СИДЕНЬЕ С ПОДОГРЕВОМ
HEATED SEAT

Область техники
Настоящее изобретение относится к сиденью с подогревом с нагревательным устройством, таким как обогреватель сиденья.
Уровень техники
Обогреватель сиденья (обогреватель для сиденья), имеющий нагревательный провод, который является нагревательным элементом, уложенным в нетканом полотне или уретане, до настоящего времени часто использовался для сиденья такого типа с подогревом. Обогреватель сиденья расположен в сиденье, чтобы таким образом обогревать сторону сиденья.
На фиг.4 показано сиденье с подогревом согласно предшествующему уровню техники. Как показано на фиг.4, сиденье (не показано) обычно содержит нагревательный элемент 1; температурный датчик 2, который термически соединен с нагревательным элементом 1 и который определяет температуру нагревательного элемента 1; исполнительное устройство 3, такое как переключатель, с помощью которого пользователь включает/выключает обогреватель (обогреватель сиденья), и настраиваемый регулятор, с помощью которого пользователь изменяет заданную температуру; а также регулятор 4, который контролирует подачу питания к нагревательному элементу 1 в соответствии с температурой, определенной температурным датчиком 2 и положением исполнительного устройства 3.
Для температурного датчика 2 обычно используется термистор. Обычная схема контроля заключается в использовании явления, при котором величина сопротивления термистора изменяется в соответствии с температурой нагревательного элемента 1, и в контроле температуры путем определения этого явления.
Например, при условии, что исполнительное устройство 3 является настраиваемым регулятором для изменения заданной температуры, температура нагревательного элемента 1 определяется с помощью температурного датчика 2, такого как термистор. Регулятор 4 сравнивает температуру, определенную таким образом, с температурой, заданной пользователем путем использования настраиваемого регулятора. Если заданная температура еще не была достигнута, питание подается на нагревательный элемент 1. Наоборот, если заданная температура уже была достигнута, подача энергии к нагревательному элементу 1 временно прекращается, управляя, таким образом, температурой.
Впоследствии подача энергии к нагревательному элементу 1 возобновляется после истечения заданного периода времени, поскольку подача энергии была отключена, или когда температура нагревательного элемента 1 стала ниже заданного уровня температуры. Контроль температуры осуществляют путем повторения этих операций.
В основном, сиденье с подогревом во многих случаях устанавливают на месте сиденья водителя и на переднем пассажирском сиденье. В частности, также допустимо, что на переднем пассажирском сиденье никого нет. Если в это время исполнительное устройство для переднего пассажирского сиденья установлено в положении обогрева, обогреватель будет работать после запуска двигателя, несмотря на отсутствие пассажира, что приводит к нежелательному расходу энергии и ухудшению эффективности использования топлива.
Соответственно, до настоящего времени были предложены различные устройства в качестве датчиков для сиденья для определения, есть ли на сиденье пассажир или его нет. Например, известный датчик для сиденья имеет множество ячеек, расположенных на поверхности сиденья, для определения частичного давления от решеток, которые образованы рядами, размещенными вдоль поверхности сиденья кресла в направлении его ширины, и колоннами, расположенным вдоль поверхности сиденья в направлении спереди-назад, при этом датчик определяет, есть ли пассажир или нет пассажира на сиденье, в соответствии с частичным давлением, определяемым ячейками (см., например, JP-А-2002-87132).
Задача, на решение которой направлено изобретение
Однако конструкция согласно предшествующему уровню техники требует множества ячеек для определения давления. Следовательно, число составных элементов и вес сиденья увеличиваются, приводя, таким образом, к повышению цены и ухудшению эффективности использования топлива.
Настоящее изобретение решает недостатки предшествующего уровня техники и направлено на создание более комфортабельного сиденья, которое определяет присутствие пассажира на сиденье путем определения только температуры поверхности сиденья.
