(57)【要約】【課題】コストの増加等の不具合を招くことなく、快適性及び安全性を確実に確保し、内気循環モードを効率的に利用できるようにする。【解決手段】外気吸入口、内気吸入口、ユニットケース内に取り込まれる空気の内外気比率を変化させる内外気切替手段と、前記内外気切替手段を制御する制御手段とを備える車両用空調装置において、前記制御手段は、内気循環モードの実行時において、車速、車室内への吹出風量、乗員数、内気循環モードの継続時間に基づいて、車室内の推定ＣＯ2濃度と、外気導入モード継続時間とを算出し、前記推定ＣＯ2濃度が所定値を超える場合に、前記外気導入モード継続時間が経過するまで外気導入モードを実行する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車外と連通する外気吸入口、車室内と連通する内気吸入口、前記外気吸入口及び前記内気吸入口の開度を変化させることによりユニットケース内に取り込まれる空気の内外気比率を変化させる内外気切替手段と、
前記内外気切替手段を制御する制御手段と、
を備える車両用空調装置において、
前記制御手段は、前記内気吸入口を全開にし前記外気吸入口を全閉にする内気循環モードの実行時において、所定のパラメータに基づいて、車室内の推定ＣＯ2濃度と、乗員の快適性又は安全性を確保するために必要な外気導入モード継続時間とを算出し、前記推定ＣＯ2濃度が所定値を超える場合に、前記外気導入モード継続時間が経過するまで、前記外気吸入口を所定の開度で開放する外気導入モードを実行することを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
前記パラメータは、車速、車室内への吹出風量、乗員数、内気循環モードの継続時間であり、
前記推定ＣＯ2濃度は、車速、乗員数、内気循環モードの継続時間に基づいて算出され、
前記外気導入モード継続時間は、車速、車室内への吹出風量、乗員数、内気循環モードの継続時間に基づいて算出され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】
前記制御手段は、外気導入率１００％で実行される外気導入モード継続時間を算出することを特徴とする請求項２記載の車両用空調装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記外気導入率１００％で実行される外気導入モード継続時間に基づいて、０％より大きく１００％より小さい外気導入率で実行される外気導入モード継続時間を算出することを特徴とする請求項３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し、特に車室内のＣＯ2濃度の過度の増加を防止するための手段に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両用空調装置においては、空調効率の向上、燃料消費量の削減等の観点から、内気循環（リサイクル）モードで運転する割合を、できるだけ増加させたいという要請がある。しかしながら、リサイクルモードの実行中には、乗員の呼吸等により、車室内のＣＯ2濃度が時間経過に伴って上昇していく。ＣＯ2濃度の増加は、乗員に対して頭痛、眠気等を引き起こす原因となる。
【０００３】
上記のようなＣＯ2濃度の増加による悪影響を防止するための発明として、空調ユニットと別体に構成され乗員に向けて清浄ガスを吹き出す吹出ノズルと、車室内空気を導いて清浄ガスを生成し前記吹出ノズルに清浄ガスを供給する清浄ガス供給装置とを備えるもの（特許文献１参照）や、車室外空気や酸素富化装置から酸素を多く含む空気を導入しこの空気を乗員の呼吸器系へスポット的に供給するフレッシュエア通路と、このフレッシュエア通路において乗員の呼吸器系に向かう空気流を生じさせるフレッシュエア用送風機とを備えるもの（特許文献２参照）が開示されている。
【特許文献１】特開２００６−１３１９号公報
【特許文献２】特開平６−１７１３５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に開示される構成においては、吹出ノズルと清浄ガス供給装置（特許文献１参照）、また上記特許文献２に開示される構成においては、フレッシュエア通路と酸素富化装置（特許文献２参照）が、空調ユニットとは別の装備として必要となっている。このような装備はコストの増加、車両重量の増加、居住空間の縮小等の不具合を招く。
