JP2006168463A - 車両用座席の温度調節装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の座席の温度調節装置は、座席の車体への組付けを妨げ、構造が複雑で、熱損失も大きかった。
【解決手段】車両用座席の温度調節装置は流路形成部材２０，温度調節部４０及びポンプ部３８から成る。流路形成部材は車両内に設けられ乗員が着座する座席の座部１０及び背もたれ部３０の表皮２５等の内側に、液体が循環する循環流路１６，３２を形成している。温度調節部は座部又は背もたれ部内に内蔵され流路形成部材に接続され、液体を電気的に加熱又は冷却する。ポンプ部は座部又は背もたれ部内に内蔵され、加熱又は冷却された液体を循環流路に循環させる。この温度調節装置において、温度調節部から流出し循環流路を循環する液体の温熱又は冷熱で表皮を加熱又は冷却する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の座席の表皮を加熱及び冷却する車両用座席の温度調節装置に関する。

通常車両には空調装置が装備されており、空調装置から夏期は冷風が、冬期は温風が車室に送り込まれる。但し、例え車室内が暖房又は冷房されても、座席が加熱又は冷却されなければ、十分に快適とは言えない場合がある。例えば冬期に車室を暖房した場合、車室内の空気に比べて座席は暖まり難く、冷たいままの座席に座った乗員は不快感を感じる。

上記事情を考慮して、座席の表皮を温度調節（暖房又は冷房）する技術が開発されている。すなわち座席内に電熱線を埋設して表皮を暖房する暖房装置や、座席内に熱電素子及びファンを埋設して冷風を表皮から吹き出して冷房する冷房装置が知られている。また、温冷水で表皮を暖房及び冷房する従来の車両用座席（特許文献１参照）を図６及び図７に示す。

この車両用座席では、座席１００の着席部１０１内及び背もたれ部１０４内にそれぞれホース１０２及び１０５を蛇行状に敷設し、供給ホース１０７及び排出ホース１０８を介して、高温発生器及び低温発生器（不図示）に接続している。座席１００を加熱するときは給水ホース１０７及び排水ホース１０８に高温流体（温水）を流し、冷却するときは給水ホース１０７及び排水ホース１０８に低温流体（冷水）を流す。
特表２００２−５０９５０２号公報

しかし、上記従来の車両用座席には以下の問題点がある。まず、給水ホース１０７及び排水ホース１０８が座席１００と、その外部の温度調節部としての高温発生器及び低温発生器との間に配設されている。そのため、座席１００を車体に組み付ける際、組み付けに手間がかかる上に、組み付け後給水ホース１０７及び排水ホース１０８内に液体を注入する作業が必要となる。

また、スライド式の座席１００のスライド範囲内で温度調節部の動作を保証するために給水ホース１０７及び排水ホース１０８をたわませる等の処理が必要である。このような給水ホース１０７及び排水ホース１０８は座席のスムーズなスライドを妨げたり、液体の漏れの原因となることがある。更に、給水ホース１０７及び排水ホース１０８が長くなる結果、その内部で流体を流通させるためには強力なポンプが必要になる。のみならず、流体が給水ホース１０７及び排水ホース１０８内の循環中の熱損失が大きくなる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、座席の車体への組付けを妨げず、構造が簡単にでき、小さい出力のポンプで流体を循環でき、熱損失も小さくて済む、車両用座席の温度調節装置を提供することを目的とする。

本願の発明者は、上記従来の問題点は、高温発生部及び低温発生部を座席の外部即ち車体の一部に配置したことに起因するとの知見を得て、温度調節器を座席の内部に配置することを着想して本発明を完成した。本発明による車両用座席の温度調節装置は、請求項１に記載したように、車両内に設けられ、乗員が着座する座席の座部及び背もたれ部の表皮の内側に液体が循環する循環流路を形成している流路形成部材、座部又は背もたれ部内に内蔵され流路形成部材に接続され液体を加熱又は冷却する温度調節部、及び座部又は背もたれ部内に内蔵され液体を循環流路に循環させるポンプ部を備える。この温度調節装置において、温度調節部から流出し循環流路を循環する液体の温熱又は冷熱で、座部及び背もたれ部の表皮を加熱又は冷却する。

本発明の車両用座席の温度調節装置によれば、温度調整部が座席に内蔵されているので、流路形成部材のうち、温度調節部と循環流路との間にある部分（往路部及び復路部）は、座席とともに移動する。その結果、温度調整部を内蔵する座席の車体への取付けが容易になり、しかもシートの前後方向のスライドが許容される。また、流路形成部材の往路部及び復路部の長さが短いので、ポンプの出力は小さくても済み、熱損失が小さくなる。

