JP2015199428A - チャイルドシート用空調装置、および空調機能付きチャイルドシート - Google Patents

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Abstract

【課題】乳幼児の状態に応じた空調を実現可能にする。【解決手段】チャイルドシート用空調装置は、ヒータ(暖房装置)、体表脈センサ、判定手段(S12、S13)、および暖房制御手段(S15)を備える。ヒータは、チャイルドシートに取り付けられてチャイルドシートを加熱する。体表脈センサは、チャイルドシートに取り付けられて乳幼児の体表脈を検出する。判定手段(S12、S13)は、体表脈センサの検出結果に基づき、乳幼児が睡眠状態および覚醒状態のいずれであるかを判定する。暖房制御手段(S15)は、暖房装置の作動中に睡眠状態と判定された場合、覚醒状態と判定されている場合に比べて暖房装置による加熱度合いを低下させる。【選択図】図4

Description

本発明は、チャイルドシートを加熱または暖房するチャイルドシート用空調装置、およびその空調装置の機能を有するチャイルドシートに関する。
特許文献1には、チャイルドシートに形成された吹出口から冷風または温風を吹き出させる、チャイルドシート用の空調装置が記載されている。この空調装置は、チャイルドシートに取り付けられた振動センサを備え、振動センサによる振動検知の有無に基づき、乳幼児が睡眠状態および覚醒状態のいずれであるかを判定している。そして、これらの状態に応じて空調装置の作動を制御している。
特開2011−230529号公報
しかしながら、睡眠状態および覚醒状態のいずれであるかを振動で判定することには無理があり、判定精度が悪い。また、睡眠状態および覚醒状態のいずれであるかに応じた具体的な空調制御の内容が、特許文献1には開示されていない。したがって、特許文献1に記載の空調装置では、乳幼児の状態に応じた空調を実現するには至っていない。
本発明は、上記問題を鑑みてなされたもので、その目的は、乳幼児の状態に応じた空調を実現可能にしたチャイルドシート用空調装置、および空調機能付きチャイルドシートを提供することにある。
ここに開示される発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、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って、発明の技術的範囲を限定するものではない。
開示される発明のひとつは、チャイルドシート用空調装置であり、チャイルドシート(20)に取り付けられ、チャイルドシートを加熱する暖房装置(24h、25h)と、
チャイルドシートに取り付けられ、チャイルドシートに着座している乳幼児の体表脈を検出する体表脈センサ(27)と、
体表脈センサの検出結果に基づき、乳幼児が睡眠状態および覚醒状態のいずれであるかを判定する判定手段(S12、S13)と、
暖房装置の作動中に睡眠状態と判定された場合、覚醒状態と判定されている場合に比べて暖房装置による加熱度合いを低下または加熱停止させる暖房制御手段(S15)と、を備えることを特徴とする。
この発明によれば、乳幼児の体表脈を検出する体表脈センサを備え、その検出結果に基づき睡眠状態および覚醒状態のいずれであるかを判定する。これらの生体状態と体表脈とは相関が高いので、振動センサを用いて判定する従来装置に比べ、生体状態の判定精度を向上できる。
ここで、一般的なチャイルドシートは、乳幼児を側方から覆う形状に形成されているため、乳幼児にとっては通気性が悪い。そのため、チャイルドシートで乳幼児が睡眠すると、乳幼児の体のうちチャイルドシートに押し当てられていると部分が蒸れやすい。この点に着目した本発明では、暖房装置の作動中に睡眠状態と判定された場合、覚醒状態と判定されている場合に比べて加熱度合いを低下または加熱停止させる。そのため、チャイルドシートで睡眠している乳幼児の蒸れが抑制され、快適な睡眠を提供することができ、乳幼児の状態に応じた空調を実現できる。