【０００５】
そこで、本発明は、コストの増加等の不具合を招くことなく、快適性及び安全性を確実に確保し、内気循環モードを効率的に利用できるようにすることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、車外と連通する外気吸入口、車室内と連通する内気吸入口、前記外気吸入口及び前記内気吸入口の開度を変化させることによりユニットケース内に取り込まれる空気の内外気比率を変化させる内外気切替手段と、前記内外気切替手段を制御する制御手段とを備える車両用空調装置において、前記制御手段は、前記内気吸入口を全開にし前記外気吸入口を全閉にする内気循環モードの実行時において、所定のパラメータに基づいて、車室内の推定ＣＯ2濃度と、乗員の快適性又は安全性を確保するために必要な外気導入モード継続時間とを算出し、前記推定ＣＯ2濃度が所定値を超える場合に、前記外気導入モード継続時間が経過するまで、前記外気吸入口を所定の開度で開放する外気導入モードを実行することを特徴とするものである（請求項１）。
【０００７】
上記構成によれば、内気循環モードの実行時において、所定のパラメータ（以下に列挙する）に基づいて推定ＣＯ2濃度が算出され、この推定ＣＯ2濃度が所定値を超えると、外気導入モードが、前記パラメータに基づいて算出される外気導入モード継続時間だけ実行される。これにより、車室内のＣＯ2濃度が乗員に悪影響を及ぼすまで増加する前に外気が導入されるので、乗員に対する快適性及び安全性を確実に確保することができる。そして、外気導入モード継続時間が経過した後、再び内気循環モードを実行することにより、乗員の快適性及び安全性が確保される範囲内で、内気循環モードを最大限実行させることができ、空調効率の向上を実現することができる。このように、本構成によれば、乗員に対する快適性及び安全性の確保と、空調効率の向上とを両立させた車両用空調装置を提供することができる。また、本構成は、コンピュータ制御により実現することができるので、特別な装置を搭載する必要がなく、コストの増加を最小限に抑えることができ、車両重量の増加、居住空間の縮小等の不具合も生ずることがない。
【０００８】
また、上記請求項１記載の構成において、前記パラメータは、車速、車室内への吹出風量、乗員数、内気循環モードの継続時間であり、前記推定ＣＯ2濃度は、車速、乗員数、内気循環モードの継続時間に基づいて算出され、前記外気導入モード継続時間は、車速、車室内への吹出風量、乗員数、内気循環モードの継続時間に基づいて算出されることが好ましい（請求項２）。
【０００９】
内気循環モード時における車室内のＣＯ2濃度は、車速、乗員数、内気循環モードの継続時間に基づいて、また快適性又は安全性確保のための外気導入モード継続時間は、車速、車室内への吹出風量、乗員数、内気循環モードの継続時間に基づいて、高い精度で推定及び計算することができる。
【００１０】
また、上記請求項２記載の構成において、前記制御手段は、外気導入率１００％で実行される外気導入モード継続時間を算出することが好ましく（請求項３）、また該請求項３記載の構成において、前記制御手段は、前記外気導入率１００％で実行される外気導入モード継続時間に基づいて、０％より大きく１００％より小さい外気導入率で実行される外気導入モード継続時間を算出することが好ましい（請求項４）。
【００１１】
先ず、外気導入率１００％で実行された場合の外気導入モード継続時間を算出することによって、これに基づいて様々な外気導入率での継続時間を派生的に算出することができる。例えば、外気導入率１００％での外気導入モード継続時間をＴ100とすると、外気導入率５０％での外気導入モード継続時間Ｔ50は、Ｔ50＝２＊Ｔ100となる。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明によれば、内気循環モードの実行時において、車速、車室内吹出風量、乗員数、内気循環モード継続時間に基づいて推定ＣＯ2濃度及び外気導入モード継続時間が算出され、この推定ＣＯ2濃度が所定値を超えると、外気導入モードが、算出された外気導入モード継続時間だけ実行される。これにより、車室内のＣＯ2濃度が乗員の健康状態に悪影響を及ぼすことのない範囲内で、内気循環モードを最大限実行することができるので、乗員に対する安全性の確保と、空調効率の向上とを両立させた車両用空調装置を提供することができる。