(57)【要約】【課題】  送風モードのときにペルチェ素子の排熱側を極低温となるように制御させることで、シートからの送風量の増加もしくは送風機の動力低下が可能なシート用加熱冷却装置を実現する。【解決手段】  表面に空気吹出孔２が形成されたシート１と、車室内空気をシート１内に導いて空気吹出孔２に向けて送風する送風機５１と、その導かれた車室内空気を加熱、冷却するペルチェ素子５２と、送風機５１、ペルチェ素子５２を制御するシート空調制御装置１０とを備えるシート用加熱冷却装置において、ペルチェ素子５２は空気吹出孔２に連通する第１熱交換部５２ａとシート１外に連通する第２熱交換部５２ｂとが区画するように構成され、シート空調制御装置１０は送風モードのときに、第２熱交換部５２ｂの空気通路を閉塞するようにペルチェ素子５２を制御する。これにより、シートからの送風量の増加ができる。【選択図】        図１
2006021572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に空気吹出孔（２）が形成されたシート（１）と、
車室内空気を前記シート（１）内に導いて前記空気吹出孔（２）に向けて送風する送風機（５１）と、
前記送風機（５１）で導かれた車室内空気を加熱、冷却するペルチェ素子（５２）と、
前記送風機（５１）および前記ペルチェ素子（５２）を制御する制御手段（１０）とを備えるシート用加熱冷却装置において、
前記ペルチェ素子（５２）は、前記空気吹出孔（２）に連通する第１熱交換部（５２ａ）と、前記シート（１）外に連通する第２熱交換部（５２ｂ）とが区画するように構成され、
前記制御手段（１０）は、運転モードが送風モードのときに、前記第２熱交換部（５２ｂ）の空気通路を閉塞するように前記ペルチェ素子（５２）を制御することを特徴とするシート用加熱冷却装置。
【請求項２】
前記制御手段（１０）は、前記第２熱交換部（５２ｂ）の空気通路を結露、凍結する凍結運転制御手段（２１０）を有することを特徴とする請求項１に記載のシート用加熱冷却装置。
【請求項３】
前記第２熱交換部（５２ｂ）の空気流れ下流側には、前記シート（１）外に排熱する排気の温度を検出する温度センサ（８）が設けられ、
前記制御手段（１０）は、前記温度センサ（８）で検出された排気温度が凍結温度よりも低いときに、前記凍結運転制御手段（２１０）を継続することを特徴とする請求項２に記載のシート用加熱冷却装置。
【請求項４】
前記制御手段（１０）は、前記凍結運転制御手段（２１０）により前記ペルチェ素子（５２）を制御しているときに、前記送風機（５１）の送風量を低下するように制御することを特徴とする請求項２または請求項３に記載のシート用加熱冷却装置。
【請求項５】
前記制御手段（１０）は、検出された温度情報に基づいて前記送風機（５１）および前記ペルチェ素子（５２）の運転モードを選択する運転モード選択制御手段（１２０）を有することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のシート用加熱冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用シートに形成された空気吹出孔に向けて加熱、冷却された空調風を吹き出すシート用加熱冷却装置に関するものであり、特に、電力を熱に変換するペルチェ素子の送風モードにおける制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のシート用加熱冷却装置として、例えば、特許文献１に示すように、表面に空気吹出孔が形成されたシートと、このシート内に形成された空気吹出孔と連通する連通路と、この連通路に配設されたペルチェ素子と、上記空気吹出孔に向けて空気を送風する送風機とを備えている。
【０００３】
