JP5961420B2 - 車両、座席用空調装置、および座席の温度調整方法 - Google Patents
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ユーザは、乗車後、座席装置の熱気または冷気に耐えて座席に着座しなければならない。または、ユーザは、ユーザがイグニッションキーを操作して車両のエンジンを始動することにより車室内を冷却、または加温する空気調和装置を作動させて、座席が適温になるのを待つ必要がある。
特許文献は何れもこのような従来の課題を解決するもので、特許文献1から4のように、冷却、または加温された空気を座席に設けられた通風路を通じてユーザが着座する着座面に供給する空調機能を有する座席装置を利用できる
特許文献1から4の座席装置は、座席を暖めたり、冷やしたりできる。
しかも、特許文献2から4の座席装置では、座席の空調に空気調和装置を利用するため、ユーザが乗車する時に、即座に座席の空調を効かせることができない。
特許文献1の座席装置は、座席を暖めたりまたは冷却したりするために、専用の冷却系と熱媒体とを使用する。また、特許文献1の座席装置は、蓄熱機能を有する。
しかしながら、特許文献1の座席装置では、専用の冷却系と熱媒体とを使用するため、余分にエネルギを使用する。
このように、座席装置では、余分なエネルギを使用することなく、ユーザが乗車する際に座席を暖めたりまたは冷却したりすることができなかった。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、空気調和装置が余分なエネルギを使用することのない空調機能を有する座席装置を提供することを目的としている。
よって、余分なエネルギを使用することなく、ユーザの乗車時に座席を暖めたりまたは冷却したりすることができる。
図1は、本発明の第1実施形態に係る自動車1の部分透視の側面図である。
図1の自動車1は、車体2を有する。
車体2の中央部には、ユーザが乗り込む乗車空間3が設けられる。
乗車空間3内には、ユーザが着座する座席4が2列で設けられている。
座席4は、ユーザが着座する座部5と、着座したユーザが寄り掛かる背面部6と、を有する。
ユーザは、乗車後、座席4の熱気または冷気に耐えて、座席4に着座しなければならない。一般的な自動車1では、乗車したユーザがイグニッションキーを操作して、自動車1のエンジン42を始動し、さらに自動車1の空気調和装置8を作動させ、これに伴ってコンプレッサを駆動することで空気調和装置の冷却サイクルが始動する、あるいはエンジンの冷却水温の上昇後、ヒータを駆動することで空気調和装置の暖房サイクルが始動することにより座席4が乗車空間3とともに適温になる。
しかしながら、このように空気調和装置を用いて乗車空間3とともに座席4が適温になるには、乗車空間の空気を通じて間接的に座席を冷却あるいは加温するため、ユーザが着座してから座面が適温になるまで時間がかかる。
そこで、本実施形態では、短時間で座面を確実に適温にするために、座席への空気の供給を変化させる調整部に特徴を持つ座席用送風装置10を用いる。
図2の座席用空調装置10は、空気調和装置8の冷房若しくは暖房用の熱媒体を、座席4のチューブへ供給する。座席4および着座したユーザからたとえば熱を取り除く。なお、座席用空調装置10は、空気調和装置8による調整後の空気を熱媒体として座席4のチューブへ供給してもよい。
座席用空調装置10は、座席4に形成された複数のチューブ11、配管12、タンク13、吸引弁14、排出弁15、断熱ケース16、温度センサ17、コントローラ18を有する。
座部5は、弾性部51、カバー部52、フレーム部53を有する。
背面部6は、弾性部54、カバー部55、フレーム部56を有する。
弾性部51,54は、たとえばウレタンなどの弾性材料で形成される。弾性部51,54は、所望の座面形状に形成される。
カバー部52,55は、たとえば通気性のあるメッシュ生地で形成される。カバー部52,55は、小さい貫通孔を多数形成した革シートで形成することもできる。図3のカバー部は、弾性部51,54の周囲全体を覆う。
フレーム部53,56は、たとえばアルミニウムなどの軽量で高剛性の金属材料で形成される。フレーム部53,56は、たとえば衝突時に乗員を保護し得る強度に形成される。
