JP7250915B2 - 自動車ベンチレータ、熱管理デバイス、およびそのような自動車ベンチレータを使用した方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車の室内を、特に上記室内の熱管理に関連して、換気するための自動車用吹出部に関する。

車両用の従来の熱管理モジュールは、一般的には、圧縮機、蒸発器、熱交換器、および加熱抵抗器などの熱調整要素を含む熱管理回路に結合された、送風機を含む。次いで、車両室内全体に分布した複数の吹出部が、送風機によって送られ且つ車両室内の様々な場所（中央コンソール、乗員の足元、天井の高さ位置など）において冷気生成装置によって冷却される空気を導入する。

冷却動作を有するこれらの熱管理モジュールは、高出力であり、約４～５℃の温度まで冷却された１５０～４５０ｋｇ／ｈの空気流量を生成する。ルーバー式の格子およびガイドスラットの形態にある吹出部は、拡散性で、幅広く、均一であり、ゆっくりと流れる流れを出力する。熱管理モジュールは、しばしば、車両の室内全体を均一に冷却することが意図される。

したがって、熱制御力は、サイズ、位置、乗員の体格が何であるにしろ、均一である。唯一カスタマイズ可能なことは、窓の開放を伴って或いは伴わずに吹出部のガイドスラットを配向することによって、および空気が熱管理モジュールから入るミキサ内の流量を制御することによって達成される。

車両の室内は、高レベルの熱慣性を呈し、乗員がいない空間も冷却される必要がある一方で、太陽にさらされる乗員の身体の部分などのホットスポットは、とりわけ冷却されるわけではない。したがって、感じる快適性のレベルは低減される。

したがって、数十秒から数分間、ユーザは、熱管理モジュールによって提供される冷気または熱を、仮に感じるとしても、部分的にしか感じない。

さらには、最適かつ迅速な涼感のためには、運転者または乗客の身体の様々な部分が、特にこれらの部分が衣服によって覆われているか否かに応じて、パワー適合により、優先して冷却される必要がある。頭、顔、および手は、一般的には衣服を身に着けていない身体の部分であり、熱交換のための大面積を有し且つ血管が多く、したがって涼しさが直ちに感じられる身体の部分を構成する。

同様に、最適かつ迅速に暖かさを感じさせるためには、手および顔が優先して熱せられる必要がある。

さらには、調整された空気流が一旦方向が設定された後は固定された格子を通って出るため、車両の乗員に対する涼感は、乗員の体格、乗員のサイズ、および車両室内における乗員の位置に限られて適合され得るだけである。

上述した問題を少なくとも部分的に解決するため、本発明の主題は、調整されるべき空間の方向に空気流を送達することを目的とする自動車室内吹出部であって、
●動作中に空気流が通って流れることができる開口部と、
●開口部から延在し、空気流の流れの方向に広がっている、フレア状ガイド表面と、
●ニードル弁ヘッドを有するニードル弁であって、
○ニードル弁の端に位置する先端と、
○開口部に対応する形状を有する最大幅の部分であって、開口部の寸法の８０％～１００％の寸法を有する最大幅の部分と、
○流れの方向にあり、ヘッドを細長本体部に接続するフレア状基部と、
を有する、ニードル弁と、
を有し、
ニードル弁が、２つの端位置、すなわち、
●ニードル弁ヘッドの最も幅広の部分が調整されるべき空間の方向において開口部の下流にあり、空気流が、このとき層状であり、ガイド表面により発散流で誘導される、展開した端位置と、
●ニードル弁ヘッドの最も幅広の部分が開口部の上流にあり、空気流が、このとき層状であり、ニードル弁の先端により収束流で誘導される、引っ込んだ端位置と、
の間で、並進で移動可能であることを特徴とする、自動車室内吹出部である。

そのような吹出部は、車両乗員の身体の様々な部分に空気流を向けることを可能にする。

本吹出部はまた、以下の機能のうちの１つまたは複数を、別個に、または組み合わせて、有し得る。

開口部は、円形であり得、ニードル弁ヘッドは、ひし形またはダイヤモンド形状の縦断面を有してよく、また回転の際に不変であってよく、先端を形成するその断面の尖部、最も幅広い部分に対応し先端を形成する尖部に隣接する２つの尖部、ガイド表面、およびフレア状基部は、円錐台形状である。

ガイド表面は、開口部を有する端チャネルの一端における環状隆起の形態で実現され得る。

本吹出部は、調整されるべき空間に対して固定される空気管であって、これを通って調整された空気が到着する空気管を有し、且つ、開口部およびニードル弁を空気管に対して傾けるための関節部を有する。

本吹出部は、
●空気管と開口部との間の関節部を制御する配向機構と、
●配向機構に接続され、作動されると、空気管に対する開口部の相対的な傾きを修正する配向モータと、
をさらに有してもよい。

本吹出部は、
●ニードル弁を並進で動かし、ニードル弁のその端位置の間における並進での動きを制御するための機構と、
●ニードル弁を並進で動かすための機構に接続され、作動されると、ニードル弁の並進位置を修正する、ニードル弁を並進で動かすためのモータと、
をさらに有し得る。

ニードル弁を並進で動かすための機構は、エンドレススクリュを有してよく、ニードル弁を並進で動かすためのモータは、回転モータであり得る。

吹出部配向モータおよびニードル弁を並進で動かすためのモータは、電動ステッピングモータであり得る。

本発明はまた、
●車両の熱制御システムに接続される空気管であって、上記熱制御システムが、調整された空気流を出力する、空気管と、
●上述した吹出部と、
を有する、関連した自動車熱管理モジュールに関する。