さらに、上記連通路を、ペルチェ素子に接続された仕切り部材により、空気吹出孔に連通する第１連通路と、車両の外部と連通する排気ダクトと連通する第２連通路とに区画したことを特徴としている。これにより、ペルチェ素子の低温側で冷却された冷風を利用して空気吹出孔から吹き出すときに、ペルチェ素子の高温側で加熱された排熱を車両の外部に排気するようにし、ペルチェ素子の高温側で加熱された温風を利用して空気吹出孔から吹き出すときには、ペルチェ素子の低温側で冷却された排熱を車両の外部に排気するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、特許文献２に示すように、シート用加熱冷却装置と車両用空調装置と併設させて、一方（例えば、車両用空調装置）の運転状態もしくは設定情報に基づいて、他方（例えば、シート用加熱冷却装置）の運転状態もしくは設定情報を修正する制御手段を設けている。これによれば、例えば、夏季において車室内温度から所定温度を減算した温度の冷風が空気吹出孔から吹き出すように修正した制御を行なっている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平５−２７７０２０号公報
【特許文献２】特開平１０−２９７２４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献２によれば、シート用加熱冷却装置および車両用空調装置を制御する互いの制御手段を連動するように構成することで、車両用空調装置が起動後の空調制御が安定状態に達したときに、シートからの過剰な加熱もしくは冷却が防止することができるが、車両用空調装置とシート用加熱冷却装置とが連動させて互いに修正する制御を追加することでそれぞれの制御手段のソフトが複雑となる問題がある。
【０００６】
また、上記特許文献１および２のような構成のシート用加熱冷却装置は、車両用空調装置の補助的な加熱冷却装置であるため、車両用空調装置が起動後の空調制御が安定状態に達したときは、ペルチェ素子で車室内空気を加熱もしくは冷却するよりもシートから吹き出される空調風が送風のみのほうが快適である。
【０００７】
ところで、上記特許文献１によれば、この種のシート用加熱冷却装置では夏季において冷風を利用するときは温熱を、冬季において温風を利用するときは冷熱を排熱するように構成しているため送風モードにおいても送風量の約半分が外部に排気される問題がある。また、これを解消するために、排熱側の空気通路に制御ドアなどの流路開閉手段を設けて送風モードのときに排熱側の空気通路を閉塞することもできるが、これによると部品コストが上昇する問題がある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上記点を鑑みたものであり、送風モードのときにペルチェ素子の排熱側を極低温となるように制御させることで、シートからの送風量の増加もしくは送風機の動力低下が可能なシート用加熱冷却装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記、目的を達成するために、請求項１ないし請求項５に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、表面に空気吹出孔（２）が形成されたシート（１）と、車室内空気をシート（１）内に導いて空気吹出孔（２）に向けて送風する送風機（５１）と、この送風機（５１）で導かれた車室内空気を加熱、冷却するペルチェ素子（５２）と、送風機（５１）およびペルチェ素子（５２）を制御する制御手段（１０）とを備えるシート用加熱冷却装置において、
ペルチェ素子（５２）は、空気吹出孔（２）に連通する第１熱交換部（５２ａ）と、シート（１）外に連通する第２熱交換部（５２ｂ）とが区画するように構成され、制御手段（１０）は、運転モードが送風モードのときに、第２熱交換部（５２ｂ）の空気通路を閉塞するようにペルチェ素子（５２）を制御することを特徴としている。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、第２熱交換部（５２ｂ）の空気通路を閉塞することで第１熱交換部（５２ａ）側の空気通路に送風量が増加することで空気吹出孔（２）から吹き出される空調風が増加する。これにより、送風モードのときは車室内空調が安定状態であるため、加熱もしくは冷却するよりもシートから吹き出される送風量が増加して快適である。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、制御手段（１０）は、第２熱交換部（５２ｂ）の空気通路を結露、凍結する凍結運転制御手段（２１０）を有することを特徴としている。請求項２に記載の発明によれば、第２熱交換部（５２ｂ）を極低温設定となる電流を印加させることで、第２熱交換部（５２ｂ）の空気通路が容易に閉塞させることができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、第２熱交換部（５２ｂ）の空気流れ下流側には、シート（１）外に排熱する排気の温度を検出する温度センサ（８）が設けられ、制御手段（１０）は、温度センサ（８）で検出された排気温度が凍結温度よりも低いときに、凍結運転制御手段（２１０）を継続することを特徴としている。請求項３に記載の発明によれば、送風モードのときは車室内空調が安定状態であって熱負荷が小のときであるため凍結運転制御手段（２１０）を継続しても快適性を損ねることはない。
