JP2020032913A - 車両空調システム及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の空気抵抗の増大を抑制することと、空調ユニットの冷却効率の低下を抑制することとを適切に行うことができる車両空調システム及びその制御方法を提供する。
【解決手段】車両空調システム１０は、車両１２のルーフパネル１４との間に通気路１６を形成するルーフカバー１８と、通気路１６に設けられた空調ユニット２０とを備える。ルーフカバー１８には、通気路１６に空気を導入する導入口３２と、導入口３２を開閉する導入口開閉部３４と、通気路１６に導入された空気を排出する排出口３８と、が設けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両空調システム及びその制御方法に関する。

例えば、特許文献１に示すように、車両の屋根（ルーフパネル）に設置される空調ケースと、該空調ケースの内部に配設される空調ユニットとを備える車両空調システムが知られている。空調ケースには、車両の前方及び後方に向かってそれぞれ開口する開口部が設けられる。これらの開口部を介して空調ケースの内部に走行風等の空気が流通することで、空調ユニットの凝縮器等が冷却される。

特開２００５−１２５８９６号公報

上記のように、車両の屋根に設置した空調ケース内に空気を流入させると、車両の走行時等に空気抵抗が増大する懸念がある。しかしながら、空気抵抗の増大を抑制するべく、空調ケース内への空気の流入を遮断すると、凝縮器での冷媒の放熱等が妨げられ、冷却効率が低下することが懸念される。

そこで、本発明は、車両の空気抵抗の増大を抑制することと、空調ユニットの冷却効率の低下を抑制することとを適切に行うことができる車両空調システム及びその制御方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、車両のルーフパネルとの間に通気路を形成するルーフカバーと、前記通気路に設けられた空調ユニットと、を備える車両空調システムであって、前記ルーフカバーには、前記通気路に空気を導入する導入口と、前記導入口を開閉する導入口開閉部と、前記通気路に導入された空気を排出する排出口と、が設けられる。

本発明の別の一態様は、車両のルーフパネルとの間に通気路を形成するルーフカバーと、前記通気路に設けられた空調ユニットと、を備える車両空調システムの制御方法であって、前記ルーフカバーには、前記通気路に空気を導入する導入口と、制御装置の制御に基づき前記導入口を開閉する導入口開閉部と、前記通気路に導入された空気を排出する排出口と、が設けられ、前記通気路の内部温度が前記車両の外部温度以下であるか否かを判定する内部温度判定工程を有し、前記内部温度判定工程で、前記内部温度が前記外部温度よりも大きいと判定した場合、前記導入口を開状態とし、前記内部温度が前記外部温度以下であると判定した場合、前記空調ユニットの圧縮機の温度又は前記圧縮機内の冷媒の圧力が所定値以下であるか否かを判定する空調負荷判定工程を行い、前記空調負荷判定工程で、前記圧縮機の温度又は前記圧縮機内の冷媒の圧力が所定値より大きいと判定した場合、前記導入口を開状態とし、前記圧縮機の温度又は前記圧縮機内の冷媒の圧力が所定値以下であると判定した場合、前記空調ユニットが動作しているか動作を停止しているかを判定する空調ユニット判定工程を行い、前記空調ユニット判定工程で、前記空調ユニットが動作していると判定した場合、前記導入口を開状態とし、前記空調ユニットの動作が停止していると判定した場合、前記導入口を閉状態とする。

本発明のまた別の一態様は、車両のルーフパネルとの間に通気路を形成するルーフカバーと、前記通気路に設けられた空調ユニットと、を備える車両空調システムの制御方法であって、前記ルーフカバーには、前記通気路に空気を導入する導入口と、前記車両の乗員の選択に応じて前記導入口を開閉可能な導入口開閉部と、前記通気路に導入された空気を排出する排出口と、が設けられ、制御装置により、前記導入口が開状態であるか否かを判定する導入口判定工程を有し、前記導入口判定工程で、前記導入口が開状態ではないと判定した場合、前記制御装置は前記空調ユニットの動作を停止する制御を行い、前記導入口が開状態であると判定した場合、前記乗員が前記空調ユニットを動作状態とすることを選択しているか否かを前記制御装置により判定する空調判定工程を行い、前記空調判定工程で、前記乗員が前記空調ユニットを動作状態とすることを選択していると判定した場合、前記制御装置は前記空調ユニットを動作状態とする制御を行い、前記乗員が前記空調ユニットを動作状態とすることを選択していないと判定した場合、前記制御装置は前記空調ユニットの動作を停止する制御を行う。

この車両空調システムでは、導入口開閉部により導入口を開閉することができる。このため、導入口を閉じることで、通気路内への空気の流入を遮断して、車両の空気抵抗が増大することを抑制できる。一方、導入口を開くことで、通気路内に空気を導入して凝縮器等を良好に冷却することが可能になるため、空調ユニットの冷却効率を向上させることができる。従って、本発明によれば、車両の空気抵抗の増大を抑制することと、空調ユニットの冷却効率の低下を抑制することとを適切に行うことができる。

本発明の第１実施形態に係る車両空調システムのブロック図である。 図１の車両空調システムが搭載された車両の外観構成図である。 図１の車両空調システムの制御方法を説明するフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る車両空調システムのブロック図である。 図４の車両空調システムの制御方法を説明するフローチャートである。

以下、本発明に係る車両空調システム及びその制御方法について、好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の図において、同一又は同様の機能及び効果を奏する構成要素に対しては同一の参照符号を付し、繰り返しの説明を省略する場合がある。

図１に示すように、本発明の第１実施形態に係る車両空調システム１０は、車両１２のルーフパネル１４との間に通気路１６を形成するルーフカバー１８と、通気路１６に設けられた空調ユニット２０と、通気路１６に空気を取り込む冷却ファン２２と、空調ユニット２０や冷却ファン２２等を制御する制御装置２３とを備える。

なお、車両空調システム１０が適用される車両１２の好適な例としては、小型の電気自動車（ＭＥＶ：Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）等が挙げられるが、特にこれに限定されるものではない。また、以下では、図１に示す矢印方向に従って、前後、上下、左右の方向を説明する。「前方」は車両１２の進行方向であり、「後方」はその逆方向である。「左方」及び「右方」は前方を向いた車両１２の乗員Ｐから見た左右の方向である。

