵ２２に設けられたＡＤ変換器２３に接続されている。ＡＤ変換器２３は、空調制御ＥＣＵ２２内のマイクロコンピュータ（以下、マイコン）２４に接続され、赤外線センサ２１から入力されたセンサ信号をＡ／Ｄ変換してマイコン２４に出力する。マイコン２４は、入力されたセンサ信号すなわち温度データに基づいて乗員の位置を検出する。そして、マイコン２４はルーバー駆動回路２５に接続されており、ルーバー駆動回路２５に制御信号を出力する。ルーバー駆動回路２５は、各ルーバーを駆動させるための各モータに接続され、マイコン２４から入力された制御信号に基づいて各モータを駆動し、各ルーバーを駆動する。各ルーバーのモータにはルーバー方向検出手段２６が接続され、各モータがいずれの方向に何ステップ回転したか等を検出する。ルーバー方向検出手段２６は、マイコン２４に接続されており、各ルーバーの方向を示す信号をマイコン２４に出力する。
【００２３】
一方、マイコン２４には駆動回路３２が接続されている。駆動回路３２には、エアミックスドア（Ａ／Ｍドア）を駆動するためのモータ３３、フットモード、フェイスモード等のモード切替用ドアを駆動するためのモータ３４、内外気切替用ドアを駆動するためのモータ３５、その他のモータ３６が接続されており、駆動回路３２は、マイコン２４から入力された制御信号に基づいて各モータを駆動して各種のドアを開閉する。
【００２４】
なお、車両用空調装置には、上記各種のドアの他、送風ファン、エバポレータ、ヒータコア等が設けられ、エバポレータ、及び、必要に応じてヒータコアを経て温度調節された空気を、運転席側センタ吹出口１１、助手席側センタ吹出口１２等の各吹出口に導くダクトが設けられている。これらについては周知であるので、詳しい説明は省略する。
【００２５】
また、車両用空調装置には、車室内空気の温度を検出する内気センサ２７、車室外空気の温度を検出する外気センサ２８、車室内への日射量を検出する日射センサ２９、エバポレータ後方の空気の温度（吹出される空気の温度）を検出するエバ後センサ３０、冷却水の温度を検出する水温センサ３１が設けられている。これらのセンサはＡ／Ｄ変換器２３に接続されて、温度や日射量の信号をＡ／Ｄ変換器２３に出力する。Ａ／Ｄ変換器２３は、入力された信号をＡ／Ｄ変換してマイコン２４に入力する。マイコン２４は入力された信号に基づいて最適空調条件を計算し、駆動回路３２に制御信号を出力して各種のドアを開閉すること等により、空気の吹出温度や風量を調節する。
【００２６】
以下、車両用空調装置の動作について、図５及び図６に基づいて説明する。車両用空調装置の電源が投入され、ルーバー操作スイッチ１９がＯＮされると、車両用空調装置は、マイコン２４のＣＰＵをリセットするとともに、縦ルーバー１５の向きの初期設定を行う。すなわち、図６の▲１▼の方向を向くように縦ルーバー１５を動かす（図５のステップＳ１００）。縦ルーバー１５とともに赤外線センサ２１も▲１▼の方向を向く。
【００２７】
次に、車両用空調装置は、縦ルーバー１５の向きを一定の速度で図６の▲６▼の方向へ変えていき、赤外線センサ２１によるスキャンを行う。すなわち、赤外線センサ２１は、まず、▲１▼の方向を中心とする所定範囲の温度データＴ１をサンプリングし、その後、縦ルーバー１５の向きの変動に従って向きを変えていき、▲２▼、▲３▼、▲４▼、▲５▼、▲６▼の方向を中心とする所定範囲の温度データＴ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６を、順次サンプリングする（図５のステップＳ１０１）。なお、▲１▼から▲６▼までの範囲が縦ルーバー１５の揺動可能範囲であり、この範囲を含む所定の領域が赤外線センサ２１の検出可能領域となる。また、図６では▲１▼〜▲６▼の６箇所でサンプリングを行っているが、これは説明を簡単にするためであり、実際には可能な限り細かくサンプリング箇所を設定することが可能である。
【００２８】
赤外線センサ２１が検出可能領域を一通りスキャンすると、車両用空調装置は温度データＴ１〜Ｔ６に基づいて、乗員Ｄの概略位置を算出する（図５のステップＳ１０２）。なお、乗員Ｄは乗車していることが前提であるので、車両用空調装置は運転席側の乗員Ｄの有無の判定は行わない。
【００２９】
