(57)【要約】【課題】  車両に主空調装置とシート空調装置とが併設されるとともに、主空調装置とシート空調装置との出力バランスを主空調装置の空調風の吹出方向を考慮して適正化できる車両用空調装置を提供する。【解決手段】  車両に主空調装置ＣＡとシート空調装置５０とを併設し、かつ、主空調装置ＣＡの主空調風の風向を風向検出手段６１，６２により検出するとともに、検出される主空調風の風向に応じて、主空調装置ＣＡの空調出力とシート空調装置５０の空調出力との空調出力比が変化するように、主空調装置ＣＡ及びシート空調装置５０の少なくともいずれかの動作を調整制御する。【選択図】    図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート以外の車室内構造物に吹出口を有し、車室内空間を包括的に空調する主空調装置と、
前記シートに設けられ、当該シートに着座する乗員に対する個別空調を行なうシート空調装置と、
前記シートに着座する乗員の操作に基づいて、前記主空調装置の前記吹出口からの主空調風の風向を変更する主空調風吹出方向変更手段と、
前記主空調風の風向を検出する吹出方向検出手段と、
検出される前記主空調風の風向に応じて、前記主空調装置の空調出力と前記シート空調装置の空調出力との空調出力比が変化するように、前記主空調装置及び前記シート空調装置の少なくともいずれかの動作を調整制御する空調制御手段と、
を備えたことを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
前記空調制御手段は、前記主空調風の前記風向が、前記シートに着座する乗員を直接見込む向きから遠ざかるほど前記主空調装置の空調出力に対する前記シート空調装置の空調出力の比率が大きくなるように、前記主空調装置及び前記シート空調装置の少なくともいずれかの動作を調整制御する請求項１記載の車両用空調装置。
【請求項３】
前記シートに着座する前記乗員の顔位置を検出する顔位置検出手段を備え、
前記空調制御手段は、前記主空調風の前記風向が、前記顔位置から遠ざかるほど前記主空調装置の空調出力に対する前記シート空調装置の空調出力の比率が大きくなるように、前記主空調装置及び前記シート空調装置の少なくともいずれかの動作を調整制御する請求項２記載の車両用空調装置。
【請求項４】
前記主空調風吹出方向変更手段は前記吹出口に対し、乗員操作により角度変更可能に設けられたルーバであり、前記吹出方向検出手段は該ルーバの角度検出部である請求項２又は請求項３に記載の車両用空調装置。
【請求項５】
前記ルーバの角度が、前記主空調風が前記乗員に直接吹き付ける所定角度範囲にある場合に、当該所定角度範囲外となる場合よりも前記主空調装置の空調出力に対する前記シート空調装置の空調出力の比率が大きくなるように、前記主空調装置及び前記シート空調装置の少なくともいずれかの動作を調整制御する請求項４記載の車両用空調装置。
【請求項６】
前記空調制御手段は、前記主空調風の前記風向が、前記シートに着座する乗員を直接見込む向きから遠ざかるほど前記シート空調装置の出力を大きくし、前記直接見込む向きに近づくほど前記シート空調装置の出力を小さく設定する請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の車両用空調装置。
【請求項７】
前記空調制御手段は、前記主空調風の前記風向が、前記シートに着座する乗員を直接見込む向きから遠ざかるほど前記主空調装置の出力を小さくし、前記直接見込む向きに近づくほど前記主空調装置の出力を大きく設定する請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特許第３３０１１０９号公報
【特許文献２】特開２００６−１２３８７４号公報
【０００３】
自動車の車室内空間は、一般住居等に比較すると空間容積が小さく、また、窓を閉めきると密閉空間となり、例えば、ガラス越しに漏入する熱線により駐車中の車内温度は夏季には異常に上昇する。しかし、一般の自動車用空調装置は集中型であり、車室内の空間全体の空気温度を下げるべく設計されているので、どうしても温度調節に時間がかかる問題がある。そこで、特許文献１及び特許文献２には、シート内に局所空調装置を組み込み、ヘッドレストや手すり等に設けた吹出し口から冷風を吹き出すことで、車室内を分散空調する方式が提案されている。
【０００４】
ところで、自動車等においては、車室内空間を包括的に空調する主空調装置（例えば、オートエアコン）が設けられるのが一般的である（例えば、特許文献２）。従来、こうした主空調装置とともにシート空調装置を設ける場合、温度設定も含め独立に動作制御されることが多かった。また、主空調装置は、内気温度（車室内温度）、外気温度、日射量等で決まる車両熱負荷が大きいほど、目標吹出温度（ＴＡＯ）を冷房時では低く暖房時では高くするように作動制御するＴＡＯ制御方式が広く用いられているが、特許文献２では、主空調装置側から、算出されたＴＡＯ値を通信取得する形でシート空調装置の制御が実行されている。この方式では、当然のことながら、車両熱負荷に応じてシート空調装置も主空調装置に同調してＴＡＯを高くするよう作動制御されるので、車両熱負荷が増加して主空調装置の出力が大きくなればシート空調装置の出力も大きくなり、逆に車両熱負荷が減少して主空調装置の出力が小さくなればシート空調装置の出力も小さくなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、主空調装置は、例えば自動車のインパネに開口する吹出口から空調風を噴き出す構造になっているが、この吹出口からの空調風が直接当たることを嫌うユーザーが、例えば女性や年配者等のユーザーの中に多く見出される。特に、冷え性の女性等にあっては、外気温が相当高くなる夏季においても冷房風が体に直接当たると不調を感じやすく特に、車両熱負荷が大きくなる真夏等では目標吹出温度はかなり低くなり、低温の冷房風が大風量で吹き出す形になるので、これを体に直接当てたときの不快感は特に大きくなる。このようなユーザーは、例えば吹出口に取り付けられたルーバを操作して風向を変え、冷房風が体に直接当たらないようにする行動をとることになるが、冷房風が体に当たらなくなると、体から離れた位置での気流循環により車室内温度が自然に適温に到達するのを待つほかなくなり、逆に熱暑による不快感が大きくなるジレンマがある。特許文献２においては、主空調装置の空調風の風向とは無関係に、車両熱負荷が増加したとき、シート空調装置は主空調装置に同調して空調出力を増加させるだけであり、次のような問題を生ずる（同様の事情は暖房時にも当てはまる）。
