WO2014196337A1 - 熱流束センサを用いた快適温調制御装置 - Google Patents

熱流束センサを用いた快適温調制御装置 Download PDF

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WO2014196337A1
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heat flux
temperature
temperature change
change body
sensor
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PCT/JP2014/063047
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元規 清水
矢崎 芳太郎
芳彦 白石
康浩 田中
原田 敏一
啓太 齋藤
坂井田 敦資
谷口 敏尚
倫央 郷古
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株式会社デンソー
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    • B60H1/00742Control systems or circuits characterised by their input, i.e. by the detection, measurement or calculation of particular conditions, e.g. signal treatment, dynamic models by detection of the vehicle occupants' presence; by detection of conditions relating to the body of occupants, e.g. using radiant heat detectors

Definitions

  • This disclosure relates to a comfortable temperature control device.
  • the present disclosure relates to a comfortable temperature control device using a heat flux sensor.
  • a seat heater that is arranged in a seat mounted on a vehicle and heats the skin of the seat is known.
  • a seat heater having a heating element is used, and the seat heater is energized so that the skin of the seat becomes a predetermined temperature.
  • the temperature sensation of the human body is more influenced by the heat flux between the human body and the member in contact with the human body than the temperature of the member in contact with the human body.
  • the seat skin is maintained at a predetermined temperature, such as the seat heater, the surface temperature of the occupant changes with time, so that the heat flux between the seat skin and the occupant fluctuates. May be uncomfortable.
  • the heat flux is the amount of heat that passes through a unit area per unit time.
  • This indication aims at providing the comfortable temperature control apparatus which can provide a comfortable temperature environment in view of the said point.
  • a comfortable temperature control device includes a temperature change body (20) that changes temperature when energized, and a sensor signal that is disposed on the temperature change body and that corresponds to the heat flux.
  • the output heat flux sensor (10), the thermal diffusion layer (40) arranged on the opposite side of the heat flux sensor in contact with the temperature change body, and the temperature change body are energized to determine the temperature of the temperature change body.
  • the control part (2) to adjust is provided.
  • the comfortable temperature control device of the present disclosure has the following features.
  • the heat diffusion layer, the heat flux sensor in order from the side of the seat (201a) of the seat that the occupant contacts when seated on the seat, A temperature change body is arranged.
  • the heat flux sensor outputs a sensor signal corresponding to the heat flux between the skin and the temperature changing body, and the control unit is based on the sensor signal output from the heat flux sensor, between the skin and the temperature changing body.
  • the energization to the temperature changing body is adjusted so that the heat flux becomes a predetermined value.
  • the heat flux between the skin and the occupant is set to a constant value. it can. For this reason, a comfortable temperature environment can be provided to the occupant by setting the predetermined value to a value according to the heat flux at which the human body feels comfortable.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. 2.
  • FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG. 2.
  • the comfortable temperature control device for a vehicle includes a heat flux sensor 10, a panel heater 20, a cover 30, a heater portion 1 having an intermediate member 40, a control portion 2, and a temperature. And a sensor 50.
  • the insulating base material 100, the surface protection member 110, and the back surface protection member 120 are integrated. Moreover, the 1st, 2nd interlayer connection members 130 and 140 are alternately connected in series inside this integrated thing.
  • the structure of the heat flux sensor 10 will be specifically described below.
  • the surface protection member 110 is omitted for easy understanding.
  • the insulating base material 100 is composed of a planar rectangular thermoplastic resin film represented by polyetheretherketone (PEEK), polyetherimide (PEI), and liquid crystal polymer (LCP).
  • PEEK polyetheretherketone
  • PEI polyetherimide
  • LCP liquid crystal polymer
  • the first and second via holes 101 and 102 of the present embodiment have a cylindrical shape with a constant diameter from the front surface 100a to the back surface 100b, but the diameter decreases from the front surface 100a to the back surface 100b. It may be a tapered shape. Moreover, it may be made into the taper shape where a diameter becomes small toward the surface 100a from the back surface 100b, and you may be made into the square cylinder shape.
  • a first interlayer connection member 130 is disposed in the first via hole 101, and a second interlayer connection member 140 is disposed in the second via hole 102.
  • the first and second interlayer connection members 130 and 140 are alternately arranged on the insulating base material 100.
  • the first and second interlayer connection members 130 and 140 are made of different metals so as to exhibit the Seebeck effect.
  • the first interlayer connecting member 130 includes a metal compound (solid-sintered) in which a powder of a Bi—Sb—Te alloy constituting P-type maintains a crystal structure of a plurality of metal atoms before sintering. Sintered alloy).
  • the second interlayer connecting member 140 is a metal compound (solid-phase sintered) in which the Bi-Te alloy powder constituting the N-type maintains a predetermined crystal structure of a plurality of metal atoms before sintering. Sintered alloy).
  • the electromotive voltage can be increased by using a metal compound that is solid-phase sintered so as to maintain a predetermined crystal structure as the first and second interlayer connection members 130 and 140.
  • FIG. 2 is not a cross-sectional view, the first and second interlayer connection members 130 and 140 are hatched for easy understanding.
  • a surface protection member composed of a planar rectangular thermoplastic resin film represented by polyether ether ketone (PEEK), polyether imide (PEI), and liquid crystal polymer (LCP) on the surface 100a of the insulating substrate 100 110 is arranged.
  • the surface protection member 110 has the same planar shape as the insulating base material 10, and a plurality of surface patterns 111 patterned with copper foil or the like on the side 110 a facing the insulating base material 100 are separated from each other. Is formed.
  • Each surface pattern 111 is appropriately electrically connected to the first and second interlayer connection members 130 and 140, respectively.
  • first and second layers of each set 150 are shown.
  • the connection members 130 and 140 are connected to the same surface pattern 111. That is, the first and second interlayer connection members 130 and 140 of each set 150 are electrically connected via the surface pattern 111.
  • one first interlayer connection member 130 and one second interlayer connection member 140 that are adjacent along the longitudinal direction of the insulating base material 100 (the left-right direction in FIG. 3) form a set 150. ing.
  • a back surface protection member composed of a planar rectangular thermoplastic resin film represented by polyether ether ketone (PEEK), polyether imide (PEI), and liquid crystal polymer (LCP). 120 is arranged on the back surface 100b of the insulating base material 100.
  • This back surface protection member 120 has a length in the longitudinal direction of the insulating base material 100 longer than that of the insulating base material 100, and the back surface 100 b of the insulating base material 100 so that both ends in the longitudinal direction protrude from the insulating base material 100. Is arranged.
  • the back surface protection member 120 is formed with a plurality of back surface patterns 121 patterned with copper foil or the like on the one surface 120a facing the insulating substrate 100 so as to be separated from each other.
  • Each back pattern 121 is appropriately electrically connected to the first and second interlayer connection members 130 and 140, respectively.
  • the first interlayer connection member 130 of one set 150 and the second interlayer connection member 140 of the other set 150 are connected to the same back surface pattern 121. That is, the first and second interlayer connection members 130 and 140 are electrically connected via the same back surface pattern 121 across the set 150.
  • the first and second interlayer connection members 130 and 140 adjacent along the direction orthogonal to the longitudinal direction are the same back surface. It is connected to the pattern 121. More specifically, the adjacent first and second interlayer connection members 130 and 140 are the same on the back so that those connected in series via the front surface pattern 111 and the back surface pattern 121 are folded back in the longitudinal direction of the insulating substrate 100. It is connected to the pattern 121.
  • the part used as the edge part of what was connected in series as mentioned above among the back surface patterns 121 is formed so that it may expose from the insulating base material 100, as FIG.2 and FIG.3 shows. And the part exposed from the insulating base material 100 among the back surface patterns 121 becomes a part functioning as a terminal connected to the control unit 2.
  • the above is the configuration of the basic heat flux sensor 10 in the present embodiment.
  • a heat flux sensor 10 outputs a sensor signal (electromotive voltage) corresponding to the heat flux passing through the heat flux sensor 10 in the thickness direction to the control unit 2. This is because when the heat flux changes, the electromotive voltage generated in the first and second interlayer connection members 130 and 140 alternately connected in series changes.
  • the thickness direction of the heat flux sensor 10 is the stacking direction of the insulating base material 100, the front surface protection member 110, and the back surface protection member 120.
  • an insulating substrate 100 is prepared, and a plurality of first via holes 101 are formed by a drill, a laser, or the like.
  • each first via hole 101 is filled with a first conductive paste 131.
  • a method (apparatus) for filling the first via hole 101 with the first conductive paste 131 the method (apparatus) described in Japanese Patent Application No. 2010-50356 by the present applicant can be employed.
  • the insulating base material 100 is arranged on a holding table (not shown) with the suction paper 160 therebetween so that the back surface 100b faces the suction paper 160. Then, the first conductive paste 131 is filled into the first via hole 101 while the first conductive paste 131 is melted. As a result, most of the organic solvent of the first conductive paste 131 is adsorbed by the adsorption paper 160, and the alloy powder is placed in close contact with the first via hole 101.
  • the adsorbing paper 160 may be made of a material that can absorb the organic solvent of the first conductive paste 131, and general high-quality paper or the like is used.
  • the first conductive paste 131 is a paste obtained by adding an organic solvent such as paraffin having a melting point of 43 ° C. to a powder of Bi—Sb—Te alloy in which metal atoms maintain a predetermined crystal structure. Used. For this reason, when the first conductive paste 131 is filled, the surface 100a of the insulating substrate 100 is heated to about 43 ° C.
