JPH04321421A - 車両用空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車室内の空調を行うに
あたって、人体の皮膚温度、特に顔面の温度に基づいて
空調温度の目標値を自動設定するようにした車両用空気
調和装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】居住空間の空気温度を自動調整する空調
機として、例えば車両用空調機の一例を図９に示す（本
願出願人による特開平２−１４１３２３号公報参照）。 図は、ヒートポンプ式車両用空調装置の構成の一例を示
し、１は送風機、２はこの送風機１によって導びかれた
空気を冷却又は加熱するエバポレータ、３はこのエバポ
レータ２から出た空気を再加熱するヒータであり、これ
を出た空気は車室４内に導びかれる。

【０００３】５はヒータ３へ通す空気量を調節するエア
ミックスダンパ、６はその駆動用のダンパアクチュエー
タである。７は膨張弁、８はコンデンサ、９はコンプレ
ッサであり、これらは前記エバポレータ２とで所謂、冷
凍サイクルを構成する。また、前記コンプレッサ９はク
ラッチ１０を介してエンジン１１に連動される。

【０００４】１２は制御装置であり、これにはエバポレ
ータ温度センサ１３、ダンパ位置検出用ポテンショメー
タ１４、車室内温度センサ１５及び温度設定器１６の検
出信号が入力されるとともに、当該制御装置１２からは
クラッチ１０、送風機１の風量コントローラ１７及びダ
ンパアクチュエータ６へ駆動信号が出力されている。

【０００５】ここで、車室４内の空気温度の調整は、車
室内温度センサ１５の検出温度と温度設定器１６の設定
温度等に基づき、制御装置１２により、ダンパアクチュ
エータ６によるエアミックスダンパ５の開度、風量コン
トローラ１７による送風機１の回転速度、さらにはクラ
ッチ１０のオン−オフ切換え等を制御して行われる。

【０００６】ところで、物体の放射するエネルギー密度
が温度によって異なることは、プランクの法則として知
られている。これは、図８に示すように、特定の波長で
ピーク値をとる分布となる。

【０００７】そこで、前記原理を応用して、人体の有無
を検出し、これにより空調機の能力又は空調された空気
の吹出し方向を人体に向けるよう制御するようにした人
体検知装置付き空気調和機を、本願発明者等が先に実願
平１−１２９２７６号で提案した。

【０００８】その技術内容は、図１０及び図１１を用い
て以下に述べる通りであるが、人体の皮膚温度を非接触
で検出して空気調和機の設定温度を自動設定し、それに
基づいて空調を行うものではなかった。

【０００９】即ち、図１０及び図１１において、センシ
ング部２０は、赤外線センサ２１、フレネルレンズ２２
、赤外線センサ２１とフレネルレンズ２２を設置するた
めの光の遮断構造を有するフレーム２３等よりなり、フ
レーム２３にはステッピングモータ２４のモータ軸２５
と連結するためのボス部２６が設けてある。赤外線セン
サ２１よりの出力は、リード線２７を通って増幅器２８
に導びかれＡ／Ｄ変換器２９を経てマイコン３０に入力
され、マイコン３０内の所定のアルゴリズムにより処理
されてインターフェ−ス３１を介して各種アクチュエー
タ３２を作動させる。

【００１０】センシング部２０は、エアコンの室内機内
に設置してあり、人体検知作動中、ステッピングモータ
２４は、図１１に示すように、任意の角度αの反復運動
をコントローラ３３により行う。それに伴い赤外線セン
サ２１は角度αだけ移動するので、任意の角度α内に人
体がいれば、人体に対応した出力波形が得られる。なお
、フレーム２３はフレネルレンズ２２よりの光のみを赤
外線センサ２１に入れるためフレネルレンズ２２と赤外
線センサ２１の間は光を遮断するように光学的に密封構
造としてある。このようにして、人体の有無の検出が可
能となる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来の空気調和機の制
御は、車室内のある点の温度を検出し、設定温度より高
ければ、エバポレータへの風量を増加させて車室内の温
度を設定温度に近づけるように制御を実施している。 又、反対に設定温度より低ければ、コンプレッサを停止
させるか又はヒータ側よりの風量を増加させて吹出し口
よりの温度を上昇させるように制御している。

