JP4140525B2

JP4140525B2 - 空調座席装置

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Publication number: JP4140525B2
Application number: JP2003575770A
Authority: JP
Inventors: 範幸米野; 浩宇野; 文孝菊谷; 幸一中野; 真太郎野澤; 聡有馬; 充米山; 好文守屋
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-03-19
Filing date: 2003-03-18
Publication date: 2008-08-27
Anticipated expiration: 2023-03-18
Also published as: US7581584B2; AU2003221045A1; EP1486143A1; US20050188849A1; CA2482406C; CA2482406A1; JPWO2003077710A1; WO2003077710A1; EP1486143B1; EP1486143A4

Description

本発明は、自動車やオフィスなどの椅子として用いられ、環境温度が高温であったり、長時間着座する場合においても、快適な着座感のある空調座席装置に関する。

この種の空調座席装置の第１従来例を図２４に示す。このような空調座席装置は背当部１と着座部２からなる自動車用の座席３と、ペルチェモジュール４とを有する。主熱交換器５と廃熱熱交換器６とはペルチェモジュール４に接続されている。主熱交換器５は空気流を冷却または加温し、廃熱熱交換器６は廃熱を空気流に熱交換する。座席３の表面カバー７に設けられた空気流吹出孔（以降、孔）８は空気流を吹き出す。背当部１と着座部２の内部に設けた空気流通路９は主熱交換器５から孔８に連通し、孔８から吹出す空気流を搬送する。また廃熱空気流通路１０は廃熱熱交換器６から廃熱空気流を搬送する。主ファン１１と副ファン１２はそれぞれ、ペルチェモジュール４に接続した主熱交換器５、廃熱熱交換器６に空気流を搬送する。また、温度センサー１３はペルチェモジュール４の主熱交換器５側面に取り付けられている。制御器１４は温度センサー１３の出力を受けて、ペルチェモジュール４の通電やファン１１，１２を制御する。

自動車の運転時には、ペルチェモジュール４と主ファン１１と副ファン１２とが駆動される。夏季では、主ファン１１で搬送された空気流はペルチェモジュール４の伝熱により主熱交換器５で冷却されて、空気流通路９で搬送され、孔８から冷風として吹出す。廃熱空気流は、ペルチェモジュール４からの伝熱により廃熱熱交換器６で加温され、廃熱空気流通路１０から廃熱として吹出す。一方、冬季では、主ファン１１で搬送された空気流はペルチェモジュール４からの伝熱により主熱交換器５で加温されて、空気流通路９で搬送され、孔８から温風として吹出す。廃熱空気流はペルチェモジュール４の伝熱により廃熱熱交換器６で冷却され、廃熱空気流通路１０から廃熱として吹出す。このようにして、乗員の背中や臀部を冷却または加温して第１従来例は座席を空調する。第１従来例は特表平９−５０５４９７号公報に開示されている。

また、第二従来例として、図２５に示すような、特開昭６０−１９３４１２号公報に開示されているものがある。この座席空調装置は、シート本体２１の人体背面部が当接する部分の表皮クロス２２を通して外気を強制的に吸気する空気袋２３をシート本体２１に内蔵している。そして空気袋２３が吸気した外気を除湿乾燥して空気袋２３を通して人体背面部に排気する除湿乾燥装置２６をヘッドレストに内蔵している。除湿乾燥装置２６は冷却除湿器２４と加熱乾燥器２５からなる。吸気通気路２７と排気通気路２８とは除湿乾燥装置２６と空気袋２３を連通している。上記構成において、人体背面の外気は表皮クロス２２を通して空気袋２３に吸気される。この外気は例えば３２℃、湿度８０％（以下、８０％ＲＨのように標記）である。外気は、吸気通気路２７を通して冷却除湿器２４に入り冷却除湿（結露）される。処理後の空気は例えば１５℃、１００％ＲＨである。この空気はさらに加熱乾燥器２５に送られ加熱乾燥される。処理後の空気は３０℃、５０％ＲＨである。このように処理を完了した空気は、排気通気路２８を通して空気袋２３に入り、表皮クロス２２から人体背面部に向けて吹出す。そして冷却風による体温の低下を防止しつつ蒸れ感の発生を防止する。

また、特開平１１−１２３９５９号公報には第三従来例が開示されている。第三従来例は吸湿材料を使用している。図２６〜図２８に示すように、背もたれ部２９は内部に空気通路３０を有している。背もたれ部２９と空気通路３０の間には水蒸気分圧の勾配にしたがって透湿し、かつ非通気性である透湿層３１が配置されている。透湿層３１を介して背もたれ部２９から透湿してくる水蒸気は、空気通路３０に流れ込む。そして吸湿性材料を備えた空気乾燥装置３２を通して乾燥させた空気が空気通路３０に流れる。これにより背もたれ部２９の外側にある水蒸気は透湿層３１を透過し、乾燥した空気に吸収される。図２７は空気乾燥装置３２の構造を示す。空気乾燥装置３２は反応容器３５、３６を有する。反応容器３５、３６は空気入口３７、３８を有し、ゼオライトやシリカゲルのような吸湿材料で満たされている。また、それぞれ一体化された電気ヒーター４１、４２を有している。電気駆動される空気フラップ３４は、空気通路３０の入口と接続されている空気出口４０と、車室に開口した空気出口３９に流路を切り替える。上記構成において。空気乾燥装置３２を連続運転するために２つの反応容器３５、３６は交互に吸湿プロセスと再生プロセスとに切り替えられる。反応容器３５がヒーター４１で再生されている時（再生プロセス）、反応容器３６は吸湿プロセスを実行する。吸湿プロセスでは、反応容器の内部を流れる空気を吸着材料の吸湿作用によって乾燥させるとともに、吸着熱で空気の温度を加熱する。反応容器３６の吸着材が水分で飽和すると、空気フラップ３４を破線のように切り替え、ヒーター４２を通電し反応容器３６を再生する。同時に反応容器３５がその内部を流れる空気を吸着材料の吸湿作用によって乾燥させる。また図２８に示すようにファン４３を空気出口３９近傍に配設してもよい。