  • a plurality of second via holes 102 are formed in the insulating base material 100 by a drill, a laser, or the like. As described above, the second via holes 102 are formed alternately with the first via holes 101 so as to form a staggered pattern together with the first via holes 101.
  • the second conductive paste 141 is filled in each second via hole 102.
  • this process can be performed by the process similar to the said FIG.5 (b).
  • the insulating substrate 100 is disposed again on the holding table (not shown) via the suction paper 160 so that the back surface 100b faces the suction paper 160, and then the second conductive paste 141 is filled in the second via hole 102. To do. As a result, most of the organic solvent of the second conductive paste 141 is adsorbed by the adsorption paper 160, and the alloy powder is placed in close contact with the second via hole 102.
  • the second conductive paste 141 is a Bi-Te alloy powder in which metal atoms different from the metal atoms constituting the first conductive paste 131 maintain a predetermined crystal structure, and an organic solvent such as terpine having a melting point of room temperature. A paste made by adding is used. That is, the organic solvent constituting the second conductive paste 141 has a lower melting point than the organic solvent constituting the first conductive paste 131. And when filling the 2nd conductive paste 141, it is performed in the state by which the surface 100a of the insulating base material 100 was hold
  • the state in which the organic solvent contained in the first conductive paste 131 is solidified means that the organic solvent remaining in the first via hole 101 without being adsorbed by the adsorption paper 160 in the step of FIG. That's it.
  • one surface 110a, 120a of the surface protection member 110 and the back surface protection member 120 that faces the insulating substrate 100 A copper foil or the like is formed. Then, by appropriately patterning this copper foil, the surface protection member 110 formed with a plurality of surface patterns 111 spaced apart from each other, and the back surface protection member 120 formed with a plurality of back surface patterns 121 spaced apart from each other. prepare.
  • the back surface protection member 120, the insulating base material 100, and the surface protection member 110 are sequentially stacked to form a stacked body 170.
  • the back surface protection member 120 is longer in the longitudinal direction than the insulating base material 100. And the back surface protection member 120 is arrange
  • the laminate 170 is disposed between a pair of press plates (not shown), and is pressurized while being heated in a vacuum state from the upper and lower surfaces in the lamination direction. Integrate. Specifically, the first and second conductive pastes 131 and 141 are solid-phase sintered to form the first and second interlayer connection members 130 and 140, and the first and second interlayer connection members 130 and 140 are formed. The laminate 170 is integrated by applying pressure while heating so that the front surface pattern 111 and the back surface pattern 121 are connected.
  • a cushioning material such as rock wool paper may be disposed between the laminate 170 and the press plate. As described above, the heat flux sensor 10 is manufactured.
  • the panel heater 20 is provided with the heat flux sensor 10, and for example, a well-known one in which nichrome wires arranged in a polygonal line shape are accommodated in a protective cover is used. And the panel heater 20 will generate heat
  • the intermediate member 40 diffuses and transmits the heat of the panel heater 20, and is disposed so as to cover a portion of the heat flux sensor 10 that is different from the portion in contact with the panel heater 20.
  • the intermediate member 40 since the heat flux sensor 10 has one surface of the back surface protection member 120 opposite to the one surface 120a in contact with the panel heater 20, the intermediate member 40 is a portion of the heat flux sensor 10 excluding this one surface. It is arranged to cover.
  • the intermediate member 40 is disposed so as to cover a portion of the heat flux sensor 10 on the side opposite to the panel heater 20 side and a portion connecting this portion and a portion in contact with the panel heater 20.
  • the intermediate member 40 corresponds to the heat diffusion layer of the present disclosure, and is configured using stainless steel, resin, or the like that has high heat diffusibility.
  • the cover 30 is disposed on the intermediate member 40, and in this embodiment, the cover 30 is also made of stainless steel, resin, or the like with high heat diffusibility. Note that the cover 30 may not be provided.
  • the temperature sensor 50 measures the ambient temperature at which the heat flux sensor 10 is provided, and outputs the measured value to the control unit 2.
  • a thermistor or the like is used.
  • the control unit 2 is a vehicle ECU or the like configured using a CPU, various memories constituting the storage means, peripheral devices, and the like, and is connected to the heat flux sensor 10, the panel heater 20, the temperature sensor 50, and the like. Then, the control unit 2 starts energization to the panel heater 20 based on the measured value of the temperature sensor 50 and adjusts energization to the panel heater 20 based on the sensor signal output from the heat flux sensor 10.
  • the comfortable temperature control device for a vehicle is mounted in a passenger compartment of an automobile (four-wheeled vehicle), and a seat surface portion (seat cushion) 201 and a backrest portion (seat back).
  • the heater portion 1 is disposed in the seat surface portion 201 and is used in a state in which the temperature around the seat 200 is measured by the temperature sensor 50.
  • the heater part 1 is arrange
  • measuring the temperature around the seat with the temperature sensor 50 means detecting the temperature (the temperature in the passenger compartment) on the side opposite to the panel heater 20 with the temperature sensor 50 sandwiching the skin 201a.
  • control part 2 starts the following process, for example, when the ignition switch in a vehicle is turned on.
  • the control unit 2 determines whether or not the measurement value detected by the temperature sensor 50 is equal to or less than a threshold value (S300). If it is determined that the measurement value detected by the temperature sensor 50 is equal to or less than the threshold value (S300: YES), the controller 2 starts energizing the panel heater 20 to cause the panel heater 20 to generate heat and cover the cover.
  • the skin 201a of the seating surface portion 201 is warmed by radiant heat from 30 (the intermediate member 40) (S310).
  • a region larger than the threshold corresponds to a predetermined range of the present disclosure.
  • the cover 30 and the intermediate member 40 are made of a material having high heat diffusibility, the amount of heat transfer from the cover 30 to the skin 201a is substantially equal for each portion. For this reason, it can suppress that the temperature of the skin 201a varies for every part.
  • control unit 2 determines again the magnitude relationship between the measurement value detected by the temperature sensor 50 and the threshold value. To do. This is because, when the temperature in the passenger compartment is sufficiently high, the passenger is less likely to feel uncomfortable without heating the skin 201a of the seat 200.
  • the control unit 2 determines that the panel 2 is instructed to start the operation when the passenger is instructed to start the operation. Energization of the heater 20 is started (S310). For example, the operation start instruction of the occupant can be given to the touch panel provided on the dashboard.
  • the heat flux sensor 10 and the panel heater 20 are arranged in order from the skin 201a side, and the heat flux between the panel heater 20 and the skin 201a is measured by the heat flux sensor 10. . Therefore, it is determined whether or not the measured value of the heat flux sensor 10 is equal to or less than a threshold value (S320). And when a measured value is larger than a threshold value (S320: NO), the control part 2 stops the electricity supply to the panel heater 20 (S330), and determines again whether a measured value is below a threshold value.
  • the threshold value is set in advance according to the heat flux that the human body (occupant) feels comfortable, but can be changed by the occupant. Moreover, when determining the measurement value of the heat flux sensor 10 in the process of step S320, the sensor signal (electromotive voltage) output from the heat flux sensor 10 may be determined as it is, or the sensor signal is converted into the heat flux. The heat flux may be determined by conversion.
  • the control unit 2 determines whether or not there is an operation stop instruction (S340). And when there exists an operation stop instruction
  • 8A and 8B is not the temperature measured by the temperature sensor 50, but is measured by another temperature sensor that measures the temperature of the skin 201a.
  • step S320 if it is determined in step S320 in FIG. 7 that the measured value is greater than the threshold value, energization of panel heater 20 is stopped in step S330. If it is determined again in step S320 whether the measurement value is equal to or less than the threshold, it is determined that the measurement value is equal to or less than the threshold, and it is determined in step S340 that there is no operation stop instruction.
  • step S310 energization of the panel heater 20 is started. Therefore, as shown in FIG. 8A, the heat flux between the panel heater 20 and the skin 201a is a predetermined value (in a period from time T1 when the heat flux reaches a predetermined threshold to time T2 when the occupant is seated. At a predetermined threshold value).
  • step S320 when the occupant is seated, a large heat flux is generated. Therefore, in the period from the time T2 when the occupant is seated to the time T3 when the heat flux becomes a predetermined threshold, it is determined that the measured value is larger than the threshold in the process of step S320. To do. For this reason, in this period, since the process of step S320 and step S330 is repeated and the energization to the panel heater 20 is stopped, the temperature of the skin 201a gradually decreases, and the heat flux greatly increases. It becomes smaller gradually.
  • step S320 when the heat flux becomes equal to or less than a predetermined threshold, it is determined that the measured value is equal to or less than the threshold in the process of step S320, and the process is activated in the process of step S340, as from time T1 to time T2. If it is determined that there is no stop instruction, energization of the panel heater 20 is started in the process of step S310. If it is determined in step S320 that the heat flux is greater than the predetermined threshold, energization of the panel heater 20 is stopped in step S330. For this reason, as shown in FIG. 8A, the heat flux between the panel heater 20 and the skin 201a is a predetermined value (predetermined threshold value) after the time T3 when the heat flux becomes a predetermined threshold value or less after the occupant is seated. ) Is maintained almost constant.