自動車熱管理モジュールは、したがって、
●作動されると、空気管内に空気流を生成し、空気流を形成する空気が引き込まれる空気入口を有する、送風機と、
●送風機によって生成される空気流を熱的に調整するための、空気管の領域に配設される熱調整器と、
●上述した吹出部であって、空気管の端に配設され、これを通って調整された空気流が車両の室内の方向に出力される、吹出部と、
を有し得る。

熱調整器は、ペルチェ効果熱電セルおよび／または少なくとも１つの加熱抵抗器を有し得る。

送風機は、有利には、０～５０ｋｇ／ｈの空気流を生成するように構成され得る。

熱調整器は、有利には、出て行く空気流を５～１５℃の温度に冷却するように構成され得る。

熱制御デバイスは、
●空気管と吹出部との間の関節部を制御する吹出部配向機構と、
●少なくとも１つの吹出部配向モータであって、これの作動により、空気管に対する吹出部の配向を修正する、少なくとも１つの吹出部配向モータと、
●ニードル弁を並進で動かし、ニードル弁のその端位置の間における並進での動きを制御するための機構と、
●ニードル弁を並進で動かすための機構に接続され、作動されると、ニードル弁の並進位置を修正する、ニードル弁を並進で動かすためのモータと、
●吹出部配向モータおよびニードル弁を並進で動かすためのモータの作動を制御する制御ユニットと、
をさらに有し得る。

本発明はまた、
●上述した少なくとも１つの熱管理モジュールと、
●車両の乗員の身体の少なくとも一部の熱状態に関する変数を検知するための少なくとも１つのセンサと、
●少なくとも１つのセンサに接続される制御ユニットであって、
・空気流の流量を修正するために、送風機、
・空気流の温度を修正するために、熱調整器、
・空気流の配向を修正するために、吹出部配向モータ、および
・出力される空気流の形状を修正するために、ニードル弁を並進で動かすためのモータ
を制御する、制御ユニットと、を、
センサによって推測される少なくとも１つの変数に応じて適合される流量および流れの形状を有する空気流を生成し、方向付けるために有する、自動車熱制御システムに関する。

上記熱管理システムにおいて、制御ユニットは、ニードル弁を、以下のうちの少なくとも１つを含む、端位置の間の様々な中間位置：
●ニードル弁が端位置に対して引き込まれ、ニードル弁ヘッドの最も幅広の部分が開口部の下流にある、狭小の発散流位置、
●ニードル弁ヘッドの最も幅広の部分が、開口部の長手方向の高さ位置にある、乱流の円錐流位置、
●ニードル弁が、引っ込んだ端位置に対する展開した端位置の方向に位置し、ニードル弁ヘッドの最も幅広の部分が、開口部の上流にある、狭小の収束流位置、
の間で枢動させることが可能であるように、ニードル弁を並進で動かすためのモータを作動させる。

センサは、少なくとも１つの赤外線カメラを有してよく、その視野は、ユーザの予測される位置の方へ向けられる。

制御ユニットは、乗員の熱プロファイルを生成し、生成された熱プロファイルに応じて、送風機、熱調整器、吹出部配向モータ、および／またはニードル弁を並進で動かすためのモータを作動させるように構成されてよく、熱プロファイルは、以下：少なくとも一人の乗員の存在、少なくとも一人の乗員の位置、乗員のサイズ、少なくとも一人の乗員の身体の部分の位置、少なくとも一人の乗員の身体の部分の温度、車両室内の様々な点（場所）における温度、車両室内または少なくとも一人の乗員の身体の少なくとも一部における入射太陽放射線の存在、外気温、車両の開口部部材若しくは窓の開状態または閉状態、少なくとも一人の乗員の座席の位置、からの少なくとも１つのパラメータまたは変数を含む。

最後に、本発明はまた、上述した自動車熱制御システムを制御するための方法であって、
●車両の乗員の頭の位置を検出するステップと、
●吹出部の配向を、空気流が乗員の頭の方へ配向される上方位置と、空気流が乗員の胴体または骨盤の方へ配向される下方位置と、の間で揺動させるために、吹出部配向モータを作動させるステップと、
を含む方法に関する。

本方法は、また、
●赤外線カメラから画像を捕捉する、および／またはセンサからデータを収集するステップと、
●サーマルカメラからの画像およびセンサからのデータを用いて、車両の乗員の熱プロファイルを生成するステップと、
●車両の乗員の熱プロファイル内のホットスポットを検出するステップと、
●ニードル弁ヘッドの最も幅広の部分が空気の収束流を生成するために開口部の上流にあるという引っ込んだ位置にあるニードル弁により、検出されたホットスポットに関してより小さい揺動を描くために、吹出部配向モータを作動させるステップと、
を有してもよい。

上記制御方法において、乗員の熱プロファイルを決定するステップは、乗員の身体の少なくとも一部の寸法および位置を推測するステップを有してよく、本方法は、吹出部配向モータおよびニードル弁を並進で動かすためのモータを作動させることによって、乗員の身体の部分の推測された寸法および位置にニードル弁の方向および位置を適合させるステップをさらに有してよい。

乗員の熱プロファイルを決定するステップは、乗員の頭および手の位置の寸法を特定および推測するステップを有してよく、より小さい揺動は、ニードル弁ヘッドの最も幅広の部分が空気の収束流を生成するために開口部の上流にあるという引っ込んだ位置にあるニードル弁により、乗員の頭および手に関して描かれてもよい。

