WO2019167910A1

WO2019167910A1 - 車室構造

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Publication number: WO2019167910A1
Application number: PCT/JP2019/007180
Authority: WO
Inventors: 和也横田; 洸矢落合; 敏彦大住; 純司金石; 知弘吉末; 利浩加嶋
Original assignee: マツダ株式会社
Priority date: 2018-02-28
Filing date: 2019-02-26
Publication date: 2019-09-06
Also published as: US20210107335A1; JP2019147507A; CN111757815A; EP3741595A1; EP3741595A4

Abstract

乗員の温熱快適性を確保しつつ省動力化することができる車室構造を提供する。シートに着座した姿勢の乗員の温熱快適性を制御可能な車室構造において、乗員の下腿部に対向可能な位置に配置された内装部材の少なくとも一部が層構造によって構成され、前記下腿部に対する形態係数が高い前側中部２ｃ、前側下部２ｇ、正面下部４ｆ、右側面前側上部６ｂに配置された層構造が、表面層１４と、構造母体層１１と、表面層１４と構造母体層１１の間に介装された温度制御機構層１３とにより構成されている。

Description

車室構造

　本発明は、車室構造に関し、特に着座姿勢の乗員の温熱快適性を制御可能な車室構造に関する。

　従来より、頭寒足熱の観点から、車両用空調装置に乗員の足元に温風を供給可能な足元吹出口が設けられ、乗員下肢周りの雰囲気温度を上昇させることが行われている。

　車室内環境は、乗員の占有空間が狭く姿勢が制限され、外部環境との断熱性が低いため、乗員の温熱快適性を確保するためには、多くの消費エネルギーが必要である。

　ここで、温熱快適性とは、ＡＳＨＲＡＥ（米国暖房冷凍空調学会）において「その温熱環境に満足を示す心の状態」と定義され、乗員の心理状態や感覚を指標として表わされるものである。

　一般に、車両用空調装置には、車室内全体を空調するように吹出口から所定の目標温度に温度調節された温風（空調風）を吹き出すことによって、車室内の空気の流動（対流）を介して乗員を暖める（熱）伝達暖房（対流暖房ともいう）が採用されている。

　この伝達暖房では、車室内壁面に伝わる熱量（壁面伝熱量）や換気用空気を昇温する換気負荷が必要であることから、空調用動力消費量が大きくなる虞がある。

　そこで、空調用動力消費量を抑制する技術が提案されている。

　特許文献１の車両用空調装置は、着座姿勢の乗員の頭部、上半身、下半身、及び足元等の局所部位に向けて空調風を吹き出す複数の吹出口がシート毎に配設され、吹き出された空調風によって車室内全体の温度を制御するように構成されている。

　特許文献１の車両用空調装置は、乗員周りに空調風を吹き出すゾーン空調を行うことにより、乗員の温熱快適性を確保しつつ省動力化を図っている。

　しかし、特許文献１の技術は、依然として伝達暖房であり、壁面伝熱量や換気負荷による動力消費が発生するため、省動力化の観点で改善の余地が存在している。

　特に、近年増加傾向にある電気自動車やハイブリッド車では、熱源であるエンジンからの廃熱を期待することができないことから、空調用動力消費の増加は航続距離の低下を招く虞がある。

　そこで、乗員の身体を電磁波を介した放射熱（輻射熱）で暖める（熱）放射暖房を採用することが考えられる。この放射暖房により、車室内壁面を介して外部環境に逃げる壁面伝熱量や換気用空気を昇温する換気負荷を伝達暖房に比べて抑制することが可能である。

　しかし、車室内壁面にヒータパネル等の温度制御手段が大量に配設された場合、車両の部品点数の増加に伴って生産コストの増加が懸念される。また、大量のヒータパネルを作動させるための動力消費量が大きくなり、期待される省動力化を確保することができない虞もある。

特開２００６－１３１１０６号公報

　本発明の目的は、乗員の温熱快適性を確保しつつ省動力化可能な車室構造を等を提供することである。

　本発明の車室構造は、シートに着座した姿勢の乗員の温熱快適性を制御可能な車室構造において、前記乗員の下腿部に対向可能な位置に配置された内装部材の少なくとも一部が層構造によって構成され、前記層構造が、表面層と、構造母体層と、前記表面層と構造母体層の間に介装され、前記乗員を加温および／または冷却する温度制御機構層とを備えていることを特徴としている。

