JP4556832B2

JP4556832B2 - 車両用シート空調装置

Info

Publication number: JP4556832B2
Application number: JP2005301396A
Authority: JP
Inventors: 康史小島; 健二石田; 明裕早川; 晶子伊藤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2005-10-17
Filing date: 2005-10-17
Publication date: 2010-10-06
Anticipated expiration: 2025-10-17
Also published as: JP2007106339A

Description

本発明は、シートに設けられた吹出口から乗員に向けて空気を吹き出す車両用シート空調装置に関する。

従来、シートの吹出口から吹き出される空気温度を変化させて運転者を覚醒させる車両用シート空調装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この車両用シート空調装置の構成について図４を参照して説明する。

車両用シート空調装置は、空気通路１、空気を吹き出す送風機２、送風機２からの送風された空気を冷却するペルチェ素子３、ペルチェ素子３により冷却された空気を吹き出す複数の吹出口４、運転者のまばたき運動に基づいて運転者の居眠りを検出する居眠り検出部５、および居眠り検出部５の検出信号に基づいてペルチェ素子３を制御する電子制御装置６を備えている。

このものにおいては、電子制御装置６が居眠り検出部５の検出信号に基づいて運転者が居眠りしていると判定したときには、ペルチェ素子３を制御してペルチェ素子３の冷却能力を高める。これに伴い、複数の吹出口４から吹き出される空気温度が低下するため、運転者を覚醒させることができる。
特開１０−２７８５４１号公報

しかし、上述の車両用シート空調装置では、送風空気がペルチェ素子３を通過する際に大きな圧力損失を生じるため、運転者を覚醒させるのに最適な大きな風量を得ることができない。そこで、高出力の送風機を用いることも考えられるが、高出力の送風機は、発生する騒音が大きくなるといった問題がある。

本発明は、上記点に鑑み、高出力の送風機を用いることなく、大きな送風量を得られるようにした車両用シート空調装置を提供することを目的とする。

本発明は、熱交換器をバイパスして空気を流すバイパス通路と、車室内のシートに設けられ、空気通路内を流れる空気を前記シートに着座した乗員に向けて吹き出す吹出口と、熱交換器に空気が流入することを防止するためのドアと、ドアを変位させる駆動部と、吹出口から吹き出す送風量を増加するために、駆動部を制御して熱交換器に空気が流入することを防止するようにドアを変位させる制御部と、を備え、
熱交換器は、空気通路内に配設されて吸熱および放熱のうち一方を行う第１の熱交換部と、空気通路の外部に配設されて吸熱および放熱のうち他方を行う第２の熱交換部とを備えるペルチェ素子であり、
空気通路は、当該第２の熱交換部に向けて空気を吹き出す空気取入口を備えており、
ドアは、熱交換器に空気が流入することを防止するために、第１の熱交換部の空気上流側を遮蔽するものであり、
またドアは、第１の熱交換部の空気上流側を遮蔽する際に空気取入口をも遮蔽するようになっていることを特徴とする。

したがって、空気がバイパス通路を通過するが、熱交換器には空気が流入しなくなるため、圧力損失を生じない。このため、高出力の送風機を用いることなく、大きな送風量を得ることができる。

図１に本発明の車両用シート空調装置が適用された車両用居眠り検出装置の一実施形態を示す。

車両用居眠り検出装置は、図１に示すように、シート空調部１００、デジタルカメラ２００、および電子制御装置３００から構成されている。シート空調部１００は、運転シートに設けられた各吹出口に向けて空調風を吹き出す。デジタルカメラ２００は、当該車両のインストルメントパネルにて車両後方側に向けて配置されて、運転者の顔を映す。電子制御装置３００は、デジタルカメラ２００により撮影された画像に基づいてシート空調部１００を制御する。

以下、シート空調部１００の具体的な構成について図２について説明する。

シート空調部１００は空調ダクト１０を有し、空調ダクト１０には、車室内の空気を吸入するための吸入口１０ａが設けられている。この吸入口１０ａの下流側には、空気を送風する電動式の送風機１１が配置されている。送風機１１は、遠心式の羽根車を電動モータにより駆動するものであり、電動モータに付与される電圧により送風量が変化する。

