熱電素子を有する温度制御システム
特定の開示する実施形態は、車両の乗員室内の温度を制御することに関する。例えば、温度制御システム（ＴＣＳ）が、車両の乗員室に気流を送達するように構成された風洞を含むことができる。ＴＣＳは、１つの熱エネルギー源、及び風洞に接続された熱伝達装置を含むことができる。第１の流体回路が、熱エネルギー源及び熱電素子（ＴＥＤ）に冷却剤を循環させることができる。第２の流体回路が、ＴＥＤ及び熱伝達装置に冷却剤を循環させることができる。バイパス回路が、ＴＥＤを迂回して熱伝達装置に熱エネルギー源を接続することができる。アクチュエータにより、冷却剤をバイパス回路、又は第１の流体回路及び第２の流体回路のいずれかを選択的に循環させることができる。熱エネルギー源が気流に熱を供給できる状態にあると判断された場合、制御装置がアクチュエータを動作させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
〔関連出願との相互参照〕
本出願は、米国特許法第１１９条（ｅ）に基づき、２００９年５月１８日に出願された「熱電素子及び共用熱交換器を使用する温度制御システム」という名称の米国仮特許出願第６１／１７９，３１４号の利益を主張するものであり、該特許はその内容全体が引用により本明細書に組み入れられて本明細書の一部を成す。
【０００２】
本発明は、一般に環境制御に関し、より具体的には、車両内の温度制御に関する。
【背景技術】
【０００３】
通常、車両の乗員室は、暖房、換気及び空調（ＨＶＡＣ）システムによって冷暖房される。ＨＶＡＣシステムは、熱交換器を通じて空気を加温又は冷却してから乗員室内に流入させるように空気の流れを導く。車両の乗員室の冷暖房用エネルギーは、例えば内燃機関などの燃料供給式エンジンから供給することができる。熱交換器では、例えば、空気と水グリコールクーラントなどの冷却剤との間でエネルギーが伝達される。この空気は、外気から、又は乗員室から再循環した空気と外気の混合物から供給することができる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本明細書で説明する実施形態はいくつかの特徴を有し、これらのうち単独で望ましい特性を担うものは１つもない。ここで、特許請求の範囲によって表される本発明の範囲を限定することなく、有利な特徴の一部について手短に説明する。
【０００５】
特定の開示する実施形態は、車両の乗員室内の温度を制御することに関する。例えば、温度制御システム（ＴＣＳ）が、車両の乗員室に気流を送達するように構成された風洞を含むことができる。ＴＣＳは、１つの熱エネルギー源、及び風洞に接続された熱伝達装置を含むことができる。第１の流体回路が、熱エネルギー源及び熱電素子（ＴＥＤ）に冷却剤を循環させることができる。第２の流体回路が、ＴＥＤ及び熱伝達装置に冷却剤を循環させることができる。バイパス回路が、ＴＥＤを迂回して熱伝達装置に熱エネルギー源を接続することができる。アクチュエータにより、冷却剤をバイパス回路、又は第１の流体回路及び第２の流体回路のいずれかに選択的に循環させることができる。熱エネルギー源が気流に熱を供給できる状態にあると判断された場合、制御装置がアクチュエータを動作させることができる。
【０００６】
いくつかの実施形態は、車両の乗員室内の温度を制御するためのシステムを提供し、このシステムは、車両の乗員室に乗員用の気流を送達するように構成された少なくとも１つの乗員用風洞と、少なくとも１つの熱エネルギー源と、乗員用風洞に接続された少なくとも１つの熱伝達装置と、少なくとも１つの熱電素子（ＴＥＤ）と、熱エネルギー源及びＴＥＤに冷却剤を循環させるように構成された第１の流体回路と、ＴＥＤ及び熱伝達装置に冷却剤を循環させるように構成された、第１の流体回路とは別の第２の流体回路と、熱伝達装置に熱エネルギー源を接続するように構成された少なくとも１つのバイパス回路と、冷却剤を第１の流体回路及び第２の流体回路の代わりにバイパス回路内に循環させるように構成された少なくとも１つのアクチュエータと、少なくとも１つの制御システムとを含む。制御システムは、熱エネルギー源が気流に熱を供給できる状態にあると判断された場合にアクチュエータを動作させ、これにより冷却剤を第１の流体回路及び第２の流体回路内の代わりにバイパス回路内に循環させることができる。
【０００７】
さらなる実施形態は、冷却剤を第２の流体回路内に循環させるように構成されたポンプを含むことができる。システムは、乗員用風洞に動作可能に接続された蒸発器を含むこともできる。熱エネルギー源は、車両エンジン、車両エンジンから熱エネルギーを供給されるヒーターコア、排気システム、別の適当な熱源、又はこれらの供給源の組み合わせとすることができる。別の実施形態は、乗員用風洞内に動作可能に接続されて、乗員用の気流を熱伝達装置を横切って送るように構成されたブレンドドアを含むことができる。いくつかの実施形態では、アクチュエータを、流体制御装置、弁、調整器、又はこれらの構造の組み合わせとすることができる。
【０００８】
さらなる実施形態は、ＴＥＤを低温コアに接続するように構成された第３の流体回路を含むことができる。この低温コアは、流体から外気に熱を放散するように構成されたラジエータとすることができる。第３の流体回路は、流体を適切に移動させるためのポンプを含むこともできる。制御システムは、システムが暖房モード又は冷房モードのいずれで動作しているかを判断し、システムが冷房モードで動作していると判断した場合、冷却剤を第３の流体回路内に循環させるべく少なくとも１つのアクチュエータを動作させるようにさらに構成することもできる。
【０００９】
いくつかの実施形態では、熱エネルギー源が閾値温度に達した場合、熱エネルギー源は、乗員用の気流に熱を供給できる状態にある。コントローラは、熱エネルギー源を循環する冷却剤が閾値温度に達した場合、熱エネルギー源が乗員用の気流に熱を供給できる状態にあると判断することもできる。
【００１０】
いくつかの実施形態は、車両の乗員室内の温度を制御する方法を提供し、この方法は、車両の乗員用風洞内に動作可能に接続された少なくとも１つの熱伝達装置を横切って乗員用の気流を移動させるステップと、車両の温度制御システムを、熱伝達装置を含む第１の流体回路と熱エネルギー源を含む第２の流体回路との間で熱電素子（ＴＥＤ）が熱エネルギーを伝達する第１の動作モードで動作させるステップと、温度制御システムが第１の動作モードで動作した後に、温度制御システムを第２の動作モードに切り替えるステップとを含む。第２の動作モードでは、温度制御システムが、熱伝達装置及び熱エネルギー源と熱連通しているバイパス回路を開く。バイパス回路は、熱伝達装置と熱エネルギー源との間でＴＥＤを使用せずに熱エネルギーを伝達するように構成される。
【００１１】
他の実施形態では、熱エネルギー源が閾値温度に達した場合、温度制御システムが第２のモードに切り替わる。この熱エネルギー源は、自動車エンジンとすることができる。温度制御システムは、第２の流体回路内の流体の温度が閾値温度に達した場合、一定時間が経過した場合、乗員用の気流の温度が閾値温度に達した場合、或いは他のいずれかの特定条件、又はこれらの条件の組み合わせなどのその他の基準に基づいて第２のモードに切り替わることもできる。
【００１２】
特定の実施形態は、車両の乗員室内の温度を制御する装置を製造する方法を提供し、この方法は、車両の乗員室に乗員用の気流を送達するように構成された少なくとも１つの乗員用風洞を設けるステップと、乗員用風洞に少なくとも１つの熱伝達装置を動作可能に接続するステップと、少なくとも１つの熱電素子（ＴＥＤ）を設けるステップと、冷却剤を循環させるように構成された第１の流体回路を熱エネルギー源及びＴＥＤに動作可能に接続するステップと、冷却剤を循環させるように構成された第２の流体回路をＴＥＤ及び熱伝達装置に動作可能に接続するステップと、冷却剤を循環させるように構成された少なくとも１つのバイパス回路を熱エネルギー源及び熱伝達装置に動作可能に接続するステップと、冷却剤を第１の流体回路及び第２の流体回路の代わりにバイパス回路内に循環させるように構成された少なくとも１つのアクチュエータを設けるステップと、熱エネルギー源が乗員用の気流に熱を供給できる状態にあると判断された場合に少なくとも１つのアクチュエータを動作させるように構成された少なくとも１つの制御装置を設けるステップとを含む。
【００１３】
いくつかの実施形態では、乗員用風洞が、第１の風洞及び第２の風洞を含むことができる。第２の風洞は、第１の風洞に対して少なくとも部分的に平行に配置することができる。乗員用風洞は、第１の風洞及び第２の風洞を通過する気流の向きを選択的に変えるように構成されたブレンドドアを含むこともできる。熱伝達装置は、第２の風洞内にのみ配置することができる。
【００１４】
他の実施形態では、乗員用風洞に蒸発器を動作可能に接続することができる。いくつかの実施形態は、低温コアを含むこともできる。低温コア及びＴＥＤには、第３の流体回路を動作可能に接続することができる。この第３の流体回路を、冷却剤を循環させるように構成することができる。
【００１５】
以下の図面及び関連する説明は、本開示の実施形態を例示するために示すものであり、特許請求の範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】温度制御システムの実施形態の概略図である。
【図２】迂回可能なＴＥＤを有する温度制御システムの実施形態に関するフロー図である。
【図３】冷房回路及び暖房回路を含む温度制御システムの実施形態の概略図である。
【図４】図３に示す温度制御システムの実施形態に関するフロー図である。
【図５】エンジンの暖気期間に対応する暖房モードにある温度制御システムの実施形態の概略図である。
【図６】エンジンが十分に暖かい場合の暖房モードにある温度制御システムの実施形態の概略図である。
【図７】冷房モードにある温度制御システムの実施形態の概略図である。
【図８】代替の冷房モードにある温度制御システムの実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本明細書では特定の好ましい実施形態及び実施例を開示するが、発明の主題は、具体的に開示する実施形態を超えて他の代替の実施形態及び／又は本発明の用途、及び本発明の修正例及び同等物にも及ぶ。従って、本明細書に開示する本発明の範囲は、後述する特定の実施形態のいずれかによって限定されるものではない。例えば、本明細書に開示するあらゆる方法又は処理では、方法又は処理の作用又は動作をいずれかの適当な順序で実行することができ、必ずしもいずれかの特定の開示する順序に限定されるわけではない。
【００１８】
様々な実施形態を従来技術と対比させるために、これらの実施形態の特定の態様及び利点について説明する。必ずしも全てのこのような態様又は利点が、いずれかの特定の実施形態によって達成されるわけではない。従って、例えば、本明細書で教示するような１つの利点又はまとまった利点を、やはり本明細書で教示又は示唆できる他の態様又は利点を必ずしも達成せずに達成又は最適化するような形で様々な実施形態を実施することができる。実施形態によっては、特定の温度制御及び／又は流体回路構成との関連で説明するものもあるが、本発明をその他のシステム構成とともに使用することもできると理解されたい。さらに、本発明は車両との使用に限定されているが、温度制御が望まれる他の環境でも有利に使用することができる。
【００１９】
通常、車両の乗員室の温度は、暖房、換気及び空調（ＨＶＡＣ）システムを使用して制御される。システムを暖房に使用する場合、車両エンジンが、流体回路を介して乗員室用の気流に熱エネルギーを供給することができる。気流内に配置された（ヒーターコアなどの）熱交換器を、気流が乗員室に入り込む前に、熱交換器を横切る気流に熱エネルギーを伝達するように構成することができる。このような構成では、エンジンの始動後に、車両のエンジン又はヒーターコアが、車両乗員室に導かれる空気をヒーターコアが十分に加熱できる温度に達して空気の温度が車両の乗員にとって快適なものとなるのに数分などの相当量の時間がかかる可能性がある。ヒーターコアが、乗員室が快適となるのに十分な熱エネルギーを乗員室用の気流に伝達できる温度に達した場合、ヒーターコア及び／又はエンジンが気流を加熱「できる状態にある」と言うことができる。
【００２０】
冷房は、圧縮機を基本とする（蒸発器などの様々な構成部品を含む）冷却システムを使用して、乗員室に入り込む気流を冷却することにより行うことができる。車両エンジンがエネルギーを供給して、冷房システムの構成部品に（機械的又は電気的結合などを介して）動力を与えることができる。冷房システムの多くの構成部品は、暖房システムの構成部品とは別個のものであることが多い。例えば、通常、冷房システムは、ヒーターコアとは別の熱交換器を使用して乗員室用の気流に接続される。
【００２１】
自動車のＨＶＡＣアーキテクチャは、乗員室用冷暖房システムの１又はそれ以上の部分を補完する、又はこれに取って代わる１又はそれ以上の熱電素子（ＴＥＤ）を含むことができる。熱電素子に電気エネルギーを供給することにより、１又はそれ以上の流体回路及び／又は熱交換器を介して乗員用の気流との間で熱エネルギーを伝達することができる。熱電素子は、独立型の加熱器として、乗員室及びエンジンが設定温度に達した後でも通電したままにすることができる。このような構成を使用するシステムでは、乗員室を暖めるのにエンジンからの廃熱で十分な場合があるので、車両エンジンが乗員室を暖めるのに十分な温度に達すると、熱電素子に印加されるエネルギーが無駄になる恐れがある。
【００２２】
いくつかの実施形態では、ＴＥＤを、乗員室の暖房及び冷房を補完するように構成することができる。例示的な構成では、エンジン及び熱電素子が、乗員用の気流に接続する１又はそれ以上の熱交換器に熱を伝達することができる。しかしながら、通常、暖冷房システムに熱電素子を追加すると、２又はそれ以上の熱交換器を含むことができるＨＶＡＣシステム設計に大きな影響が及ぶ。従って、追加の熱交換器又は通常のＨＶＡＣシステム設計で使用されていないその他の構成部品を数多く必要とすることなく、乗員室を素早く及び効率的に暖房及び／又は冷房できる改善された温度制御システムが必要とされている。システムは、エンジン及び／又は熱電素子から選択的に暖房を行う一方で、乗員用の気流に接続された共通の熱交換器を介して熱電素子から冷房も行うことができれば有利と考えられる。
【００２３】
自動車用ＨＶＡＣシステムの中には、暖房モード中に空気から湿気を除去して曇りを除去し及び／又はフロントガラス上の結露形成を防ぐ曇り止め機能を提供するものもある。いくつかのシステムでは、まず空気を強制的に蒸発器に通して空気温度を露点未満に下げ、この結果湿気を凝縮して除去することにより曇り止め機能が達成される。蒸発器は、例えば二相蒸気圧縮サイクルによって冷却することができる。蒸発器を通過した後、空気を強制的に加熱器に通して、搭乗者の快適さに適した温度を実現することができる。