本発明の更なる特徴および利点は、非限定的な例証的な例として与えられる以下の説明を読むことにより、および添付の図面から、より明白に明らかになるであろう。

熱管理モジュールを有する車両室内を概略的に示す図である。 本発明の第１の実施形態による熱制御システムをより詳細に示す図である。 図１および図２におけるシステムの熱管理モジュールの斜視図である。 図３におけるモジュールの概略断面図である。 図３および図４におけるモジュールの吹出部の部分断面図である。 図３および図４におけるモジュールの吹出部の部分断面図である。 異なる形状の空気流を生成するための異なる位置にあるニードル弁を有する吹出部の概略断面図である。 異なる形状の空気流を生成するための異なる位置にあるニードル弁を有する吹出部の概略断面図である。 異なる形状の空気流を生成するための異なる位置にあるニードル弁を有する吹出部の概略断面図である。 異なる形状の空気流を生成するための異なる位置にあるニードル弁を有する吹出部の概略断面図である。 異なる形状の空気流を生成するための異なる位置にあるニードル弁を有する吹出部の概略断面図である。 熱制御システムを制御するための方法を説明するフロー図である。 本発明による熱制御システムのための代替システムおよび制御方法の実施形態を説明する図である。

図を参照して説明される実施形態は、例である。説明は、１つまたは複数の実施形態に言及するが、これは、それぞれの言及が同じ実施形態に関するということ、またはその特徴が１つの実施形態にのみ当てはまるということを必ずしも意味しない。異なる実施形態の個々の特徴はまた、他の実施形態を作るために組み合わされ得る。

以下に使用される「第１」および「第２」などの用語は、任意の特定の優先傾向または組立順を示すことなく、単純に参照として与えられる。

「上流」または「下流」などの一定数の言葉もまた、図と合わせて使用される。これらの言葉は、別途指定のない限り、空気流に依存して、空気吸入口または送風機（上流）から、乗員が位置する車両室内（下流）の方向に規定される。

図１は、座席に座っている車両の乗員Ｕ（この場合は特に運転者）のいる自動車室内を概略的に示す。

熱制御システム１００は、空気流（破線矢印によって略式で示される）を生成し、車両の乗員Ｕの身体の特定の部分、この場合は特に乗員の頭および肩の方へ向ける。この熱制御システム１００は、特に、サンバイザの高さ位置において車両室内の天井に組み込まれている。

熱制御システム１００は、熱管理モジュール１０１および検出モジュール１０３を有する。これらの要素は、図２の車両室内の天井の外側に示される。特に、単一の熱管理モジュール１０１が図２に示される。しかしながら、熱制御システム１００は、特に少なくとも１つの熱管理モジュール１０１が車両の各乗員Ｕに割り当てられるように、複数のモジュール１０１を含んでもよい。

図２の車両室内の外側に示される検出モジュール１０３は、複数のセンサ１を有する。複数のセンサ１は、ホルダ３上に配設され、かつ車両の乗員Ｕの、この場合は例えば車両の運転手および／または乗客の、予測される位置の方へ向けられる。

センサ１は、特に、カメラ、特に赤外線カメラを含み、赤外範囲内で画像を取得し得る。センサ１は、特に、車両の乗員の予測される位置：運転席、助手席、後部ベンチ座席などの方へ向けられる。特に、１つまたは複数の超広角カメラ（特に「魚眼」タイプのもの）は、複数の位置を同時にカバーし得る。

制御ユニット１０５は、カメラによって捕捉された画像に基づいて乗員Ｕの熱プロファイルを確立する。上記熱プロファイルは、特に、乗員の熱の状態および感覚に影響を及ぼすすべてのパラメータおよび変数を含む。

検出モジュール１０３は、特に、車両天井の高さ位置に位置付けられ、カバーで覆われていることによって乗員Ｕの視界から隠され得る。カバーは、スペクトルの可視範囲においては不透過性であるが、センサ１に用いられる放射線（赤外線、電波など）に対しては透過性である。

制御ユニット１０５は、特に、熱制御システム１００のセンサ１および車両の他のセンサ、例えば車両の窓または開口部部材（ドア、サンルーフなど）の開状態または閉状態のためのセンサなど、への接続を含む。

熱プロファイルを確立するために、制御ユニット１０５は、例えば、乗員Ｕの存在または不在、乗客の位置、乗客のサイズ、乗客の身体の部分（特に、図１ではハッチングされた乗客の頭および乗客の手）の位置および温度、車両室内の様々な点（場所）における温度、車両室内または乗員の身体の特定の部分における入射太陽放射線の存在、外気温、ならびに任意選択的に、車両の開口部部材若しくは窓の開状態または閉状態、および車両室内における座席の位置を推測することができる。

乗員Ｕの身体の様々な部分の空間における位置を推測するために、センサ１は、特に、乗員Ｕの立体画像を確立するカメラ、構造化光または三次元飛行時間（３Ｄ ＴｏＦ）カメラのエミッタ、超音波エミッタ／レシーバ、ライダー、または容量センサを含む。さらには、センサは、車両室内の様々な点（場所）に位置付けられる温度計、座席に組み込まれる圧力センサ（シートベルトを装着していない乗客を検出するのに関連して特に使用される）を有し得る。

センサのうちの少なくともいくつかは、ジェスチャ（身動き）を検出するためのインターフェース、運転者の疲労および覚醒の程度を検出するためのユニットなど、車両の他の構成要素と共有され得る。