以下、本発明の種々の構成要素の種々の態様を説明する。本発明の車両用座席の温度調節装置の座席の座部はクッション、流路形成部材及び表皮等を含む。流路形成部材はクッションに埋設した流路形成部材により形成しても、通水孔を持つクッションの表層部で形成しても良い。流路形成部材は、その内部を液体が循環し表皮を加熱及び冷却する循環流路の他に、液体の温度を調節（加熱又は冷却）する温度調節部と、温度調節部から循環流路に液体を供給する往路部及び循環流路から温度調節部に液体を戻す復路部とを含む。循環流路は蛇行形状や渦巻形状を持つことができる。

循環流路及びクッションの表面と表皮との間に高い熱伝導性を持つ伝熱シートを介在させる。（請求項２参照）。このようにすれば、介在した伝熱シートが循環流路の熱を座部の表面全体に伝え（広げ）、循環流路の長さを短くでき、表面全体の温度分布を均一化できるためである。流路形成部材の短縮によりその流路抵抗が小さくなり、ポンプの出力が小さくて済むとともに、熱損失を小さくできる。

なお、座部の上面を背もたれ部の前面に対応させ、下面を背もたれ部の背面に対応させて考えれば、背もたれ部の構成は基本的に座部の構成と同様に考えることができる。

温度調節部は座席内に配置され、少なくとも加熱器及び冷却器を含み、更に加熱用熱交換器及び冷却用熱交換器や、蓄熱器を含むことができる。温度調節部全体を座部の下面又は背もたれ部の背面に配置したり、座部と背もたれ部とに分けて配置することもできる。加熱器は液体を加熱するもので、例えば電気的に加熱する電気ヒータから成る。冷却器は液体を冷却するもので、例えば電気的に冷却する熱発電素子（ペルチェ素子）から成ったり（請求項６参照）、蒸気圧縮サイクルの蒸発器から成る（請求項７参照）。加熱器に隣接して加熱用熱交換器を配置し、冷却器に隣接して冷却用熱交換器を配置することができる。

蓄熱器は温水の温熱又は冷水の冷熱を蓄えておくもので（請求項３参照）、蓄熱器内の温水又は冷水で座席を素早く加熱又は冷却することができる。流路形成部材内の液体の循環方向で加熱器等の下流側に設けることが望ましく、また温水又は冷水を貯留する少なくとも一つの蓄熱容器を含むことができる。なお、例えば太陽電池を使用すれば、駐車中等でも温冷熱を蓄熱できる。

蓄熱器は加熱器及び冷却器と別体に設けても、一体に設けても良い。一体の場合、加熱器及び冷却器の一部を蓄熱容器内に収容できる（請求項４参照）。このようにすれば、加熱器、冷却器及び蓄熱器の構造が簡単になるのみならず、温熱又は冷熱のロスが少なくなる。蓄熱器は、加熱器及び冷却器の作動時に蓄熱し、加熱器などの作動停止後も蓄熱状態を維持する。また、蓄熱器内に液体の温度を検知する温度センサを備え、駐車時等に実際の液体温度が目標とする液体温度から外れた場合に、加熱器又は冷却器を作動させて、目標とする液体温度に維持することができる。

ポンプは加熱又は冷却された液体を流路形成部材の循環流路内で循環させるもので、座席内でチューブの往路部に配置することが望ましい。復路部は圧力が低くて負圧でつぶれやすいが、往路部は圧力が高く負圧でつぶれ難いからである。ポンプは例えば乗車した乗員が所定部材の操作により作動させることができる。但し、乗車前にドアロックが解除された時点又はドアが開放された時点からポンプの運転を開始することができる（請求項５参照）。このようにすれば、着席前から液体が循環して座席が加熱又は冷却が開始され、暖房又は冷房の即効性が高まる。

以下、発明を実施するための最良の形態を添付図面を参照しつつ説明する。

＜第１の最良の形態＞
（構成）
図１を参照しつつ車両の座席を説明する。座席は座部１０と背もたれ部３０とを含む。座部１０はクッション１２、流路形成部材２０の循環流路１６及び表皮２５などを含む。図２及び図３に循環流路１６及びその周辺を示す。なお、図２では表皮２５は図示を省略しており、図３は図２の３−３断面図である。クッション１２の表面に所定パターンで溝１３が形成され、その溝１３に断熱材１４を介して概ねループ状（厳密にはＣ字形状）に延びた一本の流路形成部材２０の循環流路１６が埋められている。クッション１３及び循環流路１６の表面全体に高熱伝導性の伝熱シート２４が被せられ、その上面が表皮２５で覆われている。