  • predetermined threshold value predetermined threshold value
  • step S320 energization of the panel heater 20 is stopped in the process of step S330. If it is determined again in step S320 whether the measurement value is equal to or less than the threshold, it is determined that the measurement value is equal to or less than the threshold, and it is determined in step S340 that there is no operation stop instruction. In step S310, energization of the panel heater 20 is started. For this reason, as shown in FIG. 8B, after time T1, the heat flux between the panel heater 20 and the skin 201a is maintained substantially constant at a predetermined value (predetermined threshold).
  • the cover 30, the intermediate member 40, the heat flux sensor 10, and the panel heater 20 are arranged in order from the skin 201 a side that comes into contact with the occupant in the seat 200. ing.
  • the control unit 2 controls energization to the panel heater 20 so that the heat flux between the panel heater 20 and the skin 201a is maintained at a predetermined value. ing. For this reason, the heat flux between the occupant and the skin 201a can be maintained at a value that the human body feels comfortable, and a comfortable temperature environment can be provided to the occupant.
  • cover 30 and the intermediate member 40 are made of stainless steel, resin, or the like with high heat diffusibility. For this reason, it can suppress that the temperature of the skin 201a varies for every part.
  • the first and second via holes 101 and 102 are formed in the insulating base material 100 made of thermoplastic resin, and the first and second interlayer connection members 130 are formed in the first and second via holes 101 and 102. , 140 are arranged to constitute the heat flux sensor 10. Therefore, it is possible to increase the density of the first and second interlayer connection members 130 and 140 by appropriately changing the number, diameter, interval, and the like of the first and second via holes 101 and 102. Thereby, an electromotive voltage can be enlarged and the heat flux sensor 10 can be highly sensitive.
  • the heat flux sensor 10 of the present embodiment includes a metal compound (Bi-Sb-) which is solid-phase sintered as the first and second interlayer connection members 130 and 140 so that the crystal structure before sintering is maintained.
  • Te alloys and Bi-Te alloys are used. That is, the metal forming the first and second interlayer connection members 130 and 140 is a sintered alloy obtained by sintering a plurality of metal atoms while maintaining the crystal structure of the metal atoms.
  • an electromotive voltage can be enlarged and the high sensitivity of the heat flux sensor 10 can be improved. Is possible.
  • the panel heater 20 is described as an example of the temperature changing body.
  • the temperature of the surface on the heat flux sensor 10 side is increased by using a Peltier element as the temperature changing body and changing the energization direction. Or may be controlled to be lowered.
  • the control unit 2 determines whether or not the measurement value detected by the temperature sensor 50 is within a predetermined range defined by the upper limit value and the lower limit value. If the measured value detected by the temperature sensor 50 is equal to or higher than the upper limit value, the temperature change body is energized to lower the temperature of the temperature change body and absorb heat from the cover 30 to cool the skin 201a of the seat surface portion 201. .
  • the temperature change body is energized to generate heat and the cover 30 is heated. Thereafter, similarly to the above, the control unit 2 controls energization to the temperature change body so that the heat flux between the temperature change body and the skin 201a is maintained at a predetermined value.
  • a temperature-changing body that decreases in temperature when energized may be used.
  • the control unit 2 determines whether or not the measurement value detected by the temperature sensor 50 is equal to or greater than a threshold value.
  • the temperature change body is energized to lower the temperature of the temperature change body and absorb heat from the cover 30 to cool the skin 201 a of the seat surface portion 201.
  • an area smaller than the threshold corresponds to a predetermined range of the present disclosure.
  • the heater unit 1 is disposed in the seat surface unit 201 .
  • the insulating base material 100, the surface protection member 110, and the back surface protection member 120 that constitute the heat flux sensor 10 are made of thermoplastic resin and have flexibility, the heater portion 1 is seated. You may arrange
  • the heater unit 1 may be disposed in a steering wheel that is operated by a passenger for vehicle operation. Furthermore, in the above description, an example in which the present disclosure is applied to an automobile (four-wheeled vehicle) has been described. However, the present disclosure is applied to a two-wheeled vehicle, and the heater unit 1 is disposed on a seating surface portion or a grip in the two-wheeled vehicle. Also good.
  • a temperature change body whose temperature changes when energized, A heat flux sensor arranged on the temperature change body and outputting a sensor signal corresponding to the heat flux; and a heat diffusion layer arranged on the opposite side of the heat flux sensor in contact with the temperature change body; And a controller that adjusts the temperature of the temperature change body by energizing the temperature change body, and is arranged on the vehicle interior side to form an outer shape of the vehicle interior and on the vehicle exterior side of the vehicle interior.
  • the thermal diffusion layer, the heat flux sensor, and the temperature change body are arranged in order from the lining side, and the heat flux sensor includes the temperature change body and the vehicle interior.
  • the controller outputs the sensor signal corresponding to the heat flux with the space of the vehicle, and the control unit is based on the sensor signal output from the heat flux sensor between the temperature change body and the space in the vehicle interior.
  • the heat flux becomes a predetermined value so that the It relates comfortable temperature control device for a vehicle, characterized by adjusting the power supply to the degrees variants.
  • the panel heater 20 or the like is used as in the first embodiment.
  • the heat flux sensor 10 is formed by integrating the insulating base material 100, the surface protection member 110, and the back surface protection member 120 as shown in FIGS. The thing in which the 1st, 2nd interlayer connection members 130 and 140 were alternately connected in series inside the thing is used.
  • the heater unit 1 is configured by the heat flux sensor 10, the panel heater 20, the cover 30, and the intermediate member (thermal diffusion layer) 40 as in the first embodiment.
  • the control unit 2 is configured by a CPU, a vehicle ECU configured using various memories constituting the storage means, peripheral devices, and the like.
  • the comfortable temperature control apparatus is arranged on the vehicle interior side of the vehicle 400 and has a lining 401 that forms the outer shape of the vehicle interior, and is disposed on the vehicle exterior side.
  • the heater unit 1 is arranged in a space between the panel 402 and the outer shape of the panel 402.
  • the cover 30, the intermediate member 40, the heat flux sensor 10, and the panel heater 20 are arranged in order from the lining 401 side arranged in the vehicle interior.
  • the heater unit 1 is disposed between the lining 401c disposed at the feet of the occupant and the panel 402c facing the lining 401c.
  • the temperature in the passenger compartment is measured by the temperature sensor 50.
  • control unit 2 in the present embodiment will be described. Since the operation of the control unit 2 is basically the same as that in FIG. 7, only the different parts will be described. Moreover, the control part 2 starts the process of FIG. 7, for example, when the ignition switch in the vehicle 400 is turned on.
  • step S300 the control unit 2 determines whether or not the measured value (temperature in the passenger compartment) detected by the temperature sensor 50 is equal to or less than a threshold value. And when it determines with the measured value detected with the temperature sensor 50 being below a threshold value (S300: YES), electricity supply to the panel heater 20 is started, the panel heater 20 is heated, and the radiant heat from the cover 30 is carried out. To warm the lining 401 (S310).
  • the threshold value in the process of step S320 is a value corresponding to the heat flux that the human body (occupant) feels comfortable in advance, it can be changed by the occupant.
  • the heat flux between the panel heater 20 and the lining 401 is applied to the panel heater 20 so that the heat flux is maintained at a predetermined value. Energization is controlled. For this reason, a comfortable temperature environment can be provided to the passenger.
  • a Peltier element or a device that decreases in temperature when energized may be used as the temperature changing body. Further, the cover 30 may not be provided. Furthermore, the place where the heater unit 1 (the heat flux sensor 10, the intermediate member 40, the panel heater 20) is arranged can be changed as appropriate. Moreover, although the example provided with the temperature sensor 50 was demonstrated above, the temperature sensor 50 does not need to be provided. In this case, for example, energization to the panel heater 20 may be started when there is an operation start instruction from the passenger.
  • a temperature change body that changes temperature when energized
  • a heat flux sensor that is arranged on the temperature change body and outputs a sensor signal corresponding to the heat flux
  • the heat flux sensor A thermal diffusion layer disposed on the opposite side of the portion in contact with the temperature change body, and a control unit that adjusts the temperature of the temperature change body by energizing the temperature change body.
  • the heat diffusion layer, the heat flux sensor, and the temperature change body are arranged in order from the skin side on the rear seat side, and the heat flux sensor includes the temperature change body and the temperature change body.
  • the sensor signal is output according to the heat flux between the skin and the control unit, based on the sensor signal output from the heat flux sensor, the heat flux between the skin and the temperature change body. So that it becomes a predetermined value It relates comfortable temperature control device for a vehicle, characterized by adjusting the power supply to the serial temperature change member.
  • the heater unit 1 and the control unit 2 have the same configuration as in the second embodiment. Then, as shown in FIG. 10, the heater unit 1 covers the cover 30 in order from the skin 202 a side on the rear seat 200 b side in the backrest portion 202 of the front seat (driver seat and passenger seat) 200 a in the vehicle 400.
  • the intermediate member 40, the heat flux sensor 10, and the temperature changing body (panel heater) 20 are disposed.
  • control part 2 performs the same operation
  • the heat flux sensor 10 may be the same size as the panel heater 20.
  • the intermediate member 40 is disposed in a portion of the heat flux sensor 10 opposite to the panel heater 20.
  • the heat flux sensor 10 does not have to include the first and second interlayer connection members 130 and 140 in the first and second via holes 101 and 102 of the insulating base material 100.
