JP2006076398A - シート用加熱冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 蒸れ感を発生させないように加熱冷却器もしくは送風機を制御させることで快適性の向上が図れるシート用加熱冷却装置を実現する。
【解決手段】 表面に空気吹出孔３ａが形成されたシート３と、車室内空気をシート３内に導いて空気吹出孔３ａに向けて送風する送風機５１と、その導かれた車室内空気を加熱、冷却する加熱冷却器５２と、送風機５１、加熱冷却器５２を制御するシート空調制御装置３７ｂとを備えるシート用加熱冷却装置において、空調風を吹き出す空調ユニット２１と乗員が設定する操作情報および各種センサで検出される温度、湿度情報に基づいて空調ユニット２１を制御する空調制御装置３７ａとが設けられ、シート空調制御装置３７ｂは、湿度センサ４１で検出された湿度情報に基づいて送風機５１もしくは加熱冷却器５２のいずれか一方の出力を制御する。これにより、快適性の向上が図れる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両用シートに形成された空気吹出孔に向けて加熱、冷却された空調風を吹き出すシート用加熱冷却装置に関するものであり、特に、加熱、冷却する加熱冷却器および送風機の出力の制御に関する。

従来、この種のシート用加熱冷却装置として、例えば、特許文献１に示すように、表面に空気吹出孔が形成されたシートと、このシート内に形成された空気吹出孔と連通する連通路と、この連通路に配設されたペルチェ素子からなる加熱冷却器と、上記空気吹出孔に向けて空気を送風する送風機とを備えている。

そして、シート温度またはシート用加熱冷却装置の運転状態もしくは設定温度に基づいて車室内を空調する空調装置の運転状態を修正する空調制御手段を設け、シート用加熱冷却装置と空調装置とを連動させている。これにより、乗員はシート用加熱冷却装置の運転状態を設定または再設定することで、空調装置の運転状態を変更することができ、かつシート用加熱冷却装置と空調装置とにより車室内空間を短時間で所望の温度にして、簡単な操作で快適な車室内空間を作り出すことができる（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−２９７２４３号公報

しかしながら、上記特許文献１によれば、車室内の空調温度およびシート温度を基準として車両用空調装置と連動させてシート用加熱冷却装置の温度制御を行なって温熱の快適性の向上を行なっているが、シートに着座している乗員の温熱の快適性は温度情報の他に、湿度情報を含めた制御が要求される。

つまり、シート用加熱冷却装置では、例えば、炎天下に駐車した後に、乗車して車両用空調装置が安定状態に至る前では、乗員の汗などにより、湿度が大きいときに、シートと乗員の背面との間に蒸れ感が発生して温熱の快適性が損なわれる問題がある。

そこで、本発明の目的は、上記点を鑑みたものであり、蒸れ感を発生させないように加熱冷却器もしくは送風機を制御させることで快適性の向上が図れるシート用加熱冷却装置を提供することにある。

上記、目的を達成するために、請求項１ないし請求項５に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、表面に空気吹出孔（３ａ）が形成されたシート（３）と、車室内空気をシート（３）内に導いて空気吹出孔（３ａ）に向けて送風する送風機（５１）と、この送風機（５１）により導かれた車室内空気を加熱、冷却する加熱冷却器（５２）と、送風機（５１）および加熱冷却器（５２）を制御するシート空調制御手段（３７ｂ）とを備えるシート用加熱冷却装置において、
車室内の湿度を検出する湿度センサ（４１）が設けられ、シート空調制御手段（３７ｂ）は、湿度センサ（４１）により検出された湿度情報に基づいて、送風機（５１）もしくは加熱冷却器（５２）のいずれか一方の出力を制御することを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、シート空調が湿度に応じて制御することができることで、乗員の快適性の向上が図れる。また、送風機（５１）の出力を制御する方が加熱冷却器（５２）側の出力を制御するよりも小動力である。

