(57)【要約】【課題】  安価な赤外線カメラを用いて車室内のすべての乗員の温度を精度よく検出する。【解決手段】  空調風の吹き出し方向を左右に変化させる可動ルーバー駆動制御手段４４ｍによって、可動ルーバー５１の向きと連動して熱画像撮像手段４０の向きを左右に変化させる。【選択図】  図５ 
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入口から吸入した内気または外気を加熱または冷却し、複数の吹き出し口から車室内へ空調風を吹き出す空調ユニットと、
前記空調風の吹き出し口に設置され、空調風の吹き出し方向を左右に変化させる可動ルーバーと、
前記可動ルーバーを駆動制御するルーバー駆動制御手段と、
複数の温度検出素子をマトリックス状に配置して車室内の熱画像を撮像する熱画像撮像手段と、
前記熱画像撮像手段により撮像された熱画像に基づいて乗員の温度を検出する乗員温度検出手段と、
前記乗員温度検出手段により検出された乗員の温度に基づいて前記空調ユニットから吹き出す空調風の温度と風量を制御する空調制御手段とを備えた車両用空調装置であって、
前記ルーバー駆動制御手段は、前記可動ルーバーの向きと連動して前記熱画像撮像手段の向きを左右に変化させることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用空調装置において、
前記空調制御手段は、前記熱画像撮像手段の撮像範囲の内の、前記吹き出し口から吹き出された空調風が当たらない範囲の乗員の温度を用いて空調風の温度と風量を制御することを特徴とする車両用空調装置。
【請求項３】
請求項１に記載の車両用空調装置において、
前記熱画像撮像手段の向きを、前記ルーバーによる空調風の吹き出し方向よりオフセットさせることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかの項に記載の車両用空調装置において、
前記ルーバー駆動制御手段は、空調終了時に、前記熱画像撮像手段の検出範囲に運転席乗員が入る位置で前記熱画像撮像手段の向きを停止させることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかの項に記載の車両用空調装置において、
前記熱画像撮像手段を運転席側センターベント吹き出し口に設置し、その吹き出し口のルーバー駆動制御手段により前記熱画像撮像手段の向きを左右に変化させ、車室内の全座席の熱画像を撮像することを特徴とする車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触温度センサーにより検出した乗員の皮膚温度に基づいて車室内の空調制御を行う車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
非接触で熱画像を撮像する赤外線カメラを用いて乗員の皮膚温度を検出する車両用空調装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この出願の発明に関連する先行技術文献としては次のものがある。
【特許文献１】特開２００１−３１５５１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、赤外線カメラは高価であり、車両の運転席、助手席、左右後席に着座する乗員の皮膚温度を別個に検出するために、複数台の赤外線カメラを用いることはコストの面で難点がある。
【０００５】
そこで、１台の赤外線カメラを用いて運転席、助手席、左右後席のすべての乗員の温度を検出する必要がある。１台の赤外線カメラで車室内のすべての乗員の温度を検出するためには、熱画像センサーを構成する温度検出素子の数を増し、画角の広い撮像レンズを使用する必要があるが、赤外線カメラが高価になる上に、広角レンズにすると温度検出領域の周辺からレンズの周辺部を介して入射する光量が減少し、熱画像の検出精度が低下するという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
空調風の吹き出し方向を左右に変化させる可動ルーバー駆動制御手段によって、可動ルーバーの向きと連動して熱画像撮像手段の向きを左右に変化させる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、安価な赤外線カメラを用いて車室内のすべての乗員の温度を精度よく検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は一実施の形態の構成を示す機能ブロック図、図２は一実施の形態の空調ユニットの断面図、図３は車両のインストルメントパネル部を示す斜視図である。まず図２および図３において、空調ユニット１０の上流には外気側吸入口１１と内気側吸入口１２が設けられ、インテークドア１３によって吸入する空気の外気と内気の割合が調節される。両吸入口１１、１２から吸入された空気はブロアファン１４により空調ユニット１０の下流へ送風され、まずエバポレーター１５で熱交換が行なわれて冷風となる。
