JP6439476B2 - シート空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、シート内に空調風を供給するシート空調装置に関するものである。特に、冷凍サイクル装置を備える空調ユニットがシートの座席部と床の間に配置されたシート空調装置に関する。このシート空調装置は、車両シートの温度調整を行い、乗員に快適な温度環境を提供する。

従来、特許文献１に記載のシート空調装置がある。この装置では、シートの中に小型の空調ユニットを組みこむ考え方が開示されている。この装置は、シートごとに吹出口及び空調ユニットを配設している。そしてシート単位で単独運転できるシート用加熱冷却装置が構成されている。

この装置の空調風吹出口は、着座している乗員の頭部と上半身と下半身と足元とに空調風を吹き出す。シートには、乗員が着座する座面に向けて空調風を吹出す吹出孔が設けられている。空調ユニットは、運転モードに基づいて選択された吹出口又は吹出孔に向けて空調風を送り出す。空調ユニットは、圧縮機と凝縮器と減圧手段と蒸発器とから成る冷凍サイクル装置と、ＰＴＣヒーターからなる加熱装置と送風機とを一体に有している。

特開２００６−１３１１０６号公報

しかし特許文献１では空調ユニットをシートに組み込む記載があるものの、いかに空調ユニットがコンパクトに構成されて、シートに取り付けられるかが充分に開示されていない。そこで本発明は、車両内のシートの座席部下方に対してコンパクト化された空調ユニットを取りつけることができるシート空調装置を提供することを目的とする。

従来技術として列挙された特許文献の記載内容は、この明細書に記載された技術的要素の説明として、参照によって導入ないし援用することができる。

本発明は上記目的を達成するために、下記の技術的手段を採用する。すなわち、本発明では、車両の内部に設けられたシート（１１）の下部と床の間に空調ユニット（１５）をシートと一体的に備え、空調ユニットから吹出された空調風がシート内に供給されるシート空調装置であって、空調ユニットは、圧縮機（１）とこの圧縮機からの冷媒が流れる熱交換器（２４）と減圧手段（３）とを含む冷凍サイクル装置を備えており、熱交換器は、第１熱交換器（４、４ｒ）と第２熱交換器（２、２ｒ）とを含み、空調ユニットは、第１熱交換器と第１送風機（４ｆ）とが上下方向に対向して設置された第１ユニットと、第２熱交換器と第２送風機（２ｆ）とが上下方向に対向して設置された第２ユニットと、を有し、第１ユニットと第２ユニットは、シートと床との間において車両の前後方向に互いに隣接して並置されており、第１ユニットは、第１熱交換器を通過した空調風を乗員に供給するように上方に位置するシート内に設けられた通路に接続された第１送風通路を構成し、第２ユニットは、第２熱交換器を通過した空気をシートの後方に排出する第２送風通路を構成し、第１送風通路と第２送風通路は、互いに分離された通路であることを特徴としている。

この発明によれば、シートと床の間に配置可能なように第１熱交換器と第２熱交換器とが隣り合うように配置されているから、シートの座席部の下方にコンパクトに空調ユニットが設けられて、この空調ユニットをシートと一体化することができる。

なお、特許請求の範囲及び上記各手段に記載の括弧内の符号ないし説明は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を分かり易く示す一例であり、発明の内容を限定するものではない。

本発明の第１実施形態における空調ユニットの冷媒の流れを説明する冷凍サイクルの構成図である。 上記実施形態に用いられる車両の外観斜視図である。 上記実施形態における空調ユニットを一部破砕して図２の矢印Ｙ３方向すなわち車両の側方から見た状態を示す断面図である。 上記実施形態における図３に示す矢印Ｙ４１方向から見た空調ユニットの平面図である。 上記実施形態における図４の矢印Ｙ５１−Ｙ５２線に沿う蒸発器の傾斜配置を模式的に示す一部断面図である。 上記実施形態における乗員が座るシートを前方から後方にかけて見た状態を示す正面図である。 上記実施形態における連結パイプを図６に示す矢印Ｙ６１−Ｙ６２線に沿う方向から見た断面図である。 上記実施形態における図７に示した連結パイプの第１変形例を示す断面図である。 上記実施形態における、シートフレーム又はダクトの全体構成図である。 上記実施形態における連結パイプの第２変形例を示す断面図である。 上記実施形態における車速と空調ユニットの空調出力との関係を説明するグラフである。 上記実施形態における圧縮機の制御を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態における空調ユニットの平面構成図である。 本発明の第３実施形態における空調ユニットの断面構成図である。 本発明の第４実施形態における冷房時の空調ユニットの断面構成図である。 第４実施形態における暖房時の空調ユニットの断面構成図である。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。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を説明している場合は、構成の他の部については先行して説明した他の形態を適用することができる。

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、明示していなくても実施形態同士を部的に組合せることも可能である。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１ないし図１２を用いて詳細に説明する。図１は、第１実施形態における空調ユニットの冷媒の流れを説明する。この第１実施形態では冷凍サイクルがエアコンサイクルから成り、もっぱらシート１１を冷却する。なお、加熱も行う場合は、別に設けたＰＴＣヒーター又は、熱線式のヒーターから成る電気ヒーターにて行う。なお、後述するように冷凍サイクルは、ヒートポンプサイクルとしても良い。このヒートポンプサイクルの場合は、電気ヒーターは基本的に不要である。しかし暖房において電気ヒーターとなるＰＴＣヒーター又は熱線式ヒーターを補助用として用いてもよい。

