JP2019104312A - 空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車室内に送風される空気の清浄性能の向上と送風される空気の量の増加とを適宜選択することができる空調装置を提供する。【解決手段】車両に搭載され、車室内に送風する空調装置であって、車室内に送風する空気を清浄する第１フィルタと、車室内に送風する空気を清浄する、第１フィルタより低密度の第２フィルタと、第２フィルタを閉止または開放する開閉部と、車両の走行を運転手の操作に依らずに行う自動運転走行制御部を作動させる自動運転走行制御選択部と、開閉部を制御する制御部とを備え、制御部は、自動運転走行制御選択部によって自動運転走行制御部が作動すると(S10)、開閉部によって第２フィルタを閉止する(S20)。【選択図】図４

Description

本発明は空調装置に係り、特に車室内に送風される空気の清浄性能を切り替える技術に関する。

一般的に乗用車には、車室内の空気の温度の調整及び清浄をする空調装置が搭載される。このような空調装置は、空気の清浄に活性炭等を織込んだ布フィルタが取り付けられる。
また、２種類のフィルタを予め取付け、導入する空気が内気または外気のどちらであるかに応じて切り替えるブロアユニットが開発されている（特許文献１）。

特開２００４−３２２６７０号公報

ところで、空調装置による空気の清浄に密度の高い布フィルタを使用すると、空調装置から車室内に送風される空気の量が低下し、フロントガラス等の窓が曇る虞がある。
そこで、例えば、空調装置の吸排気性能を向上させるために空調装置に設けられるファンを回転させるモータの駆動力を上昇させることが考えられるが、モータの駆動力を向上させることは、消費電力が増加することやファンを回転させるときに騒音が発生することとなり、望ましいことではない。

また、上記特許文献１に開示される技術では、２種類のフィルタを切り替えることが可能であるが、選択されたフィルタによって空調装置から車室内に送風される空気の量が低下することについては何ら考慮されておらず、更なる改善の余地があった。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、車室内に送風される空気の清浄性能の向上と送風される空気の量の増加とを適宜選択することができる空調装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明の空調装置は、車両に搭載され、車室内に送風する空調装置であって、前記車室内に送風する空気を清浄する第１フィルタと、前記車室内に送風する空気を清浄する、前記第１フィルタより低密度の第２フィルタと、前記第２フィルタを閉止または開放する開閉部と、前記車両の走行を運転手の操作に依らずに行う自動運転走行制御部を作動させる自動運転走行制御選択部と、前記開閉部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記自動運転走行制御選択部によって前記自動運転走行制御部が作動すると、前記開閉部によって前記第２フィルタを閉止することを特徴とする。

これにより、車両が自動運転走行制御によって走行するときのような窓ガラスが曇っても走行に支障がないときに限り開閉部によって第２フィルタを閉止して第２フィルタより高密度の第１フィルタによってのみ車室内に送風する空気を清浄することで、窓ガラスが曇ることを抑制するより優先して車室内に送風する空気を清浄することが可能とされる。
その他の態様として、前記車室内の空気の汚れを検出する空気状態検出部を有し、前記制御部は、前記空気状態検出部によって検出される前記車室内の空気の汚れが所定度合未満のとき、前記自動運転走行制御部の作動にかかわらず前記開閉部によって前記第２フィルタを開放するのが好ましい。

これにより、車室内の空気の汚れが所定度合未満のとき第２フィルタを開放して第２フィルタによって車室内に送風する空気を清浄することで、第１フィルタの使用頻度を低下させて第１フィルタの劣化を抑制することが可能とされる。
その他の態様として、前記車室内にいる乗員の体調を推定する体調推定部を有し、前記制御部は、前記乗員が空気感染する感染症患者ではないことを推定すると、前記自動運転走行制御部の作動にかかわらず前記開閉部によって前記第２フィルタを開放するのが好ましい。

これにより、乗員が空気感染する感染症患者ではないことを推定するとき、第２フィルタを開放して第２フィルタによって車室内に送風する空気を清浄することで、第１フィルタの使用頻度をより低下させて第１フィルタの劣化を抑制することが可能とされる。
その他の態様として、前記空調装置の風量を設定する風量設定部を有し、前記制御部は、前記風量設定部によって設定される前記空調装置の風量が規定量以上であるとき、前記自動運転走行制御部の作動にかかわらず前記開閉部によって前記第２フィルタを開放するのが好ましい。