【０００９】
エバポレーター１５の下流では空調風の流路が２つに分れる。一方はヒーターコア１６を通過する流路１７であり、この流路１７を通過する空気はヒーターコア１６により熱交換が行なわれて温風となる。他方はヒーターコア１６をバイパスする流路１８であり、この流路１８を通過する空気はエバポレーター１５を通過したままの冷風である。これら２つの流路１７、１８の分岐点にはエアーミックスドア１９が設けられ、このエアーミックスドア１９の開度を制御して両流路１７、１８を通過する空気の割合が調節され、空調風の温度、すなわち吹き出し温度が決定される。
【００１０】
エアーミックスドア１９により吹き出し温度が調節された空調風は、ベンチレーター２０、デフロスター２１およびフット吹き出し口２２からそれぞれ車室内に吹き出される。これらの吹き出し口２０、２１、２２にはそれぞれベントドア２３、デフドア２４、フットドア２５が設けられ、空調風の吹き出し口が選択される。
【００１１】
ベンチレーター２０は運転席側センターベント２０ａ、助手席側センターベント２０ｂ、運転席側サイドベント２０ｃ、助手席側サイドベント２０ｄ、後席右側センターベント２０ｅ、後席左側センターベント２０ｆなどの吹き出し口に分岐される。なお、運転席側センターベント２０ａには吹き出し風量を調節するためのドア２８が設けられ、助手席側センターベント２０ｂには吹き出し風量を調節するためのドア２９が設けられる。また、後席右側センターベント２０ｅと後席左側センターベント２０ｆには吹き出し風量を調節するためのドア３０が設けられる。
【００１２】
なお、この一実施の形態では、後席右側センターベント２０ｅと後席左側センターベント２０ｆからの吹き出し風量をドア３０によりまとめて調節する例を示すが、後席右側センターベント２０ｅと後席左側センターベント２０ｆとにそれぞれドアを設け、左右独立に吹き出し風量を調節するようにしてもよい。
【００１３】
また、この一実施の形態では、運転席側センターベント２０ａ、助手席側センターベント２０ｂ、後席センターベント２０ｅ、２０ｆから吹き出される風量をそれぞれ独立に調節する例を示すが、これらのベント吹き出し口から吹き出される空調風の温度を各ベント吹き出し口ごとに独立に調節するようにしてもよい。この場合には、上述したエアーミックスドア１９、ヒーターコア１６および流路１７、１８を各ベント吹き出し口ごとに設け、各ベント吹き出し口ごとのエアーミックスドアにより吹き出し温度を調節すればよい。
【００１４】
デフロスター２１はフロントデフロスター２１ａ、サイドデフロスター２１ｂなどの吹き出し口に分岐される。フット吹き出し口２２はフロントフット吹き出し口２２ａ、リアフット吹き出し口２２ｂに分岐される。フレッシュベント通路２６はエバポレーター１５を通過したままの冷風を直接ベンチレーター２０へ導く通路で、暖房運転時に頭部のもやもや感を解消するために乗員によってフレッシュベントドア２７が開放されると冷風がベンチレーター２０へ導入される。
【００１５】
図１において、車両のインストルメントパネルには空調装置の操作部３１が設けられる。この操作部３１には、エアコンスイッチ、ファンスイッチ、吹き出し口スイッチ、デフロストスイッチ、内外気切換スイッチ、表示装置などが設けられる。室温設定器３２は車室内温度を設定する設定器である。車両には各部の空気温度を検出するためのセンサーが設置される。外気温センサー３３は外気温度を検出し、内気温センサー３４は車室内温度を検出し、日射センサー３５は日射量を検出する。さらに、吸込温センサー３６はエバポレーター１５を通過した空気温度を検出し、冷媒温センサー３７はエバポレーター１５の入口冷媒温度を検出し、水温センサー３８はエンジン冷却水温度を検出する。開度センサー３９はエアーミックスドア１９の開度を検出する。
【００１６】
赤外線カメラ４０は、多数の温度検出素子を二次元平面にマトリックス状に配置して熱画像センサーを構成し、車室内の乗員などの物体から放射される赤外線を撮像レンズ（不図示）で集光して車室内の温度分布を示す熱画像を熱画像センサー上に結像させ、車室内の温度分布を検出する。熱画像処理回路４１は、赤外線カメラ４０で検出された車室内の温度分布に基づいて運転席、助手席、左右後席の各乗員の皮膚温度を検出する。
