(57)【要約】【課題】着衣の内側における皮膚の温度を正確に推定し、快適な空調を行うことのできる空調装置、を提供する。【解決手段】空調装置１０は、乗員Ｍの皮膚のうち着衣ＣＬから露出している部分の温度、である外部皮膚温度を検知する温度検知部１０１と、乗員Ｍの皮膚のうち着衣ＣＬに覆われている部分の温度、である内部皮膚温度を、外部皮膚温度に基づいて推定する温度推定部１０４と、を備える。【選択図】図１
2019048499.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載される空調装置（１０）であって、
乗員（Ｍ）の皮膚のうち着衣（ＣＬ）から露出している部分の温度、である外部皮膚温度を検知する温度検知部（１０１）と、
前記乗員の皮膚のうち着衣に覆われている部分の温度、である内部皮膚温度を、前記外部皮膚温度に基づいて推定する温度推定部（１０４）と、を備える空調装置。
【請求項２】
前記温度検知部は、着衣部分を間に挟んだ複数個所において前記外部皮膚温度を検知する、請求項１に記載の空調装置。
【請求項３】
前記温度検知部は、着衣から露出している前記乗員の皮膚のうち、前記内部皮膚温度が推定される部分に最も近い部分の温度を少なくとも検知する、請求項２に記載の空調装置。
【請求項４】
前記温度検知部は、
熱画像カメラ（１１０）で生成された熱画像に基づいて、着衣から露出している前記乗員の皮膚のうち、前記着衣の近傍部分における温度を検知する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の空調装置。
【請求項５】
前記乗員の血流量を推定する血流量推定部（１０２）を更に備え、
前記温度推定部は、前記血流量にも基づいて前記内部皮膚温度を推定する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の空調装置。
【請求項６】
前記血流量が大きくなる程、前記温度推定部によって推定される前記内部皮膚温度が高くなる、請求項５に記載の空調装置。
【請求項７】
前記乗員の発汗量を推定する発汗量推定部（１０３）を更に備え、
前記温度推定部は、前記発汗量にも基づいて前記内部皮膚温度を推定する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の空調装置。
【請求項８】
前記発汗量が大きくなる程、前記温度推定部によって推定される前記内部皮膚温度が低くなる、請求項７に記載の空調装置。
【請求項９】
前記発汗量推定部は、
前記外部皮膚温度の温度ムラに基づいて前記発汗量を推定する、請求項７又は８に記載の空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、車両に搭載される空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車室内の温度を予め設定された目標温度に維持するだけでなく、乗員の温熱感を快適に維持するために、よりきめ細やかな制御を行うことのできる空調装置について検討が進められている。例えば下記特許文献１に記載の空調装置では、乗員から入力された着衣量等を含む複数の情報を用いながら、車室内に吹き出される空気の温度を調整している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３４９８３５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
乗員の着衣部分に空調風を当てる場合には、空調風の温度を、当該着衣の内側における皮膚の温度に応じた適切な温度とすることが好ましい。しかしながら、着衣の内側における皮膚の温度を、熱画像カメラ等によって直接検知することはできない。また、上記特許文献１に記載されているように、着衣量を乗員に入力させて、当該着衣量に基づいて皮膚の温度を推定することも考えられるが、乗員に煩わしい思いをさせてしまうことに加えて、常に正確な情報が入力されるとは限らないという問題もある。
【０００５】
本開示は、着衣の内側における皮膚の温度を正確に推定し、快適な空調を行うことのできる空調装置、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】
【０００６】
本開示に係る空調装置は、車両に搭載される空調装置（１０）であって、乗員（Ｍ）の皮膚のうち着衣（ＣＬ）から露出している部分の温度、である外部皮膚温度を検知する温度検知部（１０１）と、乗員の皮膚のうち着衣に覆われている部分の温度、である内部皮膚温度を、外部皮膚温度に基づいて推定する温度推定部（１０４）と、を備える。