しかしながら夏季に自動車を駐車すると日射により座席温度が約６０℃の高温に上昇する。このような状況で第１従来例の空調座席装置を運転すると、ペルチェモジュール４と主ファン１１が駆動し、空気流が冷却されて、孔８へと搬送される。しかし、座席３の表面カバー７は約６０℃の高温になっているため、表面カバー７の温度は短時間に低下しない。また、空気流の温度が低下するとその相対湿度は上昇する。この状態で空気流が吹き出すため、汗をかいている乗員はむれ感を感じ、不快感がある。また、冬季に運転をすると、ペルチェモジュール４と主ファン１１が駆動し、空気流が加温されて、空気流吹出孔８から噴出する。この時の温度上昇値は、ペルチェモジュール４の加温熱量と空気流の風量で決定される。吹き出し温度は雰囲気温度に温度上昇値が加わって決定されるが、雰囲気温度が低いと、吹き出し温度は暖かさを感じる温度にまで上昇しない。

また、第２従来例では、冷却除湿器２４で除湿を行うため、結露水を流すための排水管が必要になる。そのため自動車用本体に特別な加工が必要であり、また移動可能なオフィス用椅子としては簡単に使用できない。

また第３従来例では、人体で発生した汗等の水分は背もたれ部２９と接した所以外は吸収されず、また、衣類と透湿層３１を通して水分を吸収するために、水分の吸収量が少ない。

本発明の空調座席装置は、送風機と、その送風機で送風された空気を吸着により除湿する除湿部とを有し、この除湿部から座席本体の表皮に設けた噴出穴へ通風路を介して除湿された空気を噴出する。

本発明によれば、除湿送風機で送風された空気を除湿部で除湿する。そのようにして得る除湿空気をシート表皮の噴出穴から吹き出す。この構成により、人体は除湿空気からの熱伝達やシート表皮からの接触熱伝達によって受熱するが、体表面や衣類の汗が急速に気化し多量の気化熱を奪われる。このため人体は冷涼感を得るとともに、汗が気化するので皮膚のムレ感をも防止する。また本発明は結露水の処理が必要なく、短時間で乾燥空気を発生し、連続運転が可能である。このように快適な空調座席装置が提供される。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお同様の構成をなすものには同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における空調座席装置の構成図である。除湿送風機（以下送風機）５０はシロッコファン等である。除湿部５１は例えばゼオライトやシリカゲルやチタシリケート、活性アルミナ等などの吸着材を有し、送風機５０で送風された空気を除湿する。通風路５３は除湿された空気を座席本体（以下、座席）５４のウレタン発泡樹脂等のパッド部５５に導入する。表皮５６はパッド部５５を覆い、通風路５３から供給される除湿空気が噴出する噴出穴（以下、穴）５７を設けてある。

以上のように構成された空調座席装置について、以下、その動作、作用を説明する。

運転時は、送風機５０で送風された空気を除湿部５１が除湿する。除湿された空気は除湿部５１から通風路５３によりパッド部５５をとおり、表皮５６の穴５７から噴出する。座席５４には乗員が着座していて、除湿された空気が乗員の背中から臀部、さらに下肢に吹きつけられる。このようにして、人体表面に接する領域に除湿された空気を噴出する。このため、汗が気化乾燥し、気化熱を皮膚表面から奪い、夏季の日射により表皮５６の温度が上昇した状態でも、冷却感を感じさせ、汗のむれ感を解消して乗員は快適に座れる。車室内の空気は例えば３５℃、５５％ＲＨである。例えば０．２ｍ³／分の流量で送りこまれた空気は、水蒸気を吸着され湿度が低下するとともに吸着熱で発熱し、例えば４８℃、１８％ＲＨになる。処理後の空気は通風路５３に導かれ穴５７から吹き出し、乗員の背側面を流れる。その際乗員は除湿空気からの熱伝達や表皮５６からの接触熱伝達によって受熱するが、体表面や衣類の汗が急速に気化し多量の気化熱をうばうので人体に冷涼感を与える。また、汗が気化するので皮膚の蒸れ感をも防止する。なお、通常乗車時はエアコンを駆動するので車室内は２５℃、４０％ＲＨ程度となり、吸着材の能力が弱まってきてもそのまま送風機５０により送風することで蒸れ感を防止する。

以上のように、本実施の形態においては、除湿運転は送風機５０の電力だけで実行され、自動車のバッテリの消費電力が低減される。さらに５０〜６０％ＲＨ以下の低湿度では、結露させて除湿する方式に比べ、除湿性能が高くなり、気化熱を皮膚表面からより多く奪い、より冷却感を感じさせ、汗のむれ感を解消して乗員はより快適に座れる。

なお、夏季の非乗車時に、表皮５６は６０℃以上の高温になる。この熱が除湿部５１に伝わり、除湿部５１の吸着材に吸着された水分が脱着し除湿能力が回復する。なお、この際送風機５０を間欠的に運転すると脱着が効率よく行われる。

