JP5212367B2

JP5212367B2 - 温度調節装置

Info

Publication number: JP5212367B2
Application number: JP2009516272A
Authority: JP
Inventors: 賢二坪根
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-05-23
Filing date: 2008-05-15
Publication date: 2013-06-19
Anticipated expiration: 2028-05-15
Also published as: WO2008146689A1; JPWO2008146689A1

Description

この発明は、ウィンドウや屋根のあかり取り（トップライト）、ショーケースなどの所定の空間を外部から仕切る透光部あるいはその近傍の温度を調節するための装置に関するものである。

この種の透光部は、外部と直接接触している場合が多く、そのような場合には、外部の温度などの影響を受け、外部から区画されているとしても、その近傍の温度が所期通りにはならない場合がある。例えば、室内あるいはショーケースの内部の空調（エアーコンディショニング）を行っていても、ウィンドウガラスの近傍では、外気温度の影響を受けて熱くなったり、反対に充分に暖房できずに寒くなったりする場合がある。また、車両にあっては、外部が低温の場合にはウィンドウガラスの外面に霜が付着したり、あるいは内面に結露が生じたりし、これが原因で視界が遮られることがある。

このような不都合を解消するために、ウィンドガラスを必要に応じて加熱することが行われている。その一例が車両におけるデフロスタであり、これはエンジンの廃熱などを利用して加熱した空気を、ウィンドウガラスに吹き付けてその温度を高くすることにより、霜取りや曇り止めを行うように構成されている。また従来、車両のサイドミラーやドアミラーの曇り止めを行うために、鏡面の背面に電気ヒータを配置することも行われている。しかしながら、加熱して昇温した空気をウィンドウガラスに吹き付けると、その空気は車室内にも流れるので、搭乗者に不快感を与える可能性があり、また騒音の要因になる。また、電気ヒータで加熱する場合、必要箇所の全面を充分に加熱するためにはかなりの電力を必要とし、バッテリー負荷が増大したり、あるいは燃費の悪化要因となる可能性がある。

加熱した空気を吹き付けることに替えて、ウィンドウガラス自体で発熱させて霜取りや曇り止めを行うように構成されたウィンドウガラスが従来知られている。これは、熱線をウィンドウガラスに貼り付けた構成であり、その熱線に通電して発熱させることにより、ウィンドウガラスを加熱するようになっている。しかしながら、その熱線は細いものの透明ではないから、視界を遮る要因になり、使用できる箇所が制限される不都合がある。

上記のデフロスタの不都合を解消することを目的とした装置が特許文献１や特許文献２に記載されている。特許文献１に記載された装置は、透明導電膜を合わせガラスの外側ガラスの内面に形成した電熱ガラスを使用し、加熱した空気である程度の温度まで加熱して曇りを除去した後は、電熱ガラスに通電して保温することにより、曇り止めを行うように構成されている。また、特許文献２に記載された装置は、熱電変換素子モジュールを環状に形成し、これをサファイヤガラスなどの透明板で挟み、熱電変換素子モジュールによって透明板をその周囲から加熱し、かつ環状をなす熱電変換素子モジュールの内側を透光部としたものである。
特開昭６４−９０８４７号公報特開２００４−２２１２５９号公報

上記の特許文献１に記載された装置は、電熱ガラスに通電してその温度を高くすることにより曇り止めを行うように構成されているから、その機能は、曇り止めあるいは霜取りのための加熱に限られる。そのため、外気温や太陽光の影響でウィンドウの近傍の温度が高くなる場合、そのような温度の偏りを是正するためには何ら機能しない。また、特許文献２に記載された装置は、熱電変換素子モジュールを備えているので、冷却機能を奏するが、その熱電変換素子モジュールは光を遮るので、透明板の周辺部に設けざるを得ず、そのために透明板の中央部あるいはその近傍の冷却を充分に行うためには、熱電変換素子モジュールでの消費電力が大きくなる可能性がある。また、熱電変換素子モジュールが配置されている周辺部と透明板の中央部とには、透明板の熱伝導性に応じた不可避的な温度差が生じるので、透明板の中央部を充分に冷却するべく熱電変換素子モジュールで強力に冷却した場合、前記温度差が大きくなって透明板に歪みが生じたり、あるいは周辺部分で結露したりする可能性があった。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、光を透過させる領域の全体を均等に冷却し、また加熱して前記領域の近傍の温度を高低いずれにも調整することのできる温度調節装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、車両の所定の空間を仕切る透光板の少なくとも一方の面側の温度を調整する温度調節装置において、ペルチェ効果を生じる透光性のある熱電素子が、光を透過させる領域に設けられ、かつ前記透光板に取り付けられた可撓性透光フィルムと、要求信号に応じて前記熱電素子への通電を制御して前記透光板を選択的に加熱および冷却するコントローラとを備えており、前記透光板は、車両のウィンドウガラスもしくはルーフガラスを含み、前記要求信号は、前記車両に設けられた乗員検知センサが乗員およびその着席位置を検知して出力する信号を含み、前記コントローラは、前記要求信号に基づいて空調作動要求があるか否かを判断し、空調作動要求があると肯定的に判断した場合に前記乗員の着席位置信号に応じて前記乗員に近い箇所の前記熱電素子への通電を制御する手段を含むことを特徴とするものである。