【０００７】
乗員の皮膚のうち着衣から露出している部分の温度、である外部皮膚温度は、例えば熱画像カメラ等によって比較的容易に検知することができる。また、乗員の皮膚のうち着衣に覆われている部分の温度、である内部皮膚温度は、上記の外部皮膚温度とある程度の相関がある。そこで、上記構成の空調装置では、温度検知部によって検知された外部皮膚温度に基づいて、温度推定部が内部皮膚温度を推定することとしている。これにより、直接検知することが難しい内部皮膚温度を、比較的正確に推定することが可能となる。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、着衣の内側における皮膚の温度を正確に推定し、快適な空調を行うことのできる空調装置、が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本実施形態に係る空調装置の全体構成を示す図である。
【図２】図２は、車室内に存在する乗員を模式的に描いた図である。
【図３】図３は、制御装置によって実行される処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００１１】
本実施形態に係る空調装置１０の構成について、図１を参照しながら説明する。空調装置１０は、不図示の車両に搭載され、当該車両の車室内の空調を行うための装置である。空調装置１０は、熱画像カメラ１１０と、空調機構部１２０と、制御装置１００と、を備えている。
【００１２】
熱画像カメラ１１０は、車室内に存在する物体（人体を含む）の表面温度を、当該物体からの輻射に基づいて検知するセンサである。熱画像カメラ１１０は、車室内の各部の温度分布を示す画像、すなわち熱画像を生成し、後述の制御装置１００へと送信することができる。熱画像カメラ１１０は、車室内のうち、各座席に着座した全ての乗員を含む熱画像を撮影し得るような位置に設置されている。このような位置としては、例えばインストルメントパネルの上面等が挙げられる。
【００１３】
空調機構部１２０は、車室内の空調を行うための機構部分である。空調機構部１２０には、冷凍サイクルを構成する圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器や、空気を送り出すための送風機、吹き出される空調風の向きを調整するためのスイングルーバ等が含まれる。尚、このような空調機構部１２０の構成としては公知のものを採用し得るので、その具体的な図示や説明については省略する。空調機構部１２０の動作は制御装置１００によって制御される。
【００１４】
制御装置１００は、空調装置１０の全体の動作を制御するための装置である。制御装置１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するコンピュータシステムとして構成されている。制御装置１００は、熱画像カメラ１１０で撮影された熱画像に基づいて空調機構部１２０の動作を制御することにより、車室内の空調を適切に行う。例えば、一部の乗員の表面温度が高くなっていることを示すような熱画像が得られた場合には、当該乗員に向けて低温の空調風を吹き出すよう、空調機構部１２０の動作を制御する。以下の説明においては、車室内に存在する乗員のことを「乗員Ｍ」とも表記する。
【００１５】
制御装置１００は、機能的な制御ブロックとして、温度検知部１０１と、血流量推定部１０２と、発汗量推定部１０３と、温度推定部１０４と、空調制御部１０５と、を有している。
【００１６】
温度検知部１０１は、乗員Ｍの皮膚のうち着衣ＣＬ（図２を参照）から外部に露出している部分の温度、である外部皮膚温度を検知する部分である。外部皮膚温度としては、例えば乗員Ｍの首元や腕等の温度が検知される。本実施形態における温度検知部１０１は、熱画像カメラ１１０で撮影された熱画像を解析することにより、上記の外部皮膚温度を検知する。このような態様に換えて、乗員Ｍに装着されたウェアラブルセンサからの信号により、温度検知部１０１が外部皮膚温度を検知するような態様であってもよい。車室内に複数の乗員Ｍが存在する場合には、温度検知部１０１による外部皮膚温度の検知はそれぞれの乗員Ｍごとに行われる。
【００１７】
血流量推定部１０２は、乗員Ｍの血流量を推定する部分である。本実施形態における血流量推定部１０２は、温度検知部１０１で検知された乗員Ｍの外部皮膚温度に基づいて、当該乗員Ｍの血流量を推定する。例えば、検知された外部皮膚温度が高い程、乗員Ｍの血流量が大きいと推定する。このような態様に換えて、乗員Ｍに装着されたウェアラブルセンサからの信号により、血流量推定部１０２が血流量を推定するような態様であってもよい。尚、血流量推定部１０２による血流量の推定は、具体的な数値として定量的に行われてもよいが、単に「大きい」「小さい」のように定性的に行われてもよい。車室内に複数の乗員Ｍが存在する場合には、血流量推定部１０２による血流量の推定はそれぞれの乗員Ｍごとに行われる。