背もたれ部３０はクッション３１、流路形成部材２０の循環流路３２、高熱伝導性の伝熱シート（不図示）及び表皮３３などを含む。クッション３１の表面に所定パターンで形成された溝に断熱材（不図示）を介して流路形成部材２０の循環流路３２が埋められている。クッション３１及び循環流路３２の表面全体が高熱伝導性の伝熱シート（不図示）を介して表皮３３で覆われている。流路形成部材２０は上記循環流路１６及び３２の他にも、後述する加熱・冷却部２１、往路部３６及び復路部３７を含む。

なお、座部１０のクッション１２及び循環流路１６と表皮２５との間に、熱伝導性が良く柔軟な素材（不図示）が充填されており、これにより、表皮２５に柔軟性を与えることができる。背もたれ部３０についても同様である。

図１及び図４に示すように、座部１０のクッション１２の下面１１内に流路形成部材２０の加熱・冷却部２１と循環流路１６及び３２との間に延びる往路部３６及び復路部３７が配置されている。即ち、往路部３６には加熱器２１等寄りに蓄熱器４８が、循環流路１６寄りに切換弁２８が、両者の間にポンプ３８が配置されている。座部１０内の循環流路１６の入口１７ａが往路部３６の端部に連続し、循環流路１６の出口１７ｂが背もたれ部３０内の循環流路３２の入口３３ａに連続している。循環流路３２の出口３３ｂが復路部３７の端部に連続している。また、復路部３７の途中に逆止弁２９が配置され、循環流路３２から加熱・冷却部２１に向かうｚ方向の流れのみを許している。

図１及び図４を参照しつつ、座部１０のクッション１２の下面１１に配置された温度調節部４０及び蓄熱器４８について説明する。温度調節部４０は、加熱器４１及び加熱用熱交換器４２と、冷却器４５及び冷却用熱交換器４４と、蓄熱器４８とから成る。このうち、加熱器４１は電気式ヒータ等から成り、加熱器４１に隣接して加熱用熱交換器４２が配置されている。冷却器４５はペルチェ素子等から成り、冷却器４５に隣接して冷却用熱交換器４４が配置されている。加熱用熱交換器４２及び冷却用熱交換器４４を流路形成部材２０の加熱・冷却部２１が通過し、往路部３６内を流れる液体は加熱・冷却部２１で加熱されて温水になり、又は冷却されて冷水になる。

蓄熱器４８は温熱（温水）又は冷熱（冷水）を蓄えるもので、液体の循環方向（図４で時計方向）で、加熱器４１及び冷却器４５の下流側に配置され、内側容器４９ａ及び外側容器４９ｂから成る真空二重容器構造を持つ。流路形成部材２０の一対の開口部２７が内側容器４９ａ内に延びており、内側容器４９ａの内部に温水又は冷水を供給するようになっている。内側容器４９ａと外側容器４９ｂとの間の空間は断熱のため真空になっている。この蓄熱器４８は温熱蓄熱器又は冷熱蓄熱器として作用する。切換弁２８は第１切換位置では液体をｘ方向に流し、第２切換位置ではｙ方向に流す。

蓄熱器４８の下流側で切換弁２８の上流にポンプ３８が配置され、所定部材の操作により加熱器４１又は冷却器４５の作動と同期して作動する。但し、ドアのロック解除と同期しても良い。ポンプは座部１０の第１循環流路１６内、及び背もたれ部３０の第２循環流路３２内で、液体を循環させるようになっている。

（作用）
加熱時は、温度調節部４０の加熱器４１が発熱し、加熱・冷却部２１内の液体が加熱用熱交換器４２により熱交換されて温水になる。切換弁２８が第１切換位置にあるので、温水は矢印ｙで示すように、ポンプ３８によって流路形成部材２０の往路部３６から座部１０の第１循環流路１６及び背もたれ部３０の第２循環流路３２を循環され、座部１０及び背もたれ部３０の表皮２５及び３３を加熱する。その後温水は矢印ｚで示すように復路部３７から加熱・冷却部２１に戻る。

