JP2006021572A - Heating and cooling device for vehicle seat - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a heating / cooling device for a sheet that blows out air-conditioned air that has been heated and cooled toward an air blowing hole formed in a vehicle seat, and particularly in a blowing mode of a Peltier element that converts electric power into heat. Regarding control.
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。
Conventionally, as this type of sheet heating / cooling device, for example, as shown in
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)。 Furthermore, the communication passage is partitioned into a first communication passage communicating with the air blowing hole and a second communication passage communicating with the exhaust duct communicating with the outside of the vehicle by a partition member connected to the Peltier element. It is a feature. Thus, when the cold air cooled on the low temperature side of the Peltier element is used to blow out from the air blowing hole, the exhaust heat heated on the high temperature side of the Peltier element is exhausted to the outside of the vehicle. When the hot air heated on the side is used to blow out from the air blowing hole, the exhaust heat cooled on the low temperature side of the Peltier element is exhausted to the outside of the vehicle (see, for example, Patent Document 1).
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)。
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。
However, according to the above-mentioned
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。
In addition, since the seat heating and cooling apparatus configured as in
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。
By the way, according to the above-mentioned
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。 Therefore, the object of the present invention is to take the above-mentioned points into consideration, and by controlling the exhaust heat side of the Peltier element to be extremely low in the air blowing mode, an increase in the amount of air blown from the sheet or the fan An object of the present invention is to provide a heating / cooling device for a sheet that can reduce power.
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。
In order to achieve the above object, the technical means described in
The Peltier element (52) is configured such that a first heat exchange part (52a) communicating with the air blowing hole (2) and a second heat exchange part (52b) communicating with the outside of the seat (1) are partitioned. The control means (10) is characterized by controlling the Peltier element (52) so as to close the air passage of the second heat exchange section (52b) when the operation mode is the air blowing mode.
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。 According to the first aspect of the present invention, the air blowing hole is increased by closing the air passage of the second heat exchanging portion (52b) to increase the air flow rate in the air passage on the first heat exchanging portion (52a) side. The conditioned air blown out from (2) increases. Thereby, since the vehicle interior air conditioning is in a stable state in the air blowing mode, the amount of air blown out from the seat is more comfortable than heating or cooling.
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。
The invention according to
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。 In the invention according to claim 3, the temperature sensor (8) for detecting the temperature of the exhaust heat exhausted to the outside of the seat (1) is provided on the downstream side of the air flow of the second heat exchanging portion (52b), and is controlled. The means (10) is characterized in that the freezing operation control means (210) is continued when the exhaust temperature detected by the temperature sensor (8) is lower than the freezing temperature. According to the invention described in claim 3, since the air conditioning in the passenger compartment is in a stable state and the heat load is small in the air blowing mode, the comfort is impaired even if the freezing operation control means (210) is continued. There is nothing.
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。 In the invention according to claim 4, the control means (10) is controlled so as to reduce the air flow rate of the blower (51) when the Peltier element (52) is controlled by the freezing operation control means (210). It is characterized by doing. According to invention of Claim 4, although the ventilation volume increases to the air path by the side of the 1st heat exchange part (52a) because the air path of the 2nd heat exchange part (52b) is obstruct | occluded, a fan (51 ) May be reduced. Thereby, the motive power of an air blower (51) can be reduced.
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。
In the invention according to
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。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows a corresponding relationship with the specific means of embodiment mentioned later.
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。
Hereinafter, a sheet heating / cooling apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of the seat heating / cooling device, and FIG. 2 is a flowchart showing the control processing of the air conditioning control program of the seat air
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。
As shown in FIG. 1, the seat heating / cooling device includes a
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。
The heating /
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。
By the way, an exhaust duct 3c communicating with the outside of the
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。
Also, 7 and 8 shown in the figure are temperature sensors, the temperature sensor 7 detects the blowing temperature of the conditioned air blown out from the air blowing
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。
The seat air-
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。
Next, the operation of the heating / cooling apparatus for a sheet having the above configuration will be described based on the flowchart shown in FIG. As shown in FIG. 2, the control process of the air conditioning control program starts by operating an operation switch (not shown). In
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。
The operation mode selection control means selects any one of the cold air mode, the hot air mode and the air blowing mode among the operation modes. For example, when the vehicle air conditioner is just started, the inside air temperature is set. When there is a temperature difference with respect to the temperature, select either the cold air mode or the hot air mode, and when the vehicle air conditioner operates for a sufficient period of time and the air conditioning in the passenger compartment becomes stable, air is blown. The mode is selected. Thereby, excessive heating or cooling from the
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。
In
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。
Thereby, the cold air cooled by the 1st
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。
If it is determined that the air blowing mode is selected in
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。
On the other hand, if there is no forced freezing operation prohibition command in
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。
Specifically, the current value is controlled so that the second
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。
On the other hand, when the forced freezing operation time exceeds a predetermined time (for example, 3 minutes) at
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。
The forced freezing operation prohibition is reset (released) in
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。
The forced freezing operation of the present embodiment is operated for a predetermined time (for example, 3 minutes). However, the operation is not limited to this, and intermittent operation may be performed to reduce the power consumption of the
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。
According to the heating / cooling device for a sheet according to the above-described embodiment, the
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。
More specifically, the air passage of the second heat exchange section (52b) can be easily blocked by performing a cryogenic forced freezing operation that condenses and freezes the air passage of the second
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。 Further, by providing an operation mode selection control means for selecting one of cold air, hot air and air flow based on the temperature information, the seat heating / cooling device, the vehicle air conditioner, Since it is not necessary to configure so as to be interlocked, complicated control software becomes unnecessary, and excessive heating or cooling from the sheet (1) can be prevented.
(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。
(Other embodiments)
In the above embodiment, when the
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。
Further, in the above embodiment, the air-conditioning air blown out detected by the temperature sensor 7 provided in the
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。
Further, in the above embodiment, the
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
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (5)
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。 A sheet (1) having air blowing holes (2) formed on the surface;
A blower (51) that guides vehicle interior air into the seat (1) and blows air toward the air blowing hole (2);
A Peltier element (52) for heating and cooling the passenger compartment air guided by the blower (51);
In the heating and cooling apparatus for a sheet, comprising the blower (51) and the control means (10) for controlling the Peltier element (52).
The Peltier element (52) is divided into a first heat exchange part (52a) communicating with the air blowing hole (2) and a second heat exchange part (52b) communicating outside the seat (1). Composed of
The control means (10) controls the Peltier element (52) so as to close the air passage of the second heat exchange section (52b) when the operation mode is the air blowing mode. Heating and cooling device.
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。 A temperature sensor (8) for detecting the temperature of the exhaust heat exhausted outside the seat (1) is provided on the downstream side of the air flow of the second heat exchange part (52b),
The said control means (10) continues the said freezing operation control means (210), when the exhaust temperature detected by the said temperature sensor (8) is lower than freezing temperature, The said freezing operation control means (210) is continued. Heating / cooling device for sheet.
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