送風機１１の下流側には、ペルチェ素子１２が配置されており、ペルチェ素子１２は、第１の熱交換部をなす吸熱部１２ａと、第２の熱交換部をなす放熱部１２ｂを備える周知の半導体素子である。吸熱部１２ａは、空調ダクト１０内に配置されて、空調ダクト１０内の空気から吸熱する第１の電極部である。放熱部１２ｂは、空調ダクト１０の外側で、かつ空気取入口１０ｂの下流側に配置されて、空調ダクト１０の外側に放熱する第２の電極部である。

ここで、ペルチェ素子１２は、第１、第２の電極部１２ａ、１２ｂに与える電圧の極性を切り換えることにより、第１、第２の電極部１２ａ、１２ｂで行う作用（吸熱、放熱）を切り替えることも可能である。そこで、ペルチェ素子１２は、第１の電極部１２ａにより吸熱して、第２の電極部１２ｂで放熱する場合に限らず、第１の電極部１２ａにより放熱して、第２の電極部１２ｂで吸熱するようにしてもよい。すなわち、第１の電極部１２ａが空調ダクト１０内の空気に放熱してこの空気を加熱するようにしてもよい。

空気取入口１０ｂは、空調ダクト１０において放熱部１２ｂの空気上流側に開口形成されている。

また、ペルチェ素子１２の吸熱部１２ａの側方には、吸熱部１２ａをバイパスして空気を流すバイパス通路１５が設けられている。ペルチェ素子１２の上流側には、回転可能に支持される板状の遮蔽ドア１３が設けられ、遮蔽ドア１３は、その回転開度がサーボモータ１３ａにより駆動されて調整可能になっている。なお、遮蔽ドア１３が特許請求の範囲に記載のドアに相当する。

遮蔽ドア１３は、第１位置（図２中ａの位置）に配置されているときには、吸熱部１２ａの空気吸入口１２ｃおよび空気取入口１０ｂをそれぞれ閉鎖し、かつバイパス通路１５の空気吸入口を開放する。また、遮蔽ドア１３は、第２位置（図２中ｂ位置）に配置されているときには、吸熱部１２ａの空気吸入口１２ｃおよび空気取入口１０ｂをそれぞれ開放し、かつバイパス通路１５の空気吸入口を閉鎖する。

空調ダクト１０の下流側には、分岐ダクト１６、１７が接続されている。分岐ダクト１６は、ヘッドレスト３２の吹出口３３ａに向けて空気を流し、吹出口３３ａは、運転者の首元に向けて空気を吹き出す。なお、ヘッドレスト３２の吹出口３３ａが特許請求項の範囲に記載の吹出口に相当する。

分岐ダクト１７は、シートバック３１およびシートクッション３０の各吹出口３３ｂに向けて空気を流す。なお、分岐ダクト１６、１７および空調ダクト１０が特許請求の範囲に記載の空気通路を構成している。

シートクッション３０の各吹出口３３ｂは、運転者の尻部に向けてそれぞれ空気を吹き出し、シートバック３１の各吹出口３３ｂは、運転者の背部に向けてそれぞれ空気を吹き出す。

分岐ダクト１６、１７の空気上流側には、回転可能に支持される分岐ドア１４が配置され、分岐ドア１４は、その回転開度がサーボモータ１４ｂにより駆動されて、調整可能になっている。なお、サーボモータ１４ｂが特許請求の範囲に記載の駆動部に相当する。

分岐ドア１４は、第１位置（図２中ｃ位置）に配置されているときには、分岐ダクト１７の空気吸入口を閉鎖し、かつ分岐ダクト１６の空気吸入口を開放する。分岐ドア１４は、第２位置（図２中ｄ位置）に配置されているときには、分岐ダクト１６の空気吸入口を閉鎖し、かつ分岐ダクト１７の空気吸入口を開放する。

また、電子制御装置３００は、マイクロコンピュータ、メモリおよびタイマ等から構成され、デジタルカメラ２００から出力される画像データに基づいてサーボモータ１３ａ、１４ｂ、送風機１１の電動モータを制御する。なお、電子制御装置３００が特許請求の範囲に記載の制御部に相当する。

次に、本実施形態の動作について説明する。電子制御装置３００は、図３に示すフローチャートにしたがって、コンピュータプログラムを実行する。このコンピュータプログラムは、イグニッションスイッチＩＧがオンされると実行開始される。