請求項２に記載の発明では、表面に空気吹出孔（３ａ）が形成されたシート（３）と、車室内空気をシート（３）内に導いて空気吹出孔（３ａ）に向けて送風する送風機（５１）と、この送風機（５１）により導かれた車室内空気を加熱、冷却する加熱冷却器（５２）と、送風機（５１）および加熱冷却器（５２）を制御するシート空調制御手段（３７ｂ）とを備えるシート用加熱冷却装置において、
温度調節された空調風を車室内に吹き出す空調ユニット（２１）と乗員が設定する操作情報および各種センサで検出される温度、湿度情報に基づいて空調ユニット（２１）を制御する空調制御手段（３７ａ）とが設けられ、
シート空調制御手段（３７ｂ）は、少なくとも各種センサのうち、湿度センサ（４１）で検出された湿度情報に基づいて、送風機（５１）もしくは加熱冷却器（５２）のいずれか一方の出力を制御することを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、一つの湿度センサ（４１）を設けることで空調ユニット（２１）の制御とシート空調の制御が容易にできるとともに、シート空調が湿度に応じて制御することができることで、乗員の快適性の向上が図れる。

請求項３に記載の発明では、シート空調制御手段（３７ｂ）は、湿度センサ（４１）で検出された湿度が大きいときに、送風機（５１）もしくは加熱冷却器（５２）のいずれか一方の出力を高めるように制御することを特徴としている。

請求項３に記載の発明によれば、より具体的には、湿度が大きいと乗員とシート（３）との間に蒸れ感が生じやすいが、送風機（５１）もしくは加熱冷却器（５２）のいずれかの出力を高めるように制御することで蒸れ感の発生が防止できることで快適性の向上が図れる。

請求項４に記載の発明では、湿度センサ（４１）は、シート（３）のパット内に配設していることを特徴としている。請求項４に記載の発明によれば、湿度の検出位置として最良の配設位置である。

請求項５に記載の発明では、加熱冷却器（５２）は、ペルチェ効果による熱の発生、吸収を利用して加熱、冷却するペルチェ素子（５２）であることを特徴としている。請求項５に記載の発明によれば、出力の制御を、例えば、電圧を可変するなどで容易に出力を制御できる。

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

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態におけるシート用加熱冷却装置を図１ないし図３に基づいて説明する。図１は本発明を車両用空調装置に適用させたときの車両用空調装置とシート用加熱冷却装置との全体構成を示す模式図であり、図２はシート用加熱冷却装置の車両への搭載形態を示す模式図である。

まず、シート用加熱冷却装置は、図１に示すように、背当て部３ｃおよび着座部３ｂからなるシート３と、このシート３の下部に形成された空間６に配設された加熱冷却装置５と、この加熱冷却装置５を制御するシート空調制御手段であるシート空調制御装置３７ｂおよびシート空調操作パネル５４とを備えている。

背当て部３ｃは内部に空間６と連通する第１ダクト３ｅが形成されており、その第１ダクト３ｅと連通する空気吹出孔３ａが複数個形成されている。また、着座部３ｂは内部に空間６と連通する第２ダクト３ｄが形成されており、その第２ダクト３ｄと連通する空気吹出孔３ａが複数個形成されている。

また、加熱冷却装置５は送風機５１とペルチェ素子からなる加熱冷却器５２とから構成している。そして、送風機５１はシート３内に車室内空気を導いて加熱冷却器５２を介して空気吹出孔３ａに向けて送風する。加熱冷却器５２は電力を熱に変換する周知の熱電素子であり、第１熱交換部５２ａと第２熱交換部５２ｂとからなるものであり、図示しない直流電源に電気的に接続されている。そして、第１熱交換部５２ａおよび第２熱交換部５２ｂは、内部に熱電半導体に接続された電極部（図示せず）と外部に多数の放熱、吸熱フィン部とから構成され、電流の流れる方向により送風機５１で導かれた車室内空気を加熱および冷却するものである。

ところで、空間６はシート３外に連通する排気ダクト３ｆが形成されており、この排気ダクト３ｆは上述した第１ダクト３ｅおよび第２ダクト３ｄとの間に図示しない仕切り板により区画している。つまり、第１熱交換部５２ａで加熱、冷却された空調風と、第２熱交換部５２ｂで加熱、冷却された排気とが混合することのないように形成している。また、本実施形態では、排気ダクト３ｆの下流端を車室内に開口しているが、これに限らず、排気ダクト３ｆの下流端を延長して車室外に排気するように構成しても良い。

また、図中に示す５３は温度センサであって、この温度センサ５３は空気吹出孔３ａから吹き出される空調風の吹出温度を検出する。そして、温度センサ５３で検出した温度情報をシート空調制御装置３７ｂに出力するように電気的に接続している。