【００１３】
請求項４に記載の発明では、制御手段（１０）は、凍結運転制御手段（２１０）によりペルチェ素子（５２）を制御しているときに、送風機（５１）の送風量を低下するように制御することを特徴としている。請求項４に記載の発明によれば、第２熱交換部（５２ｂ）の空気通路が閉塞することで第１熱交換部（５２ａ）側の空気通路に送風量が増加するが、送風機（５１）の送風量を低下させても良い。これにより、送風機（５１）の動力を低下することができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明では、制御手段（１０）は、検出された温度情報に基づいて送風機（５１）およびペルチェ素子（５２）の運転モードを選択する運転モード選択制御手段（１２０）を有することを特徴としている。請求項５に記載の発明によれば、車両用空調装置の空調制御状態によって、シート用加熱冷却装置の熱負荷が異なるが、運転モード選択制御手段（１２０）を有することにより、シート用加熱冷却装置と車両用空調装置とを連動するように構成する必要がないことで複雑な制御ソフトが不要となるとともに、シート（１）からの過剰な加熱もしくは冷却を防止することができる。
【００１５】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態におけるシート用加熱冷却装置を図１および図２に基づいて説明する。図１はシート用加熱冷却装置の全体構成を示す模式図であり、図２は制御手段であるシート空調制御装置１０の空調制御プログラムの制御処理を示すフローチャートである。
【００１７】
シート用加熱冷却装置は、図１に示すように、背当て部１ａおよび着座部１ｂからなるシート１と、シート１の下部に形成された空間４に配設された加熱冷却装置５と、この加熱冷却装置５を制御する制御手段であるシート空調制御装置１０とを備えている。背当て部１ａは内部に空間４と連通する第１ダクト３ａが形成されており、その第１ダクト３ａと連通する空気吹出孔２が複数個形成されている。また、着座部１ｂは内部に空間４と連通する第２ダクト３ｂが形成されており、その第２ダクト３ｂと連通する空気吹出孔２が複数個形成されている。
【００１８】
また、加熱冷却装置５は送風機５１とペルチェ素子５２とから構成しており、送風機５１はシート１内に車室内空気を導いてペルチェ素子５２を介して空気吹出孔２に向けて送風する。ペルチェ素子５２は電力を熱に変換する周知の熱電素子であり、第１熱交換部５２ａと第２熱交換部５２ｂとからなるものであり、図示しない直流電源に電気的に接続されている。そして、第１熱交換部５２ａおよび第２熱交換部５２ｂは、内部に熱電半導体に接続された電極部（図示せず）と外部に多数の放熱、吸熱フィン部とから構成され、電流の流れる方向により送風機５１で導かれた車室内空気を加熱および冷却するものである。
【００１９】
ところで、空間４はシート１外に連通する排気ダクト３ｃが形成されており、この排気ダクト３ｃは上述した第１ダクト３ａおよび第２ダクト３ｂとの間に図示しない仕切り板により区画している。言い換えれば、第１熱交換部５２ａで加熱、冷却された空調風と、第２熱交換部５２ｂで加熱、冷却された排気とが混合することのないように形成している。また、本実施形態では、排気ダクト３ｃの下流端を車室内に開口しているが、これに限らず、排気ダクト３ｃの下流端を延長して車室外に排気するように構成しても良い。
【００２０】
また、図中に示す７および８は温度センサであって、温度センサ７は空気吹出孔２から吹き出される空調風の吹出温度を検出し、温度センサ８は排気ダクト３ｃから排出される排気の排気温度を検出する。そして、これらの温度センサ７、８は検出した温度情報をシート空調制御装置１０に出力するように電気的に接続している。
【００２１】
