(57)【要約】【課題】  内気混入時であっても暖房ムラを抑制できる車両用空調装置を提供する。【解決手段】  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、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内気とを混入して車内の空調風とする場合に、前席吹出口からの空調風の風量に応じて流入部風量調節手段により内気の流入率を調整する。【選択図】図５
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【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、前記前席吹出口からの空調風の風量に応じて前記流入部風量調節手段により内気の流入率を調整することを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
前記流入部風量調節手段は、前記前席吹出口の風量が多い程、内気の流入率を低下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】
前記流入部風量調節手段は、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風量制御部とからなることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用空調装置。
【請求項４】
前記流入部風量調節手段は、前記空調ダクト内に外気を流入させる外気流入ダクト及び前記空調ダクト内に内気を流入させる内気流入ダクトの開閉を行う流入ダクト開閉手段を備え、
前記流入部風量調節手段は、前記流入ダクト開閉手段を作動させて前記外気流入ダクトと前記内気流入ダクトとの開口比率を変更する流入部風量制御部を有す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】
前記前席吹出口の風量を手動操作により設定する設定手段を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一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】
本発明は車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、車両用空調装置を構成する空調ダクトは複数の吹出口を備えており、これら複数の各吹出口から吹き出す空調風量を調整できるように構成されている。各吹出口からの風量を適宜変更することで、車内を所望の温度に調整することができる。近年は、省電力化等のために、複数の各吹出口から吹き出す空調風量を自動調整して車内の空調を行うものがある。具体的には、乗員数に応じて吹出口の数や風量を適宜制御することで、乗員の体感風量を変えることなく、車両の省電力化を図ったものがある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【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】
【０００４】
ところで、車両用空調装置においては、車外の冷たい空気（外気）を取り入れてこの外気を暖めるよりも、外気と共に車内の温かい空気（内気）を適宜取り入れてこの空気（外気及び内気）を暖めた方が効率がよい。
【０００５】
しかしながら、外気と共に内気を取り込んで暖房を行う、いわゆる内気混入を行った場合、外気のみを取り込んで暖房を行う、いわゆる外気導入の場合よりも、暖房ムラ（車室内の温度ムラ）が大きくなってしまう。一般的に、外気導入の場合、車室内の空気は車両後方に設けられた排出口から車室外に排出するため、暖房ムラは少ないが、内気導入の場合、車室の前席側から内気を取り込むことで、暖房ムラが大きくなりやすい。すなわち内気混入を行う場合には、外気導入の場合に比べて、いわゆる暖房フィーリングが低下することがある。具体的には、暖房の吹出口近辺の足下は温かいが、首元が寒いといった状態が起こり易い。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、内気混入時であっても暖房ムラを抑制できる車両用空調装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、前記前席吹出口からの空調風の風量に応じて前記流入部風量調節手段により内気の流入率を調整することを特徴とする。
【０００８】
本発明では、内気混入時に前記前席吹出口からの空調風の風量に応じて前記流入部風量調節手段により内気の流入率を調整することで、空調風の風量によらずに内気混入時であっても暖房ムラを抑制できる。
【０００９】
前記流入部風量調節手段は、前記前席吹出口の風量が多い程、内気の流入率を低下させることが好ましい。このように前記前席吹出口の風量が多い程、内気の流入率を低下させることで、空調風の風量によらずに内気混入時であっても暖房ムラを抑制できる。
【００１０】
本発明の好ましい実施形態としては、前記流入部風量調節手段は、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風量制御部とからなることや、前記流入部風量調節手段は、前記空調ダクト内に外気を流入させる外気流入ダクト及び前記空調ダクト内に内気を流入させる内気流入ダクトの開閉を行う流入ダクト開閉手段を備え、前記流入部風量調節手段は、前記流入ダクト開閉手段を作動させて前記外気流入ダクトと前記内気流入ダクトとの開口比率を変更することが挙げられる。
【００１１】
また、本発明の好ましい実施形態としては、前記前席吹出口の風量を手動操作により設定する設定手段を備えたことが挙げられる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の車両用空調装置によれば、内気混入時であっても暖房ムラを抑制できるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【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】
