車両用シート空調装置
【課題】 脈波よりも検知が確実かつ容易な乗員体温に基づいて、着座する乗員に特化した条件にて適切な空調制御を行なうことができる車両用シート空調装置を提供する。
【解決手段】 空調装置１０Ａ，１０Ｂを車両のシート１に設け、そのシート１に着座する乗員のために局所空調を行なう。そして、該シート１に着座する乗員の体温情報を取得し、その体温に応じて、空調装置１０Ａ，１０Ｂの制御温度範囲を変更可能に設定する。
【解決手段】 空調装置１０Ａ，１０Ｂを車両のシート１に設け、そのシート１に着座する乗員のために局所空調を行なう。そして、該シート１に着座する乗員の体温情報を取得し、その体温に応じて、空調装置１０Ａ，１０Ｂの制御温度範囲を変更可能に設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両用シート空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特許第３３０１１０９号公報
【特許文献２】特開２００２−２３３４３１号公報
【特許文献３】特開２００４−２９１８６８号公報
【０００３】
自動車の車室内空間は、一般住居等に比較すると空間容積が小さく、また、窓を閉めきると密閉空間となり、例えば、ガラス越しに漏入する熱線により駐車中の車内温度は夏季には異常に上昇する。しかし、一般の自動車用空調装置は集中型であり、車室内の空間全体の空気温度を下げるべく設計されているので、どうしても温度調節に時間がかかる問題がある。
【０００４】
そこで、特許文献１、２には、ペルチェモジュールをシートバックや座部に組み込み、シートに着座する乗員近傍を局所冷却あるいは局所加温する方式が提案されている。また、特許文献３には、シート座部に設置された脈波センサにより運転者の疲労度を検出し、その疲労度に応じて車両前方のインパネ部に配置された車両空調装置の吹出設定温度を変更する方式が開示されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特許文献１、２の構成では、シートに着座する乗員の体温によりペルチェモジュールによる空調温度の変更が行われないため、例えば、カゼや疲れによるほてりにより、若干体温が高い状態で例えば暖房設定温度がさらに上昇すると、その温熱が体温を一層上昇させたり熱がこもったりすることもあり、いわゆる頭ののぼせ感が増して集中力が低下する場合がある。例えば運転者がこのような状態に置かれた場合には、運転能力の低下につながるし、あるいは病状が却って悪化することもあり得る。また、上記特許文献３の構成では、車両全体の空調温度がシートに着座する特定乗員の体調により変更されてしまうので、変更後の空調温度が、体調の良好な乗員にとっては不快に感じられてしまう惧れがある。また、疲労が検知された場合は、暖房／冷房の区別なく空調温度を一律に上昇させて血行促進を図る処理がなされるようになっており、空調温度の変更が状況によって必ずしも奏効しないケースが生じうるので、特許文献１、２と同様の問題が発生し得る。
【０００６】
本発明の課題は、乗員の体温に基づいて、着座する乗員に特化した条件にて適切な空調制御を行なうことができる車両用シート空調装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明の車両用シート空調装置は、
車両のシートに設けられた空調装置と、
シートに着座する乗員の体温情報を取得する体温情報取得手段と、
取得された体温情報に反映される体温に応じ、空調装置の制御温度範囲を変更可能に設定する制御温度範囲変更設定手段と、
設定された制御温度範囲にて空調装置の作動を制御する空調制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
上記本発明の構成によると、空調装置を車両のシートに設け、そのシートに着座する乗員のために局所空調を行なう。そして、該シートに着座する乗員の体温情報を取得し、その体温に応じて、空調装置の制御温度範囲を変更可能に設定する。また、シート空調の制御温度範囲をその体温に応じて変更することで、制御温度（設定温度）自体が検出された体温に応じてめまぐるしく変化することがなくなり、空調制御の安定化を図ることができる。
【０００９】
シートに設ける空調装置は、ペルチェモジュールと送風機とが導風通路部とともに一体的にシートに埋設されたものとすることができる。ペルチェモジュールの採用により、シートへ冷媒配管等を引き込む必要がなくなり、構成を大幅に簡略化できる。さらに、シート毎に独立してペルチェモジュールを設けることで、乗員毎に異なる条件で空調制御することも容易である。なお、ペルチェ素子は通電断面積（電流導通方向と直交する断面積）の大きい金属導体として構成されるので、ＰＷＭ等により入力電流をスイッチングにより制御すると、波形エッジでの電流遮断時に大きな渦電流が発生し、目的の極性と逆方向の電圧が供給されて冷却効率を低下させるジュール熱が多量に発生するので好ましくない。そこで、空調制御手段は、該空調装置の吹出温度が設定入力された制御温度値に近づくように、ペルチェモジュールの駆動電流をレベル制御するように構成することが望ましい。
【００１０】