シート空調制御装置３７ｂは、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵のＲＯＭ（図示せず）には、予め設定されたシート空調制御プログラムが設けられており、上記温度センサ５３からの温度情報、シート空調操作パネル５４からの操作情報の他に、空調制御手段である空調制御装置３７ａからの制御情報を入力するように電気的に接続し、温度情報、操作情報および制御情報に基づいて送風機５１と加熱冷却器５２とを制御している。

なお、シート空調操作パネル５４は、温風／冷風の切り替え、シート空調運転の開始／停止、ならびに吹出温度の設定温度調節などの操作を行なうための操作スイッチなどを備え、乗員がシート３に着座した状態で操作できる位置に配設されている。

次に、空調ユニット２１の構成について説明する。送風ダクト２２の上流側には、車室外の空気（外気）を吸入する外気吸込口２３ａ、２３ｂと車室内の空気（内気）を吸入する内気吸入口２４ａ、２４ｂとが設けられ、これら各吸入口２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂから吸入する内外気の混合割合が内外気ドア２５ａ、２５ｂによって切り替えるようになっている。

また、送風ダクト２２内には、送風機２６が設けられ、この送風機２６の下流側に、冷凍サイクル（図示せず）を構成する蒸発器２８、エアミックスドア２９およびエンジン冷却水が循環するヒータコア３０が設けられている。上記エアミックスドア２９の開度を調節することによって、ヒータコア３０を通過する空気と通過しない空気の混合割合を調節して、空調風の温度を調整するようになっている。

そして、送風ダクト２２の下流側には、車両の前面ガラスに向けて空調風を吹き出すデフロスタ吹出口（図示せず）にダクトを介して接続されるデフロスタ開口部３１と、乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すフェイス吹出口（図示せず）にダクトを介して接続されるフェイス開口部３２と、乗員の足元に向け空調風を吹き出すフット吹出口（図示せず）にダクトを介して接続されるフット開口部３３とが設けられ、これら各開口部３１、３２、３３の上流側に、それぞれ制御ドア３４、３５、３６が設けられている。

なお、空調ユニット２１は、図２に示すように、車室内前方のインストルメントパネル（図示せず）内に配置され、加熱冷却装置５は乗員席の各シート３内に配置され、空調制御装置３７ａとシート空調制御装置３７ｂとが電気的に接続するように構成している。後述するが図中に示す３８は車室内空気の内気温度を検出する内気温度センサであり、４１はその空気の湿度を検出する湿度センサである。

次に、以上の構成による空調ユニット２１は空調制御装置３７ａにより制御される。この空調制御装置３７ａは、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵のＲＯＭ（図示せず）には、予め設定された空調制御プログラムが設けられており、車両の熱負荷を検出するための内気温度センサ３８、外気温度センサ３９、日射量を検出する日射センサ４０、湿度センサ４１から検出した検出信号Ｔｒ、Ｔａｍ、Ｔｓ、Ｈｕが入力されるとともに、インストルメントパネル内に配設されたエアコン操作パネル４４からの操作信号が入力される。そして、その空調制御プログラムを実行することで、空調ユニット２１から車室内に吹き出される空調風の、運転モード、吹出口モード、吹出温度、送風量などを制御している。

また、エアコン操作パネル４４には、図示しないが、空調運転をオン／オフするＡ／Ｃスイッチと、運転モードを自動／手動に切り替えるオートスイッチと、吹出口の切り替えをフェイス、バイレベル、フット、フットデフロスタ、デフロスタのいずれかを手動で切り替える５つの吹出モード切替スイッチと、吸気モードを外気吸入／内気循環に手動で切り替える吸気モード切替スイッチと、送風量を手動で切り替える送風切替スイッチと、空調制御の目標値となる設定温度を手動設定する温度設定スイッチとが設けられている。

因みに、オートスイッチは、吹出モード切替スイッチ、吸気モード切替スイッチ、送風切替スイッチの運転モードの切り替えを自動制御させる操作スイッチであって、この操作信号が空調制御装置３７ａに入力されると、乗員が設定した設定温度と、内気温度センサ３８、外気温度センサ３９、日射センサ４０より検出された内気温度Ｔｒ、外気温度Ｔａｍ、日射量Ｔｓとに基づいて算出した目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、空調ユニット２１から車室内に吹き出す空調風の運転モード、吹出温度、送風量などの制御量を求めて制御情報として空調ユニット２１に出力して空調ユニット２１による空調が行なわれる。