【０００６】
（１）主空調装置が低温の冷房風を大風量で吹き出す状態になっているとき、その冷房風がユーザーに直接当たる状態になっていると、それだけで十分に涼しくなり、シート空調装置側は出力増加により過剰冷房となって、かえって不快を感じる場合がある。また、シート空調装置の出力が過剰になる分、無駄なエネルギーが消費されることにつながる。
（２）冷房風がユーザーに直接当たらないように風向が操作された場合も、主空調装置はユーザーのいない向きに低温・大風量の冷房風の吹出を継続するので、同様に無駄なエネルギーが消費されることにつながる。
【０００７】
本発明の課題は、車両に主空調装置とシート空調装置とが併設されるとともに、主空調装置とシート空調装置との出力バランスを主空調装置の空調風の吹出方向を考慮して適正化でき、ひいては空調風の吹出方向によらず快適な空調環境を創出でき、かつ、車両全体の空調効率を高めることができる車両用空調装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明の車両用空調装置は、
シート以外の車室内構造物に吹出口を有し、車室内空間を包括的に空調する主空調装置と、
シートに設けられ、当該シートに着座する乗員に対する個別空調を行なうシート空調装置と、
シートに着座する乗員の操作に基づいて、主空調装置の吹出口からの主空調風の風向を変更する主空調風吹出方向変更手段と、
主空調風の風向を検出する吹出方向検出手段と、
検出される主空調風の風向に応じて、主空調装置の空調出力とシート空調装置の空調出力との空調出力比が変化するように、主空調装置及びシート空調装置の少なくともいずれかの動作を調整制御する空調制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
上記本発明の空調装置の構成によると、車両に主空調装置とシート空調装置とが併設され、かつ、主空調装置の主空調風の風向を検出するとともに、検出される主空調風の風向に応じて、主空調装置の空調出力とシート空調装置の空調出力との空調出力比が変化するように、主空調装置及びシート空調装置の少なくともいずれかの動作を調整制御するようにしたので、シート空調装置との出力バランスを主空調装置の空調風の吹出方向を考慮して適正化することができる。その結果、空調風の吹出方向によらず快適な空調環境を創出でき、かつ、車両全体の空調効率を高めることができる。
【００１０】
空調制御手段は、主空調風の風向が、シートに着座する乗員を直接見込む向きから遠ざかるほど主空調装置の空調出力に対するシート空調装置の空調出力の比率が大きくなるように、主空調装置及びシート空調装置の少なくともいずれかの動作を調整制御することができる。シートに着座する乗員を直接見込む向きに主空調風が吹き出されていると、乗員に主空調風が直接当たることになる。空調風が直接当たることを嫌う乗員は、主空調風吹出方向変更手段を用いて、自身に当たらない向き（つまり、乗員を直接見込む向きから遠ざかる向き）に主空調風の風向を変更する。これを受けて、空調制御手段は、主空調装置の空調出力に対するシート空調装置の空調出力の比率を大きくする調整制御を行なうので、乗員には主空調風が直接当たらず、かつ、主空調風が不足する分、シート空調の出力が補われるので、より快適な空調状態を実現できる。逆に、空調風が直接当たることを容認する乗員は、自身に当たる向き（つまり、乗員を直接見込む向きに近づく向き）に主空調風の風向を変更する。これを受けて、空調制御手段は、主空調装置の空調出力に対するシート空調装置の空調出力の比率を小さくする調整制御を行なうので、主空調風により十分な空調効果が実現しているにも拘わらず、シート空調の出力が過剰となって不快感を生ずる不具合を効果的に回避できる。また、シート空調装置の出力が抑制されることで、無駄なエネルギー消費を防止することができる。
【００１１】
人間の習性として、暑さや寒さ（特に暑さ）を感じるとき、空調風は体全体に吹きかけずとも顔や首筋に向けて吹きかけることで、不快感を相当に軽減することができる。これは、顔や首筋が体温の主要な出入り口の役割を果たしていることとも関係する。つまり、乗員は、暑さ（あるいは寒さ）を強く感じている場合ほど、空調風を顔に向けて吹きかける傾向にあるといえる。シートに着座する乗員の顔位置は乗員の座高や着座姿勢によって変化する。そこで、乗員の顔位置を検出する顔位置検出手段を設け、空調制御手段を、主空調風の風向が、顔位置から遠ざかるほど主空調装置の空調出力に対するシート空調装置の空調出力の比率が大きくなるように、主空調装置及びシート空調装置の少なくともいずれかの動作を調整制御するようにしておくと、空調風が顔に直接当たることを嫌う乗員と、逆に容認する乗員とのいずれにとっても、主空調装置とシート空調装置との快適で効率のよい連携動作を実現できる。
【００１２】