図２に示すように、ルーフカバー１８は、車両１２の前方に臨む前壁２４と、後方に臨む後壁２６と、左方及び右方にそれぞれ臨む一組の側壁２８と、上方に臨み且つルーフパネル１４と間隔をおいて対向する天井壁３０とが一体化されて構成される。なお、右方の側壁２８は、左方の側壁２８と同様に構成されるため、その図示を省略している。

前壁２４は、例えば、前方から後方に向かうに連れて、ルーフパネル１４から離間する方向に傾斜して設けられる。また、図１に示すように、前壁２４には、前方に向かって開口し、通気路１６に空気を導入可能とする導入口３２と、導入口３２を開閉する導入口開閉部３４とが設けられる。導入口開閉部３４は、左右方向を軸として少なくとも１つのルーバーフィン３５を回転することで導入口３２を開閉するルーバー機構からなり、開閉アクチュエータ３６によって駆動される。

後壁２６には、後方に向かって開口し、通気路１６内の空気を排出可能とする排出口３８と、排出口３８を開閉する排出口開閉部４０とが設けられる。排出口開閉部４０も、導入口開閉部３４と同様にルーバー機構からなり、開閉アクチュエータ４２によって駆動される。

図２に示すように、左右の側壁２８のそれぞれには、左右の側方に向かって開口する側方口４４と、側方口４４を開閉する側方口開閉部４６とが設けられる。側方口開閉部４６も、導入口開閉部３４と同様にルーバー機構からなり、不図示の開閉アクチュエータによって駆動される。

図１に示すように、天井壁３０には、上方に向かって開口する上方口４８と、上方口４８を開閉する上方口開閉部５０とが設けられる。上方口開閉部５０は、天井壁３０の上方口４８の近傍において前後方向へ摺動することで上方口４８を開閉するスライド機構からなり、開閉アクチュエータ５２によって駆動される。

なお、第１実施形態では、導入口開閉部３４と、排出口開閉部４０と、側方口開閉部４６との各々をルーバー機構とし、上方口開閉部５０をスライド機構としたが特にこれらに限定されるものではない。導入口開閉部３４、排出口開閉部４０、側方口開閉部４６は、ルーバー機構に代えて、スライド機構から構成することや、その他の開閉機構から構成することも可能である。上方口開閉部５０は、スライド機構に代えて、ルーバー機構から構成することや、その他の開閉機構から構成することも可能である。

ルーフカバー１８がルーフパネル１４を覆うことによって、ルーフカバー１８とルーフパネル１４との間に通気路１６が形成される。通気路１６には、該通気路１６の内部の温度を検出する温度センサ（温度情報取得部）５４が設けられている。

空調ユニット２０は、ルーフパネル１４に貫通形成された空調取込口５６及び空調吹出口５８を介して車両１２のキャビン６０に連通するダクト６２と、ダクト６２内の空気を冷却する冷凍サイクル装置６４と、キャビン６０の空気を空調取込口５６からダクト６２に取り込むともに、冷凍サイクル装置６４で冷却された空気（以下、冷却風ともいう）を空調吹出口５８からキャビン６０に吹き出すダクトファン６６とを有する。

空調吹出口５８は、例えば、車両１２の前方のシートＳに着座した乗員Ｐの頭部ＰＨの近傍に配設されることが好ましく、該頭部ＰＨに対して前方から冷却風を吹き出し可能に設けられることが一層好ましい。また、空調吹出口５８には、冷却風が吹き出される方向を、ルーバー等により調整可能な風向調整機構（不図示）が設けられてもよい。空調取込口５６は、空調吹出口５８よりも後方に設けられることが好ましい。

ダクト６２は、前端部が空調吹出口５８に連通し、後端部が空調取込口５６に連通することで、通気路１６の前方から後方に向かって延在する。また、ダクト６２の上方の外壁面６２ａと、ルーフカバー１８の天井壁３０とは離間して配置され、互いの間に空気が流通することが可能なスペースが形成されている。

ダクト６２の内部の後方側には、ダクトファン６６と、冷凍サイクル装置６４の蒸発器６８が収容されている。本実施形態では、ダクト６２内の空調取込口５６の近傍にダクトファン６６が配設され、該ダクトファン６６よりも前方（空調吹出口５８側）に蒸発器６８が配設されているが、ダクトファン６６は、蒸発器６８よりも前方に配設されてもよい。

冷凍サイクル装置６４は、圧縮機７０と、凝縮器７２と、不図示の膨張弁と、蒸発器６８とが不図示の冷媒配管を介して順次接続されて構成される。圧縮機７０は、通気路１６内におけるルーフパネル１４の左方又は右方の側壁２８（図２参照）と、ダクト６２の外壁面６２ａとの間であって、ダクトファン６６の側方に配設され、冷媒を圧縮する。圧縮機７０には、該圧縮機７０の温度又は圧縮機７０内の冷媒の圧力（以下、これらを総称して「圧縮機７０の温度等」ともいう）を検出することが可能な空調負荷センサ（空調負荷情報取得部）７４が設けられている。

凝縮器７２は、通気路１６内におけるダクト６２よりも後方に配設され、圧縮機７０で圧縮された冷媒を、通気路１６内の空気と熱交換させることにより冷却して、液化させる。膨張弁は、液化した冷媒を減圧して断熱膨張させる。

蒸発器６８は、上記の通り、ダクト６２内に配設されるため、通気路１６内の凝縮器７２よりも前方に配置される。また、蒸発器６８は、膨張弁を経て低温となった冷媒と、ダクト６２内に取り込まれたキャビン６０の空気とを熱交換させることで、該空気を冷却する。

冷却ファン２２は、通気路１６内の凝縮器７２よりも後方に設けられる。通気路１６では、開状態にある導入口３２、側方口４４、上方口４８から排出口３８に向かって車両１２の走行風や自然風等が流通する。この際、冷却ファン２２を駆動することで、より効率的に通気路１６に空気を取り込んで流通させることが可能になる。なお、冷却ファン２２は、通気路１６内の空気の流通を促すことが可能な位置であれば、どこに配設されてもよく、導入口３２の近傍に配設されてもよい。