次に、体温情報取得手段は、乗員の体温を検出する体温検出手段と、検出された体温が、予め定められた平熱域と該平熱域よりも中心温度（本明細書において、ある温度域（温度範囲）の「中心温度」とは、当該温度域ないし温度範囲の下限温度と上限温度との平均値のことを意味するものとする）の高い発熱域とのいずれに属するかを判定する発熱判定手段とを有するものとして構成できる。この場合、制御温度範囲変更設定手段は、体温が平熱域に属する場合に温度制御範囲を予め定められた平熱時適性範囲に設定し、体温が発熱域に属する場合に温度制御範囲を平熱時適性範囲とは異なる発熱時適性範囲に設定するものとして構成できる。身体が不調の時、その不調が体温の上昇に反映されることが多いので、検出した体温が平熱であるか、平熱よりも高いかを判定することは、体調不良を特定する上で極めて有効である。そして、不調温度制御範囲として、平熱時適性範囲と発熱時適性範囲とのいずれかが採用されるように定めておけば、平熱かそれよりも高いかによって温度制御範囲が上記２つのいずれかに択一的に切り替わり、制御温度（設定温度）が体温に応じてめまぐるしく変化する不具合を一層効果的に防止でき、空調制度のさらなる安定化を図ることができる。
【００１１】
例えば、平時は制御温度範囲が平熱時適性範囲に設定され、（発熱していない正常状態の）乗員は、その適性範囲内にて好みの温度に設定を行なう。しかし、その乗員が不調により発熱した場合は、発熱時適性範囲に切り替わり、発熱時に適した空調温度へ自動的にシフトさせることができる。これにより、乗員の発熱による不快感が和らげられ、発熱の症状も軽減される。そして、当該発熱時適性範囲での空調制御をしばらく行なうことにより、体温が平熱域に復帰すれば、これを検出し、空調装置の制御温度範囲を平熱時適性範囲に戻すことで、その乗員が平時快適と感じる設定温度からの逸脱を防止することができる。
【００１２】
空調装置を暖房動作が可能なものとして構成する場合、温度制御範囲は、発熱時適性範囲の中心温度が、平熱時適性範囲の中心温度よりも低くなるように設定しておくことが望ましい。これにより、体温が高い状態で暖房温度がさらに上昇し、その温熱が体温を一層上昇させる悪循環を回避することができ、ひいては車内に熱がこもったりして、頭ののぼせ感が増し、集中力が低下する等の不具合も生じにくくなる。この場合、温度制御範囲は、具体的には、発熱時適性範囲の上限温度と下限温度を、平熱時適性範囲の上限温度と下限温度よりもそれぞれ低く設定しておくとよい。
【００１３】
一方、空調装置は冷房動作が可能なものとしても構成することができる。この場合、夏場にて同じ冷房設定温度であっても、カゼを引いて発熱している場合には寒く感ずることがある。そこで、温度制御範囲は、発熱時適性範囲の中心温度が、平熱時適性範囲の中心温度よりも高くなるように設定しておくと、このため冷房時の冷熱が身体の熱を奪い体調悪化を助長してしまう不具合を効果的に抑制することができる。温度制御範囲は、具体的には、発熱時適性範囲の上限温度と下限温度を、平熱時適性範囲の上限温度と下限温度よりもそれぞれ高く設定しておくとよい。
【００１４】
本発明においてセンサ体温検出手段は、シートに着座した乗員の皮膚温度を検出する赤外線温度検出装置とするのがよい。（人体露出部の）皮膚温度を赤外線温度検出装置にて測定することで、着衣を介した脈動検出と比較して、体調が反映される体温の検出を正確かつ非接触にて実施することが可能となり、より適正なシート空調制御が可能となる。また、非接触式なので温度平衡のための待ち時間が生じず、速やかに体温検知できるので、空調制御にも速やかに反映させることができる。この場合、赤外線温度検出装置は、乗員の上半身の皮膚露出部をサーモグラフィー撮影するサーモグラフィー撮影装置とすることができる。この構成によると、皮膚露出部の温度測定によりユーザーの体温をより正確に知ることができる。また、サーモグラフィー撮影装置は皮膚面の領域別に温度特定が可能であり、例えば、皮膚露出部の特定部位（例えば高体温で外気温の影響を受けにくい首筋領域など）での温度測定により、再現性の良好な体温測定が可能である。また、乗員の上半身を主たる撮影対象として視野を定めておけば、皮膚露出部全体の体温分布情報を平均体温情報に変換したり、あるいは最も高温の領域（例えば上記の首筋領域）の体温情報で代表させたりするなど、測定ばらつきを軽減するための種々の手法を講ずることも可能となる。
【００１５】
ところで、車両利用時には、シートに着座した乗員が停車時にシートから離れ、再び戻ってきて車中滞在を再開したり、シートベルトを外して着衣を改めたりすることもしばしば発生する。例えば、体温上昇に伴い暑さを感じてシートから離れ、外へ涼みに出たり、上着を脱いでシートに戻ったりするようなケースを具体例として挙げることができる。このように、シートへの着座状態に途切れが確認された場合は、その前後で乗員の体温状態にも変化を生じている可能性が高くなる。そこで、これに対応するために、シートへの乗員の着座の有無を検出する着座検出手段を設け、さらに、該着座検出手段が着座検知状態から着座非検知状態に移行し、その後着座検知状態に復帰した場合に、着座非検知状態へ移行前に設定されていた制御温度範囲を、該着座検知状態への復帰後に取得した体温情報に基づいて更新するように構成しておくとよい。このようにすると、着座途切れの前後での検知体温変化に対応して制御温度範囲の設定状態が更新されるので、より適切な空調制御が実現する。
