JP2006335317A - シート空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 シートバック側の送風において、風量を確保し、かつ、冷暖房効果も得ることができるシート空調装置を提供する。
【解決手段】 シートクッション２の下部の第１の送風機６より座面ペルチェモジュール８および背面通風ダクト１８内の背面ペルチェモジュール２０へそれぞれ送風する。背面通風ダクトの下流端は開口部１９が、シートバック９に設けた第２の送風機１３の吸気口１４近傍に配置されている。バックボード１６と背面通風ダクトとの間には通気口１７が開口し、内気がバックボード内に流入可能となっている。これにより、第２の送風機の送風量は開口部からの冷風と通気口からの内気との混合風となり、冷房効果のある大風量の空気をシートバック表面へ送風することができる。なお、冷房効果を不要とするとき通風ドア２１を閉じても、第２の送風機の送風量は減ずることなく、大風量を確保できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、シート表面より温風または冷風を出すシート空調装置に関する。

従来より、快適な着座感を実現するために、特に着座員の背中部への送風を行うシート空調装置として、シートクッションに設けた送風機より、長いダクトによってシートバックに設けたペルチェモジュールに送風し、このペルチェモジュールよりシートバックの表面へ空調風を吹き出すようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

また、シートバック内へペルチェモジュールおよび送風機を一体化して配置し、これにより着座員の背中へ空調風を送風するものも検討されている（例えば、特許文献２参照）。

あるいは、シートバックには、ペルチェモジュールを用いず送風機のみ配置して、シートバックより大風量の送風のみを行うものもある（例えば、特許文献３参照）。
特開２００４−２１５７４８号公報（図１０） 特開２００３−２５２０３６号公報 特開２００３−２８５６２８号公報

上記特許文献１に記載の従来技術は、ペルチェモジュールにより昇温または降温させた空調風をシートバック表面より吹き出すことはできるが、シートバックへの装着のためにダクトを細くせざるを得ず、さらに、ペルチェモジュールでの熱交換においてダクト風量の半分は排熱に回さざるを得ず、残りの半分しかシート表面へ吹き出すことができないため、シート表面への十分な吹出風量を確保することが困難であった。

上記特許文献２に記載の従来技術は、シートバック内に送風機も配置して、ペルチェモジュールへのダクトを不要としているので、上記特許文献１の場合よりも送風量は多くとることは可能である。しかし、シートバック内への配置という点から、送風機の大きさ（寸法）は自ずと制限され、また、排熱の必要性も考慮すると、必要な風量を確保することは困難であった。

一方、上記特許文献３に記載の従来技術は、ペルチェモジュールでの排熱が不要であるので、大風量化が容易であるが、内気温度の風しか送風できないので、昇温または降温された空気を発生させることができず、冷暖房効果は期待できない。

本発明は、上記点に鑑み、シートバック側の送風において、風量を確保し、かつ、冷暖房効果も得ることができるシート空調装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、シートクッション（２）およびシートバック（９）の表皮より送風するシート空調装置（１）であって、シートクッションの内部に設けられ、シートクッションの吹出口（５）よりシートクッションの表面（３）へ送風する第１の送風機（６）と、シートバックの背面（１５）に吸気口（１４）を備え、シートバックの吹出口（１２）よりシートバックの表面（１０）に吸気口から吸入した空気を送風する第２の送風機（１３）と、一方の上流端（１８ａ）が第１の送風機の吐出側に接続され、他方の下流端に上流端からの風を第２の送風機の吸気口へ供給する開口部（１９）が形成されるとともに、上流端と下流端との間に上流端からの風を通す背面ペルチェモジュール（２０）を備える背面通風ダクト（１８）と、を備え、背面通風ダクトの開口部は、第２の送風機の吸気口に近接配置されるとともに、吸気口より吸気される流量が開口部より送風される流量より多いことを特徴とする。

この発明によれば、第１の送風機から背面通風ダクトへ送風されて背面ペルチェモジュールを通って開口部より送風される風は、背面通風ダクトの開口部に近接配置された第２の送風機の吸気口より第２の送風機に吸入される。さらに、第２の送風機は、開口部からの送風量より多い流量の風を吸気口より吸入する。これにより、第２の送風機は、開口部からの比較的少ない流量の空調風を含む、この空調風より多い流量の風をシートバックの吹出口よりシートバックの表面に吹き出すことができる。したがって、シートバックには、冷暖房効果を有する大風量の風を吹き出すことができる。

請求項２に記載のように、吸気口近傍には、開口部における空気流れを吸気口へ導くガイド部材（２２）を設けるようにすれば、開口部から吹き出される背面ペルチェモジュールによる空調風を効率的に第２の送風機に吸入させることができる。