また、本発明によれば、車両に特別な装置を搭載する必要がないため、コストの増加、車両重量の増加、居住空間の縮小等の不具合が生ずることはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付した図面を参照して本発明の実施例を説明する。図１に示す空調ユニット１は、インテーク部２、熱交換部３、吹出口選択部４を有して構成される。インテーク部２は、ユニットケース５内に空気を取り込む部分である。熱交換部３は、インテーク部２から取り込まれた空気を設定温度又は湿度に調整する部分である。吹出口選択部４は、熱交換部３により調整された空調空気を車室内に設けられた複数の吹出口から選択的に吹き出させるための部分である。これら各部２，３，４は、個別のパーツとして設けられてもよいし、全部又は一部が一体化されていてもよい。
【００１４】
インテーク部２は、ブロワ１０、外気吸入口１１、内気吸入口１２、内外気切替ダンパ１３を有して構成されている。車載バッテリから駆動電流が供給され、電子制御ユニット（ＥＣＵ）１５により制御されるブロワ１０により、外気吸入口１１又は内気吸入口１２の一方又は両方から、ユニットケース５内部に空気が取り込まれる。外気吸入口１１は外気と連通し、内気吸入口１２は車室内と連通する。外気と内気の導入比率は、アクチュエータ１４により駆動される内外気切替ダンパ１３により調整され、このアクチュエータ１４はＥＣＵ１５により制御される。ＥＣＵ１５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等のハードウェアと所定のプログラムソフトとの協働により、空調装置に必要な各種情報処理、構成機器への制御信号の出力等を行うものである。
【００１５】
熱交換部３は、エバポレータ２０、ヒータコア２１、エアミックスドア２２を有して構成されている。エバポレータ２０は、周知の冷凍サイクルにおいて減圧後の冷媒が流入される熱交換器であり、インテーク部２からユニットケース５内に取り込まれた空気を冷却する。ヒータコア２１は、エンジン冷却水が流入される熱交換器であり、エバポレータ２０を通過した空気を加熱する。ヒータコア２１を通過する空気量は、アクチュエータ２３により駆動されるエアミックスドア２２により調整され、この調整により、設定された温度（湿度）の空調空気が生成される。このアクチュエータ２３はＥＣＵ１５により制御される。
【００１６】
吹出口選択部４は、ベント連通口２５、フット連通口２６、デフロスト連通口２７、ベント開閉ドア３０、フット開閉ドア３１、デフロスト開閉ドア３２を有して構成されている。ベント連通口２５は、車室内において乗員の上半身へ向けて送風されるように設けられたベント吹出口にダクトを介して連通する開口部であり、ベンドドア３０によりその開閉又は開度の調整がなされる。フット連通口２６は、車室内において乗員の足元に向けて送風されるように設けられたフット吹出口にダクトを介して連通する開口部であり、フットドア３１によりその開閉又は開度の調整がなされる。デフロスト連通口２７は、車室内においてフロントガラスに向けて送風されるように設けられたデフロスト吹出口にダクトを介して連通する開口部であり、デフロストドア３２によりその開閉又は開度の調整がなされる。ベントドア３０、フットドア３１、デフロストドア３２は、それぞれアクチュエータ３５，３６，３７により駆動される。これらのアクチュエータ３５，３６，３７はＥＣＵ１５により制御される。上記各ドア３０，３１，３２により、空調空気は所望の吹出口から吹き出される。尚、上記した各連通口２５，２６，２７の形成位置、各ドア３０，３１，３２の構造等は一例であり、他にも様々な構成が採用できる。
【００１７】
本発明の特徴は、前記ＥＣＵ１５による内外気切替ダンパ１３の制御にある。この制御においては、下記するパラメータに基づいて、内気循環（リサイクル）モード時における車室内のＣＯ2濃度を推定すると共に、車室内のＣＯ2の過度の高濃度化を防ぐために実行するべき外気導入（フレッシュ）モードの継続時間を算出する。図２において、上記制御における情報処理の概略が示されている。同図が示すように、本発明に係るＥＣＵ１５においては、車速Ｃｓ、車室内への吹出風量Ｖａ、乗員数Ｎ、内気循環（ＲＥＣ．）モード継続時間ｔをインプット用のパラメータとし、これらに基づいて、車室内の推定ＣＯ2濃度Ｃｃ、外気導入率が１００％での外気導入モードの継続時間Ｔ100をアウトプットする。更に、この１００％外気導入モードの継続時間Ｔ100に基づいて、外気導入率を８０％，５０％，２０％等とした場合の外気導入モードの継続時間Ｔ80，Ｔ50，Ｔ20を、派生的にアウトプットする。