本発明の実施例に係る温度制御装置を備えた車室構造の概略斜視図である。温度制御装置のブロック図である。人体分割モデルの説明図である。空気分割モデルの説明図である。内装分割モデルの説明図である。シミュレーションによる第１の解析結果を示すグラフである。乗員の各部位に係る要求温度差の検証実験結果を示すグラフである。シミュレーションによる第２の解析結果を示すグラフである。部位毎のエクセルギー損失に係る放射暖房と伝達暖房との比較グラフである。動力消費量に係る放射暖房と伝達暖房との比較グラフである。形態係数演算におけるフロアパネルの領域分割の説明図である。形態係数演算におけるインパネの領域分割の説明図である。形態係数演算におけるドアのサイドパネルの領域分割の説明図である。形態係数演算におけるセンターコンソールの右側領域分割の説明図である。形態係数演算におけるセンターコンソールの左側領域分割の説明図である。乗員の下腿部に係る形態係数の演算結果を示す表である。温度制御機構の説明図である。表面層の厚さと昇温速度の関係を示すグラフである。断熱機構の説明図である。温度制御処理手順を示すフローチャートである。

　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

　以下の説明は、本発明を室内温度制御装置を備えた車両の車室構造に適用したものを例示したものであり、本発明、その適用物、或いは、その用途を制限するものではない。

　また、図中、矢印Ｆ方向を車両の前方向とし、矢印Ｌ方向を左方向とし、矢印Ｕ方向を上方向として説明する。

　以下、本発明の実施例について図１～２０に基づいて説明する。なお、図１には、車室構造の主要部を示すために、車室の前方右半分における運転席周辺の部分が拡大して示されている。

　図１～２に示されるように、本実施例に係る車両Ｖは、車室床面を構成するフロアパネル１と、左右１対のドア２と、乗員が操舵可能なステアリングホイール（以下、ステアリングと略す）３と、インスツルメントパネル（以下、インパネと略す）４と、乗員が着座可能なシートであって、シートクッション５ａとシートバック５ｂを夫々有する左右１対のシート５と、左右の前側シート間に前後に延びるように配設された略直方体形状を有するセンターコンソール６と、目標温度に温度調節された空調風を車室内に吹き出し可能な空調装置７と、充放電可能な車両用電源８と、温度制御装置１０等を備えている。

　各ドア２の車幅方向内側に、内装部材としてサイドパネルが装着され、ステアリング３に、内装部材として表面を覆う被覆材が装着されている。

　インパネ４の左右両側上部及び車幅方向中央上部には、空調装置７の吹出口が形成されている。インパネ４の左側中部には、グローブボックスが形成されている。インパネ４の乗員に対向する正面位置には、メータパネルが形成されている。

　センターコンソール６は、内装部材として表面を覆う被覆材が装着されている。

　以下、特段の説明がない場合、説明の便宜上、シート５はドライバーである乗員が着座する右側シート、フロアパネル１はドライバーである乗員が着座するシート５が配置されたフロアパネルの右側前領域を指し、上面に敷かれた内装部材のフロアマットを含むものとして説明する。また、何れの部材も、車室内の内装部材として当該部材の表面を覆う被覆材を含むものとする。

　まず、本発明の考え方について説明する。

　本車室構造は、シート５に着座した乗員の温熱快適性に対して影響が大きい身体上の部位について温度管理を実行可能に構成されている。

　温熱快適性に対して影響が大きい身体上の部位とは、生体恒常性が阻害され易い、所謂深部温度と体表温度の差が拡大し易い部位であり、人体エクセルギー損失によって判断することができる。エクセルギーとは、外界と平衡するまで状態変化するとき、系から理論上取り出せる最大の仕事量であり、換言すれば、エネルギーの廃熱性を表す概念である。

　人体エクセルギー損失は、コア損失と、スキン損失と、着衣熱伝導損失と、着衣放射損失の４つの要素の和から構成されていると定義付けすることができる。

　そこで、本発明者らは、シート５に着座した乗員の温熱快適性に対して影響が大きい身体上の部位を特定するため、エクセルギー損失解析モデルを作成した。

　エクセルギー損失解析モデルは、人体分割モデルＭ１と、空気分割モデルＭ２と、内装分割モデルＭ３と、放射モデルの４つのモデルから構成されている。

　図３に示されるように、人体形状を模擬した人体分割モデルＭ１は、頭部、上躯幹部、左上腕部、左前腕部、右上腕部、右前腕部、下躯幹部、左大腿部、左下腿部、右大腿部、右下腿部の１１の部位に分割されている。各々の部位には対応した表面積と重量が割り振られている。そして、各部位には、コア層と、スキン層と、着衣熱伝導層と、着衣放射層とが夫々組み込まれ、血流の動き、熱伝導及び熱放射によって各層間で熱輸送が行われるように構成されている。