まず、ステップ１０１において、デジタルカメラ２００により撮影された運転者の顔の画像を取り込む。次のステップ１０２において、運転者の顔の画像に基づいて運転者の瞬きの状態（例えば、瞬き前の目縦幅、瞬き時の閉眼時目縦幅、瞬きの閉眼時間）を検出し、この検出された瞬きの状態に基づいて運転者が居眠り状態であるか否かについて判定する。なお、ステップ１０２の処理は、特開平８−１５３２８８で公知であるため、具体的な処理の説明を省略する。

ここで、運転者が居眠り状態でないときには、ステップ１０１においてＮＯと判定し、ステップ１１０でタイマをリセットして、次のステップ１１１に進んでシート空調モードを実施する。

具体的には、送風機１１の電動モータに電圧Ｖｔを付与する。サーボモータ１３ａにより遮蔽ドア１３を回転駆動して、吸熱部１２ａの空気吸入口１２ｃおよび空気取入口１０ｂをそれぞれ開放し、サーボモータ１４ｂによって分岐ドア１４を回転駆動して、分岐ダクト１７の空気吸入口を開放し、かつ分岐ダクト１６の空気吸入口を閉鎖させる。さらに、ペルチェ素子１２への通電を開始する。

したがって、送風機１１が吸入口１０ａを介して車室内の空気を吸入して吹き出す。すると、送風機１１からの送風空気が吸熱部１２ａの空気吸入口１２ｃ内に流入し、吸熱部１２ａが送風機１１からの送風空気を冷却し、この吸熱部１２ａにより冷却された空気が分岐ダクト１７内を通過して、シートバック３１およびシートクッション３０の各吹出口３３ｂから運転者の尻部および背部に吹き出される。

また、送風機１１から吹き出される空気が空気取入口１０ｂからペルチェ素子１２の放熱部１２ｂに向けて吹き出される。このため、放熱部１２ｂが送風機１１からの送風空気に放熱し、この放熱された送風空気が空調ダクト１０の外に吹き出される。

その後、ステップ１０１に進んで、デジタルカメラ２００により撮影された運転者の顔の画像を取り込む。次のステップ１０２において、運転者が居眠り状態である場合には、ＹＥＳと判定し、以下のように運転者覚醒モードを実施する。

次のステップ１０４において、送風機１１の電動モータに付与する電圧を最大電圧Ｖｍａｘ（＞Ｖｔ）に設定する。このため、送風機１１が最大風量で送風することになる。

次のステップ１０５において、サーボモータ１３ａにより遮蔽ドア１３を回転駆動して、吸熱部１２ａの空気吸入口１２ｃおよび空気取入口１０ｂをそれぞれ閉鎖し、かつバイパス通路１５の空気吸入口が開放させる。

次のステップ１０６において、サーボモータ１４ｂにより分岐ドア１４を回転駆動して、分岐ダクト１７の空気吸入口を閉鎖し、かつ分岐ダクト１６の空気吸入口を開放させる。その後、ステップ１０６ａにおいて、ペルチェ素子１２への通電停止状態にする。

すると、送風機１１から吹き出される空気がバイパス通路１５内および分岐ダクト１６内を通して、ヘッドレスト３２の吹出口３３ａから運転者の首元に吹き出される。

次のステップ１０７においてタイマの計時を開始させる。そして、タイマの計時開始後一分以上を経過していないと判定し（ステップ１０８：ＮＯ）、かつステップ１０２において運転者が居眠り状態であると判定する限り、運転者顔画像取り込み（ステップ１０１）、居眠り判定（ステップ１０２）、最大送風設定（ステップ１０４）、バイパス通路開放（ステップ１０６）、および時間経過判定（ステップ１０８）等の処理を繰り返す。なお、この処理の繰り返しでは、ステップ１０７におけるタイマスタートの処理をスキップする。

以上により、１分間に亘り、バイパス通路１５内を通過した送風機１１からの空気をヘッドレスト３２の吹出口３３ａから運転者の首元に吹き吹き付けることになる。

その後、運転者の居眠り状態が続き、上述のタイマの計時開始から一分以上を経過すると、ステップ１０８の判定でＹＥＳとなり、ステップ１０９でサーボモータ１３ａにより遮蔽ドア１３を回転駆動して、吸熱部１２ａの空気吸入口１２ｃおよび空気取入口１０ｂをそれぞれ開放し、かつバイパス通路１５の空気吸入口が閉鎖させる。次のステップ１０９ａにおいて、ペルチェ素子１２に通電を開始させる。