  • the heat flux sensor may be configured by forming a thin film on one surface of the substrate.
  • a temperature sensor that detects the temperature of the epidermis 201a may be provided to display the temperature of the epidermis 201a.
  • the temperature sensor 50 may not be provided. In this case, for example, energization to the panel heater 20 may be started when there is an operation start instruction from the passenger.
  • the present reference example includes a temperature changing body that changes temperature when energized, a heat flux sensor that is arranged on the temperature changing body and outputs a sensor signal corresponding to the heat flux, and the heat flux sensor.
  • a bed in which a human body lies comprising: a thermal diffusion layer disposed on the opposite side of the portion in contact with the temperature change body; and a control unit that adjusts the temperature of the temperature change body by energizing the temperature change body.
  • the thermal diffusion layer, the heat flux sensor, and the temperature change body are arranged in order from the skin side of the bed that contacts when the human body lies, and the heat flux sensor includes the temperature change body and the temperature change body.
  • the sensor signal is output according to the heat flux between the skin and the control unit, based on the sensor signal output from the heat flux sensor, the heat flux between the skin and the temperature change body. Is prescribed Adjusting the energization of the temperature change member so that it relates comfortable temperature control device bedding characterized by.
  • the panel heater 20 or the like is used as in the first embodiment.
  • the heat flux sensor 10 is formed by integrating the insulating base material 100, the surface protection member 110, and the back surface protection member 120 as shown in FIGS. The thing in which the 1st, 2nd interlayer connection members 130 and 140 were alternately connected in series inside the thing is used.
  • the heater unit 1 is configured by the heat flux sensor 10, the panel heater 20, the cover 30, and the intermediate member (thermal diffusion layer) 40 as in the first embodiment.
  • the control unit 2 is configured by using a CPU, various memories constituting a storage unit, peripheral devices, and the like, as in the first embodiment.
  • the heater unit 1 is arranged in the space in the bed 500 where the human body lies as shown in FIG. More specifically, the cover 30, the intermediate member 40, the heat flux sensor 10, and the panel heater 20 are arranged in order from the skin 501 side of the bed 500 that contacts when a human body lies down.
  • control unit 2 Since the operation of the control unit 2 is basically the same as that in FIG. 7, only the different parts will be described. Moreover, the control part 2 starts a process when a user operates the start switch connected with the control part 2, for example.
  • step S300 since the process is started by the user operating the start switch, the process of step S300 is not performed.
  • the process of step S310 is performed to start energization of the panel heater 20 to generate heat, and the skin 501 is warmed by radiant heat from the cover 30.
  • the threshold value in the process of step S320 is a value corresponding to the heat flux that the human body (occupant) feels comfortable in advance, it can be changed by the occupant.
  • the heat flux between the panel heater 20 and the skin 501 is applied to the panel heater 20 so that the heat flux is maintained at a predetermined value. Energization is controlled. For this reason, a comfortable temperature environment can be provided to the user of the bed 500.
  • a Peltier element or a material whose temperature decreases when energized may be used as the temperature changing body. Further, the cover 30 may not be provided.
  • Control unit 10 Heat flux sensor 100 Insulating base material 101, 102 First and second via holes 130, 140 First and second interlayer connecting members 200 Seat 201a Skin

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Abstract

 車両に用いられる快適温調制御装置であり、通電されることによって温度が変化する温度変化体(20)と、熱流束に応じたセンサ信号を出力する熱流束センサ(10)と、熱流束センサ10上に配置された熱拡散層(40)と、温度変化体20に通電して温度変化体20の温度を調整する制御部(2)とを備える。車両の車室内に備えられた座席(200)の内部において、乗員が座席に着座している際に乗員が接触する座席の表皮(201a)側から順に、熱拡散層、熱流束センサ、温度変化体を配置されている。熱流束センサからは表皮と温度変化体との間の熱流束に応じたセンサ信号が制御部へ出力させる。制御部は、熱流束センサから出力されるセンサ信号に基づき、表皮と温度変化体との間の熱流束が所定値となるように温度変化体への通電を調整させる。

Description

熱流束センサを用いた快適温調制御装置
 本開示は、快適温調制御装置に関する。特に、本開示は熱流束センサを用いた快適温調制御装置に関する。
 従来、車両に搭載される座席内に配置され、当該座席の表皮を温めるシートヒータが知られている。例えば、特開2008-67850号公報では、発熱体を有したシートヒータを用い、座席の表皮が所定温度となるようにシートヒータを通電している。
 ところで、人体の温度感覚は、人体が接触する部材の温度よりも、人体と当該人体と接触する部材との間の熱流束の影響が大きいことが知られている。このため、上記シートヒータのように座席の表皮を所定温度に維持するものでは、時間によって乗員の表面温度が変化するため、座席の表皮と乗員との間の熱流束が変動することにより、乗員に不快感を与える可能性がある。なお、熱流束とは、単位時間あたりに単位面積を通過する熱量のことである。