開示される発明のひとつは、チャイルドシート用空調装置であり、チャイルドシート(20)に取り付けられ、チャイルドシートを冷却する冷房装置(24f、24m、25f、25m)と、
チャイルドシートに取り付けられ、チャイルドシートに着座している乳幼児の体表脈を検出する体表脈センサ(27)と、
体表脈センサの検出結果に基づき、乳幼児が睡眠状態および覚醒状態のいずれであるかを判定する判定手段(S22、S23)と、
冷房装置の作動中に睡眠状態と判定された場合、覚醒状態と判定されている場合に比べて冷房装置による冷却度合いを増大させる冷房制御手段(S25)と、を備えることを特徴とする。
この発明においても、体表脈センサの検出結果に基づき睡眠状態および覚醒状態のいずれであるかを判定するので、先述した通り生体状態の判定精度を向上できる。また、先述した蒸れの問題に着目し、本発明では、冷房装置の作動中に睡眠状態と判定された場合、覚醒状態と判定されている場合に比べて冷房装置による冷却度合いを増大させる。そのため、チャイルドシートで睡眠している乳幼児の蒸れが抑制され、快適な睡眠を提供することができ、乳幼児の状態に応じた空調を実現できる。
本発明の第1実施形態に係るチャイルドシートを、車両の後部座席に取り付けた状態を示す図。 図1に示すチャイルドシート用空調装置の電気ブロック図。 図2に示す体表脈センサの検出波形を示す図。 図2に示すマイコンが実行する、暖房制御の手順を示すフローチャート。 図2に示すマイコンが実行する、冷房制御の手順を示すフローチャート。 本発明の第2実施形態における、暖房制御の手順を示すフローチャート。
以下、本発明にかかる空調機能付きチャイルドシート、およびそのチャイルドシートが備えるチャイルドシート用空調装置の各実施形態について、図面を参照しつつ説明する。各形態において、先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において、構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を参照し適用することができる。
(第1実施形態)
図1は、車両の後部座席の座面部分11および背もたれ部分12に、チャイルドシート20が取り付けられた状態を示す。図中の矢印は、車両の前後方向を示す。このチャイルドシート20は、車両前後方向に対して後ろ向きに取付可能に構成されており、図示しないシートベルトにより後部座席に固定されている。
チャイルドシート20は、台座部21、支持部22およびシート部23を備える。台座部21には、車両が備えるシートベルトにより締め付けられる締付部(図示せず)が形成されている。シートベルトを締付部から取り外せば、チャイルドシート20は車両の座席から取り外すことができる。このように、チャイルドシート20は車両の座席に脱着可能に構成されている。
支持部22は、取付角度が調整可能な状態で台座部21に取り付けられ、シート部23を支持する。シート部23は、樹脂製の基板23a(図2参照)、および基板23aに取り付けられたクッション23dを有する。基板23aは、乳幼児Bの上半身および下半身を支持する座面、および乳幼児Bの体の側方を覆う側面を有する形状である。
シート部23には、上半身用の空調ユニット24、下半身用の空調ユニット25、および体表脈センサ27が取り付けられている。これらの空調ユニット24、25は同一の構成であり、上半身用の空調ユニット24は、乳幼児Bの上半身に対向する部分に配置され、下半身用の空調ユニット25は、乳幼児Bの下半身に対向する部分に配置される。詳細には、基板23aに対して乳幼児Bの反対側(基板23aの裏側)に空調ユニット24、25は配置されている(図2参照)。厳密には、乳幼児Bの頭部から臀部までの範囲を上半身とし、臀部を、上半身用の空調ユニット24による空調範囲に含ませている。
空調ユニット24、25は、ヒータ24h、25h、ファン24f、25fおよびモータ24m、25mを有する。ヒータ24h、25hは、通電により発熱してチャイルドシート20を加熱する暖房装置を提供する。ファン24f、25fは、基板23aに形成された複数の貫通穴23b、23cから空気を吹き出させることで、チャイルドシート20を冷却する冷房装置を提供する。