　以上により、人体分割モデルＭ１の各々の部位について、熱平衡式を用いて上記４要素のエクセルギー損失を演算し、乗員の温熱感を求めている。

　図４に示されるように、空気分割モデルＭ２は、車室の三次元ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ａｉｄｅｄ　Ｄｅｓｉｇｎ）データに基づき計算された三次元ＣＦＤ（Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ　Ｆｌｕｉｄ　Ｄｙｎａｍｉｃｓ）モデルを縮退、具体的には、車両Ｖの車室内空間が２８の領域に分割されている。

　以上により、例えば、有限要素法、有限体積法又は差分法等によるＮａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程式の数値解析を用いて室内気流の流れ（流速）及び気流温度分布等を演算している。

　着衣放射損失は、入力エクセルギーが車室内壁面からの放射熱、出力エクセルギーが着衣からの放射熱であることから、内装部材のパネル温度を考慮する必要がある。

　そこで、図５に示されるように、内装分割モデルＭ３は、車室内壁面を構成する内装部材を２５の領域（非網掛け部分）に分割している。

　内装分割モデルＭ３は、乗員に対する放射熱の影響を求めるため、網掛け部分であるリヤピラー、リヤシートバック等のパネル温度は考慮しない。

　以上により、インパネ４やセンターコンソール６等のパネル温度を演算している。

　また、着衣放射損失は、２者間の相互放射の関係にあるため、乗員の各部位に関連する放射熱量を形態係数を用いて求めている。

　形態係数とは、２つの伝熱面間の幾何学的位置関係を表す指標であり、換言すれば、一方の面から放出されたエネルギーが他方の面に到達する割合を示している。実際には、幾何学的関係から数学的に形態係数を求めるのは困難であるため、本実施例では、１８０度魚眼レンズ映像における各伝熱面の面積率（％）又は面積比を用いて演算している。

　以上により、乗員の各部位に関連する放射熱量を演算している。

　以上を踏まえ、本発明者らは、人体分割モデルＭ１に空気分割モデルＭ２と内装分割モデルＭ３と放射モデルを連携してエクセルギー損失を暖房解析した。

　乗員の各部位のエクセルギー損失が暖房開始から５分程度で平均化することから、暖房開始から５分後のエクセルギー損失を基準として各部位のエクセルギー損失をシミュレーションする第１の解析を行った。

　更に、エクセルギー損失解析モデルの妥当性を検証するため、実際の乗員による各部位の要求温度差を求める検証実験を行った。

　尚、外気温－１８℃、車速５０ｋｍ／ｈ、時間経過に伴い空調風温度が上昇することを解析条件とする。

　図６に、シミュレーションによる第１解析結果が示され、図７に、検証実験結果が示されている。

　図６～７に示されるように、シミュレーションによる解析結果と実験結果は乗員の各部位において同じ傾向を示すため、エクセルギー損失解析モデルは暖房解析に適用することが妥当であることが確認された。

　しかも、図６に示されるように、暖房初期には、上半身よりも下半身、特に、乗員の左右下腿部により多くの熱入力が要求されていることが判明した。

　また、均一条件の下、人体分割モデルＭ１を用いたシミュレーションにより、車室内壁面が低温（１４℃）の場合と高温（２４℃）の場合の人体エクセルギー損失を夫々演算する第２の解析を行った。解析条件は、外部環境温度５℃、放射率一定（ε＝０．９５）、伝達暖房（温風）温度一定である。

　図８（ａ）に、低温壁の解析結果が示され、図８（ｂ）に高温壁の解析結果が示される。

　図８（ａ），（ｂ）に示されるように、低温壁におけるエクセルギー損失の最低値（３．３）が高温壁におけるエクセルギー損失の最低値（２．６）よりも高く、しかも、低温壁のエクセルギー損失が最低値になるまでの時間が高温壁のエクセルギー損失が最低値になるまでの時間よりも長くなることが確認された。

　上記第１および第２の解析により、暖房初期において乗員の左右下腿部により多くの熱入力が要求されていること、乗員の温熱感向上には車室内壁からの放射熱が有効であること、が知見された。

