JP2006069327A - 車両シート用空調装置 - Google Patents

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【課題】 シート着座時の乗員の快適性を高める。
【解決手段】 シートクッション2内およびシートバック1内にそれぞれ設けられた空気通路11,12を介し、シートクッション2およびシートバック1の表面からそれぞれ冷却風を送風する冷風送風装置5,6と、シートクッション2およびシートバック1の表面温度と相関関係のある物理量R1,R2を検出する温度検出手段21と、冷風送風装置5,6によりシートクッション2の表面から送風される風量とシートバック1の表面から送風される風量の風量配分を変更する風量配分変更手段8と、シートクッション2とシートバック1の表面温度の高い方から冷却風が優先的に送風されるように温度検出手段21により検出された物理量R1,R2に基づき風量配分変更手段8を制御する風量制御手段20とを備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、車両シートの表面から空気を送風する車両シート用空調装置に関する。
従来より、シート着座時の乗員の快適性を高めるために車両シートの表面(着座面)から乗員の背中部や臀部に向けて空気を送風するようにした装置が知られている(例えば特許文献1参照)。これによればシートクッションの下方に送風機を設け、この送風機からの空気をシートクッション内およびシートバック内の空気通路を介してそれぞれシートクッションおよびシートバックの表面に導き、乗員に向けて送風する。
特開2003−299551号公報
ところで、例えば直射日光がシートクッションに直接当たる場合には、シートクッションの方がシートバックよりも温度が高くなる。この場合に、上記公報記載の装置のようにシートクッションとシートバックの表面からそれぞれ一定の割合で送風したのでは、乗員の快適性を十分に満足することができない。
本発明による車両シート用空調装置は、シートクッション内およびシートバック内にそれぞれ設けられた空気通路を介し、シートクッションおよびシートバックの表面からそれぞれ冷却風を送風する冷風送風装置と、シートクッションおよびシートバックの表面温度と相関関係のある物理量を検出する温度検出手段と、冷風送風装置によりシートクッションの表面から送風される風量とシートバックの表面から送風される風量の風量配分を変更する風量配分変更手段と、シートクッションとシートバックの表面温度の高い方から冷却風が優先的に送風されるように温度検出手段により検出された物理量に基づき風量配分変更手段を制御する風量制御手段とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、シートクッションとシートバックの表面温度の高い方から冷却風が優先的に送風されるように、シートクッションの表面から送風される風量とシートバックの表面から送風される風量の風量配分を制御するようにしたので、シートクッションとシートバックの表面温度に差があった場合にも、シート着座時の乗員の不快感を効率よく解消することができる。
以下、図1〜図8を参照して本発明による車両シート用空調装置の実施の形態について説明する。
図1は、本実施の形態に係る空調装置を有する車両シートの側方断面図であり、図2はそのブロック図である。車両シートは主に乗員の背中部や腰部を支持するシートバック1と主に乗員の臀部を支持するシートクッション2とを有する。シートバック1とシートクッション2の表面(着座面)近傍には、それぞれシートの全体にわたって薄板状のPTCヒータ3,4が設けられている。PTCヒータ3,4は温度が高くなると抵抗値が増加する特性、いわゆるPTC特性を有する。
図1に示すようにシートクッション1の下方には送風機5が配設されている。送風機5の下流側にはペルチェ素子6が設けられ、送風機5により送風された空気はペルチェ素子6により冷却されて分岐部7に導かれる。ペルチェ素子6で発生した余分な熱は、図5〜7に示すように送風機5からの送風により排気部9を介して廃熱される。送風機5とペルチェ素子6は冷風送風装置を構成する。
