JP5467498B2

JP5467498B2 - シート空調装置

Info

Publication number: JP5467498B2
Application number: JP2009159924A
Authority: JP
Inventors: 崇文近藤; 光宏河村; 孝仁伊藤; 博章佐々木; 康彦新美; 恒夫内田; 幸一枡田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2009-07-06
Filing date: 2009-07-06
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2029-07-06
Also published as: JP2011011712A

Description

本発明は、車両のシートに設けられ、そのシートに着座する乗員に対する個別空調を行うシート空調装置に関する。

従来、車両のシートに設けられ、そのシートに着座する乗員に対する個別空調を行う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）。

また従来、車室内空間を包括的に空調する主空調装置において、乗員のスイッチ操作に基づいて通常使用時よりも消費電力を抑えたエコモードを実行する主空調装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特許第３３０１１０９号公報特開２００９−５６８４０号公報

ところで、従来はエコモードを実行するシート空調装置は提案されていなかった。そのため、例えばバッテリの充電量が少ない場合であっても、消費電力を抑えることができなかった。また、主空調装置でエコモードを実行したとしても、シート空調装置では通常使用時で空調がなされるので、全体としては消費電力を抑えたとは言えなかった。

本発明は以上の事情を考慮してなされたものであり、エコモードを実行するシート空調装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は、車両のシートに設けられ、そのシートに着座する乗員に対する個別空調を行うシート空調装置であって、
乗員によって操作される、通常使用時よりも消費電力を抑えたエコモードを実行するように指示するエコモードスイッチと、
そのエコモードスイッチが操作されたか否かを判断する操作有無判断手段と、
前記エコモードスイッチが操作されたと判断した場合に、前記エコモードとして、投入する電力を通常使用時より低く抑えて空調するエコモード実行手段と、を備える。

これによれば、エコモードスイッチが操作されたと判断した場合には、エコモード実行手段が投入する電力を通常使用時より低く抑えて空調するので、消費電力が低く抑えられる。すなわち、エコモードを実行することができる。

また、本発明のシート空調装置は、空気を冷却・加熱して冷気・暖気を生成するペルチェモジュールと、その冷気・暖気を送風する送風機とを含むペルチェ空調ユニットによって空調するものである。これによって、冷気、暖気を生成することができ、その冷気、暖気を送風することができる。

また、本発明のシート空調装置は、前記ペルチェ空調ユニットに、投入する電力に応じた駆動電圧のＰＷＭ信号を印加して空調するものであり、
前記エコモード実行手段は、前記ペルチェ空調ユニットに印加するＰＷＭ信号のデューティ比を通常使用時よりも小さくすることで、投入する電力を通常使用時より低く抑える。

このように、ＰＷＭ信号のデューティ比を小さくすることにより、簡易に投入する電力を低く抑えることができる。

また、本発明のシート空調装置は、暖房時に前記シートの座面を暖めるヒータをさらに備え、
前記エコモード実行手段は、暖房時に前記エコモードを実行する場合は、前記ペルチェ空調ユニットに投入する電力を低く抑えて、前記ヒータで優先して暖房する。

これによれば、通常使用時の暖房時には、ペルチェ空調ユニットによる暖気の送風に加えて、シートの座面がヒータによって暖められるので、暖房能力に優れたものであると言える。ここで、ヒータによって暖められるシートの座面は乗員が直接接する部分であるので、ヒータは、ペルチェ空調ユニットによる空調に比べて、効率よく暖房できると考えられる。そこで、エコモード実行手段は、暖房時にエコモードを実行する場合は、ペルチェ空調ユニットに投入する電力を低く抑えて、ヒータで優先して暖房する。これにより、エコモードの実行時であっても、暖房能力をある程度維持させつつ、消費電力を低く抑えることができる。

本発明のシート空調装置５０の一例を示す全体概要図である。シート空調装置５０の電気的構成の一例を示すブロック図である。手元操作スイッチ２１２、手元電源スイッチ２１３の拡大図である。エコモードを実行するときのシート空調ＥＣＵ１０３の処理を示したフローチャートである。

以下、本発明のシート空調装置の実施形態を図面の参照しながら説明する。図１はシート空調装置５０の一例を示す全体概要図である。該シート空調装置５０は、自動車の各シート２００、例えば運転席と助手席とにそれぞれ組み込まれている。該シート２００は、乗員の臀部を乗せる座部２０１と、背中を当てる背もたれ部２０２と、背もたれ部２０２の頂部に取り付けられたヘッドレスト３０２とを有する。そして、座部２０１及び背もたれ部２０２の各表皮２０３には吹出口２０４が形成されている。