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。なお、この取り込み口１１が外気流入ダクトを構成し、吸い込み口１２が内気流入ダクトを構成する。
【００１７】
内外気ダクト１３には、内外気ダンパ（流入ダクト開閉手段）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（設定手段）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、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は、シャットダンパ４を対応する開度に変更するためのスイッチである。図２（２）に示すように、シャットダンパ調節スイッチＳＷ２は、つまみ５１をＯＦＦ〜最大であるＭＡＸまで手動で動かすことでシャットダンパの開度を設定する。オフの場合はシャットダンパがオフ、即ちシャットダンパ４が閉状態を示す。それ以外の場合に、シャットダンパがオンである場合を示し、ダンパ開度が１〜ＭＡＸまで段階的に設定された開度となる。
【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の吹出口付近に設けられた回転軸４１と、回転軸に固定された蓋部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、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マニュアル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】
また、空調制御部５は、シャットダンパ調節スイッチＳＷ２の入力状態に従ってシャットダンパを所定の開度に調整するシャットダンパ開度制御部（風量制御部）を有する。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。
【００２６】
また、空調制御部５は、内外気ダンパ１４の開度を調節する内外気ダンパ開度制御部（流入部風量制御部）を有する。内外気ダンパ開度制御部は、図示しないステッピングモーターを駆動して内外気ダンパを作動して、内外気ダンパ１４の開度を自動的に調節制御する。これにより内気混入率が変更される。なお、内外気ダンパ１４と内外気ダンパ開度制御部とで流入部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、外気導入を行う制御と内気混入を行う制御とを行う。
【００２８】
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、外気を取り込み口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出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。
【００２９】
また、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。
【００３０】
本実施形態の車両では、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、初めに外気導入を行う。統合制御部は、外気導入を行った後に、内気混入の開始条件を満たすと内気混入を行う。内気混入の開始条件は、本実施形態では、外気温、設定温度、エンジンの冷却水温がそれぞれ所定の要件を満たしていることであり、統合制御部は、内気混入の開始条件を満たしていることを判断すると、内気混入を開始する。なお、車両が省エネモードである場合にはエアコンスイッチＳＷ１をオン状態とした場合にすぐに内気混入を開始するように構成してもよく、この場合にはさらに省エネモードを作動させるスイッチをインストルメントパネル３に設けても良い。
【００３１】
内気混入は、車室内の空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。ところが、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、乗員が設定したシャットダンパ４の開度に従って内気混入率を変更することで、この内気混入時の気流のムラを抑制している。即ち、前席吹出口２３に設けられたシャットダンパ４の開度が大きい場合に、内気混入率が高いとすれば、前方からの空調風の吹き出し量が多く、これらの多くが吸い込み口１２から吸い込まれてしまうことで、車室の前方に気流が偏る。
【００３３】
従って、本実施形態では、内外気ダンパ開度調節部が、前席吹出口２３に設けられたシャットダンパ４の開度が大きくなるに従って、吸い込み口１２からの吸い込み量が小さくなるように内外気ダンパ１４の開度を調整して、内気混入率を低くするように構成している。このように構成することで、シャットダンパ４の開度が大きく、多くの空調風が車両の前席から吐出される場合には、吸い込み口１２からの内気の吸い込み量が小さいので空調風が車両の前席で偏ることが抑制される。これにより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。
【００３４】
他方で、シャットダンパ４の開度が小さく、前方からの空調風の吐出量は低い場合には、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。後席吹出口２５から吹き出された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。
【００３５】
このように、本実施形態では、シャットダンパ４の開度に拘わらず、暖房時の温度ムラを抑制することができる。
【００３６】