　即ち、乗員の温熱快適性を向上するためには、伝達暖房（対流暖房）よりも乗員の下腿部周りの内装部材を昇温する下腿部放射暖房が最も効果的であることが判明した。

　第１解析と同様の解析条件の下、各部位の平均値であるトータルのエクセルギー損失が同じ値になるように伝達暖房を作動させた場合、図９に示されるように、放射暖房（実線）と伝達暖房（破線）の暖房効果はトータルにおいては同等にも拘らず、図１０に示されるように、温度制御開始から５分後の動力消費量は、放射暖房（実線）の動力消費量（１．６ｋＷ）が伝達暖房（破線）の動力消費量（４．２ｋＷ）よりも約６２％低下されている。

　次に、シート５に着座した乗員の温熱快適性に対して影響が大きい身体上の部位、所謂下腿部に対して放射熱量が大きい車室内壁部分を判定する。

　そこで、着座した乗員の左右下腿部の周囲に位置する内装分割モデルＭ３のうちフロアパネル１とインパネ４と前側右ドア２のサイドパネルとセンターコンソール６について、各々を構成する壁部を複数領域に分割し、領域分割された各々の分割壁面について左右下腿部に対する形態係数を夫々演算した。

　ここで、各内装部材の領域分割について説明する。

　図１１に示されるように、フロアパネル１は、前側傾斜部分に相当する前側部１ａと、この前側部１ａの後側で乗員の脹脛の下方に相当する中間部１ｂと、この中間部１ｂの後側でシート５に隠れる部分に相当する後側部１ｃに分割している。

　図１２に示されるように、インパネ４は、上面を構成し且つ右側吹出口周辺に相当する右側上部４ａと、この右側上部４ａの下側部分に相当する右側中部４ｂと、この右側中部４ｂの下側でフロアパネル１に対向する部分に相当する右側下部４ｃと、乗員の正面部分でメータパネル部分に相当する正面上部４ｄと、この正面上部４ｄの下側でステアリングコラム周辺部分に相当する正面中部４ｅと、この正面中部４ｅの下側でフロアパネル１に対向する部分に相当する正面下部４ｆと、上面を構成し且つダッシュボードからメータパネルまでの部分に相当する左側上部４ｇと、この左側上部４ｇの下側でグローブボックスから機器操作ボタン周辺部分に相当する左側中部４ｈと、この左側中部４ｈの下側でフロアパネル１に対向する部分に相当する左側下部４ｉに分割している。

　図１３に示されるように、前側右ドア２のサイドパネルは、ドア２の前側開口縁部分を形成する前側上部２ａと、この前側上部２ａの後側で乗員の肩近傍部分に相当する後側上部２ｂと、前側上部２ａの下側でスピーカ周辺に相当する前側中部２ｃと、前側中部２ｃの後側で乗員の脇腹近傍部分に相当する後側中部２ｄと、前側中部２ｃの後側で後側中部２ｄの下側部分に相当する後側中部２ｅと、前側中部２ｃよりも前側でドア２の下端部に相当する前端下部２ｆと、この前端下部２ｆの後側でドア２の下端部分に相当する前側下部２ｇと、この前側下部２ｆよりも後側でドア２の下端部分に相当する後側下部２ｈに分割している。

　図１４～１５に示されるように、センターコンソール６は、センターコンソール６の右側壁面上部の前後方向中央部分に相当する右側面中央上部６ａと、この右側面中央上部６ａ（シート５の前端位置）の前側で左下腿部近傍部分に相当する右側面前側上部６ｂと、シート５で隠れる部分に相当する右側面後側中部６ｃと、センターコンソール６の上面に相当する上面部６ｄと、センターコンソール６の左側壁面に相当する左側面部６ｅと、右側面後側中部６ｃの下側部分に相当する右側面後側下部６ｆと、この右側面後側下部６ｆの前側で右側面前側上部６ｂの下側部分に相当する右側面前側下部６ｇに分割している。

　図１６の表には、各々の分割壁面について左右下腿部の形態係数（％）が示される。

　図１６に示されるように、フロアパネル１では、中間部１ｂは両方共１０％以上、前側部１ａは両方共３％以上、後側部１ｃは両方共１％以上である。

　インパネ４では、正面中部４ｅと正面下部４ｆは両方共３％以上、右側中部４ｂと左側中部４ｈは一方が１％以上、その他は何れも１％未満である。

　前側右ドア２のサイドパネルでは、前側上部２ａ、前側中部２ｃ、前側下部２ｇは一方（右下腿部）が２％以上、後側中部２ｄ、前端下部２ｆは一方（右下腿部）が１％以上、その他は何れも１％未満である。