なお、このように空気を吹き出すことでチャイルドシート20の温度が低下し、ひいては乳幼児Bの体温低下が図られることは勿論のこと、乳幼児Bの体に空気が吹き付けられることによっても乳幼児Bの体温低下が図られる。また、このように空気を吹き出すことで、クッション23dと乳幼児Bとの間に存在する空気の換気が図られて、乳幼児Bの体表面の湿度低下も図られる。
モータ24m、25mは、通電により駆動してファン24f、25fを回転させる。ECU26は、モータ24m、25mへの電力供給量を制御する機能を有しており、この機能を有することで、ECU26はファン24f、25fの回転速度を制御でき、送風量を制御することができる。
貫通穴23b、23cから空気を吹き出させることで、クッション23dの温度が低下し、ひいては乳幼児Bの温度が低下する。また、貫通穴23b、23cから空気を吹き出させることで、乳幼児Bの体のうちクッション23dに押し当てられている部分の湿度を低下させ、乳幼児Bの蒸れが抑制される。
支持部22には、電子制御装置(ECU26)、ヒータ用スイッチSWh、ファン用スイッチSWfが取り付けられている。これらのスイッチSWh、SWfは、ユーザにより手動操作されるものであり、スイッチSWh、SWfから出力されるオンオフ信号はECU26へ入力される。ECU26は、マイクロコンピュータ(マイコン26a)を有する。マイコン26aは、上記オンオフ信号に基づき、ヒータ24h、25hおよびモータ24m、25mへの通電状態を制御する。なお、ヒータ24h、25hおよびモータ24m、25mには、車両に搭載されたバッテリから電力供給される。つまり、約14Vの直流の電力が供給される。
体表脈センサ27は、チャイルドシート20に着座している乳幼児Bの体表脈を検出するセンサである。体表脈とは、心臓や大動脈の動きが筋肉や背骨等から伝播して背中の体表面に現れたものである。体表脈センサ27の具体例としては、圧電セラミックス等の圧電素子や、歪ゲージ等の抵抗素子が挙げられる。
体表脈センサ27は、シート部23のうち乳幼児Bの背中に対向する部分に配置されている。詳細には、基板23aに対して乳幼児Bの側(基板23aの表側)に体表脈センサ27は配置されている(図2参照)。したがって、乳幼児Bの背中に現れる体表脈が、クッション23dを介して体表脈センサ27に伝播されることとなる。体表脈センサ27は、体表脈に応じた電気信号(体表脈検出値)をECU26へ出力する。
図3は、体表脈検出値の波形(体表脈波形)を表したグラフであり、縦軸が体表脈による圧力(体表脈検出値)を示し、横軸が経過時間を示す。図中の符号T1に示す期間は覚醒状態である場合の体表脈波形を現し、符号T2に示す期間は睡眠状態である場合の体表脈波形を現す。図示されるように、覚醒状態時には、振動周期L1が短い体表脈波形となる。睡眠状態時には、振動周期L2が長い体表脈波形となる。
車両のイグニッションスイッチがオン操作されると、図4に示す暖房制御および図5に示す冷房制御の処理がマイコン26aにより繰り返し実行される。
図4の処理について以下に説明する。先ずステップS10において、上述したオンオフ信号に基づき、ヒータ用スイッチSWhがオン操作されているか否かを判定する。オン操作されていると判定された場合、続くステップS11において、体表脈センサ27による体表脈検出値の変化を表したデータ(体表脈波形)を取得する。続くステップS12では、取得したデータを解析して、睡眠状態および覚醒状態のいずれであるかに関する物理量を演算する。具体的には、図3に例示する体表脈波形の振動周期L1、L2を上記物理量として演算する。
続くステップS13では、演算した振動周期L1、L2に基づき睡眠状態および覚醒状態のいずれであるか否かを判定する。具体的には、振動周期L1、L2が予め設定しておいた閾値以上であるか否かを判定し、閾値以上であれば睡眠状態であると判定する。振動周期L1が閾値未満であり覚醒状態であると判定された場合には、ステップS14にて以下に説明する通常暖房制御を実施する。通常暖房制御では、上半身用のヒータ24hおよび下半身用のヒータ25hの両方を通電させて電力供給する。