複数のチューブ11の一部は、座部5において、弾性部51とカバー部52との間に配置される。
複数のチューブ11の残部は、背面部6において、弾性部54とカバー部55との間に配置される。
なお、複数のチューブ11は、弾性部51,54についての、着座面7寄りの内部に埋設してもよい。
これにより、複数のチューブ11は、座席4のユーザの着座面7に対して、密に配列される。
複数のチューブ11は、その中に空気調和装置8の熱媒体を通すことができるものであればよい。たとえば空気調和装置8の循環系に用いられる配管を用いてよい。ただし、座面に配置するため、チューブ11を、塩化ビニル、ゴムなどの柔軟な材料で被覆してよい。
複数のチューブ11の間隔は、着座面7の加熱または冷却のためには開けないのが最も望ましいが、チューブ11の太さの3倍程度までの間隔であればよい。
このような間隔とすることにより、着座面7の全体を略均等に加熱または冷却できる。
複数のチューブ11により、着座面7と弾性部51,54とを断熱できる。
弾性部51,54の熱気または冷気が着座面7に伝わり難くなる。
空気調和装置8の熱媒体は、配管12およびチューブ11を循環する。
タンク13は、チューブ11へ供給される熱媒体を蓄積できるものであればよい。
排出弁15は、タンク13とチューブ11との間の配管12に設けられる。
吸引弁14および排出弁15は、コントローラ18により開閉制御される。
たとえば、吸引弁14および排出弁15を共に開くと、空気調和装置8の熱媒体が、タンク13および複数のチューブ11へ供給される。
吸引弁14および排出弁15を共に閉じると、タンク13および複数のチューブ11に対する、空気調和装置8の熱媒体の供給が停止する。タンク13に、空気調和装置8の熱媒体を蓄積できる。
断熱ケース16に収容されることにより、タンク13に蓄積された熱媒体は、その温度を維持する。
断熱ケース16およびタンク13は、自動車1のエンジンルームまたはトランクルームに配置してもよいが、好ましくは乗車空間3に配置するとよい。乗車空間3は乗車中に空調されるので、タンク13に蓄積された熱媒体の熱量が変化し難くなる。
温度センサ17は、熱媒体の温度の検出信号をコントローラ18へ出力する。
コントローラ18は、吸引弁14および排出弁15へ個別に制御信号を出力する。
コントローラ18は、制御プログラムを記憶するメモリと、制御プログラムを実行する中央処理装置とを有する。コントローラ18は、独立したコントローラでよいが、自動車1のエンジン42を制御するECU(Engine Control Unit)の一部として実現されても、空気調和装置8のコントローラに実現されてもよい。
なお、コントローラ18は、時刻や時間を計測するタイマ、携帯電話機などと通信する無線通信部などを備えてよい。
このような信号には、たとえば温度センサ17の検出信号、スマートキーの近接信号、イグニッションキーの状態の検出信号、エンジン42の起動信号若しくは停止信号、リモートコントロール開閉キーの検出信号、ドアパネルのロック開錠信号若しくは施錠信号、乗車検知信号がある。これらの信号は、乗車の検出信号として利用できる。
この他にも、たとえば、空気調和装置8の冷暖房動作の開始信号および停止信号がある。空気調和装置8は、一般的に温まったエンジン42の排熱で暖房し、冷却されたエバポレータの冷気で冷房する。
このため、エンジン42を始動してから、空気調和装置8から冷暖房された空気が乗車空間3へ供給され始めるまでに、時間を要する。
空気調和装置8は、ユーザが乗車する時に座席4を暖めたり、冷やしたりすることには向いていない。
図3の空気調和装置8は、ダクト22、送風機23、エバポレータ24、ヒートコア25、エアミックスドア26を有する。
ダクト22は、乗車空間3を空調する空気の供給路である。ダクト22は、吸気口27から乗車空間3の空気である内気または外気を吸引し、吸引した空気を排気口28から乗車空間3へ供給する供給路である。
送風機23、エバポレータ24、ヒートコア25、エアミックスドア26は、ダクト22に設けられる。
送風機23は、ダクト22へ空気を吸引し、ダクト22内の空気を排気する。
エバポレータ24は、送風機23と排気口28との間に設けられる。エバポレータ24には、空気調和装置8の冷媒を循環させる冷却ユニット31の一部である。