図１において圧縮機１は、電動圧縮機であり、車載のバッテリから供給された直流電圧で駆動される電動機によって圧縮機構が駆動される。圧縮された冷媒が持つ熱は、凝縮器で放熱される。次に、減圧手段３を構成する固定絞りで冷媒が減圧される。なお、スペース及びコストが許せば電子膨張弁や機械式膨張弁にて減圧手段３を構成し、細かく空調ユニットの空調出力である空調能力を制御することも可能である。

減圧された冷媒は、第１熱交換器４を構成する蒸発器にて蒸発し蒸発器を通過する空気を冷却して空調風を作る。この蒸発器には、蒸発器用送風機４ｆにより空気が通過して、この空気が蒸発器により冷風となってシートに供給される。一方、第２熱交換器２を構成する凝縮器には、凝縮器用送風機２ｆにより空気が流され、この空気が凝縮器と熱交換して温められ排熱となってシートの後方に排気される。

なお、凝縮器用送風機２ｆと蒸発器用送風機４ｆとは、単に送風機２ｆ、４ｆともいう。また凝縮器と蒸発器とを区別せずに言う場合又はこれら凝縮器と蒸発器とを総称する場合は、熱交換器２４ともいう。ここで冷風は、乗員へ送風、排熱は後方へ排気するための構成をコンパクトにする必要がある。そこで、排気をスムーズにするための凝縮器と蒸発器から構成された熱交換器２４の配置は、蒸発器が座席部下の前方（車両進行方向側）、凝縮器は座席部下の後方に配置する。そうすることで、空気の流れをスムーズにでき複雑な構造を避けることができる。なお、送風機２ｆ、４ｆの送風能力を制御して空調能力を制御しても良い。

また、シート１１に固定して、車室内に配置する空調ユニット１５では、排熱処理も考えなければならない。特に、車室内の乗員に悪影響なく排熱を行う必要がある。そこで、乗員を冷却するために、第１熱交換器４を構成する一例となる蒸発器を通過した空気は、乗員へ送風される。また、第２熱交換器２を構成する一例となる凝縮器を通過した空気は、後席へ送風することで乗員への悪影響がなく排熱を行うことができる。

更に、小型化されシートと一体化された空調ユニット１５では、熱交換器２４の吸熱器を構成する蒸発器と排熱器を構成する凝縮器が隣接して配置（並置）されている。そのため、吸気と排気の混合防止を図る必要がある。そこで、小型に構成された空調ユニット１５の吸気方向と排気方向を分離することで、混合を回避している。また、車両は排気をシート後方から積極的に車外へ排出する機構（通気口等）をもつ。

次に、小型化にあたり、スペースの都合上、送風機２ｆ、４ｆと熱交換器２４の搭載が困難になる。この場合において、急激に風を曲げることは熱交換器２４への風の分配性能の悪化を引き起こし、熱交換器２４に流れる数の分布が不均一になり熱交換性能の低下を招く。よって、急激に風を曲げることは極力避けなければならない。そのために、熱交換器２４と送風機２ｆ、４ｆとを上下直列に並べて、吸込みから熱交換器２４の通過までを一直線の風流れとなるように構成している。そして風は熱交換器２４の前面から熱交換器内部に垂直に浸入する。

また、小型な空調ユニット１５では送風機２ｆ、４ｆと熱交換器２４とが隣接する。そのため、送風機２ｆ、４ｆに熱交換器２４からの凝縮水がかかると、故障につながり製品の信頼性が低下する。そこで、送風機２ｆ、４ｆと熱交換器２４との位置関係を工夫する必要がある。そのため、送風機２ｆ、４ｆの方が熱交換器２４より高い位置にあるようにして被水を防止している。

更に、小型一体化空調ユニットを車室内に配置する場合、排水の処理が問題となる。この場合、周知のようにドレインホースを用いて車外に排出することは、車体側の構造変更を要求し対策が困難である。よって、排出されたドレイン水を、熱源に接触させて蒸発させる。又は、超音波をもちいて蒸発をさせる。また、発生した水分を積極的に冷凍サイクルの熱源である放熱器（凝縮器）に接触させることで、放熱性能の向上をさせても良い。

次に、駐停車時や信号待ちのなどの間にエンジンを停止させるアイドルストップ機能を搭載した車両が第１実施形態に使用されている。この車両では、エンジン停止によりバッテリの電圧が停止したり、バッテリの消耗を防止するため、送風機２ｆ、４ｆや電動圧縮機から構成された圧縮機１の駆動電圧を低下させたりすることがある。この場合は、車両停止中において、車室内温度が上昇してしまうことがある。これを防止するために、車両の走行状態に応じて空調ユニットの能力を制御している。

また、この場合小型の空調ユニット１５の温度制御として、圧縮機１のＯＮＯＦＦ制御を行っている。すなわち、圧縮機１の回転数を連続的に変化させず、単にＯＮ（通電し運転）かＯＦＦ（非通電とし停止）を断続的に切り替える。この際の温熱感の変化を抑える必要があり、このために蓄熱材を用いている。