Средство для решения задачи
Для решения задачи согласно предшествующему уровню техники сиденье с подогревом согласно настоящему изобретению содержит датчик температуры поверхности сиденья, который расположен под покрытием поверхности сиденья и который определяет температуру поверхности сиденья; а также устройство определения присутствия пассажира, которое определяет, есть ли пассажир на сиденье или его нет, при этом определение занято сиденье или нет, выполняется в соответствии со значением изменения температуры, определенной датчиком температуры сиденья в течение заданного периода времени.
За счет такой конфигурации можно легко определить, сидит ли человек на сиденье или нет. Если никого на сиденье нет, подача энергии к нагревательному устройству прекращается и т.п., что, в свою очередь, способствует экономии энергии и улучшению потребления топлива.
Преимущество изобретения
Сиденье с подогревом согласно настоящему изобретению направлено на создание сиденья, которое может способствовать экономии энергии и улучшению эффективности использования топлива посредством определения, занято или не занято сиденье путем определения температуры поверхности сиденья.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - блок-схема сиденья с подогревом согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг.2 - наглядный вид, показывающий концептуальную иллюстрацию изменения температуры сиденья;
фиг.3 - вид в перспективе сиденья с подогревом, показывающий место, где расположен датчик температуры поверхности сиденья; и
фиг.4 - блок-схема сиденья с подогревом согласно предшествующему уровню техники.
Перечень ссылочных позиций
1 - Нагревательный элемент
2 - Температурный датчик
3 - Исполнительный механизм
4 - Регулятор
5 - Датчик температуры поверхности сиденья
6 - Устройство определения присутствия пассажира на сиденье
Наилучший способ осуществления изобретения
Первое изобретение касается сиденья с подогревом, содержащего нагревательный элемент, размещенный на сиденье, температурный датчик для определения температуры нагревательного элемента, регулятор для управления подачей энергии к нагревательному элементу в зависимости от температуры, определяемой температурным датчиком, датчик температуры поверхности сиденья, который расположен под покрытием поверхности сиденья и который определяет температуру поверхности сиденья, а также устройство определения присутствия пассажира на сиденье, которое определяет, сидит ли человек на сиденье или нет, при этом устройство определения присутствия пассажира на сиденье определяет, занято сиденье или нет, в соответствии со значением изменения температуры, определенным датчиком температуры поверхности сиденья в течение заданного периода времени. Поэтому можно легко определить, есть ли человек на сиденье или нет, без использования датчика определения присутствия пассажира на сиденье, такого как датчик давления.
Во втором изобретении регулятор согласно первому изобретению, в частности, прекращает подачу энергии к нагревательному элементу, когда результат определения, выполненного устройством определения присутствия пассажира, показывает, что сиденье не занято, таким образом, что может быть предотвращено нежелательное потребление энергии, приводя к экономии энергии и повышению эффективности использования топлива.
В третьем изобретении регулятор согласно первому изобретению, в частности, снижает скорость подачи энергии к нагревательному элементу, когда результат определения, выполненного устройством определения присутствия пассажира, показывает, что сиденье не занято, таким образом, что может быть предотвращено нежелательное потребление энергии, приводя к экономии энергии и повышению эффективности использования топлива. Кроме того, может быть выполнено более комфортабельное сиденье, которое создает соответствующее чувство теплоты, даже, если человек снова сел.
В четвертом изобретении устройство определения присутствия пассажира на сиденье, описанного с первого по третье изобретение, в частности, определяет, занято сиденье или нет, в каждый заданный период времени. Поэтому можно автоматически определить, что сиденье занято, когда человек снова садится, даже после того, как сиденье было уже определено как не занятое, за счет чего может быть начата заново подача энергии к нагревательному элементу. Поэтому может быть выполнено более комфортабельное сиденье.
В пятом изобретении датчик температуры поверхности сиденья в соответствии с первого по четвертое изобретение, в частности, расположен между центром поверхности сиденья и торцевой стороной поверхности сиденья, за счет чего температура области контакта (ноги) человека может быть определена более легко. Разница между температурой, полученной, когда сиденье занято, и температурой, полученной, когда сиденье не занято, становится более четкой таким образом, что можно более надежно определить, занято сиденье или не занято.