制御装置２３は、制御部７６と、操作パネル７８と、ダクトファンドライバ８０と、冷却ファンドライバ８２と、圧縮機ドライバ８４とを備える。制御部７６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、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、ＲＯＭ内に空調制御のためのプログラムを記憶しており、そのプログラムに基づいて各種演算、処理を行う。

操作パネル７８は、例えば、車両１２のインストルメントパネル８６又はその付近に設けられ、空調ユニット２０のオンオフスイッチ（不図示）等を有する。乗員Ｐがオンオフスイッチを操作することで、空調ユニット２０の起動及び動作停止を切り換えるための切換信号、換言すると、キャビン６０に対する冷却風の供給開始及び供給停止を切り換えるための切換信号が制御部７６に入力される。

制御部７６は、空調ユニット２０を起動する切換信号が入力された場合、圧縮機７０等を駆動するための制御信号を圧縮機ドライバ８４に出力するとともに、ダクトファン６６を駆動するための制御信号をダクトファンドライバ８０に出力する。これによって、圧縮機７０等が駆動するため、冷凍サイクル装置６４の冷媒配管内を冷媒が状態変化しながら循環し、蒸発器６８の温度が低下する。また、ダクトファン６６が駆動するため、キャビン６０の空気がダクト６２に取り込まれ、蒸発器６８との熱交換により冷却風となった後、キャビン６０に吹き出される。すなわち、空調ユニット２０が動作している状態（オン）となる。

一方、制御部７６は、空調ユニット２０の動作を停止状態とする切換信号が入力された場合、圧縮機７０等の動作を停止するための制御信号を圧縮機ドライバ８４に出力するとともに、ダクトファン６６の動作を停止するための制御信号をダクトファンドライバ８０に出力する。これによって、圧縮機７０等の動作が停止するため、冷凍サイクル装置６４における冷媒の循環が停止する。また、ダクトファン６６の動作が停止するため、キャビン６０とダクト６２との間の空気の循環が停止する。すなわち、空調ユニット２０の動作が停止している状態（オフ）となる。

なお、操作パネル７８には、モード選択スイッチ（不図示）が設けられてもよい。この場合、乗員Ｐがモード選択スイッチを操作して、例えば、冷却空気の温度や風量を最小とする弱モードや、最大とする強モード等を選択することで、各種モードに応じた操作信号が制御部７６に入力される。そして、制御部７６が、操作信号に基づく圧縮機制御信号を圧縮機ドライバ８４に出力することで、冷凍サイクル装置６４における冷媒循環量等が調整され、蒸発器６８の温度が調整される。また、制御部７６が、操作信号に基づくダクトファン制御信号をダクトファンドライバ８０に出力することで、ダクトファン６６の運転状態（回転量、送風量）が調整される。その結果、蒸発器６８との熱交換によって冷却される冷却風の温度や、キャビン６０に供給される冷却風の風量等が乗員Ｐの選択に応じて調整される。

制御装置２３は、上記の空調ユニット２０の制御に併せて、ルーフカバー１８の導入口３２、排出口３８、側方口４４（図２参照）、上方口４８（以下、これらを総称して「通気口」とする）の開閉と、冷却ファン２２の起動及び動作停止とを制御する。具体的には、制御装置２３は、通気路１６の内部温度、空調ユニット２０の空調負荷、空調ユニット２０が動作しているか否かの少なくとも一つに基づいて通気口を開閉する。

すなわち、制御部７６は、温度センサ５４から入力される温度検出信号、空調負荷センサ７４から入力される空調負荷検出信号、操作パネル７８から入力される切換信号の少なくとも一つに基づいて、開閉アクチュエータ３６、４２、５２及び側方口開閉部４６を駆動する開閉アクチュエータ（以下、これらを総称して、単に「開閉アクチュエータ」ともいう）に駆動信号を出力する。これにより、導入口開閉部３４、排出口開閉部４０、側方口開閉部４６、上方口開閉部５０（以下、これらを総称して「開閉部」ともいう）が導入口３２、排出口３８、側方口４４、上方口４８をそれぞれ開閉する。

なお、第１実施形態では、導入口３２の開閉と連動して、排出口３８、側方口４４、上方口４８の開閉を行うこととする。このため、制御部７６から開閉アクチュエータ３６に導入口３２を開状態とする駆動信号が出力された場合、他の開閉アクチュエータにも排出口３８、側方口４４、上方口４８のそれぞれを閉状態とする駆動信号が出力される。導入口３２を閉状態とする駆動信号についても同様である。しかしながら、特にこれらに限定されるものではなく、導入口３２と、排出口３８と、側方口４４と、上方口４８とをそれぞれ異なるタイミングで開閉してもよい。

制御部７６は、通気路１６の内部温度に基づいて通気口を開閉する場合、例えば、温度検出信号に基づき内部温度が車両１２の外部温度（外気温）以下であるか否かを判定する。そして、内部温度が外部温度よりも大きいと判定した場合には、通気口を開状態とする駆動信号を開閉アクチュエータに出力する。一方、内部温度が外部温度以下であると判定した場合には、通気口を閉状態とする駆動信号を開閉アクチュエータに出力する。

また、制御部７６は、空調ユニット２０の空調負荷に基づいて通気口を開閉する場合、例えば、空調負荷検出信号に基づき圧縮機７０の温度等が所定値以下であるか否かを判定する。そして、圧縮機７０の温度等が所定値より大きいと判定した場合には、空調負荷が大きいと判断して、通気口を開状態とする駆動信号を開閉アクチュエータに出力する。一方、圧縮機７０の温度等が所定値以下であると判定した場合には、空調負荷が小さいと判断して、通気口を閉状態とする駆動信号を開閉アクチュエータに出力する。

なお、キャビン６０を冷却する際の空調負荷が増大すると、圧縮機７０の負荷も増大するため、圧縮機７０の温度や、圧縮機７０内の冷媒の圧力が上昇する。このため、圧縮機７０の温度等と所定値とを比較することで、空調負荷が大きいか否か、換言すると、空調負荷が、凝縮器７２等を冷却して冷却効率の向上を図ることが必要な大きさになっているか否かを判断することができる。