分岐部7には風路切換用の切換ドア8が回動可能に設けられ、切換ドア8の開度に応じて送風機5からの空気がシートバック内部の空気通路11およびシートクッション内部の空気通路12にそれぞれ導かれる。すなわちドア開度が最小(0%)のときは送風機5からの空気は全てシートバック側の空気通路11に導かれ、最大(100%)のときは送風機5からの空気は全てシートクッション側の空気通路12に導かれる。シートバック1およびシートクッション2の表面にはそれぞれ全体にわたって空気の吹出部が設けられ、各空気通路11,12に導かれた空気はこれら吹出部を介しそれぞれ乗員に向けて吹き出される。
図2に示すようにコントローラ20にはPTCヒータ3,4と、各PTCヒータ3,4の温度に応じた端子間の抵抗値をそれぞれ検出する抵抗検出器21と、送風機5と、切換ドア8を駆動するドアアクチュエータ22と、ペルチェ素子6と、シート用空調装置の冷房運転を指令するシート冷房sw23と、暖房運転を指令するシート暖房sw24がそれぞれ接続されている。コントローラ20は抵抗検出器21とシート冷房sw23とシート暖房sw24からの信号に応じて以下のような処理を実行し、PTCヒータ3,4と送風機5とドアアクチュエータ22とペルチェ素子6にそれぞれ制御信号を出力する。
図3,4はコントローラ20での処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは例えばエンジンキースイッチのオンによりスタートする。まず、図3のステップS1でシート冷房sw23がオンか否かを判定する。ステップS1が肯定されるとステップS2に進み、抵抗検出器21により検出された各PTCヒータ3,4の抵抗値R1,R2をそれぞれ読み込む。なお、PTCヒータ3,4の抵抗値R1,R2を検出する場合には、PTCヒータ3,4を発熱させない程度の微弱電流をそれぞれPTCヒータ3,4に瞬時に流す。
ステップS3では抵抗値R1,R2の差(R2−R1)を演算し、予め設定された図示の特性に基づき、(R2−R1)に応じてドアアクチュエータ22に制御信号を出力し、切換ドア8の開度を制御する。ステップS3の特性によれば、(R2−R1)が所定値aより小さいときはドア開度が最小(0%)であり、図5に示すように送風機5からの空気はシートバック側の空気通路11のみに導かれる。(R2−R1)が所定値bより大きいときはドア開度が最大(100%)であり、図6に示すように送風機5からの空気はシートクッション側の空気通路12のみに導かれる。(R2−R1)が所定値a以上かつ所定値b以下のときは(R2−R1)の増加に伴いドア開度が増加し、図7に示すように送風機5からの空気はシートバック側の空気通路11とシートクッション側の空気通路12の双方に導かれる。
ここで、所定値aは、シートに乗員を着座させた状態でシートクッション2よりもシートバック1の表面の温度を高くしたとき、すなわち(R2−R1)を徐々に小さくしたときに、シートクッション2に接触している部位の暑さが不快の主要因となった場合の(R2−R1)に相当し、予め実車実験等により定められる。同様に、所定値bは、シートに乗員を着座させた状態でシートバック1よりもシートクッション2の温度を高くしたとき、すなわち(R2−R1)を徐々に大きくしたときに、シートバック1に接触している部位の暑さが不快の主要因となった場合の(R2−R1)に相当し、予め実車実験等により定められる。例えばa<0、b>0に設定される。
次いで、ステップS4で冷風送風装置が作動中か否か、すなわち送風機5により空気が送風されるとともにペルチェ素子6が冷却器と作用しているか否かを判定する。ステップS4が否定されるとステップS5に進み、肯定されるとステップS5をパスしてリターンする。ステップS5では冷風送風装置を作動する。すなわち送風機5を駆動するとともにペルチェ素子6に通電してペルチェ素子6を冷却器として作用させ、冷却風を送風する。なお、図示は省略するが、冷風送風装置の作動時にシート冷房sw23がオフされると冷風送風装置の作動は停止する。