シート空調制御装置１０は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵のＲＯＭ（図示せず）には、予め設定された空調制御プログラムが設けられており、上記温度センサ７、８の他に、車室内温度を検出する内気温センサ（図示せず）からの温度情報および図示しない操作パネルからの操作情報に基づいて送風機５１とペルチェ素子５２とを制御している。
【００２２】
次に、以上の構成によるシート用加熱冷却装置の作動を図２に示すフローチャートに基づいて説明する。図２に示すように、図示しない運転スイッチを操作することで空調制御プログラムの制御処理がスタートする。ステップ１１０にて、乗員が設定した設定温度および各温度センサからの温度情報を読み取る。そして、運転モード選択制御手段であるステップ１２０にて、読み込まれた温度情報に基づいて運転モードを選択する。
【００２３】
運転モード選択制御手段は、運転モードのうち、冷風モード、温風モードおよび送風モードのいずれか一つを選択するものであり、例えば、車両用空調装置が始動直後の時など、内気温度が設定温度に対して温度差を有するときには、冷風モードか温風モードのいずれか一方のモードを選択し、車両用空調装置が十分な時間作動して車室内の空調が安定状態となったときは送風モードを選択するようにしている。これにより、車両用空調装置の空調制御装置とシート空調制御装置１０とを連動させることなく、シート１からの過剰な加熱もしくは冷却を防止することができる。
【００２４】
そして、ステップ１３０にて、送風モードを選択したか否かを判定する。ここで、冷風モードもしくは温風モードであれば、ステップ１４０にて、冷風モードもしくは温風モードの運転を開始する。具体的には、冷風モードのときは、第１熱交換部５２ａで車室内空気が冷却され、かつ第２熱交換部５２ｂで車室内空気が加熱されるようにペルチェ素子５２に直流電流を流すとともに、送風機５１を作動させる。
【００２５】
これにより、第１熱交換部５２ａで冷却された冷風が空気吹出孔２から吹き出される。一方、第２熱交換部５２ｂで加熱された排気はシート１外に排熱される。また、温風モードのときは、第１熱交換部５２ａで車室内空気が加熱され、かつ第２熱交換部５２ｂで車室内空気が冷却されるようにペルチェ素子５２に直流電流を流すとともに、送風機５１を作動させる。これにより、第１熱交換部５２ａで加熱された温風が空気吹出孔２から吹き出される。一方、第２熱交換部５２ｂで冷却された排気はシート１外に排熱される。
【００２６】
そして、ステップ１３０にて、送風モードであれば、ステップ１６０にて、強制凍結運転禁止の指令の有無を判定する。この強制凍結運転については後述するステップ２１０にて詳しく説明するのでここでは省略する。ここで、強制凍結運転禁止の指令がであれば、ステップ１７０にて、強制凍結運転ＯＦＦの状態で送風機５１を作動させる。これにより、車室内空気が空気吹出孔２から吹き出されるとともに、シート１外も排気される。
【００２７】
一方、ステップ１６０にて、強制凍結運転禁止の指令がないときは、ステップ１８０にて、強制凍結運転時間が所定時間（例えば、３分）経過したか否かを判定する。ここで、強制凍結運転が行なわれていなければ、ステップ２１０にて、凍結運転制御手段である強制凍結運転を実行する。この強制凍結運転は、第２熱交換部５２ｂの空気通路を閉塞するようにペルチェ素子５２を強制的に作動するように制御するとともに、送風機５１を作動させる。
【００２８】
具体的には、第２熱交換部５２ｂ側が極低温となるように電流値を制御するものであり、第２熱交換部５２ｂが極低温になれば、第２熱交換部５２ｂの空気通路側に結露、および凍結が発生して第２熱交換部５２ｂの空気通路系の通風抵抗が増加してくる。これにより、第１熱交換部５２ａの空気通路側の送風量が増加することになる。従って、このときに空気吹出孔２から吹き出される送風量が増加することでシート空調の快適性を向上させることができる。
【００２９】
一方、ステップ１８０にて、強制凍結運転時間が所定時間（例えば、３分）を超えたときは、ステップ１９０にて、温度センサ８で検出された排気温度が凍結温度（例えば、０℃）よりも高いか否かを判定する。ここで、排気温度が凍結温度（例えば、０℃）よりも高ければ、次のステップ２００にて、第２熱交換部５２ｂでの熱負荷が大きすぎて凍結に至らないと判定して強制凍結運転禁止を指令する。つまり、ステップ１６０において、強制凍結運転禁止の指令の有無を判定させる。