主空調風吹出方向変更手段は、吹出口に対し、乗員操作により角度変更可能に設けられた周知のルーバにて構成できる。ルーバの角度が決まれば主空調風の吹出方向も一義的に定まるので、吹出方向検出手段は、該ルーバの角度検出部として構成することにより、主空調風の吹出方向を容易に特定することができる。なお、主空調風の吹出ダクト（全体もしくは吹出口を含む末端部分）の向きそのものを可変に構成することもでき、この場合は、吹出方向検出手段は、該吹出ダクトの角度を検出する角度検出部として構成すればよい。ただし、この場合も吹出口にルーバ（整流板）が取り付けられていれば、吹出ダクトの角度変更によりルーバの角度も必然的に変更されるので、該吹出ダクト角度検出部をルーバ角度検出部とみなすことができる。
【００１３】
上記の構成では、ルーバの角度が、主空調風が乗員に直接吹き付ける所定角度範囲にある場合に、当該所定角度範囲外となる場合よりも主空調装置の空調出力に対するシート空調装置の空調出力の比率が大きくなるように、主空調装置及びシート空調装置の少なくともいずれかの動作を調整制御するように構成できる。主空調装置ないしシート空調装置を、ルーバの角度に応じて容易にかつ的確に調整制御することができる。なお、上記所定角度範囲内においては、主空調装置とシート空調装置との空調出力比率を、ルーバ角度に応じて可変となるように調整制御してもよいし、ルーバ角度によらず一定となるように調整制御してもどちらでもよい。また、上記所定角度範囲は、例えばユーザーの顔位置を検出し、該顔位置に応じてユーザー毎にカスタマイズするようにしてもよいし、種々のユーザーの平均的な顔位置を見込むように、ユーザーによらず一定に設定するようにしても、いずれでもよい。
【００１４】
空調制御手段は、主空調風の風向が、シートに着座する乗員を直接見込む向き（例えば顔を見込む向き）から遠ざかるほどシート空調装置の出力を大きくし、直接見込む向きに近づくほどシート空調装置の出力を小さく設定するように構成することができる。ユーザーが主空調風の風向を自身に直接当たらない向きに変更した場合には、乗員には主空調風が直接当たらず、かつシート空調装置の出力が大きくなるので、より快適な空調状態を実現できる。逆に、自身に直接当たる向きに変更した場合には、主空調風により十分な空調効果が実現している状況では、シート空調装置の出力が小さくなることで、シート空調の出力が過剰となることに由来する不快感を回避でき、また、シート空調装置における無駄なエネルギー消費を防止することができる。
【００１５】
一方、空調制御手段は、主空調風の風向が、シートに着座する乗員を直接見込む向きから遠ざかるほど主空調装置の出力を小さくし、直接見込む向きに近づくほど主空調装置の出力を大きく設定するように構成することもできる。ユーザーが主空調風の風向を自身に直接当たらない向きに変更した場合には、主空調装置がユーザーのいない向きに主空調風を大出力で吹出継続することがなくなり、主空調装置側の無駄なエネルギー消費を抑制することができる。また、逆に、自身に直接当たる向きに変更した場合には、主空調風により十分な空調効果が実現でき、シート空調装置の出力をそれほど高めずとも快適な空調環境を創出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
図１は、本発明の車両用空調装置に使用する操作ユニットの正面外観の一例を示すものである。この操作ユニット１は、車室内空間を包括的に空調する主空調装置の操作を行なうためのもので、表示ディスプレイ４と、該表示ディスプレイ４が封入される筐体２とを有し、筐体２の前面壁部２Ｆが、空調装置の操作部を表示ディスプレイ４とともに配列した操作パネル部を形成する（以下、操作パネル部２Ｆともいう）。表示ディスプレイ４は液晶ディスプレイにて構成され、空調装置の操作設定状態（風量、設定温度、吹出モード等）を表示する。操作パネル部２Ｆには、風量設定スイッチ７２、温度設定スイッチ７３、吹出モードを切り替えるモード切替スイッチ群７５、リアデフスイッチ７６、内外気切替スイッチ７７、Ａ／Ｃスイッチ７８、ファンスイッチ７９及びオート切替スイッチ８０が設けられている。
【００１７】
操作ユニット１は、図４に示すように、車両のインパネ部に設けられた、主空調装置ＣＡの種々の吹出し口１０４，１０５，１０６の切替えと、各吹出し口における主空調風の吹き出し制御を行なうためのためのものである。図４には、主空調装置ＣＡと後述のシート空調装置とからなる車両用空調装置全体の制御系統にかかるブロック図を合わせて示している。主空調装置ＣＡは主ダクト１０１を備え、該主ダクト１０１には、車内空気を循環させるための内気吸い込み口１１３と、車外の空気を取込む外気吸い込み口１１４とが形成され、内外気切替ダンパー１１５によりいずれかが切替使用される。これら内気吸い込み口１１３ないし外気吸い込み口１１４からの空気は、ファン１１６によって主ダクト１０１内に吸い込まれる。
【００１８】
主ダクト１０１内は、吸い込まれた空気を冷却して冷気を発生させるためのエバポレータ１１７と、逆にこれを加熱して暖気を発生させるヒータコア１０２（エンジン冷却水の廃熱により発熱動作する）とが設けられている。そして、これら冷気と暖気とが、エアミックスダンパー１０３の角度位置に対応した比率にて混合され、吹出し口１０４，１０５，１０６より吹き出される。このうち、フロントグラス曇り止め用のデフ吹出し口１０４はフロントグラスの内面下縁に対応するインパネ上方奥に、フェイス吹出し口１０５はインパネの正面中央に、フット吹出し口１０６はインパネ下面奥の搭乗者足元に対向する位置にそれぞれ開口し、吹出し口切替ダンパー１０７，１０８，１０９により個別に開閉される。
【００１９】