【００２４】
本明細書では、「十分な（ｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔ）」及び「十分に（ｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔｌｙ）」という用語を通常の意味に従って広義に使用する。例えば、暖房又は熱伝達との関連では、これらの用語は、（例えば、気流が１又はそれ以上の通気孔を介して乗員室に強制されるような場合）乗員用の気流が搭乗者にとって快適な温度に加温される状態、又は乗員用の気流が閾値温度に加温される状態を制限なく広義に含む。
【００２５】
本明細書では、「〜できる状態にある（ｒｅａｄｙ）」という用語も、通常の意味に従って広義に使用する。例えば、熱源との関連では、この用語は、熱源がいつ乗員用の気流を十分に加温できるかを判断するための１又はそれ以上の基準が満たされる状態を制限なく広義に含む。例えば、熱源は、気流が車両の乗員の場所又はその付近に導かれたときに快適となるほど十分な熱エネルギーをヒーターコアが気流に伝達できる場合、乗員用の気流を十分に加温することができる。気流は、ほぼ室温、室温と同等又は若干高め、室温より高い状態、又は適当な閾値温度以上である場合に快適であると考えられる。適当な閾値温度は、約７０°Ｆ、約７２°Ｆ、約７５°Ｆ、室温、周囲温度に依存する温度、又は別の温度とすることができる。
【００２６】
本明細書では、「冷却剤（ｃｏｏｌａｎｔ）」という用語を通常の意味に従って広義に使用する。例えば、この用語は、暖房又は冷房システム内で熱エネルギーを伝達する流体を広義に含む。
【００２７】
本明細書では、「熱伝達装置（ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｄｅｖｉｃｅ）」という用語を通常の意味に従って広義に使用する。例えば、この用語は、熱交換器、熱伝達面、熱伝達構造、媒体間で熱エネルギーを伝達する別の適当な装置、又はこのような装置のいずれかの組み合わせを広義に含む。
【００２８】
本明細書では、「熱エネルギー源（ｔｈｅｒｍａｌ ｅｎｅｒｇｙ ｓｏｕｒｃｅ）」及び「熱源（ｈｅａｔ ｓｏｕｒｃｅ）」という用語を通常の意味に従って広義に使用する。例えば、これらの用語は、車両エンジン、排気システム、発熱体、エネルギーを熱エネルギーに変換するいずれかの適当な装置、又はこれらの装置の組み合わせを広義に含む。
【００２９】
本明細書では、「乗員用風洞（ｐａｓｓｅｎｇｅｒ ａｉｒ ｃｈａｎｎｅｌ）」という用語を通常の意味で広義に使用する。例えば、乗員用風洞は、ダクト、管、通気孔、ポート、コネクタ、ＨＶＡＣシステム、他の適当な構造、又はこれらの構造の組み合わせなどの、空気が中を貫流できる構成部品を含む。
【００３０】
本明細書では、「熱電素子（ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｄｅｖｉｃｅ）」という用語を通常の意味に従って広義に使用する。例えば、この用語は、熱電材料を組み込み、熱エネルギーを伝達するため又は温度差に基づいて電気出力を生成するために使用されるあらゆる装置を広義に含む。熱電素子は、ヒーターコア、蒸発器、電気発熱体、蓄熱装置、熱交換器、別の構造、又はこれらの構造の組み合わせなどの他の温度制御要素に一体化することができ、或いはこれらの構造とともに使用することができる。
【００３１】
本明細書では、「アクチュエータ」という用語を通常の意味に従って広義に使用する。例えば、この用語は、弁、調整器、及び流体の流れを制御するために使用されるその他の適当な構造、又はこれらの構造の組み合わせなどの流体制御装置を広義に含む。
【００３２】
本明細書では、「制御装置（ｃｏｎｔｒｏｌ ｄｅｖｉｃｅ）」という用語を通常の意味に従って広義に使用する。例えば、この用語は、１又はそれ以上の間の流体移動、電気エネルギー伝達、熱エネルギー伝達、及び／又はデータ通信を制御するように構成された装置又はシステムを広義に含む。制御装置は、システムの１又はそれ以上の構成部品を制御する単一のコントローラを含むことができ、又はシステムの様々な構成部品を制御する複数のコントローラを含むことができる。
【００３３】
ここで図１を参照すると、エンジン１００、熱電素子（ＴＥＤ）１２、熱伝達装置１５０及び乗員用風洞１８を含む温度制御システムの実施形態を示している。熱伝達装置１５０は、乗員用風洞１８内に配置される。乗員用風洞１８は、気流が風洞１８を通過して熱伝達装置１５０と熱連通できるように構成される。いくつかの実施形態では、（ファンなどの）空気調和ユニットが、気流を運ぶように構成される。システムの構成部品の少なくとも一部は、例えば流体伝導管などの熱エネルギー移送手段と流体連通することができる。弁１２０、１３０及び１６０などのアクチュエータを使用して、管を介した熱エネルギー伝達を制御することができる。コントローラなどの制御装置を、システムの様々な構成部品及びこれらの相対的な流体連通を制御するように構成することができる。
【００３４】
図示の実施形態では、弁１３０が開くとともに弁１６０が開いている第１のモードでは、熱伝達装置１５０、ＴＥＤ１２、及びエンジン１００の間に熱連通が存在する。第１の回路、すなわち熱源回路１１０では、冷却剤などの流体が循環して、エンジン１００とＴＥＤ１２の間で熱エネルギーが伝達される。ＴＥＤ１２には、ＴＥＤ１２が第１の回路１１０と第２の回路、すなわち熱伝達回路１４０との間で熱エネルギーを伝達できるようにする特定の極性の電気エネルギーが供給される。流体は、第２の回路１４０内を循環し、熱伝達装置１５０とＴＥＤ１２の間で熱エネルギーが伝達される。第１のモードでは、ＴＥＤが第１の回路１１０から第２の回路１４０に熱エネルギーを送り出し、熱エネルギーが熱伝達装置１５０を介して気流に伝達される。
【００３５】
第２のモードでは、バイパス回路アクチュエータ１２０が開き、他のアクチュエータ１３０、１６０が閉じて、流体がバイパス回路内を循環できるようになる。この循環する流体が、エンジン１００と熱伝達装置１５０の間の熱連通を可能にする。ＴＥＤ１２は迂回されており、エンジン１００又は熱伝達装置１５０とはもはや熱連通していない。この動作モードでは、第１の回路１１０及び第２の回路１４０内で流体流が停止し、電気エネルギーがＴＥＤに供給されなくなる。いくつかの実施形態では、システムが、第１の動作モードと第２の動作モードを切り替えることができる。いくつかの実施形態では、第１の流体回路１１０に低温コア（図示せず）を動作可能に接続又は選択的に動作可能に接続し、これを使用して熱伝達装置１５０、ＴＥＤ１２、又は温度制御システムのその他の要素から外気に熱エネルギーを伝達することができる。例えば、少なくともいくつかの動作モードでは、低温コアをエンジン１００と平行に、又はエンジン１００の代わりに接続することができる。
【００３６】
ＴＥＤ１２は、電気エネルギーが印加された場合に熱エネルギーを特定の方向に伝達する１又はそれ以上の熱電素子を含むことができる。第１の極性を使用して電気エネルギーが印加された場合、ＴＥＤ１２は熱エネルギーを第１の方向に伝達する。これとは別に、第１の極性とは逆の第２の極性を使用して電気エネルギーが印加された場合、ＴＥＤ１２は、第１の方向とは逆の第２の方向に熱エネルギーを伝達する。ＴＥＤ１２の加熱部分が熱伝達装置１５０と熱連通するようにシステムを構成することにより、ＴＥＤ１２を、第１の極性の電気エネルギーが印加された場合に熱伝達装置１５０に熱エネルギーを伝達するように構成することができる。さらに、ＴＥＤ１２の冷却部分をエンジン１００と熱連通状態にして、ＴＥＤ１２が、エンジンが接続された回路から熱エネルギーを取り出すようにすることができる。特定の実施形態では、制御システム（図示せず）が、ＴＥＤ１２に印加される電気エネルギーの極性を調整して、暖房モード及び冷房モードの間で選択を行う。いくつかの実施形態では、制御システムが、ＴＥＤ１２に印加される電気エネルギーの大きさを調整して暖房又は冷房能力を選択する。
【００３７】
図２に、車両の乗員室内の温度を制御する方法を示す。この方法は、熱交換器を横切って気流を移動させるステップを含む。気流は、乗員室に入る前にダクトなどの１又はそれ以上の乗員用風洞を通過することができる。最初、制御システムは第１のモードで動作し、ＴＥＤが、熱源から熱交換器に接続された回路に、又は直接熱交換器に熱エネルギーを送り出す。制御システムは、１又はそれ以上の切り換え基準が満たされるまで第１のモードで動作し続ける。１又はそれ以上の基準が満たされた場合、制御システムは第２の動作モードに切り替わる。１つの実施形態では、制御システムが、エンジン又は別の熱源を循環する冷却剤が気流を加温できる状態にある場合に第２のモードに切り替わる。第２のモードでは、熱エネルギーが、エンジン又はその他の熱源から熱交換器に伝達される。ＴＥＤは迂回され、熱源又は熱交換器と実質的に熱連通しなくなる。この構成では、冷却剤などの流体がバイパス回路を貫流し、熱エネルギーの伝達がバイパス回路内で行われるようになる。システムは、流体流がＴＥＤを迂回するようにするために、弁などの１又はそれ以上のアクチュエータを動作させることもできる。１つの実施形態では、コントローラが弁を制御して動作モードを切り替える。第２の動作モードでは、熱交換器が、従来の車両用ＨＶＡＣシステムのヒーターコアとほぼ同じように作動することができる。
【００３８】
動作モードを切り替えるための１又はそれ以上の基準は、いずれの適当な基準であってもよく、車両の特性又は温度パラメータに限定されない。いくつかの実施形態では、流体流を切り替えるための基準が、アルゴリズム、ユーザの活動又は不活動、熱エネルギー源の温度、流体温度、経過した時間、及び気温のうちの１又はそれ以上を含む。特定の実施形態では、優先事項に基づいてユーザが基準を指定又は調整することができる。１つの実施形態では、エンジンが閾値温度に達した場合に第１のモードから第２のモードへの切り替えが行われる。別の実施形態では、流体回路が閾値温度に達した場合に切り替えが行われる。さらに別の実施形態では、気温が閾値温度に達した場合に切り替えが行われる。
【００３９】
図３には、乗員用風洞１８内の気流を加熱及び冷却するように構成できる温度制御システムの実施形態を示している。このシステムは、ＴＥＤ１２、熱伝達装置１５０、低温コア、すなわち放熱部１７１、熱エネルギー源１８１、及び複数のアクチュエータ１６０、１７５、１８５を備える。熱伝達装置１５０は、乗員用風洞１８内に配置される。乗員用風洞１８は、気流が風洞１８を通過して熱伝達装置１５０と熱連通できるように構成される。いくつかの実施形態では、（ファンなどの）空気調和ユニットが、気流を運ぶように構成される。システムは、低温コア１７１及び少なくとも１つの弁１７５を含む放熱回路１７０をさらに備える。ＴＥＤ１２は、熱接点１９０において放熱回路１７０と熱連通する。システムは、熱エネルギー源１８１及び少なくとも１つの弁１８５を含む熱源回路１８０も備える。ＴＥＤ１２は、熱接点１９０において熱源回路１８０と熱連通する。いくつかの実施形態は、熱伝達装置１５０及び少なくとも１つの弁１６０を含む熱伝達回路も含む。熱伝達回路１４０はＴＥＤ１２と熱連通し、気流と熱伝達装置１５０の間で熱が伝達される。１つの実施形態では、熱エネルギー源１８１が自動車エンジンであり、低温コアがラジエータである。流体流を引き起こすために、ポンプをシステムとともに機能するように構成できることも意図される。
【００４０】
弁１７５及び１８５の少なくとも一方を動作させることにより、システムを異なるモードで動作するように構成することができ、この結果、暖房モード又は冷房モードのいずれが選択されたかに応じて、冷却剤が熱源回路又は放熱回路を貫流するようになる。暖房モードでは、弁１８５を開いて弁１７５を閉じることにより、冷却剤が熱源回路１８０を貫流して放熱回路１７０を貫流しなくなる。このモードでは、ＴＥＤ１２が第１の極性で動作し、熱源回路１８０から熱伝達回路１４０に熱エネルギーを伝達し、この熱伝達回路１４０がさらに乗員用風洞１８内の気流に熱エネルギーを伝達するように構成される。
【００４１】
冷房モードでは、弁１８５を閉じて弁１７５を開くことにより、冷却剤が放熱回路１７０を貫流して熱源回路１８０を貫流しなくなる。このモードでは、ＴＥＤ１２が、第１の極性とは逆の第２の極性で動作し、熱伝達回路１４０から放熱回路１７０に熱エネルギーを伝達し、この放熱回路１７０が気流から放熱回路１７０に熱エネルギーを伝達することによって気流の温度を下げるように構成される。
【００４２】
図４には、図３に示すシステムの実施形態が従うことができる温度制御システムの動作方法の別の実施形態を示している。この実施形態では、気流が熱伝達装置を横切って乗員室に入る。特定の実施形態では、システムが、熱伝達装置及び熱電性装置（ＴＥＤ）と熱連通している第１の回路、すなわち熱伝達回路内に冷却剤などの流体を循環させる。このシステムは、暖房モード又は冷房モードのいずれが選択されたかに関する指示を受け取る。暖房モードが選択された場合、システムは、熱エネルギー源及びＴＥＤと熱接点において熱連通する熱源回路内を流体が流れるようにする。暖房モードでは、ＴＥＤが、熱源回路と熱伝達回路の間で熱エネルギーを伝達する。冷房モードが選択された場合、システムは、低温コア及びＴＥＤと熱接点において熱連通する放熱回路内を流体が流れるようにする。冷房モードでは、ＴＥＤが、放熱回路と熱伝達回路の間で熱エネルギーを伝達する。システムは、暖房モード又は冷房モードのいずれが選択されたかに基づいて選択する極性を指定し、この選択した極性の電気エネルギーがＴＥＤに供給される。暖房モードでは、ＴＥＤが熱源回路から熱伝達装置に熱エネルギーを伝達するようにする極性が選択される。冷房モードでは、ＴＥＤが熱伝達装置から放熱回路に熱エネルギーを伝達するようにする極性が選択される。
【００４３】
図３に示すシステムの実施形態に関して説明したように、放熱回路及び熱源回路は、システム内の流体すなわち冷却剤の流れを制御するために使用できるアクチュエータを含むことができる。１つの実施形態では、システムが、熱源回路に付随するアクチュエータを動作させることにより、流体が放熱回路を貫流するようにする。別の実施形態では、システムが、放熱回路に付随するアクチュエータを動作させることにより、流体が放熱回路を貫流するようにすることができる。さらに、いくつかの実施形態では、流体が放熱回路内を流れるようにするために、放熱回路に付随するアクチュエータを開いて、熱源回路に付随するアクチュエータを閉じることができる。流体の流れを促すために、複数のポンプを熱伝達回路、放熱回路及び熱源回路とともに機能するように構成できることも意図される。
