JP2008265490A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両用空調装置の空調効率および乗員の快適性を向上させることを目的とする。
【解決手段】エンジン冷却水を熱源として空調風を加熱し、空調風を車室内の複数箇所に設けられた吹出部から車室内へ吹き出す空調ユニット１、２と、車室内の複数箇所に設けられ、通電により発熱し乗員を暖房する電気ヒータと、乗員の搭乗状態を検出する乗員検出手段７４と、エンジン冷却水の温度を検出するエンジン冷却水温度検出手段７６と、電気ヒータによる乗員の暖房制御を行なうとともに、吹出部から空調風の吹き出し制御を行なう暖房制御手段とを備え、暖房制御手段は、乗員検出手段７４により検出された特定の乗員を電気ヒータにより暖房し、エンジン冷却水温度検出手段７６により検出されるエンジン冷却水の温度が所定温度以上になった場合に、吹出部から特定の乗員の下半身に向けて空調風を吹き出すウォームアップ制御を行なう。
【選択図】図４

Description

本発明は、車室内を空調制御する車両用空調装置に関する。

従来の車両用空調装置は、室内空気温度と設定温度との温度差等が所定温度差以上であるときは、ウォームアップ運転の最初期段階にあるとして、乗員の下半身を温め、次いで乗員の下半身への暖房を維持しつつ、乗員と内装材との接触部を加熱するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。これにより、冬場において車両に乗車した際に快適な温熱感を得ることができる。
特開２００６−７６５０３号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の車両用空調装置においては、搭乗人数が少ない状態、例えば運転席のみに乗員が乗車している状態等であっても、車室内全体を空調することとなるため、車両用空調装置の空調効率の悪化および早期に乗員とって快適な状態にできないという問題があった。

また、近年エンジン効率の急速な向上に伴い、冬場の暖房性能が著しく低下してきている。そのため、車室内をエンジン冷却水温度が低いときには、車室内への吹出空気温度が低下して必要な暖房能力が得られない場合がある。

本発明は、上記点に鑑み、車両用空調装置の空調効率および乗員の快適性を向上させることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、エンジン冷却水を熱源として空調風を加熱し、空調風を車室内の複数箇所に設けられた吹出部から車室内へ吹き出す空調ユニット（１、２）と、車室内の複数箇所に設けられ、通電により発熱し乗員を暖房する電気ヒータと、乗員の搭乗状態を検出する乗員検出手段（７４）と、エンジン冷却水の温度を検出するエンジン冷却水温度検出手段（７６）と、電気ヒータによる乗員の暖房制御を行なうとともに、空調ユニット（１、２）による吹出部からの空調風の吹き出し制御を行なう暖房制御手段とを備え、暖房制御手段は、乗員検出手段（７４）により検出された特定の乗員を電気ヒータにより暖房し、エンジン冷却水温度検出手段（７６）により検出されたエンジン冷却水の温度が所定温度以上になった場合に、吹出部から特定の乗員の下半身に向けて空調風を吹き出すウォームアップ制御を行なうことを特徴とする。

これにより、車両に搭乗している乗員の搭乗状態に合わせて、乗員を中心に暖房を行なうことで、車両用空調装置の空調効率を向上させることができる。さらに、エンジン冷却水が低温時において電気ヒータによる暖房を行なうことで乗員の暖房の即効性を高めることができ、乗員の快適性を向上させることができる。

また、空調ユニット（１、２）は、車両前席の右側シートと左側シートの間のコンソール（４）に設けられたコンソール空調ユニット（２）を含んでおり、電気ヒータは、コンソール空調ユニット（２）に設けられ、空調風を加熱するコンソール用電気ヒータ（５４）を含んでおり、暖房制御手段は、ウォームアップ制御において電気ヒータによる暖房を開始した後であって、吹出部から特定の乗員の下半身に向けて空調風を吹き出す前に、コンソール吹出部（４４）から、特定の乗員の胸または腕付近の少なくとも一方に向けて、コンソール用電気ヒータ（５４）により加熱された空調風を吹き出すように構成することで、外気と熱交換性の比較的高い部位である乗員の胸または腕付近を優先して暖房することができる。さらに、乗員の近傍に設けられたコンソール空調ユニット（２）のコンソール吹出部（４４）から、コンソール用電気ヒータ（５４）により加熱された空調風を吹き出すことで、室内空調の即効性を高め乗員の快適性を向上させることができる。