В шестом изобретении, в частности, датчик температуры поверхности сиденья, описанный с первого по пятое изобретение, не размещен непосредственно над нагревательным элементом, за счет чего датчик температуры поверхности сиденья выполнен менее подверженным изменению в температуре нагревательного элемента и может надежно определить изменение, полученное в результате занятия сиденья человеком.
Вариант осуществления настоящего изобретения будет теперь описан со ссылками на чертежи. Однако настоящее изобретение не ограничено этим вариантом осуществления изобретения.
Первый вариант осуществления изобретения
Фиг.1 представляет собой блок-схему сиденья с подогревом согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг.1 нагревательный элемент 1 является нагревательным проводом, температурным датчиком 2 является, например, термистор, расположенный вдоль нагревательного элемента 1 и термически соединенный с ним. Регулятор 4 предназначен для управления подачей энергии к нагревательному элементу 1 в соответствии с температурой, определенной температурным датчиком 2. Датчиком 5 температуры поверхности сиденья является, например, термистор. Датчик температуры поверхности сиденья выполнен для определения температуры поверхности сиденья и встроен в местоположении под поверхностью сиденья. Устройство 6 определения присутствия пассажира на сиденье выполнено для определения, исходя из температуры, определенной датчиком 5 температуры поверхности сиденья, занято сиденье или нет.
Далее описаны работа и эффект от эксплуатации сиденья с подогревом, выполненного как упомянуто выше.
Обогревателем является, например, обогреватель сиденья, используемый в автомобиле. Некоторые обогреватели имеют конфигурацию, которая позволяет пользователю включать/выключать подачу энергии с помощью настраиваемого регулятора, переключателя или т.п., или произвольно изменять заданную температуру. Температурный датчик 2, который является, например, термистором, термически соединен с нагревательным элементом 1 и сконструирован таким образом, что значение сопротивления изменяется в зависимости от температуры нагревательного элемента 1.
Регулятор 4 рассчитывает температуру нагревательного элемента 1, исходя из значения сопротивления, определенного температурным датчиком 2; определяет подавать или отключать питание от нагревательного элемента 1 в соответствии с рассчитанной таким образом температурой и осуществляет операцию управления таким образом, что нагревательный элемент 1 имеет оптимальную температуру.
Между тем, когда пользователь покинул свое сиденье, в то время как переключатель, настраиваемый регулятор и т.п., которые выполнены, чтобы ими управлял пользователь, остается включенным, обогреватель сиденья будет работать. Кроме того, будучи в этом состоянии обогреватель сиденья начнет работать подобным образом, когда двигатель будет запущен в следующий раз.
Сиденье с подогревом также часто бывает установлено и для сиденья водителя и для переднего пассажирского сиденья в автомобиле, и также высока возможность того, что переднее пассажирское сиденье останется незанятым. Если явление, упомянутое выше, происходит в это время, обогреватель сиденья снабжается энергией, хотя никого нет на переднем пассажирском сиденье, которое потребляет нежелательную энергию и ухудшает эффективность использования топлива. То же самое применимо и в случае, когда водитель покинул свое сиденье.
Фиг.2 представляет собой наглядный вид, показывающий концептуальную иллюстрацию изменения в температуре поверхности сиденья, когда сиденье занято или не занято.
Что касается изменения температуры, получаемого, когда пассажир сидит на сиденье, и изменения температуры, получаемого, когда никого нет в сиденье, то рост температуры поверхности сиденья становится больше, потому что влияние температуры тела и свойство удерживать тепло усиливаются, когда сиденье занято.
А именно, когда обращают внимание на изменение в температуре тепловой поверхности, появляющееся, когда подача энергии к нагревательному элементу 1 начинается до того, как пройдет заданный период времени, величина теплообмена, достигаемая, когда сиденье занято, становится больше, чем величина теплообмена, получаемая, когда сиденье не занято.