　センターコンソール６では、右側面前側上部６ｂは一方（左下腿部）が１０％以上、右側面前側下部６ｇは一方（左下腿部）が１％以上、その他は何れも１％未満である。

　以上を踏まえ、少なくとも左右両下腿部のうち一方の下腿部の形態係数が２％以上で且つシート５の座面より下側の領域（下半身対応領域）から第１領域を選定し、シート５の座面より上側の領域（上半身対応領域）から乗員に対する冷却効率が高い第２領域を選定し、少なくとも左右両下腿部のうち一方の下腿部の形態係数が１％以上で且つシート５の座面より下側の領域から第３領域を選定している。

　本実施例では、フロアパネル１の前側部１ａと中間部１ｂ、ドア２のサイドパネルの前側中部２ｃと前側下部２ｇ、インパネ４の正面下部４ｆ、シートクッション５ａ、センターコンソール６の右側面前側上部６ｂを第１領域とし、頭寒足熱の観点の下、ステアリング３、インパネ４の正面中部４ｅ、シートバック５ｂを第２領域とし、ドア２のサイドパネルの前端下部２ｆ、インパネ４の右側中部４ｂと左側中部４ｈ、センターコンソール６の右側面前側下部６ｇを第３領域とした。

　尚、説明の便宜上、内装部材である各壁面部分について、以下、上記内装分割モデルＭ３に用いた符号と同様の符号を用いて説明している。

　図１７に示されるように、内装部材のうち第１および第２領域に形成された温度制御機構は、構造母体層１１と、この構造母体層１１の表面に配設された断熱材層１２と、この断熱材層１２の表面に配設された温度制御機構層１３と、この温度制御機構層１３の表面に配設された表面層１４とからなる層構造によって形成されている。

　構造母体層１１は、例えば、合成樹脂材により構成され、断熱材層１２は、例えば、繊維系断熱材、発泡プラスチック系断熱材、或いはエアロゲル系断熱材により構成されている。温度制御機構層１３は、乗員への加温及び／または冷却制御可能に形成され、例えば、一方向通電により放熱し、他方向通電により吸熱可能なペルチェ素子により構成されている。

　尚、温度制御機構層１３は、ペルチェ素子に代えて、パネルヒータと冷却水管の併用機構により構成しても良い。

　表面層１４は、温度制御機構層１３による作動用動力消費を抑制するため、熱容量が小さくなるように構成されている。

　図１８に示されるように、同一材料の場合、厚さが大きい表面層（実線）は、これよりも厚さが小さい表面層（破線）よりも昇温速度が小さい。即ち、厚さが大きい表面層は、厚さが小さい表面層よりも表面層自体を昇温するための動力が大きくなる。

　本実施例では、自己昇温動力を抑制するため、表面層１４の昇温速度が８℃／ｍｉｎよりも大きくなるように表面層１４の厚さが１．５ｍｍ以下に設定され、内装部材の強度に係る信頼性確保のため、表面層１４の厚さが０．５ｍｍ以上に設定されている。

　第３領域は、第１領域よりも下腿部に対する形態係数は小さいものの、周壁温放射による乗員のエクセルギー損失が懸念されるため、車室内と外部環境との熱交換を断熱材層１２によって遮断することにより、乗員のエクセルギー損失を抑えている。

　図１９に示されるように、内装部材のうち第３領域に形成された断熱機構は、構造母体層１１と、この構造母体層１１の表面に配設された断熱材層１２と、この断熱材層１２の表面に配設された表面層１４とからなる層構造によって形成されている。これら構造母体層１１と断熱材層１２と表面層１４は、温度制御機構と同様の構成であるため、詳細な説明を省略する。

　第３領域は、暖房時、第１領域に次いで乗員の下腿部に対する熱影響が高い領域である。

　次に、温度制御装置１０について説明する。

　温度制御装置１０は、シート５に着座した乗員の下半身の温度を調節する第１領域の温度制御機構層１３の温度が乗員の上半身の温度を調節する第２領域の温度制御機構層１３の温度よりも高くなるように制御している。

　図２に示されるように、温度制御装置１０は、電源８と、イグニッションのオンオフ操作を検出可能なイグニッションスイッチ２１と、空調装置７を起動すると共に目標温度設定可能な空調装置スイッチ２２と、車両Ｖの室内温度を検出可能な室温センサ２３と、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）３０等を備えている。