また、電気ヒータは、乗員が着座するシート（６）内に設けられたシートヒータ（４５ａ）を含むように構成することで、シートヒータ（４５ａ）により外気と熱交換性の高い部位の１つである乗員の腰等を優先して暖房することで、車室内空調の即効性を高め乗員の快適性を向上させることができる。

また、電気ヒータは、乗員の足元付近を暖房する輻射ヒータ（８）を含むように構成することで、輻射ヒータ（８）により外気と熱交換性の高い部位の１つである乗員の足元付近を輻射暖房することができ、車室内空調の即効性を高め乗員の快適性を向上させることができる。

また、暖房制御手段は、乗員検出手段（７４）により検出された乗員が、運転席にのみ搭乗している場合に、運転席にのみウォームアップ制御を行うことで、運転席に搭乗する乗員に暖房能力を集中させる場合、運転席の搭乗する運転者にのみに空調ユニット（１、２）の暖房能力（加熱能力）を集中させることができるため、車室内空調の即効性を高め運転者の快適性を向上させることができる。

また、電気ヒータは、車室内の運転席前方に配置されたハンドル（７）に設けられたハンドルウォーマ（７ａ）を含むように構成することで、外気と熱交換性の高い部位の１つである手を暖房することができるため、乗員の快適性を向上させることができる。

また、車室内において特定の乗員の近傍に設けられ、吹出部から吹き出される空調風を吸い込む吸込口を備えており、暖房制御手段は、吹出部から空調風を吹き出す制御を行うとともに、吹き出した空調風を吸込口から吸い込む場合、乗員を中心として空調風を循環させることができるため、車室内空調の即効性を高め運転者の快適性を向上させることができる。

また、空調ユニット（１、２）は、車室内の右側スペースを空調する右側空調ユニット（１０）と、車室内の左側スペースを空調する左側空調ユニット（１１）とを備え、乗員検出手段（７４）により右側スペースまたは左側スペースのみに乗員を検出した場合に、乗員が検出された側の空調ユニット（１、２）のみを作動させることで、乗員検出手段（７４）により検出された乗員に暖房能力を集中させる場合、車両用空調装置の空調効率を向上させることができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

以下、本発明の一実施形態について図１〜図５に基づいて説明する。図１は、本発明の車両用空調装置を有する車両の要部側面図を示している。

図１で示すように、車室内前席の前方の車両左右方向全域に計器盤３（インストルメントパネル）が配置されている。

計器盤３には、乗員が操作する舵取り手段をなすハンドル７が配置されている。ハンドル７には、通電により発熱し、ハンドル７表面を加熱するためのハンドルウォーマ７ａ（ＰＴＣヒータ）が設けられている。

計器盤３の内部には車両用空調装置の主空調ユニットをなす室内空調ユニット１が搭載されている。一方、車両前席のシート６における右側シート（運転席側シート）と左側シート（助手席側シート）の間には、コンソール４（アームレスト部）が配置され、コンソール４内部には補助空調ユニットをなすコンソール空調ユニット２が搭載されている。

計器盤３には、室内空調ユニット１により温度調整された空調風を計器盤３から車室内前席側に向けて吹き出すフェイス吹出部４０、４１が設けられている。計器盤３の最前部には横長に開口されたデフロスタ吹出部４２が設けられている。なお、図示しないが、計器盤３の下方には前席の足下に面してフット吹出部が設けられている。

ここで、フェイス吹出部４０、４１は、前席に面しており運転席側に設けられる右側センタフェイス吹出部４０ａ、右側サイドフェイス吹出部４１ａと助手席側に設けられる左側センタフェイス吹出部４０ｂ、左側サイドフェイス吹出部４１ｂから構成されている。また、フット吹出部は、前席に面しており運転席側に設けられる右側フット吹出部と、助手席側に設けられる左側フット吹出部から構成されている。

運転席側および助手席側の計器盤３の下面には、乗員の足元に対向するように輻射ヒータ８が、乗員それぞれに対応して設けられている。輻射ヒータ８は、通電により発熱し、乗員の足元を加熱する。

乗降用ドア５には、室内空調ユニット１により温度調整された空調風を乗降用ドア５側から車室内に向けて吹き出すドア吹出部４３が設けられている。ドア吹出部４３は、車両の右側および左側の乗降用ドア５にそれぞれ設けられている。

なお、上記フェイス吹出部４０、４１、デフロスタ吹出部４２、フット吹出部、ドア吹出部４３は、図示しないダクトを介して、室内空調ユニット１で温度調整された空調風を吹き出す。