また、請求項３に記載のように、シートバックの背面側には、第２の送風機の吸気口および背面通風ダクトを覆うバックボード（１６）を設けるとともに、ガイド部材をバックボードのシートバック側の面に設けるようにすれば、シート空調装置の組み付け時に、開口部とガイド部材および吸気口との位置決めを容易に行うことができる。また、バックボードが吸気口を覆うことにより、吸気口に吸入される空気温度の急激な変化を抑制することができる。

さらに、請求項４に記載のように、背面通風ダクト内に、背面通風ダクト内の流量を調節する通風ドア（２１）を設けることにより、第２の送風機の吸気口に吸入される風の冷暖房効果を調節することができる。

請求項５に記載の発明は、クールダウンの要否を判定するとともに、クールダウン要と判定された場合に通風ドアを開いて、背面通風ダクトを全開とし、かつ、背面ペルチェモジュールを作動させる制御手段（３０）を備えることを特徴とする。

これにより、特に、シート温度が高くクールダウンが必要とみなされる場合に、開口部から冷房効果を奏する風を吹き出して第２の送風機に吸入させることができ、シートバックの表面へこの冷房効果のある大風量の送風を行うことができる。

さらに、請求項６に記載のように、制御手段は、クールダウン不要と判定された場合に通風ドアを閉じて、背面通風ダクトを全閉とし、かつ、背面ペルチェモジュールの作動を停止させることができる。これにより、例えばシート温度が低下してクールダウンが不要となった場合に、シートバック表面への送風において冷房効果を抑制した送風を行うことができるので、感覚が敏感な腰部に対して冷えすぎを防止して快適な空調フィーリングを与えることができる。

なお、請求項７に記載のように、シートクッションには、第１の送風機の吐出側とシートクッションの吹出口との間に座面ペルチェモジュール（８）を設けるようにすれば、シートクッションより、冷暖房効果のある空調風を吹き出すことができる。

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。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本第１実施形態のシート空調装置１の概略構成を示す図である。なお、図１中の矢印は、風の流れ方向を示している。

シート空調装置１は、シートクッション２の表面３へ送風する第１の送風機６と、シートバック９の表面１０へ送風する第２の送風機１３とを備えている。

第１の送風機６は、シートクッション２のクッション材４の下部に配置され、第１の送風機６の吐出側に接続されたダクト７により座面ペルチェモジュール８へ送風する。この送風により、座面ペルチェモジュール８で熱交換された冷気、または暖気が、シートクッション２の吹出口５より通気性を備えた表皮で構成されるクッション表面３へ吹き出される。

なお、座面ペルチェモジュール８および後述する背面ペルチェモジュール２０は、周知の構成を備え、ペルチェ素子に通電される電流の方向に応じて、冷却および排熱（加熱）方向を変える、すなわち、吹出側より吹き出す風を冷房風および暖房風のいずれにも切替えて利用することできる。このとき、ペルチェモジュール８、２０に入る送風量の約半分に相当する排熱側の風は、空調に寄与しないものとして、空調に影響を与えない場所に排出される。

第２の送風機１３は、シートバック９のクッション材１１の背面側１５に吸気口１４が開口するように配置され、吸気口１４から吸入した空気をシートバック９の吹出口１２より通気性を備えた表皮で構成されるシートバッククッション１１の表面１０へ吹き出す。

第１の送風機６の吐出側には、また、背面通風ダクト１８の上流端１８ａが接続されている。背面通風ダクト１８は、シートバック９の背面側１５を覆うように形成されたバックボード１６内で、シートバック９の背面側１５に沿って上方へ延在している。そして、図２の斜視図に示すように、背面通風ダクト１８の他方の下流端に形成された開口部１９が、バックボード１６で覆われた空間内に開放され、第２の送風機１３の吸気口１４に近接して開口するよう配置されている。

なお、背面通風ダクト１８とバックボード１６との間には、通気口１７が形成されており、シートバック９付近の内気がこの通気口１７よりシートバック９の背面側１５へ流入できるようになっている。また、第２の送風機１３の送風量、すなわち吸気口１４を通過する流量は、開口部１９より吹き出される風の流量より大きくなるよう設定されている。

背面通風ダクト１８内には、開口部１９付近に背面ペルチェモジュール２０が配置されている。これにより、第１の送風機６より背面通風ダクト１８内に送風された風が背面ペルチェモジュール２０を通過するとき熱交換されて空調風（冷気または暖気）となり、開口部１９より吸気口１４に向けて吹き出される。