制御ユニット１０５は、特に、センサによって測定または推測される画像およびパラメータを格納するための、ならびにそこから熱プロファイルを確立するための、メモリユニットおよび計算手段を有する。このメモリユニットおよび計算手段は、特に、車両の他の構成要素を制御する車両搭載電子機器に関連して、共有され得るか、または専用論理モジュールに位置し得る。

熱管理モジュール１０１は、図３では単独で示される。上記熱管理モジュール１０１は、特に、送風機７、熱調整器９、および吹出部１１を有し、送風機７によって引き起こされ且つ熱調整器９によって調整された空気流は、吹出部１１を通って、車両室内へ出力される。

送風機７は、特に、外気吸入口または車両室内に位置する空気吸入口のいずれかに接続される、空気吸入口から空気を引き込むブレード付きファンを有し得る。特に、送風機７に入ってくる空気の源は、「再利用空気」ボタンに基づいて、制御ユニット１０５によって自動的に、または車両の乗員Ｕによってのいずれかで、フラップおよびシャッタを用いて選択され得る。「再利用空気」ボタンは、一般的には車両内に存在し、既知の熱制御デバイスの空気の源を選択することを可能にする。

特に、送風機は、約０～５０ｋｇ／ｈの流量を生成してよい。この流量は、既知のデバイスの流量よりも低く、したがってより経済的である。

熱調整器９は、この場合、低温セルを有する多数のペルチェ効果熱電セルを有するペルチェ効果冷却デバイスを有し、低温セルの領域において、送風機７から入ってくる空気が通流される。

図４は、横断軸Ａ－Ａでの熱調整器９の概略断面図であり、熱調整器９の動作を略式で説明する。

熱調整器９は、ペルチェセル１３を有する。ペルチェセル１３の低温面は、フィン１５と熱接触状態にある。フィン１５は、送風機の出口および吹出部１１を接続する空気管１７内に長手方向に配設される。フィン１５は、特に、金属であり得るか、または熱伝導性の高い材料で作製され得る。

ペルチェセル１３の高温面は、熱伝達流体熱交換器１９と熱接触状態にある。熱伝達流体熱交換器１９は、複数の押出成形された熱伝達流体管２１を有し、その入口２１ａおよび出口２１ｂが図３に示されている。熱交換器１９は、特に、車両の熱制御システムに接続される。循環装置１９の入口２１ａおよび出口２１ｂとは反対の端に位置する肘部２３は、管２１の一部における戻り通流を確実にする。

ペルチェセル１３はこうして、それらの低温面を介して空気流から熱を取り出す。上記ペルチェセル１３の高温面に蓄積するこの熱は、熱交換器１９の熱伝達流体によって収集され、次いで、例えばラジエータおよび関連した換気によって、車両の熱制御システムによって外部へ排出される。

加熱のための熱制御システムの使用に関連して、熱調整器９は、特に、電気抵抗器を有し得る。代替的に、ペルチェセル１３は、裏返し可能（リバーシブル）でよく、このときフィンは、ペルチェセル１３の高温面と接触状態にある。

熱調整器９はまた、湿度制御デバイス（加湿器および／または除湿器、噴霧器）を有してもよい。湿度制御デバイスは、調整された空気をより快適なものにすること、及び、おそらくは涼感を向上させることを助ける。

小サイズの熱管理モジュール１０１におけるペルチェセルおよび電気抵抗器の使用は、空気流を生成するためのデバイスの熱慣性を低減し、結果として、空気流は、より迅速に冷され又は温められる。

熱調整器９は、冷却熱制御のために使用されるとき、特に、５～１５℃、より具体的には、７～１２℃、約１０℃の温度で空気流を供給するように設計される。これらの温度は、空気流を４～５℃へ冷やす既知の熱管理モジュールのものよりも高く、このことは、空気流の低減された流量と組み合わせて、熱制御システムをよりエネルギー効率の良いものにする助けとなる。

送風機７から空気管１７の反対の端に位置するのは吹出部（ベント）１１である。上記吹出部１１は、図５により詳細に、また断面で示される。図６は、吹出部１１の前部分の部分断面図である。

吹出部１１は、開口部Ｏを有し、これを通じて、空気管１７を通って来る空気流が出力される。空気管１７を延ばすエンドチューブ２２の端に位置する開口部Ｏは、特に、円形であり、吹出部１１の様々な構成要素は、回転下で相対不変を呈し、生成される空気流も同様である。空気流を成形するために、吹出部１１は、開口部Ｏに配設されるニードル弁２５を有する。開口部Ｏは、空気流の方向に広がっているガイド表面Ｓのおおよそ中央に配設される。

フレア状ガイド表面Ｓは、この場合、エンドチューブ２２の自由端における環状隆起２４の追加によって獲得される。代替的に、それは、円錐台状であり得る。

ニードル弁２４は、開口部Ｏに垂直であり、その中央に配設される。ニードル弁２４は、ニードル弁ヘッド２７および管状の細長本体部３１を有する。ニードル弁ヘッド２７は、その自由端において、円錐形の、この場合は丸まった、先端２９を有する。ニードル弁ヘッド２７は、空気流の流れ方向にあるフレア状基部３３を有する。フレア状基部３３は、この場合は円錐台形状であり、ニードル弁２５の細長本体部３１にニードル弁ヘッド２７を接続する。

フレア状基部３３および先端２９は、ニードル弁ヘッド２７にひし形またはダイヤモンド形状の縦断面をもたらす。したがって、先端２９は、上記ひし形またはダイヤモンド形状の断面の尖部によって形成され、先端２９を形成する尖部に隣接する２つの尖部は、ニードル弁ヘッド２７の最も幅広の部分に対応する。