したがって、送風機１１からの送風空気が吸熱部１２ａの空気吸入口１２ｃ内に流入し、吸熱部１２ａが送風機１１からの送風空気を冷却し、この冷却された空気が分岐ダクト１６およびヘッドレスト３２の吹出口３３ａから運転者の首元に吹き出される。

その後、ステップ１０２において運転者が覚醒状態であると判定しない限り、バイパス通路閉鎖（ステップ１０９）、ペルチェ素子のオン（ステップ１０９ａ）、運転者顔画像取り込み（ステップ１０１）、および居眠り判定（ステップ１０２）を繰り返す。

そして、運転者が覚醒状態になるとステップ１０２の判定でＮＯになり、ステップ１１０でタイマをリセットして、次のステップ１１１に進んで、上述と同様のシート空調モードを実施する。

以上説明した本実施形態によれば、電子制御装置３００は、運転者が居眠り状態であると判定すると、サーボモータ１３ａにより遮蔽ドア１３を回転駆動して、吸熱部１２ａの空気吸入口１２ｃおよび空気取入口１０ｂをそれぞれ閉鎖し、かつバイパス通路１５の空気吸入口が開放させる。

これに伴い、送風機１１からの空気は、バイパス通路１５内を通過するが、ペルチェ素子１２に空気が流れ込まない。したがって、圧力損失を生じない。このため、高出力の送風機を用いることなく、大きな送風量を得ることができる。これに伴い、運転者の首元に大きな送風量を与えることができるので、運転者をより効果的に覚醒させることができる。

また、本実施形態では、運転者が居眠り状態であると判定した後一分間経つと、送風機１１からの空気をペルチェ素子１２により冷却して運転者の首元に吹き付ける。このとき、送風機１１からの空気がペルチェ素子１２を通過するので、圧力損失が生じるため大きな送風量を得られないものの、冷たい感覚を運転者に与えることができるので、運転者に対する覚醒効果を維持することができる。

また、本実施形態では、遮蔽ドア１３によりバイパス通路１５を開放する際には、ペルチェ素子１２の吸熱部１２ａの空気吸入口１２ｃ以外に、空気取入口１０ｂを閉鎖するため、送風機１１から吹き出される空気が空調ダクト１０の外に漏れるのを防ぐことができる。

（他の実施形態）
上述の実施形態では、シート空調部１００として、送風機１１を有するものについて説明したが、これに限らず、シート空調部１００としては、例えば、室内用空調ユニットから吹き出される送風空気を取り入れて、送風機１１を用いない構成のものを用いてもよい。

上述の実施形態では、電子制御装置３００は、運転者が居眠り状態であると判定したときに、遮蔽ドア１３により吸熱部１２ａの空気吸入口１２ｃおよび空気取入口１０ｂをそれぞれ閉鎖し、かつバイパス通路１５の空気吸入口を開放させるようにした例について説明したが、これに限らず、次のようにしてもよい。

風量増加するために操作されるスイッチを設け、このスイッチが操作されたときに電子制御装置３００がサーボモータ１３ａにより遮蔽ドア１３を回転駆動して、吸熱部１２ａの空気吸入口１２ｃおよび空気取入口１０ｂをそれぞれ閉鎖し、かつバイパス通路１５の空気吸入口を開放させるようにする。

また。当該スイッチを上述の実施形態の構成に追加して、運転者の居眠り状態を判定されたときに限らず、スイッチが操作されたときに、遮蔽ドア１３により吸熱部１２ａの空気吸入口１２ｃおよび空気取入口１０ｂをそれぞれ閉鎖し、かつバイパス通路１５の空気吸入口を開放させるようにしてもよい。

上述の実施形態では、運転者の顔の画像に基づいて乗員が居眠り状態であるか否かについて判定した例について判定したが、これに限らず、運転者の挙動（例えば、ステアリングの操作）、呼吸、心拍数など検出してこの検出結果に基づいて乗員が居眠り状態であるか否かについて判定してもよい。

上述の実施形態では、熱交換器として冷風を発生するペルチェ素子を用いた例について説明したが、これに限らず、冷媒の蒸発により空気を冷却する冷房用熱交換器を用いてもよく、また、冷房用熱交換器に限らず、空気を加熱する暖房用熱交換器を用いてもよい。

