特開 2024-158167 車両用空調システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024158167

(43)【公開日】2024-11-08

(54)【発明の名称】車両用空調システム

(51)【国際特許分類】

   B60H 1/22 20060101AFI20241031BHJP

   B60H 1/32 20060101ALI20241031BHJP

   B60H 1/00 20060101ALN20241031BHJP

【ＦＩ】

B60H1/22 611D

B60H1/22 611B

B60H1/32 626Z

B60H1/00 102V

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023073134

(22)【出願日】2023-04-27

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】坂本 大介

【テーマコード（参考）】

3L211

【Ｆターム（参考）】

3L211AA11

3L211BA01

3L211BA32

3L211DA53

3L211GA22

3L211GA49

3L211GA53

(57)【要約】

【課題】乗員の快適性を維持しつつ消費電力を抑制させることができる車両用空調システムを提供する。
【解決手段】車両用空調システム１０は、車室内１１の複数の吹出口３０から温度調整した空気を送風する空調装置２０と、乗員を直接温める直接温熱デバイス５０とを有する。直接温熱デバイス５０によって乗員を温める場合には、空調装置２０の加熱出力を抑制し、直接温熱デバイス５０によって直接温められる乗員の身体部位から遠い吹出口３０から送風する空気の熱量を増加させる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車室内の複数の吹出口から温度調整した空気を送風する空調装置と、乗員を直接温める直接温熱デバイスと、を有する車両用空調システムであって、
前記直接温熱デバイスによって前記乗員を温める場合には、前記空調装置の加熱出力を抑制し、前記直接温熱デバイスによって直接温められる前記乗員の身体部位から遠い前記吹出口から送風する空気の熱量を増加させる、
車両用空調システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車室内の複数の吹出口から温度調整された空気を送風する空調装置と、乗員を直接温める直接温熱デバイスとを有する車両用空調システムに関する。

【背景技術】

【0002】

車両用空調装置は、車室内の複数の吹出口から温度調整された空気を送風する。それぞれの吹出口は、デフロスタ、インパネ上部、運転席および助手席の足元等に設けられる。一方、車両の電動化に伴い、乗員を直接温める直接温熱デバイスが採用されている。直接温熱デバイスには、シートヒータ、ステアリングヒータ、輻射ヒータ等が含まれる（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－１３０２４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述した直接温熱デバイスは、乗員の身体を部分的に温める。換言すれば、直接温熱デバイスでは、乗員の身体を全体的に温めることができないため、乗員の快適性が損なわれる場合がある。このとき、空調装置の熱量（吹出温度または風量）を低下させた場合には、直接温熱デバイスによって温められる身体部分から遠い身体部位が温められない。一方、空調装置の熱量を増加させた場合には、余分な電力を消費することになる。

【0005】

そこで、本発明は、乗員の快適性を維持しつつ消費電力を抑制させることができる車両用空調システム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】

本発明に係る車両用空調システムは、車室内の複数の吹出口から温度調整した空気を送風する空調装置と、乗員を直接温める直接温熱デバイスと、を有する車両用空調システムであって、直接温熱デバイスによって乗員を温める場合には、空調装置の加熱出力を抑制し、直接温熱デバイスによって直接温められる乗員の身体部位に遠い吹出口から送風する空気の熱量を増加させることを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明の車両用空調システムによれば、乗員の快適性を維持しつつ消費電力を抑制させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態の一例である車両用空調システムを示す模式図である。

【図2】車室内の吹出口の配置を示す模式図である。

【図3】吹出口制御の流れを示すフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施形態の一例について詳細に説明する。以下の説明において、具体的な形状、材料、方向、数値等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等に合わせて適宜変更することができる。

【0010】

［車両用空調システム］
図１および図２を用いて、実施形態の一例である車両用空調システム１０について説明する。

【0011】

図１に示すように、車両用空調システム１０は、車室内１１（図２参照）の複数の吹出口３０から温度調整された空気を送風する空調装置２０と、乗員を直接温める直接温熱デバイス５０と、空調装置２０の各機器および直接温熱デバイス５０を制御する空調ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）６０とを有する。車両用空調システム１０によれば、詳細は後述するが、乗員の快適性を維持しつつ消費電力を抑制させることができる。

【0012】

本実施形態の車両は、走行用のバッテリの電力のみによってモータ（図示なし）を駆動して走行するＢＥＶ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）である。ただし、本発明の車両は、車両用空調システムの熱源を電気によって確保して入れば、ＰＨＥＶ（Ｐｌｕｇ－ｉｎ Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）、ＦＣＥＶ（Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）等であってもよい。

