(57)【要約】【課題】音響信号の音響レベルに応じて利用者に当てる空調空気量を変えることで、音響の臨場感向上や眠気防止を図る。【解決手段】音響装置３により出力される音響信号の状態を検出する音響状態検出手段４と、利用者に当たるように空調空気を吹出す吹出手段１３ａと、音響信号の音響レベルが高いときは空調空気の吹出量を多くし、音響レベルが低いときは空調空気の吹出量を少なくするように変化させる制御手段５とを備えたことを特徴とする。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響装置により出力される音響信号の状態を検出する音響状態検出手段と、
利用者に当たるように空調空気を吹出す吹出手段と、
前記音響信号の音響レベルが高いときは前記空調空気の吹出量を多くし、前記音響レベルが低いときは前記空調空気の吹出量を少なくするように変化させる制御手段とを備えたことを特徴とする音響連動空調装置。
【請求項２】
前記音響信号の前記音響レベルとは、音量もしくは音圧レベルであることを特徴とする請求項１記載の音響連動空調装置。
【請求項３】
前記音響状態検出手段は、前記音響信号のうち、所定周波数領域にある所定音響信号の音圧レベルを検出することを特徴とする請求項１記載の音響連動空調装置。
【請求項４】
前記所定周波数領域にある所定音響信号とは、前記利用者が体感で音響振動を感知できるレベルの周波数信号であることを特徴とする請求項３記載の音響連動空調装置。
【請求項５】
前記吹出手段は、移動体の室内を空調する空調ユニットの一部を構成し、この空調ユニットにて空調された空気が、前記吹出手段より吹出す前記空調空気として利用されることを特徴とする請求項１記載の音響連動空調装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記移動体の熱負荷状態に応じて前記空調ユニットで空調される前記空気の状態を制御することを特徴とする請求項５記載の音響連動空調装置。
【請求項７】
前記吹出手段は、前記移動体の乗員の手もしくは足の部分に前記空調空気を導く音響連動吹出用ダクトを有することを特徴とする請求項５または６記載の音響連動空調装置。
【請求項８】
前記音響連動吹出用ダクトの先端側に、前記空調空気の吹出量を調節する開閉手段を設けたことを特徴とする請求項７記載の音響連動空調装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、音響装置により出力される音響信号の状態に応じて利用者に当てる空調空気の風量を変化させることで、音響の臨場感向上や眠気防止を図ることが可能な音響連動空調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の技術には、音響装置の音響が利用者を興奮させる状態かリラックスさせる状態かに応じて空調手段による空調風のゆらぎを変える技術が知られている（特許文献１参照）。その他にも、音響装置の音響状態に応じて運転者の眠気を推測し、その推測結果に応じて香りを発生させて、運転者の眠気を効率的に覚ます技術が知られている（特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−１５７３１７号公報
【０００４】
【特許文献２】
特開平９−１１７３６号公報
しかしながら、ゆらぎパターンや香りでは、時々刻々と変化する音響の状態に対して利用者への効果の伝達が緩やかであるため、臨場感を感じづらく、また覚醒の効果も十分ではない。
【０００５】
本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、音響信号の音響レベルに応じて利用者に当てる空調空気量を変えることで、音響の臨場感向上や眠気防止を図ることが可能な音響連動空調装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記目的を達成するため、請求項１ないし請求項８に記載の技術的手段を採用する。