一方、振動周期L2が閾値以上であり睡眠状態であると判定された場合には、ステップS15にて以下に説明する抑制暖房制御を実施する。抑制暖房制御では、上半身用のヒータ24hへの通電をオフさせ、下半身用のヒータ25hについては通電をオンさせる。つまり、抑制暖房制御されている時の暖房装置による加熱度合いは、通常暖房制御されている時に比べて、上半身用のヒータ24hを停止させている分だけ低下する。
なお、ステップS10において、ヒータ用スイッチSWhがオフ操作されていると判定された場合、全てのヒータ24h、25hへの通電をオフさせて、暖房装置によるチャイルドシート20の加熱を停止させる。また、ステップS12、S13、S22、S23の処理を実行している時のマイコン26aは、睡眠状態および覚醒状態のいずれであるかを判定する判定手段を提供する。ステップS15の処理を実行している時のマイコン26aは、睡眠時に加熱度合いを低下させる暖房制御手段を提供する。ステップS25の処理を実行している時のマイコン26aは、睡眠時に冷却度合いを増大させる冷房制御手段を提供する。
図5の処理について以下に説明する。先ずステップS20において、上述したオンオフ信号に基づき、ファン用スイッチSWfがオン操作されているか否かを判定する。オン操作されていると判定された場合、続くステップS21、S22、S23において、図4のステップS11、S12、S13と同様の処理を実施する。ステップS23にて覚醒状態であると判定された場合には、ステップS24にて以下に説明する通常冷房制御を実施する。通常冷房制御では、上半身用のファン24fおよび下半身用のファン25fの両方を通電させて電力供給する。
一方、ステップS23にて睡眠状態であると判定された場合には、ステップS25にて以下に説明する促進冷房制御を実施する。促進冷房制御では、上半身用のファン24fへの電力供給量を、通常冷房制御時に比べて増大させ、下半身用のファン25fへの電力供給量は、通常冷房制御時と同じ値にする。つまり、促進冷房制御されている時の冷房装置による冷却度合いは、通常冷房制御されている時に比べて、上半身用のファン24fによる送風量を増大させている分だけ増大する。
なお、ステップS20において、ファン用スイッチSWfがオフ操作されていると判定された場合、全てのモータ24m、25mへの通電をオフさせて、冷房装置によるチャイルドシート20の冷却を停止させる。
以上により、本実施形態によれば、乳幼児Bの体表脈を検出する体表脈センサ27を備え、その検出結果に基づき睡眠状態であるかを判定する。睡眠状態と覚醒状態とでは体表脈波形に顕著な違いが現れるので、先述した特許文献1の如く振動センサを用いて睡眠状態であるかを判定する従来装置に比べ、睡眠状態の判定精度を向上できる。
ここで、チャイルドシート20で乳幼児Bが睡眠すると、乳幼児Bの体のうちクッション23dに押し当てられている部分が蒸れやすい。この点に着目した本実施形態では、暖房装置の作動中に睡眠状態と判定された場合、覚醒状態と判定されている場合に比べて加熱度合いを低下させる。また、冷房装置の作動中に睡眠状態と判定された場合、覚醒状態と判定されている場合に比べて冷房装置による冷却度合いを増大させる。そのため、チャイルドシート20で睡眠している乳幼児の蒸れが抑制され、快適な睡眠を提供することができる。
さらに本実施形態では、睡眠状態と判定されて抑制暖房制御を実施するにあたり、下半身用のヒータ25hを停止させずに加熱度合いを低下させている。具体的には、通常暖房制御から抑制暖房制御に切り替わった場合、下半身用のヒータ25hはそのまま通電を継続させ、上半身用のヒータ24hを通電停止させることで加熱度合いを低下させている。
ここで、乳幼児Bの下半身は上半身に比べて温度低下しやすい。そのため、本実施形態に反し、抑制暖房制御において下半身用のヒータ25hの通電を停止させると、乳幼児Bの下半身が適温より低くなってしまう懸念が生じる。この点に着目した本実施形態では、抑制暖房制御であっても下半身用のヒータ25hの通電を停止させないので、上記懸念を解消できる。それでいて、上半身用のヒータ24hについては通電を停止させるので、睡眠時の蒸れを抑制できる。