本開示は上記点に鑑みて、快適な温度環境を提供できる快適温調制御装置を提供することを目的とする。
 上記目的を達成するため、本開示の快適温調制御装置は、通電されることによって温度が変化する温度変化体(20)と、温度変化体上に配置され、熱流束に応じたセンサ信号を出力する熱流束センサ(10)と、熱流束センサのうち温度変化体と接触する部分と反対側に配置された熱拡散層(40)と、温度変化体に通電して温度変化体の温度を調整する制御部(2)を備える。本開示の快適温調制御装置は以下の特徴を持つ。
 すなわち、車両の車室内に備えられた座席(200)の内部において、乗員が座席に着座している際に乗員が接触する座席の表皮(201a)側から順に、熱拡散層、熱流束センサ、温度変化体が配置される。熱流束センサは、表皮と温度変化体との間の熱流束に応じたセンサ信号を出力し、制御部は、熱流束センサから出力されるセンサ信号に基づき、表皮と温度変化体との間の熱流束が所定値となるように温度変化体への通電を調整する。
 この特徴によれば、表皮と温度変化体との間の熱流束が所定値となるように温度変化体への通電を調整しているため、表皮と乗員との間の熱流束を一定値とできる。このため、所定値を人体が快適と感じる熱流束に応じた値とすることにより、乗員に快適な温度環境を提供できる。
 なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
本開示の第1実施形態における車両用の快適温調制御装置の構成を示す図である。 図1中の熱流束センサの平面図である。 図2中のIII-III線に沿った断面図である。 図2中のIV-IV線に沿った断面図である。 熱流束センサの製造工程を示す断面図である。 座席にヒータ部を配置したときの模式図である。 制御部の作動を示すフローチャートである。 乗員が着座する前にパネルヒータへの通電を開始したときのタイミングチャートである。 は乗員が着座した後にパネルヒータへの通電を開始したときのタイミングチャートである。 本開示の第2実施形態における快適温調制御装置のヒータ部を配置したときの模式図である。 本開示の第3実施形態における快適温調制御装置のヒータ部を配置したときの模式図である。 本開示の参考例における快適温調制御装置のヒータ部を配置したときの模式図である。
 以下、本開示の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。
 (第1実施形態)
 本開示の第1実施形態について説明する。図1に示されるように、本実施形態の車両用の快適温調制御装置は、熱流束センサ10、パネルヒータ20、カバー30、中間部材40を有するヒータ部1と、制御部2と、温度センサ50とを備えている。
 熱流束センサ10は、図2~図4に示されるように、絶縁基材100、表面保護部材110、裏面保護部材120が一体化されている。また、この一体化されたものの内部で第1、第2層間接続部材130、140が交互に直列に接続されている。以下に、熱流束センサ10の構造について具体的に説明する。なお、図2は、理解をし易くするために、表面保護部材110を省略して示してある。
 絶縁基材100は、本実施形態では、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリエーテルイミド(PEI)、液晶ポリマー(LCP)で代表される平面矩形状の熱可塑性樹脂フィルムにて構成されている。そして、厚さ方向に貫通する複数の第1、第2ビアホール101、102が互い違いになるように千鳥パターンに形成されている。
 なお、本実施形態の第1、第2ビアホール101、102は、表面100aから裏面100bに向かって径が一定とされた円筒状とされているが、表面100aから裏面100bに向かって径が小さくなるテーパ状とされていてもよい。また、裏面100bから表面100aに向かって径が小さくなるテーパ状とされていてもよいし、角筒状とされていてもよい。
 そして、第1ビアホール101には第1層間接続部材130が配置され、第2ビアホール102には第2層間接続部材140が配置されている。つまり、絶縁基材100には、第1、第2層間接続部材130、140が互い違いになるように配置されている。
 第1、第2層間接続部材130、140は、ゼーベック効果を発揮するように、互いに異なる金属で構成されている。例えば、第1層間接続部材130は、P型を構成するBi-Sb-Te合金の粉末が、焼結前における複数の金属原子の結晶構造を維持するように固相焼結された金属化合物(焼結合金)で構成される。また、第2層間接続部材140は、N型を構成するBi-Te合金の粉末が、焼結前における複数の金属原子の所定の結晶構造を維持するように固相焼結された金属化合物(焼結合金)で構成される。このように、第1、第2層間接続部材130、140として所定の結晶構造が維持されるように固相焼結された金属化合物を用いることにより、起電圧を大きくできる。
 なお、図2は、断面図ではないが、理解をし易くするために第1、第2層間接続部材130、140にハッチングを施してある。
 絶縁基材100の表面100aには、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリエーテルイミド(PEI)、液晶ポリマー(LCP)で代表される平面矩形状の熱可塑性樹脂フィルムにて構成される表面保護部材110が配置されている。この表面保護部材110は、絶縁基材10と平面形状が同じ大きさとされており、絶縁基材100と対向する一面110a側に銅箔等がパターニングされた複数の表面パターン111が互いに離間するように形成されている。そして、各表面パターン111はそれぞれ第1、第2層間接続部材130、140と適宜電気的に接続されている。
 具体的には、図3に示されるように、隣接する1つの第1層間接続部材130と1つの第2層間接続部材140とを組150としたとき、各組150の第1、第2層間接続部材130、140は同じ表面パターン111と接続されている。つまり、各組150の第1、第2層間接続部材130、140は表面パターン111を介して電気的に接続されている。なお、本実施形態では、絶縁基材100の長手方向(図3中紙面左右方向)に沿って隣接する1つの第1層間接続部材130と1つの第2層間接続部材140とが組150とされている。
 絶縁基材100の裏面100bには、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリエーテルイミド(PEI)、液晶ポリマー(LCP)で代表される平面矩形状の熱可塑性樹脂フィルムにて構成される裏面保護部材120が配置されている。この裏面保護部材120は、絶縁基材100の長手方向の長さが絶縁基材100より長くされており、長手方向の両端部が絶縁基材100から突出するように絶縁基材100の裏面100bに配置されている。
 そして、裏面保護部材120には、絶縁基材100と対向する一面120a側に銅箔等がパターニングされた複数の裏面パターン121が互いに離間するように形成されている。そして、各裏面パターン121はそれぞれ第1、第2層間接続部材130、140と適宜電気的に接続されている。
 具体的には、図3に示されるように、絶縁基材100の長手方向に隣接する組150において、一方の組150の第1層間接続部材130と他方の組150の第2層間接続部材140とが同じ裏面パターン121と接続されている。つまり、組150を跨いで第1、第2層間接続部材130、140が同じ裏面パターン121を介して電気的に接続されている。
 また、図4に示されるように、絶縁基材100の外縁では、長手方向と直交する方向(図2、上下方向)に沿って隣接する第1、第2層間接続部材130、140が同じ裏面パターン121と接続されている。詳述すると、絶縁基材100の長手方向に表面パターン111および裏面パターン121を介して直列に接続されたものが折り返されるように、隣接する第1、第2層間接続部材130、140が同じ裏面パターン121と接続されている。
 また、裏面パターン121のうち、上記のように直列に接続されたものの端部となる部分は、図2および図3に示されるように、絶縁基材100から露出するように形成されている。そして、裏面パターン121のうち絶縁基材100から露出する部分が制御部2と接続される端子として機能する部分となる。
 以上が本実施形態における基本的な熱流束センサ10の構成である。そして、このような熱流束センサ10は、熱流束センサ10を厚さ方向に通過する熱流束に応じたセンサ信号(起電圧)を制御部2に出力する。熱流束が変化すると、交互に直列接続された第1、第2層間接続部材130、140にて発生する起電圧が変化するためである。なお、熱流束センサ10の厚さ方向とは、絶縁基材100、表面保護部材110、裏面保護部材120の積層方向のことである。
 ここで、上記熱流束センサ10の製造方法について図5を参照しつつ説明する。
 まず、図5(a)に示されるように、絶縁基材100を用意し、複数の第1ビアホール101をドリルやレーザ等によって形成する。
 次に、図5(b)に示されるように、各第1ビアホール101に第1導電性ペースト131を充填する。なお、第1ビアホール101に第1導電性ペースト131を充填する方法(装置)としては、本出願人による特願2010-50356号に記載の方法(装置)を採用することが出来る。
 簡単に説明すると、吸着紙160を介して図示しない保持台上に、裏面100bが吸着紙160と対向するように絶縁基材100を配置する。そして、第1導電性ペースト131を溶融させつつ、第1ビアホール101内に第1導電性ペースト131を充填する。これにより、第1導電性ペースト131の有機溶剤の大部分が吸着紙160に吸着され、第1ビアホール101に合金の粉末が密接して配置される。
 なお、吸着紙160は、第1導電性ペースト131の有機溶剤を吸収できる材質のものであれば良く、一般的な上質紙等が用いられる。また、第1導電性ペースト131は、金属原子が所定の結晶構造を維持しているBi-Sb-Te合金の粉末を融点が43℃であるパラフィン等の有機溶剤を加えてペースト化したものが用いられる。このため、第1導電性ペースト131を充填する際には、絶縁基材100の表面100aが約43℃に加熱された状態で行われる。
 続いて、図5(c)に示されるように、絶縁基材100に複数の第2ビアホール102をドリルやレーザ等によって形成する。この第2ビアホール102は、上記のように、第1ビアホール101と互い違いとなり、第1ビアホール101と共に千鳥パターンを構成するように形成される。
 次に、図5(d)に示されるように、各第2ビアホール102に第2導電性ペースト141を充填する。なお、この工程は、上記図5(b)と同様の工程で行うことができる。
 すなわち、再び、吸着紙160を介して図示しない保持台上に裏面100bが吸着紙160と対向するように絶縁基材100を配置した後、第2ビアホール102内に第2導電性ペースト141を充填する。これにより、第2導電性ペースト141の有機溶剤の大部分が吸着紙160に吸着され、第2ビアホール102に合金の粉末が密接して配置される。