【０００７】
請求項１記載の発明によれば、音響装置により出力される音響信号の状態を検出する音響状態検出手段と、利用者に当たるように空調空気を吹出す吹出手段と、
前記音響信号の音響レベルが高いときは前記空調空気の吹出量を多くし、前記音響レベルが低いときは前記空調空気の吹出量を少なくするように変化させる制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
それにより、音響信号の音響レベルに応じて利用者に当てる空調空気量を変えることで、利用者が音響を聴覚、触覚の両方から感じることが可能となり、音響の臨場感向上や眠気防止を図ることが可能になる。
【０００９】
請求項２記載の発明によれば、前記音響信号の前記音響レベルとは、音量もしくは音圧レベルであり、利用者の触覚や体感に影響するものが望ましい。
【００１０】
請求項３記載の発明によれば、前記音響状態検出手段は、前記音響信号のうち、所定周波数領域にある所定音響信号の音圧レベルを検出し、また請求項４記載の発明によれば、前記所定周波数領域にある所定音響信号として、前記利用者が体感で音響振動を感知できるレベルの周波数信号とすることで、利用者の触覚や体感に影響する周波数の音響信号に絞ることが望ましい。
【００１１】
請求項５記載の発明によれば、前記吹出手段は、移動体の室内を空調する空調ユニットの一部を構成し、この空調ユニットにて空調された空気が、前記吹出手段より吹出す前記空調空気として利用されることで、移動体の室内の空調状態を損なうことなく、空調空気を利用して乗員の触覚や体感に影響を与えることが可能となり、音響の臨場感向上や眠気防止を図ることが可能になる。
【００１２】
請求項６記載の発明によれば、前記制御手段は、前記移動体の熱負荷状態に応じて前記空調ユニットで空調される前記空気の状態を制御することで、熱負荷状態に応じた快適な空調空気を送風できる。
【００１３】
しかも請求項７記載の発明によれば、前記吹出手段は、前記移動体の乗員の手もしくは足の部分に前記空調空気を導く音響連動吹出ダクトを有することで、乗員の触覚や体感に強く影響を与えることが可能となり、また請求項８記載の発明によれば、前記音響連動吹出ダクトの先端側に、前記空調空気の吹出量を調節する開閉手段を設けたことで、風量変化を俊敏に与えることが可能となり、上記効果を助長することが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図を用いて説明する。
【００１５】
本発明は、自動車、軌道車両、船舶等の移動体の室内や、屋内において、音響装置と空調装置を備える環境であれば適用可能であるが、ここでは移動体として自動車の室内への適用例について説明する。
【００１６】
図１は、この発明が適用される音響連動式空調システムの全体配置を示す説明図である。
【００１７】
移動体である自動車６において、所望温度の空調空気に調節する空調ユニット１、この空調ユニット１で調節した空調空気を車室内に導く送風ダクト２、音楽等の音響を生じるラジオ、ステレオ、テレビ、ビデオ等の音響装置３、この音響装置３により出力される音響信号のうち、所定周波数領域にある所定音響信号の音圧レベルを検出する音響状態検出装置４、および空調ユニット１を制御して車室内を設定温度に制御すると共に、音響状態検出装置４で検出された所定音響信号の音圧レベルに応じて風量が変化する空調空気が、運転者等の乗員に直接当たるように吹出し制御する制御装置５からなる。
【００１８】
図２の（Ａ）は空調ユニット１の概要を示す構成図、（Ｂ）は音響状態検出装置４および制御装置５の概要を示す構成図である。
【００１９】
空調ユニット１は、自動車６のインスツルメントパネルの裏面側下方に配置されて、車室内に空調空気を導く空気通路１１を形成する空調ダクト２０を有している。この空調ダクト２０の空気流れの最上流側には内気吸入口２１と外気吸入口２２を有する内外気切替箱Ａが設けられている。これらの吸入口２１、２２の内側には内外気切替ドア２３が回動自在に取付けられており、この内外気切替ドア２３をサーボモータ等のアクチュエータにより駆動することにより、内気循環モード、内外気モード、外気導入モードの間で吸込モードの切替えが行われる。