【００４４】
図５に、温度制御された空気を乗員室に供給するために使用する温度制御システム１０の実施形態を示す。この実施形態では、システム１０が、熱電素子（ＴＥＤ）１２、エンジン１３、熱交換器１６などの熱伝達装置、及びＨＶＡＣシステム６２などの乗員用風洞を備える。いくつかの実施形態では、システムが低温コア４０をさらに備える。システムは、１又はそれ以上のポンプ２０、５２、及び冷却剤などの流体を異なる構成部品間で伝達するように構成されたアクチュエータ２４、２６、２８、３２、３４、３６をさらに備える。エンジン１３は、内部燃焼機関などのいずれかの種類の車両エンジンとすることができ、これが熱エネルギー源となる。システム１０は、１つのコントローラ、複数のコントローラ、又はポンプ、弁、熱源、ＴＥＤ及びシステムのその他の構成部品を制御する機能を果たすことができる他のいずれかの装置によって制御することができる。コントローラは、構成部品、弁及びポンプを制御することにより、システムを様々な動作モードで動作させることができる。コントローラは、入力信号又は命令に応答してシステムのモードを変更することもできる。
【００４５】
１つの実施形態では、液体冷却剤などの流体が、システム構成部品間で熱エネルギーを伝達し、１又はそれ以上のポンプによって制御される。液体冷却剤は、様々な構成部品間に流体連通を提供する管システムを介して熱エネルギーを送達することができる。アクチュエータを使用して、所定の時間にどの構成部品が熱交換器１６と熱連通するかを制御することができる。或いは、温度制御システムは、他の材料又は手段を使用して構成部品間に熱連通を提供することもできる。
【００４６】
この実施形態では、システム１０が単一の熱交換器１６を使用し、これによりさらなる熱交換器を必要とせずに標準構成を維持できるので、ＨＶＡＣ設計に及ぼす影響を最小限に抑えることができる。しかしながら、システム１０を、複数の熱交換器及び／又は複数のＨＶＡＣシステム又は風洞を含むように構成できることも意図される。システム１０のモード次第で、熱交換器１６は、エンジン１３又は低温コア４０と熱連通することができる。暖房モードでは、熱交換器１６が、エンジン１３及び／又は熱電素子１２と熱連通することができる。冷房モードでは、熱伝達装置１６が、低温コアすなわちラジエータ４０及び／又は熱電素子１２と熱連通することができる。
【００４７】
図５には、気流が乗員室に入る前に通過するＨＶＡＣシステム６２の実施形態も示している。この実施形態では、熱伝達装置１６が、気流との間で熱エネルギーを伝達できるようにＨＶＡＣシステム６２に機能的に結合され、又はＨＶＡＣシステム６２内に配置される。ＨＶＡＣシステム６２内の気流は、仕切り６０によって分離される１又はそれ以上の風洞５２、５４を貫流することができる。特定の実施形態では、第１及び第２の風洞５２、５４が、（同じ近似高さ、長さ、幅及び／又は断面積などの）同じ近似サイズである。他の実施形態では、第１及び第２の風洞５２、５４が、図５に示すように異なるサイズである。例えば、第１及び第２の風洞５２、５４の幅、高さ、長さ及び／又は断面積を異なるものとすることができる。いくつかの実施形態では、第１の風洞の方が第２の風洞よりも大きい。他の実施形態では、第１の風洞の方が第２の風洞よりも小さい。さらなる実施形態では、追加の仕切りを使用して、あらゆる数の風洞又は導管を形成することができる。この仕切りは、いずれの適当な材料、形状又は構成のものであってもよい。仕切りは、導管又は風洞を部分的に又は完全に分離する役目を果たすことができ、開口部、隙間、弁、ブレンドドア、その他の適当な構造、又は風洞間の流体連通を可能にする構造の組み合わせを有することができる。仕切りの少なくとも一部は、第１の風洞５２を第２の風洞５４から熱的に絶縁することができる。
【００４８】
特定の実施形態では、ＨＶＡＣシステム６２が、第１及び第２の風洞５２、５４を通過する気流を制御するように構成された第１の可動要素を備える。例えば、ブレンドドア５６を、風洞５２、５４を通過する気流を制御するように構成することができる。風洞５２、５４の入口近くにブレンドドアを回転自在に結合することができる。ブレンドドアは、回転することによって、風洞５２、５４を通る気流を制御することができる。ブレンドドア５６は、第１及び第２の風洞５２、５４の一方又は両方を通る気流を選択的に変更し、許容し、阻害し、又は阻止することができる。ブレンドドア５６は、風洞の一方を通る気流を阻止すると同時に、他方の風洞を通る気流を全て導けることが好ましい。ブレンドドア５６は、気流が両方の風洞を異なる量及び比率で通過できるようにすることもできる。いくつかの実施形態では、ブレンドドア５６が仕切り６０に結合され、仕切り６０に対して回転する。気流を導いて気流の加熱及び冷却を向上させるために、ＨＶＡＣシステム６２内で複数のブレンドドアを使用できることも意図される。
【００４９】
いくつかの実施形態では、乗員室に入る前に気流から湿度を除去するために、ＨＶＡＣシステム６２の気流の経路内に蒸発器５８を配置することができる。いくつかの実施形態では、蒸発器５８を風洞５２、５４の前に配置して、気流全体を調整できるようにすることができる。他の実施形態では、蒸発器を風洞の一方の中に配置して、特定の風洞内の気流のみを調整できるようにすることができる。乗員室に入る前に気流を準備又は冷却するために、復水器などの他の装置を使用することもできる。
【００５０】
１つの実施形態では、システムが、第１のモード、すなわちエンジンの暖気期間のための暖房モード（「始動暖房モード」）、第２のモード、すなわちエンジンが十分に暖かい場合の暖房モード（「温暖エンジン暖房モード」）、及び乗員室を冷房するための第３のモード（「冷房モード」）を含む異なるモードで作動する。いくつかの実施形態では、単一のシステムが様々なモードの各々を実行することができるが、本発明の実施形態を、以下で説明するモードのうちの１つのみを実行するように構成できることも意図される。例えば、１つの実施形態は、エンジンを暖めている間には熱電素子から熱エネルギーを供給するモードのみを実行するように構成することができる。別の実施形態は、冷房モードにおいて説明したような冷房のみを行うように構成することができる。
【００５１】
図５には、「始動暖房モード」と呼ぶこともできる第１のモードにある温度制御システム１０の実施形態を示している。このモードでは、エンジン１３が暖機中であり、まだ乗員室を加温するのに十分な温度に達していない間に乗員室に熱が供給される。エンジン１３を最初に始動した場合、このエンジンは、乗員室内の温度を十分に高めるだけの熱を生成しない。車両エンジンは、乗員室にとって快適な空気を供給するのに必要な温度まで暖機するために数分又はそれ以上かかる可能性がある。このモードでは、コントローラがＴＥＤ１２に電気エネルギーを供給し、このＴＥＤ１２が熱勾配を発生させて、ＴＥＤ１２の加熱部分から熱伝達回路１４に熱を伝達する。ポンプ２０により、暖房回路１４内の液体冷却剤が暖房回路内を移動する。弁２４が開き、暖房回路１４が熱交換器１６と流体連通し、これによりＴＥＤ１２と熱交換器１６が熱的に接続される。熱交換器１６は、ＨＶＡＣシステム６２内に配置される。このようにして、熱電素子１２によって冷却剤に伝達された熱エネルギーが、熱交換器１６によって乗員室に入る気流に伝達される。１つの実施形態では、ＴＥＤ１２が、熱交換器１６のための唯一の熱エネルギー源であり、エンジン１３から熱エネルギーが取られることはない。
【００５２】
代替の実施形態では、始動暖房モードにおいて、熱伝達回路１４内の冷却剤を加温するためにエンジン１３からの熱エネルギーも使用する。弁２６及び２８が開くことができ、エンジン１３内のポンプを、エンジン１３とＴＥＤ１２の間で冷却剤を循環させるように構成することができる。エンジン１３からの暖められた冷却剤が、ＴＥＤ１２に熱エネルギーを伝達する。ＴＥＤ１２の極性は、熱エネルギーをエンジンから熱伝達回路１４及び熱交換器１６に伝達するように構成される。従って、熱交換器１６は、エンジン１３及びＴＥＤ１２の両方から熱エネルギーを受け取る。
【００５３】
図５に示すように、始動暖房モード中には、いくつかの弁３２、３４及び３６を閉じることができる。コントローラは、低温コア４０に接続された回路内に冷却剤を循環させるポンプ５２を切ることもできる。いくつかの実施形態では、乗員室に入り込む気流が暖められているので、始動暖房モード中には低温コア４０が不要となる。
【００５４】
この実施形態では、ＨＶＡＣシステム６２が、乗員室につながる異なる風洞５２、５４内に気流を導くように構成されたブレンドドア５６又はその他の装置を含むことができる。この実施形態では、熱交換器１６が第２の風洞５４内に位置し、始動暖房モードでは、ブレンドドア５６が、気流の少なくとも一部を第２の風洞５４を通じて導くような位置に置かれる。代替の実施形態では、ＨＶＡＣシステム６２の複数の風洞内に熱交換器１６を動作可能に結合又は設置することができる。
【００５５】
始動暖房モード中には、システム１０を、気流が乗員室に入る前に曇り止めを行うように構成することができる。ＨＶＡＣシステム６２内で蒸発器５８を、気流が蒸発器５８を通過することにより、熱交換器１６によって加温される前に気流を冷却して湿度を除去するように構成することができる。
【００５６】
図６に、「温暖エンジン暖房モード」と呼ぶこともできる第２のモードにある温度制御システム１０の実施形態を示す。このモードでは、エンジン１３が十分な温度に達しており、これがシステムの唯一の熱エネルギー源となる。このモードでは、エンジン１３が熱交換器１６と熱連通する。エンジン１３からの熱エネルギーが、管内の冷却剤を介して熱交換器１６に伝達される。エンジン１３内のポンプを、エンジン１３と熱交換器１６との間に冷却剤を循環させるように構成することができる。熱交換器１６とエンジン１３が流体連通できるようにするために、コントローラが、アクチュエータ２４、３２及び３４を開くように動作する。いくつかの実施形態では、アクチュエータ２４及び２６を閉じて冷却剤の流れをより効率的にし、アクチュエータ３６を閉じてラジエータ４０に冷却剤が流れないようにすることができる。
【００５７】
温暖エンジン暖房モードでは、コントローラが、ＴＥＤ１２に供給する電気エネルギーを停止するとともに、ポンプ２０を切ることができる。エンジン１３が十分な温度である場合、ＴＥＤ１２はもはや不要であり、ＴＥＤ１２に印加される電気エネルギーを節約することができる。システム１０は、アクチュエータの動作を制御することにより、ＴＥＤ１２を迂回して熱交換器１６をエンジン１３に熱的に接続することができる。この実施形態では、乗員用風洞６２内に複数の熱交換器１６又は複数組の熱交換器を有する必要はない。代わりに、システム１０は、単一の熱交換器１６又は単一組の熱交換器に接続された状態で様々な冷房及び／又は暖房モードで動作することができる。
【００５８】
温度制御システムが温暖エンジン暖房モードにある場合、蒸発器５６を、気流から湿度を除去するように構成することができる。従って、暖房処理期間を通じて曇り止めが可能となる。始動暖房モードの構成と同様に、蒸発器５６をＨＶＡＣシステム６２内に配置して、気流が熱交換器１６によって加温される前に蒸発器５６を通過するようにすることができる。
【００５９】
ブレンドドア５６により、気流の少なくとも一部を、熱交換器１６が位置する風洞５４を通るように導いて、気流が乗員室に入る前に加熱されるようにすることができる。乗員室をゆっくりと暖めるためには、風洞５４内の熱交換器１６を通過する気流をより少なくし、及び／又は暖められていない他方の風洞５２を通過する気流をより多くするようにブレンドドア５６を調整することができる。暖房速度を高めるためには、熱交換器１６を有する風洞５４に導かれる気流をより多くし、他方の風洞５２に入る気流をより少なくするようにブレンドドアを調整することができる。
【００６０】
必要に応じ、温暖エンジン暖房モード中にＴＥＤ１２を熱エネルギー源として使用することもできる。通常は、暖まったエンジン１３が、乗員室を暖めるのに十分な熱エネルギーを熱交換器１６に供給できるが、ＴＥＤ１２を補完的な熱エネルギー源として使用することもできる。システム１０内のアクチュエータを、エンジン１３及び暖房回路１４を熱交換器１６と熱連通させるように構成することができる。ＴＥＤ１２に電気エネルギーを供給し続けて、ＴＥＤ１２が暖房回路１４に熱エネルギーを伝達し、この熱エネルギーがポンプ２０によって熱交換器に移動するようにすることができる。エンジン１３もまた、エンジン１３内のポンプによって移動する加熱された冷却剤を介して熱交換器１６に熱エネルギーを伝達するので、ＴＥＤ１２からの熱エネルギーは補完的なものとなる。
【００６１】
図７に、第３のモード、すなわち「冷房モード」にある温度制御システム１０の実施形態を示す。このモードでは、システム１０が、気流から熱交換器１６に熱を伝達することにより、ＨＶＡＣシステム６２内の気流を冷却する。１つの実施形態では、弁２４が開き、ポンプ２０が冷却剤を熱伝達回路１４に貫流させて、熱交換器１６からＴＥＤ１２に熱エネルギーが伝達される。ＴＥＤ１２は、暖房モードで使用する極性とは逆の極性の電気エネルギーを受け取る。逆の極性の電気エネルギーがＴＥＤ１２に印加されると、熱勾配の方向が逆転する。ＴＥＤ１２は、熱交換器１６に熱、すなわち熱エネルギーを供給する代わりに、熱伝達回路１４から離れる方向に熱エネルギーを伝達することによって熱交換器１６を冷却する。
【００６２】
システム１０の別の実施形態では、低温コアすなわちラジエータ４０が、気流の冷却を支援するように構成される。システム１０の一部として、放熱回路又すなわち冷房回路５０が、ＴＥＤ１２を低温コアすなわちラジエータ４０と熱連通させるように構成される。この実施形態では、アクチュエータ２８、３２及び３４が閉じ、アクチュエータ２６及び３６が開いて、ポンプ５２が、冷却剤が低温コア４０を通じて流れるようにする。この構成では、エンジン１３が冷却剤システムによって迂回され、ＴＥＤ１２及び熱交換器１６と熱連通していない。従って、冷房回路５０及びラジエータ４０は、ＴＥＤ１２から効率的に熱を伝達する。
【００６３】
冷房回路５０及び／又はラジエータ４０は、熱エネルギーを効率的に伝達するように熱電素子１２の近くに位置することが好ましい。冷房中のＴＥＤ１２の熱勾配の方向により、熱エネルギーは、熱伝達回路１４から冷房回路５０及びラジエータ４０に伝達される。ＴＥＤ１２の加熱部分が冷房回路５０に向けられ、ＴＥＤの冷却部分が暖房回路３２に向けられる。従って、熱は、気流から熱交換器１６及び暖房回路１４を介してＴＥＤ１２の冷却部分に伝達される。ＴＥＤ１２からは、熱が加熱部分から冷房回路５０に伝達されてラジエータ４０内に伝達される。ラジエータ４０すなわち低温コアは、気流、又は熱を放散させる別の源にさらされることが好ましい。