また、請求項２の発明は、車両の所定の空間を仕切る透光板の少なくとも一方の面側の温度を調整する温度調節装置において、ペルチェ効果を生じる透光性のある熱電素子が、光を透過させる領域に設けられ、かつ前記透光板に取り付けられた可撓性透光フィルムと、要求信号に応じて前記熱電素子への通電を制御して前記透光板を選択的に加熱および冷却するコントローラとを備えており、前記透光板は、車両のウィンドウガラスもしくはルーフガラスを含み、前記要求信号は、前記車両に設けられた乗員検知センサが乗員およびその着席位置を検知して出力する信号ならびに車両の走行状態に関する情報もしくは車両が走行する箇所の外部環境に基づく冷却要求信号もしくは加熱要求信号を含み、前記コントローラは、前記乗員検知センサの信号に基づいて空調作動要求があるか否かを判断し、空調作動要求があると肯定的に判断した場合に前記乗員の着席位置信号に応じて前記乗員に近い箇所の前記熱電素子への通電を制御しかつ前記走行状態または前記外部環境に関する情報に応じて前記熱電素子の作動温度を設定する手段を含むことを特徴とするものである。

さらに、請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、前記要求信号は、所定の外部端末装置からワイヤレスで発せられる信号を更に含み、前記コントローラは、前記ワイヤレスで発せられる信号を受信して前記熱電素子への通電を制御する手段を更に含むことを特徴とする温度調節装置である。

この発明によれば、ペルチェ効果を生じる熱電素子が可撓性の透光フィルムにおける光を透過させる領域に設けられている。その熱電素子が透明など光を透過させる構成になっているので、そのフィルムを取り付けた透光板の光の透過性能が阻害されない。すなわち、透光板の光の透過機能が維持される。また、その熱電素子はペルチェ効果を奏するものであるから、電流を流す方向を適宜に切り替えることにより、前記フィルムの一方の面の温度が高くなって加熱作用が生じ、あるいはこれとは反対に低くなって冷却作用が生じる。したがって、要求信号に基づいてコントローラから熱電素子に電流が流され、その結果、前記フィルムが取り付けられている車両の透光板が加熱され、あるいは冷却されるので、その透光板やその近傍の温度を調節することができる。

また、この発明によれば、室内のいわゆる間接空調を行うことができる。また、車両のウィンドウやルーフに用いることにより、間接空調に加えて、デフロスタの機能を生じさせることができる。曇り止めの機能は、車両の外部に取り付けられたミラーに用いた場合にも生じさせることができる。その場合、加熱した空気を吹き付ける必要がないので、不快感を生じさせる要因をなくすことができ、また光が透過する領域で発熱するので、温度斑やそれに伴う部分的な曇りなどを解消することができる。

また、この発明によれば、車両に乗員がいる場合に限って前記要求信号が発せられるので、ウィンドウガラスやルーフガラスあるいはミラーに設けられている熱電素子に無駄に通電して電力を消費することを防止することができる。

また、この発明によれば、車両の走行や停止、あるいは車速やシフトポジションもしくは制動の有無、車速などの走行状態に関する情報、あるいは外気温度や日射量などの走行環境に関する情報に基づく前記要求信号によって前記熱電素子に対する電流が制御されるので、より適切に、また効率よく空調や曇り止めなどを行うことができる。

また、この発明によれば、車両の外部の温度が低い場合には透光板が加熱されて霜取りや曇り止めが行われ、したがって自動的かつ適切にガラスやミラーの霜取りあるいは曇り止めを行うことができる。