コンソール４には、コンソール空調ユニット２により温度調整された空調風を右側シート（運転席側シート）と左側シート（助手席側シート）の間から車室内前席側に向けて吹き出すコンソール吹出部４４が設けられている。ここで、コンソール吹出部４４は図示しない右側吹出部および左側吹出部を有している。

シート６には、コンソール空調ユニット２により温度調整された空調風を多数の微孔から吹き出すシート吹出部４５が設けられている。シート吹出部４５は、乗員の着座面および背面から空調風を吹き出す吹出部を有している。また、シート６には、通電により発熱し、乗員の腰および背を加熱するためのシートヒータ４５ａ（ＰＴＣヒータ）が、乗員の着座面および背面に設けられている。着座面および背面に設けられたシートヒータ４５ａは、個別に通電制御できるようになっており、後述する体の各部位についての熱交換性（図５）に基づいて個別に通電制御することができる。なお、シートヒータ４５ａには、上記シート吹出部４５から空調風を吹き出すことができるように、多数の孔が設けられている。

ここで、上記コンソール吹出部４４、シート吹出部４５は、図示しないダクトを介してコンソール空調ユニット２で温度調整された空調風を吹き出す。

また、上記電気ヒータを構成するハンドルウォーマ７ａ、輻射ヒータ８、シートヒータ４５ａは、図示しない二次電池から電源供給される。二次電池から電気ヒータへの通電のオン・オフを行なう通電制御は、後述する空調制御装置により行なわれる。

次に、室内空調ユニット１を図２〜図４に基づいて説明する。図２は、本発明の室内空調ユニット１における左右独立制御の空気通路構成を示す概略断面図を示している。

室内空調ユニット１は、車室内最前部の計器盤３内側等に配置されており、外郭部を構成する空調ケース２０を有している。この空調ケース２０の内部には、車室内へ向かって空調風が送風される空気通路１３、１４が形成されている。

空調ケース２０の内部は、図２に示すように中央仕切り板１２により車両右側通路１３（運転席側通路）と車両左側通路１４（助手席側通路）に仕切られている。すなわち、本実施形態で、室内空調ユニット１は、車両右側空調ユニット１０と車両左側空調ユニット１１とを備え、車室内の左右の領域に吹き出す空調風の温度をそれぞれ独立に制御できる左右独立温度制御方式になっている。

車両右側空調ユニット１０と車両左側空調ユニット１１は、後述する内外気切替箱２１、送風機２５、エアミックスドア２９、各開口部３０〜３３が、それぞれ独立して設けられている。

空調ケース２０の内部は、後述するヒータコア２７の下流側において、左右切替ドア３９を設けている。左右切替ドア３９は、空調ケース２０内に回転自在に配置されており、図示しないサーボモータによって駆動されて、その回転位置（開度）が調整できるようになっている。また、左右切替ドア３９は、左右それぞれに分岐したフェイス開口部３０、フット開口部３１、デフロスタ開口部３２、ドア開口部３３の車両右側開口部と車両左側開口部の一方を全閉することができる。

車両右側空調ユニット１０と車両左側空調ユニット１１の構成は、同様な構成をとるため、車両右側空調ユニット１０について図３に基づいて説明し、車両左側空調ユニット１１の説明を省略する。ここで、図３は本発明の車両用空調装置の車両右側空調ユニット１０およびコンソール空調ユニット２の模式的な断面図を示している。

図３に示すように、空調ケース２０内部の空気流れ最上流部には内外気切替箱２１が配置されている。内外気切替箱２１は、空調ケース２０内に内気（車室内空気）を導入させる内気導入口２２、外気（車室外空気）を空調ケース２０内に導入させる外気導入口２３およびサーボモータ２４ａによって駆動される内外気切替手段である内外気切替ドア２４を有して構成されている。

具体的には、内外気切替ドア２４の回転位置によって、内気導入口２２より内気を導入する内気モード、外気導入口２３より外気を導入する外気モード、および内気と外気を同時に導入する内気／外気モードに切り替えることができる。

一般的に、車両窓ガラスの曇りが発生しやすい冬期の低外気温時に、内気モードを選択すると乗員の呼気等により室内の湿度が上昇し、窓ガラスの曇りが発生しやすくなる。また、外気モードを選択すると、外気導入による車室内の喚起損失が増大し車両空調の即効性が損なわれる場合がある。

そこで、本実施形態では、内気／外気モードにおいて、後述する湿度センサ７７により車室内の湿度を検出し、検出された湿度に応じて内気と外気の導入割合を調整している。これにより、窓ガラスの曇り防止を行なうとともに、車両空調の即効性を向上させることができる。