これにより、第２の送風機１３の作動により吸気口１４において負圧が形成されると、背面通風ダクト１８を通って開口部１９より吹き出される空調風は、開口部１９に近接する吸気口１４における負圧により第２の送風機１３に吸入されるとともに、通気口１７より吸気口１４の周囲に達した内気も第２の送風機１３に吸入される。

したがって、第２の送風機１３は、圧損の影響が抑制され、十分な風量の空調風と内気との混合した風を吹出口１２へ送風することができる。

背面通風ダクト１８内には、上流端１８ａ付近に通風ドア２１が設けられている。通風ドア２１は、図示しないアクチュエータにより開度が調節され、全開位置の開度のとき、背面通風ダクト１８内の通風抵抗を最小、すなわち流量を最大とし、全閉位置の開度のとき背面通風ダクト１８を遮断して流量を０とする。また、全開と全閉との間の開度に調節されることにより、背面通風ダクト１８内の流量をその開度に応じたものに設定することができる。

なお、通風ドア２１が全閉状態のとき、第１の送風機６が発生する風は、全量がダクト７より座面ペルチェモジュール８へ送られる。それに対して、通風ドア２１が全開状態のときは、第１の送風機６が発生する風の一部が背面通風ダクト１８へ流れ込み、残りの送風量が座面ペルチェモジュール８へ送られる。

次に、本第１実施形態のシート空調装置１の電気制御部について説明する。シート空調装置１は、制御手段としてのシート空調ＥＣＵ３０を備えている。シート空調ＥＣＵ３０は、マイクロコンピュータおよび周辺回路により構成されている。

図３に示すように、シート空調ＥＣＵ３０の入力側には、シート温度センサ３１とエアコンＥＣＵ３２とが接続されている。シート温度センサ３１は、シートクッション２またはシートバック９のクッション材４、１１の適宜箇所に配設され、クッション材４または１１の温度に代表されるシート温度を検出しその検出信号をシート空調ＥＣＵ３０へ出力する。

エアコンＥＣＵ３２は、フロントエアコンの制御装置であり、本実施形態では、フロントエアコン制御に用いられる内気温度、外気温度、日射量および目標吹出温度ＴＡＯを表す信号をシート空調ＥＣＵ３０へ出力する。

シート空調ＥＣＵ３０の出力側には、第１の送風機６、第２の送風機１３、座面ペルチェモジュール８、背面ペルチェモジュール２０および通風ドア２１が接続されている。

シート空調ＥＣＵ３０は、第１および第２の送風機６、１３のモータをそれぞれデューティ制御して第１および第２の送風機６、１３に必要な風量を発生させる。

また、シート空調ＥＣＵ３０は、座面ペルチェモジュール８および背面ペルチェモジュール２０の各ペルチェ素子への通電方向の制御および通電のＯＮ−ＯＦＦ制御を行い、座面および背面ペルチェモジュール８、２０のそれぞれにおいて冷却（または加熱）作動を行わせる。

さらに、シート空調ＥＣＵ３０は、通風ドア２１を回動するためのアクチュエータ（図示せず）を回転駆動し、通風ドア２１を全開状態ないし全閉状態の位置へ位置決めする。

次に、シート空調装置１の作動について説明する。図４は、シート空調ＥＣＵ３０が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。この制御ルーチンは、シート空調ＥＣＵ３０の電源がオンされるとともに開始され、所定時間ごとに繰り返される。

まずステップＳ１００で、クールダウンが必要か否かが判定される。この判定においては、シート温度センサ３１により検出されたシート温度がしきい値以上であれば、クールダウン要、すなわちシートの温度を急速に低下させる必要があると判定するものである。

なお、この判定において、エアコンＥＣＵ３２からの内気温度、外気温度、日射量および目標吹出温度ＴＡＯ等の値を用いてクールダウン要と判定することも可能である。あるいは、フロントエアコンがマニュアル駆動の場合は、フロントエアコンにおいて冷房運転が選択された直後を、クールダウン要と判定してもよい。

クールダウン不要と判定されたら、ステップＳ１７０へ移行し、シート空調装置１における定常運転を行う。クールダウン要と判定されたら、ステップＳ１１０へ移行し、通風ドア２１を全開とする。

さらに、次のステップＳ１２０で、第１の送風機（座面ファン）６および第２の送風機（背面ファン）１３を、それぞれ最大送風レベルで作動させる。また、ステップＳ１３０で座面ペルチェモジュール８および背面ペルチェモジュール２０を共にＯＮとする。