(第2実施形態)
本実施形態は、図4に示す制御内容を図6の如く変更させたものである。本実施形態に係るチャイルドシート用空調装置のハード構成については、上記第1実施形態と同一である。
先述したようにファン24f、25fを作動させると、クッション23dと乳幼児Bとの間の換気が促進される。この点に着目した本実施形態では、いかに説明する送風制御を実施する。すなわち、図6のステップS13により、暖房装置の作動中に睡眠状態と判定された場合、ステップS15による抑制暖房制御を実施するとともに、ステップS17において上半身用のファン24fを作動させる送風制御を実施する。なお、ステップS17の処理を実行している時のマイコン26aは、抑制暖房制御時にファン24fを作動させる送風制御手段を提供する。
以上により、本実施形態によれば、睡眠時には通常暖房制御から抑制暖房制御に切り替えるとともに、送風制御による換気を実施するので、睡眠時の蒸れ抑制を促進できる。
さらに本実施形態では、「乳幼児Bの下半身は上半身に比べて温度低下しやすい」といった先述の知見に基づき、上半身用のファン24fにより送風制御を実施し、下半身用のファン25fの作動は禁止させている。そのため、送風制御により下半身が適温より低くなってしまう懸念を解消できる。
(他の実施形態)
以上、発明の好ましい実施形態について説明したが、発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、以下に例示するように種々変形して実施することが可能である。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
上記各実施形態に係る冷房装置は、ファン24f、25fを作動させて外気との熱交換を促進させることで、チャイルドシート20および乳幼児Bの温度低下を図るものである。これに対し、ペルチェ素子等の冷却手段を備え、冷却手段との熱交換によりチャイルドシート20および乳幼児Bの温度低下を図った冷房装置を採用してもよい。また、ファン24f、25fおよび冷却手段の両方を有する冷房装置を採用してもよい。
図4および図6のステップS15に係る抑制暖房制御では、通常暖房制御時に比べて加熱度合いを低下させるものの、下半身用のヒータ25hへの通電を継続させて、加熱を停止させない。これに対し、抑制暖房制御において、両方のヒータ24h、25hを停止させて加熱を停止させるようにしてもよい。
ステップS15に係る抑制暖房制御では、2つのヒータ24h、25hのうちの一方を停止させることで加熱度合いを低下させている。これに対し、ヒータ24h、25hへの電力供給量をデューティ制御等により調整する機能をECU26に備えさせ、2つのヒータ24h、25hの少なくとも一方に対する電力供給量を低下させることで加熱度合いを低下させてもよい。
図5のステップS25に係る促進冷房制御では、上半身用のファン24fによる風量を増大させるのに対し、下半身用のファン25fによる風量は増大させていない。これに対し、促進冷房制御において、両方のファン24f、25fについて風量を増大させてもよい。
上記各実施形態では、乳幼児Bの頭部から臀部までの範囲を上半身とし、臀部を、上半身用の空調ユニット24による空調範囲に含ませている。これに対し、乳幼児Bの頭部から腰部までの範囲を上半身とし、臀部については、下半身用の空調ユニット25による空調範囲に含ませるようにしてもよい。
図1に示す実施形態では、判定手段、暖房制御手段および冷房制御手段等を提供するECU26を、チャイルドシート20に設けている。これに対し、ECU26はチャイルドシート20の外部に設けられたものであってもよい。例えば、車両に搭載された空調装置の作動を制御する車載ECUを、上記各手段を提供するECUとして用いてもよい。