　室温センサ２３は、インパネ４の表面側部分に配設され、検出信号をＥＣＵ３０に出力可能に構成されている。尚、室温センサ２３を内装部材である第１，第２領域の表面毎に複数設定しても良い。

　ＥＣＵ３０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）と、ＲＯＭと、ＲＡＭと、イン側インタフェースと、アウト側インタフェース等によって構成されている。

　ＲＯＭには、各種制御するためのプログラムやデータが格納され、ＲＡＭには、ＣＰＵが一連の処理を行う際に使用される処理領域が設けられている。

　ＥＣＵ３０は、フロアパネル１（前側部１ａ、中間部１ｂ）と、ドア２のサイドパネル（前側中部２ｃ、前側下部２ｇ）、ステアリング３と、インパネ４（正面中部４ｅ、正面下部４ｆ）と、シート５（クッション５ａ、バック５ｂ）と、センターコンソール６（右側面前側上部６ｂ）とに配設された温度制御機構層１３に電気的に夫々接続されている。

　そして、このＥＣＵ３０は、第１，第２領域のうち優先領域の温度制御機構層１３を第１および第２領域のうち非優先領域の温度制御機構層１３よりも優先的に作動させている。優先的作動には、出力量、作動開始タイミング、作動時間等が含まれている。

　図２に示されるように、ＥＣＵ３０は、記憶部３１と、出力設定部３２等を備えている。

　記憶部３１には、内装部材毎に目標温度と検出された室内温度との差に応じた目標出力（電力）が設定された目標出力マップ（図示略）が記憶されている。この目標出力マップは予め実験等により設定されている。

　出力設定部３２は、空調装置スイッチ２２によるモード設定（暖房又は冷房の目標温度設定）に基づき第１，第２領域の一方を優先領域、他方を非優先領域に設定している。

　また、非優先領域（の温度制御機構層１３）には、目標出力マップに基づく電力を供給し、優先領域（の温度制御機構層１３）には、目標出力マップに基づく電力（非優先領域に供給される電力）の１．５倍以上の電力を供給している。

　具体的には、暖房中、第１領域の温度制御機構層１３の出力を第２領域の温度制御機構層１３の出力の１．５倍に制御し、冷房中、第２領域の温度制御機構層１３の出力を第１領域の温度制御機構層１３の出力の１．５倍に制御している。

　次に、図２０のフローチャートに基づいて、温度制御処理手順について説明する。

　尚、Ｓｉ（ｉ＝１、２…）は、各処理のためのステップを示している。

　また、この温度制御装置１０による温度制御は、空調装置７による温度制御と並行して処理されている。

　図２０に示されるように、温度制御装置１０のＥＣＵ３０は、Ｓ１にて、イグニッションスイッチ２１がオン操作されたか否か判定する。

　Ｓ１の判定の結果、イグニッションスイッチ２１がオン操作された場合、乗員がシート５に着座しているため、ＥＣＵ３０は、Ｓ２に移行する。

　Ｓ２では、ＥＣＵ３０は、空調装置スイッチ２２や室温センサ２３からの検出信号及び目標出力マップ等の情報を読み込み、Ｓ３に移行する。

　Ｓ３では、ＥＣＵ３０は、空調装置スイッチ２２がオン操作されているか否か判定する。

　Ｓ３の判定の結果、空調装置スイッチ２２がオン操作されている場合、車室内の温度制御要求が存在するため、ＥＣＵ３０は、Ｓ４に移行する。

　Ｓ４では、ＥＣＵ３０は、タイマＴが判定閾値Ｎ（例えば、３００ｓｅｃ）未満か否か判定する。

　エクセルギー損失の観点から、人体の各部位は５分程度で略平均化されるため、空調初期に限定して空調装置７の作動に加えて温度制御装置１０を作動させている。

　Ｓ４の判定の結果、タイマＴが判定閾値Ｎ未満の場合、ＥＣＵ３０は、Ｓ５に移行する。

　Ｓ５では、ＥＣＵ３０は、空調装置７が暖房中か否か判定する。

　Ｓ５の判定の結果、空調装置７が暖房中の場合、ＥＣＵ３０は、第１領域を優先領域に設定し、第２領域を非優先領域に設定して（Ｓ６）、Ｓ８に移行する。

　このＳ６の設定は、乗員の下腿部に対する形態係数が高い第１領域に配設された温度制御機構層１３を第２領域に配設された温度制御機構層１３よりも優先的に作動させるためである。