この状態におけるシート空調装置１の配風状態を図５を用いて説明する。なお、図５において、カッコ内に風量比を示し、第１の送風機６の送風量を３、第２の送風機１３の送風量を１．５とし、各ペルチェモジュール８、２０における排熱風量は通過風量の半分として図示している。また、各部での圧損、風漏れ等がないものとしている。

第１の送風機６が発生する送風量３のうち、座面ペルチェモジュール８側には送風量２、通風ドア２１が全開となった背面通風ダクト１８側には残りの送風量１が流れる。座面ペルチェモジュール８で半分の送風量１の冷風とし、これがシートクッション２の吹出口５よりクッション表面３へ吹き出される。

一方、背面通風ダクト１８へ送られた風の半分の送風量０．５が背面ペルチェモジュール２０で冷風となり開口部１９より吹き出される。第２の送風機１３は、この開口部１９からの冷風０．５と、通気口１７よりバックボード１６内に流入した内気を残りの風量１分吸入し、これら冷気と内気の混合風量１．５をシートバック９の吹出口１２よりシートバック表面１０へ送風する。

このように、特にシートバック９では、第２の送風機１３が発生する最大送風量をそのままシートバック表面１０より着座員の背中へ吹き出すことができると共に、その吹出風は、背面ペルチェモジュール２０にて冷却された風を無駄なく含むことができる。したがって、クールダウンが必要なときにシートバック９へ大風量かつ冷房効果の高い送風を行うことができる。

換言すれば、シートバック９の吹出口１２より冷房効果のある大風量の風を吹き出すために、背面ペルチェモジュール２０への送風量を少なくすることができるので、背面通風ダクト１８を細くすることができる。そして、第１の送風機６においてシートバック９への送風量を少なくすることができるので、第１の送風機６を必要以上に大型化する必要なく、すなわち、比較的小型、低能力のもので、シートクッション２における吹出風量を多くすることができる。

ステップＳ１４０で、クールダウンが不要か、すなわち、クールダウンを終了してよいか否かが判定される。この判定においては、シート温度センサ３１により検出されたシート温度がしきい値以下となれば、クールダウン終了と判定するものである。

なお、この判定において、エアコンＥＣＵ３２からの内気温度、外気温度、日射量および目標吹出温度ＴＡＯ等の値を用いてクールダウン不要と判定することも可能である。あるいは、フロントエアコンがマニュアル駆動の場合は、ステップＳ１００におけるクールダウン開始の時点から一定時間経過後を、クールダウン終了と判定してもよい。

クールダウン終了と判定されないときはステップＳ１１０へ戻ってクールダウン作動を継続し、クールダウン終了と判定されたときには、ステップＳ１５０へ移行して、通風ドア２１を全閉状態とする。

同時に、ステップＳ１６０で背面ペルチェモジュール１６０への通電をＯＦＦとする。これにより、送風量が０となった背面通風ダクト１８内で、誤ってペルチェモジュール１６０を作動させることによるペルチェ素子の損傷を防止することができる。

その後、ステップＳ１７０において、シート空調装置１の定常運転が行われる。定常運転では、シートクッション２において必要な冷房能力を発生するよう第１の送風機６および座面ペルチェモジュール８が制御され、一方、シートバック９においては、腰冷え感を解消するために必要な内気の送風量を発生するよう第２の送風機１３が制御される。

このクールダウン終了後の定常運転時における、シート空調装置１の配風状態を図６を用いて説明する。なお、図６においても、図５と同様、第１の送風機６の送風量を３、第２の送風機１３の送風量を１．５とし、各ペルチェモジュール８、２０における排熱風量は通過風量の半分として図示している。また、各部での圧損、風漏れ等がないものとしている。

第１の送風機６が発生する送風量３は、背面通風ダクト１８へは流れ込むことができないため、全量が座面ペルチェモジュール８へ送風され、そのうちの半分の風量１．５が冷風となってシートクッション２の吹出口５より表面３へ吹き出される。

一方、背面通風ダクト１８の開口部１９からの吹出風量は０であるので、第２の送風機１３が吸気口１４より吸入する風量１．５は、全て通気口１７よりバックボード１６内に流入した内気である。

これにより、シート空調装置１は、シートクッション２においては、背面通風ダクト１８への配風がないため第１の送風機８が発生する送風量全てを座面ペルチェモジュール８へ送ることができる。一方、シートバック９側では、第１の送風機８の送風量に拘わらず、単独にシートバック９の表面１０への内気送風量を発生することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。本第２実施形態は、上記第１実施形態とは、背面通風ダクト１８の開口部１９にガイド部材２２を設けた点のみが異なり、他の構成は同じである。以下、異なる構成のみについて説明する。