 第2導電性ペースト141は、第1導電性ペースト131を構成する金属原子と異なる金属原子が所定の結晶構造を維持しているBi-Te合金の粉末を融点が常温であるテレピネ等の有機溶剤を加えてペースト化したものが用いられる。つまり、第2導電性ペースト141を構成する有機溶剤は、第1導電性ペースト131を構成する有機溶剤より融点が低いものが用いられる。そして、第2導電性ペースト141を充填する際には、絶縁基材100の表面100aが常温に保持された状態で行われる。言い換えると、第1導電性ペースト131に含まれる有機溶剤が固化された状態で、第2導電性ペースト141の充填が行われる。これにより、第1ビアホール101に第2導電性ペースト141が混入することが抑制される。
 なお、第1導電性ペースト131に含まれる有機溶剤が固化された状態とは、上記図5(b)の工程において、吸着紙160に吸着されずに第1ビアホール101に残存している有機溶剤のことである。
 そして、上記各工程とは別工程において、図5(e)および図5(f)に示されるように、表面保護部材110および裏面保護部材120のうち絶縁基材100と対向する一面110a、120aに銅箔等を形成する。そして、この銅箔を適宜パターニングすることにより、互いに離間している複数の表面パターン111が形成された表面保護部材110、互いに離間している複数の裏面パターン121が形成された裏面保護部材120を用意する。
 その後、図5(g)に示されるように、裏面保護部材120、絶縁基材100、表面保護部材110を順に積層して積層体170を構成する。
 なお、本実施形態では、裏面保護部材120は、絶縁基材100より長手方向の長さが長くされている。そして、裏面保護部材120は、長手方向の両端部が絶縁基材100から突出するように配置される。
 続いて、図5(h)に示されるように、この積層体170を図示しない一対のプレス板の間に配置し、積層方向の上下両面から真空状態で加熱しながら加圧することにより、積層体170を一体化する。具体的には、第1、第2導電性ペースト131、141が固相焼結されて第1、第2層間接続部材130、140を形成すると共に、第1、第2層間接続部材130、140と表面パターン111および裏面パターン121とが接続されるように加熱しながら加圧して積層体170を一体化する。
 なお、特に限定されるものではないが、積層体170を一体化する際には、積層体170とプレス板との間にロックウールペーパー等の緩衝材を配置してもよい。以上のようにして、上記熱流束センサ10が製造される。
 パネルヒータ20は、図1に示されるように、熱流束センサ10が配置されるものであり、例えば、折れ線状に配置されたニクロム線が保護カバー内に収容された周知のものが用いられる。そして、パネルヒータ20は制御部2から通電されることで発熱して温度が高くなる。なお、本実施形態では、パネルヒータ20が本開示の温度変化体に相当しており、パネルヒータ20の外形は平面矩形状とされている。
 中間部材40は、パネルヒータ20の熱を拡散、伝達するものであり、熱流束センサ10のうちパネルヒータ20と接触する部分と異なる部分を覆うように配置されている。具体的には、熱流束センサ10は、裏面保護部材120における一面120aと反対側の一面がパネルヒータ20と接触しているため、中間部材40は熱流束センサ10のうちのこの一面を除く部分を覆うように配置されている。言い換えると、中間部材40は、熱流束センサ10のうちのパネルヒータ20側と反対側の部分およびこの部分とパネルヒータ20と接触する部分とを繋ぐ部分とを覆うように配置されている。なお、本実施形態では、中間部材40は、本開示の熱拡散層に相当し、熱の拡散性が高いステンレスや樹脂等を用いて構成される。
 カバー30は、中間部材40上に配置されるものであり、本実施形態では、このカバー30も熱の拡散性が高いステンレスや樹脂等を用いて構成されている。なお、カバー30は、備えられていなくてもよい。
 温度センサ50は、熱流束センサ10が備えられる周囲の温度を測定して測定値を制御部2に出力するものであり、例えば、サーミスタ等が用いられる。
 制御部2は、CPU、記憶手段を構成する各種メモリ、周辺機器等を用いて構成された車両ECU等であり、熱流束センサ10、パネルヒータ20、温度センサ50等と接続されている。そして、制御部2は温度センサ50の測定値に基づいてパネルヒータ20への通電を開始すると共に、熱流束センサ10から出力されるセンサ信号に基づいてパネルヒータ20への通電を調整する。
 以上が本実施形態における車両用の快適温調制御装置の構造である。このような車両用の快適温調制御装置は、例えば、図6に示されるように、自動車(4輪車)の車室内に搭載され、座面部(シートクッション)201および背もたれ部(シートバック)202を有する座席200内において、座面部201内にヒータ部1が配置され、温度センサ50で座席200の周囲の温度が測定される状態で用いられる。
 なお、ヒータ部1は、座面部201における乗員が着座する際に接触する表皮201a側から順に、カバー30、中間部材40、熱流束センサ10、パネルヒータ20が位置するように配置される。また、温度センサ50で座席の周囲の温度を測定するとは、温度センサ50で表皮201aを挟んでパネルヒータ20側と反対側の温度(車室内の温度)を検出することである。
 次に、上記車両用の快適温調制御装置における制御部2の作動について図7を参照しつつ説明する。なお、制御部2は、例えば、車両におけるイグニッションスイッチがオンされたときに下記処理を開始する。
 まず、制御部2は、温度センサ50で検出された測定値が閾値以下であるか否かを判定する(S300)。そして、温度センサ50で検出された測定値が閾値以下であると判定した場合には(S300:YES)、制御部2はパネルヒータ20への通電を開始してパネルヒータ20を発熱させ、カバー30(中間部材40)からの輻射熱によって座面部201の表皮201aを温める(S310)。なお、ここでは、閾値より大きい領域が本開示の所定の範囲に相当する。
 このとき、本実施形態では、カバー30および中間部材40が熱の拡散性が高い材料にて構成されているため、カバー30から表皮201aへの伝熱量は部分毎にほぼ等しくなる。このため、表皮201aの温度が部分毎にばらつくことを抑制できる。
 また、制御部2が、温度センサ50で検出された測定値が閾値より大きいと判定した場合には(S300:NO)、再び温度センサ50で検出された測定値と閾値との大小関係を判定する。これは、車室内の温度が十分に高い場合には、座席200の表皮201aを温めなくても乗員が不快に感じる可能性が低いためである。
 なお、本実施形態では、温度センサ50で検出された測定値が閾値より大きいと判定した場合(S300:NO)であっても、乗員の作動開始指示がある場合には、制御部2はパネルヒータ20への通電を開始する(S310)。例えば、乗員の作動開始指示は、ダッシュボードに備えられたタッチパネルに対して行うようにできる。
 熱流束センサ10およびパネルヒータ20は、表皮201a側から順に熱流束センサ10およびパネルヒータ20が配置されており、パネルヒータ20と表皮201aとの間の熱流束が熱流束センサ10で測定される。従って、熱流束センサ10の測定値が閾値以下か否かを判定する(S320)。そして、測定値が閾値より大きい場合には(S320:NO)、制御部2はパネルヒータ20への通電を停止し(S330)、再び測定値が閾値以下であるか否かを判定する。
 なお、閾値は、予め人体(乗員)が快適と感じる熱流束に応じた値とされているが、乗員によって変更できるようにもなっている。また、ステップS320の処理における熱流束センサ10の測定値を判定する場合には、熱流束センサ10から出力されるセンサ信号(起電圧)をそのまま判定してもよいし、センサ信号を熱流束に変換して当該熱流束を判定してもよい。
 また、熱流束センサ10の測定値が閾値以下である場合には(S320:YES)、制御部2は、作動停止指示があるか否かを判定する(S340)。そして、作動停止指示がある場合には(S340:YES)、パネルヒータ20への通電を停止して処理を終了する(S350)。これに対し、作動停止指示がない場合には(S340:NO)、制御部2は、パネルヒータ20へ通電する。この場合、既にパネルヒータ20へ通電している場合にはパネルヒータ20への通電を維持し、パネルヒータ20への通電を停止している場合には(S330の処理を行った場合)、パネルヒータ20への通電を開始する。
 なお、作動停止指示があるか否かの判定は(S350)、例えば、ダッシュボードに備えられたタッチパネルに対して乗員の停止操作があったか否かを判定することにより行われる。
 以上が制御部2における作動である。次に、実際の表皮201aの温度と熱流束との関係について図7、図8Aおよび図8Bを参照して説明する。なお、図8Aおよび図8B中の表皮201aの温度は、温度センサ50で測定される温度ではなく、表皮201aの温度を測定する別の温度センサによって測定されるものである。
 まず、パネルヒータ20へ通電された後に乗員が着座した場合について説明する。図8Aに示されるように、時点T0でパネルヒータ20への通電が開始されると、パネルヒータ20からの放熱によって表皮201aが温められて当該表皮201aの温度が高くなる。そして、時点T1において、パネルヒータ20と表皮201a(カバー30)との間の熱流束が所定の閾値となると、パネルヒータ20への通電、停止が繰り返し行われてパネルヒータ20と表皮201aとの間の熱流束が所定値(所定の閾値)でほぼ一定に維持される。
 つまり、図7中のステップS320の処理で測定値が閾値より大きいと判定すると、ステップS330の処理でパネルヒータ20への通電を停止する。そして、再びステップS320の処理で測定値が閾値以下であるか否かの判定を行い、当該測定値が閾値以下であると判定し、ステップS340の処理にて作動停止指示がないと判定した場合には、ステップS310の処理にてパネルヒータ20への通電を開始する。このため、図8Aに示されるように、熱流束が所定の閾値となった時点T1から乗員が着座する時点T2までの期間では、パネルヒータ20と表皮201aとの間の熱流束が所定値(所定の閾値)でほぼ一定に維持される。
 そして、時点T2で乗員が着座すると、表皮201aから乗員への熱移動が発生し、熱流束が閾値より大きくなるため、制御部2はパネルヒータ20への通電を停止する。その後、時点T3で熱流束が閾値より低くなると、時点T1から時点T2までと同様に、パネルヒータ20への通電、停止が繰り返し行われてパネルヒータ20と表皮201aとの間の熱流束が所定値でほぼ一定に維持される。なお、時点T1から時点T2までの間と時点T3以降では、熱流束の大きさはほぼ同じであるが、乗員が着座しているため、表皮201aの温度は時点T3以降の方が低くなる。
 つまり、乗員が着座すると、大きな熱流束が発生するため、乗員が着座した時点T2から熱流束が所定の閾値となる時点T3までの期間では、ステップS320の処理では測定値が閾値より大きいと判定する。このため、この期間では、ステップS320およびステップS330の処理を繰り返し行い、パネルヒータ20への通電が停止された状態となるため、表皮201aの温度が次第に低くなると共に、熱流束は大きく上昇した後に次第に小さくなる。