一方、ステップS1でシート冷房sw23がオフと判定されると図4のステップS6に進む。ステップS6ではシート暖房sw24がオンか否かを判定し、肯定されるとステップS7に進み、否定されるとリターンする。ステップS7では抵抗検出器21により検出された各PTCヒータ3,4の抵抗値R1,R2を読み込む。次いで、ステップS8でPTCヒータ3,4の作動を停止するためのタイマーが作動中か否かを判定する。ステップS8が否定されるとステップS9でタイマーをスタートさせ、ステップS8が肯定されるとステップS9をパスしてステップS10に進む。
ステップS10ではタイマーが予め定めた所定時間t秒を経過したか否かを判定する。ここで、所定時間tは、PTCヒータ3,4の作動を停止し抵抗検出器21により抵抗値R1,R2をサンプリングするための時間である。ステップS10が否定されるとステップS11に進み、シートバック用のPTCヒータ3の抵抗値R1が所定値cより大きいか否かを判定する。ここで、所定値cは、PTCヒータ3を作動してシートバック表面を加熱したときに、加熱し過ぎにより乗員が不快と感じない限界の抵抗値R1であり、予め実車実験等により定められる。
ステップS11が否定されるとステップS12に進み、シートバック用のPTCヒータ3が作動中か否かを判定する。ステップS12が否定されるとステップS13でPTCヒータ3を作動し、ステップS12が肯定されるとステップS13をパスしてステップS14に進む。ステップS11が肯定されるとステップS17でPTCヒータ3の作動を停止する。
ステップS14では、シートクッション用のPTCヒータ4の抵抗値R2が所定値dより大きいか否かを判定する。ここで、所定値dは、PTCヒータ4を作動してシートクッション表面を加熱したときに、加熱し過ぎにより乗員が不快と感じない限界の抵抗値R2であり、予め実車実験等により定められる。ステップS14が否定されるとステップS15に進み、PTCヒータ4が作動中か否かを判定する。ステップS15が否定されるとステップS16でPTCヒータ4を作動し、ステップS15が肯定されるとステップS16をパスする。ステップS14が肯定されるとステップS18でPTCヒータ4の作動を停止する。
一方、ステップS10で所定時間tを経過と判定されるとステップS19に進み、タイマーをストップする。次いで、ステップS20でシートバック用のPTCヒータ3が作動中か否かを判定し、肯定されるとステップS21でPTCヒータ3の作動を停止し、否定されるとステップS21をパスしてステップS22に進む。ステップS22ではシートクッション用のPTCヒータ4が作動中か否かを判定し、肯定されるとステップS23でPTCヒータ4の作動を停止し、否定されるとステップS23をパスする。なお、図示は省略するが、PTCヒータ3,4の作動時にシート暖房sw24がオフされるとPTCヒータ3,4の作動は停止する。
次に、本実施の形態に係る車両シート用空調装置の主要な動作を説明する。
(1)シート冷房
シートを冷房するときは乗員がシート冷房sw23をオンする。これにより冷風送風装置が作動し、送風機5により送風された空気がペルチェ素子6により冷却される(ステップS5)。このときシートバック1とシートクッション2の表面温度がほぼ等しいと、PTCヒータ3,4の抵抗値の差(R2−R1)はa<(R2−R1)<bであり、乗員はシートバック1とシートクッション2の暑さを同程度に感じる。この場合、切換ドア8の開度は図3(ステップS3)の特性に従い(R2−R1)に応じた値(例えば50%)に制御される。これにより図7に示すように送風機5からの空気がシートバック側の空気通路11とシートクッション側の空気通路12の双方に導かれ、シートバック1とシートクッション2の表面からそれぞれ冷却風が吹き出される。その結果、シートの暑さによる乗員の不快感を解消することができる。