図７は、第２実施形態の開口部１９近傍の概略構成を示す図である。第１実施形態と同様、背面通風ダクト１８の開口部１９は、バックボード１６で覆われた空間内に開放され、第２の送風機１３の吸気口１４に近接して開口するよう配置されている。

バックボード１６のシートバック９側の面には、ガイド部材２２が一体的に設けられている。これは、例えば、樹脂製のバックボード１６にガイド形状の部材２２を成形することができる。

ガイド部材２２は、矩形平板がその一辺方向に凹形状となるよう曲げられた形状を有している。そして、バックボード１６のシートバック９への組み付け時、ガイド部材２２の先端部２２ａが、吸気口１４の開口部１９に近接する辺の対向辺に近接するように、成形されている。

これにより、開口部１９から吹き出される背面ペルチェモジュール２０を通過した風を効果的に第２の送風機１３の吸気口１４へ導くことができる。しかも、ガイド部材２２の周辺端部２２ｂは、開口部１９との間で開放されているので、通気口１７よりバックボード１６内に流入して周辺端部２２ｂ付近に存在する空気（内気）をも第２の送風機１３に吸い込ませることができる。

なお、ガイド部材２２は、図８に示すように、背面通風ダクト１８から延長して設けてもよい。さらには、ガイド部材２２を、第２の送風機１３の吸気口１４端部より延長して設けてもよい。

第１実施形態のシート空調装置１の概略構成を示す図である。 図１における開口部近傍を示す斜視図である。 電気制御部の構成を示す図である。 第１実施形態における制御ルーチンを示すフローチャートである。 クールダウン時のシート空調装置の配風状態を説明するための図である。 定常運転時のシート空調装置の配風状態を説明するための図である。 第２実施形態における開口部近傍を示す図である。 他の実施形態におけるガイド部材を示す図である。

符号の説明

１…シート空調装置、２…シートクッション、３…シートクッション表面（表皮）、
５…吹出口、６…第１の送風機、８…座面ペルチェモジュール、９…シートバック、
１０…シートバック表面（表皮）、１２…吹出口、１３…第２の送風機、
１４…吸気口、１６…バックボード、１８…背面通風ダクト、１９…開口部、
２０…背面ペルチェモジュール、２１…通風ドア、３０…シート空調ＥＣＵ。

Claims (7)

1. シートクッション（２）およびシートバック（９）の表皮より送風するシート空調装置（１）であって、
   前記シートクッションの内部に設けられ、前記シートクッションの吹出口（５）より前記シートクッションの表面（３）へ送風する第１の送風機（６）と、
   前記シートバックの背面（１５）に吸気口（１４）を備え、前記シートバックの吹出口（１２）より前記シートバックの表面（１０）に前記吸気口から吸入した空気を送風する第２の送風機（１３）と、
   一方の上流端（１８ａ）が前記第１の送風機の吐出側に接続され、他方の下流端に前記上流端からの風を前記第２の送風機の前記吸気口へ供給する開口部（１９）が形成されるとともに、前記上流端と下流端との間に前記上流端からの風を通す背面ペルチェモジュール（２０）を備える背面通風ダクト（１８）と、を備え、
   前記背面通風ダクトの開口部は、前記第２の送風機の前記吸気口に近接配置されるとともに、前記吸気口より吸気される流量が前記開口部より送風される流量より多いことを特徴とするシート空調装置。
2. 前記吸気口近傍には、前記開口部における空気流れを前記吸気口へ導くガイド部材（２２）が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のシート空調装置。
3. 前記シートバックの背面側には、前記第２の送風機の吸気口および前記背面通風ダクトを覆うバックボード（１６）が設けられ、前記ガイド部材は前記バックボードの前記シートバック側の面に設けられていることを特徴とする請求項２に記載のシート空調装置。
4. 前記背面通風ダクト内には、前記背面通風ダクト内の流量を調節する通風ドア（２１）が設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のシート空調装置。
5. クールダウンの要否を判定するとともに、前記クールダウン要と判定された場合に前記通風ドアを開いて、前記背面通風ダクトを全開とし、かつ、前記背面ペルチェモジュールを作動させる制御手段（３０）を備えることを特徴とする請求項４に記載のシート空調装置。
6. 前記制御手段は、前記クールダウン不要と判定された場合に前記通風ドアを閉じて、前記背面通風ダクトを全閉とし、かつ、前記背面ペルチェモジュールの作動を停止させることを特徴とする請求項５に記載のシート空調装置。
7. 前記シートクッションには、前記第１の送風機の吐出側と前記シートクッションの吹出口との間に座面ペルチェモジュール（８）が設けられていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載のシート空調装置。
   

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