最大幅の部分（この場合、フレア状基部３３と先端２９との間の遷移部）は、開口部Ｏに対応する形状を有する。最大幅の部分の寸法は、開口部Ｏの寸法の８０％～１００％、特にこれらの寸法の９０～９５％である。

ニードル弁の本体部３１は、エンドチューブ２２に対して、回転可能に固定され、かつ軸方向並進して自由に動くことができる。

管状ねじ２５の端は、自在継ぎ手３７によって、ニードル弁を並進で動かすためのモータ３９へ接続され、管状ねじを回転させることによるモータ３９の作動は、ニードル弁２５を、２つの端位置の間で、すなわち：
●ニードル弁ヘッド２７の最も幅広の部分が車両室内の方向において開口部Ｏの下流にあるという、展開した端位置（図７を参照）、
●ニードル弁ヘッド２７の最も幅広の部分が開口部Ｏの上流にあるという、引っ込んだ端位置（図１２）
の間で動かす。

ニードル弁本体部３１は、中空であり、その中央においてその縦軸に平行な管状の穴を有している。この穴は、ボアであるか、ねじ山が付けられている。管状ねじ３５が管状の穴に挿入されている。管状ねじ３５は、対応するねじ山またはボアに係合している。中央の穴および円筒状のねじ３５は、こうしてエンドレススクリュおよびねじ穴を形成する。

図示されない代替の実施形態は、連結棒を提供し、その一方の端が、ニードル弁本体部３１の基部に接続され、連結棒の回転が、ニードル弁２５の軸方向位置を修正する。

開口部Ｏを有するエンドチューブ２２は、固定ホルダ４１に対する開口部の関節部を形成する玉継手接続を形成する基部を有する。例えば、傾きが制御された吊り下げ自在継手の形態にある配向機構４３は、空気流を車両室内の様々な点（場所）の方へ向けるためにその配向を変えることを可能にする。その一方で、空気管１７およびしたがって熱管理モジュール１０１は固定されたままである。

少なくとも１つの配向モータ４５（図６）は、配向機構４３に接続され、作動されると、空気入口１７および固定支持体４１に対するエンドチューブ２２および開口部Ｏの相対的な傾きを修正する。

特に、関連した配向機構４３を有する２つの配向モータ４５（図６では１つだけ示されている）は、空気流を車両室内の一部をカバーする円錐形で向けることが可能であるように、吹出部１１を直交方向（図６では破線矢印）に傾ける役割を果たすことができる。

吹出部１１は、有利には、空気流を車両の乗員Ｕの頭の上部から骨盤へ向けることができるように、３０～４０°の垂直方向の移動量を有する。複数のモジュール１０１を有する熱制御システム１００に関連して、１０～２０°の水平方向の移動は、車両の乗員Ｕの身体の幅を吹きなでるのに十分である。

ニードル弁を並進で動かすためのモータ３９および吹出部配向モータ４５は、特に、回転電機ステッピングモータ（またはステッパ）である。回転電機ステッピングモータは、例えば可変周波数および持続時間のパルスの形態にある、制御された電流注入により、制御ユニット１０５によって作動される。

図７～図１２は、開口部Ｏに対するニードル弁２５の、様々な顕著な相対位置を説明する。図７～図１２は、吹出部１１の（開口部に向かった）前部の縦断面の図である。

図７では、ニードル弁２５は、上述したように、展開した端位置にある。空気流（細い平行線によって示される）は、ガイド表面Ｓとフレア状基部３３との間の開口部Ｏを通って、円錐流の形態で出る。層流は、ガイド表面Ｓおよびフレア状基部３３によって誘導され、低減された平均速度で幅広の層状錐体を形成する。

このようなニードル弁の位置は、平均強度の、また約数十センチメートルの範囲を伴う、幅広の流れをもたらす。この流れは、例えば、車両の乗員の腕または胴体に用いられる。

図８では、ニードル弁２５は、図７と比較して内側に向けて戻されている。ニードル弁２５の最も幅広の部分は、依然として開口部Ｏの下流にあるが、上記開口部Ｏにより近い。

空気流は、依然として層状であり、ガイド表面Ｓおよびフレア状基部３３によって誘導されるが、より小さい区域にわたって出力され（細い線が互いにより近づいている）、この流れにおける空気の平均速度は、結果として、一定流量でより高い。

この狭小の発散流位置は、ユーザの胴体または骨盤に用いられる流れをもたらし、展開した端位置によってもたらされる幅広の流れよりも大きい範囲を有する。

図９では、ニードル弁２５は、内側に向かってさらに戻されており、最も幅広の部分は、開口部Ｏの軸方向高さ位置に位置する。このとき、空気流が通過する開口部Ｏの断面は、より小さく、特に、より高いレイノルズ数をもたらす。空気流は、環状かつ発散性（束線）であるが、数センチメートルから数十センチメートル後には、領域（バブル）内（図示された円部分の下流）で乱流になる。

このような乱流の円錐流位置は、目に直接向けられると不快である又は目をくらませることさえあり得る高速層流の線がないという理由で、乗員の顔に用いられる比較的短い範囲の流れをもたらす。

図１０では、ニードル弁ヘッド２７の最も幅広の部分は、開口部Ｏの直ぐ上流、特に、引っ込んだ端位置（図１１）よりも上記開口部Ｏの近く、に位置する。このとき空気流は、所与の流量について高い平均速度で、層状かつ狭小である。