また、本実施の形態による空調座席装置は、ヒータ６０を表皮５６とパッド部５５の間に有している。ヒータ６０は綿、ナイロン等の耐熱性樹脂の織布や不織布からなる多孔性シート５８に金属細線や炭素繊維等の電気抵抗発熱体からなるヒータ線５９を固定した構成である。冬季の暖房運転ではヒータ６０に通電して発熱させると表皮５６に伝導して、表皮５６が温まる。表皮５６が温まると、着座している乗員も伝導と輻射で暖まる。なお、上述の除湿モード中に通風路５３から吹き出した空気はヒータ６０のシート５８を通過し、表皮５６上へ吹き出す。この構成により、温風で暖房をする場合に比べ、表皮５６の温度が高くなる。しかもその温度上昇速度も速くなり、快適性が向上する。また、ヒータ６０は除湿モード時の風の通過にも支障がない。さらに定常状態に達した後は、高温低湿風を穴５７から噴出することにより、ヒーター６０で部分的に発汗した人体の汗を乾燥させ蒸れ感なく暖房する。

なお、通風路５３はウレタン樹脂等の非吸湿材料で構成することが好ましい。このようにすることで、除湿部で発生した高温低湿度の空気は通風路で吸湿することなく人体に送風される。よって体表面の汗を気化させることで気化熱をうばい人体に冷涼間を与えるとともに、ムレ感を防止する効果が増大する。

また、通風路５３は図１のようにパッド部５５で分岐することが好ましい。このようにすることで、乗員の背中と臀部の広い範囲に均一に除湿空気を供給し、快適性が増す。

（実施の形態２）
図２は本発明の実施の形態２における空調座席装置の構成図である。本実施の形態と実施の形態１との違いは、除湿部５１を対流、輻射、または伝導で加熱する電気抵抗発熱体等の加熱部６２と、除湿部５１を密閉させる密閉部６３とを有する点である。

以上のように構成された空調座席装置について、以下、その動作、作用を説明する。吸着材を内蔵する除湿部５１は実施の形態１と同様の除湿モード運転をする前に、予め、水分を放出させて乾燥させておく必要がある。あるいは、除湿モードでの運転後に、再度使用するためには除湿部５１が吸着した水分を除去する必要がある。このため、水分を放出する脱着温度まで加熱部６２で加温する。そして脱着した水蒸気を含んで高温多湿になった空気は、送風機５０による送風により、通風路５３を経て穴５７から排出される。この再生モードは、乗員が着座していない駐車中などに実施される。これにより、除湿部５１の有する吸着材を交換することなく、長期に渡って除湿された空気を穴５７から供給する。また、除湿部５１の吸着能力を最大限に引き出した状態で空調座席装置を運転できる。しかも除湿部５１における結露水の処理も必要ない。

また、除湿部５１が水分を放出し終えると加熱部６２を停止させ、図中破線で示すように密閉部６３によって密閉され、待機状態となる。乗員が乗車すると図中実線で示すように密閉部６３が開放され、送風機５０が車室内の空気を乾燥状態になった除湿部５１に送り込む。このような構成により、駐車中などの待機状態において、除湿部５１が大気中の水分を吸着し、その除湿能力が低下するのを防ぐ。これは、加熱部６２を有さない、実施の形態１の構成に適用しても有効である。

なお、加熱部６２はステンレス等の金属薄板に切れ込み加工を行い伸張させたエキスパンドメタルや、ステンレス金属線を編んだ金網や、ステンレス薄板に穴加工を施した穴付板などの多孔体で構成するのが好ましい。上記構成において、エキスパンドメタルの切れ込みの切り欠き仕様や、金網の素線径・織目間隔、パンチングメタルの穴径やピッチなどの穴あけ仕様の変更は容易である。これらの変更によって、容易にかつ精度良く金属体の抵抗値を調節することが出来る。したがって、所望の発熱体をたやすく得られる。また、このような加熱部６２は多孔体のため、送風の圧力損失を低くする。さらに、加熱部６２が面状のため、大面積を均一に加熱できるので、除湿部５１が均一に加熱され、吸着材を効率よく再生することができる。

なお、ヒータ６０のシート５８として吸湿性の綿繊維の織布や不織布等の吸湿部材を用いると、駐車中などドライバーが非乗車時に、シート５８は車室内に必ず存在する水蒸気を拡散によって吸湿する。除湿モードでは除湿空気が通風路５３からシート５８を通って穴５７に通り抜けるが、その際シート５８に蓄えられた水蒸気を気化させる。その際気化潜熱を奪うので、シート５８が冷やされ、表皮５６を伝わって人体も冷却する。上記構成により、低湿度空気でシート５８、表皮５６を冷却するので、急速に冷涼感が得られる。

（実施の形態３）
図３は本発明の実施の形態３による空調座席装置の構成図である。本実施の形態と実施の形態２との違いは、除湿部５１を通過した空気を冷却する冷却熱交換器６４を設けている点である。

なお、熱交換器６４の形式は限定しないが、一般的には隔壁にフィンを付けたプレートフィン型熱交換器で車室内の空気で温度上昇した除湿空気を熱交換し、冷却する。また、除湿空気を座席骨格と熱交換し冷却する構成でも良い。また熱交換器６４を冷却するファン（図１２参照）を設けてもよい。そのファンの送風量を制御し、発生する熱量に応じて送風量を変化させてもよい。また熱交換器６４を車室等の空調装置（図示せず）の吹出風で冷却してもよい。さらに熱交換器６４と伝熱関係をもつ熱伝導材料を設け、熱交換器６４からさらに熱容量の大きい車体などへ熱を移動させてもよい。または熱交換器６４より熱容量の大きい蓄熱材料を、熱交換器６４と伝熱関係をもつように配してもよい。ペルチェ素子で熱交換器６４を冷却してもよい。冷却液の通る管とその冷却液を冷却する装置を設け、熱交換器６４を冷却してもよい。また通風路５３自体を送風や伝熱等により冷却しても熱交換器６４と同様の効果をもつ。