【００３０】
なお、この強制凍結運転禁止は、ステップ１４０にて、冷風モードもしくは温風モードのいずれかを運転したときに、ステップ１５０にてリセット（解除）されるものである。また、ステップ１４０にて冷風モードもしくは温風モードのいずれか一方を運転したときは、ステップ１１０の温度情報に基づいて自動的に送風モードに切り換えられる。
【００３１】
なお、本実施形態の強制凍結運転は所定時間（例えば、３分間）作動させるようにしたが、これに限らず、ペルチェ素子５２の消費電力を低減するために間欠運転を実行しても良い。例えば、本実施形態よりも長い所定時間（空気通路が閉塞されるまで）作動させて、その後、ペルチェ素子５２の通電を停止させて、排気温度が凍結温度（例えば、０℃）を超えたときに、ペルチェ素子５２の通電を再作動させるようにしても良い。
【００３２】
以上の一実施形態によるシート用加熱冷却装置によれば、ペルチェ素子５２は、空気吹出孔２に連通する第１熱交換部５２ａと、シート１外に連通する第２熱交換部５２ｂとが区画するように構成され、シート空調制御装置１０は、運転モードが送風モードのときに、第２熱交換部５２ｂの空気通路を閉塞するようにペルチェ素子５２を制御することにより、第２熱交換部５２ｂの空気通路を閉塞することで第１熱交換部５２ａ側の空気通路に送風量が増加することで空気吹出孔２から吹き出される空調風が増加する。これにより、送風モードのときは車室内空調が安定状態であるため、加熱もしくは冷却するよりもシート１から吹き出される送風量が増加して快適である。
【００３３】
より具体的には、第２熱交換部５２ｂの空気通路を結露、凍結するような極低温の強制凍結運転を行なうことにより、第２熱交換部（５２ｂ）の空気通路が容易に閉塞させることができる。また、第２熱交換部５２ｂの空気流れ下流側には、シート１外に排熱する排気の温度を検出する温度センサ８が設けられ、その検出された排気温度が凍結温度（例えば、０℃）よりも低いときに、強制凍結運転を継続することにより、送風モードのときは車室内空調が安定状態であって熱負荷が小のときであるため強制凍結運転を継続しても快適性を損ねることはない。
【００３４】
また、シート用加熱冷却装置の運転モードを温度情報に基づいて冷風、温風、送風のいずれかを選択する運転モード選択制御手段を設けたことにより、シート用加熱冷却装置と車両用空調装置とを連動するように構成する必要がないことで複雑な制御ソフトが不要となるとともに、シート（１）からの過剰な加熱もしくは冷却を防止することができる。
【００３５】
（他の実施形態）
以上の一実施形態では、ペルチェ素子５２を強制凍結運転するときに、送風機５１の送風量を一定にしたが、これに限らず、図３に示すように、ステップ２１０の強制凍結運転のときに、ステップ２２０にて、送風機５１の送風量を低下する制御を行なっても良い。これによれば、送風機５１の動力を低下することができる。
【００３６】
また、以上の実施形態では、第２熱交換部５２ｂから排気される排気温度を、温度センサ８で検出させなくても、第１ダクト３ａに設けた温度センサ７で検出された空調風の吹出温度と送風機５１の出力から推定して求めても良い。これにより、温度センサ８は設けなくても良い。
【００３７】
また、以上の実施形態では、送風機５１をシート１内の空間４内に配設させたが、これに限らず、シート１の近傍に設けても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施形態におけるシート用加熱冷却装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態におけるシート空調制御装置１０の空調制御プログラムの制御処理を示すフローチャートである。
【図３】他の実施形態におけるシート空調制御装置１０の空調制御プログラムの制御処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３９】
１…シート
２…空気吹出孔
８…温度センサ
１０…シート空調制御装置（制御手段）
５１…送風機
５２…ペルチェ素子
５２ａ…第１熱交換部
５２ｂ…第２熱交換部
１２０…運転モード選択制御手段
２１０…凍結運転制御手段
【図１】
2006021572.tif 000003
【図２】
2006021572.tif 000004
【図３】
2006021572.tif 000005