(57)【要約】【課題】  暖房のムラを抑制しつつ、省電力化を向上できる車両用空調装置を提供する。【解決手段】  車両の前席足元に空調風を吹き出す前席吹出口と、後席足元に空調風を吹き出す後席吹出口とを有するダクトと、前席吹出口からの空調風の風量を変更して相対的に後席の足下の後席吹出口からの空調風の風量を変更する風量調節手段と、ダクトに流入する車両の外気及び内気の流入率を変更する流入部風量調節手段とを備え、暖房時に車両の内気を取り入れて車両の外気と該内気とを混入して車内の空調風とする場合に、流入部風量調節手段による内気の流入率に応じて風量調節手段の風量を調整する。【選択図】図５
2014034312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の前席足元に空調風を吹き出す前席吹出口と、後席足元に空調風を吹き出す後席吹出口とを有するダクトと、
前記前席吹出口からの空調風の風量を変更して相対的に前記後席の足下の後席吹出口からの空調風の風量を変更する風量調節手段と、
前記ダクトに流入する車両の外気及び内気の流入率を変更する流入部風量調節手段とを備え、
暖房時に車両の内気を取り入れて車両の外気と該内気とを混入して車内の空調風とする場合に、前記流入部風量調節手段による内気の流入率に応じて前記風量調節手段により前記前席吹出口からの空調風の風量を調整することを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
前記風量調節手段は、内気の流入率が上昇するほど、前記前席吹出口からの空調風の風量を減少させることを特徴とする請求項１記載の車両用空調装置。
【請求項３】
前記風量調節手段は、前記前席吹出口に設けられた開閉手段と、該開閉手段の開閉動作を制御する制御部とからなることを特徴とする請求項１又は２記載の車両用空調装置。
【請求項４】
前記車両が電動車両であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用空調装置。
【請求項５】
前記風量調節手段は、暖房始動時に車両の内気を取り入れて車両の外気と該内気とを混入して車内の空調風とすることを特徴とする請求項４記載の車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動車両は充放電可能な二次電池を有し、この二次電池から供給された電力をモーターに入力することで駆動力を得ている。また、二次電池からは車両用空調装置（以下、空調装置ともいう）を作動させるための電力も供給していることから、電動車両では空調装置を作動させると二次電池の充電量が減ってしまって総走行可能距離が減少してしまう。このため、空調装置の省電力化が求められている。
【０００３】
省電力化のための空調装置としては、車両用空調装置では省電力モードといわれる通常時（ノーマルモード）よりも省電力で車内の空調を行うことができるように構成されているものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された車両用空調装置では、省電力モード時には、乗員が着座しているかどうかを検出して着座していない乗員がいる場合には空調風の吹き出し口を閉じるなど、吹き出し口の開度を自動的に変えることができるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１０５２８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、車両用空調装置において、暖房時には車外の冷たい空気を取り入れてこの空気を暖める外気導入よりも、車内の温かい空気（内気）を取り入れてこの空気を暖める内気混入を行う方が効率がよく、省電力化を推進することができる。しかしながら、内気混入時には、外気導入時よりも暖房にムラが生じてしまう。即ち、空調風による気流が車室前方に偏ってしまって車室後方に気流が及ばないことがある。
【０００６】
なお、このような問題は電動車両に限らずに車両全般で生じる問題である。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、上記従来技術の問題点を解決することにあり、暖房のムラを抑制しつつ、省電力化を向上できる車両用空調装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の車両用空調装置は、車両の前席足元に空調風を吹き出す前席吹出口と、後席足元に空調風を吹き出す後席吹出口とを有するダクトと、前記前席吹出口からの空調風の風量を変更して相対的に前記後席の足下の後席吹出口からの空調風の風量を変更する風量調節手段と、前記ダクトに流入する車両の外気及び内気の流入率を変更する流入部風量調節手段とを備え、暖房時に車両の内気を取り入れて車両の外気と該内気とを混入して車内の空調風とする場合に、前記流入部風量調節手段による内気の流入率に応じて前記風量調節手段により前記前席吹出口からの空調風の風量を調整する。
【０００９】