また、この発明によれば、車室内が暖房されている場合には、ウィンドウガラスやルーフガラスの車室側の面の温度が高くなるように電流が制御され、また車室内が冷房されている場合には、ウィンドウガラスやルーフガラスの車室側の面の温度が低くなるように電流が制御されるので、これらのガラスがいわゆる間接空調のための機能を果たし、その結果、ガラスの近傍と車室の中央部との温度差を少なくし、快適な空調を行うことが可能になる。

さらに、この発明によれば、離れた箇所から前記熱電素子への電流の制御を操作することができるので、利便性を更に向上させることができる。

つぎにこの発明をより具体的に説明する。この発明は、所定の空間を仕切る透光板に適用することができる。その空間は、車両の車室や建物の室内が典型的な例であるが、これらに限らずショーケースの内部や屋外設置のカメラなどの光学機器を収容するケースの内部などであってよい。また、透光板は、要は、光を透過するものであればよく、したがって完全に透明である必要なく、いわゆるスモークガラスなどの所定の波長の光を遮断するものであってもよい。なお、基質はガラス以外に合成樹脂であってもよい。

その透光板に、ペルチェ効果を生じる熱電素子を備えた透光フィルムが取り付けられている。その熱電素子１の原理的な構造の一例を図１５の（ａ）に示し、他の例を図１５の（ｂ）に示してある。先ず、図１５の（ａ）の構造について説明すると、Ｐ型半導体２，１０とＮ型半導体３とが、銅などの良導体からなる電極板４，５，６，１１によってπ字型あるいは逆π字型に接続されている。すなわち、これらの電極板４，５，６，１１は各半導体２，１０，３を直列に接続するものであって、第一の電極板４は、第一のＰ型半導体２とＮ型半導体３とを接続し、その第一のＰ型半導体２に第二の電極板５が接続されている。さらに第三の電極板６はＮ型半導体３と第二のＰ型半導体１０とを接続し、その第二のＰ型半導体１０に第四の電極板１１が接続されている。そして、図１５の（ａ）における下側の第二の電極板５と第三の電極板６とに対して直流電源９を接続でき、また上側の第一の電極板４と第四の電極板１１とに対して直流電源１２を接続できるようになっている。そして、これら半導体２，３，１０および電極板４，５，６，１１が絶縁板７，８によって挟み込まれている。

また、図１５の（ｂ）に示す構造は、二つのＮ型半導体１４，２２の間にＰ型半導体１５を配置したものであって、Ｎ型半導体１４，２２とＰ型半導体１５とが、銅などの良導体からなる電極板１６，１７，１８，２３によってπ字型あるいは逆π字型に接続されている。すなわち、これらの電極板１６，１７，１８，２３は各半導体１４，２２，１５を直列に接続するものであって、第一の電極板１６は、第一のＮ型半導体１４とＰ型半導体１５とを接続し、その第一のＮ型半導体１４に第二の電極板１７が接続されている。さらに第三の電極板１８はＰ型半導体１５と第二のＮ型半導体２２とを接続し、その第二のＮ型半導体２２に第四の電極板２３が接続されている。そして、図１５の（ｂ）における下側の第二の電極板１７と第三の電極板１８とに対して直流電源２１を接続でき、また上側の第一の電極板１６と第四の電極板２３とに対して直流電源２４を接続できるようになっている。そして、これら半導体１４，１５，２２および電極板１６，１７，１，２３が絶縁板１９，２０によって挟み込まれている。

したがって、図１５の（ａ）に示す構造では、Ｎ型半導体３を直流電源９の陽極に接続し、かつＰ型半導体２を直流電源９の陰極に接続すると、各半導体２，３を接続している電極板４側の温度が低くなって冷却側となり、これとは反対の各電極５，６側の温度が高くなって加熱側となる。また、Ｎ型半導体３を直流電源１２の陽極に接続し、かつＰ型半導体１０を直流電源１２の陰極に接続すると、各半導体３，１０を接続している電極板６側の温度が低くなって冷却側となり、これとは反対の各電極４，１１側の温度が高くなって加熱側となる。

また、図１５の（ｂ）に示す構造では、Ｎ型半導体１４を直流電源２１の陽極に接続し、かつＰ型半導体１５を直流電源２１の陰極に接続すると、各半導体１４，１５を接続している電極板１６側の温度が低くなって冷却側となり、これとは反対の各電極１７，１８側の温度が高くなって加熱側となる。また、Ｎ型半導体２２を直流電源２４の陽極に接続し、かつＰ型半導体１５を直流電源２４の陰極に接続すると、各半導体１５，２２を接続している電極板１８側の温度が低くなって冷却側となり、これとは反対の各電極１６，２３側の温度が高くなって加熱側となる。