【００１６】
着座検出手段は、例えば、シートに設けられたシートベルトのバックルに組み込むことができ、該バックルの締結及び締結解除と連動して乗員の着座の有無を検出するバックル締結検知スイッチとすることができる。近年、後部座席も含めてシートベルトの着用が義務付けられており、着用励行も進んでいるので、バックル締結検知スイッチを着座検出手段として用いれば、バックル締結検知スイッチの付勢状態により着座途切れを確実に検知することができる。なお、乗員がシートに着座した状態でシートベルトを外したのみの状態（つまり、バックル締結検知スイッチが非付勢となる状態）も、広義に「非着座状態」に属するものとして考える。これにより、例えば、着座したままシートベルトを外して着替えを行なったり、上着等を脱いだりした場合にも、シートベルトの再着用に伴い体温検知が行なわれ、検知結果に応じて制御温度範囲の更新設定を確実に行なうことができる。
【００１７】
体温検出手段として、シートに着座した乗員の皮膚温度を検出する赤外線温度検出装置を用いる場合、赤外線温度検出装置の検出動作には一定の電力が消費される。他方、着座した乗員の体温が短期間に急変動することは生理的には稀であり、ある程度時間をかけて緩やかに変化することの方が多い点に鑑みれば、体温検出の頻度を過度に増加させることは、赤外線温度検出装置を不必要に頻繁に動作させることにつながり、電力消費（特に車載バッテリー）の無駄を招く問題がある。そこで、着座検出手段が着座検出していることを条件として赤外線温度検出装置を検出動作させ、着座検出していない場合は赤外線温度検出装置の検出動作を停止させる赤外線温度検出装置作動制御手段を設けておけば、着座検出によりートに乗員が不存在であることが明確な場合は赤外線温度検出装置の検出動作が停止するので、電力消費の無駄を省くことができる。
【００１８】
上記の方式では、着座直後に一旦体温検出を行なえば、その後の体温変動がそれほど急激には起こらないと考えられるから、赤外線温度検出装置作動制御手段は、着座検出手段が着座非検出状態から着座検出状態へ移行した場合にこれをトリガとして赤外線温度検出装置による皮膚温度の検出動作を開始させる一方、該検出動作の最大継続時間が定められており、該最大継続時間の満了と、着座検出状態の着座非検出状態への移行とのいずれかが成立した場合に、赤外線温度検出装置の検出動作を停止させるものとすることができる。検出動作の最大継続時間は、例えば１回の体温特定に必要十分な期間を考慮して決めておけばよく、当該体温特定が完了後は赤外線温度検出装置の動作を遮断することで節電を図ることができる。一方、該最大継続時間が満了する前に着座検出状態から着座非検出状態へ移行した場合は、赤外線温度検出装置の動作を直ちに遮断することで、同様に節電を図ることができる。この場合、制御温度範囲変更設定手段は、赤外線温度検出装による検出動作が停止状態から復帰再開される毎に、該検出される皮膚温度に基づき空調装置の制御温度範囲を設定更新するように構成することで、着座途切れ後（及び、初回時）の体温検知と制御温度範囲の更新設定を確実に行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を添付の図面を用いて説明する。 図１は本発明の車両用シート空調装置の一例を示す全体概要図である。該車両用シート空調装置５０は、自動車のシート１に組み込まれている。該シート１は、乗員の臀部を乗せる座部１０１と、背中を当てる背もたれ部１０２と、背もたれ部１０２の頂部に取り付けられたヘッドレスト２とを有する。そして、座部１０１及び背もたれ部１０２の各表皮１０６には噴出口１０４が形成されている。
【００２０】
座部１０１及び背もたれ部１０２の各内部には空気ダクト１０５が形成されている。この空気ダクト１０５は車室内に一端が開口し、他端が上記噴出口１０４に開口している。そして、各空気ダクト１０５の途中にペルチェモジュール３が介装されている。ペルチェモジュール３は、一方の面が吸熱面、他方の面が放熱面となるように、厚さ方向に直流通電駆動される周知のペルチェ素子と、順方向通電時に冷却側、逆方向通電時に発熱側となる面に密着配置される金属製のヒートブロックと、同じく空調熱交換側となる面に密着配置される金属製のヒートシンクとを有し、ヒートシンクの裏面に熱交換を促進するためのフィンが一体化された周知の構成を有するものである（例えば特開２００５−２８０７１０号公報参照）。
【００２１】
空気ダクト１０５の途中におけるペルチェモジュール３の上流側には、該ペルチェモジュール３の放熱フィンに車室内の空気を圧送する送風機４が設けられている。送風機４は放熱フィンに周囲の空気を吹き付けることにより温度調整された空気を生成し、この温度調整された空気が空気ダクト１０５を介して吹出口１０４から吹き出される。このように、空気ダクト１０５、ペルチェモジュール３及び送風機４を有した空調装置１０Ａが背もたれ部１０２に、また、同様の構成の空調装置１０Ｂが座部１０１に、それぞれ個別に組み込まれた構造となっている。上記のような構造の空調装置１０Ａ，１０Ｂの組（以下、両者を総称する場合には、空調装置１０と記載する）を有した車両用シート空調装置が、図２に示すように、自動車の各シート（具体的には、運転席１（Ａ）、助手席１（Ｂ），右後部座席１（Ｃ）、左後部座席１（Ｄ））に独立して組み込まれ、各座席に乗員検知センサ１１４（本実施形態では、後述のごとくバックル締結検知スイッチ）が設けられている。