アイドルストップ時においては、走行音又は車両騒音が少ないため、圧縮機１の騒音や振動を乗員が感じやすくなってしまう。それを防ぐために、車両が走行中（走行振動などがある状態）に圧縮機１を駆動して、空調風が持つ熱を蓄熱材にて蓄熱している。車両速度が低下して走行振動などが少なくなった場合では、圧縮機１を停止して送風機２ｆ、４ｆを回転させ、蓄熱材のもつ熱でシート空調を行う。

蓄熱材は、後述するように空調風の通路を構成する配管又はダクト内又はそれらと隣接して設けられ、空調風と熱交換する。

図２はこの実施形態で用いる車両の外観を示す。この車両１０は、バッテリの電力で走行する電気自動車である。車体の軽量化及び簡素化のために、空調装置はシート空調で対応している。車室内のシート１１も簡素な構成であり座席部と背もたれ部のクッションが互いに分離されている。座席部１２と背もたれ部１３とは中空の２本の連結パイプ１４によって連結されている。またシート１１は、車体の床部に対してスライド可能であり、シート空調が装備されない状態ではシートの下部に物入れの引出トレイが収納されている。この第１実施形態においては、この物入れ用トレイの代わりに空調ユニット１５が装着されている。従って、空調ユニット１５は、シート１１と一体化されシート１１と一体にスライド可能である。車載バッテリからの電力線はスライドを許容するように余裕のあるコイル配線で空調ユニット１５に電力を供給している。

上記のように第１実施形態においては、車両内のシート１１の下部の床との間に空調ユニット１５を備える。空調ユニット１５は、図１のように圧縮機１と凝縮器と減圧手段３と蒸発器とから成る冷凍サイクル装置を構成している。なお図１は簡素化のために、気液分離機及びレリーフバルブ、マフラー、アキュムレータ等のその他の冷凍サイクル構成部品は省略して図示している。

図３は、空調ユニット１５を一部破砕して断面を示すものであり、図２の矢印Ｙ３方向すなわち車両の側方から見た状態を図示している。図３において、矢印Ｙ３１は、車両前進方向である前方と、後方を示している。また、矢印Ｙ３２は、天方向（天井方向）である上方と、地方向（床方向）である下方を示している。蒸発器は、車両の前進方向側に設けられっている。凝縮器はシートの後部側に設けられている。蒸発器と凝縮器とがシートの座席部下の平面上において互いに重ならないように並行して配置されている。蒸発器によって温度制御された空調風は、シートを介して乗員に供給され、凝縮器を通過した熱交換後の排気はシート後方に矢印Ｙ３３のように排出される。

冷風は乗員へ送風、排熱は後方へ排気するための構成を簡単にする必要がある。そこで、排気をスムーズにするための蒸発器と凝縮器とから成る熱交換器２４の配置は、第１熱交換器となる蒸発器がシート前部、第２熱交換器となる凝縮器はシート後部に配置することで空気の流れをスムーズにでき複雑な構造を避けることができる。

従来の車両用空調装置では、冷凍サイクルの構成部品において、凝縮器は室外に配置されていた。第１実施形態のようにシート１１に一体的に固定して、車室内に配置される空調ユニット１５では、排熱処理も考えなければならない。そこで、乗員を冷却するために、蒸発器を通過した空気つまり温度調整された空調風は、空調風送出口２１とダクト等を介して乗員へ、凝縮器を通過した空気は矢印Ｙ３３のように後席側へ排気することで乗員への悪影響がなく排熱を行うことができる。なお、矢印Ｙ３４は、空調ユニット１５から吹出し、シートのクッション内を通過して最終的にシート表皮から乗員側に吹出す空調風の流れを示している。

また、蒸発器と凝縮器との夫々の上方に送風機２ｆ、４ｆが夫々取りつけられている。送風機２ｆ、４ｆの夫々を通過する風が蒸発器又は凝縮器によって熱交換される。なお、蒸発器と凝縮器との夫々の下部に送風機２ｆ、４ｆを夫々取りつけることもできる。

第１実施形態においては、蒸発器の上方に送風機４ｆを取りつけ、送風機４ｆを通過する風が先に蒸発器によって熱交換されるようになっている。これは以下の理由による。小型空調ユニットでは送風機２ｆ、４ｆと熱交換器２４とが隣接する。そのため、送風機２ｆ、４ｆに熱交換器２４からの凝縮水がかかると、故障につながり、製品の信頼性が低下する。そこで、送風機２ｆ、４ｆと熱交換器２４との位置関係として、送風機２ｆ、４ｆの方が熱交換器２４より高い位置としている。これにより、送風機２ｆ、４ｆに熱交換器２４からの凝縮水がかかる被水作用を防ぐことができる。

また、第１実施形態では、蒸発器及び凝縮器の上方に各送風機２ｆ、４ｆが並列に取りつけられている。これによりシートに座る乗員の手指が直接的に回転中の送風機に触れることが少なくなる。つまり蒸発器及び凝縮器が防護バリヤとなっている。また、異物が送風機２ｆ、４ｆに巻き込まれるのを防止できる。つまり蒸発器及び凝縮器がフィルタとなっている。

更に、蒸発器の表面に発生する凝縮水を含むドレイン水を蒸発させるドレイン水蒸発手段を備える。以下これについて説明する。

図４は図３に示す矢印Ｙ４１方向から見た空調ユニット１５の平面構成を示す。蒸発器と凝縮器とが平面上において重なることがないように配置されている。蒸発器と凝縮器とが占めるスペース以外の余剰スペースに圧縮機１等の冷凍サイクル構成部品が配置されている。