さらに、制御部７６は、空調ユニット２０が動作しているか否かに基づいて通気口を開閉する場合、例えば、切換信号に基づき空調ユニット２０の動作が停止しているか否かを判定する。そして、空調ユニット２０が動作していると判定した場合、通気口を開状態とする駆動信号を開閉アクチュエータに出力する。一方、空調ユニット２０の動作が停止していると判定した場合、通気口を閉状態とする駆動信号を開閉アクチュエータに出力する。

制御部７６は、開閉アクチュエータに通気口を開状態とする駆動信号を出力した場合、冷却ファンドライバ８２に冷却ファン２２を動作状態とする冷却ファン制御信号を出力する。また、開閉アクチュエータに通気口を閉状態とする駆動信号を出力する場合には、該駆動信号の出力の前に、冷却ファンドライバ８２に冷却ファン２２の動作を停止状態とする冷却ファン制御信号を出力する。

第１実施形態に係る車両空調システム１０は、基本的には以上のように構成される。次に、図３を参照しつつ、第１実施形態に係る車両空調システム１０の制御方法について説明する。

はじめに、ステップＳ１において、通気路１６の内部温度が車両１２の外部温度以下であるか否かを判定する内部温度判定工程を行う。ステップＳ１で、内部温度が外部温度よりも大きいと判定した場合（ステップＳ１：ＮＯ）には、ステップＳ２に進み、通気口を開状態とした後、ステップＳ３に進み、冷却ファン２２を動作状態（オン）とする。これによって、冷却ファン２２の作用下に、開状態の通気口を介して通気路１６に空気を流通させることができる。ステップＳ３の処理の後は、ステップＳ１に戻る。

ステップＳ１で、内部温度が外部温度以下であると判定した場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）には、ステップＳ４に進み、圧縮機７０の温度等が所定値以下であるか否かを判定する空調負荷判定工程を行う。

ステップＳ４で、圧縮機７０の温度等が所定値より大きいと判定した場合（ステップＳ４：ＮＯ）には、上記のステップＳ２、ステップＳ３へと進んだ後、ステップＳ１に戻る。

ステップＳ４で、圧縮機７０の温度等が所定値以下であると判定した場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）には、ステップＳ５に進み、空調ユニット２０の動作が停止（オフ）しているか否かを判定する空調ユニット判定工程を行う。

ステップＳ５で、空調ユニット２０が動作している（オン）と判定した場合（ステップＳ５：ＮＯ）には、上記のステップＳ２、ステップＳ３へと進んだ後、ステップＳ１に戻る。

ステップＳ５で、空調ユニット２０の動作が停止している（オフ）と判定した場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）には、ステップＳ６に進み、冷却ファン２２の動作を停止状態（オフ）とした後、ステップＳ７に進み、通気口を閉状態とする。このステップＳ７の処理の後、第１実施形態に係るフローチャートは終了する。なお、ステップＳ６とステップＳ７を逆に実行することもできる。すなわち、ステップＳ７を行った後にステップＳ６を行うようにしてもよい。

以上から、第１実施形態に係る車両空調システム１０では、導入口開閉部３４により導入口３２を開閉することができる。このため、導入口３２を閉じることで、通気路１６内への空気の流入を遮断して、走行時の車両１２の空気抵抗が増大することを抑制できる。一方、導入口３２を開くことで、通気路１６内に空気が導入されるため、凝縮器７２での冷媒の放熱等を促して、空調ユニット２０の冷却効率を向上させることができる。従って、この車両空調システム１０によれば、車両１２の空気抵抗の増大を抑制することと、空調ユニット２０による冷却効率の低下を抑制することとを適切に行うことができる。

上記の車両空調システム１０では、通気路１６の内部温度、空調ユニット２０の空調負荷、空調ユニット２０が動作しているか否かの少なくとも一つに基づいて、導入口開閉部３４による導入口３２の開閉を制御する制御装置２３を備えることとした。この場合、制御装置２３により、上記の条件に応じて、導入口３２の開閉が制御されるため、車両１２の乗員Ｐの追加操作を必要とすることなく、車両１２の空気抵抗の低減と、空調ユニット２０による冷却効率の向上とを適切に行うことができる。

上記の車両空調システム１０では、内部温度及び車両１２の外部温度に関する情報を取得する温度情報取得部（温度センサ５４）を備え、制御装置２３は、内部温度が外部温度よりも大きいとき、導入口３２を開状態とするように、導入口開閉部３４を制御することとした。内部温度が外部温度より大きくなると、凝縮器７２での冷媒の放熱が妨げられ易くなる。従って、内部温度が外部温度より大きいときに、制御装置２３により導入口３２を開状態とし、通気路１６に空気を導入することで、適切なタイミングで内部温度を低下させて、凝縮器７２での冷媒の放熱を促すことが可能になる。その結果、空調ユニット２０の冷却効率を効果的に向上させることができる。

上記の車両空調システム１０では、空調ユニット２０の圧縮機７０の温度又は圧縮機７０内の冷媒の圧力に関する情報を取得する空調負荷情報取得部（空調負荷センサ７４）を備え、制御装置２３は、圧縮機７０の温度又は圧縮機７０内の冷媒の圧力が所定値より大きいとき、導入口３２を開状態とするように、導入口開閉部３４を制御することとした。上記の通り、圧縮機７０の温度等が所定値より大きいとき、空調ユニット２０の空調負荷が大きくなっていると判断することができる。従って、圧縮機７０の温度等が所定値より大きいときに、制御装置２３により導入口３２を開状態とし、通気路１６に空気を導入することで、適切なタイミングで内部温度を低下させて、凝縮器７２での冷媒の放熱を促すことが可能になる。その結果、空調ユニット２０の冷却効率を効果的に向上させることができる。

上記の車両空調システム１０では、制御装置２３は、空調ユニット２０が動作しているとき導入口３２を開き、空調ユニット２０の動作が停止しているとき導入口３２を閉じるように、前記導入口開閉部３４を制御することとした。この場合、空調ユニット２０の動作時には、導入口３２を介して通気路１６に空気が導入されることになるため、効率的に空調ユニット２０を動作させることができる。一方、空調ユニット２０の動作停止時には、導入口３２を閉状態とする。すなわち、空調ユニット２０の動作時以外は、通気路１６への空気の流入が遮断される。従って、空調ユニット２０の冷却効率を高めることと、車両１２の空気抵抗を低減することとの均衡を適切に図ることが可能になる。