【００１２】従って、太陽光が直接人体にあたっている
ような時においても、人間は暑いと感じているにもかか
わらず最初に設定した温度になるように制御することに
なり、人間にあった制御が実施されないという不具合が
あった。又、個人によっては暑がりの人、寒がりの人が
おり、この点においても、前述した制御方式では、個人
の欲求を満足させる空調を行う事が出来ないのである。

【００１３】そこで、本発明の目的は、個人個人にあっ
た空調を行い得る車両用空気調和装置を提供することに
ある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の、本発明の構成は、駆動手段により運動を受ける放射
温度検出手段と、基準温度検出素子を備えた基準温度測
定用の基準温度検出手段と、該基準温度検出手段の検出
温度に基づき前記放射温度検出手段の検出温度を推定演
算する温度演算手段とを備え、前記放射温度検出手段に
より人体の皮膚温度を検出し、この温度に基づいて目標
値を自動設定して車室内の空気調和を行うことを特徴と
する。

【００１５】

【作用】前記構成によれば、人体の皮膚温度に基づいて
空調温度の目標値が自動設定され、個人個人にあった空
調が行われる。

【００１６】

【実施例】以下添付図面に基づいて本発明の一実施例を
説明する。車両内部の概略構成図である図１及び機能ブ
ロック図である図３に示すように、車両４０における車
室４１内のフロント部には、エアコンディショナ４２の
吹出し口やハンドル４３が設けられるとともに、運転席
４４には運転者４５が着座している。

【００１７】そして、車室４１内におけるフロントガラ
ス４６の上部には放射温度検出手段４７が、又天井部４
８の中央には基準温度検出手段４９が設けられる。基準
温度検出手段４９には基準温度検出素子としてのサーミ
スタ５０が設けられ、その検出信号が前記放射温度検出
手段４７の検出信号とともに温度演算手段５１に入力さ
れている。

【００１８】放射温度検出手段の斜視図である図２に示
すように、放射温度検出手段４７のセンシング部１００
は、前述した図１１のものと同様に、赤外線センサ１０
１、フレネルレンズ１０２、フレーム１０３及びリード
線１０４を有し、モータ１０５及びモータ軸１０６によ
り角度αの揺動運動が可能になっている。

【００１９】即ち、フレネルレンズ１０２は最初、基準
温度検出手段４９の基準温度部材５２の方向を向いてお
り、基準温度部材５２に対応する赤外線を受け、赤外線
センサ１０１に集光させる。モータ１０５が徐々に回転
すると、フレネルレンズ１０２は運転者４５の頭部より
の赤外線を受光し、モータ１０５がそのまま連続して回
転すると、フレネルレンズ１０２は運転者４５の顔部か
ら胸部よりの赤外線を受光する。この際、角度αを９０
度に設定しておくと、運転者４５のひざ部までの赤外線
を受光し、その後反転して胸部、顔部、頭部の赤外線を
受け基準温度部材５２に戻る。その時の赤外線センサ１
０１の出力は図５に示すようになる。図５に示す特性は
、周囲温度２８℃で冷房運転を実施している状態の時の
ものであり、（イ）が基準温度測定域を示し、（ロ）が
頭部、（ハ）が顔部、（ニ）が胸部等の測定域をそれぞ
れ示す。

【００２０】そして、前記温度演算手段５１では、前記
サーミスタ５０による基準温度部材５２の基準温度と前
記放射温度検出手段４７による放射エネルギーとに基づ
いて運転者４５の皮膚温度、特に顔面温度を推定演算し
、その演算結果がダッシュボード５３内に設置されたエ
アコンディショナ４２の制御装置５４へ入力される。 制御装置５４では、前記入力値を基準として空調温度の
目標値が自動設定され、比較演算器５５及び演算制御器
５６を介して快適性を考慮した空気調和が行われるよう
になっている。