図５は、図４の矢印Ｙ５１−Ｙ５２線に沿う蒸発器の傾斜配置を模式的に示す。図５において明らかなように蒸発器は、この蒸発器を含む空調ユニット１５がとりつけられる基板１６に対して傾斜して取りつけられている。基板１６はブラケットと防振ゴムを介してシートに連結されている。これにより、蒸発器から矢印Ｙ５１のように傾斜に沿って流れ落ちた凝縮水が、基板１６に形成された溝部１７内に溜まる。溝部１７は、凝縮器側に近づくにつれて溝部１７の深さが深くされているため、凝縮水は更に凝縮器方向に向かって流れ込む。流れた込んだ凝縮水は、図４のドレイン水蒸発手段３１となる超音波発生装置による超音波で霧状にされ、矢印Ｙ４３のように凝縮器の下面に吹きつけられる。

なお多孔質体（スポンジ等）による毛細管現象で水を吸い上げて凝縮器に接触させて蒸発させても良い。超音波発生装置は、周知の加湿器の原理で作動する。この構成によれば、ドレイン水をシート下部において車外に排出する既存の構成に比べて、より簡単な構成でドレイン水の処理が可能となる。なお、超音波と併用してあるいは超音波は用いないで、凝縮水の蒸発を促す電気ヒーターを超音波発生装置部にとりつけ、ドレイン水を加熱して蒸発させても良い。

以上のように、ドレイン水蒸発手段は、ドレイン水を凝縮器となる放熱用熱交換器に供給して蒸発させるようにしても良い。このドレイン水を凝縮器方向に矢印Ｙ４３のように飛ばすには、超音波加湿器内のファンや小型のポンプを使用すると良い。

空調ユニット１５は、電動圧縮機への電源供給を制御装置５０内の電磁開閉器（又はリレー）によってＯＮＯＦＦ制御される圧縮機１を備える。空調風が流れる通風路に蓄熱材が設けられている。蓄熱材は、空調風の熱によって蓄熱（蓄冷を含む）する。

これによれば、圧縮機１は、構成の簡単なＯＮＯＦＦ制御によって駆動されるから、制御装置を小型化できる。またこれにより圧縮機１の冷媒吐出量が変動するが、空調風が流れる通路の途中に設けられた蓄熱材によって、冷却性能の変動を抑制することができる。以下これについて説明する。図６は乗員が座るシート１１を前方から後方にかけて見た状態を示す。シート１１は、上部側と下部側とに分離して配置された一対のクッション部材と連結パイプ１４から構成されている。つまり、クッション部材は、背もたれ部１３と乗員が着座する座席部１２とから構成されている。このように、座席部１２と背もたれ部１３のクッション部材が分離されており、座席部１２と背もたれ部１３とは連結パイプ１４によって連結されている。この連結パイプ１４の図６に示す矢印Ｙ６１−Ｙ６２線に沿う方向から見た断面構造を図７に示す。

図７において、化粧カバーを兼ねる連結パイプ１４の外装部を成す金属又は樹脂製の中空部材４１の内部は、断熱作用のあるスポンジ部材（ウレタン等）４２が充填されている。このスポンジ部材４２の内部に金属パイプから成るダクトを兼ねるシートフレーム４３が収納されている。シートフレーム４３は、シートの骨材部となり、内部は中空である。この中空部を空調ユニット１５から送風された空調風が流れている。この空調風は、上部側に配置された背もたれ部１３のクッション部材内に供給される。クッション部材は、多孔質であり内部を通過した空調風により背もたれ部１３とその近辺が温度調整される。

（連結パイプの第１変形例）
次に、図７に示した連結パイプの第１変形例を図８に示す。図８においては、シートフレーム４３の内部にリング状の蓄熱材４５が張り付けてある。この蓄熱材４５は、空調風の冷熱を蓄積する。なお、空調風が温風である場合は、蓄熱材４５が空調風の熱を蓄熱する。なお、蓄熱材４５は空調風の流れを妨げないものを連結パイプの内部に設ける。あるいはシートフレーム４３自体を潜熱蓄熱作用のある金属部材で形成しても良い。更には、スポンジ部材４２の代わりに蓄熱材を設け、金属パイプから構成された金属製のシートフレーム４３を通して空調風と蓄熱材とが熱交換するようにしても良い。

図９は、シートフレーム４３又はシートフレームに支持されたダクト４４（後述の図１０）の全体構成図である。この第１実施形態では、シートフレーム４３は、背もたれ部用の第１シートフレーム４３ｂと、座席部用の第２シートフレーム４３ｓとに分かれている。これらの第１シートフレーム４３ｂと第２シートフレーム４３ｓとは図示しない補強部材で連結されている。

空調ユニット１５を出た空調風は、連結用ダクトによって２箇所の空調風供給口４３ｂ１、４３ｓ１に導かれる。シートフレーム４３には、複数個の空調風吹出孔４３ｂ２、４３ｓ２が設けられている。この空調風吹出孔４３ｂ２、４３ｓ２から吹き出された空調風が、各クッション部材の内部を通り乗員の周囲に温度調整された空気を供給する。