そして、このように前席吹出口２３に設けられたシャットダンパ４を閉じるのに従って内気混入率を高めることで、車室内の気流をより多く取り込むことができるので、効率よく暖房することができると共に、吸い込み口１２における吸い込み温度が高くなるため、暖房吹き出し温度が高くなることでより昇温幅を小さくして省エネルギーで好ましい暖房状態を実現することができる。
【００３７】
この場合の内外気ダンパの開度は、以下の式（１）により設定される。
【００３８】
ｙ＝ａｘ＋ｂ・・・（１）
ここで、ｙは内気混入率、ｘはシャットダンパ開度、ａ、ｂはそれぞれ車種毎に設定される係数である。即ち、内気混入率はシャットダンパ開度に線形依存している。
【００３９】
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の作動制御及び内外気ダンパ開度制御部による内外気ダンパ１４の具体的な作動制御について図５を用いて説明する。
【００４０】
初めに、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、ダンパ開度制御部及び内外気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、初めに外気導入が開始される。
【００４１】
ステップＳ１では、ダンパ開度制御部は、統合制御部により内気混入が開始されているかどうかを判断する。内気混入が開始されている場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ２へ進む。内気混入が開始されていない場合（Ｎｏ）には、内気混入が開始されるまでステップＳ１を繰り返す。
【００４２】
ステップＳ２では、ダンパ開度制御部が、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。
【００４３】
ステップＳ３では、内外気ダンパ開度制御部は、シャットダンパの開度を式（１）に入力して内外気ダンパ開度を求めて、この開度となるように内外気ダンパを回転させ、内気混入率を変更する。ステップＳ１へ戻る。
【００４４】
内外気ダンパ開度制御部は、ステップＳ１に戻ると、内気混入が開始されているかどうかを判断し、内気混入が開始されている場合には、同様にシャットダンパ開度に応じて内外気ダンパを制御して内気混入率を適宜設定する。この制御は、エアコンのスイッチがオフ状態となるまで続く。
【００４５】
このようにして、本実施形態では、空調制御部５の内外気ダンパ開度制御部は、手動で設定されたシャットダンパ開度に応じて内外気ダンパの角度を変更することで、内気混入率を変更することができる。このように構成することで、シャットダンパ４の開度が大きく、多くの空調風が車両の前席から吐出される場合には、吸い込み口１２からの内気の吸い込み量が小さいので空調風が車両の前席で偏ることが抑制される。これにより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。
【００４６】
他方で、シャットダンパ４の開度が小さく、前方からの空調風の吐出量が低い場合には、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。後席吹出口２５から吹き出された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。
【００４７】
そして、このように前席吹出口２３に設けられたシャットダンパ４を閉じるのに従って内気混入率を高めることで、車室内の気流をより多く取り込むことができるので、効率よく暖房することができると共に、吸い込み口１２における吸い込み温度が高くなるため、暖房吹き出し温度が高くなることでより昇温幅を小さくして省エネルギーで好ましい暖房状態を実現することができる。
【００４８】
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、外気導入を行った後に内気混入を行ったが、暖房時には内気混入を初めから実施することも可能である。
【００４９】
また、本実施形態では設定手段であるシャットダンパ調節スイッチＳＷ２を設けたが、これに限定されない。シャットダンパ調節スイッチＳＷ２を設けず、シャットダンパ４を車室内の暖房状態に応じて自動的に制御し、このシャットダンパ４の開度に応じて内外気ダンパ１４の開度を調整するように構成してもよい。なお、自動的にシャットダンパ開度を制御するよりも設定手段により設定することで、より簡易に車両を製造できると共にかつ製造コストを抑制することができる点で本実施形態の構成が好ましいが、乗員の利便性においてはこのようにシャットダンパ４の開度を自動的に設定できる構成とすることが好ましい。
【００５０】
車両の後席のダクトにシャットダンパ４を設けて、車両の後席に乗員が乗っていない場合に乗員が後席のダクトを閉じることを要求した場合には車両の後席のダクトを閉じることができるように構成してもよい。
【００５１】
また本実施形態では、シャットダンパ調節スイッチＳＷ２の操作に応じてシャットダンパ４を電気的に制御するようにしたが、例えば、シャットダンパ調節スイッチＳＷ２の操作により機械的にシャットダンパを作動させるようにしてもよい。
【００５２】
本実施形態では内気混入量は式（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内気混入量を規定してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
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】
【００５４】
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 ダンパ開度調節スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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