一方、例えば図8に示すようにウインドガラスを介してシートクッション2に日射が当たると、シートクッション2の方がシートバック1よりも表面温度が高くなり、乗員はシートクッション2の暑さをより不快に感じる。この場合、PTCヒータ4の抵抗値R2はPTCヒータ3の抵抗値R1よりも大きく、その差(R2−R1)はシートクッション2とシートバック1の温度差が大きいほど大きい。そして、(R2−R1)が所定値bより大きいと切換ドア8の開度は最大(100%)となる(ステップS3)。これにより図6に示すように送風機5からの空気は全てシートクッション側の空気通路12に導かれ、シートクッション2の表面のみから冷却風が吹き出される。その結果、シートクッション表面からの送風量が増大し、乗員の不快感を効果的に解消することができる。
また、シートクッション2よりもシートバック1の方が表面温度が高くなると、PTCヒータ3の抵抗値R1がPTCヒータ4の抵抗値R2よりも大きく、乗員はシートバック1の暑さをより不快に感じる。この場合、(R2−R1)が所定値aより小さいと、切換ドア8の開度は最小(0%)となる(ステップS3)。これにより図5に示すように送風機5からの空気は全てシートバック側の空気通路11に導かれ、シートバック1の表面のみから冷却風が吹き出される。その結果、シートバック1の表面からの送風量が増大し、乗員の不快感を効果的に解消することができる。
(2)シート暖房
シートを暖房するときは乗員がシート暖房sw24をオンする。このときPTCヒータ3,4の抵抗値R1,R2がそれぞれ所定値c,d以下であれば、PTCヒータ3,4が作動し、シートの表面が加熱される(ステップS13,ステップS16)。これによりシートの冷たさによる乗員の不快感を解消することができる。これに対し、PTCヒータ3,4の抵抗値R1,R2が所定値c,dより大きくなると、PTCヒータ3,4の作動が停止する(ステップS17,ステップS18)。これによりシートの加熱しすぎを防止することができ、乗員の快適性が向上する。
シート暖房時にはタイマーが作動し、所定時間t毎にPTCヒータ3,4の作動が停止する(ステップS21,ステップS23)。コントローラ20はこの作動停止時のPTCヒータ3,4の抵抗値R1,R2を読み込み(ステップS7)、抵抗値R1,R2に基づきPTCヒータ3,4の作動を制御する(ステップS11〜ステップS18)。この場合、抵抗値R1,R2を検出するためにPTCヒータ3,4に微弱電流を流すが、微弱電流はPTCヒータ3,4を発熱させるほどのものではなく、検出された抵抗値R1,R2はヒータ作動停止時の抵抗値に相当する。このようにPTCヒータ3,4の抵抗値R1,R2によりシートバック1とシートクッション2の表面温度を検出するので、PTCヒータ3,4を制御するための温度センサ等を別途設ける必要がない。
以上の実施の形態によれば、以下のような作用効果を奏することができる。
(1)送風機5の下流の空気通路11,12への分岐部7に切換ドア8を設け、PTCヒータ3,4の抵抗値R1,R2の差(R2−R1)により切換ドア8を制御するようにした。すなわち、(R2−R1)が所定値bより大きいと送風機5からの空気を全てシートクッション側に導き、所定値aより小さい送風機5からの空気を全てシートバック側に導くようにした。これによりシートバック1とシートクッション2の暑い方に優先的に冷却風が送風され、シートの暑さによる乗員の不快感を効率よく解消することができる。
(2)(R2−R1)が所定値a以上かつ所定値b以下のときは、(R2−R1)の増加に伴い切換ドア8の開度を増加させ、風量配分を徐々に変更するようにした。これによりシートバック1とシートクッション2の温度差に応じてシートバックおよびシートクッションからそれぞれ冷却風が吹き出され、乗員の不快感を効果的に解消することができる。
(3)シート暖房用のPTCヒータ3,4の抵抗値R1,R2を検出し、この抵抗値R1,R2を用いて切換ドア8を制御するので、シート表面を検出するための温度センサ等を別途設ける必要がなく、コストを低減することができる。
(4)シート暖房時にPTCヒータ3,4の作動を所定時間t毎に停止し、この停止後の抵抗値R1,R2を読み込んでPTCヒータ3,4を制御するようにした。これによりシート表面の温度を正確に検出することができるとともに、PTCヒータ3,4を制御するための温度センサ等を別途設ける必要がなく、コストを低減することができる。
