2024-162907 車両用空調装置

(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】P2024162907

(43)【公開日】2024-11-21

(54)【発明の名称】車両用空調装置

(51)【国際特許分類】

   B60H 1/34 20060101AFI20241114BHJP

【ＦＩ】

B60H1/34 671Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023078889

(22)【出願日】2023-05-11

(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】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】岡本 圭

【テーマコード（参考）】

3L211

【Ｆターム（参考）】

3L211BA01

3L211FA02

3L211FA03

3L211FA22

3L211FB08

3L211GA03

3L211GA04

3L211GA10

3L211GA29

(57)【要約】

【課題】車両用空調装置の更なる省電力化を実現する。
【解決手段】車両用空調装置１０の制御部４６は、ユーザが乗車中の期間に、空調の種類に応じて選択した吹き出し口（冷房の場合はサイド／センタレジスタ吹き出し口２８Ｂ（Ｖｅｎｔ）、暖房の場合は足下吹き出し口２８Ｃ（Ｈｅａｔ））から空気を吹き出させる通常空調制御を行うと共に、ユーザが乗車するよりも前の期間に、通常空調制御よりも多数の吹き出し口（サイド／センタレジスタ吹き出し口２８Ｂおよび足下吹き出し口２８Ｃ）から空気を各々吹き出させるプレ空調制御を行う。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ユーザが乗車中の期間に、空調の種類に応じて選択した吹き出し口から空気を吹き出させる通常空調制御を行うと共に、ユーザが乗車するよりも前の期間に、前記通常空調制御よりも多数の吹き出し口から空気を吹き出させるプレ空調制御を行う制御部を含む車両用空調装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は車両用空調装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、プレ空調の指示が行われると、車室内下部へ向けて空気を吹き出し、乗員の乗車を検出した場合に、吹き出し口を切り替えて、車室内上部へ向けて空気を吹き出す制御を行うことが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００７－５５３１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

車両用空調装置における電力消費の削減は、常に改善が求められている重要な課題である。

【0005】

本開示は上記事実を考慮して成されたもので、更なる省電力化を実現できる車両用空調装置を得ることが目的である。

【課題を解決するための手段】

【0006】

第１の態様に係る車両用空調装置は、ユーザが乗車中の期間に、空調の種類に応じて選択した吹き出し口から空気を吹き出させる通常空調制御を行うと共に、ユーザが乗車するよりも前の期間に、前記通常空調制御よりも多数の吹き出し口から空気を吹き出させるプレ空調制御を行う制御部を含んでいる。

【0007】

第１の態様では、ユーザが乗車するよりも前の期間に、通常空調制御よりも多数の吹き出し口から空気を吹き出させるプレ空調制御を行う。これにより、プレ空調制御での空気の吹き出しにおける圧力損失が低減されることで、車両用空調装置の更なる省電力化を実現することができる。

【発明の効果】

【0008】

本開示は、車両用空調装置の更なる省電力化を実現できる、という効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態に係る車両用空調装置の概略構成図である。

【図2】空調制御処理の一例を示すフローチャートである。

【図3】プレ空調制御の開始タイミングおよび通常空調制御の開始タイミングの一例を示す線図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して本開示の実施形態の一例を詳細に説明する。図１に示すように、本実施形態に係る車両用空調装置１０は、コンプレッサ１２、コンデンサ１４、膨張弁１６及びエバポレータ１８を含む冷媒の循環路によって冷凍サイクルが実現される。

【0011】

エバポレータ１８は、圧縮され液化された冷媒を気化することで、エバポレータ１８を通過する空気を冷却する。この時、エバポレータ１８を通過する空気は、エバポレータ１８によって冷却され、空気中の水分が結露されることで除湿される。冷媒循環路のうちエバポレータ１８の上流側に設けられた膨張弁１６は、液化している冷媒を急激に減圧することで、霧状にしてエバポレータ１８へ供給し、エバポレータ１８での冷媒の気化効率を向上させる。

【0012】

本実施形態において、コンプレッサ１２は電動式とされ、車両の原動機（例えば、エンジンやモータ等）が動作していない場合でもモータ２０によって冷媒の循環が可能とされている。なお、車両の原動機が動作している時には、車両の原動機によってコンプレッサ１２を駆動してもよい。また、車両の原動機を使用する場合は、電動式のコンプレッサに代えて機械式のコンプレッサを適用してもよい。