【００２２】
次に、図３は、上記車両用シート空調装置５０の電気的構成の一例を示すブロック図である。要部をなすのはマイクロプロセッサとして構成されたＥＣＵ１０６（空調制御手段）を主体とする制御回路１００であり、サーモグラフィーカメラ１１１がドライバ回路１１１Ｄを介して、乗員検知センサ１１４及び内気温センサ１１５がそれぞれアンプ１２４，１２５を介して、温度入力設定手段をなす手元操作スイッチ（温調設定スイッチ）１１２と手元電源スイッチ１１３が温調入力インターフェース１２２を介して、それぞれＥＣＵ１０６に接続されている。
【００２３】
次に、サーモグラフィーカメラ１１１は、シート１に着座した乗員の皮膚温度を検出する赤外線温度検出装置として機能し、体温検出手段を構成する。構造的には公知のものであり、露光部に設けた赤外線センサにより、物体から放射される遠赤外線の波長分布を二次元測定し、その測定結果に基づいて温度マッピングデータ（サーモグラフィー）を生成するものである。具体的には、図５Ｂに示すように、シート１に着座したユーザーＨＫの、首より上の皮膚露出部のサーモグラフィーＴＧを撮影するものであり、特に首筋部分が周囲よりも高温の領域ＨＴとして現われるので、その領域ＨＴをサーモグラフィー画像上で温度とともに特定することができる。例えば、体温測定値を首筋領域ＨＴの平均温度として決定することができる。
【００２４】
図６に示すように、シートベルトのバックル５１に組み込まれたバックル締結検知スイッチ１１４は着座検出手段を構成する。バックル５１は、周知のごとくベルト金具５１Ｍと金具ソケット５１Ｓとを有し、金具ソケット５１Ｓにベルト金具５１Ｍを挿入することで、ベルト金具５１Ｍの係合孔５１ｈに、ばね付勢されたソケット内の締結爪５１ｅが嵌まり込んで締結状態になる。そして、金具ソケット５１Ｓ側の図示しない締結解除ボタンを押圧すると締結爪５１ｅが係合孔５１ｈ外に退避して締結解除状態となり、ベルト金具５１Ｍを金具ソケット５１Ｓから引き抜くことができる。バックル締結検知スイッチ１１４は金具ソケット５１Ｓ内に設けられ、ベルト金具５１Ｍを金具ソケット５１Ｓ内に差し込むことで付勢状態となり、ベルト金具５１Ｍを金具ソケット５１Ｓから引き抜けば付勢解除状態となる。本実施形態では、ＥＣＵ１０６は、後述の図１４の処理流れに従い、バックル締結検知スイッチ１１４が付勢状態となっていれば乗員がシート１に着座した着座状態であると判定し、ＥＣＵ１０６のメモリ内に形成される着座フラグを「１」に設定する。同じくバックル締結検知スイッチ１１４が非付勢状態となっていれば非着座状態であると判定し、着座フラグを「０」に設定する。
【００２５】
図３に戻り、ＥＣＵ１０６には、各々ペルチェモジュール３、送風機４、及びそれらの駆動制御を司る駆動ユニット１２１の組からなる空調装置１０Ａ（背もたれ側）及び１０Ｂ（座部側）が接続されている。駆動ユニット１２１は、ペルチェモジュール３を冷房使用時と暖房使用時とで互いに異なる極性にて通電駆動するものである。そして、ＥＣＵ１０６は、乗員の検出の有無に基づき、空調装置１０Ａ，１０Ｂの動作を、乗員検出時の動作モードである通常モードと、乗員非検出時の動作モードであって通常モードよりも動作出力が制限される制限モードとの間で切り替えつつ制御することが可能である。例えば、制限モードにおいて空調装置１０の動作を停止することができる。
【００２６】
また、この実施形態では、制限モードにおいては、サーモグラフィーカメラ（赤外線温度検出装置）１１１の検知動作も停止するようになっている。具体的には、ＥＣＵ１０６は、バックル締結検知スイッチ１１４（着座検出手段）が着座非検出状態から着座検出状態へ移行した場合には、これをトリガとしてサーモグラフィーカメラ１１１による皮膚温度の検出動作を開始させる一方、該検出動作の最大継続時間が定められており、該最大継続時間の満了と、着座検出状態の着座非検出状態への移行（つまり、バックル締結解除）とのいずれかが成立した場合に、サーモグラフィーカメラ１１１の検出動作を停止させる。検出動作の最大継続時間は、例えば１回の体温特定に必要十分な期間を考慮して適宜決定され、当該体温特定が完了後にサーモグラフィーカメラ１１１の動作が遮断される。なお、体温特定処理の完了を受けてサーモグラフィーカメラ１１１の動作遮断信号を出力するようにしてもよい。なお、上記の最大継続時間が満了する前にバックル締結検知スイッチ１１４が着座検出状態から着座非検出状態へ移行した場合は、サーモグラフィーカメラ１１１の動作は直ちに遮断される。
【００２７】
ＥＣＵ１０６は、各シートの乗員検出センサ１１４による乗員検出内容に基づいて、個々のシート１の空調装置１０の動作を独立に制御する。なお、各シートの空調装置１０Ａ，１０Ｂに対し、独立した個別のＥＣＵ１０６が設けられているが、単一のＥＣＵ１０６を各シート間で共用化し、これに各シートの空調装置１０Ａ，１０Ｂを一括接続して制御を行なうようにしてもよい。
【００２８】