冷却ユニット31は、自動車のエンジン42により駆動されて冷媒を圧縮するコンプレッサ32と、圧縮された冷媒を凝縮液化するコンデンサ33と、凝縮液化した冷媒を気液分離するレシーバ34と、液化した冷媒を減圧するエキスパンションバルブ35と、減圧により膨張した冷媒を気化させるエバポレータ24と、を有する。これらは、冷媒用の配管36により環状に接続される。
ヒートコア25は、エバポレータ24と排気口28との間に設けられる。ヒートコア25には、空気調和装置8の熱媒を循環させる加熱ユニット41の一部である。
加熱ユニット41は、自動車のエンジン42の冷却水をヒートコア25に循環させる。
加熱ユニット41は、エンジン42とヒートコア25とを接続する冷却水用の配管43と、配管43に設けられたウォータポンプ44と、を有する。
また、加熱ユニット41の冷却水が加熱される。また、この冷却水により、ダクト22により調整された空気が、加熱される。
図2の座席用空調装置10は、これらの熱気または冷気を、座席4の加熱または冷却に利用する。
具体的には、図3に示すように、冷却ユニット31の冷媒、または加熱ユニット41の冷却水を、熱媒体として利用する。
冷媒または冷却水は、熱媒体として、座席用空調装置10の配管12およびチューブ11を循環する。
エアミックスドア26は、ヒートコア25を通過させる空気の割合または量を調整する。
図4は、図2の座席用空調装置10のフローチャートを示す図である。
座席用空調装置10は、空気調和装置8が停止すると(ステップST1)、空気調和装置8の使用済みの熱媒体をタンク13に貯蔵する(ステップST2)。
具体的には、空気調和装置8からの停止信号が入力されると、コントローラ18は、閉じていた吸引弁14および排出弁15を開く。これにより、空気調和装置8の使用済みの熱媒体が、配管12およびチューブ11を循環し、タンク13に蓄積される。
タンク13には、空気調和装置8の動作中に安定温度に冷却された冷媒、または安定温度に加熱された冷却水が蓄積される。
タンク13への熱媒体の蓄積が完了すると、コントローラ18は、吸引弁14および排出弁15を閉じる。
この間、タンク13に蓄積された冷媒または冷却水は、常温に向かって変化する。ただし、本実施形態では、タンク13が断熱ケース16に収容されている。このため、タンク13に蓄積された冷媒または冷却水は、比較的長期間にわたって当初温度に維持される。
具体的には、ECUなどからの乗車の検出信号が入力されると、コントローラ18は、閉じていた吸引弁14および排出弁15を開く。これにより、タンク13に蓄積されていた熱媒体が、配管12およびチューブ11を循環する。
座席4は、熱媒体により加熱または冷却される。
タンク13に蓄積していた熱媒体の蓄積が完了すると、コントローラ18は、吸引弁14および排出弁15を閉じる。
具体的には、エンジン42が起動され、空気調和装置8からの起動信号が入力されると、コントローラ18は、閉じていた吸引弁14および排出弁15を開く。これにより、タンク13に蓄積されていた熱媒体が、配管12およびチューブ11を循環する。
座席4は、循環される空気調和装置8の熱媒体により、加熱または冷却される。
温度センサ17の検出温度が当該熱媒体の安定温度になると(ステップST7)、コントローラ18は、吸引弁14および排出弁15を閉じる。
これにより、配管12およびチューブ11への、空気調和装置8の熱媒体の循環が停止する(ステップST8)。
図5(A)は、空気調和装置8の動作状態である。図5(B)は、空気調和装置8の冷媒温度である。図5(C)は、座席用空調装置10の動作状態である。これらの横軸は、時間である。
図5(A)のタイミングT1に示すようにユーザが乗車して空気調和装置8が動作状態になると、空気調和装置8の冷媒の温度は、図5(B)に示すように低下し、最終的には安定温度になる。
次に、図5(A)のタイミングT2に示すようにユーザが降車して空気調和装置8が停止すると、座席用空調装置10は、図5(C)に示すように熱媒体(ここでは冷媒)を蓄積する。
次に、図5(A)のタイミングT3に示すようにユーザが再び乗車して空気調和装置8が動作状態になると、座席用空調装置10は、タンク13に蓄積していた熱媒体を、座席4のチューブ11へ循環させる。これにより、座席4の温度が適温に向かって調整される。