【００２０】
この空調ダクト２０内の内外気切替箱Ａの下流側には空気を送る遠心式のブロワユニット３０が設けられている。このブロワユニット３０は、空調ダクト２０と一体的に構成されたスクロールケースに回転自在に収納された遠心式ファン３１と、この遠心式ファン３１を回転駆動するブロワモータ３２を有している。この遠心式ファン３１の回転速度（送風量、吹出量）の制御は、ブロワモータ３２に印加される電圧を制御することにより行われる。
【００２１】
ブロワユニット３０の下流側には、冷凍サイクルの一部を構成するエバポレータ２４が配設され、冷媒と導入された空気との間で熱交換を行うことにより、導入空気を除湿、冷却する。その下流側にはエンジン冷却水が流れるヒータコア２５が配設され、除湿、冷却した空気とエンジン冷却水との間で熱交換を行うことでこの空気を加熱する。ヒータコア２５の空気入口側にはエアミックスドア２６が回動自在に配置され、サーボモータ等のアクチュエータにより駆動されて、ヒータコア２５を通過する空気量とヒータコア２５を迂回する空気量との割合を調節して所望の空調空気を形成し、車室内に吹出す空調空気の温度を調節する。
【００２２】
空調ダクト２０の空気流れの最下流側には吹出口切替箱Ｂが設けられており、フェイス（ＦＡＣＥ）開口部、音響連動吹出開口部、フット（ＦＯＯＴ）開口部、およびデフロスタ（ＤＥＦ）開口部が形成され、これらの開口部にはダクト１２ａ、１３ａ、１４ａ、１５ａが接続されている。なお、図１、３では各ダクト１２ａ、１３ａ、１４ａ、１５ａを総称してダクト２としてある。
【００２３】
それらのダクト１２ａ、１３ａ、１４ａ、１５ａの最下流端には、乗員の上半身側に空調空気を直接送風するセンターおよびサイドの２種類のフェイス（ＦＡＣＥ）吹出口１２、温度を感じやすい乗員の手もしくは足に直接当たるように送風する音響連動吹出口１３、乗員の足元に送風するフット（ＦＯＯＴ）吹出口１４、およびフロントガラスの内外側に発生する曇りをとるためフロントガラス内面の根元側に送風するデフロスタ（ＤＥＦ）吹出口１５が設けられている。
【００２４】
なお、音響連動吹出口１３のダクト１３ａは、図３に示すように、運転者の手に空調空気が直接当たるようにステアリング近傍に向けて開口しているダクトと、助手席の乗員の足に空調空気が直接当たるように開口しているダクトからなる。この音響連動吹出口１３の方向としては、乗員が風量の変化を感じ易いように顔、手、足の露出した部分を狙う方向とするのが望ましい。
【００２５】
各吹出口１２〜１５の内側には、吹出口開閉ドア４１、４２、４３、４４が回動自在に取付けられており、サーボモータ等のアクチュエータによりそれぞれ駆動することにより、各吹出口１２〜１５からの空調空気の吹出しを個別に調節できる。特に吹出口開閉ドア（音響連動吹出ドア）４２は、開口度合が任意に制御できるステップモータ等で駆動する構成であり、空調空気の吹出量を連続的に可変調節できるものである。
【００２６】
吹出口モードには、フェイス（ＦＡＣＥ）モード、フェイスモードとフットモードの中間モードであるバイレベル（Ｂ／Ｌ）モード、フット（ＦＯＯＴ）モード、フットモードとデフモードを兼ねるフットデフ（Ｆ／Ｄ）モード、およびデフ（ＤＥＦ）モードがあり、後述する制御装置５の指示に応じて吹出口開閉ドア４１、４２、４３、４４が制御され、これらの吹出口モードの切替えが行われる。
【００２７】
なお、音響連動吹出口１３の吹出口開閉ドア（音響連動吹出ドア）４２は、乗員が音響連動吹出モードを手動で選択したときに作動し、非選択時には閉じた状態のままになる。しかも、音響連動吹出モードで作動するときには、上述した各吹出口モードに基く吹出口開閉ドア４１、４３、４４の作動とは独立して作動する。そのため、音響連動吹出口１３からは、上述した各吹出口モードによって決まる冷風もしくは温風が吹出されることになる。