【００１７】
この赤外線カメラ４０の画角は広画角でなく一般的な画角であり、温度検出素子の数も一般的な数である。そのため、上述したように、温度検出素子の数が多い広画角の赤外線カメラに比べ、車室内の広範囲の温度分布を精度よく検出することはできない。これについては詳細を後述する。
【００１８】
コントローラー４２は、ＣＰＵ４２ａとＲＯＭ４２ｂ、ＲＡＭ４２ｃ、Ａ／Ｄコンバーター４２ｄなどの周辺部品から構成され、操作部３１からの各種操作情報、室温設定器３２により設定された車室内設定温度、センサー３３〜３９により検出された外気温度、車室内温度、日射量、吸い込み空気温度、冷媒温度、冷却水温度、エアーミックスドア開度などに基づいて、コンプレッサー４３、インテークドア・アクチュエータ１３ｍ、エアーミックスドア・アクチュエータ１９ｍ、ベントドア・アクチュエータ２３ｍ、運転席側センターベントドア・アクチュエーター２８ｍ、助手席側センターベントドア・アクチュエーター２９ｍ、後席センターベントドア・アクチュエーター３０ｍ、デフドア・アクチュエータ２４ｍ、フットドア・アクチュエータ２５ｍ、フレッシュベントドア・アクチュエータ２７ｍ、ブロアファンモーター１４ｍ、運転席側センターベントルーバー・アクチュエーター４４ｍ、助手席側センターベントルーバー・アクチュエーター４５ｍ、後席右側センターベントルーバー・アクチュエーター４６ｍ、後席左側センターベントルーバー・アクチュエーター４７ｍなどを制御する。
【００１９】
図４は、車室内の前部中央の天井、またはインストルメントパネルの中央に狭い画角の赤外線カメラ（ＩＲ(Infrared)カメラ）を設置した場合の車室内の温度分布の検出範囲を示す。図において、ステアリング４８側の運転席には運転者が、助手席、左右後席にはそれぞれ乗員が搭乗しているものとする。(ａ)に示すように、狭画角の赤外線カメラで運転席乗員と右後席乗員の温度を検出しようとすると、助手席乗員と左後席乗員の温度を検出できず、また(ｂ)に示すように後席左右の乗員の温度を検出しようとすると、運転席および助手席乗員の温度を検出できず、さらに(ｃ)に示すように、助手席乗員と左後席乗員の温度を検出しようとすると、運転席および右後席乗員の温度を検出することができない。
【００２０】
そこで、この一実施の形態では狭画角の赤外線カメラ４０を走査駆動し、車室内の広範囲の温度分布、すなわち車室内のすべての乗員の温度、特に乗員の皮膚温度を検出する。
【００２１】
図５に運転席側センターベント吹き出し口２０ａの正面図を示し、図６にそのＡ〜Ａ断面図を示す。この一実施の形態では、運転席側センターベント吹き出し口２０ａに赤外線カメラ（ＩＲカメラ）４０を設置し、左右に吹き出し風の方向を変えるルーバー５１の向きに連動して赤外線カメラ４０の向き、すなわち撮像レンズの光軸を変える。ルーバー駆動用モーター４４ｍは駆動機構５２を介してルーバー５１を左右に駆動し、吹き出し風の方向を左右に変える。赤外線カメラ４０は駆動機構５２に連結され、ルーバー５１の向きに連動してカメラ４０の光軸が変化し、車室内の広い範囲を走査する。なお、吹き出し口２０ａには吹き出し風の方向を上下に変えるルーバー５３も設置されるが、この一実施の形態ではこの上下方向に吹き出し風の方向を変えるルーバー５３は手動設定とする。
【００２２】
ところで、運転席側センターベント吹き出し口２０ａのルーバー５１は、運転席乗員に吹き出し風が当たる程度の狭い範囲内でしか風向が変えられない。したがって、赤外線カメラ４０の向き、すなわち撮像レンズの光軸を、運転席側センターベント吹き出し口２０ａのルーバー５１による吹き出し風の方向に合わせたのでは、赤外線カメラ４０を車室内の広い範囲で走査させることができない。
【００２３】
そこで、この一実施の形態では、図７に示すように、赤外線カメラ４０のレンズの光軸を、運転席側センターベント吹き出し口２０ａのルーバー５１による吹き出し風の方向よりオフセットさせる。図７は、運転席側センターベント吹き出し口２０ａのルーバー５１による吹き出し風が当たる範囲（図中の“風当り範囲”）と、赤外線カメラ４０の撮像範囲（図中の“検出範囲”）の関係を示す。
【００２４】
(ａ)に示すように、ルーバー５１による吹き出し風の方向が運転席乗員の右肩を向いているときには、運転席乗員と右後席乗員とが赤外線カメラ４０の検出範囲に入る。また、(ｂ)に示すように、ルーバー５１による吹き出し風の方向が運転席乗員に向いているときには、左右の後席乗員が赤外線カメラ４０の検出範囲に入る。さらに、(ｃ)に示すように、ルーバー５１による吹き出し風の方向が運転席乗員の左肩を向いているときには、助手席と左後席乗員が赤外線カメラ４０の検出範囲に入る。