【００１８】
車速Ｃｓ [ｋｍ／ｈ]は、通常用いられる車速センサにより検出することができる。車速Ｃｓの増加に伴い、外気導入モード時に取り込まれる外気量が増加する。車室内吹出風量Ｖａ [ｍ3／ｈｒ]は、ブロワ１０のモータからのフィードバック信号、ブロワ１０の送風能力等から算出される車室内への吹出風量である。乗員数Ｎは、車室内に存する人員の数であり、着座センサ等により検出することができる。乗員数Ｎの増加に伴い、車室内のＣＯ2濃度の単位時間当りの増加量が大きくなる。内気循環モード継続時間ｔ [ｓ]は、前記内外気切替ダンパ１３のアクチュエータ１４からのフィードバック信号等により検出することができる。
【００１９】
ＥＣＵ１５は、図３に示すように、ＣＯ2濃度推定手段４１、外気導入時間算出手段４２、アクチュエータ制御手段４３を有している。ＣＯ2濃度推定手段４１は、上記車速Ｃｓ、乗員数Ｎ、内気循環モード継続時間ｔに基づいて、推定ＣＯ2濃度Ｃｃを算出する。具体的な計算式を下記数１に示す。
【００２０】
【数１】
2008143226.tif 000003
【００２１】
上記数１において、βは自動車のタイプ（室内容積、キャビンのデザイン等）により設定される定数であり、 [ｋｍ／ｈ-1]を単位とし、通常室内容積が大きい程小さい値が設定される。λjは自動車のタイプ、乗員の種類（大人、子供等）により設定される定数であり、[ｐｐｍ／ｓ]を単位とし、通常室内容積が大きい程小さい値が設定され、子供よりも大人の方が大きい値として設定される。Ｃｏは、[ｐｐｍ]を単位とし、ＣＯ2濃度の初期値として設定される定数である。
【００２２】
下記数２において、車速Ｃｓ＝５０[ｋｍ／ｈ]，乗員数Ｎ＝３，内気循環モード継続時間ｔ＝１８００[s]，β＝−０．００４[(ｋｍ／ｈ)-1]，λ1＝１．１７[ｐｐｍ／ｓ]（λ2＝０，λ3＝０（大人のみ）），Ｃｏ＝１８００[ｐｐｍ]とした場合の推定ＣＯ2濃度Ｃｃを示す。
【００２３】
【数２】
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【００２４】
上記例は、１５００ｃｃコンパクトカークラスの自動車に、大人３人の乗員を乗せ、車速５０ｋｍ／ｈで走行し、リサイクルモードを３０分間継続させた場合における車室内のＣＯ2濃度の推定値である。
【００２５】
また、ＥＣＵ１５のＣＯ2濃度推定手段４１は、上記車速Ｃｓ、車室内吹出風量Ｖａ、乗員数Ｎ、内気循環モード継続時間ｔに基づいて、１００％外気導入モード実行時間Ｔ100を算出する。具体的な計算式を下記数３に示す。
【００２６】
【数３】
2008143226.tif 000005
【００２７】
上記数３において、α及びνiは、自動車のタイプ（室内容積、キャビンのデザイン等）、及び空調空気の吹出口（ベント、フット等）により設定される定数であり、αは [ｓ／ｐｐｍ]、νiは [(ｍ3／ｈ)-1]を単位とする。β，λj，Ｃｏについては、上記と同様である。
【００２８】
下記数４において、車速Ｃｓ＝５０[ｋｍ／ｈ]，乗員数Ｎ＝３，内気循環モード継続時間ｔ＝１８００[s]，α＝０．０３９５[ｓ／ｐｐｍ]，β＝−０．００４[(ｋｍ／ｈ)-1]，ν1＝０．００４４[(ｍ3／ｈ)-1]（ν2＝０，ν3＝０（ベントのみ）），λ1＝１．１７[ｐｐｍ／ｓ]（λ2＝０，λ3＝０（大人のみ）），Ｃｏ＝１８００[ｐｐｍ]とした場合の１００％外気導入モード継続時間Ｔ100を示す。
【００２９】
【数４】
2008143226.tif 000006
【００３０】
上記例は、１５００ｃｃコンパクトカークラスの自動車に、大人３人の乗員を乗せ、車速５０ｋｍ／ｈで走行し、空調装置を送風量１２０ｍ3／ｈｒで駆動させ、リサイクルモードを３０分間継続させた場合において、ＣＯ2濃度の過度の増加を防ぐために稼動されるべき１００％外気導入モードの実行時間Ｔ100である。
【００３１】