具体的には、モータ１２０からのダンパー制御用の回転入力位相に応じて、ダンパー駆動ギア機構１１０により、フェイス吹出し口１０５のみを開いた状態（フェイス吹出モード）、フェイス吹出し口１０５とフット吹出し口６とを開いた状態（フット・フェイス吹出モード）、フット吹出し口１０６のみを開いた状態（フット吹出モード）、フット吹出し口１０６とデフ吹出し口１０４とを開いた状態（デフ・フット吹出モード）及びデフ吹出し口１０４のみを開いた状態（デフ吹出モード）の間で切り替えられる。各吹出モードの選択は、図１のモード切替スイッチ群７５に含まれる対応するモード選択スイッチ（フェイススイッチ７５Ａ、フット・フェイススイッチ７５Ｂ、フットスイッチ７５Ｃ、デフ・フットスイッチ７５Ｄ及びデフスイッチ７５Ｅ）を個別に操作することにより行なう。
【００２０】
また、内外気切替ダンパー１１５はモータ１２１により、エアミックスダンパー１０３はモータ１１９により、吹出し口切替ダンパー１０７，１０８，１０９はモータ１２０により、それぞれ電動駆動される。これらモータ１１９，２０，２１は例えばステッピングモータにて構成される。さらにブロワモータ１２３はブラシレスモータ等で構成され、ＰＷＭ制御にて回転速度制御することにより吹出し風量が調整される。
【００２１】
これらモータ（アクチュエータ）１１９〜１２１，１２３及びエバポレータ１５１は、主空調ＥＣＵ１５０とシリアル通信バス１３０により接続され、該シリアル通信バス１３０を介して主空調ＥＣＵ１５０により集中制御される。また、シリアル通信バス１３０には後述のシート空調ＥＣＵ２０３が接続され、主空調ＥＣＵ１５０との連携制御のための通信が可能となっている。
【００２２】
主空調ＥＣＵ１５０の実体はコンピュータハードウェアであり、その入出力部には、エバポレータセンサ１５１、内気センサ１５５、外気センサ１５６、水温センサ１５７及び日射センサ１５８が接続されている。また、主空調ＥＣＵ１５０には、前述の風量設定スイッチ７２、温度設定スイッチ７３、吹出モードを切り替えるモード切替スイッチ群７５、リアデフスイッチ７６、内外気切替スイッチ７７、Ａ／Ｃスイッチ７８、ファンスイッチ７９及びオート切替スイッチ８０が接続されている。
【００２３】
主空調ＥＣＵ１５０は、搭載された制御アプリケーションの実行により、以下のような制御を行なう。
・内外気切替スイッチ７７の操作入力状態に対応して、内気側及び外気側のいずれかに内外気切替ダンパー１１５が倒れるよう、対応するモータ１２１の駆動ＩＣに制御指令を行なう。
・Ａ／Ｃスイッチ７８の操作状態に応じて、エバポレータ１１７の作動をオン・オフさせる。
・リアデフスイッチ７０の操作に伴い、図示しないリアガラスの電熱線に通電し、リアガラスの曇り除去を行なう。
【００２４】
・オート切替スイッチ８０の入力状態に基づいて、主空調装置ＣＡの動作モードをマニュアルモードとオートモードとの間で切り替える。オートモードでは、温度設定スイッチ７３による設定温度の入力情報と、内気センサ１５５、外気センサ１５６、水温センサ１５７及び日射センサ１５８の出力情報とを参照し、車内温度が設定温度に近づくよう周知のシーケンスに従い、エアミックスダンパー１０３の開度調整による吹出し温度調整と、ブロワモータ１２３による風量調整と、吹出し口切替ダンパー１０７，１０８，１０９の位置変更とがなされるよう、対応するモータ１１９，１２３，１２０の動作制御指令を行なう。
・マニュアルモードでは、風量設定スイッチ７２とモード切替スイッチ群７５との操作入力状態に対応して、ブロワモータ１２３による風量調整を行なうとともに、吹出し口切替ダンパー１０７，１０８，１０９が対応する開閉状態となるようにモータ１２０への駆動制御指令を行なう。
【００２５】
オート空調制御は、具体的には、主空調風の目標吹出温度ＴＡＯを算出することにより行なう。この目標吹出温度ＴＡＯは、下記（１）式に基づいて算出されるものであり、車室内を設定温度ＴＳＥＴに維持するために必要な吹出温度を意味する。
ＴＡＯ＝Ｅ×（ＴＳＥＴ＋△Ｔ）
−Ｆ×ＴＲ−Ｇ×ＴＡＭ−Ｈ×ＴＳ＋Ｃ  ・・・（１）
ＴＳＥＴ：設定温度（通常：温度設定スイッチ７４による設定温度／通信途絶時：ＲＯＭ４２に記憶されている所定温度）
ＴＲ    ：室内温度（内気センサ８１により検出）
ＴＡＭ  ：外気温（外気センサ８２により検出）
ＴＳ    ：日射量（日射センサ８４により検出）
△Ｔ，Ｃ：補正定数
Ｅ〜Ｈ  ：係数
【００２６】
図１に示すように、操作ユニット１の筐体２の上側には、図４のフェイス吹出ダクト５からの空調気流ＷＤを吹き出すフェイス吹出口１０５が開口している。フェイス吹出口１０５は横長に形成されるとともに、運転席用と助手席用とに中央で二分割され、それぞれ主空調風吹出方向変更手段をなすルーバ５３，５４が独立して設けられている。ルーバ５３，５４は、第一ルーバ５３と第二ルーバ５４とからなり、各々、互いに平行対向する形で配列する複数の風向板（整流板）からなる。
【００２７】
図２に示すように、第一ルーバ５３は、複数の風向板が、それぞれ左右方向の回転軸５３ａ周りに回転可能に配置されるとともにラック部材９１にリンク結合されている。フェイス吹出口１０５に設けられた左右風向調整ダイアル５６を回転操作することにより、これと連動してギア９０が回転し、該ギア９０と噛み合うラック部材９１が上下に移動することで、互いに連動して上下方向に角度が変化する。これにより、フェイス吹出口１０５からの主空調風の風向が上下方向に変更・調整可能である。また、該主空調風の上下方向の風向を示す第一ルーバ５３の角度位置ηは、ギア９０の回転軸に取り付けられたルーバ角度センサ（η）６１により検出される。
【００２８】
同様に、図３に示すように、第二ルーバ５４は、複数の風向板が、それぞれ上下方向（前後に多少傾斜していてもよい）の回転軸５４ａ周りに回転可能に配置されるとともにラック部材９３にリンク結合されている。フェイス吹出口１０５に設けられた上下風向調整ダイアル５５を回転操作することにより、これと連動してギア９２が回転し、該ギア９２と噛み合うラック部材９３が左右に移動することで、互いに連動して左右方向に角度が変化する。これにより、フェイス吹出口１０５からの主空調風の風向が左右方向に変更・調整可能である。また、該主空調風の左右方向の風向を示す第二ルーバ５４の角度位置ξは、ギア９２の回転軸に取り付けられたルーバ角度センサ（ξ）６２により検出される。