上記の車両空調システム１０では、通気路１６に空気を取り込む冷却ファン２２を備え、制御装置２３は、導入口３２を閉じることに応じて、冷却ファン２２の動作を停止する（又は、冷却ファン２２の動作を停止することに応じて、導入口３２を閉じる）こととした。冷却ファン２２を動作させることにより、導入口３２を介して通気路１６に効果的に空気を取り込むことが可能になる。また、導入口３２を閉じることに応じて冷却ファン２２の動作を停止することで、冷却ファン２２を無駄なく適切なタイミングで動作させることが可能になり、消費電力の低減等を図ることができる。勿論、冷却ファン２２の動作を停止することに応じて導入口３２を閉じる場合も同様である。

上記の車両空調システム１０では、制御装置２３は、内部温度が車両１２の外部温度以下であるか否かを判定し、内部温度が外部温度よりも大きいとき、導入口３２を開状態とし、内部温度が外部温度以下であるとき、圧縮機７０の温度又は圧縮機７０内の冷媒の圧力が所定値以下であるか否かを判定し、圧縮機７０の温度又は圧縮機７０内の冷媒の圧力が所定値より大きいとき、導入口３２を開状態とし、圧縮機７０の温度又は圧縮機７０内の冷媒の圧力が所定値以下であるとき、空調ユニット２０が動作を停止しているか否かを判定し、空調ユニット２０が動作しているとき、導入口３２を開状態とし、空調ユニット２０の動作が停止しているとき、導入口３２を閉状態とすることとした。

通気路１６の内部温度が外部温度より小さいとき（第１の条件を満たすとき）には、通気路１６に空気を導入しなくても、凝縮器７２で冷媒の放熱を行うことが可能である。圧縮機７０の温度等が所定値以下であるとき（第２の条件を満たすとき）には、空調負荷が、凝縮器７２等を冷却して冷却効率の向上を図ることが必要とされる大きさに達していないと判断することができる。そもそも空調ユニット２０が動作を停止しているとき（第３の条件を満たすとき）には、凝縮器７２を冷却する必要性が低い。従って、これらの第１〜第３の条件を全て満たすときに、導入口３２を閉状態とすることで、空調ユニット２０の冷却効率を維持しつつ、車両１２の空気抵抗を効果的に低減することができる。

なお、第１実施形態に係る車両空調システム１０では、第１〜第３の条件を満たしているか否かを、上記の通り、内部温度判定工程と、空調負荷判定工程と、空調ユニット判定工程とをこの順に行って判定することとしたが、特にこれに限定されるものではない。例えば、内部温度判定工程と、空調負荷判定工程と、空調ユニット判定工程とを、どのような順序で行うようにしてもよいし、これらの工程から１つ又は２つのみを選択して行うようにしてもよい。

上記の車両空調システム１０では、通気路１６に空気を取り込む冷却ファン２２を備え、制御装置２３は、導入口３２を開状態とする場合に冷却ファン２２を起動し、導入口３２を閉状態とする場合に冷却ファン２２の動作を停止することとした。この場合、冷却ファン２２を動作させることで、開状態の導入口３２を介して通気路１６に良好に空気を導入することができるため、空調ユニット２０の冷却効率をより効果的に向上させることができる。一方、導入口３２を閉状態とする前に冷却ファン２２の動作を停止することで、通気路１６に空気が導入されない状態で冷却ファン２２が無駄に動作することを回避できる。ひいては、消費電力の低減を図ることが可能になる。

上記の車両空調システム１０では、ルーフカバー１８に、排出口３８を開閉する排出口開閉部４０とが設けられ、排出口開閉部４０は、導入口３２の開閉と連動して排出口３８を開閉することとした。

上記の車両空調システム１０において、ルーフカバー１８に、車両１２の前方に向かって開口する導入口３２と、車両１２の後方に向かって開口する排出口３８とに加えて、車両１２の側方に向かって開口する側方口４４と、側方口４４を開閉する側方口開閉部４６とが設けられ、側方口開閉部４６は、導入口３２の開閉と連動して側方口４４を開閉することとした。

上記の車両空調システム１０において、ルーフカバー１８には、車両１２の前方に向かって開口する導入口３２と、車両１２の後方に向かって開口する排出口３８とに加えて、車両１２の上方に向かって開口する上方口４８と、上方口４８を開閉する上方口開閉部５０とが設けられ、上方口開閉部５０は、導入口３２の開閉と連動して上方口４８を開閉することとした。

これらの場合、導入口３２を開くことに連動して、排出口３８、側方口４４、上方口４８を開くことで、通気路１６に一層良好に空気を流通させることが可能になる。一方、導入口３２を閉じることに連動して、排出口３８、側方口４４、上方口４８を閉じることで、車両１２の空気抵抗を低減することができる。なお、ルーフカバー１８には、側方口４４及び上方口４８の何れか一つ又は複数が選択的に設けられることとしてもよいし、何れも設けられていないこととしてもよい。また、ルーフカバー１８には、排出口開閉部４０、側方口開閉部４６、上方口開閉部５０の何れか一つ又は複数が選択的に設けられることとしてもよいし、何れも設けられていないこととしてもよい。さらに、排出口３８は、ルーフカバー１８の後端付近に対し、上方に向かって開口するように設けられてもよい。

上記の車両空調システム１０では、導入口開閉部３４は、回転によって導入口３２を開閉するルーバー機構、又は、摺動によって導入口３２を開閉するスライド機構を有することとした。排出口開閉部４０、側方口開閉部４６、上方口開閉部５０も同様である。この場合、通気口を簡単な構成で容易に開閉することが可能になる。

次に、図４及び図５を参照しつつ、第２実施形態に係る車両空調システム９０について説明する。この車両空調システム９０では、導入口３２を開状態とするか閉状態とするかを乗員Ｐにより選択可能である点で、第１実施形態に係る車両空調システム１０と主に相違する。