【００６４】
「冷房モード」中は、乗員室に入る前に気流を冷却する一部として蒸発器５８を使用することができる。蒸発器５８を、気流が蒸発器５８を通過し、気流が熱交換器１６に達する前に湿度を除去するように構成することができる。また、複数の風洞５２、５４の一方の中に熱交換器１６を配置することができる。ブレンドドア５６を、熱交換器１６が位置する風洞５４内に気流を導くように構成することができる。暖房モードと同様に、「冷房モード」では、ブレンドドア５６が、風洞５２、５４を通過できる気流の量を調整することにより冷却の速度を調整することができる。或いは、個別の風洞を使用せずに、熱交換器１６を気流全体から熱を伝達するように構成することができる。
【００６５】
図８に、車両の乗員室を冷房するために使用できる温度制御システムの代替の実施形態を示す。この実施形態では、熱交換器１６を使用せずに気流を冷却することができる。弁を全て閉じ、ポンプを全て切ることができる。ＴＥＤ１２には電気エネルギーが印加されず、エンジン１３から熱交換器１６への熱エネルギーの伝達は存在しない。熱伝達源として熱交換器を使用する代わりに、気流を風洞５２に導き、その後乗員室内に導く。１つの実施形態では、ブレンドドア５６が、実質的に全ての気流を風洞５２に導いて、気流が乗員室に入る前に熱交換器１６を通過しないように構成される。いくつかの実施形態では、気流が、風洞５２に入る前に蒸発器５８を通過することができる。或いは、気流が通る風洞５２内に蒸発器５８を配置してもよい。このようにして、システム１０がＨＶＡＣシステム６２に熱伝達を行うことなく気流を冷却する。
【００６６】
本明細書を通じて行う「いくつかの実施形態」、「特定の実施形態」又は「ある実施形態」への言及は、実施形態に関連して説明する特定の特徴、構造、又は特性が少なくともいくつかの実施形態に含まれることを意味する。従って、本開示を通じて様々な箇所に出現する「いくつかの実施形態では」、「ある実施形態では」という表現は、必ずしも全てが同じ実施形態を示すわけではなく、同じ又は異なる実施形態の１又はそれ以上を示すことができる。さらに、１又はそれ以上の実施形態において、特定の特徴、構造、又は特性を、本開示から当業者に明らかになるようなあらゆる適当な方法で組み合わせることができる。
【００６７】
本出願で使用する、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、及び「有する（ｈａｖｉｎｇ）」などの用語は同義であって、制約を持たずに包括的に使用しており、追加の要素、特徴、行為、動作などを除外するものではない。また、「又は（ｏｒ）」という用語は、例えば、要素のリストを結び付けるために使用する場合には、「又は」という用語がリスト内の要素の１つ、いくつか、又は全てを意味するように（排他的な意味ではなく）包括的な意味で使用している。
【００６８】
同様に、上記の実施形態の説明では、本開示を簡素化し、様々な発明の態様の１又はそれ以上を理解しやすくするために、単一の実施形態、図、又はこれらの説明において様々な特徴をともにグループ化していることがある。しかしながら、この開示方法を、いずれかの請求項に明示的に記載する特徴よりも多くの特徴をこの請求項が必要とするという意図を反映するものであると解釈すべきではない。むしろ、発明の態様は、上述したいずれかの単一の開示した実施形態の全ての特徴よりも少ないものを組み合わせた中に存在する。
【００６９】
本明細書で示した発明を、特定の好ましい実施形態及び実施例との関連において開示したが、当業者であれば、本発明が、具体的に開示する実施形態を超えて他の代替の実施形態及び／又は本発明の用途、及び本発明の修正例及び同等物にも及ぶことを理解するであろう。従って、本明細書で開示した発明の範囲は、上述した特定の実施形態によって限定すべきものではなく、以下の特許請求の範囲を正しく判読することによってのみ決定すべきものであることが意図されている。
【符号の説明】
【００７０】
１２ 熱電素子
１８ 乗員用風洞
１００ エンジン
１１０ 第１の回路
１２０ アクチュエータ
１３０ アクチュエータ
１４０ 第２の回路
１５０ 熱伝達装置
１６０ アクチュエータ
【技術分野】
【０００１】
〔関連出願との相互参照〕
本出願は、米国特許法第１１９条（ｅ）に基づき、２００９年５月１８日に出願された「熱電素子及び共用熱交換器を使用する温度制御システム」という名称の米国仮特許出願第６１／１７９，３１４号の利益を主張するものであり、該特許はその内容全体が引用により本明細書に組み入れられて本明細書の一部を成す。
【０００２】
本発明は、一般に環境制御に関し、より具体的には、車両内の温度制御に関する。
【背景技術】
【０００３】
通常、車両の乗員室は、暖房、換気及び空調（ＨＶＡＣ）システムによって冷暖房される。ＨＶＡＣシステムは、熱交換器を通じて空気を加温又は冷却してから乗員室内に流入させるように空気の流れを導く。車両の乗員室の冷暖房用エネルギーは、例えば内燃機関などの燃料供給式エンジンから供給することができる。熱交換器では、例えば、空気と水グリコールクーラントなどの冷却剤との間でエネルギーが伝達される。この空気は、外気から、又は乗員室から再循環した空気と外気の混合物から供給することができる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本明細書で説明する実施形態はいくつかの特徴を有し、これらのうち単独で望ましい特性を担うものは１つもない。ここで、特許請求の範囲によって表される本発明の範囲を限定することなく、有利な特徴の一部について手短に説明する。
【０００５】
特定の開示する実施形態は、車両の乗員室内の温度を制御することに関する。例えば、温度制御システム（ＴＣＳ）が、車両の乗員室に気流を送達するように構成された風洞を含むことができる。ＴＣＳは、１つの熱エネルギー源、及び風洞に接続された熱伝達装置を含むことができる。第１の流体回路が、熱エネルギー源及び熱電素子（ＴＥＤ）に冷却剤を循環させることができる。第２の流体回路が、ＴＥＤ及び熱伝達装置に冷却剤を循環させることができる。バイパス回路が、ＴＥＤを迂回して熱伝達装置に熱エネルギー源を接続することができる。アクチュエータにより、冷却剤をバイパス回路、又は第１の流体回路及び第２の流体回路のいずれかに選択的に循環させることができる。熱エネルギー源が気流に熱を供給できる状態にあると判断された場合、制御装置がアクチュエータを動作させることができる。
【０００６】
いくつかの実施形態は、車両の乗員室内の温度を制御するためのシステムを提供し、このシステムは、車両の乗員室に乗員用の気流を送達するように構成された少なくとも１つの乗員用風洞と、少なくとも１つの熱エネルギー源と、乗員用風洞に接続された少なくとも１つの熱伝達装置と、少なくとも１つの熱電素子（ＴＥＤ）と、熱エネルギー源及びＴＥＤに冷却剤を循環させるように構成された第１の流体回路と、ＴＥＤ及び熱伝達装置に冷却剤を循環させるように構成された、第１の流体回路とは別の第２の流体回路と、熱伝達装置に熱エネルギー源を接続するように構成された少なくとも１つのバイパス回路と、冷却剤を第１の流体回路及び第２の流体回路の代わりにバイパス回路内に循環させるように構成された少なくとも１つのアクチュエータと、少なくとも１つの制御システムとを含む。制御システムは、熱エネルギー源が気流に熱を供給できる状態にあると判断された場合にアクチュエータを動作させ、これにより冷却剤を第１の流体回路及び第２の流体回路内の代わりにバイパス回路内に循環させることができる。
【０００７】
さらなる実施形態は、冷却剤を第２の流体回路内に循環させるように構成されたポンプを含むことができる。システムは、乗員用風洞に動作可能に接続された蒸発器を含むこともできる。熱エネルギー源は、車両エンジン、車両エンジンから熱エネルギーを供給されるヒーターコア、排気システム、別の適当な熱源、又はこれらの供給源の組み合わせとすることができる。別の実施形態は、乗員用風洞内に動作可能に接続されて、乗員用の気流を熱伝達装置を横切って送るように構成されたブレンドドアを含むことができる。いくつかの実施形態では、アクチュエータを、流体制御装置、弁、調整器、又はこれらの構造の組み合わせとすることができる。
【０００８】
さらなる実施形態は、ＴＥＤを低温コアに接続するように構成された第３の流体回路を含むことができる。この低温コアは、流体から外気に熱を放散するように構成されたラジエータとすることができる。第３の流体回路は、流体を適切に移動させるためのポンプを含むこともできる。制御システムは、システムが暖房モード又は冷房モードのいずれで動作しているかを判断し、システムが冷房モードで動作していると判断した場合、冷却剤を第３の流体回路内に循環させるべく少なくとも１つのアクチュエータを動作させるようにさらに構成することもできる。
【０００９】
いくつかの実施形態では、熱エネルギー源が閾値温度に達した場合、熱エネルギー源は、乗員用の気流に熱を供給できる状態にある。コントローラは、熱エネルギー源を循環する冷却剤が閾値温度に達した場合、熱エネルギー源が乗員用の気流に熱を供給できる状態にあると判断することもできる。
【００１０】
いくつかの実施形態は、車両の乗員室内の温度を制御する方法を提供し、この方法は、車両の乗員用風洞内に動作可能に接続された少なくとも１つの熱伝達装置を横切って乗員用の気流を移動させるステップと、車両の温度制御システムを、熱伝達装置を含む第１の流体回路と熱エネルギー源を含む第２の流体回路との間で熱電素子（ＴＥＤ）が熱エネルギーを伝達する第１の動作モードで動作させるステップと、温度制御システムが第１の動作モードで動作した後に、温度制御システムを第２の動作モードに切り替えるステップとを含む。第２の動作モードでは、温度制御システムが、熱伝達装置及び熱エネルギー源と熱連通しているバイパス回路を開く。バイパス回路は、熱伝達装置と熱エネルギー源との間でＴＥＤを使用せずに熱エネルギーを伝達するように構成される。
【００１１】
他の実施形態では、熱エネルギー源が閾値温度に達した場合、温度制御システムが第２のモードに切り替わる。この熱エネルギー源は、自動車エンジンとすることができる。温度制御システムは、第２の流体回路内の流体の温度が閾値温度に達した場合、一定時間が経過した場合、乗員用の気流の温度が閾値温度に達した場合、或いは他のいずれかの特定条件、又はこれらの条件の組み合わせなどのその他の基準に基づいて第２のモードに切り替わることもできる。
【００１２】
特定の実施形態は、車両の乗員室内の温度を制御する装置を製造する方法を提供し、この方法は、車両の乗員室に乗員用の気流を送達するように構成された少なくとも１つの乗員用風洞を設けるステップと、乗員用風洞に少なくとも１つの熱伝達装置を動作可能に接続するステップと、少なくとも１つの熱電素子（ＴＥＤ）を設けるステップと、冷却剤を循環させるように構成された第１の流体回路を熱エネルギー源及びＴＥＤに動作可能に接続するステップと、冷却剤を循環させるように構成された第２の流体回路をＴＥＤ及び熱伝達装置に動作可能に接続するステップと、冷却剤を循環させるように構成された少なくとも１つのバイパス回路を熱エネルギー源及び熱伝達装置に動作可能に接続するステップと、冷却剤を第１の流体回路及び第２の流体回路の代わりにバイパス回路内に循環させるように構成された少なくとも１つのアクチュエータを設けるステップと、熱エネルギー源が乗員用の気流に熱を供給できる状態にあると判断された場合に少なくとも１つのアクチュエータを動作させるように構成された少なくとも１つの制御装置を設けるステップとを含む。
【００１３】
いくつかの実施形態では、乗員用風洞が、第１の風洞及び第２の風洞を含むことができる。第２の風洞は、第１の風洞に対して少なくとも部分的に平行に配置することができる。乗員用風洞は、第１の風洞及び第２の風洞を通過する気流の向きを選択的に変えるように構成されたブレンドドアを含むこともできる。熱伝達装置は、第２の風洞内にのみ配置することができる。
【００１４】
他の実施形態では、乗員用風洞に蒸発器を動作可能に接続することができる。いくつかの実施形態は、低温コアを含むこともできる。低温コア及びＴＥＤには、第３の流体回路を動作可能に接続することができる。この第３の流体回路を、冷却剤を循環させるように構成することができる。
【００１５】
以下の図面及び関連する説明は、本開示の実施形態を例示するために示すものであり、特許請求の範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】温度制御システムの実施形態の概略図である。
【図２】迂回可能なＴＥＤを有する温度制御システムの実施形態に関するフロー図である。
【図３】冷房回路及び暖房回路を含む温度制御システムの実施形態の概略図である。
【図４】図３に示す温度制御システムの実施形態に関するフロー図である。
【図５】エンジンの暖気期間に対応する暖房モードにある温度制御システムの実施形態の概略図である。
【図６】エンジンが十分に暖かい場合の暖房モードにある温度制御システムの実施形態の概略図である。
【図７】冷房モードにある温度制御システムの実施形態の概略図である。
【図８】代替の冷房モードにある温度制御システムの実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本明細書では特定の好ましい実施形態及び実施例を開示するが、発明の主題は、具体的に開示する実施形態を超えて他の代替の実施形態及び／又は本発明の用途、及び本発明の修正例及び同等物にも及ぶ。従って、本明細書に開示する本発明の範囲は、後述する特定の実施形態のいずれかによって限定されるものではない。例えば、本明細書に開示するあらゆる方法又は処理では、方法又は処理の作用又は動作をいずれかの適当な順序で実行することができ、必ずしもいずれかの特定の開示する順序に限定されるわけではない。
【００１８】
様々な実施形態を従来技術と対比させるために、これらの実施形態の特定の態様及び利点について説明する。必ずしも全てのこのような態様又は利点が、いずれかの特定の実施形態によって達成されるわけではない。従って、例えば、本明細書で教示するような１つの利点又はまとまった利点を、やはり本明細書で教示又は示唆できる他の態様又は利点を必ずしも達成せずに達成又は最適化するような形で様々な実施形態を実施することができる。実施形態によっては、特定の温度制御及び／又は流体回路構成との関連で説明するものもあるが、本発明をその他のシステム構成とともに使用することもできると理解されたい。さらに、本発明は車両との使用に限定されているが、温度制御が望まれる他の環境でも有利に使用することができる。
【００１９】