蓄積した熱媒体を循環させた後、座席用空調装置10は、動作を開始した空気調和装置8の熱媒体を、座席4のチューブ11へ循環させる。
座席用空調装置10は、熱媒体が安定温度になるまで、空気調和装置8の熱媒体を座席4のチューブ11へ循環させる。
これにより、座席4の温度を適温にすることができる。
特に、本実施形態では、乗車空間3を冷房または暖房し終えた後の、空気調和装置8が冷房または暖房に使用した使用済みの熱媒体を蓄積し、次回乗車時にチューブ11へ供給する。
また、本実施形態では、空気調和装置8が動作を開始してから、乗車空間3の冷房または暖房を開始する前の、空気調和装置8の熱媒体をチューブ11へ供給する。若しくは、空気調和装置8が動作を開始してから、空気調和装置8の熱媒体が安定温度になるまでの期間内に、空気調和装置8の熱媒体をチューブ11へ供給する。
よって、本実施形態では、空気調和装置8が乗車空間3を適切に冷房または暖房していない期間において、空気調和装置8の熱媒体を用いて座席4の温度を調整できる。
余分なエネルギを使用することなく、ユーザの乗車時に座席4を暖めたりまたは冷却したりできる。
なお、空気調和装置8の熱媒体により加熱または冷却される空気を、座席4のチューブ11へ供給しても、同様の効果を期待できる。
特に、本実施形態では、複数のチューブ11を密に配列し、複数のチューブ11により、弾性部51,54の着座面7側の部位を覆う。
これにより、着座面7と弾性部51,54とをチューブ11により断熱できる。弾性部51,54の熱が着座面7に伝わり難くなる。
図6は、本発明の第2実施形態に係る座席用空調装置10の概略構成図である。
図6の座席用空調装置10は、ペルチェ素子19、ヒータ20を有する。
ペルチェ素子19およびヒータ20は、配管12に配置される。具体的には、空気調和装置8と吸引弁14との間の部分に設けられる。
ペルチェ素子19およびヒータ20は、コントローラ18に接続される。
ペルチェ素子19は、コントローラ18の制御の下、空気調和装置8の熱媒体を冷却する。
ヒータ20は、は、コントローラ18の制御の下、空気調和装置8の熱媒体を加熱する。
第2実施形態に係る座席用空調装置10の、これ以外の構成は第1実施形態と同様であり、説明を省略する。
以下では、主に、図4との相違点について説明する。
タンク13に空気調和装置の使用済みの熱媒体を蓄積した状態で、ユーザが乗車すると(ステップST3)、座席用空調装置10は、蓄積していた熱媒体を循環させる(ステップST4)。
また、空気調和装置8が起動されると(ステップST5)、座席用空調装置10は、空気調和装置8の熱媒体を循環させる(ステップST6)。
コントローラ18は、チューブ11へ供給される熱媒体の温度が、座席4に着座したユーザにとって快適な温度となるように、空気調和装置8の熱媒体を加熱または冷却する。
空気調和装置8の熱媒体の温度が所定の快適温度より高い場合、コントローラ18は、ペルチェ素子19を制御し、熱媒体を冷却する。
空気調和装置8の熱媒体の温度が所定の快適温度より低い場合、コントローラ18は、ヒータ20を制御し、熱媒体を加熱する。
循環を停止した後、座席用空調装置10は、空気調和装置8の使用済みの熱媒体をタンク13に貯蔵する(ステップST13)。
具体的には、コントローラ18は、吸引弁14および排出弁15を所定期間で開く。これにより、空気調和装置8の使用済みの熱媒体が、タンク13に蓄積される。
以下では、主に、図5との相違点について説明する。
蓄積した熱媒体を循環させた後、座席用空調装置10は、動作を開始した空気調和装置8の熱媒体を、座席4のチューブ11へ循環させる。
さらに、座席用空調装置10から供給される熱媒体が安定温度になると、座席用空調装置10は、図5(C)に示すようにチューブ11へ循環させる熱媒体の温度を調整する。
これにより、座席4の温度を適温に維持することができる。
これにより、ユーザが着座している期間において、座席4の温度を、適温に維持することができる。
この他にもたとえば、座席用空調装置10は、バス、電車などのその他の車両に搭載されてよい。
3…乗車空間
4…座席
7…着座面