次に、車載バッテリー＋Ｂにつながる電源ラインとして、車両のイグニッションスイッチ１２０と連動して電源電圧の供給／遮断が切り替わる第一電源ラインＰＬ１と、イグニッションスイッチの状態とは無関係に常時電源電圧が供給される第二電源ラインＰＬ２とが設けられている。イグニッションスイッチ１２０は、前述のアクセサリ系負荷とエンジン電装系負荷のいずれにも電源電圧が供給されないオフ位置（ＯＦＦ）と、同じくアクセサリ系負荷にのみ供給されるアクセサリ・オン位置（ＡＣＣ−ＯＮ）と、アクセサリ系負荷とエンジン電装系負荷との双方に供給されるイグニッション・オン位置（ＩＧ−ＯＮ）との間で切り替えを行なう。そして、車両用シート空調装置５０のＥＣＵ１０６及び空調装置１０が第二電源ラインＰＬ２に接続されている。
【００２９】
図１に戻り、各シート１には、乗員が操作するための空調装置用の手元操作スイッチ１１２が設けられている。ＥＣＵ１０６は、該手元電源スイッチ１１３がオフ状態のとき、乗員検出手段１１４による乗員検出内容とは無関係に空調装置１０の動作を停止する。また、手元電源スイッチ１１３がオン状態のとき、乗員検出センサ１１４による乗員検出内容に基づき通常モードと制限モードとの間で切り替えつつ空調装置１０Ａ，１０Ｂの動作を制御する。
【００３０】
図１に示すように、手元操作スイッチ１１２はプッシュ機能付のロータリースイッチであり、１回押圧すると引っ込んで手元電源スイッチ１１３（図３）をオフ状態とする。一方、さらに押圧すると飛び出して電源スイッチ１１３をオン状態とし、設定温度変更のための回転操作が可能となる。つまり、手元操作スイッチ１１２は制御温度値設定入力部をなすアナログ操作部として構成されている。
【００３１】
手元操作スイッチ１１２は、例えばロータリーボリュームないしポテンショメータが回転検出部として組み込まれている。そして、中立位置ＮＴＬに関して第一方向（図１では右側）に回転させると暖房モードでの温度設定となり、中立位置ＮＴＬから離れるほど設定温度は高くなるとともに、当該第一方向の限界位置αｘ’まで回転させると暖房での最高温度（最大出力）の設定状態となる。また、中立位置ＮＴＬに関して第二方向（図１では左側）に回転させると冷房モードでの温度設定となり、中立位置ＮＴＬから離れるほど設定温度が低くなるとともに、当該第二方向の限界位置αｘまで回転させると冷房での最低温度（最大出力）の設定状態となる。なお、中立位置ＮＴＬを中心として両側一定角度範囲内は不感帯区間とされ、操作位置がこの不感帯区間内にある場合は冷房及び暖房ともに動作を停止する。そして、操作位置が暖房側の不感帯区間末端をなす起点位置α１’に到達すると、暖房での最低温度（最小出力）の設定状態となる。また、操作位置が冷房側の不感帯区間末端をなす起点位置α１に到達すると、冷房での最高温度（最小出力）の設定状態となる。
【００３２】
図７は、駆動ユニット１２１の回路構成例を示すものである。駆動電源は、ペルチェ素子への過電圧印加防止を考慮して、絶縁型に構成されている。具体的には、車載バッテリー電圧＋Ｂを入力電圧として受電する入力側ＤＣ電源１５０を有し、そのＤＣ出力電圧が、昇圧用発振回路１５３により駆動される昇圧スイッチング用トランジスタ１５２（本実施形態ではパワーＦＥＴにて構成され、昇圧スイッチング周波数は１０〜３０ｋＨｚ：例えば、１５ｋＨｚ）によりスイッチングされつつ、昇圧用のトランス１５１の１次側に入力される。該トランス１５１の２次側昇圧出力電圧は８〜１５Ｖ（例えば１２Ｖ）である。なお、昇圧用発振回路１５３は、トランス１５１の一次側インダクタンスの一部を流用した自励式発振回路として構成されている。
【００３３】
トランス１５１の２次側昇圧出力電圧は、ダイオード１５４Ｄにより半波整流され、さらにコンデンサ１５４Ｃにより平滑化された後、ＰＷＭスイッチング用トランジスタ１５５に入力される。ＰＷＭスイッチング用トランジスタ１５５はパワーＦＥＴにて構成され、ＥＣＵ１０６が決定するデューティ比（例えば５０〜１００％）にてＰＷＭスイッチングされる。ＰＷＭスイッチング用トランジスタ１５５は、ゲート駆動用トランジスタ１５６を介してフォトカプラ１６５によりスイッチングされる。
【００３４】
ペルチェ素子は導通断面積の大きい金属導体として構成されているので、ＰＷＭスイッチング電圧波形をペルチェ素子へ直接入力すると、波形エッジでの電流遮断時に渦電流が発生し、目的の極性と逆方向の電圧が供給されて冷却効率を低下させるジュール熱が多量に発生するので好ましくない。そこで、本実施形態では、コイル１５８とコンデンサ１５９とを有した駆動平滑化回路２０１により、上記ＰＷＭスイッチング電圧波形をディーティ比に応じた直流駆動電圧（出力電圧範囲は、例えば６〜１２Ｖ：出力電流範囲は、例えば３〜６Ａ）として平滑化し、極性切替スイッチ１６０を介してペルチェモジュール３に供給するようにしている。つまり、ペルチェモジュール３の出力は、駆動電流のレベル制御により実施される。なお、ＰＷＭスイッチング周波数は例えば１〜５ｋＨｚであり、昇圧スイッチング周波数よりも小さく設定される。
【００３５】
極性切替スイッチ１６０は、本実施形態ではリレースイッチとして構成され、リレー駆動トランジスタ１６２を介してフォトカプラ１６３により動作制御される（ここでは、リレー駆動トランジスタ１６２がＯＦＦのとき、端子１６０Ａが電源入力／端子１６０Ｂが接地となり（順方向極性）、同じくオンのときは端子１６０Ａが接地／端子１６０Ｂが電源入力となるよう（逆方向極性）、スイッチ１６０が切り替わる）。また、送風機４へのモータ駆動出力は、トランス１５１の２次側にてＰＷＭスイッチング用トランジスタ１５５の前段より、電圧安定化用のレギュレータＩＣ１６４を介して非スイッチング状態で取り出される。