通常、車両の乗員室の温度は、暖房、換気及び空調（ＨＶＡＣ）システムを使用して制御される。システムを暖房に使用する場合、車両エンジンが、流体回路を介して乗員室用の気流に熱エネルギーを供給することができる。気流内に配置された（ヒーターコアなどの）熱交換器を、気流が乗員室に入り込む前に、熱交換器を横切る気流に熱エネルギーを伝達するように構成することができる。このような構成では、エンジンの始動後に、車両のエンジン又はヒーターコアが、車両乗員室に導かれる空気をヒーターコアが十分に加熱できる温度に達して空気の温度が車両の乗員にとって快適なものとなるのに数分などの相当量の時間がかかる可能性がある。ヒーターコアが、乗員室が快適となるのに十分な熱エネルギーを乗員室用の気流に伝達できる温度に達した場合、ヒーターコア及び／又はエンジンが気流を加熱「できる状態にある」と言うことができる。
【００２０】
冷房は、圧縮機を基本とする（蒸発器などの様々な構成部品を含む）冷却システムを使用して、乗員室に入り込む気流を冷却することにより行うことができる。車両エンジンがエネルギーを供給して、冷房システムの構成部品に（機械的又は電気的結合などを介して）動力を与えることができる。冷房システムの多くの構成部品は、暖房システムの構成部品とは別個のものであることが多い。例えば、通常、冷房システムは、ヒーターコアとは別の熱交換器を使用して乗員室用の気流に接続される。
【００２１】
自動車のＨＶＡＣアーキテクチャは、乗員室用冷暖房システムの１又はそれ以上の部分を補完する、又はこれに取って代わる１又はそれ以上の熱電素子（ＴＥＤ）を含むことができる。熱電素子に電気エネルギーを供給することにより、１又はそれ以上の流体回路及び／又は熱交換器を介して乗員用の気流との間で熱エネルギーを伝達することができる。熱電素子は、独立型の加熱器として、乗員室及びエンジンが設定温度に達した後でも通電したままにすることができる。このような構成を使用するシステムでは、乗員室を暖めるのにエンジンからの廃熱で十分な場合があるので、車両エンジンが乗員室を暖めるのに十分な温度に達すると、熱電素子に印加されるエネルギーが無駄になる恐れがある。
【００２２】
いくつかの実施形態では、ＴＥＤを、乗員室の暖房及び冷房を補完するように構成することができる。例示的な構成では、エンジン及び熱電素子が、乗員用の気流に接続する１又はそれ以上の熱交換器に熱を伝達することができる。しかしながら、通常、暖冷房システムに熱電素子を追加すると、２又はそれ以上の熱交換器を含むことができるＨＶＡＣシステム設計に大きな影響が及ぶ。従って、追加の熱交換器又は通常のＨＶＡＣシステム設計で使用されていないその他の構成部品を数多く必要とすることなく、乗員室を素早く及び効率的に暖房及び／又は冷房できる改善された温度制御システムが必要とされている。システムは、エンジン及び／又は熱電素子から選択的に暖房を行う一方で、乗員用の気流に接続された共通の熱交換器を介して熱電素子から冷房も行うことができれば有利と考えられる。
【００２３】
自動車用ＨＶＡＣシステムの中には、暖房モード中に空気から湿気を除去して曇りを除去し及び／又はフロントガラス上の結露形成を防ぐ曇り止め機能を提供するものもある。いくつかのシステムでは、まず空気を強制的に蒸発器に通して空気温度を露点未満に下げ、この結果湿気を凝縮して除去することにより曇り止め機能が達成される。蒸発器は、例えば二相蒸気圧縮サイクルによって冷却することができる。蒸発器を通過した後、空気を強制的に加熱器に通して、搭乗者の快適さに適した温度を実現することができる。
【００２４】
本明細書では、「十分な（ｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔ）」及び「十分に（ｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔｌｙ）」という用語を通常の意味に従って広義に使用する。例えば、暖房又は熱伝達との関連では、これらの用語は、（例えば、気流が１又はそれ以上の通気孔を介して乗員室に強制されるような場合）乗員用の気流が搭乗者にとって快適な温度に加温される状態、又は乗員用の気流が閾値温度に加温される状態を制限なく広義に含む。
【００２５】
本明細書では、「〜できる状態にある（ｒｅａｄｙ）」という用語も、通常の意味に従って広義に使用する。例えば、熱源との関連では、この用語は、熱源がいつ乗員用の気流を十分に加温できるかを判断するための１又はそれ以上の基準が満たされる状態を制限なく広義に含む。例えば、熱源は、気流が車両の乗員の場所又はその付近に導かれたときに快適となるほど十分な熱エネルギーをヒーターコアが気流に伝達できる場合、乗員用の気流を十分に加温することができる。気流は、ほぼ室温、室温と同等又は若干高め、室温より高い状態、又は適当な閾値温度以上である場合に快適であると考えられる。適当な閾値温度は、約７０°Ｆ、約７２°Ｆ、約７５°Ｆ、室温、周囲温度に依存する温度、又は別の温度とすることができる。
【００２６】
本明細書では、「冷却剤（ｃｏｏｌａｎｔ）」という用語を通常の意味に従って広義に使用する。例えば、この用語は、暖房又は冷房システム内で熱エネルギーを伝達する流体を広義に含む。
【００２７】
本明細書では、「熱伝達装置（ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｄｅｖｉｃｅ）」という用語を通常の意味に従って広義に使用する。例えば、この用語は、熱交換器、熱伝達面、熱伝達構造、媒体間で熱エネルギーを伝達する別の適当な装置、又はこのような装置のいずれかの組み合わせを広義に含む。
【００２８】
本明細書では、「熱エネルギー源（ｔｈｅｒｍａｌ ｅｎｅｒｇｙ ｓｏｕｒｃｅ）」及び「熱源（ｈｅａｔ ｓｏｕｒｃｅ）」という用語を通常の意味に従って広義に使用する。例えば、これらの用語は、車両エンジン、排気システム、発熱体、エネルギーを熱エネルギーに変換するいずれかの適当な装置、又はこれらの装置の組み合わせを広義に含む。
【００２９】
本明細書では、「乗員用風洞（ｐａｓｓｅｎｇｅｒ ａｉｒ ｃｈａｎｎｅｌ）」という用語を通常の意味で広義に使用する。例えば、乗員用風洞は、ダクト、管、通気孔、ポート、コネクタ、ＨＶＡＣシステム、他の適当な構造、又はこれらの構造の組み合わせなどの、空気が中を貫流できる構成部品を含む。
【００３０】
本明細書では、「熱電素子（ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｄｅｖｉｃｅ）」という用語を通常の意味に従って広義に使用する。例えば、この用語は、熱電材料を組み込み、熱エネルギーを伝達するため又は温度差に基づいて電気出力を生成するために使用されるあらゆる装置を広義に含む。熱電素子は、ヒーターコア、蒸発器、電気発熱体、蓄熱装置、熱交換器、別の構造、又はこれらの構造の組み合わせなどの他の温度制御要素に一体化することができ、或いはこれらの構造とともに使用することができる。
【００３１】
本明細書では、「アクチュエータ」という用語を通常の意味に従って広義に使用する。例えば、この用語は、弁、調整器、及び流体の流れを制御するために使用されるその他の適当な構造、又はこれらの構造の組み合わせなどの流体制御装置を広義に含む。
【００３２】
本明細書では、「制御装置（ｃｏｎｔｒｏｌ ｄｅｖｉｃｅ）」という用語を通常の意味に従って広義に使用する。例えば、この用語は、１又はそれ以上の間の流体移動、電気エネルギー伝達、熱エネルギー伝達、及び／又はデータ通信を制御するように構成された装置又はシステムを広義に含む。制御装置は、システムの１又はそれ以上の構成部品を制御する単一のコントローラを含むことができ、又はシステムの様々な構成部品を制御する複数のコントローラを含むことができる。
【００３３】
ここで図１を参照すると、エンジン１００、熱電素子（ＴＥＤ）１２、熱伝達装置１５０及び乗員用風洞１８を含む温度制御システムの実施形態を示している。熱伝達装置１５０は、乗員用風洞１８内に配置される。乗員用風洞１８は、気流が風洞１８を通過して熱伝達装置１５０と熱連通できるように構成される。いくつかの実施形態では、（ファンなどの）空気調和ユニットが、気流を運ぶように構成される。システムの構成部品の少なくとも一部は、例えば流体伝導管などの熱エネルギー移送手段と流体連通することができる。弁１２０、１３０及び１６０などのアクチュエータを使用して、管を介した熱エネルギー伝達を制御することができる。コントローラなどの制御装置を、システムの様々な構成部品及びこれらの相対的な流体連通を制御するように構成することができる。
【００３４】
図示の実施形態では、弁１３０が開くとともに弁１６０が開いている第１のモードでは、熱伝達装置１５０、ＴＥＤ１２、及びエンジン１００の間に熱連通が存在する。第１の回路、すなわち熱源回路１１０では、冷却剤などの流体が循環して、エンジン１００とＴＥＤ１２の間で熱エネルギーが伝達される。ＴＥＤ１２には、ＴＥＤ１２が第１の回路１１０と第２の回路、すなわち熱伝達回路１４０との間で熱エネルギーを伝達できるようにする特定の極性の電気エネルギーが供給される。流体は、第２の回路１４０内を循環し、熱伝達装置１５０とＴＥＤ１２の間で熱エネルギーが伝達される。第１のモードでは、ＴＥＤが第１の回路１１０から第２の回路１４０に熱エネルギーを送り出し、熱エネルギーが熱伝達装置１５０を介して気流に伝達される。
【００３５】
第２のモードでは、バイパス回路アクチュエータ１２０が開き、他のアクチュエータ１３０、１６０が閉じて、流体がバイパス回路内を循環できるようになる。この循環する流体が、エンジン１００と熱伝達装置１５０の間の熱連通を可能にする。ＴＥＤ１２は迂回されており、エンジン１００又は熱伝達装置１５０とはもはや熱連通していない。この動作モードでは、第１の回路１１０及び第２の回路１４０内で流体流が停止し、電気エネルギーがＴＥＤに供給されなくなる。いくつかの実施形態では、システムが、第１の動作モードと第２の動作モードを切り替えることができる。いくつかの実施形態では、第１の流体回路１１０に低温コア（図示せず）を動作可能に接続又は選択的に動作可能に接続し、これを使用して熱伝達装置１５０、ＴＥＤ１２、又は温度制御システムのその他の要素から外気に熱エネルギーを伝達することができる。例えば、少なくともいくつかの動作モードでは、低温コアをエンジン１００と平行に、又はエンジン１００の代わりに接続することができる。
【００３６】
ＴＥＤ１２は、電気エネルギーが印加された場合に熱エネルギーを特定の方向に伝達する１又はそれ以上の熱電素子を含むことができる。第１の極性を使用して電気エネルギーが印加された場合、ＴＥＤ１２は熱エネルギーを第１の方向に伝達する。これとは別に、第１の極性とは逆の第２の極性を使用して電気エネルギーが印加された場合、ＴＥＤ１２は、第１の方向とは逆の第２の方向に熱エネルギーを伝達する。ＴＥＤ１２の加熱部分が熱伝達装置１５０と熱連通するようにシステムを構成することにより、ＴＥＤ１２を、第１の極性の電気エネルギーが印加された場合に熱伝達装置１５０に熱エネルギーを伝達するように構成することができる。さらに、ＴＥＤ１２の冷却部分をエンジン１００と熱連通状態にして、ＴＥＤ１２が、エンジンが接続された回路から熱エネルギーを取り出すようにすることができる。特定の実施形態では、制御システム（図示せず）が、ＴＥＤ１２に印加される電気エネルギーの極性を調整して、暖房モード及び冷房モードの間で選択を行う。いくつかの実施形態では、制御システムが、ＴＥＤ１２に印加される電気エネルギーの大きさを調整して暖房又は冷房能力を選択する。
【００３７】
図２に、車両の乗員室内の温度を制御する方法を示す。この方法は、熱交換器を横切って気流を移動させるステップを含む。気流は、乗員室に入る前にダクトなどの１又はそれ以上の乗員用風洞を通過することができる。最初、制御システムは第１のモードで動作し、ＴＥＤが、熱源から熱交換器に接続された回路に、又は直接熱交換器に熱エネルギーを送り出す。制御システムは、１又はそれ以上の切り換え基準が満たされるまで第１のモードで動作し続ける。１又はそれ以上の基準が満たされた場合、制御システムは第２の動作モードに切り替わる。１つの実施形態では、制御システムが、エンジン又は別の熱源を循環する冷却剤が気流を加温できる状態にある場合に第２のモードに切り替わる。第２のモードでは、熱エネルギーが、エンジン又はその他の熱源から熱交換器に伝達される。ＴＥＤは迂回され、熱源又は熱交換器と実質的に熱連通しなくなる。この構成では、冷却剤などの流体がバイパス回路を貫流し、熱エネルギーの伝達がバイパス回路内で行われるようになる。システムは、流体流がＴＥＤを迂回するようにするために、弁などの１又はそれ以上のアクチュエータを動作させることもできる。１つの実施形態では、コントローラが弁を制御して動作モードを切り替える。第２の動作モードでは、熱交換器が、従来の車両用ＨＶＡＣシステムのヒーターコアとほぼ同じように作動することができる。
【００３８】
動作モードを切り替えるための１又はそれ以上の基準は、いずれの適当な基準であってもよく、車両の特性又は温度パラメータに限定されない。いくつかの実施形態では、流体流を切り替えるための基準が、アルゴリズム、ユーザの活動又は不活動、熱エネルギー源の温度、流体温度、経過した時間、及び気温のうちの１又はそれ以上を含む。特定の実施形態では、優先事項に基づいてユーザが基準を指定又は調整することができる。１つの実施形態では、エンジンが閾値温度に達した場合に第１のモードから第２のモードへの切り替えが行われる。別の実施形態では、流体回路が閾値温度に達した場合に切り替えが行われる。さらに別の実施形態では、気温が閾値温度に達した場合に切り替えが行われる。
【００３９】
図３には、乗員用風洞１８内の気流を加熱及び冷却するように構成できる温度制御システムの実施形態を示している。このシステムは、ＴＥＤ１２、熱伝達装置１５０、低温コア、すなわち放熱部１７１、熱エネルギー源１８１、及び複数のアクチュエータ１６０、１７５、１８５を備える。熱伝達装置１５０は、乗員用風洞１８内に配置される。乗員用風洞１８は、気流が風洞１８を通過して熱伝達装置１５０と熱連通できるように構成される。いくつかの実施形態では、（ファンなどの）空気調和ユニットが、気流を運ぶように構成される。システムは、低温コア１７１及び少なくとも１つの弁１７５を含む放熱回路１７０をさらに備える。ＴＥＤ１２は、熱接点１９０において放熱回路１７０と熱連通する。システムは、熱エネルギー源１８１及び少なくとも１つの弁１８５を含む熱源回路１８０も備える。ＴＥＤ１２は、熱接点１９０において熱源回路１８０と熱連通する。いくつかの実施形態は、熱伝達装置１５０及び少なくとも１つの弁１６０を含む熱伝達回路も含む。熱伝達回路１４０はＴＥＤ１２と熱連通し、気流と熱伝達装置１５０の間で熱が伝達される。１つの実施形態では、熱エネルギー源１８１が自動車エンジンであり、低温コアがラジエータである。流体流を引き起こすために、ポンプをシステムとともに機能するように構成できることも意図される。