冷却時は、冷却器４５が冷え、加熱・冷却部２１内の液体が冷却用熱交換器４４により熱交換されて冷水になる。冷却された冷水はポンプ３８によって流路形成部材２０の往路部３６から第１循環流路１６及び第２循環流路３２を循環され、座部１０及び背もたれ部３０の表皮２５及び３３を冷却する。その後冷水は、復路部３７から加熱・冷却部２１に戻る。

エンジンの停止時など、加熱器４１、冷却器４５及びポンプ３８等が作動しないときは、切換弁２８を第２切換位置に切り換える。すると、液体は矢印ｘで示すように流れ、循環流路１６及び３２を循環せず、蓄熱器４８の内側容器４９ａに、温水の持つ温熱又は冷水の持つ又は冷熱が蓄えられる。

（効果）
この最良の形態によれば第１に、座席の車体への取付けが容易になり、座席の前後方向のスライドを許容できる。即ち、温度調節部４０を座席の座部１０の下面１１内に配置したので、流路形成部材２０の加熱・冷却部２１と循環流路１６及び３２とを結ぶ往路部３６及び復路部３７も下面１１内に配置でき、往路部３６及び復路部３７が座席の車体への取付けや、車体に対する座席のスライドを妨げない。

第２に、ポンプ３８の出力が小さくて済み、流路形成部材２０での熱損失が小さくなる。これは、循環流路１６と表皮２５との間に伝熱シート２４を介在させるとともに循環流路３２と表皮３３との間に伝熱シート（不図示）を介在させたので第１循環流路１６及び第２循環流路３２の長さが短くなり、しかも加熱器４１及び冷却器４５等を座部１０に内蔵したので往路部３６及び復路部３７の長さが短くなったためである。

第３に、短時間に暖房効果又は冷房効果が得られ、即効性を上げることができる。これは、温度調節部４０に加熱器４１及び冷却器４５の他に蓄熱器４８を設けたためである。駐車後の乗車時などに加熱器４１及び冷却器の作動前に第１切換位置に切り換えて液体をｙ方向に流し、蓄熱器４８内の温水又は冷水をポンプ３８で循環させれば、加熱器４１及び冷却器４５で液体を加熱又は冷却する前でも暖房又は冷房効果が得られる。なお、復路部３７での液体の逆流は逆止弁２９により防止される。また、蓄熱器４８と加熱器４１等とポンプ３８との間に配置したので、温熱又は冷熱が効果的に蓄熱できる。

第４に、座部１０のクッション１２及び循環流路１６の表面と表皮２５との間に高熱伝導性の伝熱シート２４（図３参照）を介在させたので、循環流路１６の長さを小さくしながら、座部１０等の表面全体の温度を均一に保つことができる。背もたれ部３０でも同様の効果が得られる。第５に、座部１０のクッション１２の溝１３と流路形成部材２０の循環流路１６との間に介在させた断熱材１４が、循環流路１６からの温熱や冷熱の放散を防止し、熱のロスが減る。背もたれ部３０でも同様の効果が得られる。第６に、高圧となる往路部３６にポンプ３８を配置したので往路部３６がつぶれ難い。

＜第２の最良の形態＞
（構成）
図５に第２の最良の形態の要部を示す。この最良の形態の座席（不図示）の構成は基本的に上記第１の最良の形態のそれと同じであるが、温度調節部の構成が第１実施例とは異なる。従って、以下の説明では、座席の説明は第１の最良の形態の説明を適宜流用し、温度調節部を中心に説明する。

その内部に液体が充填された、蓄熱器として機能するケース５０の内面に、小型蒸気圧縮サイクル５５の冷却器（蒸発器）５６が配置され、冷却器５６の内側に加熱器（ヒータ）５２が配置されている。蒸気圧縮サイクル５５は蒸発器５６の他に、圧縮機５７、膨張弁５８及び凝縮器５９を含み、蒸発器５６で液体から吸熱して冷却する。ケース５０、ヒータ５２及び蒸発器５６で温度調節部内蔵式蓄熱器５３が構成されている。別言すれば、温度調節部たるヒータ５２及び冷却器に、５６に蓄熱器５０が一体されている。

流路形成部材２０の往路部３６及び復路部３７の端部がケース５０内の冷却器５６とヒータ５２との間の空間に延びており、復路部３７から戻った液体がヒータ５２で加熱され、又は冷却器５６で冷却される。往路部３６に温水又は冷水を座席の循環流路１６及び３２に送り出すポンプ３８が配置され、このポンプ３８はドアロックの開放又はドアの開きにより作動を開始するようになっている。また、ケース５０内には液体の温度を検出する水温センサ６１が配置されている。