この発明における上記の熱電素子１が透光性を有しており、前記透光板と重ね合わせた場合であっても光が特には遮られないようになっている。この種の透光性のある熱電素子１は近年開発されている。そして、多数の熱電素子１が電気的には直列に、熱的には並列に接続かつ配置されてモジュール化され、その状態で可撓性のある透光フィルムの一方の面に取り付けられている。その取り付け位置は、透光板における光を透過させるべき領域である。好ましくはその全面である。言い換えれば、透光板を支持するために枠に嵌め込む周辺部分には、熱電素子１を設けなくてよい。また、透光フィルムは、光を透過させることのできる合成樹脂製の薄膜であり、可撓性を有している。

モジュール化された熱電素子１を備えた可撓性透光フィルムが前述した透光板に取り付けられている。具体的には、可撓性透光フィルムが透光板の一方の面に貼り付けられている。また、透光板が合わせガラスの場合には、可撓性透光フィルムがガラス板の間に挟み込まれている。このようにして透光板に取り付けられた可撓性透光フィルムにおける熱電素子モジュールに直流電源がコントローラを介して接続されている。そのコントローラは、電流量および電流の方向を制御するように構成された電気回路であり、一例としてマイクロコンピュータを主体とする電子制御装置として構成され、後述する各種の要求信号によって電流を制御するに構成されている。

図１にこの発明を車両に適用した例を示してある。ここに示す車両は、いわゆるワンボックスタイプの車両であり、車両の内部と外部とを仕切りかつ光を透過させる透光部として、フロントウィンドウ１１、フロントサンルーフ１２、リヤサンルーフ１３、左右のフロントサイドウィンドウ１４、左右のミッドサイドウィンドウ１５、左右のリヤサイドウィンドウ１６、リヤウィンドウ１７を備えている。これらの各ウィンドウ１１，〜１７は、前述した可撓性透光フィルムを取り付けた透光板によって構成されている。すなわち、図２に模式的に示すように、ウィンドウガラス１８の外面に、熱電素子を備えた前記可撓性透光フィルム（以下、仮に熱電素子フィルムと記す）１９が貼り付けられている。あるいは図３に模式的に示すように、合わせガラスの場合には、内外のガラス１８ａ，１８ｂの間に熱電素子フィルム１９が挟み込まれている。

各ウィンドウ１１，〜１７における熱電素子フィルム１９は、図４に示すように、コントローラ（制御装置）２０に接続されている。このコントローラ２０は、前述したように、熱電素子フィルム１９に対する電流量や電流を流す方向を制御する電気回路および電子制御装置を主体とするものであり、空調作動信号などの要求信号２１に応じて作動信号（すなわち電流）を熱電素子フィルム１９に出力するように構成されている。

図５は、上記の車両における熱電素子フィルム１９の制御例を説明するためのフローチャートであり、先ず、空調作動信号の読み込みが行われる（ステップＳ０１）。これは、車両における空調用電子制御装置（図示せず）と前記コントローラ２０との間でデータを伝送することにより行えばよい。ついで、読み込んだ信号に基づいて空調作動要求があるか否かが判断される（ステップＳ０２）。空調作動要求がないことによりこのステップＳ０２で否定的に判断された場合には、特に制御を行うことなくこのルーチンを一旦終了する。

これに対して空調作動要求があることによりステップＳ０２で肯定的に判断された場合には、ＯＮ信号が出力され（ステップＳ０３）、熱電素子フィルム１９に対して電流が流される。その後、このルーチンを一旦終了する。ステップＳ０３でＯＮ信号が出力される場合、熱電素子フィルム１９による加熱もしくは冷却が、車両が備えている空調システムによる空調を補完するものであれば、電流量は比較的少ない一定電流であってよい。また、実際の室温と目標温度との差に応じた電流量としてもよい。なお、電流の方向は、冷房が要求されている場合には、熱電素子フィルム１９の車室側の面の温度が低下する方向であり、暖房が要求されている場合には、これとは反対の方向である。