　Ｓ５の判定の結果、空調装置７が暖房中ではない場合、ＥＣＵ３０は、第２領域を優先領域に設定し、第１領域を非優先領域に設定して（Ｓ７）、Ｓ８に移行する。

　このＳ７の設定は、乗員の上半身に対する冷却寄与度が高い第２領域に配設された温度制御機構層１３を第１領域に配設された温度制御機構層１３よりも優先的に作動させるためである。

　Ｓ８では、ＥＣＵ３０は、優先領域及び非優先領域の温度制御機構層１３に夫々設定された電力を供給して各領域の温度制御を開始して、Ｓ９に移行する。

　非優先領域の温度制御機構層１３に目標出力マップに基づく電力が供給され、優先領域の温度制御機構層１３に非優先領域の温度制御機構層１３に供給された電力の１．５倍の電力が供給される。

　Ｓ９では、ＥＣＵ３０は、タイマＴに１を追加して、スタートへリターンする。

　Ｓ４の判定の結果、タイマＴが判定閾値Ｎ以上の場合、人体の各部位のエクセルギー損失が略平均化されるため、ＥＣＵ３０は、Ｓ１０に移行する。

　Ｓ３の判定の結果、空調装置スイッチ２２がオフ操作されている場合、車室内の温度制御要求が存在しないため、ＥＣＵ３０は、Ｓ１０に移行する。

　Ｓ１の判定の結果、イグニッションスイッチ２１がオフ操作された場合、乗員が運転中ではないため、ＥＣＵ３０は、Ｓ１０に移行する。

　Ｓ１０では、ＥＣＵ３０は、電力供給を停止して第１，第２領域の温度制御を停止し、Ｓ１１に移行する。

　Ｓ１１では、ＥＣＵ３０は、タイマＴをリセットにより０に設定し、スタートへリターンする。

　次に、上記車室構造の作用、効果について説明する。

　本実施例に係る車室構造によれば、乗員の下腿部に対向する内装部材の少なくとも一部である前側中部２ｃ、前側下部２ｇ、正面下部４ｆ、右側面前側上部６ｂの層構造に温度制御機構層１３が配設されているため、限られた部位における温度制御機構層１３によって乗員の温熱快適性に影響が大きい下腿部を集中的に温度管理することができる。

　また、前側中部２ｃ、前側下部２ｇ、正面下部４ｆ、右側面前側上部６ｂの層構造が、表面層１４と、構造母体層１１と、表面層１４と構造母体層１１の間に介装された温度制御機構層１３を備えているため、温度制御機構層１３のエネルギー損失を最小化することができ、温度制御機構層１３による作動用動力消費を抑制することができる。

　前側中部２ｃ、前側下部２ｇ、正面下部４ｆ、右側面前側上部６ｂの層構造が、下腿部に近接している部分に配置されているため、温度制御機構層１３による作動用動力消費を一層抑制することができる。

　層構造は、インスツルメントパネル４の下部で且つ乗員の両足を覆う正面下部４ｆに配置されているため、最小限の温度制御機構層１３によって乗員の下腿部を確実に温度管理することができる。

　層構造は、シート５前端よりも前側のセンターコンソールの側部である右側面前側上部６ｂと、シート前端よりも前側且つシート座面よりも下側のサイドパネル側部２ｃ，２ｇと、乗員正面に位置するシンスツルメントパネル正面下部４ｆとのうちの少なくとも１つに配置されているため、最小限の温度制御機構層１３によって乗員の下腿部を確実に温度管理することができる。

　温度制御機構層１３が、熱放射可能なパネルヒータを備えているため、車室内レイアウトに影響を与えることなく乗員の下腿部を確実に暖めることができる。

　温度制御機構層１３が、乗員を冷却可能な冷却水管を備えているため、乗員の下腿部を確実に冷却することができる。

　次に、前記実施形態を部分的に変更した変形例について説明する。

１〕前記実施形態においては、前側部１ａと中間部１ｂ、前側中部２ｃと前側下部２ｇ、正面下部４ｆ、シートクッション５ａ、センターコンソール６の右側面前側上部６ｂを第１領域、前端下部２ｆ、右側中部４ｂと左側中部４ｈ、右側面前側下部６ｇを第３領域とした例が説明されている。しかし、少なくとも左右両下腿部のうち一方の下腿部の形態係数が２％以上の領域から第１領域を選定することができ、少なくとも左右両下腿部のうち一方の下腿部の形態係数が１％以上の領域から第３領域を選定することができる。