具体的には、図４に示すように、車両空調システム９０は、開閉アクチュエータ３６、４２、５２等（図１参照）に代えて、駆動機構９２を備え、制御部７６（図１参照）に代えて、制御部９４を備えている。駆動機構９２は、例えば、乗員Ｐの操作により、開閉部を駆動して通気口を開閉する。

駆動機構９２は、例えば、インストルメントパネル８６又はその付近に設けられるレバー９６と、不図示のワイヤ及びロッド等を備え、乗員Ｐのレバー９６の操作により生じる動力を、ワイヤ及びロッド等を介して開閉部に伝達することで、通気口を開閉することが可能に構成されている。この種の駆動機構９２としては、公知のものを用いることができるため、詳細な説明は省略する。なお、駆動機構９２は、例えば、操作パネル７８等に設けられた開閉スイッチ（不図示）を乗員Ｐが操作することで出力される開閉信号に基づき開閉部を駆動する不図示のアクチュエータ等から構成されてもよい。

制御部９４は、例えば、乗員Ｐによる駆動機構９２の操作等に基づき、通気口を閉状態としたことを検出した場合、空調ユニット２０の動作を停止するための制御信号を圧縮機ドライバ８４に出力するとともに、ダクトファン６６の動作を停止するための制御信号をダクトファンドライバ８０に出力する。これによって、圧縮機７０等の動作が停止するため、冷凍サイクル装置６４における冷媒の循環が停止する。また、ダクトファン６６の動作が停止するため、キャビン６０とダクト６２との間の空気の循環が停止する。すなわち、空調ユニット２０の動作が停止している状態となる。

また、制御部９４は、例えば、乗員Ｐによる駆動機構９２の操作等に基づき、通気口を開状態としたことを検出した場合、操作パネル７８のオンオフスイッチを介した乗員Ｐの選択に基づいて空調ユニット２０の起動又は動作停止を行う。

つまり、制御部９４は、通気口が開状態であるときに、操作パネル７８のオンオフスイッチの操作を介して空調ユニット２０を起動する切換信号が入力された場合、圧縮機７０等を駆動するための制御信号を圧縮機ドライバ８４に出力するとともに、ダクトファン６６を駆動するための制御信号をダクトファンドライバ８０に出力する。これによって、空調ユニット２０が動作する。

一方、制御部９４は、通気口が閉状態であるときに、操作パネル７８のオンオフスイッチの操作を介して空調ユニット２０の動作を停止する切換信号が入力された場合、圧縮機７０等の駆動を停止するための制御信号を圧縮機ドライバ８４に出力するとともに、ダクトファン６６の駆動を停止するための制御信号をダクトファンドライバ８０に出力する。これによって、空調ユニット２０の動作が停止する。

制御部９４は、導入口３２が開状態であり且つ空調ユニット２０の動作が停止している場合、温度検出信号に基づき内部温度と外部温度とを比較する。そして、内部温度が外部温度より大きいときに、冷却ファンドライバ８２に冷却ファン２２を動作状態とする冷却ファン制御信号を出力する。一方、内部温度が外部温度より小さいときに、冷却ファンドライバ８２に冷却ファン２２の動作を停止する冷却ファン制御信号を出力する。また、制御部９４は、導入口３２が開状態であり且つ空調ユニット２０が動作している場合、冷却ファンドライバ８２に冷却ファン２２を動作状態とする冷却ファン制御信号を出力する。

第２実施形態に係る車両空調システム９０は、基本的には以上のように構成される。次に、図５を参照しつつ、第２実施形態に係る車両空調システム９０の制御方法について説明する。

はじめに、ステップＳ１０１において、乗員Ｐの選択によって通気口が開状態となっているか否かを判定する導入口判定工程を行う。ステップＳ１０１で、通気口が開状態ではない、すなわち、通気口が閉状態であると判定した場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）には、ステップＳ１０２に進み、空調ユニット２０の動作を停止状態（オフ）とする。その後、ステップＳ１０３に進み、冷却ファン２２の動作を停止状態（オフ）とする。このステップＳ１０３の処理の後、第２実施形態に係るフローチャートは終了する。

一方、ステップＳ１０１で、通気口が開状態であると判定した場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）には、ステップＳ１０４に進み、例えば、切換信号に基づき、乗員Ｐにより空調ユニット２０を動作状態（オン）とする選択がなされているか否かを判定する空調判定工程を行う。

ステップＳ１０４で、空調ユニット２０を動作状態とする選択がなされていない、すなわち、空調ユニット２０の動作を停止状態（オフ）とする選択がなされていると判定した場合（ステップＳ１０４：ＮＯ）には、ステップＳ１０５に進み、空調ユニット２０の動作を停止状態とする。その後、ステップＳ１０６に進み、内部温度が外部温度以下であるか否かを判定する内部温度判定工程を行う。

ステップＳ１０６で、内部温度が外部温度以下であると判定した場合（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）には、ステップＳ１０３に進む。ステップＳ１０６で、内部温度が外部温度よりも大きいと判定した場合（ステップＳ１０６：ＮＯ）には、ステップＳ１０７に進み、冷却ファン２２を動作状態（オン）とする。ステップＳ１０７の処理の後は、ステップＳ１０１に戻る。

一方、ステップＳ１０４で、空調ユニット２０を動作状態とする選択がなされていると判定した場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）には、ステップＳ１０８に進み、空調ユニット２０を動作状態（オン）とする。その後、ステップＳ１０７へと進んだ後、ステップＳ１０１に戻る。

以上から、第２実施形態に係る車両空調システム９０においても、導入口開閉部３４により導入口３２を開閉することができるため、車両１２の空気抵抗の増大を抑制することと、空調ユニット２０による冷却効率の低下を抑制することとを適切に行うことができる。

上記の車両空調システム９０では、導入口３２の開閉が車両１２の乗員Ｐにより選択され、導入口３２が閉じることに応じて、空調ユニット２０の動作を停止する制御装置２３を備えることとした。この場合、乗員Ｐが所望するタイミングで導入口３２を開閉することができる。また、導入口３２を閉じるタイミングで、空調ユニット２０の動作を停止するため、通気路１６への空気の流入が遮断された状態、換言すると、冷却効率が低下する懸念がある状態で、空調ユニット２０が動作することを回避できる。