【００３６】
なお、本実施形態では車載バッテリー電圧＋Ｂの変動を補償するために昇圧回路を組み込んでいるが、ペルチェ素子の動作が保障できる場合、例えば、ペルチェ素子への駆動出力電圧範囲が車載バッテリー電圧＋Ｂの変動範囲よりも常時小さいことが保障できる場合には、この昇圧回路を省略することも可能である。この場合、ペルチェ素子への出力段に電圧モニタリング部を追加し、ＰＷＭスイッチングのデューティ比制御にこれをフィードバックして電圧を安定化するレギュレータ部を追加すればよい。また、ペルチェ素子への駆動出力電圧が車載バッテリー電圧＋Ｂの変動範囲を若干上回る場合にあっても、該レギュレータ部を周知の昇圧型ステップアップ回路として構成すれば、昇圧回路は同様に省略できる。
【００３７】
電源スイッチ１１３のオン／オフ状態、及び手元操作スイッチ１１２の操作位置情報は温調入力インターフェース１２２を介してＥＣＵ１０６に入力される。電源スイッチ１１３がオフ状態のとき、ＥＣＵ１０６は、入力側ＤＣ電源１５０へのバッテリー受電系路上に設けられた電源スイッチ１５０ｓをオフにし、ペルチェモジュール３と送風機４とを双方ともに停止させる。一方、電源スイッチ１１３がオン状態のときは、通常モードでは電源スイッチ１５０ｓをオンにする。そして、手元操作スイッチ１１２が冷房側に回転していればリレー駆動トランジスタ１６２をオフとし、通電極性を順方向とする。また、暖房側に回転していればリレー駆動トランジスタ１６２をオンとし、通電極性を逆方向とする。
【００３８】
冷房側及び暖房側のいずれにおいても、手元操作スイッチ１１２の操作角度は、前述の回転検出部の出力として温調入力インターフェース１２２に入力され、読み取られる。操作角度は前述のごとく、冷房側では起点位置α１から限界位置αｘに至る操作角度区間（操作ストローク範囲）にて、暖房側では起点位置α１’から限界位置αｘ’に至る操作角度区間（操作ストローク範囲）にてそれぞれ任意に設定可能であり、図８に示すように、暖房側の各操作角度（操作位置）と設定温度との関係が、ＥＣＵ１０６内のメモリに制御温度範囲テーブルとして記憶されている。また、図９に示すように、冷房側の各操作角度（操作位置）と設定温度との関係も、図３のＥＣＵ１０６内のメモリに制御温度範囲テーブルとして記憶されている。
【００３９】
図８及び図９において、制御温度範囲テーブルは、操作角度範囲に対応する設定温度範囲（制御温度範囲）を異ならせる形で、平熱時用と発熱時用との２通り用意されている。これは、図３のサーモグラフィーカメラ１１１（赤外線温度検出装置）によりシート１に着座した乗員の体温を皮膚温度から検出し、図１０（暖房時）及び図１１（冷房時）に示すごとく、検出された体温が平熱域（本実施形態では３５℃以上３７℃未満）に属する場合には温度制御範囲を平熱時適性範囲Ａに設定し、体温が発熱域（本実施形態では３７℃以上４０℃未満）に属する場合には温度制御範囲を平熱時適性範囲Ａとは異なる発熱時適性範囲Ｂに設定するためである。
【００４０】
図１０に示すごとく、暖房時には、発熱時適性範囲Ｂの上限温度θｂｘ’と下限温度θｂ１’が、平熱時適性範囲Ａの上限温度θａｘ’と下限温度θａ１’よりもそれぞれ高く設定されている。具体的には、縦軸が設定温度（シート１の噴出口１０４から吹き出される温風の吹出し温度）を示し、横軸は乗員の体温（体温）を示している。検出された乗員の体温が３５℃以上３７℃未満のいわゆる平熱時では、暖房吹出し温度は４４℃（θａ１’）以上５２℃（θａｘ’）以下の平熱時適性範囲Ａ内での設定が可能となり、体温が３７℃以上４０℃未満の発熱時では、暖房吹出し温度は４０℃（θｂ１’）以上４４℃（θｂｘ’）以下の発熱時適性範囲Ｂでの設定が可能となる。手元操作スイッチ１１２の暖房モードでの操作角度範囲は［α１’，αｘ’］にて不変であり、図８に示すように、平熱時適性範囲Ａではα１’に下限温度θａ１’（ここでは４４℃）が、αｘ’に下限温度θａｘ’（ここでは５２℃）が割り振られる形で、個々の操作角度での設定温度を示す制御温度範囲テーブルが用意されている。操作角度と設定温度との関係は線形に設定することもできるし、非線形に設定することもできる。
【００４１】
また、図１１に示すごとく、冷房時には、発熱時適性範囲Ｂの上限温度θｂｘと下限温度θｂ１が、平熱時適性範囲Ａの上限温度θａｘと下限温度θａ１よりもそれぞれ低く設定されている。具体的には、縦軸が設定温度（シート１の噴出口１０４から吹出される冷風の吹出し温度）を示し、横軸は乗員の体温（体温）を示している。検出された乗員の体温が３５℃以上３７℃未満のいわゆる平熱時では、冷房吹出し温度は３４℃（θａ１）以上３６℃（θａｘ）以下の平熱時適性範囲Ａ内での設定が可能となり、体温が３７℃以上４０℃未満の発熱時では、冷房吹出し温度は３７℃（θｂ１）以上３９℃（θｂｘ）以下の発熱時適性範囲Ｂでの設定が可能となる。手元操作スイッチ１１２の冷房モードでの操作角度範囲は［α１，αｘ］にて不変であり、図９に示すように、平熱時適性範囲Ａではα１に下限温度θａ１（ここでは３４℃）が、αｘに下限温度θａｘ（ここでは３６℃）が割り振られる形で、個々の操作角度での設定温度を示す制御温度範囲テーブルが用意されている。操作角度と設定温度との関係は線形に設定することもできるし、非線形に設定することもできる。