一方、本実施形態のシート空調制御装置３７ｂは、空調制御装置３７ａからの制御情報のうち、少なくとも上記目標吹出温度ＴＡＯと湿度センサ４１により検出した湿度情報を入力するようにしている。そして、シート空調制御装置３７ｂによりシート用加熱冷却装置が制御されるものである。

次に、シート用加熱冷却装置の作動を説明する。具体的には、図３に示すシート空調制御プログラムのフローチャートに基づいて送風機５１、加熱冷却器５２の出力を制御している。つまり、ステップ２１０にて、空調制御装置３７ｂから目標吹出温度ＴＡＯと、湿度センサ４１により検出した湿度情報とを読み込むとともに、ステップ２２０にて、温度センサ５３により検出したシート温度、シート空調操作パネル５４からの設定温度、運転モードを読み込む。

そして、ステップ２３０にて、目標吹出温度ＴＡＯ、シート温度および設定温度に基づいて、目標シート温度を算出してシート空調仮出力特性より、送風機５１および加熱冷却器５２の出力値を仮決定する。なお、送風機５１は電圧を制御量として出力することで送風量を可変し、加熱冷却器５２は電圧を制御量として出力することで冷却、加熱量を可変するようにしている。

そして、ステップ２４０にて、ステップ２２０にて読み込まれた湿度情報に基づいて上述したシート空調仮出力値を補正する。ここでは、湿度が所定値以上のときは、シート空調の出力を高めるように制御するものであって、このときは、図中に実線で示すように、仮出力特性よりも目標シート温度が低くなる出力を発揮する電圧に補正する。

そして、この補正した加熱冷却器５２側の電圧と、仮決定した送風機５１側の電圧とをステップ２５０にて決定して出力する。これによれば、湿度が所定値以上のときは、加熱冷却器５２の冷風出力が上昇することで、乗員とシート３との間に生ずる蒸れ感の発生が防止できることで快適性の向上が図れる。

ところで、加熱冷却器５２はシート空調操作パネル５４からの操作情報が冷風モードのときには、送風機５１により導かれる車室内空気が第１熱交換部５２ａにより冷却されるとともに、第２熱交換部５２ｂにより加熱される。第１熱交換部５２ａにより冷却された冷風は第１ダクト３ｅ、第２ダクト３ｄを介して吹出孔３ａから吹き出される。第２熱交換部５２ｂにより加熱された温風は排気ダクト３ｆを介して車室外に排出される。

一方、操作情報が温風モードのときには、送風機５１により導かれる車室内空気が第１熱交換部５２ａにより加熱されるとともに、第２熱交換部５２ｂにより冷却される。第１熱交換部５２ａにより加熱された温風は第１ダクト３ｅ、第２ダクト３ｄを介して吹出孔３ａから吹き出される。第２熱交換部５２ｂにより冷却された冷風は排気ダクト３ｆを介して車室外に排出される。

以上の第１実施形態によるシート用加熱冷却装置によれば、シート空調制御装置３７ｂは、少なくとも各種センサのうち、湿度センサ４１で検出された湿度情報に基づいて、加熱冷却器５２の出力を制御することにより、シート空調が湿度に応じて制御することができることで、乗員の快適性の向上が図れる。

また、湿度センサ４１で検出された湿度が大きいときに、加熱冷却器５２の出力を高めるように制御することにより、湿度が大きいと乗員とシート３との間に蒸れ感が生じやすいが、送風機（５１）もしくは加熱冷却器（５２）のいずれかの出力を高めるように制御することで蒸れ感の発生が防止できることで快適性の向上が図れる。なお、加熱冷却器５２は、ペルチェ効果による熱の発生、吸収を利用して加熱、冷却するペルチェ素子であることにより出力の制御を、例えば、電圧を可変するなどで容易に出力を制御できる。

（第２実施形態）
以上の第１実施形態では、湿度センサ４１で検出された湿度情報に基づいて、加熱冷却器５２の出力を制御するように構成したが、これに限らず、加熱冷却器５２の出力値は仮出力値のままとして、送風機５１の出力を制御しても良い。具体的には、図４に示すように、ステップ２４０ａにて、送風機５１に出力する電圧を制御して送風量を可変させても良い。これによれば、送風機５１側を制御することで、加熱冷却器５２の出力制御よりも省動力が図れる。