【００２８】
また、図２に示す空調ユニット１は、後席側を前席側とは独立して空調制御可能なデユアル空調構成を有している。開閉ドア２７はエバポレータ２４からの冷風量の制御用、開閉ドア２８はヒータコア２５からの温風量の制御用であり、両開閉ドア２７、２８の開度制御により所望温度の空調空気に調節する。そして後席側への風量配分制御用の開閉ドア４５によって決まる風量の空調空気を、後席側に送風する。これらの開閉ドア２７、２８、４５は制御装置５により制御される。なお、開閉ドア４５は、後席空調モードの非選択時に全閉され、空調空気が後席側に漏れないようにする機能も有している。
【００２９】
制御装置５は、その内部に図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータや入出力回路を有している。記憶装置５ａは上記ＲＯＭもしくは書換え可能な不揮発性メモリで構成され、後述する図５、６、９に示すような各種制御用テーブルやデータ処理用テーブルが予め記憶されている。制御装置５には、車室内前面に設けた操作パネル５０の操作信号、例えばエアコンＯＮ・ＯＦＦ情報、設定温度情報、ブロワ風量切替情報、吹出口モード切替情報、吸込モード切替情報、オートエアコン／マニュアルエアコン選択情報、等が入力される。また選択スイッチ５１から乗員のＯＮ操作により音響連動吹出モードの選択情報、および音響装置３の操作スイッチ３ａのＯＮ操作情報が入力される。
【００３０】
制御装置５には、さらに各種センサ６１〜６４からのセンサ信号が入力される。ここで各種センサ６１〜６４とは、車室内空気の温度（内気温）を検出する内気温センサ６１、車室外空気の温度（外気温）を検出する外気温センサ６２、車室内に照射される日射量を検出する日射センサ６３、およびエバ後温度センサやエンジン冷却水温度センサ等のその他センサ６４である。
【００３１】
音響状態検出装置４は、音響装置３により出力される音楽等の音響を電気的な音響信号に変換するマイクロホン４０１と、例えばバンドパスフィルタ、もしくは各周波数帯域毎に周波数分離するウエーブレット変換演算手段とフィルタを用いて、マイクロホン４０１から取り出した音響信号のうち、所定周波数領域にある所定音響信号（時間的に変化する時系列信号）を周波数分離して取り出すフィルタ手段４０２と、取り出した所定周波数領域の所定音響信号を波形整形する音響信号成形手段４０３とからなる。本例では、制御装置５は、この音響信号成形手段４０３から出力される所定音響信号の音響レベルである音圧レベルに応じて、吹出口開閉ドア（音響連動吹出ドア）４２の開度を制御し、所定周波数領域の音響（音圧）レベルに応じた吹出風量の空調空気が乗員に当たるように吹出し制御する。
【００３２】
ここで、所定周波数領域（低周波数帯域）の所定音響信号に関し、聴覚からの音とともに低周波数（例えば１５０Ｈｚ以下）の振動を触覚で感じることにより高い臨場感やリラクゼーション効果が得られることが知られており、この所定音響信号としては、乗員が体感で音響振動を感知できるレベルにある低周波数領域の音響信号を用いるのが望ましい。
【００３３】
次に、制御装置５による空調装置の作動を説明する。図４は、制御装置５において実行されるエアコン制御処理のメインルーチンのフローチャートである。
【００３４】
図示していないイグニッションスイッチがＯＮされてこのルーチンが起動されると、まずデータ処理用メモリ（ＲＡＭ）の記憶内容等の初期化を行い（ステップ２１０）、続いて操作パネル５０や各種センサ６１〜６４からの信号が入力処理される（ステップ２２０）。各種信号に基いて車両の熱負荷（車室の内外を移動する熱量の和）に応じた必要吹出温度ＴＡＯを次式により算出する（ステップ２３０）。
【００３５】
【数１】
ＴＡＯ＝ＫＳＥＴ・ＴＳＥＴ−ＫＲ・ＴＲ−ＫＡＭ・ＴＡＭ−ＫＳ・ＴＳ＋Ｃ