以上のように構成された空調座席装置について、以下、その動作、作用を説明する。前述のように、送風機５０によって除湿部５１に送られた車室内の空気は、除湿部５１で水分を吸着され湿度が低下する。それと同時にこの空気は吸着熱で発熱し、４８℃、１８％ＲＨ程度の状態になる。この高温低湿の空気は熱交換器６４に導かれ、車室空気で冷却され、例えば３７℃、３３％ＲＨの低湿空気となる。そして通風路５３に導かれ表皮５６の噴出穴５７から吹き出し、人体背側面を流れる。この場合、人体は除湿空気からの熱伝達が小さくなり、体表面の汗を気化させることで気化熱をうばい人体に冷涼間を与える。

以上のように、本実施の形態においては、温度が変動せずに乾燥した空気になる。よってカーエアコンの設定温度が高い場合などでも、より冷却感を感じさせ、汗のむれ感を解消して乗員がより快適に座れる。

（実施の形態４）
図４は本発明の実施の形態４による空調座席装置の再生モードの構成図で、図５は除湿モードの構成図、図６は各モードにおける動作のタイムチャートである。図７は別の構成の各モードにおける動作のタイムチャートである。

本実施の形態が実施の形態１と異なる点は、除湿部５１から座席本体外に連通した排出口６５と排出風路切替部（以降、切替部）６６を有する点である。切替部６６は、図４に示す再生モードにおいて排出口６５への通路を開き、通風路５３を閉じる。また図５に示す除湿モードにおいては排出口６５への通路を閉じ、通風路５３を開く。切替部６６はステッピングモータ６７等で駆動されるダンパ等である。

上記構成において図６に示すように、まず再生モード運転を行う。すなわち、図４のように除湿部５１は除湿性能を回復する。切替部６６は排出口６５への通路を開ける位置に切り替わり、加熱部６２が駆動し、例えば０．２ｍ³／分の流量で送風機５０を最初ｔ１停止させた後ｔ２駆動させる。図６ではｔ１＝２０秒、ｔ２＝1秒とし、以降繰り返す。除湿部５１がシリカゲルの吸着材を有する場合は吸着材が１２０℃まで加熱されると水蒸気が吸着材から脱着し始める。そして発生した水蒸気を送風機５０が排出口６５から車室内に放出させる。この場合、加熱部６２で発生した熱は吸着材６１表面に伝わる。このとき、吸着材６１表面が低温のときは送風機５０を駆動させないのが好ましい。そのようにすることで、吸着材６１表面温度が早く上昇し、吸着材６１から早く水蒸気が脱離する。また間欠的に送風することにより、連続的に低風量（例えば０．０２ｍ³／分の流量）で送風するより、吸着材の表面温度が高くなる。よって、フーリエの法則により吸着材６１内部への伝熱量が大きくなり、再生時間が早い。また、送風量の調整が不用なので装置を簡単な構成にすることができる。

なお、再生モードが終了した後は、図６に示すように、除湿モード運転を行う。除湿モードは図５に示すが、切替部６６を切替える以外は実施の形態２と同様なので説明を省略する。

以上説明したように本実施の形態では、まず再生モードを行った後、除湿モード運転を行う。実施の形態２では密閉部６３が除湿部５１を密閉するが、本実施の形態では密閉部がない。したがって前回の運転から長時間経過すると、拡散によって吸着材６１が吸湿し、除湿能力が低下する。このような場合でも、このような運転により、吸着材６１の吸着能力が回復し、長時間にわたって除湿モード運転を行った際人体に冷涼間を与えることのできる吸湿性能が確保できる。

また本実施の形態では、切替部６６と排出口６５を設けている。これにより再生モードを乗員が着座中に実施しても、高温高湿な空気が穴５７から噴出しない。よって駐車中等のエンジン停止時に加熱部６２や送風機５０を駆動することによる自動車バッテリの負荷が低減される。

なお、初回の再生モードにおける加熱部運転時間ｔｓ１と除湿モード運転時間ｔｊ１とをそれぞれ次回以降の再生モード運転の加熱部運転時間ｔｓ２、ｔｓ３、次回以降の除湿モード運転時間ｔｊ２、ｔｊ３より短くしてもよい。図７ではｔｓ１＜ｔｓ２＜ｔｓ３、ｔｊ１＜ｔｊ２＜ｔｊ３としている。ｔｓ１を短くすることによって、除湿運転に短時間で移行する。そして徐々に再生モード、除湿モードの時間間隔を長くしていき、定常運転に入る。このようにすることで、即効性を確保し、定常時までの切り替え不快感を減少させる。真夏の車室内は高温であるので、早急に冷涼間を感じたい要望に答えることができる。

（実施の形態５）
図８は実施の形態５における各モードにおける動作のタイムチャートである。本実施の形態における空調座席装置の基本的な構成は実施の形態４における図４、５と同様である。

図８に示すように、除湿部５１の除湿性能を回復させる再生モード終了後、除湿モードに移行するまでの間に、冷却モード運転を行う。冷却モード運転では、加熱部６２を停止して送風機５０を駆動させ吸着材６１の温度を下げる。そして冷却モード運転を行った後、切替部６６が排出口６５を閉じ、送風機５０を駆動して除湿モード運転を行う。上記構成によって、再生後、吸着材６１は高温になっているが、冷却モードで冷却される。これにより、吸着材６１は水蒸気を吸着しやすいようになる。また除湿モード運転に移行した際、送風機５０によって除湿部５１に送り込まれる空気は除湿部５１の顕熱をほとんど受けない。よって必要以上に高温の空気が穴５７から噴出して乗員に不快感を与えることがない。すなわち除湿モードに切り替わった直後の初期高温風吹き出しを防止でき冷涼感が向上する。