（連結パイプの第２変形例）
図１０は、連結パイプの第２変形例を示している。シートフレーム４３単独では十分な量の空調風を流せない場合がある。この場合は、シートフレーム４３に並行に樹脂製のダクト４４を併設する。このシートフレーム４３に支持され併設されるダクト４４の全体形状も図９と同様のものでよい。この場合、シートフレーム４３には空調風を流しても流さなくても良い。また、このダクト４４はシートの骨材となるシートフレームに支持されるが、この骨材となるシートフレームには空調風が流れる中空部が無くても良い。図１０においては、空調風が流れる部分には蓄熱材４５が設けられているが、蓄熱材４５は無くても良い。なお、蓄熱材４５はリング状の密閉容器内に蓄熱剤を封入したもの等を使用できる。

圧縮機１は、電動圧縮機から構成され、車両の走行速度に応じて制御される。車速が第１速度以下において圧縮機への電力供給が遮断され原則的に圧縮機はＯＦＦ運転となる。車速が第１速度以下においても空調ユニット１５からの吹出し温度が所定温度以上に上昇した場合は、圧縮機１を再始動するべく電源を再投入してＯＮ運転に切り替える。このような圧縮機１の断続運転により空調風の温度も変動するが、蓄熱材４５がこの温度変動を緩和してくれる。

以下において、圧縮機１の制御について説明する。図１１は車速と圧縮機への入力電力
との関係を示す。空調ユニット１５は、電磁開閉器又はリレーで電源供給がＯＮＯＦＦ制御される圧縮機１を備える。空調風が流れる配管に蓄熱材４５が設けられている場合は、蓄熱材４５は空調風の熱によって蓄熱する。また、圧縮機１は、車両の走行速度に応じて制御され、車速が図１１の第１速度Ｖ１以下において圧縮機１が原則的にＯＦＦされ、圧縮機入力電力は実質的に０となる。車速が第１速度以下においても、空調ユニット１５からの吹出温度が所定温度以上に上昇して空調（冷房）が充分でない場合は、圧縮機１を再始動してＯＮする。

図１１において、車速が第２速度Ｖ２以上となると空調ユニット１５の空調出力である空調能力は、上限である一定値Ｘとなるように制御される。なお、圧縮機のＯＮＯＦＦ制御と蓄熱材との組み合わせは温度変動を抑制する点で好ましいが、蓄熱材を設けることは必須ではない。蓄熱材が無くても、圧縮機のＯＮＯＦＦ制御により制御装置５０の簡素化、小型化が達成できる。

図１２は、圧縮機１の制御を示す。ステップＳ１において制御がスタートとすると、まずステップＳ２において車速信号から現時点の車速と空調ユニット１５から吹出される空調風の吹出温度、及び操作パネルからの信号を読みこむ。次にステップＳ３に進み、車速が第１速度Ｖ１以上かどうかを判定する。車速が第１速度以上でない場合はステップＳ４で圧縮機１への電源供給が電磁開閉器をＯＦＦすることで停止される。

次にステップＳ５において、空調ユニットからの吹出温度が所定温度以上かどうかを判定する。つまり、圧縮機１を停止しても、空調能力が充分かどうか判定する。この場合は、シートを冷却している場合であるため、空調ユニット１５からの空調能力が充分かどうかを吹出温度が適切かどうかで判定する。冷房時は所定温度以上かどうかを判定することにより適切な冷風が出ていないかどうかを判定している。

空調能力が不充分であり、吹出温度が高く、充分温度の低い適切な冷風が出ていない場合は、ＹＥＳと判定され、ステップＳ６で圧縮機１への電源供給が再開されるように電磁開閉器がＯＮする。なお、このステップＳ６における圧縮機運転中において、図１１のように車速が第２速度Ｖ２を超えた場合は、空調ユニット１５の空調出力である空調能力が一定になるように制御しても良い。また、後述のヒートポンプサイクルを使用した場合における暖房時は、所定温度以下かどうかを判定することにより適切な温風が出ていないかどうかを判定すればよい。

このように圧縮機１の停止により適切な温度範囲の空調風が送出できない場合は、圧縮機１は再始動される。なお、ステップＳ３において車速が第１速度Ｖ１以上である場合は、ステップＳ６で圧縮機１がＯＮとなり、すでにＯＮとなっている場合はＯＮが継続される。次にステップＳ７において、シート近辺又は運転席前方の計器盤に設けられた操作パネルからシート空調装置の停止指令が出されたかどうかを判定する。停止指令が出されている場合はステップＳ８において制御を終了する。停止指令が出されていない場合はステップＳ２に戻る。

なお、一般的な車両用空調装置における蓄熱材は蒸発器に蓄熱材を付属させ、冷媒で蓄熱材を冷やしている。この第１実施形態における構成では、空調風が流れる通路である例えばダクト４４に蓄熱材４５を付属させている。蒸発器のような熱交換器に蓄熱材を付属させると、熱交換のための面積が減ってしまい性能が低下する。第１実施形態の空調ユニット１５では、熱交換器に蓄熱材を付属させると熱交換器の体格が大きくなってしまう。これを考慮して、熱交換器の性能には影響がない部位である例えば、空調風の通路であるダクト４４等に蓄熱材４５を設けることで性能を低下させることなく、蓄熱機能を持たせることができる。