但し、ＴＳＥＴは設定温度、ＴＳは日射センサ６３で求めた日射量（日射強度）、ＴＲは内気温センサ６１で求めた内気温、ＴＡＭは外気温センサ６２で求めた外気温を表し、ＫＳＥＴ、ＫＲ、ＫＡＭ、ＫＳはゲインもしくは補正係数、Ｃは定数を表す。
【００３６】
次に、算出した必要吹出温度ＴＡＯより図５に示す予め定めた制御特性表（テーブル）に従ってブロワ制御電圧ＶＡを決定する（ステップ２４０）。内気および外気を切替える吸込モードも、マニュアル設定されていない場合は必要吹出温度ＴＡＯに基いて決定される（ステップ２５０）。
【００３７】
続いて、算出した必要吹出温度ＴＡＯより図６に示す予め定めた制御特性表（テーブル）に従って吹出口モードを決定する（ステップ２６０）。
【００３８】
ここで、ステップ２６０において、必要吹出温度ＴＡＯに基いて各吹出口モードが決定され、各吹出口モードに応じて定まる各吹出口１２〜１５からの風量割合は、予め設定した値に固定されるのが基本である。その際、音響連動吹出口１３には、各吹出口１２、１４、１５から吹出される風量の一部が配分され、吹出口モードに応じた温度の空調空気が吹出される。つまり、音響連動吹出口１３は、各吹出口１２、１４、１５からの吹出しによる空調の補完的役割と、音響連動吹出しによる音圧レベルに連動した触覚効果を乗員に与える役割とを有する。
【００３９】
続いて、算出した必要吹出温度ＴＡＯより予め定めた制御特性表に従ってエアミックスドア２６の開度を決定する（ステップ２７０）。そして乗員による音響装置３の操作スイッチ３ａのＯＮ操作があり、かつ音響連動吹出しの選択スイッチ５１のＯＮ操作があるときにステップ２９０に進み、後述する図７に示す処理を行う。
【００４０】
即ち、音響装置３により出力される音響信号の音響レベル（つまり音量もしくは音圧レベル）が高いときは、音響連動吹出口１３からの空調空気の吹出風量を多くし、逆に音響レベルが低いときは、この吹出風量を少なくするように変化させる。このように音響信号の音響レベルに応じて乗員に当てる吹出風量を変えることで、乗員が音響と触覚の両面から感じることが可能となり、音響の臨場感向上や眠気防止を図れる。それ以外のときはステップ３００に進み、各ステップ２４０〜２７０の処理結果に応じて各機器を制御し、所望の空調状態に制御することになる。
【００４１】
次に、本発明の要部である音響連動吹出処理（ステップ２９０）について、図７〜９を用いて説明する。
【００４２】
音響装置３の操作スイッチ３ａおよび選択スイッチ５１がともにＯＮして、空調装置が音響連動吹出モードになると図７に示す処理が行われる。まず、音響装置３により出力される音響信号は、例えば図８に示すように広範囲の周波数成分を有しており、この音響信号をフィルタ手段４０２により周波数分離して、所定周波数領域Ｙにある所定音響信号を抽出し、波形整形して制御装置５に入力されている。そこで、音響状態検出装置４で検出された所定周波数領域Ｙにありかつ時間的に変化する所定音響信号を読出し、単位時間毎の音圧レベルの平均値ａ、つまり単位時間当たりの所定音響信号の音圧レベルの体積相当値を算出することにより、その時点の音圧レベルの平均値を算出ａする（ステップ３１０）。
【００４３】
ここで記憶装置５ａは、図９に示すような所定音響信号の音圧レベル平均値ａに応じて必要吹出風量ｂを求めるためのデータ処理用テーブルを有しており、本例では図９に示すように音圧レベル平均値ａに対して比例関係に必要吹出風量ｂが設定されている。このテーブルを利用し、算出した音圧レベルの平均値ａに基いて音響連動吹出口１３からの必要吹出風量ｂを算出する（ステップ３２０）。そして算出した必要吹出風量ｂを得るための音響連動吹出ドア１７の開度が算出され、開度制御される（ステップ３３０）。
【００４４】