本実施形態における内気導入口２２は、図示しない内気導入ダクトを介して、図示しない右側の乗員の足元に設けられた吸込口に接続されている。ここで、吸込口は各吹出部から吹き出される空調風を吸入して室内の空気を循環させるために設けられている。なお、車両左側空調ユニット１１おいて、上記吸込口は左側の乗員の足元に設けられている。

内外気切替箱２１の空気流れ下流側には、車室内に向かって空気を送風する電動式の送風機２５が配置されている。送風機２５は、周知の遠心多翼ファン２５ａを電動モータ２５ｂによって回転駆動させて空気を送風するものである。送風機２５の空気流れ下流側には、送風空気を冷却する冷却用熱交換器である蒸発器２６が配置されている。

蒸発器２６は、冷凍サイクル（図示せず）を構成する要素の１つであり、周知の如く、蒸発器２６に流入した低圧冷媒が蒸発する際に送風機２５によって送風された送風空気から吸熱して送風空気を冷却するものである。蒸発器２６の下流側には、蒸発器２６通過後の空気（冷風）を加熱するヒータコア２７が配置されている。

ヒータコア２７は、エンジン冷却水を熱源として（エンジン冷却水回路は図示せず。）、蒸発器２６通過後の空気（冷風）を再加熱する加熱用熱交換器である。また、空調ケース２０内部のヒータコア２７の側方には、蒸発器２６通過後の空気（冷風）がヒータコア２７をバイパスして通過するバイパス通路２８が形成されている。

蒸発器２６とヒータコア２７との間には、エアミックスドア２９が配置されている。このエアミックスドア２９は、空調ケース２０内に回転自在に配置されており、サーボモータ２９ａによって駆動されて、その回転位置（開度）が連続的に調整できるようになっている。

従って、エアミックスドア２９の開度によって、ヒータコア２７を通過する空気量とバイパス通路２８を通過する空気量との風量割合が調整され、車室内吹出空気温度が調整される。

空調ケース２０の車両右側通路１３の最下流部には、右側乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すためのフェイス開口部３０、右側乗員の足元部に向けて空調風を吹き出すためのフット開口部３１、車両の前面窓ガラスに向けて空調風を吹き出すためのデフロスタ開口部３２、および右側乗員の側面から上半身に向けて空調風を吹き出すためのドア開口部３３の計４種類の開口部が設けられている。

これら開口部３０〜３３の上流部には、それぞれフェイス開口部開閉ドア３４、フット開口部開閉ドア３５、デフロスタ開口部開閉ドア３６、およびドア開口部開閉ドア３７が回転自在に配置されており、これらのドア３４〜３７は、図示しないリンク機構を介して共通のサーボモータ３８によって開閉操作される。

フェイス開口部３０は、図示しないフェイスダクトを介して、右側センタフェイス吹出部４０ａおよび右側サイドフェイス吹出部４１ａに接続されている。なお、車両左側空調ユニット１１おいては、フェイス開口部３０は、図示しないフェイスダクトを介して、左側センタフェイス吹出部４０ｂおよび左側サイドフェイス吹出部４１ｂに接続されている。

フット開口部３１は、図示しないフットダクトを介して右側乗員の足元近傍に配置される図示しない右側フット吹出部に接続されている。デフロスタ開口部３２は、図示しないデフロスタダクトを介して車両計器盤３上面のデフロスタ吹出部４２に接続されている。ドア開口部３３は、図示しないドアダクトを介して右側の乗降用ドア５に設けられたドア吹出部４３に接続されている。

次に、コンソール空調ユニット２について説明する。コンソール空調ユニット２は、基本的には上記室内空調ユニット１の構成と同様であるが、左右独立制御を行なわないこと、内外気切替箱２１を有しないこと、ヒータコア２７の代わりにコンソール用電気ヒータ５４を設けていること、各開口部の配置が異なっている。そのため、以下は簡略な説明とする。

コンソール空調ユニット２は、外郭部を構成するコンソール用空調ケース５０を有している。このコンソール用空調ケース５０の内部には、車室内前席および後席に向かって空気が流される空気通路が形成されており、空気流れ最上流部には、車室内空気を吸い込む吸込口５１が配置されている。

吸込口５１の空気流れ下流側には、車室内に向かって空気を送風する送風機５２が配置されている。送風機５２の空気流れ下流側には、送風空気を冷却する冷却用熱交換器である蒸発器５３が配置されている。