層上の空気流は、特に、ニードル弁２５の先端２９によって誘導され、収束性であるか、または少なくともわずかに発散性である。これは、先端２９の下流の平行な流線によって表される。流線は、先端２９の高さ位置において先端２９の縁に平行である。

この狭小の収束流位置によって生成される空気流は、高い速度および長い範囲を有し、特に、車両室内の典型的な長さにわたって集中的かつ強力なままである。特にこれは、特に熱くより遠く離れた身体の部分、例えば衣服を身に着けていない手、を冷やすために用いられる。

制御ユニット１０５は、特に、ニードル弁２５を上記位置、および任意に中間位置（程度の差はあるが狭小の空気流）の間で枢動させるように、ニードル弁を並進で動かすためのモータ３９を制御する。

上述した熱制御システム１００のための比較的複雑性の低い制御方法２００の例は、線形フロー図の形態で、図１２に概略的に示される。

第１のステップ２０１は、特にセンサ１（例えば、画像内の顔認識）を使用して、車両の乗員の頭の位置を検出するステップである。

第２のステップ２０２は、頭の位置に基づいて、および人間の人体比率の表に基づいて、乗員Ｕの身体の様々な部分の位置を推測し、身体の各部分についての適合された流れの形状により乗員Ｕの身体の上方部分全体（頭、胴体、腹）をカバーする換気サイクルを計算するステップである。

第３のステップ２０３は、吹出部配向モータ４５、およびニードル弁を並進で動かすためのモータ３９を作動させるステップである。吹出部配向モータ４５は、吹出部１１の配向を、空気流が乗員Ｕの頭の方へ配向される上方位置と、空気流が乗員Ｕの胴体または骨盤の方へ配向される下方位置との間で揺動させるように、作動される。

吹出部１１を揺動させるサイクルの間、ニードル弁を並進で動かすためのモータ３９は、空気流の形状を吹出部が向けられる身体の部分へ適合させるように作動される。

乗員Ｕの身体の部分のおおよその位置および寸法は、特に、空気流の形状の身体の部分へのより良好な適合のために、検出モジュール１０３に組み込まれたカメラによって取得される車両室内の画像から、制御ユニット１０５によって推測または計算され得る。したがって方法２００は、空気流のパワーおよび／または形状を空気流が配向される身体の部分へ適合させるステップを有する。

ニードル弁２５は、例えば、顔および頭に対する乱流の円錐流位置（図９）、次いで首および肩に対する狭小の収束流（図１０）または引っ込んだ端位置（図１１）、ならびに胴体および腹に対する狭小の発散流（図８）または展開した端位置（図７）にある。

空気流の流量および狭さは、特に、乗員（パワーセレクタを有するインターフェース）によって選択される設定点に適合されてよく、検出された室内温度またはセンサ１によって測定される乗員Ｕの身体の露出した部分の温度へと、制御ユニット１０５によって適合されてよい。

方法２００は、特に、車両室内における乗員Ｕの動きに従うために、周期的に繰り返されてよい。

制御方法２００および提供される涼しさ（または暖かさ）の感覚をカスタマイズするため及びより正確に適合するため、センサは、特に、ユーザの熱プロファイルを確立するために、乗員の熱状態に関する１つまたは複数の変数を捕捉してよく、ユーザの熱プロファイルは、例えば、乗員Ｕの手および顔などのホットスポットの形態にあり、したがってこれらのサイズおよび位置が推測される、乗員Ｕの身体の１つまたは複数の部分の位置、サイズ、および温度を含む。

一般的には約２０～４０°（一般的には、約３０°）の角度を網羅する、乗員Ｕの頭から腹部または脚までの大きい垂直方向または斜め方向の揺動において、制御ユニット１０５は、このように、検出されたホットスポットにおける所定の回数のより小さい角度の揺動をもたらす。

例えば、３～５の揺動は、ニードル弁２５が乱流の円錐流位置にある状態で、顔の高さ位置で５°の角度で達成され、次いで、空気流が手の方（一般的には、ハンドルの領域内）へ向けられる角度位置で、大きい上下方向の揺動でさらに下り、３～５°の新たなより小さい揺動が、狭小の収束流位置または引っ込んだ端位置にあるニードル弁２５によって達成される。

ホットスポットの間においては、ニードル弁２５は、特に、狭小の分散流位置または展開した端位置にある。ホットスポットの間においては、「ジグザグ」若しくは小波などのより複雑な経路や、より大きい円が描かれてもよい。

図１３は、図１に類似した自動車室内の図である。図示される実施形態において、熱管理モジュール１０１は、吹出部１１、および吹出部１１を車両の熱制御システム１０７に接続する空気管１７を有する。冷却または加熱された空気流は、したがって、最初に、車両に通常組み込まれている圧縮機およびファンによってもたらされ、偏向器およびフラップの単純なシステムは、吹出部１１と、車両室内に分散配置され格子の形態で実現された通常の空気出口と、の間で空気流を分散させることができる。

空気流の主な方向および車両室内を通るその経路は、破線矢印で示される。特に、空気流は、この場合、２つの直交方向（上下および左右）に配向される。

上部から始まって、空気流は最初、第１の円形揺動が実現される上部および中央位置において、例えば、空気の乱流の円錐流により、ユーザの頭および顔の方へ向けられ、顔は熱効果が感じられるように吹出部にかなり近い。

所定の回数の円形揺動の後、空気流は、狭小または幅広の収束流により首の方向に、および狭小または幅広の発散流により胴体の方向に、次第に下方に向けられ、次いで、乗員Ｕの左手の方へ向けられ、ここでより小さい円形揺動の第２のサイクルが、空気の幅広の収束流により達成される（ニードル弁２５の引っ込んだ端位置、図１１）。