 そして、時点T3において、熱流束が所定の閾値以下となると、時点T1から時点T2までと同様に、ステップS320の処理にて測定値が閾値以下であると判定し、ステップS340の処理にて作動停止指示がないと判定した場合には、ステップS310の処理にてパネルヒータ20への通電を開始する。また、ステップS320の処理にて熱流束が所定の閾値より大きいと判定した場合には、ステップS330の処理にてパネルヒータ20への通電を停止する。このため、図8Aに示されるように、乗員が着座した後に熱流束が所定の閾値以下となった時点T3以降では、パネルヒータ20と表皮201aとの間の熱流束が所定値(所定の閾値)でほぼ一定に維持される。
 次に、乗員が着座した後にパネルヒータ20への通電が開始される場合について説明する。図8Bに示されるように、時点T0からパネルヒータ20への通電が開始されると、パネルヒータ20からの放熱によって表皮201aが温められて当該表皮201aの温度が高くなる。そして、時点T1において、パネルヒータ20と表皮201a(カバー30)との間の熱流束が所定の閾値となると、パネルヒータ20への通電、停止が繰り返し行われてパネルヒータ20と表皮201aとの間の熱流束が所定値でほぼ一定に維持される。
 つまり、この場合は、乗員が着座した後にパネルヒータ20へ通電が開始されるため、熱流束が次第に大きくなる。そして、時点T1にて、ステップS320の処理にて測定値が閾値より大きいと判定すると、ステップS330の処理でパネルヒータ20への通電を停止する。そして、再びステップS320の処理で測定値が閾値以下であるか否かの判定を行い、当該測定値が閾値以下であると判定し、ステップS340の処理にて作動停止指示がないと判定した場合には、ステップS310の処理にてパネルヒータ20への通電を開始する。このため、図8Bに示されるように、時点T1以降では、パネルヒータ20と表皮201aとの間の熱流束が所定値(所定の閾値)でほぼ一定に維持される。
 なお、この場合は、乗員が着座した後にパネルヒータ20への通電が開始されるため、時点T1以降で大きな熱流束の変化はない。しかし、乗員が体勢を変化することに起因して、熱流束が大きくなった場合には、図8中の時点T2から時点T3までと同様の処理が行われる。
 以上説明したように、本実施形態では、座席200における乗員が着座する際に接触する表皮201a側から順に、カバー30、中間部材40、熱流束センサ10、パネルヒータ20が位置するように配置されている。そして、制御部2は、熱流束センサ10から出力されるセンサ信号に基づき、パネルヒータ20と表皮201aとの間の熱流束が所定値で維持されるようにパネルヒータ20への通電を制御している。このため、乗員と表皮201aとの間の熱流束を人体が快適と感じる値に維持でき、乗員に快適な温度環境を提供できる。
 また、カバー30および中間部材40は熱の拡散性が高いステンレスや樹脂等を用いて構成されている。このため、表皮201aの温度が部分毎にばらつくことを抑制できる。
 さらに、本実施形態では、熱可塑性樹脂からなる絶縁基材100に第1、第2ビアホール101、102を形成し、第1、第2ビアホール101、102内に第1、第2層間接続部材130、140を配置して熱流束センサ10を構成している。このため、第1、第2ビアホール101、102の数や径、間隔等を適宜変更することで第1、第2層間接続部材130、140の高密度化が可能となる。これにより、起電圧を大きくでき、熱流束センサ10の高感度化が可能である。
 また、本実施形態の熱流束センサ10は、第1、第2層間接続部材130、140として、焼結前の結晶構造が維持されるように固相焼結された金属化合物(Bi-Sb-Te合金、Bi-Te合金)を用いている。すなわち、第1、第2層間接続部材130、140を形成する金属は、複数の金属原子が当該金属原子の結晶構造を維持した状態で焼結された焼結合金である。これにより、第1、第2層間接続部材130、140を形成する金属が液相焼結された焼結合金の場合と比較して、起電圧を大きくでき、熱流束センサ10の高感度化が可能である。
 なお、上記では、温度変化体としてパネルヒータ20を例に挙げて説明したが、温度変化体として、ペルチェ素子を用い、通電方向を変化することによって熱流束センサ10側の面の温度を高くしたり低くしたりするように制御してもよい。この場合、上記ステップS300の処理では、制御部2は、温度センサ50で検出された測定値が上限値および下限値で規定される所定の範囲内にあるか否かを判定する。そして、温度センサ50で検出された測定値が上限値以上である場合、温度変化体に通電して温度変化体の温度を低くし、カバー30から吸熱することによって座面部201の表皮201aを冷やす。これに対し、温度センサ50で検出された測定値が下限値以下である場合、温度変化体に通電して温度変化体を発熱させ、カバー30を温める。その後は、上記と同様に、制御部2は温度変化体と表皮201aとの間の熱流束が所定値で維持されるように温度変化体への通電を制御する。
 また、温度変化体として通電することで温度が低くなるものを用いてもよい。この場合、上記ステップS300の処理では、制御部2は、温度センサ50で検出された測定値が閾値以上であるか否かを判定する。そして、温度センサ50で検出された測定値が閾値以上である場合、温度変化体に通電して温度変化体の温度を低くし、カバー30から吸熱することによって座面部201の表皮201aを冷やす。なお、この場合は、閾値より小さい領域が本開示の所定の範囲に相当する。
 さらに、上記では、座面部201内にヒータ部1が配置される例について説明した。しかしながら、熱流束センサ10を構成する絶縁基材100、表面保護部材110、裏面保護部材120は熱可塑性樹脂を用いて構成されており、可撓性を有しているため、ヒータ部1を座面部201および背もたれ部202に沿って配置してもよい。また、座面部201および背もたれ部202に別のヒータ部1を配置してもよい。
 また、例えば、ヒータ部1は、乗員が車両操作のために操作するステアリングホイール内に配置されてもよい。さらに、上記では、本開示を自動車(4輪車)に適用される例について説明したが、本開示を2輪車に適用し、ヒータ部1を2輪車における座面部やグリップに配置してもよい。
 (第2実施形態)
 本開示の第2実施例について説明する。上記第1実施形態では、座面部201の表皮201aの温度を調整する(熱流束を調整する)ものについて説明したが、快適温調制御装置を車室内の温度を調整するものに適用することも可能である。
 すなわち、第2実施例では、通電されることによって温度が変化する温度変化体と、
前記温度変化体上に配置され、熱流束に応じたセンサ信号を出力する熱流束センサと、前記熱流束センサのうち前記温度変化体と接触する部分と反対側に配置された熱拡散層と、前記温度変化体に通電して前記温度変化体の温度を調整する制御部と、を備え、車室内側に配置されて前記車室内の外形を形造る内張りと車室外側に配置されて車両の外形を形造るパネルとの間の空間において、前記内張り側から順に、前記熱拡散層、前記熱流束センサ、前記温度変化体が配置され、前記熱流束センサは、前記温度変化体と前記車室内の空間との前記熱流束に応じた前記センサ信号を出力し、前記制御部は、前記熱流束センサから出力される前記センサ信号に基づき、前記温度変化体と前記車室内の空間との間の熱流束が所定値となるように前記温度変化体への通電を調整することを特徴とする車両用の快適温調制御装置に関するものである。
 具体的には、温度変化体は、上記第1実施形態と同様に、パネルヒータ20等が用いられる。熱流束センサ10は、上記第1実施形態と同様に、図2~図4に示されるように、絶縁基材100、表面保護部材110、裏面保護部材120が一体化され、この一体化されたものの内部で第1、第2層間接続部材130、140が交互に直列に接続されたものが用いられる。そして、熱流束センサ10、パネルヒータ20、カバー30、中間部材(熱拡散層)40にて、上記第1実施形態と同様に、ヒータ部1が構成されている。また、制御部2は、上記第1実施形態と同様に、CPU、記憶手段を構成する各種メモリ、周辺機器等を用いて構成された車両ECU等で構成される。
 そして、本実施例の快適温調制御装置は、図9に示されるように、車両400における車室内側に配置されて車室内の外形を形造る内張り401と車室外側に配置されて車両400の外形を形造るパネル402との間の空間に、ヒータ部1が配置される。詳述すると、車室内に配置される内張り401側から順に、カバー30、中間部材40、熱流束センサ10、パネルヒータ20が位置するように配置される。
 本実施例では、車室内における天井を構成する内張り401aと当該内張り401aと対向するパネル402aとの間、車室内における床面を構成する内張り401bと当該内張り401bと対向するパネル402bとの間、乗員の足元に配置された内張り401cと当該内張り401cと対向するパネル402cとの間に、ヒータ部1が配置されている。また、本実施例においては、車室内の温度が温度センサ50によって測定されるようになっている。
 次に、本実施例における制御部2の作動について説明するが、制御部2の作動は、基本的には図7と同様であるため、異なる部分のみを説明する。また、制御部2は、例えば、車両400におけるイグニッションスイッチがオンされたときに図7の処理を開始する。
 すなわち、ステップS300の処理では、制御部2は、温度センサ50で検出された測定値(車室内の温度)が閾値以下であるか否かを判定する。そして、温度センサ50で検出された測定値が閾値以下であると判定した場合には(S300:YES)、パネルヒータ20への通電を開始してパネルヒータ20を発熱させ、カバー30からの輻射熱によって内張り401を温める(S310)。
 次に、パネルヒータ20と内張り401との間の熱流束が熱流束センサ10で測定されるため、熱流束センサ10の測定値が閾値以下か否かを判定する(S320)。
 そして、上記第1実施形態と同様に、他のステップS330~ステップS350の処理を適宜行う。
 なお、ステップS320の処理における閾値は、予め人体(乗員)が快適と感じる熱流束に応じた値とされているが、乗員によって変更できるようにもなっている。
 以上説明したように、本実施例では、熱流束センサ10から出力されるセンサ信号に基づき、パネルヒータ20と内張り401との間の熱流束が所定値で維持されるようにパネルヒータ20への通電を制御している。このため、乗員に快適な温度環境を提供できる。
 なお、本実施例においても、上記第1実施形態と同様に、温度変化体としてペルチェ素子や、通電されることで温度が低くなるものを用いてもよい。また、カバー30は、備えられていなくてもよい。さらに、ヒータ部1(熱流束センサ10、中間部材40、パネルヒータ20)が配置される場所は適宜変更可能である。また、上記では、温度センサ50が備えられている例について説明したが、温度センサ50は備えられていなくてもよい。この場合は、例えば、乗員の作動開始指示がある場合にパネルヒータ20への通電を開始するようにすればよい。
 (第3実施形態)
本実施例は、第2実施形態の変形例である。