（実施の形態６）
図９は本発明の実施の形態６における空調座席装置の除湿モードの構成図、図１０は各モードにおける動作のタイムチャートである。本実施の形態は実施の形態４の構成に加え、除湿部５１の温度を検知する温度検知部７０を設け、送風機５０、加熱部６２、切替部６６の動作を制御する構成である。図１０に示すように、再生モード時は、切替部６６が排出口６５への通路を開き、加熱部６２を動作させる。温度検知部７０の測定温度が、設定値Ｔ１以上になったら送風機５０を駆動し、Ｔ２以下になったら停止する。すなわち、吸着材がＴ１まで加熱され、水蒸気が吸着材から脱着し始めると送風機５０を駆動する。このようにすることで、外気温に関係なく、吸着材６１から水蒸気が発生するまでは送風機５０が運転されないので、吸着材６１の温度上昇が早く、短時間で効率よく吸着材６１の再生ができる。吸着材６１がシリカゲルの場合は設定値Ｔ１を１２０℃、Ｔ２を９０℃とすればよい。

なお、吸着材６１がシリカゲルの場合は、１８０℃を超えるとシリカゲルの水酸基が破壊され、吸着性能が低下する。よって温度検知部７０の出力が１８０℃を超えそうになった場合は、送風機５０を連続的に送風する、あるいは加熱部６２の駆動を停止することが好ましい。このように所定温度に達したときに送風機５０を連続的に送風する、あるいは加熱部６２の駆動を停止する。これにより吸着材６１の劣化を防止することができる。

なお、図１１のタイムチャートに示すように、再生モードで除湿部５１の再生を行った後、除湿部５１が設定温度Ｔ３になるまで、加熱部６２を停止し送風機５０を駆動させる冷却モード運転を行う。このような構成により、外気温や、運転開始経過時間にかかわらず、冷却モード運転時間を最短にすることができ、人体に冷涼間を与えることのできる除湿運転時間を長くすることができる。

また、本実施の形態では、除湿部５１を通過した空気の湿度を検知する湿度検知部（以下、検知部）７７を有する。そして除湿モードにおいて処理空気の湿度をモニターする。そして処理空気の湿度が所定の湿度を超えると再生モードに移行するように制御する。このように構成することで一定の時間でモードを切替えるのに比べて除湿を確実にできる。また、再生モード開始時においては、送風機５０を一旦停止し、切替部６６で排出口６５への通路を開き、加熱部６２を駆動する。そして検知部７７の測定値が設定値以上になったら送風機５０を駆動する。このようにすることで除湿部５１の温度上昇が早くなる。

（実施の形態７）
図１２は本発明の実施の形態７による空調座席装置の断面図であり、図１３は座部、背部の空調ユニットの各モードにおける動作のタイムチャートである。

図１２において、座席５４は座部７１と背部７２を有する。冷却送風機（以下、送風機）７３Ａ，Ｂは除湿空気を冷却する熱交換器６４Ａ，Ｂにそれぞれ室内空気を送風する。図において実施の形態４ないし実施の形態６と同じ番号のものは同様の機能を果たし、特に座部７１の空調ユニットや部品の符号には添字Ａ、背部７２の空調ユニットや部品の符号には添字Ｂを付して区別している。上記構成において、運転開始時は、図１３に示すように、座部の空調ユニット５２Ａは再生モード運転を行う。このとき、排出風路切替部６６Ａは排出口６５Ａへの通路を開け、加熱部６２Ａが駆動し、例えば０．２ｍ³／分の流量の送風機５１Ａを最初２０秒停止させた後1秒駆動させる。以降再生モードではこの一連の動作を行う。除湿部５１の吸着材がシリカゲルの場合は、吸着材が１２０℃まで加熱されると水蒸気が吸着材から脱着し始める。送風機５０Ａは発生した水蒸気を排出口６５Ａから車室内に放出させる。一方、背部の空調ユニット５２Ｂはまず除湿モード運転を行う。除湿モードでは排出風路切替部６６Ｂが排出口６５Ｂへの通路を閉じ、送風機５０Ｂを駆動する。送風機５０Ｂは例えば０．２ｍ³／分の流量で車室内の空気を送風する。除湿部５１Ｂはこの空気の水分を吸着し、湿度を低下させる。このとき発生する吸着熱のため、空気は例えば４８℃、１８％ＲＨの状態となる。高温低湿の空気は熱交換器６４Ｂに導かれ、送風機７３Ｂにより車室空気で間接的に冷却され、３７℃、３３％ＲＨの低湿度空気となる。そして通風路５３Ｂに導かれ表皮５６の噴出穴５７Ｂから吹き出し、人体背側面を流すことで人体に冷涼間を与える。その際体表面の汗を気化させることで気化熱をうばい人体に冷涼間を与えるとともに、ムレ感を防止する。

次に図１３に示すように、座部空調ユニット５２Ａは除湿モード運転を行い、背部空調ユニット５２Ｂは再生モード運転を行う。この動作は上記説明において座部空調ユニット５２Ａと背部空調ユニット５２Ｂの動作を入れ替えるだけなので、詳細な説明は省略する。

以降、上記動作を繰り返すことで、一方の空調ユニットが再生モード時は、他方の空調ユニットが除湿モードを行い、交互に再生モードを行う。このような構成により、除湿風を連続的に人体に送風し、冷涼感が強まる。また加熱部が複数あっても、同時に作動しないため再生のための最大電流を１台分に抑えられる。よって自動車用の空調座席装置においては、オルタネーターの負荷を下げることができ、オルタネーターの小型化が実現できる。また、座部空調ユニット５２Ａと背部空調ユニット５２Ｂとを独立に設けることにより、湿度設定をかえる事もできる。