【００４２】
さて、上記の車両用シート空調装置５０においては空調設定温度（制御温度）は、制御温度設定入力部、具体的には手元操作スイッチ１１２により設定入力される。そして、該制御温度値設定入力部への入力操作がなされない状態で制御温度範囲が変更されたとき、制御温度値の制御温度範囲フルスケール上での相対入力位置が不変となるように、該制御温度の設定絶対値が、変更前の制御温度範囲における相対入力位置に対応する値から、変更後の制御温度範囲における相対入力位置に対応する値に更新されるようになっている。これにより、制御温度範囲の変更に伴い温度設定変更入力を敢えて行なわずとも、相対入力位置を不変として変更後の制御温度範囲に対応した値に制御温度値が自動変更され、設定変更の手間を省くことができる。
【００４３】
具体的に説明すれば、制御温度設定入力部には、設定可能な最低温度から最高温度に至るフルスケールが存在し、乗員は、そのフルスケールの範囲内で温度設定入力を行なうとともに、そのフルスケール上での相対入力位置を定めることができる。例えば、暖房時を例にとると、平熱時制御温度範囲では、最低温度θａ１’＝４４℃、最高温度θａｘ’＝５２℃、フルスケール範囲が５２−４４＝８（℃）である。そして、設定入力温度が４８℃であれば、相対入力位置は、最低温度θａ１’側から見て４℃の位置、すなわち５０％の位置である。この状態で、発熱時制御温度範囲に切り替わると、最低温度θｂ１’＝４０℃、最高温度θｂｘ’＝４４℃であり、フルスケール範囲は４４−４０＝４℃である。そして、相対入力位置は最低温度側から見て５０％の位置に固定されるので、４℃×０．５＝２℃であり、変更後の設定温度は４０＋２＝４２℃に自動変更される。つまり、平熱時制御温度範囲から発熱時制御温度範囲に切り替わることで、手元操作スイッチ１１２の操作位置を変更していないにもかかわらず、設定温度は４８℃から６℃低い４２℃に自動的に切り替わることを意味する。
【００４４】
本実施形態では、図１０及び図１１に示すように、暖房モードと冷房モードとのいずれにおいても、熱時制御温度範囲と発熱時制御温度範囲とは重なり範囲を有しておらず、平熱時制御温度範囲と発熱時制御温度範囲の切替えに対し、設定温度をホールドすることは本来的に不可能である。しかし、平熱時制御温度範囲と発熱時制御温度範囲とに重なりを持たせることも可能であり、この場合は、その重なり区間に制御温度が設定されていれば、設定温度をホールドすることは原理的には不可能でなくなる。
【００４５】
しかし、本実施形態の手元操作スイッチ１１２のように、制御温度値設定入力部が、固定された機械操作ストローク範囲（すなわち、操作角度範囲）を持つアナログ操作部である場合、設定温度はアナログ操作部の操作位置として機械的に記憶されているに過ぎない。従って、これをホールドするためには、変更前の制御温度範囲に対応する操作位置から、変更後の制御温度範囲に対応する操作位置へアナログ操作部を駆動する機構を考慮しなければならないが、制御温度値設定入力部の高価格化と機構の複雑化を招くことはいうまでもない。アナログ操作部の場合は、平熱時制御温度範囲と発熱時制御温度範囲の切替えに伴い、その操作位置をホールドし、設定温度を自動変更することが構成上も簡単であり、かつ、体温変化に合わせて空調出力が適度にシフトするので望ましいといえる。
【００４６】
なお、制御温度値設定入力部は、設定温度をデジタル入力するデジタル温度設定部として構成することも可能である。デジタル温度設定部の場合、制御温度範囲の変更に対し、上記と同様に操作フルスケール上での相対入力位置をホールドすることもできるし、他方、設定温度をホールドすることも、入力された設定温度のメモリ値をそのまま保持すればよいので比較的容易である。
【００４７】
以上のごとく、図３のＥＣＵ１０６は、温調入力インターフェース１２２から手元操作スイッチ１１２の操作位置を受け取り、さらに、サーモグラフィーカメラ１１１が検出する体温に応じて適正は制御温度範囲テーブルを参照することで、取得した操作位置を冷房設定温度θないし暖房設定温度θ’に変換する。そして、内気温センサ１１５の温度検出値Ｔを取得し、暖房時は図１２のデューティ比（電流値）テーブルを、冷房時は図１３のデューティ比テーブルをそれぞれ参照して、適正なデューティ比ηを読み取り、ＰＷＭスイッチング用トランジスタ１５５をそのデューティ比ηでスイッチング駆動して、ペルチェ素子の出力調整を行なう（前述の通り、ＥＣＵ１０６から駆動ユニット１２１への制御入力信号はＰＷＭパルス信号であるが、駆動ユニット１２１から出力されるペルチェモジュールへの駆動出力は電流レベル信号となる）。暖房時はθ−Ｔが大きくなるほどデューティ比（電流値）ηは高く設定され、冷房時はＴ−θが大きくなるほどデューティ比（電流値）ηが高く設定されている。なお、図１２及び図１３のデューティ比テーブルの設定温度θ，θ’の範囲は、図８及び図１０の平熱時設定温度範囲と発熱時設定温度範囲の和集合範囲として定められている。
【００４８】