これにより、乗員が設定した空調装置の風量が規定量以上であるとき、第２フィルタを開放して第２フィルタによって車室内に送風する空気を清浄することで、車室内に送風する空気の清浄より優先して窓ガラスが曇ることを抑制することが可能とされる。

本発明の空調装置によれば、車両が自動運転走行制御によって走行するときのような窓ガラスが曇っても走行に支障がないときに限り開閉部によって第２フィルタを閉止して第２フィルタより高密度の第１フィルタによってのみ車室内に送風する空気を清浄したので、窓ガラスが曇ることを抑制するより優先して車室内に送風する空気を清浄することができる。

これにより、車室内に送風される空気の清浄性能の向上と送風される空気の量の増加とを適宜選択することができる。

本発明に係るエアコンユニットが搭載された車両の概略構成図である。 エアフィルタユニットの断面図である。 本発明に係る空調装置の制御に係るＥＣＵの接続構成を示すブロック図である。 ＥＣＵが実行する、本発明に係るエアコンユニットの制御手順を示すルーチンが示されたフローチャートである。

以下、図面に基づき本発明の一実施形態について説明する。
図１を参照すると、本発明に係るエアコンユニット１０が搭載された車両１の概略構成図が示されている。
車両１には、エアコンユニット（空調装置）１０及びＥＣＵ（制御部）５０が備えられる。この車両１は、ＥＣＵ５０によってエアコンユニット１０を制御することで車室内３の空気の状態を調整することが可能である。

エアコンユニット１０は、車内吸気ダクト１２、車外吸気ダクト１４、吸気切替弁１６、エアフィルタユニット２０、熱交換器３０、ファン３２が備えられる。このエアコンユニット１０は、ファン３２が作動することで車内吸気ダクト１２または車外吸気ダクト１４から空気を吸入し、エアフィルタユニット２０によって空気を清浄し、熱交換器３０によって空気の温度を調整し、車室内３に空気を送り込むことができる。

車内吸気ダクト１２は、一端が車室内３に連通するダクトである。車外吸気ダクト１４は、一端が車両１の外に連通するダクトである。また、車内吸気ダクト１２及び車外吸気ダクト１４は、それぞれの他端が吸気切替弁１６に接続される。吸気切替弁１６は、車内吸気ダクト１２及び車外吸気ダクト１４の一方を閉止しつつ他方を開放する弁である。この吸気切替弁１６は、車内吸気ダクト１２または車外吸気ダクト１４から吸入する空気をエアフィルタユニット２０に排出する。

図２を参照すると、エアフィルタユニット２０の断面図が示されている。エアフィルタユニット２０は、ケース２２、高密度フィルタ（第１フィルタ）２４、低密度フィルタ（第２フィルタ）２６、開閉弁２８が備えられる。ケース２２は、一端に吸気口２２ａ、他端に排気口２２ｂが設けられる例えば樹脂製のケースである。
高密度フィルタ２４及び低密度フィルタ２６は、ケース２２の吸気口２２ａと排気口２２ｂとの間に隙間なく仕切２５に隔てられて設けられる。高密度フィルタ２４は、例えばウイルスや微小粒子状物質等の空気中の細かいゴミや汚れを集塵することが可能なフィルタである。また、低密度フィルタ２６は、例えば衣類からでる埃や砂塵等の空気中のゴミや汚れを集塵することが可能なフィルタである。換言すると、低密度フィルタ２６は、高密度フィルタ２４よりも密度の低いフィルタである。

開閉弁２８は、軸２８ａ、扉２８ｂによって構成される。この開閉弁２８は、軸２８ａ周りで扉２８ｂを例えば軸２８ａに設けられた図示しないモータを駆動して回動させることで低密度フィルタ２６を閉止または開放することが可能である。
即ち、エアフィルタユニット２０は、開閉弁２８によって低密度フィルタ２６を閉止することで、高密度フィルタ２４のみによる集塵をして、空気中の細かいゴミや汚れを集塵することができる。

また、エアフィルタユニット２０は、開閉弁２８によって低密度フィルタ２６を閉止せず開放することで、ケース２２の吸気口２２ａから吸入する空気を高密度フィルタ２４及び低密度フィルタ２６によって集塵して排気口２２ｂから排出することができる。これにより、エアコンユニット１０は、車室内３に送り込む空気の量を低密度フィルタ２６を閉止するときと比較して増加させることができる。