なお、図１２では座部空調ユニット５２Ａと背部空調ユニット５２Ｂをそれぞれ座部７１、背部７２に配している。しかし、両方を座部７１または背部７２に配してもよい。

（実施の形態８）
図１４は本発明の実施の形態８による空調座席装置の再生モードの断面図である。本実施の形態が実施の形態４と異なる点は、第２送風機７４を備え、少なくとも再生モードにおいて通風路５３に空気を送風する点である。上記構成において、除湿部５１の除湿性能を回復させる再生モード時は、ステッピングモータ６７が駆動され、排出風路切替部６６が排出口６５への通路を開ける。そして加熱部６２が駆動し、除湿部５１の吸着能力を回復する。このとき第２送風機７４を駆動し室内空気を通風路５３に導き、穴５７から吹き出す。乗員は送風によって冷涼感を得る。このように本構成によって再生モードにおいても冷涼感を得ることが出来る。また除湿モードと再生モードの切り替えを繰り返すことで人体には乾燥空気と室内空気が交互に送り込まれる。室内空気が送られた際衣類が吸湿し、次に乾燥空気が送り込まれた際気化潜熱をうばうので乗員はより強い冷涼感を連続的に得ることができる。また揺らぎ効果によって乗員は強い冷涼感を連続的に得ることができる。

（実施の形態９）
図１５は本発明の実施の形態９における空調座席装置の再生モードの断面図である。本実施の形態が実施の形態２と異なる点は、送風機５０から出て除湿部５１と並行に分岐し、通風路５３に合流する分岐風路９１を有する点である。そして密閉部６３が送風機５０からの送風を分岐風路９１と除湿部５１とのいずれかに切替える役割（切替部）を兼ねる。このような構成にすることにより、除湿モード運転中に除湿部５１の除湿能力が低下した場合、密閉部６３は送風機５０から出た風が除湿部５１に流入せずに分岐風路９１を通過するように切り替える。そして、送風された風が通風路５３を経由して穴５７から吹き出す。これは除湿部５１が除湿できる準備ができていない場合やさらに送風のみの運転を選択した場合も同様である。除湿部５１の除湿能力が十分な場合、密閉部６３は、送風機５０から出た風が除湿部５１を通過するように切り替え、送風された空気は除湿部５１で除湿されてから通風路５３を経由して穴５７から吹き出す。そこで、運転開始直後で汗があるときに気化乾燥させ、気化熱を皮膚表面から奪い冷却感を感じさせて汗のむれ感を解消し、除湿空気が必要なくなった時点で除湿部５１の除湿能力が低下して送風のみにすることができる。

さらに本実施の形態は、再生モードにおいて除湿部５１から発生する水蒸気を除去する減圧部９２と、排出風路切替部９３とを設けることが好ましい。再生モード運転中は、密閉部６３により除湿部５１と加熱部６２とを密閉する。そして加熱部６２を駆動させて除湿部５１を加熱し、吸着している水分を放出させる。そして切替部９３により減圧部９２への通路を開け、減圧部９２を駆動させる。これにより除湿部５１の吸着材に吸着した水分を脱離させ、除湿部５１の除湿能力を回復させる。この場合、除湿部５１は脱離熱を奪われ冷却される。このように構成することで、除湿モードでは、送風機５０で送られた風は除湿されるとともに、低温の除湿部５１で冷却され、低温低湿度空気を通風路５３に導き、穴５７から吹き出し、乗員は送風によって強い冷涼感を得る。さらに、再生モードにおいて送風機５０を駆動し室内空気を通風路５３に導き、穴５７から吹き出し、乗員は送風によって冷涼感を得る。このように本構成によって再生モードにおいても冷涼感を得ることが出来る。

なお、本実施の形態では加熱部６２で除湿部５１を加熱後に、減圧部９２で減圧して水蒸気を除去する。しかし、除湿モードと再生モードの切り替え頻度や使用環境によっては、必ずしも加熱部６２は必要ない。またその場合に減圧部９２により加熱部５１から脱離する水分を除去するのではなく、減圧によって水蒸気を脱離させた後、乗員の非乗車時に送風機５０で通風路５３を介して穴５７から吹き出すようにしてもよい。

（実施の形態１０）
図１６は本発明の実施の形態１０における空調ユニットの構成図であり、再生モード運転中の様子を示している。本実施の形態が実施の形態７における座部空調ユニット５２Ａと異なる点は、送風機５０からの送風量を調整する風量調整部（以下、調整部）９５を有している点である。再生モード時には、除湿部５１に送風する送風量を例えば０．０２ｍ³／分程度の微弱風となるように、調整部９５の開度を調整する。すなわち除湿モードの1／１０程度の風量とする。このようにすることにより、加熱部６２による除湿部５１の温度上昇が早くなるのと同時に、除湿部５１より脱離する水蒸気を送風により除去する。よって除湿部５１の吸着材の再生を短時間で行うことができる。すなわち相対的に除湿モードの運転時間割合が大きくなるので冷涼感が強くなる。

なお、再生モードにおいて、加熱部６２による除湿部５１の加熱を効率的に行うために、加熱部６２を、輻射エネルギーを発生するヒーターで構成することが好ましい。このようなヒーターは主として輻射エネルギーを発生するハロゲンヒーターやセラミック管内に発熱体を持った管ヒーターである。そしてエネルギーの輻射方向を除湿部５１の流路方向とする。このような加熱部６２は風路中に配置されるので、円筒状とすれば送風に対する抵抗が小さくなる。他の実施の形態にこのような構成を適用してもよい。さらに調節部９５や切替部６６を鏡面材料とし、加熱部６２の輻射エネルギーを除湿部５１の方向へ反射させることが好ましい。鏡面材料としては、ステンレス鏡面材料など輻射率が０．１から０．３程度のものを用いる。

あるいは、除湿部５１の吸着材に、例えば電気抵抗発熱線からなる加熱部６２を接触させても再生モードにおける除湿部５１の加熱は効率的になる。

また、図１６の空調ユニットは送風機５０の送風能力を調整する制御部９５を有している。制御部９５により送風機の送風量を微弱風とすることでも上述と同様の効果を得ることができる。送風機５０にＤＣモータ等回転数が可変のモータを用いることでこのような制御は容易に実現される。なお、図１６の空調ユニットは調整部９５と制御部９６の両方を有しているが、いずれか一方を有して再生モードにおける送風量を調整すればよい。