上記の車両空調システム９０では、導入口３２が開状態にあるとき、制御装置２３は、乗員Ｐの選択に基づいて空調ユニット２０の起動又は動作停止を行うこととした。導入口３２が開状態にあるときは、導入口３２を介して通気路１６に空気を流入させることができるため、乗員Ｐが空調ユニット２０を起動させることを選択した場合であっても、空調ユニット２０を効率よく動作させることができる。

上記の車両空調システム９０では、通気路１６に空気を取り込む冷却ファン２２を備え、制御装置２３は、導入口３２が開状態であり且つ空調ユニット２０の動作が停止している場合、通気路１６の内部温度と車両１２の外部温度とを比較し、内部温度が外部温度より大きいときに冷却ファン２２を動作させ、内部温度が外部温度以下であるときに冷却ファン２２の動作を停止することとした。

導入口３２が開状態であり且つ空調ユニット２０の動作が停止している場合、冷却ファン２２を動作させて導入口３２に空気を導入すれば、通気路１６を効果的に冷却することができ、冷却ファン２２の動作を停止すれば、消費電力の低減等を図ることが可能になる。従って、内部温度が外部温度よりも大きいときに、冷却ファン２２を動作させることで、通気路１６の温度を低下させて、日射等に対するキャビン６０の断熱性を高めることが可能になる。一方、内部温度が外部温度以下であるときには、冷却ファン２２の動作を停止することで、消費電力の低減を図ることができる。

上記の車両空調システム９０では、制御装置２３は、導入口３２が開状態であり且つ空調ユニット２０が動作している場合、冷却ファン２２を動作させることとした。空調ユニット２０が動作している場合に、冷却ファン２２を動作させることで、凝縮器７２での冷媒の放熱を促して、空調ユニット２０の冷却効率のさらなる向上を図ることが可能になる。

本発明は、上記した実施形態に特に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

１０、９０…車両空調システム １２…車両
１４…ルーフパネル １６…通気路
１８…ルーフカバー ２０…空調ユニット
２２…冷却ファン ２３…制御装置
３２…導入口 ３４…導入口開閉部
３８…排出口 ４０…排出口開閉部
４４…側方口 ４６…側方口開閉部
４８…上方口 ５０…上方口開閉部
５４…温度センサ ７４…空調負荷センサ
７６、９４…制御部 Ｐ…乗員

Claims (20)