【００２１】なお、前記放射温度検出手段４７をバック
ミラー５７に一体的に設置すれば、センシングのための
レンズ部はミラーとともに運転者４５の顔面に調整され
ることになるので、検出精度はさらに向上する。また、
放射温度検出手段４７をダッシュボード５３、ドア部及
び運転席４４等の座席などに設けても良いことは言う迄
もない。

【００２２】このように構成されるため、次に、本願発
明者等の各種の調査結果に基づいて、本実施例の作用を
説明する。先ず、室内空気の温度を変え、快適と感じる
被験者数の全被験者に対する割合を調査する方法で、室
内空気に対する快適度を調べた。又その時の被験者の体
温と発汗濡れ率も同時に調べた。その結果の一例が図６
に示されている。この結果から、被験者の８０％以上が
快適と感じる室温の時の体温（ｔｂ　）は略一義的に決
まる事がわかる。次に、体温（ｔｂ　）と人体の顔面温
度（ｔｆ　）との関係を調べた結果を図７に示す。この
結果より、顔面温度は体温より略一定温度（δｔ）高い
状態で極めて高い相関関係があることが明らかである。 　　即ち、　　　　ｔｆ　＝ｔｂ　＋δｔ　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　（１）の関係が成立する
。以上の関係から、快適と感じる快適温度は顔面温度で
代表できる事が明らかである。従って、快適性に着目し
た空気調和を行うに当たり、顔面温度より所定値低い温
度を制御設定温度にすれば良い事が明らかである。

【００２３】ところで、顔面温度を検出するにあたって
、冷房運転中は、スタート時を除き、人体温度は車内の
空気温度より高く、又暖房運転中も人体温度は車内の空
気温度より高いのは明らかである。従って、何れの場合
も、スタート時を除き、空調の対象となる温度より顔面
温度は高く放射温度計測に依り精度良く検出可能である
事がわかる。そこで、本実施例では、運転者４５の顔面
温度を検出するにあたって、放射温度検出手段４７のセ
ンシング部１００をモータ１０５により揺動させて受光
窓を運転者４５の頭部から胸部にかけスイープするので
ある。

【００２４】このとき放射温度検出手段４７の出力Ｖは
図５に示す変化をする。例えば全スイープ範囲（ホ）に
対し （イ）を基準温度部材５２の温度測定範囲（ロ）を運転
者４５の頭部　　の　　　　〃（ハ）を運転者４５の顔
面　　の　　　　〃（ニ）を運転者４５の胸部その他の
〃 とすれば、基準温度ｔＲ　，顔面温度ｔｆ　に対するセ
ンサ出力ＶＲ　、Ｖｆ　の関係を決めることにより、顔
面温度ｔｆ　を求め得る。一方、物体の温度ｔに対し放
射温度検出手段４７の出力Ｖは、Δを変量の変化分とし
感度αを、α＝ΔＶ／Δｔ　　　　　　　　　　　　　
　　　　　（２）Ｖ＝ｆ（ｔ）　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　（３）とすれば、Ｖとｔの関数関係
ｆは電気回路等によるゼロ点ドリフトのため一義的に決
まらないが、限定された温度ｔの範囲であれば、 α＝一定　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　（４）の関係が成立する。依って、基準温度ｔＲ
　に対するセンサ出力ＶＲ　を測定すれば、任意のセン
サ出力Ｖの温度ｔは ｔ＝ΔＶ／α＋ｔＲ　　　　　　　　　　　　　　　　
　（５）但し　　　　　　ΔＶ＝Ｖ−ＶＲ　 に依り求まる。依って顔面温度ｔｆ　は　　　　　　　
　　　　　　　（６）ｔｆ＝ΔＶｆ　／α＋ｔＲ　 但し　　　　ΔＶｆ　＝Ｖｆ　−ＶＲ　に依り求まる。 この関係を図４に示す。温度演算手段５１はこの演算を
行い、その結果をｔｆ　又はｔｆ　−δｔとして制御装
置５４へ出力するのである。