座部２０１及び背もたれ部２０２の各内部には空気ダクト２０５が形成されている。この空気ダクト２０５は車室内に一端が開口し、他端が上記吹出口２０４に開口している。そして、各空気ダクト２０５の途中にペルチェモジュール３０３が介装されている。ペルチェモジュール３０３は、一方の面が吸熱面、他方の面が放熱面となるように、厚さ方向に直流通電駆動される周知のペルチェ素子と、順方向通電時に冷却側、逆方向通電時に発熱側となる面に密着配置される金属製のヒートブロックと、同じく空調熱交換側となる面に密着配置される金属製のヒートシンクとを有し、ヒートシンクの裏面に熱交換を促進するためのフィが一体化された周知の構成を有するものである（例えば特開２００５−２８０７１０号公報参照）。

空気ダクト２０５の途中におけるペルチェモジュール３０３の上流側には、該ペルチェモジュール３０３の放熱フィンには車室内の空気を圧送する送風機３０４が設けられている。送風機３０４は放熱フィンに周囲の空気を吹き付けることにより温度調整された空気を生成し、この温度調整された空気が空気ダクト２０５を介して吹出口２０４から吹き出される。このように、空気ダクト２０５、ペルチェモジュール３０３及び送風機３０４を有したペルチェ空調ユニット２１０Ａが背もたれ部２０２に、また、同様の構成のペルチェ空調ユニット２１０Ｂが座部２０１に、それぞれ個別に組み込まれた構造となっている。上記のような構造のペルチェ空調ユニット２１０Ａ，２１０Ｂ（以下、両者を総称する場合には、「ペルチェ空調ユニット２１０」とも記載する）の組を有した車両用シート空調装置が、自動車の各シート（具体的には、運転席、助手席，右後部座席、左後部座席）に独立して組み込まれている。

また、シート空調装置５０は、各シート２００の座部２０１及び背もたれ部２０２のそれぞれに設けられた、暖房時に座面を暖めるヒータ２１５、２１６を備えている。このヒータ２１５、２１６は、例えば、電熱線で構成され、その電熱線に電流を流すことによって座面を暖めるようにしたものである。

次に、図２は、上記シート空調装置５０の電気的構成の一例を示すブロック図である。要部をなすのはマイクロプロセッサとして構成されたシート空調ＥＣＵ１０３を主体とする制御回路であり、手元操作スイッチ（温調設定スイッチ２１２と手元電源スイッチ２１３が温調入力インターフェース２２２を介して、それぞれシート空調ＥＣＵ１０３に接続されている。シート空調ＥＣＵ１０３は、各シートのシート空調装置５０毎に個別に設けられている。

シート空調ＥＣＵ１０３には、各々ペルチェモジュール３０３、送風機３０４、及びそれらの駆動制御を司る駆動ユニット２２１の組からなるペルチェ空調ユニット２１０Ａ（背もたれ側）及び２１０Ｂ（座部側）が接続されている。駆動ユニット２２１は、設定温度に応じたデューティ比の駆動電圧のＰＷＭ信号を生成し、ペルチェモジュール３０３を冷房使用時と暖房使用時とで互いに異なる極性にて通電駆動するものである。

図１に示すように、各シート２００には、乗員が操作するための空調装置用の手元操作スイッチ２１２が設けられている。シート空調ＥＣＵ１０３は、該手元電源スイッチ２１３がオフ状態のときペルチェ空調ユニット２１０の動作を停止する。図３は、手元操作スイッチ２１２、手元電源スイッチ２１３の拡大図である。図３に示すように、手元操作スイッチ２１２はプッシュ機能付のロータリースイッチであり、１回押圧すると引っ込んで手元電源スイッチ２１３をオフ状態とする。一方、さらに押圧すると飛び出して電源スイッチ２１３をオン状態とし、設定温度変更のための回転操作が可能となる。このとき、手元操作スイッチ２１２は、中立位置ＮＴＬに関して第一方向に回転させると暖房モードでの温度設定となり、中立位置ＮＴＬから離れるほど設定温度は高くなるとともに、当該第一方向の限界位置まで回転させると最高暖房温度の設定状態となる。また、中立位置ＮＴＬに関して第二方向に回転させると冷房モードでの温度設定となり、中立位置ＮＴＬから離れるほど設定温度が低くなるとともに、当該第二方向の限界位置まで回転させると最低冷房温度の設定状態となる。電源スイッチ２１３のオン／オフ状態、及び温度設定状態（さらには、冷暖房モード）は温調入力インターフェース２２２を介してシート空調ＥＣＵ１０３に入力される。