【００４０】
弁１７５及び１８５の少なくとも一方を動作させることにより、システムを異なるモードで動作するように構成することができ、この結果、暖房モード又は冷房モードのいずれが選択されたかに応じて、冷却剤が熱源回路又は放熱回路を貫流するようになる。暖房モードでは、弁１８５を開いて弁１７５を閉じることにより、冷却剤が熱源回路１８０を貫流して放熱回路１７０を貫流しなくなる。このモードでは、ＴＥＤ１２が第１の極性で動作し、熱源回路１８０から熱伝達回路１４０に熱エネルギーを伝達し、この熱伝達回路１４０がさらに乗員用風洞１８内の気流に熱エネルギーを伝達するように構成される。
【００４１】
冷房モードでは、弁１８５を閉じて弁１７５を開くことにより、冷却剤が放熱回路１７０を貫流して熱源回路１８０を貫流しなくなる。このモードでは、ＴＥＤ１２が、第１の極性とは逆の第２の極性で動作し、熱伝達回路１４０から放熱回路１７０に熱エネルギーを伝達し、この放熱回路１７０が気流から放熱回路１７０に熱エネルギーを伝達することによって気流の温度を下げるように構成される。
【００４２】
図４には、図３に示すシステムの実施形態が従うことができる温度制御システムの動作方法の別の実施形態を示している。この実施形態では、気流が熱伝達装置を横切って乗員室に入る。特定の実施形態では、システムが、熱伝達装置及び熱電性装置（ＴＥＤ）と熱連通している第１の回路、すなわち熱伝達回路内に冷却剤などの流体を循環させる。このシステムは、暖房モード又は冷房モードのいずれが選択されたかに関する指示を受け取る。暖房モードが選択された場合、システムは、熱エネルギー源及びＴＥＤと熱接点において熱連通する熱源回路内を流体が流れるようにする。暖房モードでは、ＴＥＤが、熱源回路と熱伝達回路の間で熱エネルギーを伝達する。冷房モードが選択された場合、システムは、低温コア及びＴＥＤと熱接点において熱連通する放熱回路内を流体が流れるようにする。冷房モードでは、ＴＥＤが、放熱回路と熱伝達回路の間で熱エネルギーを伝達する。システムは、暖房モード又は冷房モードのいずれが選択されたかに基づいて選択する極性を指定し、この選択した極性の電気エネルギーがＴＥＤに供給される。暖房モードでは、ＴＥＤが熱源回路から熱伝達装置に熱エネルギーを伝達するようにする極性が選択される。冷房モードでは、ＴＥＤが熱伝達装置から放熱回路に熱エネルギーを伝達するようにする極性が選択される。
【００４３】
図３に示すシステムの実施形態に関して説明したように、放熱回路及び熱源回路は、システム内の流体すなわち冷却剤の流れを制御するために使用できるアクチュエータを含むことができる。１つの実施形態では、システムが、熱源回路に付随するアクチュエータを動作させることにより、流体が放熱回路を貫流するようにする。別の実施形態では、システムが、放熱回路に付随するアクチュエータを動作させることにより、流体が放熱回路を貫流するようにすることができる。さらに、いくつかの実施形態では、流体が放熱回路内を流れるようにするために、放熱回路に付随するアクチュエータを開いて、熱源回路に付随するアクチュエータを閉じることができる。流体の流れを促すために、複数のポンプを熱伝達回路、放熱回路及び熱源回路とともに機能するように構成できることも意図される。
【００４４】
図５に、温度制御された空気を乗員室に供給するために使用する温度制御システム１０の実施形態を示す。この実施形態では、システム１０が、熱電素子（ＴＥＤ）１２、エンジン１３、熱交換器１６などの熱伝達装置、及びＨＶＡＣシステム６２などの乗員用風洞を備える。いくつかの実施形態では、システムが低温コア４０をさらに備える。システムは、１又はそれ以上のポンプ２０、５２、及び冷却剤などの流体を異なる構成部品間で伝達するように構成されたアクチュエータ２４、２６、２８、３２、３４、３６をさらに備える。エンジン１３は、内部燃焼機関などのいずれかの種類の車両エンジンとすることができ、これが熱エネルギー源となる。システム１０は、１つのコントローラ、複数のコントローラ、又はポンプ、弁、熱源、ＴＥＤ及びシステムのその他の構成部品を制御する機能を果たすことができる他のいずれかの装置によって制御することができる。コントローラは、構成部品、弁及びポンプを制御することにより、システムを様々な動作モードで動作させることができる。コントローラは、入力信号又は命令に応答してシステムのモードを変更することもできる。
【００４５】
１つの実施形態では、液体冷却剤などの流体が、システム構成部品間で熱エネルギーを伝達し、１又はそれ以上のポンプによって制御される。液体冷却剤は、様々な構成部品間に流体連通を提供する管システムを介して熱エネルギーを送達することができる。アクチュエータを使用して、所定の時間にどの構成部品が熱交換器１６と熱連通するかを制御することができる。或いは、温度制御システムは、他の材料又は手段を使用して構成部品間に熱連通を提供することもできる。
【００４６】
この実施形態では、システム１０が単一の熱交換器１６を使用し、これによりさらなる熱交換器を必要とせずに標準構成を維持できるので、ＨＶＡＣ設計に及ぼす影響を最小限に抑えることができる。しかしながら、システム１０を、複数の熱交換器及び／又は複数のＨＶＡＣシステム又は風洞を含むように構成できることも意図される。システム１０のモード次第で、熱交換器１６は、エンジン１３又は低温コア４０と熱連通することができる。暖房モードでは、熱交換器１６が、エンジン１３及び／又は熱電素子１２と熱連通することができる。冷房モードでは、熱伝達装置１６が、低温コアすなわちラジエータ４０及び／又は熱電素子１２と熱連通することができる。
【００４７】
図５には、気流が乗員室に入る前に通過するＨＶＡＣシステム６２の実施形態も示している。この実施形態では、熱伝達装置１６が、気流との間で熱エネルギーを伝達できるようにＨＶＡＣシステム６２に機能的に結合され、又はＨＶＡＣシステム６２内に配置される。ＨＶＡＣシステム６２内の気流は、仕切り６０によって分離される１又はそれ以上の風洞５２、５４を貫流することができる。特定の実施形態では、第１及び第２の風洞５２、５４が、（同じ近似高さ、長さ、幅及び／又は断面積などの）同じ近似サイズである。他の実施形態では、第１及び第２の風洞５２、５４が、図５に示すように異なるサイズである。例えば、第１及び第２の風洞５２、５４の幅、高さ、長さ及び／又は断面積を異なるものとすることができる。いくつかの実施形態では、第１の風洞の方が第２の風洞よりも大きい。他の実施形態では、第１の風洞の方が第２の風洞よりも小さい。さらなる実施形態では、追加の仕切りを使用して、あらゆる数の風洞又は導管を形成することができる。この仕切りは、いずれの適当な材料、形状又は構成のものであってもよい。仕切りは、導管又は風洞を部分的に又は完全に分離する役目を果たすことができ、開口部、隙間、弁、ブレンドドア、その他の適当な構造、又は風洞間の流体連通を可能にする構造の組み合わせを有することができる。仕切りの少なくとも一部は、第１の風洞５２を第２の風洞５４から熱的に絶縁することができる。
【００４８】
特定の実施形態では、ＨＶＡＣシステム６２が、第１及び第２の風洞５２、５４を通過する気流を制御するように構成された第１の可動要素を備える。例えば、ブレンドドア５６を、風洞５２、５４を通過する気流を制御するように構成することができる。風洞５２、５４の入口近くにブレンドドアを回転自在に結合することができる。ブレンドドアは、回転することによって、風洞５２、５４を通る気流を制御することができる。ブレンドドア５６は、第１及び第２の風洞５２、５４の一方又は両方を通る気流を選択的に変更し、許容し、阻害し、又は阻止することができる。ブレンドドア５６は、風洞の一方を通る気流を阻止すると同時に、他方の風洞を通る気流を全て導けることが好ましい。ブレンドドア５６は、気流が両方の風洞を異なる量及び比率で通過できるようにすることもできる。いくつかの実施形態では、ブレンドドア５６が仕切り６０に結合され、仕切り６０に対して回転する。気流を導いて気流の加熱及び冷却を向上させるために、ＨＶＡＣシステム６２内で複数のブレンドドアを使用できることも意図される。
【００４９】
いくつかの実施形態では、乗員室に入る前に気流から湿度を除去するために、ＨＶＡＣシステム６２の気流の経路内に蒸発器５８を配置することができる。いくつかの実施形態では、蒸発器５８を風洞５２、５４の前に配置して、気流全体を調整できるようにすることができる。他の実施形態では、蒸発器を風洞の一方の中に配置して、特定の風洞内の気流のみを調整できるようにすることができる。乗員室に入る前に気流を準備又は冷却するために、復水器などの他の装置を使用することもできる。
【００５０】
１つの実施形態では、システムが、第１のモード、すなわちエンジンの暖気期間のための暖房モード（「始動暖房モード」）、第２のモード、すなわちエンジンが十分に暖かい場合の暖房モード（「温暖エンジン暖房モード」）、及び乗員室を冷房するための第３のモード（「冷房モード」）を含む異なるモードで作動する。いくつかの実施形態では、単一のシステムが様々なモードの各々を実行することができるが、本発明の実施形態を、以下で説明するモードのうちの１つのみを実行するように構成できることも意図される。例えば、１つの実施形態は、エンジンを暖めている間には熱電素子から熱エネルギーを供給するモードのみを実行するように構成することができる。別の実施形態は、冷房モードにおいて説明したような冷房のみを行うように構成することができる。
【００５１】
図５には、「始動暖房モード」と呼ぶこともできる第１のモードにある温度制御システム１０の実施形態を示している。このモードでは、エンジン１３が暖機中であり、まだ乗員室を加温するのに十分な温度に達していない間に乗員室に熱が供給される。エンジン１３を最初に始動した場合、このエンジンは、乗員室内の温度を十分に高めるだけの熱を生成しない。車両エンジンは、乗員室にとって快適な空気を供給するのに必要な温度まで暖機するために数分又はそれ以上かかる可能性がある。このモードでは、コントローラがＴＥＤ１２に電気エネルギーを供給し、このＴＥＤ１２が熱勾配を発生させて、ＴＥＤ１２の加熱部分から熱伝達回路１４に熱を伝達する。ポンプ２０により、暖房回路１４内の液体冷却剤が暖房回路内を移動する。弁２４が開き、暖房回路１４が熱交換器１６と流体連通し、これによりＴＥＤ１２と熱交換器１６が熱的に接続される。熱交換器１６は、ＨＶＡＣシステム６２内に配置される。このようにして、熱電素子１２によって冷却剤に伝達された熱エネルギーが、熱交換器１６によって乗員室に入る気流に伝達される。１つの実施形態では、ＴＥＤ１２が、熱交換器１６のための唯一の熱エネルギー源であり、エンジン１３から熱エネルギーが取られることはない。
【００５２】
代替の実施形態では、始動暖房モードにおいて、熱伝達回路１４内の冷却剤を加温するためにエンジン１３からの熱エネルギーも使用する。弁２６及び２８が開くことができ、エンジン１３内のポンプを、エンジン１３とＴＥＤ１２の間で冷却剤を循環させるように構成することができる。エンジン１３からの暖められた冷却剤が、ＴＥＤ１２に熱エネルギーを伝達する。ＴＥＤ１２の極性は、熱エネルギーをエンジンから熱伝達回路１４及び熱交換器１６に伝達するように構成される。従って、熱交換器１６は、エンジン１３及びＴＥＤ１２の両方から熱エネルギーを受け取る。
【００５３】
図５に示すように、始動暖房モード中には、いくつかの弁３２、３４及び３６を閉じることができる。コントローラは、低温コア４０に接続された回路内に冷却剤を循環させるポンプ５２を切ることもできる。いくつかの実施形態では、乗員室に入り込む気流が暖められているので、始動暖房モード中には低温コア４０が不要となる。
【００５４】
この実施形態では、ＨＶＡＣシステム６２が、乗員室につながる異なる風洞５２、５４内に気流を導くように構成されたブレンドドア５６又はその他の装置を含むことができる。この実施形態では、熱交換器１６が第２の風洞５４内に位置し、始動暖房モードでは、ブレンドドア５６が、気流の少なくとも一部を第２の風洞５４を通じて導くような位置に置かれる。代替の実施形態では、ＨＶＡＣシステム６２の複数の風洞内に熱交換器１６を動作可能に結合又は設置することができる。
【００５５】
始動暖房モード中には、システム１０を、気流が乗員室に入る前に曇り止めを行うように構成することができる。ＨＶＡＣシステム６２内で蒸発器５８を、気流が蒸発器５８を通過することにより、熱交換器１６によって加温される前に気流を冷却して湿度を除去するように構成することができる。
【００５６】
図６に、「温暖エンジン暖房モード」と呼ぶこともできる第２のモードにある温度制御システム１０の実施形態を示す。このモードでは、エンジン１３が十分な温度に達しており、これがシステムの唯一の熱エネルギー源となる。このモードでは、エンジン１３が熱交換器１６と熱連通する。エンジン１３からの熱エネルギーが、管内の冷却剤を介して熱交換器１６に伝達される。エンジン１３内のポンプを、エンジン１３と熱交換器１６との間に冷却剤を循環させるように構成することができる。熱交換器１６とエンジン１３が流体連通できるようにするために、コントローラが、アクチュエータ２４、３２及び３４を開くように動作する。いくつかの実施形態では、アクチュエータ２４及び２６を閉じて冷却剤の流れをより効率的にし、アクチュエータ３６を閉じてラジエータ４０に冷却剤が流れないようにすることができる。
【００５７】
温暖エンジン暖房モードでは、コントローラが、ＴＥＤ１２に供給する電気エネルギーを停止するとともに、ポンプ２０を切ることができる。エンジン１３が十分な温度である場合、ＴＥＤ１２はもはや不要であり、ＴＥＤ１２に印加される電気エネルギーを節約することができる。システム１０は、アクチュエータの動作を制御することにより、ＴＥＤ１２を迂回して熱交換器１６をエンジン１３に熱的に接続することができる。この実施形態では、乗員用風洞６２内に複数の熱交換器１６又は複数組の熱交換器を有する必要はない。代わりに、システム１０は、単一の熱交換器１６又は単一組の熱交換器に接続された状態で様々な冷房及び／又は暖房モードで動作することができる。
【００５８】
温度制御システムが温暖エンジン暖房モードにある場合、蒸発器５６を、気流から湿度を除去するように構成することができる。従って、暖房処理期間を通じて曇り止めが可能となる。始動暖房モードの構成と同様に、蒸発器５６をＨＶＡＣシステム６２内に配置して、気流が熱交換器１６によって加温される前に蒸発器５６を通過するようにすることができる。
【００５９】
ブレンドドア５６により、気流の少なくとも一部を、熱交換器１６が位置する風洞５４を通るように導いて、気流が乗員室に入る前に加熱されるようにすることができる。乗員室をゆっくりと暖めるためには、風洞５４内の熱交換器１６を通過する気流をより少なくし、及び／又は暖められていない他方の風洞５２を通過する気流をより多くするようにブレンドドア５６を調整することができる。暖房速度を高めるためには、熱交換器１６を有する風洞５４に導かれる気流をより多くし、他方の風洞５２に入る気流をより少なくするようにブレンドドアを調整することができる。