本発明では、車両の内気を取り入れて車両の外気と該内気とを混入して車内の空調風とする場合に、該流入部風量調節手段による内気の流入率に応じて前記風量調節手段の風量を調整することで、車両の前方に空調風が偏ることを抑制することができ、暖房のムラを抑制できる。かつ、流入部風量調節手段による内気の流入率に応じて前記風量調節手段の風量を調整することができるように構成されていることで、内気流入率を従来よりも向上させることができ、より昇温幅を低下させて省電力化を向上することができる。
【００１０】
内気の流入率が上昇するほど、前記前席吹出口からの空調風の風量を少なくすることが好ましい。内気の流入率が上昇するほど空調風の風量を少なくすることで、前席での空調風の偏りを抑制できる。
【００１１】
本発明の好ましい実施形態としては、前記前席吹出口に設けられた開閉手段と、該開閉手段の開閉動作を制御する制御部とからなること、前記車両が電動車両であることが挙げられる。
【００１２】
前記風量調節手段は、暖房始動時に車両の内気を取り入れて車両の外気と該内気とを混入して車内の空調風とすることが好ましい。暖房始動時から車両の内気を取り入れて車両の外気と該内気とを混入して車内の空調風とすることで、より省電力で暖房を行うことができ、電動車両では走行距離を伸ばすことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の車両用空調装置によれば、暖房のムラを抑制しつつ、省電力化を向上できるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態にかかる車両用空調装置を説明するための模式図。
【図２】本実施形態にかかる車両用空調装置を説明するためのブロック図。
【図３】車両用空調装置のダクトを説明するための模式的斜視図。
【図４】シャットダンパの構成を説明するための模式的斜視図。
【図５】車両用空調装置の制御部によるダンパの開閉制御を説明するためのフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の車両用空調装置について、図１〜図５を用いて説明する。
【００１６】
図１、２に示すように、本実施形態では、車両Ｉは、熱交換器及び送風機を備えたユニット１と、ユニット１からの空調風が供給されるダクト２とを備える。車両Ｉは、本実施形態では図示しない二次電池から供給された電力がモーターに入力されて駆動される電動車両である。
【００１７】
ユニット１は、車両Ｉに設けられた取り込み口１１から取り込んだ外気、車両のインストルメントパネル３に設けられた吸い込み口１２から取り込んだ内気が内外気ダクト１３を介して流入するように構成されている。内外気ダクト１３には、内外気ダンパ１４が設けられていて、内外気ダンパ１４の開度、即ち開口比率によりこの内外気の混入率が設定される。本実施形態では、このユニット１に取り込まれる総風量（外気と内気の総量）に対する内気の混入率（内気の流入率を意味する。以下、内気混入率という）は、この内外気ダンパ１４により可変である。ユニット１では、入力された外気や内気を熱交換して昇温又は降温してダクト２へ送風している。
【００１８】
また、インストルメントパネル３には、エアコンスイッチＳＷ１、シャットダンパ調節スイッチＳＷ２、内外気ダンパ調節スイッチＳＷ３等の各種スイッチが設けられている。エアコンスイッチＳＷ１は、オートエアコンの作動をオン状態もしくはオフ状態とに切り換えるものである。また、シャットダンパ調節スイッチＳＷ２、内外気ダンパ調節スイッチＳＷ３は、それぞれ対応するダンパの開度を調節するためのスイッチであり、自動的にダンパの開度が調節されるオート状態と、手動でダンパの開度を設定することができるマニュアル状態とに切り換えるものである。マニュアル状態はさらに複数のダンパ開度状態に分れていて、異なる開度に設定することができる。
【００１９】
ダクト２について図３を用いて具体的に説明する。
【００２０】
ダクト２は、フロントガラス３１下方に設けられたインストルメントパネル３等の内部に設置されている。ダクト２は、ユニットからの空調風が流通する主部２１を有する。主部２１には車両の各前席付近に向かって延設された第１延設部２２が設けられ、この第１延設部２２の先端には、前席に着座した乗員の足下付近に空調風を吹き出す前席吹出口２３がそれぞれ設けられている。さらに、主部２１は、車両の各後席付近まで延設された第２延設部２４を有する。第２延設部２４の先端には、後席に着座した乗員の足下付近に空調風を吹き出す後席吹出口２５が設けられている。
【００２１】
なお、主部２１には、主部２１の上方かつ車両の幅方向両側に向かって延設された第３延設部２６が設けられており、この第３延設部２６の先端部は、フェースダクトとして機能して前席乗員の顔付近に向かって空調風を吹き出す。
【００２２】