【００２９】
上記のルーバ角度センサ（η）６１及びルーバ角度センサ（ξ）６２は、主空調風の風向を検出する吹出方向検出手段を構成するものであり、図４に示すように、主空調ＥＣＵ１５０の入出力部に接続される。また、主空調ＥＣＵ１５０には、シートに着座する乗員（ユーザー）を撮影する顔カメラ６５も接続されている。顔カメラ６５は、図８に示すように、シート（及びこれに着座する乗員）２００を正面から撮影するものであり、乗員ＨＫの上半身（少なくとも首から上の部分：すなわち、顔）が包含されるように撮影視野１１０Ｆを定め、その撮影画像から周知の画像解析により、乗員ＨＫの顔の位置を特定することができる。
【００３０】
次に、図５はシート空調装置の一例を示す全体概要図である。該シート空調装置５０は、自動車の各シート２００、例えば運転席と助手席とにそれぞれ組み込まれている。該シート２００は、乗員の臀部を乗せる座部２０１と、背中を当てる背もたれ部２０２と、背もたれ部２０２の頂部に取り付けられたヘッドレスト３０２とを有する。そして、座部２０１及び背もたれ部２０２の各表皮２０３には吹出口２０４が形成されている。
【００３１】
座部２０１及び背もたれ部２０２の各内部には空気ダクト２０５が形成されている。この空気ダクト２０５は車室内に一端が開口し、他端が上記吹出口２０４に開口している。そして、各空気ダクト２０５の途中にペルチェモジュール３０３が介装されている。ペルチェモジュール３０３は、一方の面が吸熱面、他方の面が放熱面となるように、厚さ方向に直流通電駆動される周知のペルチェ素子と、順方向通電時に冷却側、逆方向通電時に発熱側となる面に密着配置される金属製のヒートブロックと、同じく空調熱交換側となる面に密着配置される金属製のヒートシンクとを有し、ヒートシンクの裏面に熱交換を促進するためのフィが一体化された周知の構成を有するものである（例えば特開２００５−２８０７１０号公報参照）。
【００３２】
空気ダクト２０５の途中におけるペルチェモジュール３０３の上流側には、該ペルチェモジュール３０３の放熱フィンには車室内の空気を圧送する送風機３０４が設けられている。送風機３０４は放熱フィンに周囲の空気を吹き付けることにより温度調整された空気を生成し、この温度調整された空気が空気ダクト２０５を介して吹出口２０４から吹き出される。このように、空気ダクト２０５、ペルチェモジュール３０３及び送風機３０４を有したペルチェ空調ユニット２１０Ａが背もたれ部２０２に、また、同様の構成のペルチェ空調ユニット２１０Ｂが座部２０１に、それぞれ個別に組み込まれた構造となっている。上記のような構造のペルチェ空調ユニット２１０Ａ，２１０Ｂ（以下、両者を総称する場合には、「ペルチェ空調ユニット２１０」とも記載する）の組を有した車両用シート空調装置が、自動車の各シート（具体的には、運転席１（Ａ）、助手席１（Ｂ），右後部座席１（Ｃ）、左後部座席１（Ｄ））に独立して組み込まれている。
【００３３】
次に、図６は、上記車両用シート空調装置５０の電気的構成の一例を示すブロック図である。要部をなすのはマイクロプロセッサとして構成されたシート空調ＥＣＵ１０３（空調制御手段）を主体とする制御回路であり、温度入力設定手段をなす手元操作スイッチ（温調設定スイッチ２１２と手元電源スイッチ２１３が温調入力インターフェース２２２を介して、それぞれシート空調ＥＣＵ１０３に接続されている。シート空調ＥＣＵ１０３は、各シートのシート空調装置５０毎に個別に設けられている。
【００３４】
シート空調ＥＣＵ１０３には、各々ペルチェモジュール３０３、送風機３０４、及びそれらの駆動制御を司る駆動ユニット２２１の組からなるペルチェ空調ユニット２１０Ａ（背もたれ側）及び２１０Ｂ（座部側）が接続されている。駆動ユニット２２１は、ペルチェモジュール３０３を冷房使用時と暖房使用時とで互いに異なる極性にて通電駆動するものである。
【００３５】
図５に示すように、各シート２００には、乗員が操作するための空調装置用の手元操作スイッチ２１２が設けられている。シート空調ＥＣＵ１０３は、該手元電源スイッチ２１３がオフ状態のときペルチェ空調ユニット２１０の動作を停止する。手元操作スイッチ２１２はプッシュ機能付のロータリースイッチであり、１回押圧すると引っ込んで手元電源スイッチ２１３をオフ状態とする。一方、さらに押圧すると飛び出して電源スイッチ２１３をオン状態とし、設定温度変更のための回転操作が可能となる。このとき、手元操作スイッチ２１２は、中立位置ＮＴＬに関して第一方向に回転させると暖房モードでの温度設定となり、中立位置ＮＴＬから離れるほど設定温度は高くなるとともに、当該第一方向の限界位置まで回転させると最高暖房温度の設定状態となる。また、中立位置ＮＴＬに関して第二方向に回転させると冷房モードでの温度設定となり、中立位置ＮＴＬから離れるほど設定温度が低くなるとともに、当該第二方向の限界位置まで回転させると最低冷房温度の設定状態となる。電源スイッチ２１３のオン／オフ状態、及び温度設定状態（さらには、冷暖房モード）は温調入力インターフェース２２２を介してシート空調ＥＣＵ１０３に入力される。
【００３６】
また、温調入力インターフェース２２２には、連動／独立切替スイッチ２１４が接続されている。図５に示すように、該連動／独立切替スイッチ２１４は、手元操作スイッチ２２２に近接してシート２００に取り付けられ、該スイッチ２１４を第一位置（「連動」）側に操作すると、温調入力インターフェース２２２はシート空調装置５０を主空調装置ＣＡと連動制御する連動モードの選択信号をシート空調ＥＣＵ１０に出力し、第二位置（「独立」）側に操作すると、シート空調装置５０を主空調装置ＣＡとは独立して制御する独立モードの選択信号をシート空調ＥＣＵ１０に出力する。連動モードでは、後述のごとく、運転席側と助手席側とでそれぞれ、空調装置のフェイス吹出口１０５に設けられたルーバ５３及び５４の角度、すなわち主空調風の風向に応じてシート空調装置５０の出力が調整制御されることとなる。