【００２５】
赤外線カメラ４０の光軸とルーバー５１の吹き出し風の方向とのオフセット量は、ルーバー５１による“風当り範囲”の変化に対して赤外線カメラ４０の“検出範囲”の変化が車室内の全座席の乗員をカバーできる最適なオフセット量とする。図７に示す例では、ルーバー５１による吹き出し風の“風当り範囲”と、赤外線カメラ４０の“検出範囲”とが完全に分かれるように、オフセット量を設定している。この場合は、赤外線カメラ４０の検出範囲内の乗員には空調風が当たらないので、空調風が当たらない状態で乗員の皮膚温度を正確に検出でき、正確な皮膚温度に基づいて最適な空調を実現できる。
【００２６】
なお、赤外線カメラ４０の“検出範囲”にルーバー５１による吹き出し風の“風当り範囲”がオーバーラップするようにオフセット量を設定してももちろん構わない。しかし、この場合にはオーバーラップ範囲、すなわち赤外線カメラ４０の“検出範囲”の内の、吹き出し風の“風当たり範囲”を除外した範囲の温度分布を抽出し、抽出した温度分布に基づいて空調制御を行う必要がある。そうすれば空調風が当たっていない乗員の皮膚温度を検出でき、正確な皮膚温度に基づいて最適な空調を実現できる。
【００２７】
次に、赤外線カメラ４０が設置される運転席側センターベント吹き出し口２０ａのルーバー５１は、空調停止時に吹き出し風の方向が図７(ａ)に示す位置、すなわち赤外線カメラ４０の検出範囲に運転席乗員が入る位置で停止するように駆動制御する。これにより、次回の空調開始直後に運転者の皮膚温度を検出することができ、車両の運行中は常に着座している運転者に対して直ちに目標吹き出し風温、風量、吹き出し口などを設定して最適な空調制御を開始できる。
【００２８】
図８は一実施の形態の空調制御を示すフローチャートである。このフローチャートにより、一実施の形態の動作を説明する。この空調制御プログラムはコントローラー４２のＲＯＭ４２ｂに記憶されている。コントローラー４２のＣＰＵ４２ａは、ステップ１において操作部３１のエアコンスイッチがオンされると空調制御を開始してステップ２へ進む。
【００２９】
ステップ２では、ルーバー駆動用モーター４４ｍによって、運転席側センターベント吹き出し口２０ａのルーバー５１を駆動して吹き出し風の方向を左右に変化させるとともに、赤外線カメラ４０を駆動してカメラの向き、すなわち撮像レンズの光軸を左右に変化させる。続くステップ３において、赤外線カメラ４０により検出した車室内の温度分布データに基づいて、熱画像処理回路４１により車室内の各席乗員の皮膚温度を検出する。
【００３０】
次に、ステップ４で室温設定器３２から乗員の設定した車室内設定温度を読み込み、ステップ５で内気温センサー３４により車室内温度を検出する。ステップ６において、車室内設定温度を乗員の皮膚温度により補正して車室内目標温度を決定し、車室内目標温度と実際の車室内温度との偏差に基づいて空調風の吹き出し温度、風量および吹き出し口を決定する。ステップ７で空調ユニット１０のエアーミックスドア１９を駆動制御して吹き出し風の温度を目標値に調節するとともに、ベントドア２３、運転席側センターベントドア２８、助手席側センターベントドア２９、後席センターベントドア３０、デフドア２４、フットドア２５を駆動制御して吹き出し口と吹き出し風の風量を調節し、空調制御を行う。
【００３１】
なお、各席乗員に対し空調風の吹き出し温度と風量を個別に調節可能な空調ユニットを用いる場合には、各席乗員ごとに、車室内設定温度を乗員の皮膚温度により補正して個別空調目標温度を決定し、この目標温度と実際の車室内温度との偏差に基づいて空調風の吹き出し温度および風量を決定すればよい。
【００３２】
ステップ８において、操作部３１のエアコンスイッチがオフされたか否かを確認し、オフされたらステップ９へ進み、そうでなければステップ２へ戻って上述した処理を繰り返す。エアコンスイッチがオフされた場合には、ステップ９でルーバー駆動用モーター４４ｍを駆動制御し、赤外線カメラ４０の検出範囲に運転席乗員が入る位置でルーバー５１および赤外線カメラ４０の向きを停止する。ルーバー５１およびカメラ４０の駆動停止後、ステップ１０で空調を停止させる。
【００３３】