【００６０】
必要に応じ、温暖エンジン暖房モード中にＴＥＤ１２を熱エネルギー源として使用することもできる。通常は、暖まったエンジン１３が、乗員室を暖めるのに十分な熱エネルギーを熱交換器１６に供給できるが、ＴＥＤ１２を補完的な熱エネルギー源として使用することもできる。システム１０内のアクチュエータを、エンジン１３及び暖房回路１４を熱交換器１６と熱連通させるように構成することができる。ＴＥＤ１２に電気エネルギーを供給し続けて、ＴＥＤ１２が暖房回路１４に熱エネルギーを伝達し、この熱エネルギーがポンプ２０によって熱交換器に移動するようにすることができる。エンジン１３もまた、エンジン１３内のポンプによって移動する加熱された冷却剤を介して熱交換器１６に熱エネルギーを伝達するので、ＴＥＤ１２からの熱エネルギーは補完的なものとなる。
【００６１】
図７に、第３のモード、すなわち「冷房モード」にある温度制御システム１０の実施形態を示す。このモードでは、システム１０が、気流から熱交換器１６に熱を伝達することにより、ＨＶＡＣシステム６２内の気流を冷却する。１つの実施形態では、弁２４が開き、ポンプ２０が冷却剤を熱伝達回路１４に貫流させて、熱交換器１６からＴＥＤ１２に熱エネルギーが伝達される。ＴＥＤ１２は、暖房モードで使用する極性とは逆の極性の電気エネルギーを受け取る。逆の極性の電気エネルギーがＴＥＤ１２に印加されると、熱勾配の方向が逆転する。ＴＥＤ１２は、熱交換器１６に熱、すなわち熱エネルギーを供給する代わりに、熱伝達回路１４から離れる方向に熱エネルギーを伝達することによって熱交換器１６を冷却する。
【００６２】
システム１０の別の実施形態では、低温コアすなわちラジエータ４０が、気流の冷却を支援するように構成される。システム１０の一部として、放熱回路又すなわち冷房回路５０が、ＴＥＤ１２を低温コアすなわちラジエータ４０と熱連通させるように構成される。この実施形態では、アクチュエータ２８、３２及び３４が閉じ、アクチュエータ２６及び３６が開いて、ポンプ５２が、冷却剤が低温コア４０を通じて流れるようにする。この構成では、エンジン１３が冷却剤システムによって迂回され、ＴＥＤ１２及び熱交換器１６と熱連通していない。従って、冷房回路５０及びラジエータ４０は、ＴＥＤ１２から効率的に熱を伝達する。
【００６３】
冷房回路５０及び／又はラジエータ４０は、熱エネルギーを効率的に伝達するように熱電素子１２の近くに位置することが好ましい。冷房中のＴＥＤ１２の熱勾配の方向により、熱エネルギーは、熱伝達回路１４から冷房回路５０及びラジエータ４０に伝達される。ＴＥＤ１２の加熱部分が冷房回路５０に向けられ、ＴＥＤの冷却部分が暖房回路３２に向けられる。従って、熱は、気流から熱交換器１６及び暖房回路１４を介してＴＥＤ１２の冷却部分に伝達される。ＴＥＤ１２からは、熱が加熱部分から冷房回路５０に伝達されてラジエータ４０内に伝達される。ラジエータ４０すなわち低温コアは、気流、又は熱を放散させる別の源にさらされることが好ましい。
【００６４】
「冷房モード」中は、乗員室に入る前に気流を冷却する一部として蒸発器５８を使用することができる。蒸発器５８を、気流が蒸発器５８を通過し、気流が熱交換器１６に達する前に湿度を除去するように構成することができる。また、複数の風洞５２、５４の一方の中に熱交換器１６を配置することができる。ブレンドドア５６を、熱交換器１６が位置する風洞５４内に気流を導くように構成することができる。暖房モードと同様に、「冷房モード」では、ブレンドドア５６が、風洞５２、５４を通過できる気流の量を調整することにより冷却の速度を調整することができる。或いは、個別の風洞を使用せずに、熱交換器１６を気流全体から熱を伝達するように構成することができる。
【００６５】
図８に、車両の乗員室を冷房するために使用できる温度制御システムの代替の実施形態を示す。この実施形態では、熱交換器１６を使用せずに気流を冷却することができる。弁を全て閉じ、ポンプを全て切ることができる。ＴＥＤ１２には電気エネルギーが印加されず、エンジン１３から熱交換器１６への熱エネルギーの伝達は存在しない。熱伝達源として熱交換器を使用する代わりに、気流を風洞５２に導き、その後乗員室内に導く。１つの実施形態では、ブレンドドア５６が、実質的に全ての気流を風洞５２に導いて、気流が乗員室に入る前に熱交換器１６を通過しないように構成される。いくつかの実施形態では、気流が、風洞５２に入る前に蒸発器５８を通過することができる。或いは、気流が通る風洞５２内に蒸発器５８を配置してもよい。このようにして、システム１０がＨＶＡＣシステム６２に熱伝達を行うことなく気流を冷却する。
【００６６】
本明細書を通じて行う「いくつかの実施形態」、「特定の実施形態」又は「ある実施形態」への言及は、実施形態に関連して説明する特定の特徴、構造、又は特性が少なくともいくつかの実施形態に含まれることを意味する。従って、本開示を通じて様々な箇所に出現する「いくつかの実施形態では」、「ある実施形態では」という表現は、必ずしも全てが同じ実施形態を示すわけではなく、同じ又は異なる実施形態の１又はそれ以上を示すことができる。さらに、１又はそれ以上の実施形態において、特定の特徴、構造、又は特性を、本開示から当業者に明らかになるようなあらゆる適当な方法で組み合わせることができる。
【００６７】
本出願で使用する、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、及び「有する（ｈａｖｉｎｇ）」などの用語は同義であって、制約を持たずに包括的に使用しており、追加の要素、特徴、行為、動作などを除外するものではない。また、「又は（ｏｒ）」という用語は、例えば、要素のリストを結び付けるために使用する場合には、「又は」という用語がリスト内の要素の１つ、いくつか、又は全てを意味するように（排他的な意味ではなく）包括的な意味で使用している。
【００６８】
同様に、上記の実施形態の説明では、本開示を簡素化し、様々な発明の態様の１又はそれ以上を理解しやすくするために、単一の実施形態、図、又はこれらの説明において様々な特徴をともにグループ化していることがある。しかしながら、この開示方法を、いずれかの請求項に明示的に記載する特徴よりも多くの特徴をこの請求項が必要とするという意図を反映するものであると解釈すべきではない。むしろ、発明の態様は、上述したいずれかの単一の開示した実施形態の全ての特徴よりも少ないものを組み合わせた中に存在する。
【００６９】
本明細書で示した発明を、特定の好ましい実施形態及び実施例との関連において開示したが、当業者であれば、本発明が、具体的に開示する実施形態を超えて他の代替の実施形態及び／又は本発明の用途、及び本発明の修正例及び同等物にも及ぶことを理解するであろう。従って、本明細書で開示した発明の範囲は、上述した特定の実施形態によって限定すべきものではなく、以下の特許請求の範囲を正しく判読することによってのみ決定すべきものであることが意図されている。
【符号の説明】
【００７０】
１２ 熱電素子
１８ 乗員用風洞
１００ エンジン
１１０ 第１の回路
１２０ アクチュエータ
１３０ アクチュエータ
１４０ 第２の回路
１５０ 熱伝達装置
１６０ アクチュエータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の乗員室内の温度を制御するためのシステムであって、
前記車両の前記乗員室に乗員用の気流を送達するように構成された少なくとも１つの乗員用風洞と、
少なくとも１つの熱エネルギー源と、
前記乗員用風洞に接続された少なくとも１つの熱伝達装置と、
少なくとも１つの熱電素子（ＴＥＤ）と、
前記熱エネルギー源及び前記ＴＥＤに冷却剤を循環させるように構成された第１の流体回路と、
前記ＴＥＤ及び前記熱伝達装置に冷却剤を循環させるように構成された、前記第１の流体回路とは別の第２の流体回路と、
前記熱伝達装置に前記熱エネルギー源を接続するように構成された少なくとも１つのバイパス回路と、
冷却剤を前記第１の流体回路及び前記第２の流体回路の代わりに前記バイパス回路内に循環させるように構成された少なくとも１つのアクチュエータと、
前記熱エネルギー源が前記乗員用の気流に熱を供給できる状態にあると判断された場合に前記少なくとも１つのアクチュエータを動作させ、これにより冷却剤を前記第１の流体回路及び前記第２の流体回路内の代わりに前記バイパス回路内に循環させるように構成された少なくとも１つの制御システムと、
を備えることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記第２の流体回路が、該第２の流体回路内に冷却剤を循環させるように構成された少なくとも１つのポンプを備える、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記乗員用風洞に動作可能に接続された少なくとも１つの蒸発器をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記乗員用風洞内に動作可能に接続されて、前記乗員用の気流を前記熱伝達装置を横切って送るように構成された少なくとも１つのブレンドドアをさらに備える、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記少なくとも１つの乗員用風洞が、第１の風洞と、該第１の風洞に対して少なくとも部分的に平行に配置された第２の風洞とを備え、前記少なくとも１つのブレンドドアが、前記乗員用の気流の向きを、前記第１の風洞、前記第２の風洞、又は前記第１の風洞と前記第２の風洞を通じて流れるように選択的に変えるように構成される、
ことを特徴とする請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記少なくとも１つの熱エネルギー源が車両エンジンを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記ＴＥＤを少なくとも１つの低温コアに接続するように構成された第３の流体回路をさらに備え、前記少なくとも１つの低温コアが、熱エネルギーを外気に放散させるように構成される、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記少なくとも１つの低温コアが、熱を放散させるように構成されたラジエータを含む、
ことを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記第３の流体回路が、該第３の流体回路内に冷却剤を循環させる少なくとも１つのポンプを備える、
ことを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの制御システムが、
前記システムが暖房モード又は冷房モードのいずれで動作しているかを判断し、
前記システムが前記冷房モードで動作していると判断された場合、冷却剤を前記第３の流体回路内に循環させるように前記少なくとも１つのアクチュエータを動作させる、
ようにさらに構成されることを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの熱エネルギー源が、該熱エネルギー源が閾値温度に達した場合に、前記乗員用の気流に熱を供給できる状態にある、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの熱エネルギー源が、該少なくとも１つの熱エネルギー源を循環する前記冷却剤が閾値温度に達した場合に、前記乗員用の気流に熱を供給できる状態にある、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記少なくとも１つのアクチュエータが、流体制御装置、弁、調整器、又はこれらの構造の組み合わせを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
車両の乗員室内の温度を制御する方法であって、
前記車両の乗員用風洞内に動作可能に接続された少なくとも１つの熱伝達装置を横切って乗員用の気流を移動させるステップと、
前記少なくとも１つの熱伝達装置に接続された第１の流体回路と、少なくとも１つの熱エネルギー源に接続された第２の流体回路との間で少なくとも１つの熱電素子（ＴＥＤ）が熱エネルギーを伝達する第１の動作モードで前記車両の温度制御システムを動作させるステップと、
前記温度制御システムが前記第１の動作モードで動作した後に、前記温度制御システムを第２の動作モードに切り替えるステップと、
を含み、
前記第２の動作モードでは、前記温度制御システムが、前記少なくとも１つの熱伝達装置及び前記少なくとも１つの熱エネルギー源に接続されたバイパス回路を開き、
前記バイパス回路が、前記少なくとも１つのＴＥＤを使用せずに前記少なくとも１つの熱伝達装置と前記少なくとも１つの熱エネルギー源との間で熱エネルギーを伝達するように構成される、
ことを特徴とする方法。
【請求項１５】
前記温度制御システムを前記第２のモードに切り替えるステップが、前記少なくとも１つの熱エネルギー源の少なくとも１つが閾値温度に達した場合に行われる、
ことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの熱エネルギー源が自動車エンジンを含む、
ことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記温度制御システムを前記第２のモードに切り替えるステップが、前記自動車エンジンが最後に始動してから閾値時間が経過した後に行われる、
ことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記温度制御システムを前記第２のモードに切り替えるステップが、前記第２の流体回路内の前記流体の温度が閾値温度に達した場合に行われる、
ことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記温度制御システムを第２のモードに切り替えるステップが、前記乗員用の気流の温度が閾値温度に達した場合に行われる、
ことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
車両の乗員室内の温度を制御する装置を製造する方法であって、
前記車両の前記乗員室に乗員用の気流を送達するように構成された少なくとも１つの乗員用風洞を設けるステップと、
前記乗員用風洞に少なくとも１つの熱伝達装置を動作可能に接続するステップと、
少なくとも１つの熱エネルギー源を設けるステップ、
少なくとも１つの熱電素子（ＴＥＤ）を設けるステップと、