Следовательно, когда изменение температуры, которое определяет датчик 5 температуры поверхности сиденья, когда подача энергии к нагревательному элементу 1 начинается до того, как закончится заданный период времени T, является заданной температурой (температурой определения НТ) или больше, сиденье может быть определено как занятое. Когда изменение температуры меньше, чем заданная температура (температура определения НТ), сиденье может быть определено как не занятое.
Изменение температуры, полученное при температуре окружающей среды, равной 0°С, после того, как прошло, например, три минуты, составляет 30 градусов, когда сидение занято, и около пяти градусов, когда сиденье не занято. В этом случае надежное определение может быть выполнено, сиденье занято или незанято, пока температура определения НТ задана около 15 градусов.
Из приведенных выше объяснений можно определить, занято ли в настоящий момент сиденье или не занято, посредством размещения датчика 5 температуры поверхности сиденья, например термистора, под поверхностью сиденья и определения температуры поверхности сиденья, чтобы таким образом определить изменение в температуре поверхности сиденья.
Как упомянуто выше, можно определить, занято сиденье или не занято, путем определения изменения в температуре поверхности сиденья. Следовательно, есть возможность легко определить, занято сиденье или не занято, без использования датчика определения присутствия пассажира на сиденье, такого как датчик давления.
Температурный датчик 2 обычно контролирует температуру в соответствии с температурой нагревательного элемента 1. Однако за счет способности определять температуру поверхности сиденья регулятор 4 может контролировать температуру, близкую к температуре человеческого тела, посредством осуществления контроля температуры путем использования температуры тепловой поверхности во время определения, занято сиденье или незанято; следовательно, возможен более удобный температурный контроль.
Вышеприведенные описания были сделаны относительно определения, занято сиденье или незанято, на основе величины изменения температуры, определяемого с помощью датчика 5 температуры поверхности сиденья, начиная с момента, когда начинается подача энергии к нагревательному элементу 1, до тех пор, пока не пройдет заданный период времени. Однако, как показано на фиг.2, температура, достигаемая в стабильном состоянии, также меняется между тем, когда сиденье занято и когда сиденье не занято. Поэтому определение может быть также выполнено, начиная от абсолютного значения температуры, скорее чем от величины изменения температуры, когда занято сиденье или не занято.
При окружающей температуре, равной, например, 0°С, температура занятого сиденья достигает около 30°С после того, как прошло пять минут с момента начала подачи энергии, при этом температура не занятого сиденья достигает около 10°С. В таком случае, пока температура определения НТ задана на уровне 20°С, сиденье определяется как занятое, когда температура, определяемая с помощью датчика 5 температуры поверхности сиденья в заданный период времени, составляет 20°С или более, при этом сиденье определяют как не занятое, когда температура составляет менее 20°С, за счет чего можно определить, занято сиденье или не занято сиденье.
Основным требованием для определения заданного времени Т и температуры определения НТ является измерение температурной характеристики, полученной, когда сиденье занято, и температурной характеристики, полученной, когда сиденье не занято.
Когда результат определения, выполненного устройством 6 определения присутствия пассажира на сиденье, показывает, что сиденье не занято, регулятор 4 согласно настоящему варианту осуществления изобретения отключает подачу энергии к нагревательному элементу 1, таким образом, что подача энергии к нагревательному элементу 1 может быть отключена; например, когда никого нет на переднем пассажирском сиденье, и когда водитель покинул сиденье водителя. Поэтому может быть предотвращено нежелательное потребление энергии, что приводит к повышению эффективности использования топлива.