（作用）
乗車した乗員が所定部材を操作すると、加熱（暖房）時はヒータ５２がケース５０内の液体を加熱し、温水をポンプ３８で座部１０の第１循環流路１６及び背もたれ部３０の第２循環流路３２に送り、表皮２５及び３３を加熱する。冷却（冷房）時は冷却器５６がケース５０内の液体を冷却し、冷水をポンプ３８で座部１０の第１循環流路１６、及び背もたれ部３０の第２循環流３２に送り、表皮２５及び３３を冷却する。

ケース５０、ヒータ５２及び冷却器５６が一体に構成されているので、上記ヒータ５２及び冷却器５６の作動時にケース５０内に温熱又は冷熱が蓄積され、加熱器５２などの作動停止後も保温状態を維持する。

（効果）
この最良の形態によれば、上記第１の最良の形態の効果と同様の効果が得られ、その他にも以下の効果が得られる。まず、加熱器としてのヒータ５２及び冷却器としての蒸発器５６が同じケース１０内に収容され、これら三者で温度調節部内蔵式蓄熱器５３を構成している。そのため、ケース５０、ヒータ５２及び冷却器５６の部品点数が少なく、構造が簡単になる。

加えて、ヒータ５２、冷却器５６及びケース５０での熱のロスを小さくでき、これに関連して、ヒータ５２及び冷却器５６の温度制御がケース５０の温度制御につながり、温度制御が簡単になる。更に、太陽電池などで駐車時も加熱器５２及び冷却器５６を断続運転するとともに、ケース５０内に配置した水温センサ６１で水温を検知することにより、液体の温度が目標温度付近に維持される。

本発明の第１の最良の形態を示す一部断面説明図である。 上記最良の形態の座部及び背もたれ部のチューブの配置を示す斜視図である。 図２の３−３断面図である。 チューブ及び温度調整部を説明する模式説明図である。 本発明の第２の最良の形態を示す要部説明図（断面図）である。 従来例を示す前方斜視図である。 従来例を示す後方斜視図である。

符号の説明

１０：座部 １２：クッション
１６、３２：循環流路 ２０：チューブ
２４：伝熱シート ２５：表皮
３０：背もたれ部 ３６：往路部
３７：復路部 ３８：ポンプ
４０：温度調節部 ４１：加熱器
４５：冷却器 ５０：ケース
５２：加熱器 ５３：温度調節部内蔵式蓄熱器
５６：冷却器

Claims (7)

1. 車両内に設けられ乗員が着座する座席の座部（１０）及び背もたれ部（３０）の表皮（２５等）の内側に、液体が循環する循環流路（１６，３２）を形成している流路形成部材（２０）、
   前記座部又は前記背もたれ部内に内蔵され前記流路形成部材に接続され、前記液体を加熱又は冷却する温度調節部（４０）、及び
   前記座部又は前記背もたれ部内に内蔵され、加熱又は冷却された前記液体を前記循環流路に循環させるポンプ部（３８）を備え、
   前記温度調節部から流出し前記循環流路を循環する前記液体の温熱又は冷熱で、前記座部及び前記背もたれ部の前記表皮を加熱又は冷却することを特徴とする車両用座席の温度調節装置。
2. 前記座部又は前記背もたれ部の前記循環流路と前記表皮との間に、該循環流路内の前記液体の温熱又は冷熱を該表皮に伝える伝熱シート（２４等）が介在されている請求項１に記載の車両用座席の温度調節装置。
3. 前記座部又は前記背もたれ部に、加熱又は冷却された前記液体を貯留する蓄熱器（３８；５０）を有し、該蓄熱器内の前記液体を前記ポンプ部により前記循環流路に循環させる請求項１又は２に記載の車両用座席の温度調節装置。
4. 前記蓄熱器は少なくとも一つの蓄熱容器を含み、前記温度調節部の少なくとも一部（５２）は該蓄熱容器内に内蔵され、加熱又は冷却された前記液体を前記ポンプにより前記循環流路に循環させる請求項３に記載の車両用座席の温度調節装置。
5. 前記ポンプ部は、乗車時のドアのアンロック時又はドアの開放時に作動する請求項１から３の何れか一つに記載の車両用座席の温度調節装置。
6. 前記温度調節部はペルチェ素子を含む請求項５に記載の車両用座席の温度調節装置。
7. 前記温度調節部は冷媒の凝縮及び蒸発により熱の発生又は吸収を行う熱交換器を含む請求項５に記載の車両用座席の温度調節装置。

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