次に、車両用空調装置は、ステップＳ１０２で算出された乗員Ｄの概略位置に向くように縦ルーバー１５を戻し、乗員Ｄの近傍にのみ空気を吹き出すよう、縦ルーバー１５を局所スイングさせる。ここで、局所スイングとは、揺動可能範囲のうちの一部の範囲でルーバーを揺動させることを言う。ここでは、車両用空調装置は、揺動可能範囲（図６における▲１▼〜▲６▼の範囲）のうちの乗員Ｄ近傍に向かう範囲（例えば図６における▲２▼〜▲５▼の範囲）で縦ルーバー１５を揺動させる。赤外線センサ２１は、かかる縦ルーバー１５の局所スイングに伴って▲２▼〜▲５▼の位置でサンプリングを行い、温度データＴ２〜Ｔ５を得る。車両用空調装置は温度データＴ２〜Ｔ５に基づいて、乗員Ｄの表面温度Ｔｄｒを算出する（図５のステップＳ１０３）。
【００３０】
車両用空調装置は、内気センサ２７、外気センサ２８、日射センサ２９等から入力された温度、日射量等のデータに基づいて、最適制御温度Ｔｏｐｔ、冷房判定閾値Ｔｃｏｏｌ、暖房判定閾値Ｔｗａｒｍを算出する（図５のステップＳ１０４）。冷房判定閾値とは、その温度より高温になったら集中冷房を実施するという閾値であり、暖房判定閾値とは、その温度より低温になったら集中暖房を実施するという閾値である。
【００３１】
車両用空調装置は、ＴｄｒとＴｃｏｏｌ、Ｔｗａｒｍとを比較し、Ｔｄｒが如何なる条件を満たすかによって、制御を分岐させる（図５のステップＳ１０５）。すなわち、Ｔｄｒ＞Ｔｃｏｏｌを満たす場合、車両用空調装置は、縦ルーバー１５及び横ルーバー１６を乗員Ｄの方向に向けた集中冷房を行う（図５のステップＳ１０６）。この集中冷房の間、車両用空調装置は、縦ルーバー１５及び横ルーバー１６を乗員Ｄ近傍に向かう範囲で局所スイングさせ（図５のステップＳ１０７）、赤外線センサ２１により温度データのサンプリングを行い、Ｔｄｒを算出する（図５のステップＳ１０８）。そして、ステップＳ１０４に制御を戻し、Ｔｏｐｔ、Ｔｃｏｏｌ、Ｔｗａｒｍを算出し直し、Ｔｄｒと比較して、条件に変化があれば分岐先を変更する。
【００３２】
なお、集中冷房の間に、乗員Ｄの概略位置のずれが検出されると、車両用空調装置は縦ルーバー１５及び横ルーバー１６の向きを調整する。また、局所日射等により乗員Ｄの局所的な温度上昇が検出されると、そのような温度上昇が検出された部分に風が向かうよう、揺動範囲を更に限定した局所スイング（例えば図６における▲２▼〜▲３▼の範囲に限定する等の局所スイング）を行い、乗員Ｄの局所的な熱を取り除くようにする。
【００３３】
また、Ｔｄｒ＜Ｔｗａｒｍを満たす場合、車両用空調装置は、縦ルーバー１５及び横ルーバー１６を乗員Ｄの方向に向けた集中暖房を行う（図５のステップＳ１０９）。この集中暖房の間、車両用空調装置は、縦ルーバー１５及び横ルーバー１６を乗員Ｄ近傍に向かう範囲で局所スイングさせ（図５のステップＳ１１０）、赤外線センサ２１により温度データのサンプリングを行い、Ｔｄｒを算出する（図５のステップＳ１１１）。そして、ステップＳ１０４に制御を戻し、Ｔｏｐｔ、Ｔｃｏｏｌ、Ｔｗａｒｍを算出し直し、Ｔｄｒと比較して、条件に変化があれば分岐先を変更する。
【００３４】
なお、集中暖房の間に、乗員Ｄの概略位置のずれや、局所日射等による乗員Ｄの局所的な温度上昇等が検出されると、車両用空調装置は、縦ルーバー１５及び横ルーバー１６の向きの調整や、温度上昇部分を避けるよう揺動範囲を更に限定した局所スイングを行う等、状況の変化に応じた制御を行う。
【００３５】
また、Ｔｗａｒｍ≦Ｔｄｒ≦Ｔｃｏｏｌを満たす場合、車両用空調装置は集中制御を行わず、例えば、縦ルーバー１５及び横ルーバー１６を揺動可能範囲の全範囲（すなわち図６の▲１▼〜▲６▼の範囲）で揺動させる全領域スイングを行う等、その時の状況に応じた最適制御を実施する（図５のステップＳ１１２）。この最適制御の間においても、車両用空調装置は、赤外線センサ２１により温度データのサンプリングを行い、Ｔｄｒを算出する（図５のステップＳ１１３）。そして、ステップＳ１０４に制御を戻し、Ｔｏｐｔ、Ｔｃｏｏｌ、Ｔｗａｒｍを算出し直し、Ｔｄｒと比較して、条件に変化があれば分岐先を変更する。
【００３６】
本実施形態の車両用空調装置によれば、検出範囲の比較的狭い赤外線センサ２１を用いても、赤外線センサ２１の向きが縦ルーバー１５の揺動とともに変わるので、確実に赤外線センサ２１を乗員方向に向けることができ、乗員の表面温度を検出することができる。そして、複数の角度から乗員Ｄの位置を検出できるため、乗員Ｄの位置を正確に特定することができる。また、検出範囲が拡大するので、体格の大小等の身体的特徴のばらつきがあっても、乗員Ｄの占める範囲を把握することができる。したがって、乗員Ｄの表面温度に応じて温度調節された空気を乗員Ｄの占める範囲に向けて吹き出す等、狙い通りの制御を行うことができる。