【００３７】
図７は、駆動ユニット２２１の回路構成例を示すものである。駆動電源は、ペルチェ素子への過電圧印加防止を考慮して、絶縁型に構成されている。具体的には、車載バッテリー電圧＋Ｂを入力電圧として受電する入力側ＤＣ電源２５０を有し、そのＤＣ出力電圧が、昇圧用発振回路２５３により駆動される昇圧スイッチング用トランジスタ２５２（本実施形態ではパワーＦＥＴにて構成され、昇圧スイッチング周波数は１０〜３０ｋＨｚ：例えば、１５ｋＨｚ）によりスイッチングされつつ、昇圧用のトランス２５１の１次側に入力される。該トランス２５１の２次側昇圧出力電圧は８〜１５Ｖ（例えば１２Ｖ）である。なお、昇圧用発振回路２５３は、トランス２５１の一次側インダクタンスの一部を流用した自励式発振回路として構成されている。
【００３８】
トランス２５１の２次側昇圧出力電圧は、ダイオード２５４Ｄにより半波整流され、さらにコンデンサ２５４Ｃにより平滑化された後、ＰＷＭスイッチング用トランジスタ２５５に入力される。ＰＷＭスイッチング用トランジスタ２５５はパワーＦＥＴにて構成され、シート空調ＥＣＵ１０３が決定するデューティ比（例えば５０〜１００％）にてＰＷＭスイッチングされる。ＰＷＭスイッチング用トランジスタ２５５は、ゲート駆動用トランジスタ２５６を介してフォトカプラ２６５によりスイッチングされる。
【００３９】
ペルチェ素子は導通断面積の大きい金属導体として構成されているので、ＰＷＭスイッチング電圧波形をペルチェ素子へ直接入力すると、波形エッジでの電流遮断時に渦電流が発生し、目的の極性と逆方向の電圧が供給されて冷却効率を低下させるジュール熱が多量に発生するので好ましくない。そこで、本実施形態では、コイル２５８とコンデンサ２５９とを有した駆動平滑化回路により、上記ＰＷＭスイッチング電圧波形をデューティ比に応じた直流駆動電圧（出力電圧範囲は、例えば６〜１２Ｖ：出力電流範囲は、例えば３〜６Ａ）として平滑化し、極性切替スイッチ２６０を介してペルチェモジュール３０３に供給するようにしている。なお、ＰＷＭスイッチング周波数は例えば１〜５ｋＨｚであり、昇圧スイッチング周波数よりも小さく設定される。
【００４０】
極性切替スイッチ２６０は、本実施形態ではリレースイッチとして構成され、リレー駆動トランジスタ２６２を介してフォトカプラ２６３により動作制御される（ここでは、リレー駆動トランジスタ２６２がＯＦＦのとき、端子２６０Ａが電源入力／端子２６０Ｂが接地となり（順方向極性）、同じくオンのときは端子２６０Ａが接地／端子２６０Ｂが電源入力となるよう（逆方向極性）、スイッチ２６０が切り替わる）。また、送風機３０４へのモータ駆動出力は、トランス２５１の２次側にてＰＷＭスイッチング用トランジスタ２５５の前段より、電圧安定化用のレギュレータＩＣ２６４を介して非スイッチング状態で取り出される。
【００４１】
なお、本実施形態では車載バッテリー電圧＋Ｂの変動を補償するために昇圧回路を組み込んでいるが、ペルチェ素子の動作が保障できる場合、例えば、ペルチェ素子への駆動出力電圧範囲が車載バッテリー電圧＋Ｂの変動範囲よりも常時小さいことが保障できる場合には、この昇圧回路を省略することも可能である。この場合、ペルチェ素子への出力段に電圧モニタリング部を追加し、ＰＷＭスイッチングのデューティ比制御にこれをフィードバックして電圧を安定化するレギュレータ部を追加すればよい。また、ペルチェ素子への駆動出力電圧が車載バッテリー電圧＋Ｂの変動範囲を若干上回る場合にあっても、該レギュレータ部を周知の昇圧型ステップアップ回路として構成すれば、昇圧回路は同様に省略できる。
【００４２】
前述のごとく、電源スイッチ２１３のオン／オフ状態、及び温度設定状態（さらには、冷暖房モード）は温調入力インターフェース２２２を介してシート空調ＥＣＵ１０３に入力される。電源スイッチ２１３がオフ状態のとき、シート空調ＥＣＵ１０３は、入力側ＤＣ電源２５０へのバッテリー受電系路上に設けられた電源スイッチ２５０Ｓをオフにし、ペルチェモジュール３０３と送風機３０４とを双方ともに停止させる。一方、電源スイッチ２１３がオン状態のときは電源スイッチ２５０Ｓをオンにする。そして、手元操作スイッチ２１２が冷房側に回転していればリレー駆動トランジスタ２６２をオフとし、通電極性を順方向とする。また、暖房側に回転していればリレー駆動トランジスタ２６２をオンとし、通電極性を逆方向とする。
【００４３】
また、冷房側及び暖房側のいずれにおいても、手元操作スイッチ２１２の操作角度は、例えばポテンショメータ等を介して温調入力インターフェース２２２により読み取られ、冷房設定温度θないし暖房設定温度θ’に変換されてシート空調ＥＣＵ１０３に送られる。
【００４４】
以下、フローチャートを用いて、上記車両用空調装置の動作説明を行なう。図１２はシート空調ＥＣＵ１０３によるシート空調制御の流れを示すフローチャートである（制御内容は各シートについてそれぞれ同様であり、かつ、独立した駆動制御が実施される）。まず、Ｓ１０１では手元電源スイッチ２１３がＯＮになっているか否かを判定する。ＯＮになっていなければＳ１０９に進み、ペルチェモジュール３０３及び送風機（ファン）３０４の動作を停止する。
【００４５】