また、温調入力インターフェース２２２には、エコモードスイッチ２１４が接続されている。図１に示すように、エコモードスイッチ２１４は、手元操作スイッチ２２２に近接してシート２００に取り付けられ、乗員がエコモードスイッチ２１４を操作すると、温調入力インターフェース２２２はシート空調装置５０を通常使用時よりも消費電力を抑えたエコモードを実行するように指示する信号をシート空調ＥＣＵ１０に出力する。なお、エコモードの詳細はフローチャートを参照して後述する。

そして、シート空調ＥＣＵ１０３は、手元電源スイッチ２１３がＯＮになったときには、手元操作スイッチ２１２による設定温度θ、図示しない内気センサの温度検出値Ｔに基づいて空調を実行する。具体的には、手元電源スイッチ２１３がＯＮになっていれば、温調入力インターフェース２２２が手元操作スイッチ２１２の操作位置に基づいて決定した冷房設定温度θ１ないし暖房設定温度θ２を取得する。また、内気センサの温度検出値Ｔを取得する。そして、冷房時は予めＲＯＭ等に記憶された冷房用デューティ比テーブルを、暖房時は暖房用デューティ比テーブルを参照して、適正なデューティ比η（電流値に対応する）を読み取る。冷房時はＴ−θが大きくなるほどデューティ比（電流値）ηは高く設定され、暖房時はθ−Ｔが大きくなるほどデューティ比（電流値）ηは高く設定される。その後、設定したデューティ比ηでスイッチング駆動して、ペルチェ素子の出力調整を行なうとともに、送風機３０４を駆動して、暖気又は冷気を吹出口２０４から吹き出させる。加えて、暖房時には、ヒータ２１５、２１６に所定電流を流して、座部２０１及び背もたれ部２０２を暖める。なお、ヒータ２１５、２１６を駆動するスイッチを別に設けて、そのスイッチが操作されたときのみ、ヒータ２１５、２１６を駆動するようにしてもよい。

ここで、本実施形態のシート空調装置５０は、乗員によってエコモードスイッチ２１４が操作されたときには、通常使用時よりも消費電力を抑えたエコモードを実行する。以下、エコモードを実行するときのシート空調ＥＣＵ１０３の処理を図４のフローチャートを参照して説明する。なお、図４のフローチャートの処理は、シート空調装置５０が通常使用時で運転しているときに一定間隔で繰り返し実行される。

先ず、ステップＳ１１では、温調入力インターフェース２２２からの入力信号に基づいて、エコモードスイッチ２１４が操作されたか否かを判断する。なお、ステップＳ１１を実行するシート空調ＥＣＵ１０３が本発明の「操作有無判断手段」に相当する。ここで、エコモードスイッチ２１４が操作された場合には（Ｓ１１：ＹＥＳ）、ステップＳ１２の処理に進む。一方、エコモードスイッチ２１４が操作されていない場合は（Ｓ１１：ＮＯ）、図４のフローチャートの処理を終了する。

ステップＳ１２では、エコモードとして、投入する電力を通常使用時より低く抑えて空調する。具体的には、冷房時には、エコモードスイッチ２１４が操作される直前のデューティ比ηよりも小さいデューティ比η‘（例えば、デューティ比ηの８０％）でペルチェモジュール３０３及び送風機３０４を駆動する。これによって、ペルチェモジュール３０３及び送風機３０４に投入される電力が通常使用時よりも低くなって、消費電力が低く抑えられる。

また、暖房時には、ペルチェモジュール３０３及び送風機３０４の駆動を停止して、ヒータ２１５、２１６のみで暖房する。ヒータ２１５、２１６によって暖められるシート２００の座面は乗員が直接接する部分であるので、ヒータ２１５、２１６は、ペルチェモジュール３０３及び送風機３０４による暖気の送風に比べて、効率よく暖房できると考えられる。そこで、暖房時にエコモードを実行する場合は、ヒータ２１５、２１６を優先して暖房したものである。これにより、エコモードの実行時であっても、暖房能力をある程度維持させつつ、消費電力を低く抑えることができる。なお、ステップＳ１２を実行するシート空調ＥＣＵ１０３が本発明の「エコモード実行手段」に相当する。その後、図４のフローチャートの処理を終了する。