Когда результат определения, выполненного устройством 6 определения присутствия пассажира на сиденье, показывает, что сиденье не занято, регулятор 4 согласно настоящему варианту осуществления изобретения снижает скорость подачи энергии к нагревательному элементу 1. Например, когда пользователь покинул свое сиденье, скорость подачи энергии снижается (т.е. заданная температура снижается), за счет чего потребление энергии может быть снижено. Кроме того, поскольку подача энергии осуществляется постоянно, соответствующее чувство тепла получают, когда пользователь садится на сиденье в следующий раз. Таким образом, может быть выполнено более комфортабельное сиденье, снабженное обогревателем. Это особенно действенно для сиденья водителя, на которое водитель неизбежно садится при управлении автомобилем.
Кроме того, устройство 6 определения присутствия пассажира на сиденье согласно настоящему варианту осуществления изобретения определяет, занято сиденье или не занято сиденье, в каждый заданный период времени. В результате, даже когда пользователь покинул свое сиденье (т.е. не занятое состояние) даже после того, как сиденье было однажды определено как занятое, не занятое состояние может быть автоматически определено, позволяя за счет этого выключить подачу энергии к нагревательному элементу 1 и уменьшить скорость подачи энергии. Следовательно, можно исключить нежелательное потребление энергии и создать более комфортабельное сиденье.
Кроме того, если рассуждение приведено для случая, когда скорость подачи энергии снижают после того, как только сиденье было определено как незанятое, подачу энергии к нагревательному элементу 1 и отключение подачи энергии осуществляют повторно, даже когда сиденье не занято. Следовательно, если пользователь сидит, температура, определенная датчиком 5 температуры поверхности сиденья, повышается с температуры, получаемой, когда сиденье незанято, как упомянуто ранее.
Соответственно, температуру датчика 5 температуры поверхности сиденья определяют в заданный период времени; например, после того, как прошло 10 минут после начала подачи энергии, за счет чего можно определить, занято сиденье или не занято, посредством разницы температур, определенной таким образом. Кроме того, подача энергии к нагревательному элементу 1 контролируется в это время, чтобы таким образом вернуть температуру к исходной заданной температуре (температуре, полученной до снижения скорости подачи энергии). Поэтому сиденье нагревают при исходной заданной температуре, когда сиденье занято, и заданную температуру снижают, когда сиденье не занято, в силу чего может быть сделана попытка сэкономить энергию. Таким образом, может быть выполнено сиденье с более эффективным обогревателем.
Если датчик 5 температуры поверхности сиденья установлен, например, в центре поверхности сиденья, то датчик 5 температуры поверхности сиденья расположен в середине промежности и таким образом почти не контактирует с человеческим телом. Наоборот, в случае, когда датчик 5 температуры поверхности сиденья расположен в положении сзади на поверхности сиденья, датчик 5 температуры поверхности сиденья с трудом контактирует с человеческим телом, когда пользователь сидит в положении, смещенном вперед. В таком случае область поблизости датчика 5 температуры поверхности сиденья подвергается воздействию воздуха, и свойство обогревателя удерживать тепло ухудшается в результате того, что датчик температуры поверхности сиденья находится вне контакта с человеческим телом. Следовательно, повышение температуры датчика 5 температуры поверхности сиденья снижается.
Поскольку разница между температурой, определенной датчиком 5 температуры поверхности сиденья, когда сиденье занято, и температурой, определенной тем же датчиком, когда сиденье не занято, становится меньше, и становится сложно определить, занято сиденье или сиденье не занято.
Соответственно, датчик 5 температуры поверхности сиденья согласно настоящему варианту осуществления изобретения расположен в месте сиденья между центром поверхности сиденья в его боковом направлении и торцевой стороной поверхности сиденья, как показано на фиг.3, за счет чего датчику температуры поверхности сиденья становится легче контактировать с задней частью бедер человека. В результате, свойство теплопроводности и удержания температуры, которые реализуются за счет температуры тела, усиливаются, таким образом, температура рядом с датчиком 5 температуры поверхности сиденья, вероятно, будет повышаться. В результате поэтому температуру, определенную датчиком 5 температуры поверхности сиденья, становится легче увеличить, когда сиденье занято. Следовательно, разница между температурой, полученной, когда сиденье занято, и температурой, полученной, когда сиденье не занято, становится более четкой, таким образом, можно более надежно определить, занято сиденье или сиденье не занято.