したがって上記のように構成されたこの発明に係る温度調整装置によれば、ウィンドウ１１，〜１７の近傍における温度を熱電素子フィルム１９に通電することにより調整するので、窓際での温度と室内の中央寄りの箇所での温度との差が大きくなるなど、空調の効きが不足するなどの事態を解消し、冷暖房感（すなわち快適性）を向上させることができる。また、空気を循環させることにより空調を熱電素子フィルム１９による発熱あるいは吸熱で補うことができるので、空気の吹き出し量や圧力を低下させて静粛性を向上させることができる。特にいわゆるアイドルストップ時や、ハイブリッド車もしくは電気自動車あるいは燃料電池車でモータ走行するときに、空調空気の吹き出し音を低下させて静粛性を向上させることができる。また、遮音性の高い高級車などでは空調空気の吹き出し音を低下させて、高級感を更に向上させることができる。さらに、熱電素子フィルム１９を動作させるための電力として、制動時などに回生した電力を用いることも可能であるから、車両の燃費を向上させ、さらにはドライバビリティを向上させることができる。

ところで図１に示す例では、上記の熱電素子フィルム１９が各ウィンドウ１１，〜１７に設けられているので、合計で１０箇所に設けられている。これらの熱電素子フィルム１９によるいわゆる間接空調はウィンドウ１１，〜１７の近傍に限られ、これに対して車両は常時満席になるわけではないので、熱電素子フィルム１９による間接空調は乗車状態に応じて行うことが好ましい。具体的に説明すると、各ウィンドウ１１，〜１７の熱電素子フィルム１９に、図１に示すようにＦ１，〜Ｆ１０の符号を付すと、これらの熱電素子フィルムＦ１，〜Ｆ１０を図６に示すように、個別にコントローラ２０に接続し、それぞれを独立して制御できるように構成する。また一方、室内の各シートもしくは着座位置に乗員の有無を検出する乗員検知センサ（例えばシートセンサやシートベルトセンサなど）を設けておき、それらの各センサをコントローラ２０に接続しておく。

図７はこのように構成した場合の制御例を説明するためのフローチャートであり、先ず、空調作動信号の読み込みが行われる（ステップＳ１１）。これは、前述した図５に示すステップＳ０１と同様の制御である。ついで、読み込んだ信号に基づいて空調作動要求があるか否かが判断される（ステップＳ１２）。空調作動要求がないことによりこのステップＳ１２で否定的に判断された場合には、特に制御を行うことなくこのルーチンを一旦終了する。

空調作動要求があることによりステップＳ１２で肯定的に判断された場合には、乗員の有無を検出する前記センサの信号が読み込まれる（ステップＳ１３）。そのセンサが例えばシートセンサであって、７人乗りの車両であれば、第１から第７（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７）のシートセンサが存在していてそれぞれが乗員の有無に応じてＯＮ信号を出力することができるので、ステップＳ１３では全てのシートセンサからの信号を読み込む。そして、それらのシートセンサのいずれかがＯＮとなっているか否か、すなわち前記空調作動信号と併せて要求信号を構成しているシートセンサ信号がＯＮか否かが判断される（ステップＳ１４）。全てのセンサ信号がＯＦＦであれば、ステップＳ１４で否定的に判断され、その場合は特に制御を行うことなくこのルーチンを一旦終了する。

これとは反対にいずれか少なくとも一つのセンサ信号がＯＮであれば、ステップＳ１４で肯定的に判断され、その場合は、ＯＮとなっているセンサ信号もしくはシートセンサに応じた所定の熱電素子フィルムＦ１，〜Ｆ１０にＯＮ／ＯＦＦ信号が出力される（ステップＳ１５）。そのセンサ信号もしくはシートセンサと、通電される熱電素子フィルムＦ１，〜Ｆ１０との関係を図８にまとめて示してある。なお、センサ信号Ｎｏ．１は前席右側に乗員がいる場合にＯＮとなる信号であり、以下同様に、センサ信号Ｎｏ．２は前席左側、センサ信号Ｎｏ．３は中央席右側、センサ信号Ｎｏ．４は中央席左側、センサ信号Ｎｏ．５は後席右側、センサ信号Ｎｏ．６は後席中央、センサ信号Ｎｏ．７は後席左側にそれぞれ乗員がいる場合にＯＮとなる信号である。また、熱電素子フィルムＦ１はフロントウィンドウ１１に設けられ、熱電素子フィルムＦ２はフロントサンルーフ１２に設けられ、熱電素子フィルムＦ３はリヤサンルーフ１３に設けられ、熱電素子フィルムＦ４は右のフロントサイドウィンドウ１４に設けられ、熱電素子フィルムＦ５は左のフロントサイドウィンドウ１４に設けられ、熱電素子フィルムＦ６は右のミッドサイドウィンドウ１５に設けられ、熱電素子フィルムＦ７は左のミッドサイドウィンドウ１５に設けられ、熱電素子フィルムＦ８は右のリヤサイドウィンドウ１６に設けられ、熱電素子フィルムＦ９は左のリヤサイドウィンドウ１６に設けられ、熱電素子フィルムＦ１０はリヤウィンドウ１７に設けられている。