本実施形態では、ダクト２の前席吹出口２３及び後席吹出口２５には、シャットダンパ４が設けられている。シャットダンパ４は、図４に示すように構成されている。即ち、シャットダンパ４は、ダクト２の吹き出し口付近に設けられた回転軸４１と、回転軸４１に固定された蓋部４２とを有し、後述する空調制御部５により回転軸４１を回転させてシャットダンパ４を作動させることで、各吹出口の開閉状態が設定される。
【００２３】
図１、２に戻り、車両Ｉには、空調制御部５が設けられている。空調制御部５は、エアコンスイッチＳＷ１やシャットダンパ調節スイッチＳＷ２等の各種スイッチの作動状態が入力されて、これらの入力に従って車室内の空調を制御するためのものである。
【００２４】
具体的には、空調制御部５は、エアコンスイッチＳＷ１がオン状態となるとオートエアコンの制御を開始して、ユニット１の熱交換器の作動状態を制御すると共に送風機の作動状態を制御して、空調装置の統合制御を行う統合制御部を有する。
【００２５】
空調制御部５は、さらに、内外気ダンパ調節スイッチＳＷ３の入力状態に従って内外気ダンパ１４を所定の開度に調整する内外気ダンパ開度制御部を有する。なお、この内外気ダンパ開度制御部と内外気ダンパ１４とで流入部風量調節手段が構成される。
【００２６】
また、空調制御部５は、シャットダンパ４の開度を調節するダンパ開度制御部を有する。ダンパ開度制御部は、シャットダンパ調節スイッチＳＷ２がオートになっていれば、車室内の状態に応じてシャットダンパ４の開度を自動的に調節制御し、シャットダンパ調節スイッチＳＷ２がオートになっていない場合には、シャットダンパ調節スイッチＳＷ２により乗員が設定したダンパ開度となるようにシャットダンパ４の開度を調節する。なお、シャットダンパ４とダンパ開度制御部とで風量調節手段が構成される。
【００２７】
本実施形態の車両では、暖房時には、空調制御部５は、内気混入を行う制御を行う。
【００２８】
内気混入とは、取り込んだ外気に内気を混入させるものである。内気混入では、内外気ダンパ１４の開度を内気、外気共に１００％以下として両者が混入するようにし、図１中矢印で示すように車外の空気を取り込み口１１から取り込むと共に、車室内の内気をインストルメントパネル３に設けられた吸い込み口１２から取り込んでユニット１により所定の温度として各前席吹出口２３及び後席吹出口２５から車室内へ空調風を送るものである。
【００２９】
本実施形態の車両Ｉでは、乗員がエアコンスイッチＳＷ１をオン状態とすると、空調制御部５の統合制御部は、内気混入を開始する。
【００３０】
内気混入は、外気に内気を混入させてユニット１において暖めることから、外気導入と比べてユニット１における昇温幅が小さいので消費電力を減少させることができる。ここで、外気導入とは、内外気ダンパ１４の開度を外気１００％となるようにし、車外の空気を取り込み口１１から取り込んでユニット１により所定の温度に暖めて各吹き出し口から車内へ空調風を送るものである。そして、車室後方に設けられた排気口から排出する。
【００３１】
内気混入時の内気混入率を上昇させると、より消費電力を減少させることができる。ところが、内気混入率を上昇させて内気混入を行うと、吸い込み口１２からの吸い込み量が多いので、車室前方の前席吹出口２３から吹き出した空調風がすぐに吸い込み口１２に吸い込まれることで、車両前方の気流が車両の前方側に偏ってしまう。このように気流が前方に偏ることで、車室内に暖房のムラが生じる。そうすると、後席の乗員は寒く感じ、前席の乗員は足下が暑いと感じるが首のあたりが寒く感じるなどして、乗員の暖房のフィーリングが低下する。
【００３２】
そこで、本実施形態では、内気混入率に応じて空調制御部５のダンパ開度制御部によりシャットダンパ４の作動、即ち前席吹出口２３の開度を制御することで、内気混入時の、特に内気混入率増加時の気流のムラを抑制している。即ち、内気混入率に応じてダンパ開度制御部が前席吹出口２３に設けられたシャットダンパ４を閉じることで、前方からの空調風の吹き出し量を減少させ、多くの空調風を車両の後席近辺に設けられた後席吹出口２５から吐出するようにしている。このように後席吹出口２５から多くの空調風を吹き出せば、空調風は車室の後方側から車室の前方側にある吸い込み口１２に向かって流れるので、車室全体に亘って空調風が行き渡たり、車室の前方に気流が偏ることが抑制される。これにより、内気混入率が変更したとしても車室内の温度がより均一化されて暖房時の温度ムラを抑制させることが可能である。
【００３３】
この場合のシャットダンパの開度は、以下の式（１）により設定される。
【００３４】
ｙ＝ａｘ＋ｂ・・・（１）
ここで、ｙはシャットダンパ開度、ｘは内気混入率、ａ、ｂはそれぞれ車種毎に設定される係数である。即ち、シャットダンパ開度は、内気混入率に対して線形依存性がある。
【００３５】
このような空調制御部５のダンパ開度制御部によるシャットダンパ４の具体的な作動制御について図５を用いて説明する。
【００３６】
初めに、オートエアコンのスイッチがオン状態となって空調装置が作動して空調制御部５による制御が開始されることで、ダンパ開度制御部の制御も開始される。空調装置が作動すると、統合制御部により内気混入が開始される。
【００３７】