（第１実施形態の作用効果）
第１実施形態においては、車両内のシート１１の下部に空調ユニット１５をシート１１と一体的に備え、空調ユニット１５から吹出された空調風がシート１１内に供給される。空調ユニット１５は、圧縮機１とこの圧縮機からの冷媒が流れる熱交換器２４と減圧手段３とを含む冷凍サイクル装置を構成しており、熱交換器２４は、凝縮器と蒸発器とを含む。凝縮器と蒸発器とは、シート１１と車両の床との間に互いに隣接して配置されている。

これによれば、シート１１と床の間に配置可能なように凝縮器と蒸発器とが隣り合うように配置されているから、狭いシート１１の下部に空調ユニット１５を収納してシート１１と一体化することができる。

また、蒸発器はシート下部の前方である車両の進行方向側に設けられ、凝縮器はシート下部の後方に設けられて、凝縮器と蒸発器とがシートの下部に並行して配置されている。蒸発器又は凝縮器によって温度制御された空気は、シート１１を介して乗員に供給され、蒸発器又は凝縮器を通過した熱交換後の不要な空気（排気）は、シート１１の後方に排出される。空調ユニット１５は、シート１１と一体に車両の床部に対してスライド可能に構成されている。

これによれば、蒸発器はシートの前方である車両の進行方向側に設けられ、凝縮器はシートの後方に設けられている。蒸発器と凝縮器とがシート１１の下部に並行して配置されているため、車両内のシート下部の狭い空間内に蒸発器と凝縮器とを配置することができる。よって、コンパクト化された空調ユニット１５を車両内のシート下部に対して取りつけることができる。また、温度制御された空気は、シート１１を介して乗員に供給され、熱交換後の不要な冷風又は温風は、乗員に悪影響を及ぼさずにシート後方に排出できる。

更に、凝縮器と蒸発器との夫々の下方又は上方に送風機２ｆ、４ｆが夫々取りつけられている。この送風機２ｆ、４ｆの夫々を通過する風が先に凝縮器と蒸発器とによって熱交換される。これによれば、凝縮器と蒸発器とを含む熱交換器２４と夫々の送風機２ｆ、４ｆとを並べて、吸込みから熱交換器２４の通過までを一直線の風流れにすることができる。それにより、送風抵抗を少なくすることができる。次に、蒸発器の上部に送風機４ｆを取りつけている。これによれば、蒸発器で発生した凝縮水が送風機４ｆに落下することが無く、送風機４ｆの故障を防止できる。

また、凝縮器と蒸発器との上方に送風機２ｆ、４ｆの夫々を取りつけている。故に、凝縮器と蒸発器との上方に、これらの熱交換器２４と対向して取り付けられた送風機２ｆ、４ｆが設けられるため、シート１１に座る乗員の手指が直接的に回転中の送風機２ｆ、４ｆに触れることが少なくなり、より安全である。また、送風機に異物が巻き上げられる前に凝縮器と蒸発器とのいずれかを通るため、異物が送風機２ｆ、４ｆに巻き込まれるのを防止でき、フィルタとしての機能を凝縮器と蒸発器とのいずれかに持たせることができる。

更に、蒸発器の表面に発生する凝縮水を含むドレイン水を蒸発させるドレイン水蒸発手段３１を備える。故に、ドレイン水をシート下部において車外に排出する既存の構成に比べてより簡単な構成でドレイン水の処理が可能となる。

次に、ドレイン水蒸発手段３１は、ドレイン水を加熱して蒸発させる。故に、車外に至る通路等の複雑な車両側の構成が不要である。また、ドレイン水蒸発手段３１は、ドレイン水を超音波で加振して簡単に蒸発させることができる。

更に、ドレイン水蒸発手段３１は、ドレイン水を凝縮器となる放熱用熱交換器に供給して蒸発させる。故に、凝縮器の放熱効率を向上させることができる。

次に、空調ユニット１５は、圧縮機１を備える。この圧縮機１は、電動機への電流供給を電磁開閉器の投入によって行うＯＮ制御と、電動機への電流供給を電磁開閉器の遮断によって行うＯＦＦ制御とを繰り返すことにより制御される。この圧縮機１からの冷媒によって温度調整される空調風が流れる通路に蓄熱材４５が設けられ、蓄熱材４５は、空調風の熱によって蓄熱する。蓄熱材４５はリング状の密閉容器内に封入され空調風通路の内径に沿ってリング状に配置することができる。

これによれば、圧縮機１は、構成の簡単なＯＮＯＦＦ制御によって駆動されるから、圧縮機制御装置を小型化できる。またこれにより圧縮機１の冷媒吐出量が変動するが、空調風が流れる通路に設けられた蓄熱材４５によって、冷却性能の変動を抑制することができる。