8…空気調和装置
10…座席用空調装置
11…チューブ
12…配管
13…タンク
18…コントローラ(制御部)
19…ペルチェ素子
20…ヒータ
51,54…弾性部
Claims (8)
- ユーザが乗車する車両の乗車空間と、
前記乗車空間に設けられ、ユーザが着座する座席と、
前記乗車空間を冷房または暖房する前記車両の空気調和装置と別に設けられ、前記座席に設けられるチューブ、前記空気調和装置と前記チューブとを接続する配管、前記配管に接続されて断熱ケースに収容されるタンク、および制御部を有する座席用空調装置と、
を有し、
前記空気調和装置と別に設けられる前記座席用空調装置の前記断熱ケースおよび前記タンクは、前記乗車空間に配置され、
前記制御部は、
前記空気調和装置から前記乗車空間へ供給されて前記乗車空間を冷房または暖房し終えた後の、前記空気調和装置が冷房または暖房に使用した使用済みの熱媒体を、前記乗車空間で断熱ケースに収容して配置された前記タンクに蓄積し、
ユーザの次回乗車の際に、前記空気調和装置が前記乗車空間を冷房または暖房しない期間において、前記乗車空間で断熱ケースに収容して配置された前記タンクから、前記使用済みの熱媒体を、前記チューブへ供給する、
車両。 - 前記制御部は、
前記空気調和装置が動作を開始してから、前記乗車空間の冷房または暖房を開始する前の、前記空気調和装置が加熱または冷却に用いる熱媒体を、前記チューブへ循環する
請求項1記載の車両。 - 前記制御部は、
前記空気調和装置が動作を開始してから、前記空気調和装置が冷房または暖房に使用する熱媒体が安定温度になるまでの期間内に、前記空気調和装置が加熱または冷却に用いる熱媒体を、前記チューブへ循環する
請求項2記載の車両。 - 前記座席は、
弾性部と、車両に乗車したユーザが着座する着座面と、を有し、
前記チューブは、
前記座席において前記弾性部より前記着座面側に設けられる
請求項1から3のいずれか一項記載の車両。 - 前記チューブは、前記弾性部の前記着座面を覆う
請求項4記載の車両。 - 前記制御部は、
前記空気調和装置が前記乗車空間を冷房または暖房する期間において、前記空気調和装置の熱媒体の温度を調整して前記チューブへ循環する
請求項1から5のいずれか一項記載の車両。 - 乗車空間を冷房または暖房する空気調和装置と別に、ユーザが乗車する車両の乗車空間に設けられる座席用空調装置であって、
前記乗車空間に乗車したユーザが着座する座席に設けられるチューブと、
前記空気調和装置と前記チューブとを接続する配管と、
前記配管に接続され、断熱ケースに収容されるタンクと、
制御部と、
を有し、
前記空気調和装置と別に設けられる前記座席用空調装置の前記断熱ケースおよび前記タンクは、前記乗車空間に配置され、
前記制御部は、
前記空気調和装置から前記乗車空間へ供給されて前記乗車空間を冷房または暖房し終えた後の、前記空気調和装置が冷房または暖房に使用した使用済みの熱媒体を、前記乗車空間で断熱ケースに収容して配置された前記タンクに蓄積し、
ユーザの次回乗車の際に、前記空気調和装置が前記乗車空間を冷房または暖房しない期間において、前記乗車空間で断熱ケースに収容して配置された前記タンクから、前記使用済みの熱媒体を、前記チューブへ供給する、
座席用空調装置。 - 乗車空間を冷房または暖房する車両の空気調和装置と別に設けられ、座席に設けられるチューブ、前記空気調和装置と前記チューブとを接続する配管、前記配管に接続されて断熱ケースに収容されるタンク、および制御部を有する座席用空調装置を用いて、車両の乗車空間に乗車したユーザが着座する座席の温度調整方法であって、
前記空気調和装置から前記乗車空間へ供給されて前記乗車空間を冷房または暖房し終えた後の、前記空気調和装置が冷房または暖房に使用した使用済みの熱媒体を、前記乗車空間で断熱ケースに収容して配置された前記タンクに蓄積し、
ユーザの次回乗車の際に、前記座席に設けられたチューブへ、前記空気調和装置が前記乗車空間を冷房または暖房しない期間において、前記乗車空間で断熱ケースに収容して配置された前記タンクから、前記使用済みの熱媒体を、前記チューブへ供給する、
座席の温度調整方法。
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