ステップＳ１では、統合制御部により内気混入が開始されると、内外気ダンパ開度制御部が内外気ダンパ開度調節スイッチによる乗員の指示通りに内外気ダンパの開度を調節する。ダンパ開度制御部はこの内外気ダンパの開度を取得する。ステップＳ２へ進む。
【００３８】
ステップＳ２では、ダンパ開度制御部は、シャットダンパ調節スイッチからの入力がオートを示しているかどうかを判定する。シャットダンパ調節スイッチがオートではない場合（Ｎｏ）、即ちシャットダンパ調節スイッチが乗員による手動設定状態を示している場合、ステップＳ３に進む。シャットダンパ調節スイッチがオートである場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ４に進む。
【００３９】
ステップＳ３では、ダンパ開度制御部は、乗員が指定したシャットダンパ調節スイッチが示す開度となるように、シャットダンパの開度を制御する。ステップＳ１へ戻る。
【００４０】
ステップＳ４では、ダンパ開度制御部は、ステップＳ２で取得したダンパ開度を式（１）に入力してシャットダンパ開度を求めて、この開度となるようにシャットダンパを回転させる。ステップＳ１へ戻る。
【００４１】
ダンパ開度制御部は、ステップＳ１に戻ると、上記と同様に内気混入時には内気混入率に応じてシャットダンパ開度を適宜設定する。この制御は、オートエアコンのスイッチがオフ状態となるまで続く。
【００４２】
このようにして、本実施形態では、空調制御部５のダンパ開度制御部は、内気混入率に応じてシャットダンパ開度を低下させることができる。これにより、前方の前席吹出口２３からの空調風の吹き出し量を減少させ、ほとんどの空調風を車両の後席近辺に設けられた後席吹出口２５から吐出することができる。このように後席吹出口２５から前席吹出口２３よりも多くの空調風を吹き出せば、ほとんどの空調風は車室の後方側から車室の前方側にある吸い込み口に向かって流れるので、気流が車室全体に亘って行き渡たる。これにより、内気混入時に車室の前方に気流が偏ることが抑制され、車室内の温度がより均一化されて乗員の暖房時のフィーリングを上昇させることが可能である。
【００４３】
また、空調制御部５がシャットダンパの開度を低下させることで、車室内の気流のムラを低減させることができるので、従来の車両よりも内気混入率を上昇させることができる。即ち、気流のムラを解消できるので内気混入率を従来よりも上げても、従来内気混入率を上げた場合の問題点であった暖房のムラが生じない。例えば、従来は気流のムラが生じることで内気混入率は最大でも３０％程度であったが、本実施形態では、気流のムラが生じにくいことから内気混入率を最大で６０％程度まで上昇させることが可能である。これによりさらに効率的に暖房を行うことができる。
【００４４】
本実施形態は上述した形態に限定されない。本実施形態では、暖房始動時に内気混入をすぐに実施したが、これに限定されない。例えば内燃機関により作動する車両（エンジン車）においては外気混入を行った後に内気混入を行ってもよい。
【００４５】
車両の後席のダクトにシャットダンパを設けて、車両の後席に乗員が乗っていない場合には車両の後席のダクトを閉じるように構成してもよい。
【００４６】
上述した実施形態にかかる車両はモーターにより駆動力を得て走行する車両であるが、これに限定されない。例えばエンジン車であってもよい。
【００４７】
本実施形態では、シャットダンパの開度を低下させたが、これに限定されない。例えば、ダクトの開度を一度に０となるように制御することも可能である。
【００４８】
上述した実施形態では、オートエアコンが装備された電動車両を用いて説明したが、これに限定されない。マニュアルエアコンが装備された電動車両であってもよい。
【００４９】
本実施形態ではシャットダンパ開度は式（１）により規定されたが、これに限定されない。例えばシャットダンパ開度と内気混入量を示すマップによりシャットダンパ開度を規定してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明の車両用空調装置は、暖房のムラを抑制できるものである。従って、車両製造産業分野において利用可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１     ユニット
２     ダクト
３     インストルメントパネル
４     シャットダンパ
５     空調制御部
１１   取り込み口
１２   吸い込み口
１３   内外気ダクト
１４   内外気ダンパ
２１   主部
２２   第１延設部
２３   前席吹出口
２４   第２延設部
２５   後席吹出口
２６   第３延設部
４１   回転軸
４２   蓋部
ＳＷ１ エアコンスイッチ
ＳＷ２ シャットダンパ調節スイッチ
ＳＷ３ 内外気ダンパ調節スイッチ
【図１】
2014034312.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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