蒸発器５３の下流側には、蒸発器５３通過後の空気（冷風）を加熱するコンソール用電気ヒータ５４が配置されている。また、コンソール用空調ケース５０内部のコンソール用電気ヒータ５４の側方には、蒸発器５３通過後の空気（冷風）がコンソール用電気ヒータ５４をバイパスして通過するバイパス通路５５が形成されている。蒸発器５３とコンソール用電気ヒータ５４との間には、エアミックスドア５６が配置されている。

コンソール用空調ケース５０の空気通路の最下流部には、車両のシート６から空調風を吹き出すためのシート開口部５７、コンソール４から乗員の胸および腕付近に向けて空調風を吹き出すためのコンソール開口部５８の計２種類の開口部が設けられている。

これら開口部５７、５８の上流部には、それぞれシート開口部開閉ドア５９、コンソール開口部開閉ドア６０が回転自在に配置されており、これらのドア５９、６０は、図示しないリンク機構を介して共通のサーボモータ６１によって開閉操作される。

シート開口部５７は、図示しないシートダクトを介して、シート吹出部４５に接続されている。コンソール開口部５８は、図示しないコンソールダクトを介してコンソール吹出部４４に接続される。

次に、本実施形態の電気制御部の概要を説明すると、空調制御装置１００（ＥＣＵ）は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成される。この空調制御装置１００は、そのＲＯＭ内に空調装置制御プログラムを記憶しており、その空調装置制御プログラムに基づいて各種演算処理を行う。この空調制御装置１００が、本発明における暖房制御手段に相当している。

空調制御装置１００の入力側にはセンサ群７０〜７７からセンサ検出信号が入力され、車室内前部の計器盤３付近に配置される空調操作パネル７８に設けられた各種空調操作スイッチ７９〜８４から操作信号が入力される。

空調制御装置１００の出力側には、乗員を暖房する電気ヒータであるシートヒータ４５ａ、輻射ヒータ８、ハンドルウォーマ７ａ、送風機２５、５２の電動モータ２５ｂ、５２ｂ、各機器の電気駆動手段をなすサーボモータ２４ａ、２９ａ、５６ａ、３８、４７、６１等が接続され、これらの機器の作動が空調制御装置１００の出力信号により制御される。

センサ群として、外気温ＴＡＭを検出する外気センサ７０、内気温ＴＲを検出する内気センサ７１、車室内に入射する日射量ＴＳを検出する日射センサ７２、シート６のシート表面温度を検出するシート温度センサ７３、シート６に乗員が着座したか否かをそれぞれ個別に判定する着座センサ７４、乗員の表面温度を非接触で検出する非接触センサであるＩＲセンサ７５、ヒータコア２７に流入するエンジン冷却水温度ＴＷを検出する水温センサ７６、車室内湿度を検出する湿度センサ７７が設けられている。なお、水温センサ７６は、本発明のエンジン冷却水温度検出手段に相当している。

着座センサ７４は、シート６に乗員が着座したか否かをそれぞれ個別に判定するための周知のセンサである。例えば、着座センサ７４としては、乗員座席を構成するシートクッション（着座部）内に埋設されて、このシートクッションに上方向から加重が加わると閉じる（すなわち、オンする）常開型スイッチが用いられる。シートクッションは、乗員が着座した際に腰部を支える部材である。ここで、着座センサ７４は、本発明における乗員検出手段に相当している。

また、ＩＲセンサ７５は、マトリックス状に配置された多数の赤外線検出素子を有し、車室内に設定した所定の検出対象領域の温度分布を検出するものである。ＩＲセンサ７５は、車室内のうち、車両前面窓ガラスの上方に位置するルームミラー近傍等に配置されている。

また、湿度センサ７７は、車室内のうち、車両前面窓ガラスの上方に位置するルームミラー近傍等に配置されている。このため、車室内の窓ガラス内面付近の空気の湿度を検出することができる。

空調操作パネル７８には各種空調操作スイッチとして、吹出モードドア３４〜３７、５９、６０により切り替わる吹出モードをマニュアル設定する吹出モードスイッチ７９、室内空調ユニット１の作動指令信号を出すエアコンスイッチ８０、送風機２５の風量をマニュアル設定する送風機作動スイッチ８１、空調自動制御状態の指令信号を出すオートスイッチ８２、車室内温度を設定する温度設定手段をなす温度設定スイッチ８３、内外気切替ドア６による内外気吸込モードをマニュアル設定する内外気切替スイッチ８４等が設けられている。