図１に戻り、熱交換器３０は、図示しないエバポレータによって冷却された冷媒と空気とで熱交換して空気を冷やすことが可能である。また、熱交換器３０は、図示しないエンジンの排熱を利用して空気を温めることが可能である。即ち、熱交換器３０は、エアフィルタユニット２０から吸入する空気の温度を調整してファン３２に排出することができる。ファン３２は、作動することで熱交換器３０から車室内３に空気を循環させることができる。

車室内３に送り込む空気の量を増加させることは、図示しない窓ガラスに当てる風の量を増加させることや、車室内３の換気を効率よく行うことで、窓ガラスが曇ることを抑制することが可能である。
車内吸気ダクト１２には、循環空気センサ６０が取り付けられる。この循環空気センサ６０は、接触する空気中に含まれるゴミや汚れを検出することができる。

車両１の後部には、車室内３と車両１の外部とを連通するリアベンチレーションダクト４０が備えられる。このリアベンチレーションダクト４０には、車内吸気ダクト１２に取付けられる循環空気センサ６０と同様の排出空気センサ６２が取り付けられる。
これにより、エアコンユニット１０が車内吸気ダクト１２から空気を吸入するときは、循環空気センサ６０によって車室内３の空気中に含まれるゴミや汚れを検出することができる。また、エアコンユニット１０が車外吸気ダクト１４から空気を吸入するときは、排出空気センサ６２によって車室内３から排出される空気中に含まれるゴミや汚れを検出することができる。

エアコンユニット１０は、車室内３に設けられた操作パネル６４を乗員が操作することで、エアコンユニット１０の作動操作及び車室内３の目標温度、風向、風量等の調整をすることが可能である。
車室内３には、室内カメラ６６が取り付けられる。この室内カメラ６６は、車室内３にいる乗員の表情や行動を撮像することが可能である。

図３を参照すると、本発明に係る空調装置の制御に係るＥＣＵ５０の接続構成がブロック図で示されている。ＥＣＵ５０は、図示しないエンジンの運転制御をはじめとして総合的な制御を行うための制御装置であり、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）等を含んで構成されている。特に、ＥＣＵ５０には、風量制御部５４、体調推定部５６、及び自動運転走行制御部５８が備えられる。

風量制御部５４は、操作パネル６４によって乗員が設定した風量に基づき、ファン３２の回転速度を調整して風量を調整する制御プログラムが記憶される。
体調推定部５６は室内カメラ６６によって乗員の表情や行動から、乗員が風邪等の空気感染する感染症を患っていることを推定する制御プログラムが記憶される。
自動運転走行制御部５８は、図示しないカメラやミリ波レーダ等から車両１の周辺を走行する車両や歩行者等の障害物を検出し、エンジンやブレーキ装置、ステアリング装置等を制御して車両１の加速、減速、操舵を運転手の操作に依らずに行う自動運転走行制御プログラムが記憶される。この自動運転走行制御部５８は、車室内３に設けられた自動運転切替スイッチ６８を乗員がＯＮにすることで作動する。

このＥＣＵ５０の入力側には、循環空気センサ（空気状況検出部）６０、排出空気センサ（空気状況検出部）６２、操作パネル（風量設定部）６４、室内カメラ６６、及び自動運転切替スイッチ（自動運転走行制御選択部）６８が電気的に接続されており、循環空気センサ６０または排出空気センサ６２からは車室内３の空気中に含まれるゴミや汚れの度合（以下、単に空気の汚れ度合という）が入力され、操作パネル６４からは乗員によるエアコンユニット１０の作動操作及び乗員によって設定された風量が入力され、室内カメラ６６からは乗員の表情や行動が入力され、自動運転切替スイッチ６８からは乗員による自動運転走行制御のＯＮ操作が入力される。

また、ＥＣＵ５０の出力側には、エアフィルタユニット２０の開閉弁（開閉部）２８が電気的に接続されており、開閉弁２８を制御して開閉することで、低密度フィルタ２６を閉止または開放することができる。
図４を参照すると、ＥＣＵ５０が実行する、本発明に係るエアコンユニット１０の制御手順を示すルーチンがフローチャートで示されており、以下、同フローチャートに沿い説明する。