上記各実施形態では、振動周期L1、L2が閾値以上であるか否かに基づき睡眠状態であるか否かを判定しており、上記閾値を、予め設定しておいた値に固定している。これに対し、ユーザの入力操作により上記閾値を変更できるようにしてもよい。例えば、乳幼児Bが睡眠中であることを確認したユーザが、睡眠確認スイッチをオン操作すると、その実際の睡眠時における体表脈波形をECU26が取得する。そして、その取得した体表脈波形に基づき、上記閾値をECU26が自動で変更するようにしてもよい。
上記各実施形態では、暖房装置および冷房装置の両方を備え、暖房制御手段および冷房制御手段の両方を備えている。つまり、抑制暖房制御および促進冷房制御の両方を実施している。これに対し、これら抑制暖房制御および促進冷房制御の一方を廃止してもよい。また、暖房装置および冷房装置の一方を廃止してもよい。
20…チャイルドシート、24f…上半身用のファン(冷房装置)、24h…上半身用のヒータ(暖房装置)、24m…上半身用のモータ(冷房装置)、25f…下半身用のファン(冷房装置)、25h…下半身用のヒータ(暖房装置)、25m…下半身用のモータ(冷房装置)、27…体表脈センサ、S12、S13…判定手段、S15…暖房制御手段。

Claims (6)

  1. チャイルドシート(20)に取り付けられ、前記チャイルドシートを加熱する暖房装置(24h、25h)と、
    前記チャイルドシートに取り付けられ、前記チャイルドシートに着座している乳幼児の体表脈を検出する体表脈センサ(27)と、
    前記体表脈センサの検出結果に基づき、前記乳幼児が睡眠状態および覚醒状態のいずれであるかを判定する判定手段(S12、S13)と、
    前記暖房装置の作動中に前記睡眠状態と判定された場合、前記覚醒状態と判定されている場合に比べて前記暖房装置による加熱度合いを低下または加熱停止させる暖房制御手段(S15)と、
    を備えることを特徴とするチャイルドシート用空調装置。
  2. 前記暖房装置は、前記乳幼児の上半身に対向する部分に配置された上半身用のヒータ(24h)、および前記乳幼児の下半身に対向する部分に配置された下半身用のヒータ(25h)を有し、
    前記暖房制御手段は、前記睡眠状態と判定された場合に、前記下半身用のヒータを停止させずに前記加熱度合いを低下させることを特徴とする請求項1に記載のチャイルドシート用空調装置。
  3. 前記チャイルドシート(20)に取り付けられ、前記チャイルドシートを冷却する冷房装置(24f、24m、25f、25m)と、
    前記冷房装置の作動中に、前記睡眠状態と判定された場合、前記覚醒状態と判定されている場合に比べて前記冷房装置による冷却度合いを増大させる冷房制御手段(S25)と、
    を備えることを特徴とする請求項1または2に記載のチャイルドシート用空調装置。
  4. 前記冷房装置は、前記乳幼児へ送風するファン(24f、25f)を有し、
    前記暖房装置の作動中に前記睡眠状態と判定された場合に、前記ファンを作動させる送風制御手段(S17)を備えることを特徴とする請求項3に記載のチャイルドシート用空調装置。
  5. チャイルドシート(20)に取り付けられ、前記チャイルドシートを冷却する冷房装置(24f、24m、25f、25m)と、
    前記チャイルドシートに取り付けられ、前記チャイルドシートに着座している乳幼児の体表脈を検出する体表脈センサ(27)と、
    前記体表脈センサの検出結果に基づき、前記乳幼児が睡眠状態および覚醒状態のいずれであるかを判定する判定手段(S22、S23)と、
    前記冷房装置の作動中に前記睡眠状態と判定された場合、前記覚醒状態と判定されている場合に比べて前記冷房装置による冷却度合いを増大させる冷房制御手段(S25)と、
    を備えることを特徴とするチャイルドシート用空調装置。
  6. 車両の座席(11、12)に脱着可能に構成されたチャイルドシートであって、
    請求項1〜5のいずれか1つに記載のチャイルドシート用空調装置を備えることを特徴とする空調機能付きチャイルドシート。
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