空気流は、次いで、右手の方へ向けられる。右手は、この場合は車両の中央コンソールにおいてインターフェースと概ねふれ合っており、結果としてさらに遠く離れている。より小さい円形揺動の第３のサイクルは、次いで、空気の狭小の収束流により達成される（図１０の位置）。

したがって、本発明による熱制御システム１００は、乗員Ｕの身体の周りで感じられる涼しさまたは暖かさの「領域（バブル）」を生成すること、特に、一般的には露出していて血管の多い、手および頭などの身体の部分を標的とすることによって、涼感または暖感を迅速に提供することを可能にする。

より熱慣性の低い専用の熱管理モジュール１０３を使用することによって、空気流の生成の速度は、エネルギー節約を可能にしながら、さらに低減される。

吹出部１１および可能性のある関連した熱管理モジュール１０３は、車両の熱制御デバイスと置き換えられ得るか、または関連付けられ得る。このとき上記熱制御デバイスは、本発明による熱管理モジュール１０３と並行して機能することができ、および／または、それらが十分に低いまたは高い温度の空気流を達成するときは、次第に取って代わることができる。

制御方法２００、および乗員Ｕの各々ために個々の熱プロファイルを使用する、それらのより複雑な派生物は、涼しさまたは暖かさの領域（バブル）を各々の体格および位置に適合させることを可能にし、標的を絞った冷却または加熱は、露出していて血管の多い身体の部分（手および頭）において、それらの動きに従いながら、達成される。

Claims (12)