また、図１６では、排出口６５に通じる通路が除湿部５１より上方に配置されている。再生モードにおいて発生する水蒸気を含んだ空気は高温であるため、このように構成すると排出する空気が上昇気流となり、車室からの空気が吸着材に流入する流れが発生する。あるいは上述のように送風機５０による送風が微弱でも、この上昇気流により水蒸気を含んだ空気が容易に排出され、除湿部５１の再生時間が短くなる。

（実施の形態１１）
図１７は本発明の実施の形態１１による空調座席装置の再生モードの断面図であり、図１８は除湿部の斜視図、図１９は除湿部の断面図である。本実施の形態が実施の形態４と異なる点は、加熱部６２の表面に、除湿部５１として吸着材を担持した構成とする点である。また加熱部６２は、図１８のようにプリーツ加工した帯形状の電気抵抗発熱体で構成し、端子７５から通電して吸着材６１の水分を除去する。

図１９において、除湿部５１は、加熱部６２の表面にアンダーコート層７６を施し、さらにその表面に吸着材６１を担持した構成である。アンダーコート層７６は水酸化アルミニウムや硝酸セリウム等を焼結酸化させたもので、吸着材６１と化学的に結合し、密着性が向上する。またアンダーコート層７６を、ガラスフリットを塗布して焼結する構成とすれば、アンダーコート層７６の表面は凹凸状になる。そのため上記化学的結合に加え、物理的なアンカー効果が加わり、さらに密着性が向上する。このようなアンダーコート層７６により加熱冷却を繰り返しても吸着材６１が剥離せず、耐久性が向上する。

本実施の形態では、除湿部５１の内部に加熱部６２を備えているため、再生モードにおいて加熱部６２の熱が直接除湿材６１に伝わり吸着材の昇温速度が大きくなる。つまり再生時間を短くしても吸着した大部分の水蒸気が放出される。従って本実施の形態の空調ユニット８２は短時間で吸着能力が回復するため、断続的に除湿モードと再生モードを繰り返しても充分な除湿能力を発揮する。よって除湿部５１を大幅に小型化でき座席本体への組込みが容易となる。また直接吸着材６１を加熱するため、空気を加熱することが少なく、再生モードにおける電力消費が少ない。さらに長期放置された場合でも除湿部５１の吸着能力をすぐに再生でき、大気中の水蒸気を吸着するのを防止するための厳重なシール構成が不要となり、空調ユニットが小型化される。

また加熱部６２は波板状にプリーツ加工している。このようにすることで吸着材６１が空気と接触する面積が大きくなり、吸着材６１の占有空間が小さくなるので、空調ユニット８２全体が小型化される。

図２０〜図２２は、両端に端子７５を有する加熱部６２の概略を示している。図２０では加熱部６２を、ステンレス等の金属薄板に切れ込み加工を行い伸張させたエキスパンドメタルで構成している。図２１では加熱部６２を、ステンレス金属線を編んだ金網で構成している。また図２２では加熱部６２を、ステンレス薄板に穴加工を施した穴付板などの多孔体で構成している。上記構成において、エキスパンドメタルの切れ込みの切り欠き仕様や、金網の素線径・織目間隔、パンチングメタルの穴径やピッチなどの穴あけ仕様の変更は容易である。これらの変更によって、容易にかつ精度良く金属体の抵抗値を調節することが出来る。したがって、所望の発熱体をたやすく得られる。また、多孔体のため、ディッピング等によって吸着材６１を容易に担持できる。また、エキスパンドメタル等からなる加熱部６２の網目は開口しているので、除湿モードでは空気の吸着材６１への接触面積が大きくなる。よって除湿部５１単位体積あたりの吸着スピードが大きくなり、空調ユニット８２は小型になる。またこのような加熱部６２は多孔体のため、送風の圧力損失を低くする。再生モードでは、エキスパンドメタル等の端面全面に接触するように溶接した端子７５に通電させて発熱させる。エキスパンドメタルや金網、穴付板は薄板に切れ込みの入った、あるいは細線の構成のため、薄板に比べ同じ電気抵抗でも低熱容量であり、再生時間が短くなる。

なお、加熱部６２の周囲を電気絶縁体で覆えば、除湿部５１を配した除湿風路を金属製のものを漏電することなく用いることができる。また、加熱部６２を保護することになり、搬送時や組立て時に表面の吸着材６１が損傷を受けるのを防ぐ。

また、加熱部６２の周囲を断熱材で囲めば、加熱部６２による発熱を周囲の空気など除湿部５１以外へ伝熱するのを防止し、効率的に除湿部５１を加熱することができる。

また、加熱部６２の表面に多数の突起を設けると吸着材６１近傍の空気の流れが乱流となり、気流と吸着材６１との接触が促進される。これにより除湿部５１による水分の吸着が促進され、吸着能力が向上し再生時間が短縮される。