一方、Ｓ１０１では手元電源スイッチ２１３がＯＮになっていればＳ１０２に進み、温調入力インターフェース２２２が手元操作スイッチ２１２の操作位置に基づいて決定した冷房設定温度θないし暖房設定温度θ’を取得する。また、Ｓ１０３では、図４の主空調装置ＣＡ側からは、内気センサ１５５の温度検出値Ｔを、通信バス１３０を介して取得する。そして、Ｓ１０４では、冷房時は図１０のデューティ比テーブルを、暖房時は図１１のデューティ比テーブルを参照して、適正なデューティ比η（電流値に対応する）を読み取る。冷房時はＴ−θが大きくなるほどデューティ比（電流値）ηは高く設定され、暖房時はθ−Ｔが大きくなるほどデューティ比（電流値）ηは高く設定される。
【００４６】
次に、Ｓ１０５では、温調入力インターフェース２２２が連動／独立切替スイッチ２１４（図５、図６）の操作位置に基づいて出力するモード選択信号をリードする。独立モードであれば、図４においてシート空調ＥＣＵ１０３は、該独立モードが選択されている旨を主空調ＥＣＵ１５０に通信バス１３０を介して通知する。そして、Ｓ１０８に進み、シート空調ＥＣＵ１０３は、読み取ったデューティ比ηをそのまま制御設定デューティ比（駆動デューティ比）η’として採用する。
【００４７】
他方、連動モードであればＳ１０６に進み、該連動モードが選択されている旨を主空調ＥＣＵ１５０に通知する。主空調ＥＣＵ１５０側では、後述のごとく、シート空調装置５０の出力を補正するための補正係数αを、ルーバ５３，５４（図１）の角度に基づいて演算する。シート空調ＥＣＵ１０３は、Ｓ１０６にてこの補正係数αを主空調ＥＣＵ１５０から通信取得し、Ｓ１０７で、読み取ったデューティ比ηを該補正係数αで補正し（ここでは、ηにαを乗じる補正演算を行なっているが、演算形態はこれに限定されない）、これを制御設定デューティ比（駆動デューティ比）η’として採用するする。
【００４８】
そして、Ｓ１０９では、ＰＷＭスイッチング用トランジスタ２５５を上記制御設定デューティ比η’でスイッチング駆動して、ペルチェ素子の出力調整を行なう。なお、ルーバ５３，５４（図１）の角度に応じたシート空調装置の出力補正は、冷房時にのみ行なうようにしてもよい。
【００４９】
次に、図１３は、主空調ＥＣＵ１５０による主空調制御の流れを示すフローチャートである。Ｓ２０１では、既に説明した周知の手法により目標吹出温度ＴＡＯを演算する。Ｓ２０２では選択中のモードにかかる情報をシート空調ＥＣＵ１０３から取得する。これが独立モードであればＳ２１０に進み、演算されたＴＡＯをそのまま制御設定ＴＡＯとして採用する。
【００５０】
一方、連動モードであればＳ２０４に進み、ルーバ角度センサ６１の検出角度ηと、ルーバ角度センサ６２の検出角度ξとをそれぞれ読み取る。一方、図８に示すように、シートに着座する乗員の上半身が顔カメラ６５により撮影されている。顔カメラ６５の取付位置が固定であれば視野１１０Ｆは一定であり、図９の右に示すような直交座標系（水平方向：ｘ、垂直方向：ｙ）が予め設定されている。そして、顔カメラ６５の撮影画像から周知の画像解析により、乗員ＨＫの顔の位置（例えば、抽出された顔輪郭線の重心位置）が、上記直交座標系上の顔位置座標Ｇ（ｘ０，ｙ０）として特定されている。
【００５１】
一方、図２に示すように、ルーバ角度センサ６１の検出角度ηは、上記直交座標系のｙ軸に対する第一ルーバ５３の角度として規定され、同様に図３に示すように、ルーバ角度センサ６２の検出角度ξは、直交座標系のｘ軸に対する第二ルーバ５４の角度として規定される。そして、各角度η及びξの動径ベクトルを合成したものが、主空調風の風向ベクトルとして定義できる。この風向ベクトルは、図９の左に示すように、ξ−η平面上の一点として定義できる一方、顔位置座標Ｇに対応する乗員ＨＫの顔表面位置近傍を通ってｘ−ｙ平面と平行な投影面を考えれば、風向ベクトルを一義的に定める風向座標（ｘ１，ｙ１）を，図１のフェイス吹出口１０５内の基準位置（例えば、開口重心位置）を通って風向ベクトルと平行な直線と該投影面との交点位置として定めることができる。ここで、（ξ，η）は角度座標系であり、直交座標系（ｘ，ｙ）との対応関係は三角関数を用いた周知の一次変換により結び付けられるから、その変換関係を予め求めておくことで、検出された現在の風向を示す角度値の組（ξ１，η１）を、上記直交座標系での座標値の組（ｘ１，ｙ１）に変換できる。図１３のＳ２０５では、この変換処理を行なう。
【００５２】
該座標値の組（ｘ１，ｙ１）は、図９に示すように、現在の風向を示す風向座標点Ｑ’を意味するものであり、視野１１０Ｆ上にプロットすることができる。そして、この風向座標点Ｑ’が顔位置座標Ｇに近いほど、シートに着座する乗員を直接見込む向きに風向が調整されていること、すなわち、主空調風がなるべく直接顔に当たるようにルーバ５３、５４を操作されていることを意味し、逆に顔位置座標Ｇから遠ざかるほど、主空調風が直接顔に当たらないようにルーバ５３、５４を操作されていることを意味する。すなわち、風向座標点Ｑ’と顔位置座標Ｇとの距離ｄは、顔への直接風に対する乗員の志向を定量的に表すパラメータとして利用できる。図１３のＳ２０６では、このｄの演算を行なっている。
【００５３】
本実施形態では、主空調風の上記風向Ｑ’が、シートに着座する乗員を直接見込む向き（顔を見込む向き）Ｇから遠ざかるほど（つまり、ｄが大きいほど）シート空調装置５０の出力を大きくし、直接見込む向きＧに近づくほど（つまり、ｄが小さいほど）シート空調装置５０の出力を小さく設定するように構成している。具体的には、図１４に示すように、シート空調装置５０の出力を示すデューティ比ηに乗ずるべき補正係数αの値を、０〜１の範囲でｄが大きくなるほど増加するように、ｄの値毎に予め定めておく。図１４においてαは、ｄが下限閾値（ここでは５ｃｍ）以下で一定の最小値（ここでは０．２）に設定され、ｄが上限閾値（ここでは３０ｃｍ）以上で一定の最大値（ここでは０．８）に設定され、下限閾値と上限閾値との間ではαがｄの増加とともに単調かつ連続的に増加するように定められている。ただし、破線で示すごとく、ｄの値に対して段階的にαが変化するように定めてもよい。最も単純な方式としては、ｄが閾値を超えるか否かにより、αを第一の値と第二の値との間で切り替える方式を例示できる。また、ｄが閾値を超えるか否かではなく、風向Ｑ’のｘ座標（ｘ１）及びｙ座標（ｙ１）が、Ｇのｘ座標（ｘ０）及びｙ座標（ｙ０）をそれぞれ含むｘ座標値範囲及びｙ座標値範囲に入っているか否かに応じてαを切り替える方式を採用することもできる。