このフローチャートは、乗員が操作パネル６４によってエアコンユニット１０を作動させることでスタートする。
ステップＳ１０では、自動運転切替スイッチ６８によって乗員が自動運転走行制御をＯＮにしたか否かが判別される。ステップＳ１０の判別結果が偽（Ｎｏ）で自動運転走行制御をＯＦＦにしたと判別すると、ステップＳ２２に移行して低密度フィルタ２６を開放して本ルーチンを終了する。また、ステップＳ１０の判別結果が真（Ｙｅｓ）で自動運転走行制御をＯＮにしたと判別すると、ステップＳ１２に移行する。

即ち、ステップＳ１０では、自動運転走行制御部５８による自動運転走行制御がされておらず、車両１の走行が運転手の操作に依るときには、エアフィルタユニット２０の開閉弁２８によって低密度フィルタ２６を開放する。これにより、エアコンユニット１０から車室内３に送り込む空気の量を増加させることで、図示しない窓ガラスが曇ることを抑制することができる。

また、自動運転走行制御部５８による自動運転走行制御がされており、車両１の走行が運転手の操作に依らないときには、後述するステップＳ１２〜ステップＳ１６次第ではステップＳ２０に移行して低密度フィルタ２６が閉止される。これにより、エアコンユニット１０は、空気中の細かいゴミや汚れを取り除くことができる。換言すると、窓ガラスが曇る可能性があるが、自動運転走行制御が実行されているため、窓ガラスが曇っても車両１の走行に支障がないので車室内３の空気の清浄を優先することができる。

ステップＳ１２では、循環空気センサ６０または排出空気センサ６２から検出される空気の汚れ度合が所定度合未満か否かを判別する。ステップＳ１２の判別結果が真（Ｙｅｓ）で空気の汚れ度合が所定度合未満と判別すると、ステップＳ１４に移行する。また、ステップＳ１２の判別結果が偽（Ｎｏ）で空気の汚れ度合が所定度合以上と判別すると、ステップＳ１６に移行する。

ステップＳ１４では、体調推定部５６によって乗員が空気感染する感染症を患って保菌者となっているか否かを推定する。ステップＳ１４の判別結果が偽（Ｎｏ）で乗員の中に保菌者はいないと推定すると、ステップＳ２２に移行して低密度フィルタ２６を開放して本ルーチンを終了する。また、ステップＳ１４の判別結果が真（Ｙｅｓ）で乗員の中に保菌者がいると推定すると、ステップＳ１６に移行する。

即ち、ステップＳ１２及びステップＳ１４では、車室内３の空気の汚れが所定度合未満、または乗員の中に保菌者はいないと判別及び推定すると、ステップＳ２２に移行して低密度フィルタ２６を開放する。これにより、車室内３の空気の清浄をする必要がない場合にまで低密度フィルタ２６を閉止しないことで、高密度フィルタ２４のみでの使用頻度を低下させて高密度フィルタ２４の目詰まり等の劣化を抑制することができる。

ステップＳ１６では、操作パネル６４によって乗員が設定した風量が規定量以上か否かを判別する。ステップＳ１６の判別結果が真（Ｙｅｓ）で乗員が設定した風量が規定量以上であると判別すると、ステップＳ２２に移行して低密度フィルタ２６を開放して本ルーチンを終了する。また、ステップＳ１６の判別結果が偽（Ｎｏ）で乗員が設定した風量が規定量未満であると判別すると、ステップＳ２０に移行して低密度フィルタ２６を閉止して本ルーチンを終了する。

乗員が風量を規定量以上に設定する場合として、例えば乗員が窓ガラスを通して車両１の外部の風景を眺めたい場合のような、窓ガラスを曇らせたくない場合に風量を調整することが考えられる。即ち、ステップＳ１６では、設定した風量が規定量以上であると判別すると、低密度フィルタ２６を開放して（ステップＳ２２）エアコンユニット１０から車室内３に送り込む空気の量を増加させることで窓ガラスが曇ることを抑制することができる。また、設定した風量が規定量未満であると判別すると、低密度フィルタ２６を閉止し（ステップＳ２０）、高密度フィルタ２４のみによる集塵によって空気中の細かいゴミや汚れを取り除くことができる。

このようなＥＣＵ５０の制御により、本発明に係るエアコンユニット１０は、自動運転走行制御が実行されており（ステップＳ１０）、車室内３の空気が汚れている、または空気感染する感染症が車室内３に充満する可能性があるために車室内３の空気の清浄が望ましく（ステップＳ１２、ステップＳ１４）、乗員が設定した風量が規定量未満である（ステップＳ１６）場合には、低密度フィルタ２６を閉止し（ステップＳ２０）、高密度フィルタ２４のみによる集塵によって空気中の細かいゴミや汚れを取り除くことができる。