【0013】

また、エバポレータ１８は空調ダクト２２の内部に設けられている。空調ダクト２２は両端が開口しており、一方の開口端には空気吸い込み口２４、２６が形成されている。空気吸い込み口２６は、車両外部と連通し、空調ダクト２２内に外気を導入可能とされている。また、空気吸い込み口２４は、車室内と連通し、車室内から空気（内気）を導入可能とされている。空気吸い込み口２４、２６の近傍には、吸い込み口切換ダンパ３０が設けられている。吸い込み口切換ダンパ３０は、吸い込み口切換ダンパ用アクチュエータ３２の駆動力により、空気吸い込み口２４、２６を排他的に開閉させる。

【0014】

また空調ダクト２２の他方の開口端には、車室内へ向けて開口された複数の空気吹き出し口２８（図１では、一例として２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃを図示）が形成されている。また、本実施形態において、空気吹き出し口２８は、ウインドシールドガラスへ向けて空気を吹き出すデフロスタ吹き出し口２８Ａ（ＤＥＦ）、車室内上部へ向けて空気を吹き出すサイド／センタレジスタ吹き出し口２８Ｂ（Ｖｅｎｔ）、車室内下部へ向けて空気を吹き出す足下吹き出し口２８Ｃ（Ｈｅａｔ）とされている。

【0015】

空気吹き出し口２８の近傍には吹き出し口切換ダンパ４２が設けられている。本実施形態では、吹き出し口切換ダンパ４２によって空気吹き出し口２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃを開閉することにより、所望の吹き出し口から車室内へ空気を吹き出すことができる。なお、この吹き出し口切換ダンパ４２の作動は、制御部４６（後述）が空調設定に応じて吹き出し口切換ダンパ用アクチュエータ４４を駆動することによって行われる。

【0016】

また、空調ダクト２２内には、エバポレータ１８と空気吸い込み口２４、２６との間にブロアファン２７が設けられている。ブロアファン２７は、ブロアモータ３４の駆動によって回転して、空気吸い込み口２４または空気吸い込み口２６から空調ダクト２２内に空気を吸引し、さらにこの空気をエバポレータ１８へ向けて送出する。この時、吸い込み口切換ダンパ３０による空気吸い込み口２４、２６の開閉状態に応じて、空調ダクト２２内に外気又は内気が導入される。すなわち、吸い込み口切換ダンパ３０によって内気循環モードと外気導入モードが切換えられる。

【0017】

空調ダクト２２内のうちエバポレータ１８の下流側には、エアミックスダンパ３６及びヒータコア３８が設けられている。エアミックスダンパ３６は、エアミックスダンパ用アクチュエータ４０の駆動によって回動し、エバポレータ１８を通過した空気のうち、ヒータコア３８を通過する空気の量とヒータコア３８をバイパスする空気の量との比率を調整する。ヒータコア３８は、エアミックスダンパ３６によって案内された空気を加熱する。

【0018】

エバポレータ１８を通過した空気は、エアミックスダンパ３６の開度に応じてヒータコア３８へ案内されて加熱され、さらに、ヒータコア３８によって加熱されていない空気と混合された後に、空気吹き出し口２８へ向けて送出される。車両用空調装置１０では、エアミックスダンパ３６をコントロールしてヒータコア３８により加熱される空気の量を調節することで、空気吹き出し口２８から車室内へ向けて吹き出す空気の温度調整を行う。

【0019】

また車両用空調装置１０は、車両用空調装置１０の各種制御を行う制御部４６を備えている。制御部４６は、ブロアファン２７の回転速度を制御するブロアファン速度制御部４８、吸い込み口切換ダンパ用アクチュエータ３２、エアミックスダンパ用アクチュエータ４０、吹き出し口切換ダンパ用アクチュエータ４４、コンプレッサ１２を回転駆動するモータ２０を制御する制御スイッチ５０、外気温センサ５２、車室内温度センサ５４、日射センサ５６、車両用空調装置１０の温度設定や吹き出し口２８の選択等を行うための操作部５８及びユーザの乗車を検出する乗車検出センサ６０が接続されている。なお、乗車検出センサ６０は、ドアの開閉を検出するドアスイッチでもよいし、車両のシートへのユーザの着座を検出する着座センサでもよい。