【0013】

空調装置２０は、空気を冷却または加熱して複数の吹出口３０から車室内１１に送風する。空調装置２０は、車両の外部の空気を吸い込み、後述するデフロスタ吹出口３１およびインパネ吹出口３２から空気を送風する第１空気通路２１と、車室内１１の空気を吸い込み、後述する足元吹出口３３および後部座席吹出口３４から空気を送風する第２空気通路２２とを有する。

【0014】

第１空気通路２１の吸込口には、吸い込み量を調整する第１開閉ドア４５が設けられる。第２空気通路２２の吸込口には、吸い込み量を調整する第２開閉ドア４６が設けられる。

【0015】

第１空気通路２１および第２空気通路２２には、上流側から下流側に向かって、空気流を発生させる送風機２３と、冷凍サイクル（図示なし）に接続されると共に第１空気通路２１および第２空気通路２２を通過する空気を冷却するエバポレータ２４と、加熱回路（図示なし）に接続されると共に第１空気通路２１および第２空気通路２２を通過する空気の一部を加熱するヒータコア２５とが設けられる。ヒータコア２５は、第１空気通路２１および第２空気通路２２のそれぞれの一部を塞ぐように配置される。

【0016】

第１空気通路２１のヒータコア２５の上流側には、第１空気通路２１の幅方向にスライド可能なスライドドア４８が設けられる。スライドドア４８がヒータコア２５の上流側を塞ぐ量を調整することによってヒータコア２５を通過する空気量を調整する。例えば、スライドドア４８によってヒータコア２５を通過する空気量を多くすることによって、デフロスタ吹出口３１およびインパネ吹出口３２から送風する空気の吹出温度を増加させることができる。

【0017】

第２空気通路２２のヒータコア２５の上流側には、第２空気通路２２の幅方向にスライド可能なスライドドア４９が設けられる。スライドドア４９がヒータコア２５の上流側を塞ぐ量を調整することによってヒータコア２５を通過する空気量を調整する。例えば、スライドドア４９によってヒータコア２５を通過する空気量を多くすることによって、足元吹出口３３および後部座席吹出口３４から送風する空気の吹出温度を上昇させることができる。

【0018】

また、第１空気通路２１および第２空気通路２２のヒータコア２５下流側には、第１空気通路２１と第２空気通路２２との連通を開閉する開閉ドア４７が設けられる。

【0019】

図１および図２に示すように、複数の吹出口３０には、それぞれ後述するデフロスタ吹出口３１と、インパネ吹出口３２と、足元吹出口３３と、後部座席吹出口３４とが含まれる。

【0020】

デフロスタ吹出口３１は、フロントガラス（図示なし）の内面側の下方に配置される。デフロスタ吹出口３１は、複数（例えば４つ）形成され、第１空気通路２１から分岐される。デフロスタ吹出口３１の風量は、第１空気通路２１との分岐部に設けられる開閉ドア４１によって調整される。デフロスタ吹出口３１の一つには、デフロスタ吹出口３１から吹き出される空気の温度を検出する吹出温度センサ７１が設けられ、吹出温度センサ７１を用いて送風する空気の吹出温度等を制御してもよい。

【0021】

インパネ吹出口３２は、インストルメントパネル１５の上部に配置される。インパネ吹出口３２は、複数（例えば４つ）形成され、第１空気通路２１から分岐される。インパネ吹出口３２の風量は、それぞれのインパネ吹出口３２の下流側に設けられた開閉ドア４２によって調整される。また、インパネ吹出口３２の風量は、第１空気通路２１との分岐部に設けられた開閉ドア３９によっても調整される。インパネ吹出口３２の一つには、インパネ吹出口３２から吹き出される空気の温度を検出する吹出温度センサ７２が設けられ、吹出温度センサ７２を用いて送風する空気の吹出温度等を制御してもよい。

【0022】

足元吹出口３３は、運転席側の足元と、助手席側の足元とにそれぞれ配置される。足元吹出口３３は、第２空気通路２２から分岐される。足元吹出口３３の風量は、第２空気通路２２との分岐部に設けられる開閉ドア４３によって調整される。足元吹出口３３の一つには、足元吹出口３３から吹き出される空気の温度を検出する吹出温度センサ７３が設けられ、吹出温度センサ７３を用いて送風する空気の吹出温度等を制御してもよい。