上記の構成において、本実施形態の車両空調装置の作動を図４、図５に基づいて説明する。図４は、車両用空調装置のウォームアップ制御のフローチャートを示している。ここで、真冬の環境下で、車室内の運転席に乗員が一人搭乗しているものとする。また、車両用空調装置のエアコンスイッチ８０がオンされており、内外気切替ドア６による内外気吸込モードは、湿度センサ７７の検出結果に基づいて内気と外気の導入割合を調整する内気／外気モードに設定されているものとする。

まずＳ１で、外気温ＴＡＭ、内気温ＴＲ等を対応するセンサにより検出する。また、車両に乗員が乗り込んだ際、各シート６に設けられた着座センサ７４により乗員数、および乗員の着座位置を検出する。ここで、着座センサ７４以外のセンサの情報については、所定周期で更新しているものとする。

次に、Ｓ２で着座センサ７４により検出された乗員の乗員数が一人であって、乗員の着座位置が運転席であるか否かを判定する。判定により乗員が運転席にのみ着座していると判定された場合は、Ｓ４に進む。また、乗員が運転席以外にも着座している場合には、Ｓ３に進み、室内空調ユニット１により車室内全体を空調する通常の空調制御を行なう。

Ｓ２において、乗員が運転席にのみ着座している場合には、Ｓ４で車室内への吹出空気の目標吹出温度ＴＡＯを算出する。目標吹出温度ＴＡＯは空調熱負荷変動に係わらず、空調操作パネル７８で乗員が温度設定スイッチ８３により設定した設定温度ＴＳＥＴに車室内を維持するために必要な車室内への吹出空気温度である。

目標吹出温度ＴＡＯは公知のごとく設定温度ＴＳＥＴ、外気温ＴＡＭ、内気温ＴＲ、日射量ＴＳ等に基づいて算出される。なお、目標吹出温度ＴＡＯは、所定周期で更新しているものとする。

次に、Ｓ５において、Ｓ４で算出した目標吹出温度ＴＡＯが、第１所定温度以上であるか否かを検出する。目標吹出温度ＴＡＯが第１所定温度以上である場合は、ウォームアップ制御が必要であると判断し、Ｓ６に進みウォームアップ制御を行なう。

ここで、本実施形態におけるウォームアップ制御について図５を用いて説明する。図５は、体の各部位についての熱交換性を示している。図５（ａ）は体の各部位に対応する皮膚血流変化率、図５（ｂ）は体の各部位に対応する発汗量、図５（ｃ）は体の各部位に対応する熱伝達率を示している。図５（ａ）における、縦軸は人間の体の部位を表しており、横軸は血流変化率が最も高い部位を１とした場合の比を表している。図５（ｂ）における、縦軸は人間の体の部位を表しており、横軸は単位面積発汗量が最も高い部位を１とした場合の比を表している。図５（ｃ）における、縦軸は人間の体の部位を表しており、横軸は熱伝達率を表している。ここで、血流量変化、発汗量、熱伝達率の少なくともいずれか１つが高い部位は、体からの放熱量が多いため、外気等により冷えやすい部位といえる。

図５（ａ）〜（ｃ）に示す体の各部位に対する熱交換性によれば、皮膚血流変化は手、足において変化率が高く、発汗量は顔、腰等、胸等が高く、熱伝達率は腕、手、下腿、足が高い。

本実施形態におけるウォームアップ制御では、着座センサ７４により搭乗が検知された乗員の足、下腿、腹・腰、手付近を優先して暖房能力を集中させて暖房する。ここで、本実施形態においては、頭寒足熱による乗員の快適性を図るため、乗員の顔については暖房しないものとしている。

また、ウォームアップ制御において、乗員の足、下腿、腰等、手付近への暖房は、各部位に対応するように配置された電気ヒータにより暖房を行なう。これは、エンジン冷却水が暖まっていない状態では必要な暖房能力を確保することができないためである。

上記理由により、Ｓ６で、まず着座センサ７４により搭乗が検知された乗員の足、腰等、手を輻射ヒータ８、シートヒータ４５ａ、ハンドルウォーマ７ａにより暖房する。なお、乗員の足付近については輻射ヒータ８により暖房し、腰等についてはシートヒータ４５ａにより暖房し、手についてはハンドルウォーマ７ａにより暖房する。

これにより、着座センサ７４により搭乗が検知された乗員に暖房能力を集中させて暖房することで車両用空調装置の空調効率を向上させることができる。また、電気ヒータである輻射ヒータ８、シートヒータ４５ａ、ハンドルウォーマ７ａにより、乗員の足、腰等、手の暖房を行なうことで、空調の即効性を高め乗員の快適性を向上させることができる。