【0020】

制御部４６は、外気温センサ５２、車室内温度センサ５４、日射センサ５６及び乗車検出センサ６０の検出値などが入力される。制御部４６は、各センサの検出値に基づき操作部５８を介した設定等に応じた各種制御を行う。なお、ブロアファン速度制御部４８は、パワートランジスタのようなものを適用することができ、パワートランジスタを適用する場合には、パワートランジスタのベースにかかる電圧のデューティ比を変えることでブロアファン２７の回転速度を変更可能である。

【0021】

なお、車両用空調装置１０は、ユーザが乗車する前に予め空調するプレ空調機能を備えており、車両に搭載されたバッテリの電力を利用してコンプレッサ１２や各種モータを駆動することが可能とされている。また、本実施形態ではバッテリの電力を利用してプレ空調を行うが、プレ空調時にバッテリの電力を用いずに、エンジンやモータ等の原動機の動力を使用してもよい。

【0022】

次に本実施形態の作用として、車両用空調装置１０の制御部４６で実行される空調制御処理について、図２を参照して説明する。空調制御処理のステップ１００において、制御部４６は、プレ空調制御の開始タイミングおよび通常空調制御の開始タイミングを認識する。本実施形態では、制御開始タイミングの設定パターンとして、ユーザが車両に乗車する時刻が予め設定される第１のパターンと、プレ空調制御の開始時刻が予め設定される第２のパターンと、ユーザが車両に乗車する時刻およびプレ空調制御の開始時刻が予め各々設定される第３のパターンと、が設けられており、何れかのパターンが選択される。

【0023】

第１のパターンが選択された場合（図３（Ａ）も参照）、制御部４６は、プレ空調制御で車室内の温度を目標温度に到達させる所要時間Ｔを演算し、予め設定されたユーザの乗車時刻を通常空調制御の開始タイミングと認識し、通常空調制御の開始タイミングよりも所要時間Ｔだけ前の時刻をプレ空調制御の開始タイミングと認識する。また、第２のパターンが選択された場合（図３（Ｂ）も参照）、制御部４６は、予め設定されたプレ空調制御の開始時刻をプレ空調制御の開始タイミングと認識し、乗車検出センサ６０によってユーザの乗車が検出されたタイミングを通常空調制御の開始タイミングと認識する。また、第３のパターンが選択された場合（図３（Ｃ）も参照）、制御部４６は、予め設定されたプレ空調制御の開始時刻をプレ空調制御の開始タイミングと認識し、予め設定されたユーザの乗車時刻を通常空調制御の開始タイミングと認識する。

【0024】

なお、ユーザによるパターンの選択および各種時刻の設定は、例えば操作部５８を介して行うことができるが、これに限定されるものではなく、例えば制御部４６と無線通信可能とされたスマートフォンなどの携帯端末を介して上記の選択・設定が行われるようにしてもよい。

【0025】

ステップ１０２において、制御部４６は、ステップ１００で認識したプレ空調開始タイミングが到来したか否か判定する。ステップ１０２の判定が否定された場合は、判定が肯定されるまでステップ１０２を繰り返す。ステップ１０２の判定が肯定された場合はステップ１０４へ移行する。

【0026】

ステップ１０４において、制御部４６は、後述する通常空調制御よりも空気の吹き出しにおける圧力損失が低く、車室内全体に空気を送れる吹き出しモード、具体的には、車室内上部へ向けて空気を吹き出し可能なサイド／センタレジスタ吹き出し口２８Ｂ（Ｖｅｎｔ）と、車室内下部へ向けて空気を吹き出す足下吹き出し口２８Ｃ（Ｈｅａｔ）と、から各々空気を吹き出す吹き出しモード（バイレベルモードともいう）で、車室内の温度を目標温度に到達させるプレ空調制御を実行する。

【0027】

次のステップ１０６において、制御部４６は、ステップ１００で認識した通常空調開始タイミングが到来したか否か判定する。ステップ１０６の判定が否定された場合はステップ１０４に戻り、ステップ１０６の判定が肯定されるまでステップ１０４、１０６を繰り返すことでプレ空調制御を継続する。また、ステップ１０６の判定が肯定された場合はステップ１０８へ移行する。