【００３７】
また、本実施形態の車両用空調装置は、全領域スイングと局所スイングとの切り替えを行い、乗員Ｄの表面温度が適度でない場合には、局所スイングにより集中冷房・暖房を行う。したがって、迅速に乗員Ｄの表面温度を適度な状態にすることができる。
【００３８】
さらに、日射が局所的にあたって乗員Ｄの特定部分の皮膚温が上昇している場合（例えば、顔面の右半面のみ温度上昇している場合）等に、その特定部分に向けて集中して空気を吹き出すよう更に揺動範囲を限定して局所スイングさせる等、きめ細かい制御を行うことができるので、乗員Ｄの快適性を向上させることができる。
【００３９】
また、局所スイングの場合にはスイングサイクルが短くなるので、局所日射による急な温度上昇等、短時間内における変化を迅速に検出することができる。したがって、局所スイングを行えば、短時間内における変化にも迅速に追随可能となる。
【００４０】
さらに、本実施形態の車両用空調装置は、赤外線センサ２１を縦ルーバー１５に取着して、縦ルーバー１５の揺動とともに赤外線センサ２１の向きが変わるように構成しているため、赤外線センサ２１専用の姿勢制御部が不要であり、安価に製造できる。
【００４１】
なお、本実施形態では、赤外線センサ２１を縦ルーバー１５に取着して水平方向のスキャンを行ったが、赤外線センサ２１を横ルーバー１６に取着して垂直方向のスキャンを行うことも可能であり、赤外線センサ２１を縦ルーバー１５と横ルーバー１６のそれぞれに取着して、水平及び垂直の両方向のスキャンを行えば、検出精度を向上させることができる。
【００４２】
また、助手席側に運転席側と同様の機構を設ければ、助手席側の乗員Ｐに対しても運転席側の乗員Ｄと同等の快適な空調を実現できる。すなわち、赤外線センサ２１を助手席側センタ吹出口１２の縦ルーバー１７や横ルーバー１８に取着して、助手席近傍をスキャンし、助手席側の乗員Ｐの位置や表面温度の検出を行って、乗員Ｐに向けて温度調節された空気を吹き出すように構成すれば、助手席側の乗員Ｐにも運転席側の乗員Ｄと同等の快適な空調を実現できる。なお、助手席側では、車両用空調装置は、乗員Ｐの概略位置を算出する前に乗員Ｐの有無を判定する（図５のステップＳ１０２参照）。
【００４３】
さらに、赤外線センサ２１を、運転席側サイドフェース吹出部５に設けられたスイングルーバーや、助手席側サイドフェース吹出部６に設けられたスイングルーバーに配設して、運転席近傍や助手席近傍をスキャンさせることとしてもよい。
すなわち、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で、本発明は種々の構成を採り得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の車両用空調装置に係る車室内前部の概略平面図、及び、赤外線センサを除くセンタ吹出部の拡大図
【図２】センタ吹出部の拡大図
【図３】（ａ）は赤外線センサの視野角を示す図であり、（ｂ）は赤外線の入射角度に対する赤外線センサの出力割合を示す図
【図４】本発明の一実施形態の車両用空調装置の概略構成図
【図５】本発明の一実施形態の車両用空調装置の動作を示すフローチャート
【図６】赤外線センサのサンプリング箇所を示す図
【符号の説明】
４センタ吹出部
１１運転席側センタ吹出口
１２助手席側センタ吹出口
１５縦ルーバー
１６横ルーバー
１７縦ルーバー
１８横ルーバー
２１赤外線センサ

Claims

車室内に空気を吹き出すための吹出口に設けられたスイングルーバーに赤外線センサを配設して、前記スイングルーバーの揺動とともに前記赤外線センサの方向が変わるように構成し、前記赤外線センサにより検出された温度データに基づいて空調制御を行うことを特徴とする車両用空調装置。
前記温度データに基づいて乗員の位置を検出することを特徴とする請求項１記載の車両用空調装置。
所定の条件によって、前記スイングルーバーを揺動可能範囲の全範囲で揺動させる全領域スイングと、前記スイングルーバーを前記揺動可能範囲のうちの一部の範囲で揺動させる局所スイングの切り替えを行うことを特徴とする請求項１または２記載の車両用空調装置。
運転席側の前記吹出口に設けられた前記スイングルーバーと、助手席側の前記吹出口に設けられた前記スイングルーバーとに、それぞれ前記赤外線センサを配設したことを特徴とする請求項１、２または３記載の車両用空調装置。