（第３実施形態）
以上の実施形態では、車両用空調装置の熱負荷条件を検出するための内気温度センサ３８の近傍に湿度センサ４１を設けたが、これに限らず、具体的には、図５に示すように、シート３のパット内に配設しても良い。これによれば、湿度の検出位置として最良の配設位置であって、乗員が着座したときに正確な湿度を検出することができる。

（他の実施形態）
以上の実施形態では、加熱冷却装置５を送風機５１と加熱冷却器５２とから構成して、シート３の下部に形成された空間６に配設したが、これに限らず、図６に示すように、シート３の下部に形成された空間６に一つの送風機５１を配設し、背当て部３ｃ内および着座部３ｂ内にそれぞれ加熱冷却器５２を配設して、送風ダクト５５で送風機５１に接続して構成しても良い。

また、以上の実施形態では、加熱冷却器５２をペルチェ素子で構成したが、これに限らず、熱電変換機能を有する熱電素子を用いて構成してもよく。また、電子冷却素子を用いて構成しても良い。また、以上の実施形態では、送風機５１をシート３内の空間６内に配設させたが、これに限らず、シート３の近傍に設けても良い。

本発明の第１実施形態における車両用空調装置とシート用加熱冷却装置との全体構成を示す模式図である。 本発明の第１実施形態におけるシート用加熱冷却装置の車両への搭載形態を示す模式図である。 本発明の第１実施形態におけるシート空調制御プログラムの制御処理を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態におけるシート空調制御プログラムの制御処理を示すフローチャートである。 本発明の第３実施形態における車両用空調装置とシート用加熱冷却装置との全体構成を示す模式図である。 他の実施形態におけるシート用加熱冷却装置の全体構成を示す模式図である。

符号の説明

３…シート
３ａ…空気吹出孔
２１…空調ユニット
３７ａ…空調制御装置（空調制御手段）
３７ｂ…シート空調制御装置（シート空調制御手段）
４１…湿度センサ
５１…送風機
５２…加熱冷却器、ペルチェ素子

Claims (5)

1. 表面に空気吹出孔（３ａ）が形成されたシート（３）と、
   車室内空気を前記シート（３）内に導いて前記空気吹出孔（３ａ）に向けて送風する送風機（５１）と、
   前記送風機（５１）により導かれた車室内空気を加熱、冷却する加熱冷却器（５２）と、
   前記送風機（５１）および前記加熱冷却器（５２）を制御するシート空調制御手段（３７ｂ）とを備えるシート用加熱冷却装置において、
   車室内の湿度を検出する湿度センサ（４１）が設けられ、
   前記シート空調制御手段（３７ｂ）は、前記湿度センサ（４１）により検出された湿度情報に基づいて、前記送風機（５１）もしくは前記加熱冷却器（５２）のいずれか一方の出力を制御することを特徴とするシート用加熱冷却装置。
2. 表面に空気吹出孔（３ａ）が形成されたシート（３）と、
   車室内空気を前記シート（３）内に導いて前記空気吹出孔（３ａ）に向けて送風する送風機（５１）と、
   前記送風機（５１）により導かれた車室内空気を加熱、冷却する加熱冷却器（５２）と、
   前記送風機（５１）および前記加熱冷却器（５２）を制御するシート空調制御手段（３７ｂ）とを備えるシート用加熱冷却装置において、
   温度調節された空調風を車室内に吹き出す空調ユニット（２１）と乗員が設定する操作情報および各種センサで検出される温度、湿度情報に基づいて前記空調ユニット（２１）を制御する空調制御手段（３７ａ）とが設けられ、
   前記シート空調制御手段（３７ｂ）は、少なくとも前記各種センサのうち、湿度センサ（４１）で検出された湿度情報に基づいて、前記送風機（５１）もしくは前記加熱冷却器（５２）のいずれか一方の出力を制御することを特徴とするシート用加熱冷却装置。
3. 前記シート空調制御手段（３７ｂ）は、前記湿度センサ（４１）で検出された湿度が大きいときに、前記送風機（５１）もしくは前記加熱冷却器（５２）のいずれか一方の出力を高めるように制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のシート用加熱冷却装置。
4. 前記湿度センサ（４１）は、前記シート（３）のパット内に配設していることを特徴とする請求項３に記載のシート用加熱冷却装置。
5. 前記加熱冷却器（５２）は、ペルチェ効果による熱の発生、吸収を利用して加熱、冷却するペルチェ素子（５２）であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のシート用加熱冷却装置。

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