【００５４】
他方、この実施形態では、主空調風の上記風向Ｑ’が、シートに着座する乗員を直接見込む向き（顔を見込む向き）Ｇから遠ざかるほど（つまり、ｄが大きいほど）主空調装置ＣＡの出力を小さくし、直接見込む向きＧに近づくほど（つまり、ｄが小さいほど）主空調装置ＣＡの出力を大きく設定するように構成する。図１５に示すように、この主空調装置ＣＡの出力を補正するための補正係数βは、主空調装置ＣＡの出力を示すＴＡＯに乗ずるべき係数として、０〜１の範囲でｄが大きくなるほど減少するように、ｄの値毎に予め定めてある。βは、ｄが下限閾値（ここでは５ｃｍ）以下で一定の最大値（ここでは０．８）に設定され、ｄが上限閾値（ここでは３０ｃｍ）以上で一定の最小値（ここでは０．８）に設定され、下限閾値と上限閾値との間ではαがｄの増加とともに単調かつ連続的に減少するように定められている。ただし、破線で示すごとく、ｄの値に対して段階的にβが変化するように定めてもよい。本実施形態では、βはαに対し相補的に定義されており（すなわち、β≡１−α）、αの値からβを演算により決定するようにしている。
【００５５】
図１３に戻り、Ｓ２０７ではｄに対応する補正係数αの値を読み取り、Ｓ２０８で、これをシート空調ＥＣＵ１０３へ送信する。また、Ｓ２０９では、αの値からβを演算し、Ｓ２０１で演算されているＴＡＯにβを乗じて補正し、その補正されたＴＡＯを制御設定ＴＡＯとして採用する。
【００５６】
なお、主空調装置ＣＡ側では主空調風の風向に応じたＴＡＯ（空調出力）の補正を特に行なわない構成とすることも可能である。この場合は、図１３においてＳ２０９を省略することが可能である。また、Ｓ２０４で取得するルーバ角度ξ、ηの値をシート空調ＥＣＵ１０３へ送信することで、シート空調装置用の補正係数αの演算処理をシート空調ＥＣＵ１０３側で実施するようにしてもよい。
【００５７】
さらに、乗員の顔位置を特に検出せず（この場合、顔カメラ６５（図４）は省略できる）、図９に一点鎖線で示すように、着座時における種々のユーザーの平均的な顔位置を見込む領域ＤＡを固定的に定めておき、この領域ＤＡ内に風向座標点Ｑが入っているか否かに基づいて、シート空調装置５０（ないし主空調装置ＣＡ）の出力を上記と同様にして補正する態様も可能である。この場合、領域ＤＡをξ−η平面上に定義しておくことで、現在の風向を示す角度値の組（ξ１，η１）を直交座標系での座標値の組（ｘ１，ｙ１）に敢えて変換する必要はなくなる。
【００５８】
また、主空調風の風向に応じたシート空調装置の出力補正として、ペルチェモジュールの電流出力（上記の実施形態ではこれに対応したスイッチング入力波形のデューティ比）の補正とともに（あるいは、該補正に代えて）、送風機（ファン）３０４の出力補正を行なうようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】空調装置の操作ユニットとフェイス吹出口のレイアウト例を示す正面図。
【図２】フェイス吹出口に取り付けられる第一ルーバの駆動機構を作用とともに示す図。
【図３】同じく第二ルーバの駆動機構を作用とともに示す図。
【図４】本発明の車両用空調装置を構成する主空調装置の電気的構成を、その周辺部とともに示すブロック図。
【図５】本発明の車両用空調装置を構成するシート空調装置の一例を示す側面断面図。
【図６】シート空調装置の電気的構成の一例を示す全体ブロック図。
【図７】ペルチェモジュールの駆動ユニットの電気的構成の一例を示す回路図。
【図８】顔カメラの視野設定例を示す模式図。
【図９】視野に設定する風向角度座標系と直交座標系とを対比して示す模式図。
【図１０】冷房時に使用するデューティ比テーブルの模式図。
【図１１】暖房時に使用するデューティ比テーブルの模式図。
【図１２】シート空調制御処理の流れを示すフローチャート。
【図１３】主空調制御処理の流れを示すフローチャート。
【図１４】風向に応じたシート空調装置の補正係数の演算態様を例示する図。
【図１５】風向に応じた主空調装置の補正係数の演算態様を例示する図。
【符号の説明】
【００６０】
ＣＡ  主空調装置
５０  シート空調装置
５３  第一ルーバ（主空調風吹出方向変更手段）
５４  第二ルーバ（主空調風吹出方向変更手段）
６１  ルーバ角度センサ（η）（吹出方向検出手段）
６２  ルーバ角度センサ（ξ）（吹出方向検出手段）
６５  顔カメラ（顔位置検出手段）
１０３  シート空調ＥＣＵ（空調制御手段）
１５０  主空調ＥＣＵ（空調制御手段）
２００  シート
【図１】
2010018169.tif 000003
【図２】
2010018169.tif 000004
【図３】
2010018169.tif 000005
【図４】
2010018169.tif 000006
【図５】
2010018169.tif 000007
【図６】
2010018169.tif 000008
【図７】
2010018169.tif 000009
【図８】
2010018169.tif 000010
【図９】
2010018169.tif 000011
【図１０】
2010018169.tif 000012
【図１１】
2010018169.tif 000013
【図１２】
2010018169.tif 000014
【図１３】
2010018169.tif 000015
【図１４】
2010018169.tif 000016
【図１５】
2010018169.tif 000017