【００１８】
発汗量推定部１０３は、乗員Ｍの発汗量を推定する部分である。本実施形態における発汗量推定部１０３は、温度検知部１０１で検知された乗員Ｍの外部皮膚温度の温度ムラ（連続する皮膚上の領域における最大温度と最低温度との差）に基づいて、当該乗員Ｍの発汗量を推定する。具体的には、熱画像に示される外部皮膚温度の温度ムラが大きい程、乗員Ｍの発汗量が大きいと推定する。このような態様に換えて、乗員Ｍに装着されたウェアラブルセンサからの信号により、発汗量推定部１０３が発汗量を推定するような態様であってもよい。尚、発汗量推定部１０３による発汗量の推定は、具体的な数値として定量的に行われてもよいが、単に「大きい」「小さい」のように定性的に行われてもよい。車室内に複数の乗員Ｍが存在する場合には、発汗量推定部１０３による発汗量の推定はそれぞれの乗員Ｍごとに行われる。
【００１９】
温度推定部１０４は、乗員Ｍの皮膚のうち着衣ＣＬに覆われている部分の温度、である内部皮膚温度を、外部皮膚温度に基づいて推定する部分である。図２には、着衣ＣＬを纏った乗員Ｍの上半身が示されている。例えば、温度推定部１０４は、乗員Ｍの首元における測定点Ｐ１１、乗員Ｍの右腕における測定点Ｐ１２、乗員Ｍの左腕における測定点Ｐ１３、のそれぞれにおける外部皮膚温度に基づいて、乗員Ｍの胸部における推定点Ｐ２１における内部皮膚温度を推定する。測定点Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３は、いずれも着衣ＣＬに覆われておらず外部に露出している皮膚上の点である。推定点Ｐ２１は、着衣ＣＬに覆われている皮膚上の点である。温度推定部１０４による内部皮膚温度の具体的な推定方法については後に説明する。
【００２０】
空調制御部１０５は、温度推定部１０４によって推定された内部皮膚温度に基づいて、空調機構部１２０の動作を制御する部分である。例えば、乗員Ｍの特定の点における内部皮膚温度が高めの温度として推定された場合には、空調制御部１０５は、当該点に向けて低温の空調風を吹き付けるよう、空調機構部１２０の動作を制御する。これにより、乗員Ｍの温熱感をより快適なものとすることができる。
【００２１】
このような制御を行うに当たっては、直接測定することの難しい内部皮膚温度を、可能な限り正確に推定する必要が有る。内部皮膚温度を推定するために制御装置１００が行う処理の具体的な流れについて、図３を参照しながら説明する。図３に示される一連の処理は、空調装置１０による空調が行われている期間において、所定の周期が経過する毎に、制御装置１００によって繰り返し実行されるものである。
【００２２】
最初のステップＳ０１では、熱画像カメラ１１０によって車室内の熱画像を取得する処理が行われる。既の述べたように、当該熱画像には、車室内に存在する各乗員Ｍの表面温度の分布が示されている。
【００２３】
ステップＳ０１に続くステップＳ０２では、温度検知部１０１により外部皮膚温度を検知する処理が行われる。温度検知部１０１は、熱画像カメラ１１０で撮影された熱画像を解析することにより、乗員Ｍの複数個所における外部皮膚温度を検知する。
【００２４】
温度検知部１０１は、熱画像において温度が不連続に変化している箇所を、着衣ＣＬにより覆われている部分と覆われていない部分の境界であると判定する。当該判定の後、温度検知部１０１は、着衣ＣＬから露出している乗員Ｍの皮膚のうち、着衣ＣＬの近傍部分における温度を、外部皮膚温度として検知する。例えば、図２に示される測定点Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３の３箇所における温度のそれぞれを、温度検知部１０１が外部皮膚温度として検知する。このように、温度検知部１０１は、着衣部分（着衣ＣＬに覆われている部分）を間に挟んだ複数個所において外部皮膚温度を検知する。
【００２５】
尚、温度検知部１０１による外部皮膚温度の検知は、上記のように着衣ＣＬの近傍となる箇所について行われるのであるが、より好ましくは、皮膚のうち発汗量が少ない箇所において行われることが好ましい。このため、皮膚が露出している部分のうち、熱画像において局所的に低温となっているような位置（つまり発汗が生じている位置）を避けた位置において、温度検知部１０１による外部皮膚温度の検知が行われることが好ましい。