なお、上述した実施形態では、空調ダクト２０の一部に音響連動吹出開口部を設けて音響連動吹出用ダクト１３ａを連結していたが、図１０に示すようにフェイス吹出口１２やフット吹出口１４のダクト１２ａ、１４ａから分岐する音響連動吹出用ダクト１３ｂを設け、このダクト１３ｂの先端側に吹出口開閉ドア（音響連動吹出ドア）４２ａを設けるようにしてもよい。その場合には、ダクト１２ａ、１４ａの分だけダクト１３ｂの引き回し長さを上記実施形態より短くすることが可能となる。また吹出口開閉ドア４２ａがダクト１３ｂの先端側にあるため、吹出空気の風量変化を俊敏にできてより強い触覚を乗員に与えることができ、臨場感や覚醒効果を向上させることが可能となる。これは上記実施形態において、吹出口開閉ドア４２をダクト１３ａの先端側に設けるようにしても同様の効果が得られる。
【００４５】
また、制御装置５において、音響連動吹出用ダクト１３からの吹出風量の調節を、吹出口開閉ドア４２の開閉作動に加えて、図５に示す制御特性を許容する範囲内においてファン３１の回転数制御を行うようにしてもよい。
【００４６】
また、制御装置５において、乗員の臨場感や覚醒効果を向上させるために、自動車の座席やアームレスト等の乗員の接触部分への空調空気の吹出しを、音響連動吹出用ダクト１３からの吹出し作動に連動させるようにしてもよい。
【００４７】
また、上記実施形態では、音響連動吹出用ダクト１３の吹出口開閉ドア４２をステップモータ等で開度制御していたが、音響信号の変化に追従して風量調節がより速く行えるようにするため、開閉ドアの代わりに開閉応答性のよいソレノイドバルブ等を設けてもよい。
【００４８】
また、上記実施形態では、音響状態検出装置４にフィルタ手段４０２を有し、ここで図８に示す所定周波数領域Ｙにある所定音響（周波数）信号を抽出していたが、この機能を制御装置５に持たせるようにし、音響状態検出装置４はマイクロホン４０１等の音響を電気信号に変換する程度の簡単な構成に変えてもよい。
【００４９】
また、上記実施形態では、自動車等の移動体の室内における音響連動式空調システムについて説明したが、屋内においても音響装置と空調装置を備える環境であれば同様にして適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である音響連動式空調システムの全体配置を示す説明図である。
【図２】（Ａ）は空調ユニット１の概要を示す構成図、（Ｂ）は音響状態検出装置４および制御装置５の概要を示す構成図である。
【図３】空調ユニット１と各ダクト１２ａ、１３ａの配置を示す説明図である。
【図４】制御装置５のメインルーチンを示すフローチャートである。
【図５】必要吹出温度ＴＡＯとブロワ制御電圧ＶＡとの関係を示す制御特性図である。
【図６】必要吹出温度ＴＡＯと吹出口モードとの関係を示す制御特性図である。
【図７】音響連動吹出処理を示すフローチャートである。
【図８】時間と共に変化する音響信号から所定周波数領域にある所定音響信号の音圧レベル情報を取出すことを示す説明図である。
【図９】所定音響信号の音圧レベル平均値より吹出風量を求めるデータ処理テーブルの説明図である。
【図１０】音響連動吹出用ダクト１３の変形例を示す説明図である。
【符号の説明】
１  空調ユニット
２  送風ダクト
３  音響装置
４  音響状態検出装置（音響状態検出手段）
５  制御装置（制御手段）
３ａ  操作スイッチ
１２  フェイス吹出口
１３  音響連動吹出口（吹出手段）
１４  フット吹出口
１５  デフロスタ吹出口
１２ａ、１４ａ、１５ａ  ダクト
１３ａ  音響連動吹出用ダクト（吹出手段）
４１、４２、４３、４４  吹出口開閉ドア
５１  選択スイッチ
【図１】
2004306822.tif 000003
【図２】
2004306822.tif 000004
【図３】
2004306822.tif 000005
【図４】
2004306822.tif 000006
【図５】
2004306822.tif 000007
【図６】
2004306822.tif 000008
【図７】
2004306822.tif 000009
【図８】
2004306822.tif 000010
【図９】
2004306822.tif 000011
【図１０】
2004306822.tif 000012