図８に示すように、上記の温度調節装置では、乗員に近い箇所のウィンドウ１１，〜１７における熱電素子フィルム１９に通電されて、間接空調を行うので、快適性を向上させることができるだけでなく、不必要に間接空調を行うことやそれに伴って無駄にエネルギを消費したり、燃費を悪化させたりする不都合を防止もしくは抑制することができる。

この発明の更に他の例を説明する。図９は要求信号として、車両の走行状態に関する情報である走行情報と、車両の周囲の環境に関する環境情報とを追加した例を示すブロック図であり、前述した空調作動情報およびシートセンサ信号に加えて、走行情報および環境情報がコントローラ２０に入力されている。その走行情報は、車速センサ（図示せず）によって得られる車速情報、シフトポジションセンサ（図示せず）によって得られるシフトポジション、パーキングブレーキセンサ（図示せず）によって得られるパーキングブレーキの動作状態の情報、エンジン冷却水や排気浄化触媒あるいは変速機油温などの温度情報、バッテリ（図示せず）の充電容量の情報などを含み、要は、車両の各部の状態に関する情報である。これらは、車両の各部に設けられたセンサによって得ることができる。また、環境情報は、外気温度や外気温度と車内温度との差、日射量、高度、降雨もしくは降雪の有無、霧の有無などの情報を含み、これらは車載されている温度センサ（図示せず）やナビゲーションシステムで記憶している情報、サインポストなどの外部通信手段から送られる情報として得ることができる。

走行情報や環境情報を利用する場合の制御例を図１０にフローチャートで示してある。ここに示す制御例においても、空調作動情報を読み込み（ステップＳ２１）、その読み込んだ情報に基づいて空調作動要求があるか否かが判断される（ステップＳ２２）。これらは、前述した図５や図７に示す制御例と同様である。空調作動要求がないことによりステップＳ２２で否定的に判断された場合には、特に制御を行うことなくこのルーチンを一旦終了する。これとは反対に空調の作動要求があることによりステップＳ２２で肯定的に判断された場合には、シートセンサ信号が読み込まれ（ステップＳ２３）、さらにいずれかのシートセンサ信号がＯＮか否かが判断される（ステップＳ２４）。これらステップＳ２３およびステップＳ２４は、図７に示すステップＳ１３およびステップＳ１４と同様の制御である。

したがってステップＳ２４で否定的に判断された場合にはいずれのシートセンサもＯＮ動作しておらず、乗員がいないことになるので、特に制御を行うことなくこのルーチンを一旦終了する。これとは反対に乗員がいることによりステップＳ２４で肯定的に判断された場合には、走行情報（ステップＳ２５）および環境情報（ステップＳ２６）が読み込まれる。

ところで、車両で利用できる熱や車両からの放熱量は、走行状態によって異なる。例えば、車速が速ければ風による冷却効果が高く、またパーキングブレーキが動作していれば、車速で判断するまでもなく車両が停止していて風による冷却効果が殆どない。またエンジンの冷却水温度が低ければ暖房を充分に行うことができない。これは車両の他の機器の温度についても同様である。一方、外気温度と車内温度との差が大きい場合には、空調の要求が強く、冷房あるいは暖房を強力に行う必要が考えられ、また日射量が多い場合には、冷房の要求は強くなるが暖房の要求は弱くなることが考えられる。また、高度が高い場合や降雨もしくは降雪がある場合、さらには霧が濃い場合などには、冷房の要求は弱くなるが暖房の要求が強くなることが考えられる。このように走行状態および環境によって空調に対する要求が異なるので、各熱電素子フィルム１９の作動温度を、それぞれの情報に応じて設定する（ステップＳ２７）。