一例として、セラミック繊維を漉紙したセラミックペーパーをコルゲート加工した担体に、シリカゲルを吸着材として担持した除湿部５１と、ニクロム線を用い加熱部６２を構成する。このような構成では、再生モードにおいて１００Wの電力を加熱部６２に印加した場合１gの水分を脱離させるのに約５分かかる。しかし本実施の形態では、再生モードにおいて１ｇの水分を脱離させるのに同じ１００Ｗで、約３０秒で良い。したがって着座と同時に再生を開始しても、３０秒後には除湿モードに移行し、乗員は夏季の着座直後すぐに冷涼感を得ることができる。なお、再生モード３０秒−除湿モード３０秒−再生モード３０秒−除湿モード３０秒の繰り返し運転を行った場合の、２０代男性の背中の体表面温度の測定データと背中の冷涼感の申告値を図２３に示す。測定条件は室温３５℃・湿度５５％ＲＨの室内で、吹出風量０．２ｍ³／分・温度３７℃・湿度２０％ＲＨである。なお、再生モード中に送風はしていない。図からわかるように、最初の３０秒は再生中のため座席から熱を受け若干体温が上昇するが、３０秒から1分経過後に体温が約３℃低下する。そして冷涼感の申告値が「やや涼しい」のレベルに達し、乗員が強い冷涼感を得ることがわかる。以降、乗員の体温は再生モード中やや上昇、除湿モードでやや低下を繰り返し、少しずつ体温は上昇し定常状態に回復していく。しかしゆらぎ効果で冷涼感を強く感じるのと、背中の湿気が低減されるのとで冷涼感の申告値は「やや涼しい」を維持する。なお、間欠間隔は３０秒以下であれば、除湿風を吹き出していない間の温感も乗員は気にならない。

なお、日射等により表皮５６の温度が上昇している場合、低温高湿な空気を噴出する空調ユニットの運転開始時は表皮５６の熱で噴出空気が加熱される。したがって乗員に冷涼感を与えるまでにはある程度の時間が必要である。これに対し、本発明の実施の形態では、乾燥空気を直接乗員に供給するため、乗員にすばやく冷涼感を与えられる。また水分を除去する能力が高い。なお、送風機５０の送風量は０．２ｍ³／分として説明しているが、本発明はこれに限定されない。

また以上の実施の形態は車両に搭載する場合を主として説明しているが、オフィス等の座席に適用してもよい。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、各実施の形態固有の構成は、他の実施の形態に組み合わせて実施することが可能なものもあり、そのような組合せは本発明の範疇である。

本発明の実施の形態１における空調座席装置の構成断面図本発明の実施の形態２における空調座席装置の構成断面図本発明の実施の形態３における空調座席装置の構成断面図本発明の実施の形態４における空調座席装置の再生モードを説明する構成断面図本発明の実施の形態４における空調座席装置の除湿モードを説明する構成断面図本発明の実施の形態４における各モードの動作のタイムチャート本発明の実施の形態４における別の構成の各モードにおける動作のタイムチャート本発明の実施の形態５における各モードの動作のタイムチャート本発明の実施の形態６における空調座席装置の除湿モードを説明する構成断面図本発明の実施の形態６における各モードの動作のタイムチャート本発明の実施の形態６における別の構成の各モードにおける動作のタイムチャート本発明の実施の形態７における空調座席装置の構成断面図本発明の実施の形態７における座部、背部の除湿部の各モードにおける動作のタイムチャート本発明の実施の形態８における空調座席装置の再生モードを説明する構成断面図本発明の実施の形態９における空調座席装置の再生モードの構成断面図本発明の実施の形態１０における空調座席装置の空調ユニットの構成断面図本発明の実施の形態１１における空調座席装置の再生モードの構成断面図本発明の実施の形態１１における除湿部の斜視図本発明の実施の形態１１における除湿部の断面図本発明の実施の形態１１における除湿部の展開図本発明の実施の形態１１における他の除湿部の展開図本発明の実施の形態１１における別の除湿部の展開図本発明の実施の形態における空調効果を説明する図第１従来例の空調座席装置の構成図第２従来例の空調座席装置の斜視図第３従来例の空調座席装置の断面図図２６における空気乾燥装置の断面図図２６における他の空気乾燥装置の断面図

符号の説明

１背当部
２着座部
３座席
４ペルチェモジュール
５主熱交換器
６廃熱熱交換器
７表面カバー
８空気流吹出孔
９空気流通路
１０廃熱空気流通路
１１主ファン
１２副ファン
１３温度センサー
１４制御器
２１シート本体
２２表皮クロス
２３空気袋
２４冷却除湿器
２５加熱乾燥器
２６除湿乾燥装置
２７吸気通気路
２８排気通気路
２９背もたれ部
３０空気通路
３１透湿層
３２空気乾燥装置
３４空気フラップ
３５、３６反応容器
３７、３８空気入口
３９、４０空気出口
４１、４２電気ヒーター
４３ファン
５０、５０Ａ、５０Ｂ除湿送風機
５１、５１Ａ、５１Ｂ除湿部
５２、５２Ａ、５２Ｂ、８２空調ユニット
５３、５３Ａ、５３Ｂ通風路
５４座席
５５パッド部
５６表皮
５７、５７Ａ、５７Ｂ噴出穴
５８シート
５９ヒータ線
６０ヒータ
６１吸湿材
６２、６２Ａ、６２Ｂ加熱部
６３密閉部
６４、６４Ａ、６４Ｂ熱交換器
６５、６５Ａ、６５Ｂ排出口
６６、６６Ａ、６６Ｂ、９３排出風路切替部
６７ステッピングモーター
６８排出風路
７０温度検知部
７１座部
７２背部
７３Ａ、７３Ｂ冷却送風機
７４送風機
７５端子
７６アンダーコート層
７７湿度検知部
９１分岐風路
９２減圧部
９５風量調節部
９６制御部

Claims

表面に穴を設けた座席本体と、
前記座席本体の表面以外から空気を取り込む第１送風機と、
前記第１送風機で送風された空気を、吸着により除湿する除湿部と、
前記除湿部から前記座席本体の穴へ前記除湿部により除湿された空気を送る通風路と、を備え、
前記座席本体の表面に設けた穴から前記除湿部により除湿された空気が噴出する空調座席装置において、
前記除湿部で除湿後の空気を車室空気により冷却する熱交換器を、さらに備えた、
空調座席装置。