次に、Ｓ７で目標吹出温度ＴＡＯが、第２所定温度以下であるか否かを判定する。目標吹出温度ＴＡＯが第２所定温度以下である場合は、Ｓ８に進む。また、目標吹出温度ＴＡＯが第２所定温度より大きい場合は、Ｓ６に戻り、輻射ヒータ８、シートヒータ４５ａ、ハンドルウォーマ７ａによる暖房を継続する。

次に、Ｓ８で、コンソール空調ユニット２のファン等の作動を開始するとともに、コンソール用電気ヒータ５４に通電し、コンソール空調ケース５０内の空調風を加熱し、コンソール吹出部４４から、搭乗が検知された乗員の胸および腕付近に向けて空調風を吹き出す。

乗員の胸、背については、図５（ｂ）に示すように発汗量が比較的高く、また乗員の腕については、図５（ｃ）に示すように熱伝達率が比較的高い。そのため、乗員の胸および腕付近を優先して空調風の吹き出しを行なうことで、乗員の快適性を向上させることができる。コンソール吹出部４４は他の吹出部よりも乗員近傍に配置されており、またエンジン水温の影響を受けないコンソール用電気ヒータ５４により空調風を加熱するため、空調の即効性を高めることができる。

次に、Ｓ９で水温センサ７６により検出されるエンジン水温ＴＷが、第３所定温度以上であるか否かを判定する。エンジン水温ＴＷが第３所定温度以上である場合は、Ｓ１０に進む。エンジン水温ＴＷが第３所定温度よりも低い場合は、Ｓ８に戻り、コンソール吹出部から噴出される空調風による暖房を継続する。

次に、Ｓ１０で乗員が検出された側の室内空調ユニット１のみを作動させる。本実施形態では、運転席にのみ乗員がいるため、車両右側空調ユニット１０のファン等の作動を開始し、車両左側空調ユニット１１のファン等の作動については作動を開始しない。

このように、乗員が検出された側の室内空調ユニット１のファン等のみを作動させることで、車両用空調装置の空調効率を向上させることができる。

次に、Ｓ１１でフット吹出部から乗員の足元付近に向けて空調風を吹き出す。エンジン水温ＴＷが、高い状態にあるため、室内空調ユニットで暖房することができる。ここで、輻射ヒータ８については、フット吹出部からの空調風の吹き出しと同じ乗員足元付近の暖房であるため、通電を停止する。

また、Ｓ５において、目標吹出温度ＴＡＯが、第１所定温度より小さい場合、ウォームアップ制御が不要であると判断し、運転席に着座している乗員にのみ上記Ｓ１１の処理を行なう。

その後、車両用空調装置のエアコンスイッチ７８のオフ等により空調制御装置のファン等の作動を停止するとともに、シートヒータ４５ａ等の電気ヒータの通電を停止する。

以上のように、車両に搭乗している乗員が一名のみの状態の場合、着座センサ７４により搭乗が検知された乗員に暖房能力を集中させることで、空調の即効性を高め乗員の快適性を向上させることができる。

また、最初に電気ヒータである輻射ヒータ８、シートヒータ４５ａ、ハンドルウォーマ７ａにより、乗員の足、腰等、手の暖房を行なうことで、空調の即効性を高め乗員の快適性を向上させることができる。次に、他の吹出部よりも乗員近傍に配置され、エンジン水温の影響を受けないコンソール用電気ヒータ５４により加熱された空調風をコンソール吹出部４４から吹き出すため、空調の即効性を高めることができる。

また、室内空調ユニット１を乗員が検出された側の空調ユニット１０、１１のみを作動することで、車両用空調装置の空調効率を向上させることができる。

（他の実施形態）
上記実施形態では、着座センサ７４により車室内に乗員が一人いる場合にのみ、ウォームアップ制御を実施したが、これに限られず、乗員人数が所定人数以下の場合に、搭乗している乗員に向けてウォームアップ制御を実施してもよい。例えば、運転席と助手席にのみ乗員が着座している場合、室内空調ユニット１の車両右側ユニット１０、車両左側ユニット１１、コンソール空調ユニット２のファン等を作動させて、運転席と助手席の乗員を中心にウォームアップ制御を実施することができる。

また、上記実施形態では、着座センサ７４によりシート６に乗員が着座したか否かを判定したが、これに限られず、ＩＲセンサ７５により車室内の温度分布を検出し、乗員数および乗員の着座位置を検出することで、シート６に乗員が着座したか否かを判定してもよい。