図１１は、その作動温度を求めるためのマップの例を示しており、（ａ）は車速に基づいて車内設定温度との温度差ΔＴを求めるためのマップの一例である。高車速ほど風によって奪われる熱量が多くなることが考えられるので、高車速ほど設定温度に近づけるように、温度差ΔＴを小さくするようになっている。また、フロントウィンドウ１１が最も強く風を受けるので、フロントウィンドウ１１の温度と設定温度との温度差ΔＴを他のウィンドウ１２，〜１７での温度差より小さくしてある。また（ｂ）は外気温度に応じた係数αを求めるためのマップの一例を示しており、外気温度が中程度の場合に係数αが「１」となり、それより低温側および高温側では係数αが「１」より小さくなるように設定されている。すなわち、高温時および低温時では、熱電素子フィルム１９による間接的な冷房や暖房を強く行うようになっている。そして、（ｃ）は日射量および外気温に応じた係数βを求めるためのマップの一例を示しており、日射量が多いほど、また外気温が高いほど、係数βが「１」より小さくなるように設定されている。すなわち、日射量が多いほど、ウィンドウ１１，〜１７の近傍での冷房が効きにくくなるので、設定温度との差ΔＴを小さくして熱電素子フィルム１９による冷却を強く行うようになっている。

各熱電素子フィルムＦ１，〜Ｆ１０の作動温度は、上記の温度差ΔＴと各係数α，βの積として算出される。そして、その作動温度となるように熱電素子フィルムＦ１，〜Ｆ１０にＯＮもしくはＯＦＦの信号が出力される（ステップＳ２８）。なお、ＯＮ信号が出力される熱電素子フィルムは、シートセンサ信号に基づいて決められ、これは、前述した図８に示したとおりである。

したがって、走行情報や環境情報を加えて熱電素子フィルムへの電流を制御すれば、車両の外部との熱の授受をも加味したより細かい制御を行うことができる。そのため、車内の空調がより適切なものとなって快適性が向上する。また、無駄にエネルギを消費することが抑制されるので、燃費を向上させることができ、またドライバビリティを向上させることができる。

なお、熱電素子フィルム１９は人為的な操作による要求信号によって動作させるように構成することもできる。例えば図１２に示すように、コントローラ２０に作動要求信号２２を入力し、その作動要求信号２２に基づいて熱電素子フィルム１９に作動信号を出力するように構成することができる。なお、その作動要求信号２２は、車両に搭載されたスイッチであってもよく、あるいは空調を行うためのスイッチから出力される信号であってもよい。

前述したように熱電素子フィルム１９は電流を流す方向を制御することによりガラス面を加熱することができる。これを利用して霜取りや曇り止めを行うように構成することができる。図１３はその一例を示すブロック図であり、コントローラ２０には、携帯電話機やワイヤレス端末器などの無線で信号を送信するインフラ媒体からの情報２３と、外気温センサ情報２４が入力されている。そして、コントローラ２０は、これらの情報２３，２４に基づいて熱電素子フィルム１９に作動信号を出力してガラス面を加熱するように構成されている。

その制御の一例を図１４にフローチャートで示してある。先ず、インフラ媒体情報が読み込まれる（ステップＳ３１）。ついで、作動要求があるか否かが判断される（ステップＳ３２）。作動要求がないことによりステップＳ３２で否定的に判断された場合には特に制御を行うことなくこのルーチンを一旦終了する。これとは反対に作動要求があることによりステップＳ３２で肯定的に判断された場合には、外気温センサ情報が読み込まれる（ステップＳ３３）。

その読み込まれた外気温センサ情報に基づいて作動の必要があるか否かが判断される（ステップＳ３４）。すなわち熱電素子フィルム１９に通電してこれをガラス面の加熱手段として動作させる必要があるか否かが判断される。具体的には、外気温度が予め設定した基準温度γ℃以下か否かが判断される。その基準温度γ℃は例えば３℃程度の低温度であって、霜が付着することが予想される温度である。

したがってステップＳ３４で否定的に判断された場合には、外気温度が高くて霜が付着する可能性がないので、特に制御を行うことなくこのルーチンを一旦終了する。すなわち熱電素子フィルム１９に通電しない。これとは反対にステップＳ３４で肯定的に判断された場合には、ガラス面に霜が付着する可能性があるために、熱電素子フィルム１９に対してＯＮ信号（作動信号）が出力される（ステップＳ３５）。その結果、熱電素子フィルム１９がヒータとして機能し、ガラス面が加熱されて霜取りが行われる。

このように図１３に示すように構成した場合には、乗車する前にリモート制御によって霜取りや曇り止めを行うことができるので、発進時の快適性を向上させることができ、また利便性を向上させることができる。