このように、一実施の形態によれば吸入口から吸入した内気または外気を加熱または冷却し、複数の吹き出し口から車室内へ空調風を吹き出す空調ユニット１０と、運転席側センターベント吹き出し口２０ａに設置され、空調風の吹き出し方向を左右に変化させる可動ルーバー５１と、可動ルーバー５１を駆動制御するルーバー駆動用モーター４４ｍおよびコントローラー４２と、複数の温度検出素子をマトリックス状に配置して車室内の熱画像を撮像する赤外線カメラ４０と、赤外線カメラ４０により撮像された熱画像に基づいて乗員の温度を検出する熱画像処理回路４１と、熱画像処理回路４１により検出された乗員の温度に基づいて空調ユニット１０から吹き出す空調風の温度と風量を制御するコントローラー４２とを備え、ルーバー駆動用モーター４４ｍは、可動ルーバー５１の向きと連動して赤外線カメラ４０の向きを左右に変化させるようにしたので、温度検出素子の数が多く広画角で高価な赤外線カメラを用いなくても、安価な赤外線カメラを用いて車室内のすべての乗員の温度を精度よく検出することができる。
【００３４】
また、赤外線カメラ４０を運転席側センターベント吹き出し口２０ａに設置し、その吹き出し口２０ａのルーバー駆動用モーター４４ｍにより赤外線カメラ４０の向きを左右に変化させ、車室内の全座席の熱画像を撮像するようにしたので、少なくとも運転席乗員の皮膚温度を容易に且つ確実に検出でき、車両運行中は常に着座している運転者に対して最適な空調を実現できる。
【００３５】
特許請求の範囲の構成要素と一実施例の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、ルーバー５１が可動ルーバーを、ルーバー駆動用モーター４４ｍおよびコントローラー４２がルーバー駆動制御手段を、赤外線カメラ４０が熱画像撮像手段を、熱画像処理回路４１が乗員温度検出手段を、コントローラー４２が空調制御手段をそれぞれ構成する。なお、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、各構成要素は上記構成に限定されるものではない。
【００３６】
なお、上述した一実施の形態では赤外線カメラ４０を、運転席側センターベント吹き出し口２０ａに設置し、その吹き出し口２０ａのルーバー駆動用モーター４４ｍにより駆動してレンズの光軸を左右に変化させ、車室内の乗員の温度を検出する例を示したが、助手席側センターベント吹き出し口２０ｂに設置し、その吹き出し口２０ｂのルーバー駆動用モーター４５ｍにより駆動してレンズの光軸を左右に変化させ、車室内の温度分布を検出するようにしてもよい。あるいは、運転席側または助手席側のサイドベント吹き出し口に可動ルーバーが設置される場合には、それらの吹き出し口に赤外線カメラを設置してもよい。
【００３７】
また、上述した一実施の形態では熱画像撮像手段として赤外線カメラを例に上げて説明したが、熱画像撮像手段は赤外線カメラに限定されず、例えば物体から発生する熱線を測定して温度分布を検出するものであってもよい。
【００３８】
さらに、上述した一実施の形態では、外気温センサー３３、内気温センサー３４、日射センサー３５などの検出結果に基づいて空調風の吹き出し温度、風量および吹き出し口の制御を行う例を示したが、これらのセンサーに代えて、赤外線カメラ４０で検出した車室内の温度分布に基づいて空調風の吹き出し温度、風量および吹き出し口の制御を行うようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】一実施の形態の構成を示す図である。
【図２】一実施の形態の空調ユニットの断面図である。
【図３】一実施の形態の車両のインストルメントパネル部を示す図である。
【図４】車室内の前部中央の天井、またはインストルメントパネルの中央に狭い画角の赤外線カメラ（ＩＲカメラ）を設置した場合の車室内の温度分布の検出範囲を示す図である。
【図５】一実施の形態の赤外線カメラの設置方法を示す図である。
【図６】一実施の形態の赤外線カメラの設置方法を示す図である。
【図７】一実施の形態の運転席側センターベント吹き出し口からの風当たり範囲と赤外線カメラの検出範囲の関係を示す図である。
【図８】一実施の形態の空調制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４０】
１０  空調ユニット
２０ａ  運転席側センターベント吹き出し口
４０  赤外線カメラ
４１  熱画像処理回路
４２  コントローラー
４４ｍ  ルーバー駆動用モーター
５１  ルーバー
５２  駆動機構
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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