なお、上記実施の形態ではエンジンキースイッチのオンにより空調装置の制御を開始するようにしたが、例えばリモコンスイッチからの指令により、乗員の乗車前に空調装置を作動させるようにしてもよい。これにより乗員の着座時にはシートバック1とシートクッション2の温度に応じてシートが既に冷却され、乗員の快適性を高めることができる。
上記実施の形態では、PTCヒータ3,4の抵抗値R1,R2を検出し、この抵抗値の差(R2−R1)に応じて切換ドア8の開度を制御するようにしたが、シートクッション2とシートバック1の表面温度の高い方から冷却風が優先的に送風されるように風量配分を制御するのであれば、車両シート用空調装置の構成は上述したものに限らない。なお、優先的に送風とは、表面温度の高い方からの風量が表面温度の低い方からの風量よりも相対的に多くなるように送風することを意味する。
切換ドア8以外の風量配分変更手段を用いてもよい。温度検出手段としてPTCヒータ3,4の抵抗値R1,R2を検出するようにしたが、温度センサ等によりシート表面温度を検出してもよい。冷風送風装置としてペルチェ素子6を用いたが、車両に搭載したエアコンからの冷却風を空気通路11,12に導くようにしてもよい。風量配分変更手段としてのコントローラ20における処理は上述したものに限らない。薄板状のPTCヒータ3,4を加熱手段として用いたが、他の型式の加熱手段を用いてもよい。PTCヒータ3,4の作動を一時的に停止させた状態でPTCヒータ3,4の抵抗値R1,R2を検出し、この抵抗値R1,R2に基づきPTCヒータ3,4を制御するのであれば、加熱制御手段の構成は上述したものに限らない。すなわち、本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施の形態の車両シート用空調装置に限定されない。
本発明の実施の形態に係る車両シート用空調装置の構成を示す車両シートの側方断面図。 図1の車両シート用空調装置のブロック図。 図2のコントローラにおける処理の一例を示すフローチャート(その1)。 図2のコントローラにおける処理の一例を示すフローチャート(その2)。 (R2−R1)<aのときの車両シート用空調装置の動作の一例を示す図。 (R2−R1)>bのときの車両シート用空調装置の動作の一例を示す図。 a≦(R2−R1)≦bのときの車両シート用空調装置の動作の一例を示す図。 (R2−R1)>bが成立する一条件を示す図。
符号の説明
1 シートバック
2 シートクッション
3,4 PTCヒータ
5 送風機
6 ペルチェ素子
8 切換ドア
11,12 空気通路
20 コントローラ
21 抵抗検出器
R1,R2 抵抗値

Claims (3)

  1. シートクッション内およびシートバック内にそれぞれ設けられた空気通路を介し、シートクッションおよびシートバックの表面からそれぞれ冷却風を送風する冷風送風装置と、
    前記シートクッションおよび前記シートバックの表面温度と相関関係のある物理量を検出する温度検出手段と、
    前記冷風送風装置により前記シートクッションの表面から送風される風量と前記シートバックの表面から送風される風量の風量配分を変更する風量配分変更手段と、
    前記シートクッションと前記シートバックの表面温度の高い方から冷却風が優先的に送風されるように前記温度検出手段により検出された物理量に基づき前記風量配分変更手段を制御する風量制御手段とを備えることを特徴とする車両シート用空調装置。
  2. 請求項1に記載の車両シート用空調装置において、
    前記シートクッションおよび前記シートバックの表面をそれぞれ通電して加熱する加熱手段をさらに備え、
    前記物理量は、前記加熱手段の抵抗値であることを特徴とする車両シート用空調装置。
  3. 請求項2に記載の車両シート用空調装置において、
    前記加熱手段の作動を一時的に停止するとともに、この作動停止状態で前記温度検出手段により検出された前記加熱手段の抵抗値に基づき前記加熱手段を制御する加熱制御手段をさらに備えることを特徴とする車両シート用空調装置。
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