 すなわち、本実施例は、通電されることによって温度が変化する温度変化体と、前記温度変化体上に配置され、熱流束に応じたセンサ信号を出力する熱流束センサと、前記熱流束センサのうち前記温度変化体と接触する部分と反対側に配置された熱拡散層と、前記温度変化体に通電して前記温度変化体の温度を調整する制御部と、を備え、車室内に備えられた前部座席の背もたれ部の内部において、後部座席側の表皮側から順に、前記熱拡散層、前記熱流束センサ、前記温度変化体が配置され、前記熱流束センサは、前記温度変化体と前記表皮との間の前記熱流束に応じた前記センサ信号を出力し、前記制御部は、前記熱流束センサから出力される前記センサ信号に基づき、前記表皮と前記温度変化体との間の熱流束が所定値となるように前記温度変化体への通電を調整することを特徴とする車両用の快適温調制御装置に関するものである。
 具体的には、ヒータ部1および制御部2は、第2実施形態と同様の構成とされている。そして、ヒータ部1は、図10に示されるように、車両400における前部座席(運転席および助手席)200aの背もたれ部202の内部において、後部座席200b側の表皮202a側から順に、カバー30、中間部材40、熱流束センサ10、温度変化体(パネルヒータ)20が位置するように配置される。
 そして、制御部2は、上記第2実施形態と同様の作動を行う。これによれば、特に、後部座席200bに着座した乗員に快適な温度環境を提供できる。
 (他の実施形態)
 本開示は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
 例えば、上記第1実施形態において、熱流束センサ10をパネルヒータ20と同じ大きさとしてもよい。この場合、中間部材40は、熱流束センサ10のうちのパネルヒータ20と反対側の部分に配置される。
 そして、上記第1実施形態において、熱流束センサ10は、絶縁基材100の第1、第2ビアホール101、102に第1、第2層間接続部材130、140が備えられたものでなくてもよい。すなわち、例えば、熱流束センサは、基板の一面に薄膜が形成されることで構成されたものであってもよい。
 さらに、上記第1実施形態において、表皮201aの温度を検出する温度センサを備え、表皮201aの温度を表示するようにしてもよい。
 また、上記第1実施形態において、温度センサ50は備えられていなくてもよい。この場合は、例えば、乗員の作動開始指示がある場合にパネルヒータ20への通電を開始するようにすればよい。
 (参考例)
本参考例では、車両以外に本開示の快適温調制御装置を適用した例を説明する。
 すなわち、本参考例は、通電されることによって温度が変化する温度変化体と、前記温度変化体上に配置され、熱流束に応じたセンサ信号を出力する熱流束センサと、前記熱流束センサのうち前記温度変化体と接触する部分と反対側に配置された熱拡散層と、前記温度変化体に通電して前記温度変化体の温度を調整する制御部と、を備え、人体が横たわるベッド内の空間において、前記人体が横たわる際に接触する前記ベッドの表皮側から順に、前記熱拡散層、前記熱流束センサ、前記温度変化体が配置され、前記熱流束センサは、前記温度変化体と前記表皮との間の前記熱流束に応じた前記センサ信号を出力し、前記制御部は、前記熱流束センサから出力される前記センサ信号に基づき、前記表皮と前記温度変化体との間の熱流束が所定値となるように前記温度変化体への通電を調整することを特徴とする寝具の快適温調制御装置に関するものである。
 具体的には、温度変化体は、上記第1実施形態と同様に、パネルヒータ20等が用いられる。熱流束センサ10は、上記第1実施形態と同様に、図2~図4に示されるように、絶縁基材100、表面保護部材110、裏面保護部材120が一体化され、この一体化されたものの内部で第1、第2層間接続部材130、140が交互に直列に接続されたものが用いられる。そして、熱流束センサ10、パネルヒータ20、カバー30、中間部材(熱拡散層)40にて、上記第1実施形態と同様に、ヒータ部1が構成されている。また、制御部2は、上記第1実施形態と同様に、CPU、記憶手段を構成する各種メモリ、周辺機器等を用いて構成されている。
 そして、本参考例の快適温調制御装置は、図11に示されるように、人体が横たわるベッド500内の空間において、ヒータ部1が配置される。詳述すると、人体が横たわる際に接触するベッド500の表皮501側から順に、カバー30、中間部材40、熱流束センサ10、パネルヒータ20が位置するように配置される。
 次に、本参考例における制御部2の作動について説明するが、制御部2の作動は、基本的には図7と同様であるため、異なる部分のみを説明する。また、制御部2は、例えば、使用者が制御部2と接続されたスタートスイッチを操作することによって処理を開始する。
 すなわち、本参考例では、使用者がスタートスイッチを操作することによって処理を開始するため、ステップS300の処理は行なわない。そして、スタートスイッチが操作されると、ステップS310の処理を行ってパネルヒータ20への通電を開始してパネルヒータ20を発熱させ、カバー30からの輻射熱によって表皮501を温める。
 次に、パネルヒータ20と表皮501との間の熱流束が熱流束センサ10で測定されるため、熱流束センサ10の測定値が閾値以下か否かを判定する(S320)。
 そして、上記第1実施形態と同様に、他のステップS330~ステップS350の処理を適宜行う。
 なお、ステップS320の処理における閾値は、予め人体(乗員)が快適と感じる熱流束に応じた値とされているが、乗員によって変更できるようにもなっている。
 以上説明したように、本参考例では、熱流束センサ10から出力されるセンサ信号に基づき、パネルヒータ20と表皮501との間の熱流束が所定値で維持されるようにパネルヒータ20への通電を制御している。このため、ベッド500の使用者に快適な温度環境を提供できる。
 なお、本参考例においても、上記第1実施形態と同様に、温度変化体としてペルチェ素子や、通電されることで温度が低くなるものを用いてもよい。また、カバー30は、備えられていなくてもよい。
 2       制御部
 10      熱流束センサ
 100     絶縁基材
 101、102 第1、第2ビアホール
 130、140 第1、第2層間接続部材
 200     座席
 201a    表皮

Claims (7)

  1.  通電されることによって温度が変化する温度変化体(20)と、
     前記温度変化体上に配置され、熱流束に応じたセンサ信号を出力する熱流束センサ(10)と、
     前記熱流束センサのうち前記温度変化体と接触する部分と反対側に配置された熱拡散層(40)と、
     前記温度変化体に通電して前記温度変化体の温度を調整する制御部(2)と、を備え、
     車室内に備えられた座席(200)の内部において、乗員が前記座席に着座している際に前記乗員が接触する前記座席の表皮(201a)側から順に、前記熱拡散層、前記熱流束センサ、前記温度変化体が配置され、
     前記熱流束センサは、前記表皮と前記温度変化体との間の前記熱流束に応じた前記センサ信号を出力し、
     前記制御部は、前記熱流束センサから出力される前記センサ信号に基づき、前記表皮と前記温度変化体との間の熱流束が所定値となるように前記温度変化体への通電を調整することを特徴とする車両に用いられる快適温調制御装置。
  2.  前記車室内の温度を検出する温度センサ(50)を備え、
     前記制御部は、前記温度センサで測定された測定値が所定の範囲から外れているとき、温度変化体への通電を開始することを特徴とする請求項1に記載の車両に用いられる快適温調制御装置。
  3.  前記制御部は、前記所定値を閾値としたとき、前記表皮と前記温度変化体との間の熱流束が前記閾値より大きい場合、前記温度変化体への通電を停止することを特徴とする請求項1または2に記載の車両に用いられる快適温調制御装置。
  4.  前記熱流束センサは、熱可塑性樹脂からなる絶縁基材(100)に厚さ方向に貫通する複数の第1、第2ビアホール(101、102)が形成されていると共に、前記第1、第2ビアホールに互いに異なる金属で形成された第1、第2層間接続部材(130、140)が埋め込まれ、前記第1、第2層間接続部材が交互に直列接続された構成とされ、
     前記第1、第2層間接続部材を形成する前記金属の少なくとも一方は、複数の金属原子が当該金属原子の結晶構造を維持した状態で焼結された焼結合金であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の車両に用いられる快適温調制御装置。
  5.  前記熱流束センサは、前記絶縁基材の表面(100a)に表面パターン(111)が形成された表面保護部材(110)が配置されていると共に前記表面と反対側の裏面(100b)に裏面パターン(121)が形成された裏面保護部材(120)が配置され、前記裏面保護部材、前記絶縁基材、前記表面保護部材が一体化されていることを特徴とする請求項4に記載の車両に用いられる快適温調制御装置。
  6.  通電されることによって温度が変化する温度変化体(20)と、
     前記温度変化体上に配置され、熱流束に応じたセンサ信号を出力する熱流束センサ(10)と、
     前記熱流束センサのうち前記温度変化体と接触する部分と反対側に配置された熱拡散層(40)と、
     前記温度変化体に通電して前記温度変化体の温度を調整する制御部(2)と、を備え、
     車室内側に配置されて前記車室内の外形を形造る内張り(401)と車室外側に配置されて車両の外形を形造るパネル(402)との間の空間において、前記内張り側から順に、前記熱拡散層、前記熱流束センサ、前記温度変化体が配置され、
     前記熱流束センサは、前記温度変化体と前記車室内の空間との前記熱流束に応じた前記センサ信号を出力し、
     前記制御部は、前記熱流束センサから出力される前記センサ信号に基づき、前記温度変化体と前記車室内の空間との間の熱流束が所定値となるように前記温度変化体への通電を調整することを特徴とする車両に用いられる快適温調制御装置。
  7.  通電されることによって温度が変化する温度変化体(20)と、
     前記温度変化体上に配置され、熱流束に応じたセンサ信号を出力する熱流束センサ(10)と、
     前記熱流束センサのうち前記温度変化体と接触する部分と反対側に配置された熱拡散層(40)と、
     前記温度変化体に通電して前記温度変化体の温度を調整する制御部(2)と、を備え、
     車室内に備えられた前部座席の背もたれ部(202)の内部において、後部座席側の表皮側から順に、前記熱拡散層、前記熱流束センサ、前記温度変化体が配置され、
     前記熱流束センサは、前記温度変化体と前記表皮との間の前記熱流束に応じた前記センサ信号を出力し、
     前記制御部は、前記熱流束センサから出力される前記センサ信号に基づき、前記表皮と前記温度変化体との間の熱流束が所定値となるように前記温度変化体への通電を調整することを特徴とする車両に用いられる快適温調制御装置。
     
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