次に、圧縮機の制御は、車速が第１速度（Ｖ１）以上かどうかを判定し、車速が第１速度（Ｖ１）以上でない場合は、圧縮機（１）への電源供給を電磁開閉器のＯＦＦにより停止し、更に、圧縮機１を停止しても、空調能力が充分かどうか判定している。空調能力が不充分である場合は、圧縮機１への電源供給が再開されるように電磁開閉器をＯＮする。これにより、圧縮機の制御が簡素化される反面空調風の温度が変動するが、極端な空調風の温度変動を抑制できコンパクト化された空調ユニットに適合した簡素な制御を実現できる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、以降の各実施形態においては、上記した第１実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成について説明する。なお、第２実施形態以下については、第１実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明が援用される。第１実施形態においては熱交換器となる蒸発器１台に対して１台の送風機を割り当て、この一台の送風機から送風される空調風をダクトの分岐によって複数の空調風供給口４３ｂ１、４３ｓ１に供給した。しかし、この第２実施形態では、一台の第１熱交換器に複数の送風機を割り当て各送風機から夫々の空調風供給口に送風するものである。第２実施形態における空調ユニットの平面構成を示す図１３において、第２熱交換器を構成する凝縮器には一台の凝縮器用送風機２ｆが配置されている。一方、蒸発器となる第１熱交換器４には第１蒸発器用送風機４ｆ１と第２蒸発器用送風機４ｆ２とが配置されている。そして、第１蒸発器用送風機４ｆ１と第２蒸発器用送風機４ｆ２とから送風された空調風は夫々異なる場所に位置する空調風供給口４３ｂ１、４３ｓ１にダクト等の通風路によって連結される。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。上記した実施形態と異なる部を説明する。上記実施形態においてはもっぱらシートを冷却する冷房専用のシート空調装置について述べたが暖房機能があっても良いことは勿論である。これを実現するために第３実施形態における空調ユニットの断面構成を示す図１４においては第１熱交換器を構成する蒸発器の下部に板状のＰＴＣヒーター４ｈを設けている。シート１１を暖房する場合は、圧縮機１をＯＦＦし、ＰＴＣヒーター４ｈに通電して送風機４ｆから空調風送出口２１に温風を供給する。空調風送出口２１から連結パイプ１４まではダクト又はクッション内通風路を介して空調風が導かれる。

なお、上記ＰＴＣヒーターの代わり又はそれと併用して熱線式のヒーターを電気ヒーターとして用いても良いことは勿論である。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について説明する。上記実施形態では、冷凍サイクルとしてエアコンサイクルを使用したが、更に冷媒の流れを切り替える四方弁等を追加してヒートポンプサイクルで冷凍サイクルを構成しても良い。この場合の熱交換器は、空調風を作りシートに供給するための第１熱交換器（利用側熱交換器）を有する。また、この空調風を生成する利用側熱交換器に性能を発揮させるために冷房時にはシート後方に温熱を排気し、暖房時にはシート後方に冷熱を排気する第２熱交換器を有する。なお、第２熱交換器は空調風を生成しない非利用側熱交換器又は補助熱交換器とも呼ばれる。そして、これらの第１熱交換器と第２熱交換器とは共にシートの下部に収納され隣接して並置される。また第１実施形態と同様に、これらの熱交換器は平面方向から見て互いに重ならないように配置される。

図１５は、本発明の第４実施形態における空調ユニットの断面構成を示す。図１５は冷房時の作動を示し第１熱交換器４又は利用側熱交換器となる蒸発器は、空調風送出口２１に冷風を供給する。また、第２熱交換器２又は非利用側熱交換器となる凝縮器は、シート後方に矢印Ｙ３３のように温風を排気する。

一方、図１６は、暖房時の作動を示している。この場合、第１熱交換器４である利用側熱交換器となる凝縮器は、空調風送出口２１に温風を供給し第２熱交換器２（非利用側熱交換器）となる蒸発器および送風機２ｆは、冷風をシート後方に矢印Ｙ３３のように送出している。つまり、第２熱交換器２は熱を汲上げ、汲み上げ後の冷風は、矢印Ｙ３３のようにシート後方に排気される。

（他の実施形態）
上記の実施形態では、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、更に、特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。

シートに、ブラケットと防振ゴムを介して連結されたアルミニウム製の基板１６（ベースプレート）の上に空調ユニットを構成する部品を搭載したが、シートに連結された基板（ベースプレート）の下に空調ユニットを構成する部品を吊り下げても良い。

車両内のシートの下部に空調ユニットをシートと一体的に備え、空調ユニットから吹出された空調風がシート内に供給される。この際にシートフレーム又はダクトを介して空調風をシートのクッション内に供給したが、直接シートのクッション内に形成された通風溝に空調風を供給しても良い。この場合は、空調風供給配管部を供給するシートフレーム又はダクトは不要である。また、空調ユニットの下には車両の床があるだけの構成としたが、空調ユニットからの油や水を受けとめる引出型のトレイを設けても良い。

蒸発器は、シートの前方である車両の進行方向側に設けられ、凝縮器は、シートの後方に設けられている。つまり蒸発器と凝縮器とがシートの下部に並行して配置される構成とした。しかし、ヒートポンプサイクルを構成する場合は、利用側熱交換器（冷房の場合は蒸発器４）が前方に配置され、この利用側熱交換器の働きを補助する非利用側熱交換器は後方に設けられる。

送風機は音が静かであり反面、高吐出圧のブロワが適している。駆動用モータにブラシレスモータを使用したり交流モータを使用したりしても良い。また遠心式ブロワのほかターボファンを使用しても良い。熱交換器２４の下部に乗員の手指を保護する網状のカバーを取り付けても良い。

蒸発器及び凝縮器の上方に送風機が夫々取りつけられたが、下方に送風機を取りつけても良い。また一方の熱交換器は下部に送風機を取り付け、他方の熱交換器は上方に送風機を取り付けても良い。

また、送風機は回転するファン部を樹脂製のファンシュラウド又はケースで覆ったが一部又は全部露出していても良い。ドレイン水を加熱して蒸発させるために、水分と反応して発熱する薬剤又は発熱繊維を用いても良い。また蓄熱材は、空調風が流れる通路に設ければよく、シート内の通風溝の内周に設けても良い。