更に、ＣＯ2濃度推定手段４１は、上記１００％外気導入モード継続時間Ｔ100に基づいて、外気導入率を８０％，５０％，２０％等とした場合の外気導入モード継続時間Ｔ80，Ｔ50，Ｔ20の算出も可能とする。外気導入率をｘとした時の外気導入モード継続時間Ｔｘは、下記数５に示す計算式によって算出される。
【００３２】
【数５】
2008143226.tif 000007
【００３３】
即ち、上記数４と同条件であって、且つ外気導入率を５０％とした場合における外気導入モード継続時間Ｔ50は、上記Ｔ100の２倍となり、およそ３０９．６ｓとなる。
【００３４】
図４において、上記構成のＥＣＵ１５による内外気切替ダンパ１３のアクチュエータ１４の制御例が、フローチャートにより示されている。先ず、内気循環（リサイクル）モードが実行されているか、即ち内外気切替ダンパ１３が外気吸入口１１を塞ぐ位置（図１中二点鎖線）にあり、内気循環率が１００％の状態になっているかが判定され（ステップ１００）、内気循環モードでない場合（Ｎ）には、このフローチャートからアウトする。
【００３５】
前記ステップ１００において、内気循環モードが実行されていると判定された場合（Ｙ）には、上記手順により、推定ＣＯ2濃度Ｃｃ及び１００％外気導入モード継続時間Ｔ100を算出する（ステップ１０１）。次いで、推定ＣＯ2濃度Ｃｃが所定値Ｃｒを超えているかが判定される（ステップ１０２）。この所定値Ｃｒとしては、５０００ｐｐｍ程度が考えられる。
【００３６】
前記ステップ１０２において、Ｃｃ＞Ｃｒでないと判定された場合（Ｎ）には、このフローチャートからアウトし、Ｃｃ＞Ｃｒであると判定された場合（Ｙ）には、外気導入モードにおける外気導入率ｘを設定する（ステップ１０３）。この外気導入率ｘの設定は、気象条件、乗員による設定等によって決定することができる。また、仕様によっては常に１００％とすることも好ましい。次いで、設定された外気導入率ｘに対応する外気導入モード継続時間Ｔｘが、Ｔ100に基づいて上記手順により算出される（ステップ１０４）。例えば外気導入率５０％の場合、Ｔ50＝２・Ｔ100となる。尚、外気導入率１００％の場合は、前記ステップ１０１で算出されたＴ100がそのまま利用され、Ｔｘ＝Ｔ100となる。次いで、内外気切替ダンパ１３を前記外気導入率ｘとなるように移動させる（ステップ１０５）。
【００３７】
次いで、前記ステップ１０５において実行された外気導入モードの継続時間Ｔが、前記ステップ１０４において算出された外気導入モード継続時間Ｔｘを超えたか否かが判定され（ステップ１０６）、超えた場合（Ｙ）には、内外気切替ダンパ１３を内気循環（リサイクル）モード位置に移動させ（ステップ１０７）、超えていない場合（Ｎ）には、Ｔ＞Ｔｘとなるまで内外気切替ダンパ１３を外気導入モード位置に維持する。
【００３８】
以上のように、本発明によれば、内気循環モードの実行時において、車速Ｃｓ、車室内吹出風量Ｖａ、乗員数Ｎ、内気循環モード継続時間ｔに基づいて推定ＣＯ2濃度Ｃｃ及び外気導入モード継続時間Ｔ100（Ｔｘ）が算出され、車室内のＣＯ2濃度が乗員の健康状態に悪影響を及ぼすまで増加する前に、自動的に外気導入モードが実行される。また、この外気導入モードの実行によりＣＯ2濃度が安全域まで減少すれば、再び内気循環モードが実行される。これにより、乗員に対する安全性の確保と、空調効率の向上とを両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明が適用され得る空調ユニットの構成例を示す図である。
【図２】ＥＣＵによる情報処理の流れを示す図である。
【図３】ＥＣＵが備える手段と情報の流れを示す図である。
【図４】ＥＣＵによる内外気切替ダンパのアクチュエータの制御例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４０】
１  空調ユニット
２  インテーク部
１０  ブロワ
１１  外気吸入口
１２  内気吸入口
１３  内外気切替ダンパ
１４  アクチュエータ
１５  電子制御ユニット（ＥＣＵ）
【図１】
2008143226.tif 000008
【図２】
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【図３】
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【図４】
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