上述の実施形態では、運転者覚醒モードおよびシート空調モードを実施する際に送風機１１により連続的に送風する例について説明したが、これに限らず、送風機１１により間欠的に送風してもよい。

ここで、冷風が連続的に首元に吹き出されると、首元の皮膚感覚が麻痺する可能性があるが、送風機１１により間欠的に送風させることにより、当該皮膚感覚の麻痺を避けうる。

上述の実施形態では、運転者覚醒モードを実施する一定期間を一分間とする例について説明したが、運転者覚醒モードを実施する一定期間を一分間以外の時間に設定してもよい。

上述の実施形態では、シート空調モードを実施する際に、分岐ドア１４により、分岐ダクト１７の空気吸入口を開放し、かつ分岐ダクト１６の空気吸入口を閉鎖させる例について説明したが、これに限らず、分岐ダクト１７、１６のそれぞれを開放しても良い。

上述の実施形態では、シート空調モードを実施する際に、遮蔽ドア１３により、吸熱部１２ａの空気吸入口１２ｃおよび空気取入口１０ｂをそれぞれ開放し、かつバイパス通路１５の空気吸入口が閉鎖させるようにした例について説明したが、これに限らず、吸熱部１２ａの空気吸入口１２ｃ、空気取入口１０ｂおよびバイパス通路１５のそれぞれを開放してもよい。

上述の実施形態では、変位可能に支持されるドアとして、回転可能に支持される板状の遮蔽ドア１３を用いた例について説明したが、これに限らず、スライド可能に支持されるスライドドアを用いてもよい。

本発明の車両用居眠り検出装置の一実施形態を示す模式図である。上述の車両用居眠り検出装置の概略構成を示す模式図である。図２の電子制御装置の処理を示すフローチャートである。従来の車両用居眠り検出装置を示す模式図である。

符号の説明

１０ｂ…空気取入口、１１…送風機、１２ａ…吸熱部、
１２ｃ…空気吸入口、１３…遮蔽ドア、１３ａ…サーボモータ、
１２…ペルチェ素子、１５…バイパス通路、５０…電子制御装置。

Claims

空気が流れる空気通路と、
前記空気通路内に設けられ、前記空気通路内を流れる空気と熱交換する熱交換器と、
前記空気通路内に形成され、前記熱交換器をバイパスして空気を流すバイパス通路と、
前記バイパス通路および前記熱交換器の空気下流側に配置され、かつ車室内のシートに設けられ、前記空気通路内を流れる空気を前記シートに着座した乗員に向けて吹き出す吹出口と、
変位可能に支持され、前記熱交換器に空気が流入することを防止するドアと、
前記ドアを変位させる駆動部と、
前記吹出口からの送風量を増加させる条件が生じたとき、前記駆動部を制御して前記熱交換器に空気が流入することを防止するように前記ドアを変位させる制御部と、を備え、
前記熱交換器は、前記空気通路内に配設されて吸熱および放熱のうち一方を行う第１の熱交換部と、前記空気通路の外部に配設されて前記吸熱および放熱のうち他方を行う第２の熱交換部とを備えるペルチェ素子であり、
前記空気通路は、当該第２の熱交換部に向けて空気を吹き出す空気取入口を備えており、
前記ドアは、前記熱交換器に空気が流入することを防止するために、前記第１の熱交換部の空気上流側を遮蔽するものであり、
また前記ドアは、前記第１の熱交換部の空気上流側を遮蔽する際に前記空気取入口をも遮蔽するようになっていることを特徴とする車両用シート空調装置。
前記制御部は、前記シートに着座した乗員の居眠り状態を検出する居眠り検出手段からの検出信号に基づいて前記シートに着座した乗員が居眠り状態であると判定したときに、前記駆動部を制御して前記熱交換器に空気が流入することを防止するように前記ドアを変位させることを特徴とする請求項１に記載の車両用シート空調装置。
前記制御部は、前記乗員が居眠り状態であると判定して、一定期間経過すると、前記駆動部を制御して前記熱交換器に空気を流入させるように前記ドアを変位させることを特徴とする請求項２に記載の車両用シート空調装置。
前記吹出口は、前記シートに着座した乗員の首元に向けて空気を吹き出すように配置さ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つに記載の車両用シート空調装置。