なお、この発明は車両のウィンドウ以外にも適用することができるのであり、例えば車両のサイドミラーやドアミラーにも適用することができる。すなわち透光性のある熱電素子を全面に備えた熱電フィルムを、ガラス板の反射面とは反対側の表面に貼り付けることにより、全面を均等に加熱して斑のない霜取りや曇り止めを行うことができる。これは、住居の浴室などに設けられる鏡にも同様に適用して同様の効果を得ることができる。さらに、この発明は、車両のウィンドウだけでなく、建築物の窓やショーケースの透光部にも適用することができる。その場合、室内やショーケースの内部を冷却するように熱電素子フィルムに電流を流すことにより、間接的な冷房が可能になる。またこれらの場合、制御のために採用する情報は、用途に応じて適宜決めることができる。

この発明を適用した車両の側面図である。ガラスの外面に熱電素子フィルムを貼り付けた構成を模式的に示す断面図である。合わせガラスの内部に熱電素子フィルムを挟み込んだ構成を模式的に示す断面図である。熱電素子フィルムの制御のための構成を示すブロック図である。熱電素子フィルムの制御の一例を説明するためのフローチャートである。熱電素子フィルムの制御のための他の構成を示すブロック図である。その制御例を説明するためのフローチャートである。ＯＮ信号を出力するシートセンサと動作させられる熱電素子フィルムとの関係をまとめて示す図表である。走行情報および環境情報をも採用して制御を行うように構成した例を示すブロック図である。その制御例を説明するためのフローチャートである。その制御で使用するマップの一例を示す図である。作動要求に応じて動作させるように構成した例を示すブロック図である。リモート操作で霜取りを行えるように構成した例を示すブロック図である。その制御例を説明するためのフローチャートである。ペルチェ効果を生じる熱電素子の原理的な構成を示す模式図である。

１…熱電素子、１１…フロントウィンドウ、１２…フロントサンルーフ、１３…リヤサンルーフ、１４…フロントサイドウィンドウ、１５…ミッドサイドウィンドウ、１６…リヤサイドウィンドウ、１７…リヤウィンドウ、１８…ウィンドウガラス、１９…熱電素子フィルム、２０…コントローラ、２２…作動要求信号、２４…外気温センサ情報。

Claims

車両の所定の空間を仕切る透光板の少なくとも一方の面側の温度を調整する温度調節装置において、
ペルチェ効果を生じる透光性のある熱電素子が、光を透過させる領域に設けられ、かつ前記透光板に取り付けられた可撓性透光フィルムと、
要求信号に応じて前記熱電素子への通電を制御して前記透光板を選択的に加熱および冷却するコントローラと
を備えており、
前記透光板は、車両のウィンドウガラスもしくはルーフガラスを含み、
前記要求信号は、前記車両に設けられた乗員検知センサが乗員およびその着席位置を検知して出力する信号を含み、
前記コントローラは、前記要求信号に基づいて空調作動要求があるか否かを判断し、空調作動要求があると肯定的に判断した場合に前記乗員の着席位置信号に応じて前記乗員に近い箇所の前記熱電素子への通電を制御する手段を含む
ことを特徴とする温度調節装置。
車両の所定の空間を仕切る透光板の少なくとも一方の面側の温度を調整する温度調節装置において、
ペルチェ効果を生じる透光性のある熱電素子が、光を透過させる領域に設けられ、かつ前記透光板に取り付けられた可撓性透光フィルムと、
要求信号に応じて前記熱電素子への通電を制御して前記透光板を選択的に加熱および冷却するコントローラと
を備えており、
前記透光板は、車両のウィンドウガラスもしくはルーフガラスを含み、
前記要求信号は、前記車両に設けられた乗員検知センサが乗員およびその着席位置を検知して出力する信号ならびに車両の走行状態に関する情報もしくは車両が走行する箇所の外部環境に基づく冷却要求信号もしくは加熱要求信号を含み、
前記コントローラは、前記乗員検知センサの信号に基づいて空調作動要求があるか否かを判断し、空調作動要求があると肯定的に判断した場合に前記乗員の着席位置信号に応じて前記乗員に近い箇所の前記熱電素子への通電を制御しかつ前記走行状態または前記外部環境に関する情報に応じて前記熱電素子の作動温度を設定する手段を含む
ことを特徴とする温度調節装置。
前記要求信号は、所定の外部端末装置からワイヤレスで発せられる信号を更に含み、
前記コントローラは、前記ワイヤレスで発せられる信号を受信して前記熱電素子への通電を制御する手段を更に含む
ことを特徴とする請求項１または２に記載の温度調節装置。