1. 車両のルーフパネルとの間に通気路を形成するルーフカバーと、前記通気路に設けられた空調ユニットと、を備える車両空調システムであって、
   前記ルーフカバーには、前記通気路に空気を導入する導入口と、前記導入口を開閉する導入口開閉部と、前記通気路に導入された空気を排出する排出口と、が設けられる、車両空調システム。
2. 請求項１記載の車両空調システムにおいて、
   前記通気路の内部温度、前記空調ユニットの空調負荷、前記空調ユニットが動作しているか否かの少なくとも一つに基づいて、前記導入口開閉部による前記導入口の開閉を制御する制御装置を備える、車両空調システム。
3. 請求項２記載の車両空調システムにおいて、
   前記内部温度及び前記車両の外部温度に関する情報を取得する温度情報取得部を備え、
   前記制御装置は、前記内部温度が前記外部温度よりも大きいとき、前記導入口を開状態とするように、前記導入口開閉部を制御する、車両空調システム。
4. 請求項２又は３記載の車両空調システムにおいて、
   前記空調ユニットの圧縮機の温度又は前記圧縮機内の冷媒の圧力に関する情報を取得する空調負荷情報取得部を備え、
   前記制御装置は、前記圧縮機の温度又は前記圧縮機内の冷媒の圧力が所定値より大きいとき、前記導入口を開状態とするように、前記導入口開閉部を制御する、車両空調システム。
5. 請求項２〜４の何れか１項に記載の車両空調システムにおいて、
   前記制御装置は、前記空調ユニットが動作しているとき前記導入口を開き、前記空調ユニットの動作が停止しているとき前記導入口を閉じるように、前記導入口開閉部を制御する、車両空調システム。
6. 請求項２〜５の何れか１項に記載の車両空調システムにおいて、
   前記通気路に空気を取り込む冷却ファンを備え、
   前記制御装置は、前記導入口を閉じることに応じて、前記冷却ファンの動作を停止するか、又は、前記冷却ファンの動作を停止することに応じて、前記導入口を閉じる、車両空調システム。
7. 請求項２記載の車両空調システムにおいて、
   前記制御装置は、
   前記内部温度が前記車両の外部温度以下であるか否かを判定し、前記内部温度が前記外部温度よりも大きいとき、前記導入口を開状態とし、前記内部温度が前記外部温度以下であるとき、前記空調ユニットの圧縮機の温度又は前記圧縮機内の冷媒の圧力が所定値以下であるか否かを判定し、
   前記圧縮機の温度又は前記圧縮機内の冷媒の圧力が所定値より大きいとき、前記導入口を開状態とし、前記圧縮機の温度又は前記圧縮機内の冷媒の圧力が所定値以下であるき、前記空調ユニットが動作を停止しているか否かを判定し、
   前記空調ユニットが動作しているとき、前記導入口を開状態とし、前記空調ユニットの動作が停止しているとき、前記導入口を閉状態とする、車両空調システム。
8. 請求項７記載の車両空調システムにおいて、
   前記通気路に空気を取り込む冷却ファンを備え、
   前記制御装置は、前記導入口を開状態とする場合に前記冷却ファンを起動し、前記導入口を閉状態とする場合に前記冷却ファンの動作を停止する、車両空調システム。
9. 請求項１記載の車両空調システムにおいて、
   前記導入口の開閉が前記車両の乗員により選択され、
   前記導入口が閉じることに応じて、前記空調ユニットの動作を停止する制御装置を備える、車両空調システム。
10. 請求項９記載の車両空調システムにおいて、
    前記導入口が開状態にあるとき、前記制御装置は、前記乗員の選択に基づいて前記空調ユニットの起動又は動作停止を行う、車両空調システム。
11. 請求項１０記載の車両空調システムにおいて、
    前記通気路に空気を取り込む冷却ファンを備え、
    前記制御装置は、前記導入口が開状態であり且つ前記空調ユニットの動作が停止している場合、前記通気路の内部温度と前記車両の外部温度とを比較し、
    前記内部温度が前記外部温度より大きいときに前記冷却ファンを動作させ、前記内部温度が前記外部温度より小さいときに前記冷却ファンの動作を停止する、車両空調システム。
12. 請求項１１記載の車両空調システムにおいて、
    前記制御装置は、前記導入口が開状態であり且つ前記空調ユニットが動作している場合、前記冷却ファンを動作させる、車両空調システム。
13. 請求項１〜１２の何れか１項に記載の車両空調システムにおいて、
    前記ルーフカバーには、前記排出口を開閉する排出口開閉部が設けられ、
    前記排出口開閉部は、前記導入口の開閉と連動して前記排出口を開閉する、車両空調システム。
14. 請求項１〜１３の何れか１項に記載の車両空調システムにおいて、
    前記ルーフカバーには、前記車両の前方に向かって開口する前記導入口と、前記車両の後方に向かって開口する前記排出口とに加えて、前記車両の側方に向かって開口する側方口と、前記側方口を開閉する側方口開閉部とが設けられ、
    前記側方口開閉部は、前記導入口の開閉と連動して前記側方口を開閉する、車両空調システム。
15. 請求項１〜１４の何れか１項に記載の車両空調システムにおいて、
    前記ルーフカバーには、前記車両の前方に向かって開口する前記導入口と、前記車両の後方に向かって開口する前記排出口とに加えて、前記車両の上方に向かって開口する上方口と、前記上方口を開閉する上方口開閉部とが設けられ、
    前記上方口開閉部は、前記導入口の開閉と連動して前記上方口を開閉する、車両空調システム。
16. 請求項１〜１５の何れか１項に記載の車両空調システムにおいて、
    前記導入口開閉部は、回転によって前記導入口を開閉するルーバー機構、又は、摺動によって前記導入口を開閉するスライド機構を有する、車両空調システム。
17. 車両のルーフパネルとの間に通気路を形成するルーフカバーと、前記通気路に設けられた空調ユニットと、を備える車両空調システムの制御方法であって、
    前記ルーフカバーには、前記通気路に空気を導入する導入口と、制御装置の制御に基づき前記導入口を開閉する導入口開閉部と、前記通気路に導入された空気を排出する排出口と、が設けられ、
    前記通気路の内部温度が前記車両の外部温度以下であるか否かを判定する内部温度判定工程を有し、
    前記内部温度判定工程で、前記内部温度が前記外部温度よりも大きいと判定した場合、前記導入口を開状態とし、前記内部温度が前記外部温度以下であると判定した場合、前記空調ユニットの圧縮機の温度又は前記圧縮機内の冷媒の圧力が所定値以下であるか否かを判定する空調負荷判定工程を行い、
    前記空調負荷判定工程で、前記圧縮機の温度又は前記圧縮機内の冷媒の圧力が所定値より大きいと判定した場合、前記導入口を開状態とし、前記圧縮機の温度又は前記圧縮機内の冷媒の圧力が所定値以下であると判定した場合、前記空調ユニットが動作しているか動作を停止しているかを判定する空調ユニット判定工程を行い、
    前記空調ユニット判定工程で、前記空調ユニットが動作していると判定した場合、前記導入口を開状態とし、前記空調ユニットの動作が停止していると判定した場合、前記導入口を閉状態とする、車両空調システムの制御方法。
18. 請求項１７記載の車両空調システムの制御方法において、
    前記車両空調システムは、前記通気路に空気を取り込む冷却ファンをさらに備え、
    前記制御装置は、前記導入口を開状態とする場合に前記冷却ファンを起動し、前記導入口を閉状態とする場合に前記冷却ファンの動作を停止する、車両空調システムの制御方法。
19. 車両のルーフパネルとの間に通気路を形成するルーフカバーと、前記通気路に設けられた空調ユニットと、を備える車両空調システムの制御方法であって、
    前記ルーフカバーには、前記通気路に空気を導入する導入口と、前記車両の乗員の選択に応じて前記導入口を開閉可能な導入口開閉部と、前記通気路に導入された空気を排出する排出口と、が設けられ、
    制御装置により、前記導入口が開状態であるか否かを判定する導入口判定工程を有し、
    前記導入口判定工程で、前記導入口が開状態ではないと判定した場合、前記制御装置は前記空調ユニットの動作を停止する制御を行い、前記導入口が開状態であると判定した場合、前記乗員が前記空調ユニットを動作状態とすることを選択しているか否かを前記制御装置により判定する空調判定工程を行い、
    前記空調判定工程で、前記乗員が前記空調ユニットを動作状態とすることを選択していると判定した場合、前記制御装置は前記空調ユニットを動作状態とする制御を行い、前記乗員が前記空調ユニットを動作状態とすることを選択していないと判定した場合、前記制御装置は前記空調ユニットの動作を停止する制御を行う、車両空調システムの制御方法。
20. 請求項１９記載の車両空調システムの制御方法において、
    前記車両空調システムは、前記通気路に空気を取り込む冷却ファンをさらに備え、
    前記導入口判定工程で、前記導入口が開状態ではないと判定して、前記空調ユニットの動作を停止する制御を行った場合、前記制御装置は、前記冷却ファンの動作を停止状態とする制御を行い、
    前記空調判定工程で、前記乗員が前記空調ユニットを動作状態とすることを選択していると判定して、前記空調ユニットを動作状態とする制御を行った場合、前記制御装置は、前記冷却ファンを動作状態とする制御を行い、
    前記空調判定工程で、前記乗員が前記空調ユニットを動作状態とすることを選択していないと判定して、前記空調ユニットの動作を停止する制御を行った場合、前記制御装置により、前記通気路の内部温度が前記車両の外部温度以下であるか否かを判定する内部温度判定工程を行い、
    前記内部温度判定工程で、前記内部温度が前記外部温度以下であると判定した場合、前記制御装置は、前記冷却ファンの動作を停止状態とする制御を行い、前記内部温度が前記外部温度より大きいと判定した場合、前記制御装置は、前記冷却ファンを動作状態とする制御を行う、車両空調システムの制御方法。

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