前記少なくとも１つの熱エネルギー源及び前記少なくとも１つのＴＥＤに第１の流体回路を動作可能に接続するステップと、
前記少なくとも１つのＴＥＤ及び前記少なくとも１つの熱伝達装置に第２の流体回路を動作可能に接続するステップと、
前記少なくとも１つの熱エネルギー源及び前記少なくとも１つの熱伝達装置にバイパス回路を動作可能に接続するステップと、
第１の動作モードでは前記第１の流体回路及び前記第２の流体回路内に流体を循環させ、第２の動作モードでは前記バイパス回路内に流体を循環させるように構成された少なくとも１つのアクチュエータを設けるステップと、
前記少なくとも１つの熱エネルギー源が、前記乗員用の気流に熱を供給できる状態にあると判断される前には前記装置を前記第１の動作モードで動作させ、前記少なくとも１つの熱エネルギー源が前記乗員用の気流に熱を供給できる状態にあると判断された後には前記装置を前記第２の動作モードで動作させるように構成された少なくとも１つの制御装置を設けるステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの乗員用風洞を設けるステップが、第１の風洞及び第２の風洞を設けるステップを含む、
ことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
気流の向きを前記第１の風洞、前記第２の風洞、又は前記第１の風洞及び前記第２の風洞の両方に選択的に変えるように構成された少なくとも１つのブレンドドアを前記乗員用風洞に動作可能に接続するステップをさらに含む、
ことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記少なくとも１つの熱伝達装置を動作可能に接続するステップが、前記少なくとも１つの熱伝達装置を前記第１の風洞及び前記第２の風洞の一方のみに配置するステップを含む、
ことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記乗員用風洞に蒸発器を動作可能に接続するステップをさらに含む、
ことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２５】
低温コアの内部を流れる流体から熱エネルギーを外気に伝達するように構成された少なくとも１つの低温コアを設けるステップと、
前記少なくとも１つの低温コア及び前記少なくとも１つのＴＥＤに第３の流体回路を動作可能に接続するステップと、
第３の動作モードにおいて流体を前記第３の流体回路内に循環させるように構成された少なくとも１つのアクチュエータを設けるステップと、
をさらに含み、
前記少なくとも１つの制御装置が、前記車両の前記乗員室内で冷房が望まれていると判断された場合に、前記装置を前記第３の動作モードで動作させるように構成される、
ことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項１】
車両の乗員室内の温度を制御するためのシステムであって、
前記車両の前記乗員室に乗員用の気流を送達するように構成された少なくとも１つの乗員用風洞と、
少なくとも１つの熱エネルギー源と、
前記乗員用風洞に接続された少なくとも１つの熱伝達装置と、
少なくとも１つの熱電素子（ＴＥＤ）と、
前記熱エネルギー源及び前記ＴＥＤに冷却剤を循環させるように構成された第１の流体回路と、
前記ＴＥＤ及び前記熱伝達装置に冷却剤を循環させるように構成された、前記第１の流体回路とは別の第２の流体回路と、
前記熱伝達装置に前記熱エネルギー源を接続するように構成された少なくとも１つのバイパス回路と、
冷却剤を前記第１の流体回路及び前記第２の流体回路の代わりに前記バイパス回路内に循環させるように構成された少なくとも１つのアクチュエータと、
前記熱エネルギー源が前記乗員用の気流に熱を供給できる状態にあると判断された場合に前記少なくとも１つのアクチュエータを動作させ、これにより冷却剤を前記第１の流体回路及び前記第２の流体回路内の代わりに前記バイパス回路内に循環させるように構成された少なくとも１つの制御システムと、
を備えることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記第２の流体回路が、該第２の流体回路内に冷却剤を循環させるように構成された少なくとも１つのポンプを備える、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記乗員用風洞に動作可能に接続された少なくとも１つの蒸発器をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記乗員用風洞内に動作可能に接続されて、前記乗員用の気流を前記熱伝達装置を横切って送るように構成された少なくとも１つのブレンドドアをさらに備える、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記少なくとも１つの乗員用風洞が、第１の風洞と、該第１の風洞に対して少なくとも部分的に平行に配置された第２の風洞とを備え、前記少なくとも１つのブレンドドアが、前記乗員用の気流の向きを、前記第１の風洞、前記第２の風洞、又は前記第１の風洞と前記第２の風洞を通じて流れるように選択的に変えるように構成される、
ことを特徴とする請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記少なくとも１つの熱エネルギー源が車両エンジンを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記ＴＥＤを少なくとも１つの低温コアに接続するように構成された第３の流体回路をさらに備え、前記少なくとも１つの低温コアが、熱エネルギーを外気に放散させるように構成される、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記少なくとも１つの低温コアが、熱を放散させるように構成されたラジエータを含む、
ことを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記第３の流体回路が、該第３の流体回路内に冷却剤を循環させる少なくとも１つのポンプを備える、
ことを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの制御システムが、
前記システムが暖房モード又は冷房モードのいずれで動作しているかを判断し、
前記システムが前記冷房モードで動作していると判断された場合、冷却剤を前記第３の流体回路内に循環させるように前記少なくとも１つのアクチュエータを動作させる、
ようにさらに構成されることを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの熱エネルギー源が、該熱エネルギー源が閾値温度に達した場合に、前記乗員用の気流に熱を供給できる状態にある、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの熱エネルギー源が、該少なくとも１つの熱エネルギー源を循環する前記冷却剤が閾値温度に達した場合に、前記乗員用の気流に熱を供給できる状態にある、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記少なくとも１つのアクチュエータが、流体制御装置、弁、調整器、又はこれらの構造の組み合わせを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
車両の乗員室内の温度を制御する方法であって、
前記車両の乗員用風洞内に動作可能に接続された少なくとも１つの熱伝達装置を横切って乗員用の気流を移動させるステップと、
前記少なくとも１つの熱伝達装置に接続された第１の流体回路と、少なくとも１つの熱エネルギー源に接続された第２の流体回路との間で少なくとも１つの熱電素子（ＴＥＤ）が熱エネルギーを伝達する第１の動作モードで前記車両の温度制御システムを動作させるステップと、
前記温度制御システムが前記第１の動作モードで動作した後に、前記温度制御システムを第２の動作モードに切り替えるステップと、
を含み、
前記第２の動作モードでは、前記温度制御システムが、前記少なくとも１つの熱伝達装置及び前記少なくとも１つの熱エネルギー源に接続されたバイパス回路を開き、
前記バイパス回路が、前記少なくとも１つのＴＥＤを使用せずに前記少なくとも１つの熱伝達装置と前記少なくとも１つの熱エネルギー源との間で熱エネルギーを伝達するように構成される、
ことを特徴とする方法。
【請求項１５】
前記温度制御システムを前記第２のモードに切り替えるステップが、前記少なくとも１つの熱エネルギー源の少なくとも１つが閾値温度に達した場合に行われる、
ことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの熱エネルギー源が自動車エンジンを含む、
ことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記温度制御システムを前記第２のモードに切り替えるステップが、前記自動車エンジンが最後に始動してから閾値時間が経過した後に行われる、
ことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記温度制御システムを前記第２のモードに切り替えるステップが、前記第２の流体回路内の前記流体の温度が閾値温度に達した場合に行われる、
ことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記温度制御システムを第２のモードに切り替えるステップが、前記乗員用の気流の温度が閾値温度に達した場合に行われる、
ことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
車両の乗員室内の温度を制御する装置を製造する方法であって、
前記車両の前記乗員室に乗員用の気流を送達するように構成された少なくとも１つの乗員用風洞を設けるステップと、
前記乗員用風洞に少なくとも１つの熱伝達装置を動作可能に接続するステップと、
少なくとも１つの熱エネルギー源を設けるステップ、
少なくとも１つの熱電素子（ＴＥＤ）を設けるステップと、
前記少なくとも１つの熱エネルギー源及び前記少なくとも１つのＴＥＤに第１の流体回路を動作可能に接続するステップと、
前記少なくとも１つのＴＥＤ及び前記少なくとも１つの熱伝達装置に第２の流体回路を動作可能に接続するステップと、
前記少なくとも１つの熱エネルギー源及び前記少なくとも１つの熱伝達装置にバイパス回路を動作可能に接続するステップと、
第１の動作モードでは前記第１の流体回路及び前記第２の流体回路内に流体を循環させ、第２の動作モードでは前記バイパス回路内に流体を循環させるように構成された少なくとも１つのアクチュエータを設けるステップと、
前記少なくとも１つの熱エネルギー源が、前記乗員用の気流に熱を供給できる状態にあると判断される前には前記装置を前記第１の動作モードで動作させ、前記少なくとも１つの熱エネルギー源が前記乗員用の気流に熱を供給できる状態にあると判断された後には前記装置を前記第２の動作モードで動作させるように構成された少なくとも１つの制御装置を設けるステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの乗員用風洞を設けるステップが、第１の風洞及び第２の風洞を設けるステップを含む、
ことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
気流の向きを前記第１の風洞、前記第２の風洞、又は前記第１の風洞及び前記第２の風洞の両方に選択的に変えるように構成された少なくとも１つのブレンドドアを前記乗員用風洞に動作可能に接続するステップをさらに含む、
ことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記少なくとも１つの熱伝達装置を動作可能に接続するステップが、前記少なくとも１つの熱伝達装置を前記第１の風洞及び前記第２の風洞の一方のみに配置するステップを含む、
ことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記乗員用風洞に蒸発器を動作可能に接続するステップをさらに含む、
ことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２５】
低温コアの内部を流れる流体から熱エネルギーを外気に伝達するように構成された少なくとも１つの低温コアを設けるステップと、
前記少なくとも１つの低温コア及び前記少なくとも１つのＴＥＤに第３の流体回路を動作可能に接続するステップと、
第３の動作モードにおいて流体を前記第３の流体回路内に循環させるように構成された少なくとも１つのアクチュエータを設けるステップと、
をさらに含み、
前記少なくとも１つの制御装置が、前記車両の前記乗員室内で冷房が望まれていると判断された場合に、前記装置を前記第３の動作モードで動作させるように構成される、
ことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公表番号】特表２０１２−５２７３７６（Ｐ２０１２−５２７３７６Ａ）
【公表日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５１１９７２（Ｐ２０１２−５１１９７２）
【出願日】平成２２年５月１８日（２０１０．５．１８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０３５３１３
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１３５３６３
【国際公開日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【出願人】（５０７４０５４４１）ビーエスエスティー リミテッド ライアビリティ カンパニー (4)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１８日（２０１０．５．１８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０３５３１３
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１３５３６３
【国際公開日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【出願人】（５０７４０５４４１）ビーエスエスティー リミテッド ライアビリティ カンパニー (4)
【Ｆターム（参考）】
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