【0023】

後部座席吹出口３４は、運転席の下方と、助手席の下方とにそれぞれ配置される。後部座席吹出口３４は、第２空気通路２２から分岐される。後部座席吹出口３４の風量は、通路の途中部に設けられる開閉ドア４４によって調整される。後部座席吹出口３４の一つには、後部座席吹出口３４から吹き出される空気の温度を検出する吹出温度センサ７４が設けられ、吹出温度センサ７４を用いて送風する空気の吹出温度等を制御してもよい。

【0024】

再度、図１に示すように、直接温熱デバイス５０は、ヒータによって乗員を直接温める。直接温熱デバイス５０は、それぞれ後述するシートヒータ５１と、ステアリングヒータ５２と、輻射ヒータ５３とを含む。直接温熱デバイス５０は、アームレストヒータ、ドアトリムヒータ、カーペットヒータを含んでもよい。

【0025】

シートヒータ５１は、運転席または助手席に設けられる。シートヒータ５１は、例えば電気ヒータによって運転席または助手席を温め、運転席または助手席に着座した乗員を直接温める。

【0026】

ステアリングヒータ５２は、ステアリングハンドル１４に設けられる。ステアリングヒータ５２は、例えば電気ヒータによってステアリングハンドル１４を温め、ステアリングハンドル１４を把持する乗員の手を直接温める。

【0027】

輻射ヒータ５３は、車室内１１のインストルメントパネル１５の表面に設けられる。輻射ヒータ５３は、例えば電気ヒータを輻射熱の熱源として乗員の膝を直接温める。

【0028】

空調ＥＣＵ６０は、演算処理部であるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶部を有し、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行う。

【0029】

空調ＥＣＵ６０には、上述した吹出温度センサ７１、７２、７３、７４と、車両の外気温度を検出する外気温度センサ７５と、車室内１１の温度を検出する車内温度センサ７６とが接続されている。また、空調ＥＣＵ６０は、上述したシートヒータ５１と、ステアリングヒータ５２と、輻射ヒータ５３とに接続される。

【0030】

また、空調ＥＣＵ６０は、乗員が設定温度を設定可能な操作部６５に接続される。また、空調ＥＣＵ６０は、車室内１１が設定温度となるように、車室内１１の温度、外気温等から目標吹出温度を設定し、吹出温度が目標吹出温度となるように、冷凍サイクルの機器、ヒータ回路の機器、各ドア、各シャッタの開度を調整する。

【0031】

さらに、空調ＥＣＵ６０は、それぞれ詳細は後述する、第１吹出口制御部６１と、第２吹出口制御部６２と、第３吹出口制御部６３とを有する。第１吹出口制御部６１、第２吹出口制御部６２および第３吹出口制御部６３は、ＣＰＵがＲОＭまたはＲＡＭに格納されたプログラムを実行することにより実現される。

【0032】

第１吹出口制御部６１は、シートヒータ５１のみを作動している場合には、操作部６５によって設定された設定温度よりも第１所定温度（例えば１℃）低い設定温度で空調装置２０を制御する。つまり、シートヒータ５１によって十分に温められた乗員に対して空調装置２０の加熱出力を抑制する。これにより、乗員の快適性を維持しつつ消費電力を抑制させることができる。なお、以下では、第１所定温度、第２所定温度、第３所定温度の順に設定温度との差が大きいものとする。

【0033】

第２吹出口制御部６２は、シートヒータ５１およびステアリングヒータ５２のみを作動している場合には、操作部６５によって設定された設定温度よりも第２所定温度（例えば２℃）低い設定温度で空調装置２０を制御する。同時に、足元吹出口３３から送風する空気の熱量を増加させる。具体的には、スライドドア４９を調整して第２空気通路２２においてヒータコア２５を通過する空気を増加させて足元吹出口３３の目標吹出温度を増加させてもよく、足元吹出口３３の風量を増加させてもよい。

【0034】

なお、スライドドア４９を調整して第２空気通路２２においてヒータコア２５を通過する空気を増加させた場合には、後部座席吹出口３４から送風する空気の熱量が必要以上に増加しないように開閉ドア４４によって調整する。

【0035】

これにより、シートヒータ５１およびステアリングヒータ５２によって十分に温められた乗員に対して空調装置２０の加熱出力を抑制し、シートヒータ５１およびステアリングヒータ５２によって温められた乗員の上半身から遠い乗員の足元を温めることができる。その結果、乗員の快適性を維持しつつ消費電力を抑制させることができる。