圧縮機の制御は車速だけでなく、外気温度、設定温度等を考慮してアクチュエータのＯＮＯＦＦのタイミング又はＯＮ時間とＯＦＦ時間の割合又はデューティを制御しても良い。また車両内にメインのエアコンが無くシート空調だけで空調する実施形態を記載したが、エンジンで駆動される圧縮機を持つメインエアコンを有し、シート空調を補助的に使うタイプのシート空調装置に本発明を適用しても良い。

また、冷凍サイクルで暖房と冷房とを行うためにエアコンサイクルを用いて、冷房時は蒸発器からの冷風をシートに導き、暖房時は凝縮器からの温風をシートに導くように風の流れを切り替えても良い。これはダクト内に設けたダンパを可動させることにより実現できる。

更に上記実施形態は空調風として冷風を供給する場合をメインに記載したが、空調風として温風を供給できること又は冷風と温風を切替られることは勿論である。例えば、空調風として温風をシートフレーム又はダクトに供給する場合は、凝縮器又は放熱器を構成する熱交換器あるいはヒーターから空調風がシートに送風される。また、暖房用の空調風を供給する第１熱交換器４又は利用側熱交換器４ｒは、車両の進行方向側に設けられ、冷風を排気する第２熱交換器２又は非利用側熱交換器２ｒはシート１１の後部に設けることが好ましい。しかし、ダクトの取り回しによっては、シート下部後方の熱交換器から空調風をシートに供給することも可能である。

電気ヒーターは、熱線式の場合はシート本体に埋め込むことができ、ＰＴＣヒーターの場合は、空調ユニットと一体に設けることができる。

１ 圧縮機
２ 第２熱交換器（熱交換器）
２ｒ 非利用側熱交換器（熱交換器）
２４ 熱交換器
３ 減圧手段
４ 第１熱交換器（熱交換器）
４ｒ 利用側熱交換器（熱交換器）
１１ シート
１５ 空調ユニット

Claims (10)

1. 車両の内部に設けられたシート（１１）の下部と床の間に空調ユニット（１５）を前記シートと一体的に備え、前記空調ユニットから吹出された空調風が前記シート内に供給されるシート空調装置であって、
   前記空調ユニットは、圧縮機（１）とこの圧縮機からの冷媒が流れる熱交換器（２４）と減圧手段（３）とを含む冷凍サイクル装置を備えており、
   前記熱交換器は、第１熱交換器（４、４ｒ）と第２熱交換器（２、２ｒ）とを含み、
   前記空調ユニットは、前記第１熱交換器と第１送風機（４ｆ）とが上下方向に対向して設置された第１ユニットと、前記第２熱交換器と第２送風機（２ｆ）とが上下方向に対向して設置された第２ユニットと、を有し、
   前記第１ユニットと前記第２ユニットは、前記シートと前記床との間において前記車両の前後方向に互いに隣接して並置されており、
   前記第１ユニットは、前記第１熱交換器を通過した空調風を乗員に供給するように上方に位置する前記シート内に設けられた通路に接続された第１送風通路を構成し、
   前記第２ユニットは、前記第２熱交換器を通過した空気を前記シートの後方に排出する第２送風通路を構成し、
   前記第１送風通路と前記第２送風通路は、互いに分離された通路であることを特徴とするシート空調装置。
2. 更に、前記熱交換器の一部を構成する蒸発器の表面に発生する凝縮水を含むドレイン水を蒸発させるドレイン水蒸発手段（３１）を備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。
3. 前記ドレイン水蒸発手段は、前記ドレイン水を加熱して蒸発させることを特徴とする請求項２に記載のシート空調装置。
4. 前記ドレイン水蒸発手段は、前記ドレイン水を超音波で加振して蒸発させることを特徴とする請求項２に記載のシート空調装置。
5. 前記ドレイン水蒸発手段は、前記ドレイン水を前記熱交換器の中の放熱器に供給して蒸発させることを特徴とする請求項３に記載のシート空調装置。
6. 更に、前記圧縮機は、電動機によって駆動され、前記圧縮機は、前記電動機への電流供給を電磁開閉器の投入によって行うＯＮ制御と、前記電動機への電流供給を前記電磁開閉器の遮断によって行うＯＦＦ制御とを繰り返すことにより制御されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のシート空調装置。
7. 更に、前記空調風が流れる通路に蓄熱材（４５）が備えられ、
   前記蓄熱材は、前記空調風の冷熱又は温熱を蓄熱することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のシート空調装置。
8. 前記空調ユニットの空調出力である空調能力を、前記車両の車速に応じて変動させるために前記圧縮機を制御することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のシート空調装置。
9. 前記圧縮機の制御は、前記車速が第１速度以上かどうかを判定し、前記車速が前記第１速度以上でない場合は、前記圧縮機への電源供給を停止し、更に、前記圧縮機を停止しても、前記空調能力が充分かどうか判定し、前記空調能力が不充分である場合は、前記圧縮機への前記電源供給を再開することを特徴とする請求項８に記載のシート空調装置。
10. 更に、前記空調風となる温風を供給するために電気ヒーターを備え、この電気ヒーターは、前記シート又は前記空調ユニットと一体であることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載のシート空調装置。

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