なお、本発明のシート空調装置は上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲の記載を逸脱しない範囲で種々変形することができる。例えば上記実施形態では、エコモード時におけるペルチェモジュール３０３及び送風機３０４に投入される電力のデューティ比η‘は、エコモードスイッチ２１４が操作される直前のデューティ比ηを基準にして決定していた。しかし、これに限定されず、例えば、ペルチェモジュール３０３及び送風機３０４に投入する電力が充電されているバッテリの充電量に応じて、上記デューティ比η‘を決定してもよい。具体的には、バッテリの充電量が少ないほど、上記デューティ比η‘を小さく設定する。これによって、現在のバッテリの充電量に応じた適切なエコモードを実行することができる。

また、上記実施形態では、エコモード時では、エコモードスイッチ２１４が操作される直前のデューティ比ηよりも小さいデューティ比η‘でペルチェモジュール３０３及び送風機３０４を駆動することで、消費電力を低く抑えていた。しかし、これに限定されず、例えば、デューティ比ηは変えないで、ペルチェモジュール３０３及び送風機３０４に入力するＰＷＭ信号の大きさを小さくしてもよい。

また、上記実施形態では、暖房時でエコモードを実行する場合には、ヒータ２１５、２１６のみで暖房を実行していた。しかし、ヒータ２１５、２１６がない場合又はヒータ２１５、２１６を用いないでペルチェモジュール３０３及び送風機３０４だけで暖房を実行していた場合には、冷房時と同様に、ペルチェモジュール３０３及び送風機３０４に投入するデューティ比η‘を小さくして、エコモードの暖房を実行してもよい。

また、上記実施形態では、エコモードスイッチ２１４を各シート２００に設けていたが、車室内空間を包括的に空調する主空調装置もエコモードを実行する場合には、主空調装置のエコモードスイッチと、シート空調装置５０のエコモードスイッチを共通にしてもよい。一つのエコモードスイッチの操作で、同時に主空調装置とシート空調装置５０がエコモードを実行するので、全体として消費電力を抑えることができ、乗員の操作負担を低減できる。

５０シート空調装置
１０３シート空調ＥＣＵ（操作有無判断手段、エコモード実行手段）
２００シート
２０１座部
２０２背もたれ部
２０４吹出口
２０５空気ダクト
２１０Ａ、２１０Ｂペルチェ空調ユニット
２１２手元操作スイッチ
２１３手元電源スイッチ
２１４エコモードスイッチ
２１５、２１６ヒータ
２２１駆動ユニット
２２２温調入力インターフェース
３０３ペルチェモジュール
３０４送風機

Claims

車両のシートに設けられ、そのシートに着座する乗員に対する個別空調を行うシート空調装置であって、
乗員によって操作される、通常使用時よりも消費電力を抑えたエコモードを実行するように指示するエコモードスイッチと、
そのエコモードスイッチが操作されたか否かを判断する操作有無判断手段と、
前記エコモードスイッチが操作されたと判断した場合に、前記エコモードとして、投入する電力を通常使用時より低く抑えて空調するエコモード実行手段と、を備え、
前記シート空調装置は、空気を冷却・加熱して冷気・暖気を生成するペルチェモジュールと、その冷気・暖気を送風する送風機とを含むペルチェ空調ユニットによって空調するものであり、
暖房時に前記シートの座面を暖めるヒータをさらに備え、
前記エコモード実行手段は、暖房時に前記エコモードを実行する場合は、前記ペルチェ空調ユニットに投入する電力を低く抑えて、前記ヒータで優先して暖房することを特徴とするシート空調装置。
前記シート空調装置は、前記ペルチェ空調ユニットに、投入する電力に応じた駆動電圧のＰＷＭ信号を印加して空調するものであり、
前記エコモード実行手段は、前記ペルチェ空調ユニットに印加するＰＷＭ信号のデューティ比を通常使用時よりも小さくすることで、投入する電力を通常使用時より低く抑えることを特徴とする請求項１に記載のシート空調装置。