【００２５】なお、放射温度検出手段４７の作用につい
て述べると、先ず物体は温度に応じた量の熱エネルギー
を放射する。これは波長に対する放射エネルギーのスペ
クトルとして把握すれば図８に示す如き分布をしプラン
クの式として与えられる。そこで、放射温度検出手段４
７はこの放射エネルギーを感熱部（赤外線センサ１０１
）に集め、エネルギーに応じた出力例えば電圧Ｖを出力
する。従って、感熱部に集まるエネルギーは、スイープ
速度が同じなら、放射熱エネルギー流速ｑＲｂ＝ｑＲｂ
ｒ　×ｄλ（ｗ／ｍ２　）　　　　　　　　（７）但し
ｑＲｂｒ　は波長λの単色放射能（ｗ／ｍ２　・μ）ｄ
λ　　は波長λの微少区間 のレベルの違いが温度の違いとして識別されるのである
。

【００２６】上述のプロセスを経て、運転者４５の顔面
温度ｔｆ又は皮膚温度ｔｆ−δｔがエアコンディショナ
４２の制御装置５４へ入力される一方、制御装置５４で
は、この入力値に基づいて空調温度の目標値が自動設定
され、この設定値に室内温度ｔａを一致させるべくエア
コンディショナ４２の図示しないダンパアクチュエータ
、クラッチ及び送風機の風量コントローラ（図９参照）
等を駆動制御するのである。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、人
体の皮膚温度に基づいて空調温度の目標値を自動設定し
て空調を行うようにしたので、個人個人に合った快適な
空調制御が行い得るという効果がある。また、車両の場
合運転者の位置が特定できるので、人体の皮膚温度検出
が容易に可能であり、低コストで高精度のものが製作可
能であるという利点もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す車両内部の概略構成図
である。

【図２】同じく放射温度検出手段の斜視図である。

【図３】同じく機能ブロック図である。

【図４】同じく放射温度検出手段の温度特性図である。

【図５】同じく放射温度検出手段のスイープ出力特性図
である。

【図６】快適温度特性図である。

【図７】顔面と体温の相関図である。

【図８】単色放射スペクトラムである。

【図９】従来の車両用空調機の一例を示すシステム図で
ある。

【図１０】同じく人体検知装置の一例を示すシステム図
である。

【図１１】同じく放射温度検出手段の斜視図である。

【符号の説明】

４１　　車室 ４２　　エアコンディショナ ４５　　運転者 ４７　　放射温度検出手段 ４９　　基準温度検出手段 ５０　　サーミスタ ５１　　温度演算手段 ５４　　制御装置 １００　　センシング部 １０５　　モータ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　駆動手段により運動を受ける放射温度
   検出手段と、基準温度検出素子を備えた基準温度測定用
   の基準温度検出手段と、該基準温度検出手段の検出温度
   に基づき前記放射温度検出手段の検出温度を推定演算す
   る温度演算手段とを備え、前記放射温度検出手段により
   人体の皮膚温度を検出し、この温度に基づいて目標値を
   自動設定して車室内の空気調和を行うことを特徴とする
   車両用空気調和装置。
2. 【請求項２】　　放射温度検出手段を運転席の上前方に
   設けたことを特徴とする請求項１の車両用空気調和装置
   。
3. 【請求項３】　　放射温度検出手段をバックミラーと一
   体的に設けたことを特徴とする請求項１の車両用空気調
   和装置。
4. 【請求項４】　　基準温度検出手段を車室内に設けたこ
   とを特徴とする請求項１の車両用空気調和装置。