また、自動運転走行制御が実行されていない（ステップＳ１０）または乗員が設定した風量が規定量以上である（ステップＳ１６）場合には、低密度フィルタ２６を開放して（ステップＳ２２）エアコンユニット１０から車室内３に送り込む空気の量を増加させることで窓ガラスが曇ることを抑制することができる。
以上説明したように、本発明に係る空調装置は、車両１に搭載された車室内３に送風するエアコンユニット１０であって、車室内３に送風する空気を清浄する高密度フィルタ２４と、高密度フィルタ２４より低密度の低密度フィルタ２６と、低密度フィルタ２６を閉止または開放する開閉弁２８と、車両１の走行を運転手の操作に依らずに行う自動運転走行制御部５８を作動させる自動運転切替スイッチ６８と、開閉弁２８を制御するＥＣＵ５０と、を備え、ＥＣＵ５０は、自動運転切替スイッチ６８によって自動運転走行制御部５８が作動すると、開閉弁２８によって低密度フィルタ２６を閉止する。

従って、車両１が自動運転走行制御部５８によって走行するときのような窓ガラスが曇っても走行に支障がないときに限り開閉弁２８によって低密度フィルタ２６を閉止して低密度フィルタ２６より高密度の高密度フィルタ２４によってのみ車室内３に送風する空気を清浄したので、窓ガラスが曇ることを抑制するより優先して車室内３に送風する空気を清浄することができる。

以上で本発明に係る空調装置の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、本実施形態では、室内カメラ６６によって撮像される車室内３にいる乗員の表情や行動から体調推定部５６が乗員の体調を推定するようにしたが、サーモカメラを用いて乗員の体温を測定して推定するようにしてもよい。

また、本実施形態では、高密度フィルタ２４及び低密度フィルタ２６の２つのフィルタを用いたが、３つ以上のフィルタを用い、適宜選択するようにしてもよい。
また、本実施形態では、開閉弁２８によって低密度フィルタ２６の閉止または開放を行っているが、開閉弁２８のような構造でなくてもよく、低密度フィルタ２６を開放するときに高密度フィルタ２４を閉止するようにしてもよい。

１ 車両
３ 車室内
１０ エアコンユニット（空調装置）
２４ 高密度フィルタ（第１フィルタ）
２６ 低密度フィルタ（第２フィルタ）
２８ 開閉弁（開閉部）
５０ ＥＣＵ（制御部）
５６ 体調推定部
５８ 自動運転走行制御部
６０ 循環空気センサ（空気状態検出部）
６２ 排出空気センサ（空気状態検出部）
６４ 操作パネル（風量設定部）
６８ 自動運転切替スイッチ（自動運転走行制御選択部）

Claims (4)

1. 車両に搭載され、車室内に送風する空調装置であって、
   前記車室内に送風する空気を清浄する第１フィルタと、
   前記車室内に送風する空気を清浄する、前記第１フィルタより低密度の第２フィルタと、
   前記第２フィルタを閉止または開放する開閉部と、
   前記車両の走行を運転手の操作に依らずに行う自動運転走行制御部を作動させる自動運転走行制御選択部と、
   前記開閉部を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記自動運転走行制御選択部によって前記自動運転走行制御部が作動すると、前記開閉部によって前記第２フィルタを閉止する空調装置。
2. 前記車室内の空気の汚れを検出する空気状態検出部を有し、
   前記制御部は、前記空気状態検出部によって検出される前記車室内の空気の汚れが所定度合未満のとき、前記自動運転走行制御部の作動にかかわらず前記開閉部によって前記第２フィルタを開放する、請求項１に記載の空調装置。
3. 前記車室内にいる乗員の体調を推定する体調推定部を有し、
   前記制御部は、前記乗員が空気感染する感染症患者ではないことを推定すると、前記自動運転走行制御部の作動にかかわらず前記開閉部によって前記第２フィルタを開放する、請求項１または２に記載の空調装置。
4. 前記空調装置の風量を設定する風量設定部を有し、
   前記制御部は、前記風量設定部によって設定される前記空調装置の風量が規定量以上であるとき、前記自動運転走行制御部の作動にかかわらず前記開閉部によって前記第２フィルタを開放する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の空調装置。

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