【0028】

ステップ１０８において、制御部４６は、空調設定に応じた吹き出しモード、具体的には、冷房の場合にはサイド／センタレジスタ吹き出し口２８Ｂ（Ｖｅｎｔ）から冷風を吹き出し、暖房の場合には足下吹き出し口２８Ｃ（Ｈｅａｔ）から温風を吹き出すモードで、頭寒足熱を考慮した冷房または暖房を行う通常空調制御を実行する。次のステップ１１０において、制御部４６は、ユーザが降車したか否か判定する。ステップ１１０の判定が否定された場合はステップ１０８に戻り、ステップ１１０の判定が肯定されるまでステップ１０８、１１０を繰り返すことで通常空調制御を継続する。そして、ステップ１１０の判定が肯定された場合は空調制御処理を終了する。

【0029】

このように、本実施形態において、制御部４６は、ユーザが乗車中の期間に、空調の種類に応じて選択した吹き出し口から空気を吹き出させる通常空調制御を行うと共に、ユーザが乗車するよりも前の期間に、通常空調制御よりも多数の吹き出し口から空気を吹き出させるプレ空調制御を行う。これにより、プレ空調制御での空気の吹き出しにおける圧力損失が低減されることで、車両用空調装置１０の省電力化を実現することができる。

【0030】

また、プレ空調制御での空気の吹き出しにおける圧力損失が従来よりも低減されることで、図３（Ａ）～（Ｃ）に示すように、プレ空調制御時における室温の変化の傾きが従来よりも大きくなる。これにより、第１のパターンにおいては、図３（Ａ）に示すように、プレ空調制御の開始タイミングを従来よりも遅くすることができ、プレ空調制御の実行時間を従来よりも短くすることができることで、省エネ化に繋がる。また、第２のパターンにおいては、図３（Ｂ）に示すように、プレ空調制御により車室内の温度が目標温度に到達する時刻が従来よりも早くなることで、ユーザが乗車して走行を開始できる時刻の早期化に繋がる。また、第３のパターンにおいては、図３（Ｃ）に示すように、ユーザが乗車した時点での車室内の室温と目標温度との差が従来よりも小さくなることで、ユーザの快適性の向上に繋がる。

【0031】

なお、上記ではプレ空調制御として、サイド／センタレジスタ吹き出し口２８Ｂ（Ｖｅｎｔ）および足下吹き出し口２８Ｃ（Ｈｅａｔ）から空気を吹き出させる制御を行う態様を説明したが、本開示はこれに限定されるものではなく、上記の２つの吹き出し口に加えて、ウインドシールドガラスへ向けて空気を吹き出すデフロスタ吹き出し口２８Ａ（ＤＥＦ）からも空気を吹き出させる制御を行うようにしてもよい。

【0032】

以上の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。

【0033】

（付記１）
ユーザが乗車中の期間に、空調の種類に応じて選択した吹き出し口から空気を吹き出させる通常空調制御を行うと共に、ユーザが乗車するよりも前の期間に、前記通常空調制御よりも多数の吹き出し口から空気を吹き出させるプレ空調制御を行う制御部を含む車両用空調装置。

【0034】

（付記２）
前記制御部は、ユーザが車両に乗車する時刻が予め設定された場合、プレ空調制御で車室内の温度を目標温度に到達させる所要時間Ｔを演算し、予め設定されたユーザの乗車時刻を通常空調制御の開始タイミングと認識し、通常空調制御の開始タイミングよりも所要時間Ｔだけ前の時刻をプレ空調制御の開始タイミングと認識する付記１記載の車両用空調装置。

【0035】

（付記３）
前記制御部は、プレ空調制御の開始時刻が予め設定された場合、予め設定されたプレ空調制御の開始時刻をプレ空調制御の開始タイミングと認識し、乗車検出センサによってユーザの乗車が検出されたタイミングを通常空調制御の開始タイミングと認識する付記１記載の車両用空調装置。

【0036】

（付記４）
前記制御部は、ユーザが車両に乗車する時刻およびプレ空調制御の開始時刻が予め各々設定された場合、予め設定されたプレ空調制御の開始時刻をプレ空調制御の開始タイミングと認識し、予め設定されたユーザの乗車時刻を通常空調制御の開始タイミングと認識する付記１記載の車両用空調装置。

【符号の説明】

【0037】

１０ 車両用空調装置
２８Ｂ サイド／センタレジスタ吹き出し口
２８Ｃ 足下吹き出し口
４４ 吹き出し口切換ダンパ用アクチュエータ
４６ 制御部
６０ 乗車検出センサ

【図1】

【図2】

【図3】