また、上記実施形態では、シートヒータ４５ａを、乗員の着座面および背面に設け、個別に通電制御できるような構成としたが、これに限らず、例えば、シートヒータ４５ａを乗員の大腿部、でん部、腰、背中等に対応する面に設け、それぞれを個別に通電制御できるようにしてもよい。これにより、図５に示す体の各部位についての熱交換性の高い部位を優先して加熱することができる。

本発明の実施形態に係る車両用空調装置を有する車両の要部側面図である。 本発明の実施形態に係る室内空調ユニットにおける左右独立制御の空気通路構成を示す概略断面図である。 本発明の実施形態に係る車両用空調装置の車両右側空調ユニットおよびコンソール空調ユニットの模式的な断面図である。 本発明の実施形態に係る車両用空調装置のウォームアップ制御を示すフローチャートである。 人体の各部位についての熱交換性を示す特性図である。

符号の説明

１…室内空調ユニット、２…コンソール空調ユニット、４…コンソール、５…乗降用ドア、６…シート、７…ハンドル、７ａ…ハンドルウォーマ、８…輻射ヒータ、１０…車両右側空調ユニット、１１…車両左側空調ユニット、３９…左右切替ドア、４４…コンソール吹出部、４５ａ…シートヒータ、７４…着座センサ、７５…ＩＲセンサ、７６…水温センサ、７７…湿度センサ、１００…空調制御装置。

Claims (8)

1. エンジン冷却水を熱源として空調風を加熱し、前記空調風を車室内の複数箇所に設けられた吹出部から車室内へ吹き出す空調ユニット（１、２）と、
   車室内の複数箇所に設けられ、通電により発熱し乗員を暖房する電気ヒータと、
   乗員の搭乗状態を検出する乗員検出手段（７４）と、
   エンジン冷却水の温度を検出するエンジン冷却水温度検出手段（７６）と、
   前記電気ヒータによる乗員の暖房制御を行なうとともに、前記空調ユニット（１、２）による前記吹出部からの前記空調風の吹き出し制御を行なう暖房制御手段とを備え、
   前記暖房制御手段は、前記乗員検出手段（７４）により検出された特定の乗員を前記電気ヒータにより暖房し、
   前記エンジン冷却水温度検出手段（７６）により検出されたエンジン冷却水の温度が所定温度以上になった場合に、前記吹出部から前記特定の乗員の下半身に向けて前記空調風を吹き出すウォームアップ制御を行なうことを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記空調ユニット（１、２）は、車両前席の右側シートと左側シートの間のコンソール（４）に設けられたコンソール空調ユニット（２）を含んでおり、
   前記電気ヒータは、前記コンソール空調ユニット（２）に設けられ、前記空調風を加熱するコンソール用電気ヒータ（５４）を含んでおり、
   前記暖房制御手段は、前記ウォームアップ制御において前記電気ヒータによる暖房を開始した後であって、前記吹出部から前記特定の乗員の下半身に向けて前記空調風を吹き出す前に、前記コンソール吹出部（４４）から、前記特定の乗員の胸または腕付近の少なくとも一方に向けて、前記コンソール用電気ヒータ（５４）により加熱された前記空調風を吹き出すことを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
3. 前記電気ヒータは、乗員が着座するシート（６）内に設けられたシートヒータ（４５ａ）を含んでいることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用空調装置。
4. 前記電気ヒータは、乗員の足元付近を暖房する輻射ヒータ（８）を含んでいることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
5. 前記暖房制御手段は、前記特定の乗員が、運転席にのみ搭乗している場合に、運転席にのみ前記ウォームアップ制御を行うことで、運転席に搭乗する乗員に暖房能力を集中させることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
6. 前記電気ヒータは、車室内の運転席前方に配置されたハンドル（７）に設けられたハンドルウォーマ（７ａ）を含んでいることを特徴とする請求項５に記載の車両用空調装置。
7. 車室内において前記特定の乗員の近傍に設けられ、前記吹出部から吹き出される前記空調風を吸い込む吸込口を備えており、
   前記暖房制御手段は、前記吹出部から前記空調風を吹き出す制御を行うとともに、吹き出した前記空調風を前記吸込口から吸い込むことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
8. 前記空調ユニット（１、２）は、車室内の右側スペースを空調する右側空調ユニット（１０）と、車室内の左側スペースを空調する左側空調ユニット（１１）とを備え、
   前記乗員検出手段（７４）により前記右側スペースまたは前記左側スペースのみに乗員を検出した場合、乗員が検出された側の前記空調ユニット（１、２）のみを作動させることで、前記乗員検出手段（７４）により検出された乗員に暖房能力を集中させることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の車両用空調装置。

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