1. 調整されるべき空間の方向に空気流を届けることが意図された自動車室内吹出部であって、
   ●動作中に空気流が通って流れることができる開口部（Ｏ）と、
   ●前記開口部（Ｏ）から延在し、前記空気流の方向に広がるフレア状ガイド表面（Ｓ）と、
   ●ニードル弁ヘッド（２７）を有するニードル弁（２５）であって、
   ・前記ニードル弁（２５）の端に位置する先端（２９）と、
   ・前記開口部（Ｏ）に対応する形状を有する最大幅の部分であって、前記開口部（Ｏ）の寸法の８０％～１００％の寸法を有する最大幅の部分と、
   ・流れの方向にあり、前記先端（２９）を細長本体部（３１）に接続するフレア状基部（３３）と、
   を有するニードル弁（２５）と、
   を有し、
   前記ニードル弁ヘッド（２７）の縦断面が、ひし形またはダイヤモンド形状であり、
   前記ニードル弁（２５）が、２つの端位置、すなわち、
   ・前記ニードル弁ヘッド（２７）の最も幅広の部分が、前記調整されるべき空間の方向において前記開口部（Ｏ）の下流にあり、前記空気流が、このとき層状であり、前記ガイド表面（Ｓ）により発散流で誘導される、展開した端位置、
   ・前記ニードル弁ヘッド（２７）の最も幅広の部分が、前記開口部（Ｏ）の上流にあり、前記空気流が、このとき層状であり、前記ニードル弁（２５）の前記先端（２９）によって収束流で誘導される、引っ込んだ端位置
   の間で、並進で移動可能であり、
   前記ニードル弁を、前記ニードル弁ヘッド（２７）の最も幅広の部分が前記開口部（Ｏ）の長手方向の高さ位置にあって、前記空気流が発散流で誘導された後に前記開口部の下流で乱流となる、乱流の円錐流位置に配置可能であることを特徴とする、自動車室内吹出部。
2. 前記調整されるべき空間に対して固定される空気管（１７）であって、これを通って調整された空気が届く空気管（１７）を有すること、並びに、
   前記開口部（Ｏ）および前記ニードル弁（２５）を前記空気管（１７）に対して傾けるための関節部を有することを特徴とする、請求項１に記載の吹出部。
3. ●前記空気管（１７）と前記開口部（Ｏ）との間の前記関節部を制御する配向機構（４３）と、
   ●前記配向機構（４３）に接続され、作動されると、前記空気管（１７）に対する前記開口部（Ｏ）の相対的な傾きを修正する配向モータ（４５）と、
   をさらに有することを特徴とする、請求項２に記載の吹出部。
4. ●前記ニードル弁を並進で動かし、前記ニードル弁（２５）のその端位置の間における並進での動きを制御するための機構（３５、３７）と、
   ●前記ニードル弁を並進で動かすための前記機構（３４、３７）に接続され、作動されると、前記ニードル弁（２５）の並進位置を修正する、前記ニードル弁を並進で動かすためのモータ（３９）と、
   をさらに有することを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の吹出部。
5. ●車両の熱制御システム（１０７）に接続される空気管（１７）であって、前記熱制御システム（１０７）が調整空気流を出力する空気管（１７）と、
   ●請求項１～４のいずれか一項に記載の吹出部（１１）であって、前記空気管（１７）の端に配設され、これを通って調整された前記空気流が前記車両の室内の方向に出力される、吹出部（１１）と、
   を有する、自動車熱管理モジュール。
6. ●作動されると、空気管（１７）内に空気流を生成し、前記空気流を形成する空気が引き込まれる空気入口を有する、送風機（７）と、
   ●前記送風機（７）によって生成される前記空気流を熱的に調整するための、前記空気管（１７）の領域に配設される熱調整器（９）と、
   ●請求項１～４のいずれか一項に記載の吹出部（１１）であって、前記空気管（１７）の端に配設され、これを通って調整された前記空気流が前記自動車室内の方向に出力される、吹出部（１１）と、
   を有する、自動車熱管理モジュール。
7. ●前記空気管（１７）と前記吹出部（１１）との間の関節部を制御する吹出部配向機構（４３）と、
   ●少なくとも１つの吹出部配向モータ（４５）であって、これの作動により、前記空気管（１７）に対する前記吹出部（１１）の配向を修正する、少なくとも１つの吹出部配向モータ（４５）と、
   ●前記ニードル弁を並進で動かし、前記ニードル弁（２５）のその端位置の間における並進での動きを制御するための機構（３５、３７）と、
   ●前記ニードル弁を並進で動かすための機構（３５、３７）に接続され、作動されると、前記ニードル弁（２５）の並進位置を修正する、前記ニードル弁を並進で動かすためのモータ（３９）と、
   ●前記吹出部配向モータ（４５）及び前記ニードル弁を並進で動かすための前記モータ（３９）の作動を制御する制御ユニット（１０５）と、
   をさらに有することを特徴とする、請求項５または６に記載の自動車熱管理モジュール。
8. ●請求項７に記載の少なくとも１つの熱管理モジュール（１０３）であって、作動されると、空気管（１７）内に空気流を生成し、前記空気流を形成する空気が引き込まれる空気入口を有する、送風機（７）と、前記送風機（７）によって生成される前記空気流を熱的に調整するための、前記空気管（１７）の領域に配置される熱調整器（９）と、を有する熱管理モジュール（１０３）と、
   ●車両の乗員（Ｕ）の身体の少なくとも一部の熱状態に関する変数を検知するための少なくとも１つのセンサ（１）と、
   ●前記少なくとも１つのセンサ（１）に接続される制御ユニット（１０５）であって、 ・前記空気流の流量を修正するために、前記送風機（７）、
   ・前記空気流の温度を修正するために、前記熱調整器（９）、
   ・前記空気流の配向を修正するために、前記吹出部配向モータ（４５）、および
   ・出力される空気流の形状を修正するために、前記ニードル弁を並進で動かすための前記モータ（３９）
   を制御する、制御ユニット（１０５）と、を、
   前記センサ（１）によって推測される少なくとも１つの前記変数に応じて適合される流量および流れの形状を有する空気流を生成し、方向付けるために、有する、自動車熱制御システム。
9. 前記制御ユニット（１０５）が、前記ニードル弁（２５）を、前記端位置の間の異なる中間位置の間で枢動させることが可能であるように、前記ニードル弁を並進で動かすための前記モータ（３９）を作動させ、
   前記中間位置は、前記乱流の円錐流位置に加え、
   ●前記ニードル弁（２５）が前記端位置に対して引き込まれ、前記ニードル弁ヘッド（２７）の最も幅広の部分が前記開口部（Ｏ）の下流にある、狭小の発散流位置、
   ●前記ニードル弁（２５）が、前記引っ込んだ端位置に対する前記展開した端位置の方向に位置し、前記ニードル弁ヘッド（２７）の最も幅広の部分が、前記開口部（Ｏ）の上流にある、狭小の収束流位置
   のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする、請求項８に記載の自動車熱制御システム。
10. 前記制御ユニット（１０５）が、前記乗員（Ｕ）の熱プロファイルを生成し、生成された前記熱プロファイルに応じて、前記送風機（７）、前記熱調整器（９）、前記吹出部配向モータ（４５）、および／または前記ニードル弁を並進で動かすための前記モータ（３９）を作動させるように構成され、
    前記熱プロファイルが、以下：少なくとも一人の乗員の存在、前記少なくとも一人の乗員の位置、前記乗員（Ｕ）のサイズ、前記少なくとも一人の乗員（Ｕ）の身体の部分の位置、前記少なくとも一人の乗員（Ｕ）の身体の部分の温度、前記車両室内の異なる点における温度、前記車両室内または前記少なくとも一人の乗員（Ｕ）の身体の少なくとも一部における入射太陽放射線の存在、外気温、前記車両の開口部部材または窓の開状態または閉状態、前記少なくとも一人の乗員（Ｕ）の座席の位置、からの少なくとも１つのパラメータまたは変数を含むことを特徴とする、請求項８または９に記載の自動車熱制御システム。
11. 請求項８～１０のいずれか一項に記載の自動車熱制御システムを制御するための方法であって、
    ●前記車両の乗員（Ｕ）の頭の位置を検出するステップと、
    ●前記吹出部（１１）の配向を、空気流が前記乗員（Ｕ）の頭の方へ配向される上方位置と、前記空気流が前記乗員（Ｕ）の胴体または骨盤の方へ配向される下方位置との間で揺動させるために、前記吹出部配向モータ（４５）を作動させるステップと、
    を含む、方法。
12. ●赤外線カメラから画像を捕捉する、および／またはセンサ（１）からデータを収集するステップと、
    ●前記赤外線カメラからの前記画像および前記センサ（１）からの前記データを用いて、前記車両の乗員の熱プロファイルを生成するステップと、
    ●前記車両の前記乗員（Ｕ）の前記熱プロファイル内のホットスポットを検出するステップと、
    ●前記ニードル弁ヘッド（２７）の最も幅広の部分が、空気の収束流を生成するために前記開口部（Ｏ）の上流にあるという引っ込んだ位置にある前記ニードル弁（２５）により、検出された前記ホットスポットに関してより小さい揺動を描くために、前記吹出部配向モータ（４５）を作動させるステップと、
    を含む、請求項１１に記載の自動車熱制御システムを制御するための方法。

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