　また、ステアリング３、インパネ４の正面中部４ｅ、シートバック５ｂを第２領域とした例を説明している。しかし、第２領域は、少なくとも乗員に対する冷却効率が高い領域であれば良く、ヘッドレストやルーフトリム前部であっても良い。

２〕前記実施形態においては、温度制御機構層を、ペルチェ素子、又はパネルヒータと冷却水管の併用機構により構成した例を説明したが、暖房に効果的な第１領域にパネルヒータ、冷房に効果的な第２領域に冷却水管を夫々配設しても良い。

　また、暖房に特化して第１領域にパネルヒータのみを設けても良い。

３〕前記実施形態においては、乗員がドライバーである例を説明したが、助手席の乗員でも良く、この場合、ステアリングを除き、ドライバーの場合と左右対称の仕様に構成される。

４〕その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施形態に種々の変更を付加した形態や各実施形態を組み合わせた形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態も包含するものである。

　＜実施形態のまとめ＞
　前記実施形態をまとめると以下のとおりである。

　前記実施形態にかかる車室構造は、シートに着座した姿勢の乗員の温熱快適性を制御可能な車室構造において、前記乗員の下腿部に対向可能な位置に配置された内装部材の少なくとも一部が層構造によって構成され、前記層構造が、表面層と、構造母体層と、前記表面層と構造母体層の間に介装され、前記乗員を加温および／または冷却する温度制御機構層とを備えていることを特徴としている。

　この車室構造では、乗員の下腿部に対向可能な位置に配置された内装部材の少なくとも一部に温度制御機構層が配設されているため、限られた部位における温度制御機構層によって乗員の温熱快適性に影響が大きい下腿部を集中的に温度管理することができる。

　また、層構造が、表面層と、構造母体層と、前記表面層と構造母体層の間に介装された温度制御機構層とを備えているため、温度制御機構層のエネルギー損失を最小化することができ、温度制御機構層による作動用動力消費を抑制することができる。

　前記層構造が、前記下腿部に近接している部分に配置されている。

　この構成によれば、温度制御機構層による作動用動力消費を一層抑制することができる。

　前記層構造は、インスツルメントパネルの下部で且つ前記乗員の両足を覆う部分に配置されている。

　この構成によれば、最小限の温度制御機構層によって乗員の下腿部を確実に温度管理することができる。

　前記層構造は、前記シートの前端よりも前側に位置するセンターコンソール側部と、前記シートの前端よりも前側且つ前記シートの座面よりも下側に位置するサイドパネルの側部と、前記乗員の正面に位置するインスツルメントパネルの正面下部とのうちの少なくとも１つに配置されている。

　前記温度制御機構層が、熱放射可能なパネルヒータを備えている。

　この構成によれば、車室内レイアウトに影響を与えることなく乗員の下腿部を確実に暖めることができる。

　前記温度制御機構層が、前記乗員を冷却可能な冷却部材を備えている。

　この構成によれば、乗員の下腿部を確実に冷却することができる。

　前記実施形態にかかる車室構造によれば、乗員の温熱快適性を確保しつつ省動力化することができる。

Claims

　シートに着座した姿勢の乗員の温熱快適性を制御可能な車室構造において、
　前記乗員の下腿部に対向可能な位置に配置された内装部材の少なくとも一部が層構造によって構成され、
　前記層構造が、表面層と、構造母体層と、前記表面層と構造母体層の間に介装され、前記乗員を加温および／または冷却する温度制御機構層とを備えている車室構造。
　前記層構造が、前記下腿部に近接している部分に配置されている請求項１に記載の車室構造。
　前記層構造は、インスツルメントパネルの下部で且つ前記乗員の両足を覆う部分に配置されている請求項１又は２に記載の車室構造。
　前記層構造は、前記シートの前端よりも前側に位置するセンターコンソールの側部と、前記シートの前端よりも前側且つ前記シートの座面よりも下側に位置するサイドパネルの側部と、前記乗員の正面に位置するインスツルメントパネルの正面下部とのうちの少なくとも１つに配置されている請求項１～３の何れか１項に記載の車室構造。
　前記温度制御機構層が、熱放射可能なパネルヒータを備えている請求項１～４の何れか１項に記載の車室構造。
　前記温度制御機構層が、前記乗員を冷却可能な冷却部材を備えている請求項１～４の何れか１項に記載の車室構造。