【００２６】
ステップＳ０２に続くステップＳ０３では、ステップＳ０２において取得された複数の外部皮膚温度に基づいて、温度推定部１０４により内部皮膚温度を推定する処理が行われる。ここでは、着衣ＣＬに覆われている部分の各点における内部皮膚温度が個別に推定される。その結果、着衣ＣＬに覆われている部分の全体における内部皮膚温度の分布が得られることとなる。つまり、図２に示される推定点Ｐ２１は、複数の推定点のうちの一つとなっている。
【００２７】
ここでは、推定点を間に挟んだ複数の測定点の外部皮膚温度に基づいて、当該推定点における内部皮膚温度が推定される。例えば、図２の推定点Ｐ２１における内部皮膚温度は、推定点Ｐ２１を間に挟む測定点Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３のそれぞれにおける外部皮膚温度に基づいて推定される。具体的には、測定点Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３のそれぞれにおける外部皮膚温の平均値が、推定点Ｐ２１における内部皮膚温度の推定値として算出される。更に、上記のように算出された平均値を、各測定点までの距離に応じて重み付けするように補正した値が、内部皮膚温度の推定値として算出されることとしてもよい。例えば、測定点Ｐ１１に近い位置の推定点においては、測定点Ｐ１１における外部皮膚温度に近い温度となるように、当該推定点における内部皮膚温度の推定値が補正されることとしてもよい。
【００２８】
内部皮膚温度の推定に用いられる外部皮膚温度の複数の測定点は、推定点の位置に応じて都度変更されることとすればよい。このとき、外部皮膚温度の複数の測定点には、着衣ＣＬの外に露出している皮膚のうち、内部皮膚温度を推定する推定点に最も近い位置となる点が含まれることが好ましい。例えば、図２の推定点Ｐ２１における内部皮膚温度を推定するために用いられる複数の測定点には、露出している皮膚のうち、推定点Ｐ２１に最も近い測定点Ｐ１１が含まれていることが好ましい。
【００２９】
このように、本実施形態における温度検知部１０１は、着衣ＣＬから露出している乗員Ｍの皮膚のうち、内部皮膚温度が推定される部分に最も近い部分の温度を少なくとも検知するように構成されている。
【００３０】
ステップＳ０３に続くステップＳ０４では、血流量推定部１０２により乗員Ｍの血流量を推定する処理が行われる。血流量推定部１０２による血流量の推定方法は既に述べた通りである。
【００３１】
ステップＳ０４に続くステップＳ０５では、発汗量推定部１０３により乗員Ｍの発汗量を推定する処理が行われる。発汗量推定部１０３による発汗量の推定方法は既に述べた通りである。
【００３２】
ステップＳ０５に続くステップＳ０６では、ステップＳ０４で推定された血流量、及びステップＳ０５で推定された発汗量のそれぞれに基づいて、ステップＳ０３で推定された各部の内部皮膚温度を補正する処理が行われる。具体的には、ステップＳ０４で推定された血流量が大きくなる程、各部の内部皮膚温度が高めの値となるように補正される。推定された血流量が小さい場合には、各部の内部皮膚温度が、当初の値よりも低い値となるように補正されることもある。また、ステップＳ０５で推定された発汗量が大きくなる程、各部の内部皮膚温度が低めの値となるように補正される。血流量と補正量との関係、及び、発汗量と補正量との関係は、それぞれ予めマップとして作成され、制御装置１００が有する不図示の制御装置に記憶されている。ステップＳ０６で補正が行われた後の内部皮膚温度が、最終的な内部皮膚温度の推定値となる。
【００３３】
ステップＳ０６に続くステップＳ０７では、ステップＳ０６までの処理で得られた内部皮膚温度の推定値に基づいて、空調機構部１２０の動作を調整する処理が行われる。
【００３４】
以上のように、本実施形態に係る空調装置１０では、直接検知することの難しい内部皮膚温度を、乗員Ｍの外部皮膚温度、血流量、及び発汗量に基づいて推定している。乗員Ｍによる着衣量等の情報の入力を必要としないので、内部皮膚温度を比較的正確に推定し、これに基づいて快適な空調を行うことが可能となっている。
【００３５】
以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。
【符号の説明】
【００３６】
１０：空調装置
１０１：温度検知部
１０４：温度推定部
ＣＬ：着衣
Ｍ：乗員
【図１】
2019048499.tif 000003
【図２】
2019048499.tif 000004
【図３】
2019048499.tif 000005