【0036】

第３吹出口制御部６３は、シートヒータ５１、ステアリングヒータ５２および輻射ヒータ５３のみを作動している場合には、操作部６５によって設定された設定温度よりも第３所定温度（例えば３℃）低い設定温度で空調装置２０を制御する。同時に、足元吹出口３３およびインパネ吹出口３２から送風する空気の熱量を増加させる。具体的には、スライドドア４８、４９を調整して第１空気通路２１および第２空気通路２２においてヒータコア２５を通過する空気を増加させて足元吹出口３３およびインパネ吹出口３２から送風する空気の目標吹出温度を増加させてもよく、足元吹出口３３およびインパネ吹出口３２の風量を増加させてもよい。

【0037】

なお、スライドドア４８を調整して第１空気通路２１においてヒータコア２５を通過する空気を増加させた場合には、デフロスタ吹出口３１から送風する空気の熱量が必要以上に増加しないように開閉ドア４１によって調整する。また、スライドドア４９を調整して第２空気通路２２においてヒータコア２５を通過する空気を増加させた場合には、後部座席吹出口３４から送風する空気の熱量が必要以上に増加しないように開閉ドア４４によって調整する。

【0038】

これにより、シートヒータ５１、ステアリングヒータ５２および輻射ヒータ５３によって十分に温められた乗員に対して空調装置２０の加熱出力を抑制し、シートヒータ５１、ステアリングヒータ５２および輻射ヒータ５３によって温められた乗員の足元および上半身を温める。その結果、乗員の快適性を維持しつつ消費電力を抑制させることができる。

【0039】

［車両用空調システム］
図３を用いて、吹出口制御の流れについて説明する。

【0040】

図３に示すように、吹出口制御は、以下の手順に従って上述した空調ＥＣＵ６０の各機能に基づいて、それぞれの吹出口３０の目標吹出口温度を設定する。ステップＳ１１において、シートヒータ５１のみを作動しているかを確認する。シートヒータ５１のみを作動している場合には、ステップＳ１２へ移行する。シートヒータ５１のみを作動している場合以外には、ステップＳ１３へ移行する。

【0041】

ステップＳ１２において、操作部６５によって設定された設定温度よりも第１所定温度だけ低い設定温度で空調装置２０を制御する。

【0042】

ステップＳ１３において、シートヒータ５１およびステアリングヒータ５２のみを作動しているかを確認する。シートヒータ５１およびステアリングヒータ５２のみを作動している場合には、ステップＳ１４へ移行する。シートヒータ５１およびステアリングヒータ５２のみを作動している場合以外には、ステップＳ１５へ移行する。

【0043】

ステップＳ１４において、操作部６５によって設定された設定温度よりも第２所定温度だけ低い設定温度で空調装置２０を制御する。同時に、足元吹出口３３から送風される空気の熱量を増加させる。

【0044】

ステップＳ１５において、シートヒータ５１、ステアリングヒータ５２および輻射ヒータ５３のみを作動しているかを確認する。シートヒータ５１、ステアリングヒータ５２および輻射ヒータ５３のみを作動している場合には、ステップＳ１６へ移行する。

【0045】

ステップＳ１６において、操作部６５によって設定された設定温度よりも第３所定温度だけ低い設定温度で空調装置２０を制御する。同時に、足元吹出口３３およびインパネ吹出口３２から送風される空気の熱量を増加させる。

【0046】

なお、本発明は上述した実施形態およびその変形例に限定されるものではなく、本願の特許請求の範囲に記載された事項の範囲内において種々の変更や改良が可能であることは勿論である。

【符号の説明】

【0047】

１０ 車両用空調システム、１１ 車室内、１４ ステアリングハンドル、１５ インストルメントパネル、２０ 空調装置、２１ 第１空気通路、２２ 第２空気通路、２３ 送風機、２４ エバポレータ、２５ ヒータコア、３０ 吹出口、３１ デフロスタ吹出口、３２ インパネ吹出口、３３ 足元吹出口、３４ 後部座席吹出口、３９ 開閉ドア、４１ 開閉ドア、４２ 開閉ドア、４３ 開閉ドア、４７ 開閉ドア、４８ スライドドア、４９ スライドドア、５０ 直接温熱デバイス、５１ シートヒータ、５２ ステアリングヒータ、５３ 輻射ヒータ、６０ 空調ＥＣＵ、６１ 第１吹出口制御部、６２ 第２吹出口制御部、６３ 第３吹出口制御部、６５ 操作部、７１ 吹出温度センサ、７１ 吹出温度センサ、７２ 吹出温度センサ、７３ 吹出温度センサ、７４ 吹出温度センサ、７５ 外気温度センサ、７６ 車内温度センサ

【図1】

【図2】

【図3】