Фиг.3 представляет собой вид слоя, в котором расположен датчик 5 температуры поверхности сиденья в центральной области, которая расположена в промежуточном положении между центром поверхности сиденья и торцевой стороной поверхности сиденья. Подобный эффект получают пока датчик температуры поверхности сиденья размещен вдоль линии в промежуточном положении между центром поверхности сиденья и торцевой стороной поверхности сиденья, где датчик температуры поверхности сиденья точно контактирует с телом человека (например, бедро и т.п.).
Таким образом, датчик 5 температуры поверхности сиденья может быть выполнен таким образом, чтобы избежать свисающего участка покрытия поверхности сиденья так, чтобы функция определения присутствия пассажира могла бы быть выполнена без ухудшения конструкционной характеристики сиденья.
Между тем, если датчик 5 температуры поверхности сиденья выполнен в положении непосредственно над нагревательным элементом 1, датчик подвергается воздействию температуры нагревательного элемента 1. Даже когда сиденье не занято, значение изменения температуры становится больше. Следовательно, датчик 5 температуры поверхности сиденья не расположен в месте непосредственно над нагревательным элементом 1, за счет чего он становится менее подвержен изменению в температуре нагревательного элемента 1 и может более надежно определить изменение температуры, обусловленное тем, что человек сел на сиденье.
Хотя определение выполняют, занято сиденье или не занято, на основе разницы между температурой, полученной, когда сиденье занято, и температурой, когда сиденье не занято. Температурная характеристика, полученная, когда сиденье занято, и температурная характеристика, полученная, когда сиденье не занято, отличаются друг от друга в соответствии с внутренней температурой кабины транспортного средства. Следовательно, температура определения может быть также переключена в соответствии с внутренней температурой кабины транспортного средства.
Кроме того, когда внутренняя температура кабины транспортного средства является высокой, и когда становится сложно определить, занято сиденье или не занято, в результате уменьшения разницы между температурой, полученной, когда сиденье занято, и температурой, полученной, когда сиденье свободно, нагревательный элемент 1 не снабжается энергией все время, из-за высокой внутренней температуры кабины транспортного средства и устранения необходимости активировать обогреватель сиденья. Становится ненужным переключать контроль энергии в соответствии с определением, занято сиденье или не занято. Следовательно, в окружающем пространстве, где обогреватель сиденья не работает (нет необходимости его активировать), таком как с высокой внутренней температурой кабины транспортного средства, не определяют, занято сиденье или свободно, при этом желательно определить значение определения (заданное время и температуру определения) в связи с ограниченным диапазоном температуры, в котором работает обогреватель сиденья.
Как упомянуто выше, можно легко определить, занято сиденье или свободно, путем определения изменения в температуре поверхности сиденья. Кроме того, подачу энергии к нагревательному элементу 1 останавливают, когда сиденье не занято, что служит экономии энергии и повышению эффективности использования топлива.
Настоящая патентная заявка основана на заявке на патент Японии №2007-110240, поданной 19 апреля 2007 года, и на заявке на патент Японии №2008-099902, поданной 8 апреля 2008 года, содержания которых включены сюда посредством ссылки.
Хотя ранее были описаны различные варианты осуществления настоящего изобретения, настоящее изобретение не ограничено объектами, выполненными в варианте осуществления изобретения. Настоящее изобретение также может быть изменено или применено специалистами в данной области техники на основе описаний настоящей патентной заявки и хорошо известных технологий, которые все находятся в рамках, подразумевающих защиту изобретения.
Промышленная применимость
Как упомянуто выше, сиденье с подогревом согласно настоящему изобретению может определить, занято сиденье или не занято, путем определения температуры поверхности сиденья. Следовательно, настоящее изобретение может быть применено и развито в определении приведения в действие воздушной подушки (включение работающего сиденья и включение работающей области).