以下、フローチャートを用いて、上記車両用シート空調装置５０の動作説明を行なう。制御内容は図２の４つのシートについてそれぞれ同様であり、かつ、独立した駆動制御が実施される。図１４はＥＣＵ１０６による体温検知制御処理の流れを示すフローチャートである（この処理は所定時間間隔で反復実行される）。まず、Ｓ１で着座フラグの内容を読み取る（着座フラグはＩＧオン時に初期化される）。また、Ｓ２ではバックル締結検知スイッチ１１４（乗員検出部）の状態を読み取り、Ｓ３でその読み取り結果に基づき現在乗員が着座しているかどうかを確認する。
【００４９】
Ｓ３で「乗員あり」の場合はＳ４に進む。着座フラグが「０」であれば、シートに乗員が新たに着座したことを意味する。この場合はＳ５に進んでタイマーを起動し、さらにＳ６に進んでサーモグラフィーカメラ１１１による体温検知処理を開始するとともに、Ｓ７で着座フラグを「１」に変更する。一方、Ｓ４で着座フラグが「１」であれば、シートに乗員がすでに着座済であり、その着座を継続していることを意味する。この場合はＳ８に進んでタイマーの値を読み取り、タイムアップしていなければＳ１０に進んで体温検知処理を継続する。また、タイムアップしていれば体温検知処理を停止し、サーモグラフィーカメラ１１１の電源を遮断する。
【００５０】
次に、Ｓ３で乗員の着座が検出されていない場合はＳ１２に進む。着座フラグが「１」であれば、シートに乗員が着座していた状態から非着座状態に変化したことを意味する。この場合はＳ１３に進んで体温検知処理を停止し、サーモグラフィーカメラ１１１の電源を遮断するとともに、Ｓ１４でタイマーをリセットし、さらにＳ１５で着座フラグを「０」に変更する。一方、Ｓ４で着座フラグが「０」であれば、シートの非着座状態が継続されていることを意味し、この場合は何もせずにリターンする。
【００５１】
図１５は、設定温度範囲の切替処理の流れを示すフローチャートであり、Ｓ５１では体温検知中であるかどうかを確認する。体温検知中であればＳ５２に進み、体温が平熱域か発熱域かを判定するとともに、Ｓ５４及びＳ５５では、その判定結果に応じて、図８ないし図９の対応する制御温度範囲テーブルを選択する。以下は、手元操作スイッチ１１２の操作位置から設定温度（及び冷暖房のモード）を読み取り、前述のごとく、図１２ないし図１３のテーブルを参照して設定デューティ比（電流値）ηを読み取り、当該デューティ比でペルチェモジュール３を駆動する処理となる。
【００５２】
なお、以上説明した実施形態では、サーモグラフィーカメラにより体温検出を行なったが、例えばハンドル表面に設けられた温度センサ（例えば熱電対やサーミスタ）により、体温を接触検知することも可能である。また、体温を、例えば皮膚抵抗センサによる発汗検出や、指先での鼓動検出による心拍数増加等により間接的に検出する方法も採用可能である。また、サーモグラフィー撮影装置に替えて、ＩＲセンサや放射温度計など、他の非接触式温度測定手段を採用してもよい。
【００５３】
また、着座検出手段は、図４に示すように、着座する乗員を撮影するカメラ１１０とすることもできる。カメラ１１０は、図５Ａに示すように、シート１を正面から撮影するものとでき、ユーザーＨＫの上半身（少なくとも首から上の部分）が包含されるように撮影視野１１０Ｆを定め、その撮影画像から、ユーザーＨＫの着座の有無を特定することができる。なお、シート１の座面に感圧センサを組み込んで着座検出手段としてもよく、これをカメラ１１０と併用して着座検知を行なうようにしてもよい。例えば、感圧センサが荷重検知し、かつ、カメラ１１０の撮影視野１１０ＦにユーザーＨＫの顔画像が検出された場合に着座ありと検出する方式を採用することにより、シートへの荷物載置や外乱光等による誤検出防止を図ることができる。また、感圧センサの併用により、顔画像の特定精度を多少低くしても着座検知の精度を確保することができ、アルゴリズムの軽量化に寄与する。なお、カメラ１１０を用いる場合には、撮影視野をサーモグラフィーカメラ１１１の撮影視野と一致させておくことで、カメラ１１０の画像も参照することにより、図４の首筋領域Ｎの特定をより高精度に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の車両用シート空調装置を組み込んだ自動車用シートの一例を示す側面断面図。
【図２】車内のシートレイアウトと車両用シート空調装置の設置例を示す平面模式図。
【図３】本発明の車両用シート空調装置の電気的構成の一例を示す全体ブロック図。
【図４】赤外線温度検出装置としてのサーモグラフィーカメラの取付例を示す模式図。
【図５Ａ】カメラにより着座検知を行なう例を示す説明図。
【図５Ｂ】サーモグラフィーカメラによる乗員上半身の撮影画像の模式図。
【図６】乗員検知センサをバックル締結検知スイッチとして構成する例を示す説明図。
【図７】ペルチェモジュールの駆動ユニットの電気的構成の一例を示す回路図。
【図８】暖房時に使用する制御温度範囲テーブルの概念図。
【図９】冷房時に使用する制御温度範囲テーブルの概念図。
【図１０】暖房時の平熱時制御温度範囲と発熱時制御温度範囲との設定例を示す図。
【図１１】冷房時の平熱時制御温度範囲と発熱時制御温度範囲との設定例を示す図。
【図１２】暖房時に使用するデューティ比テーブルの模式図。
【図１３】冷房時に使用するデューティ比テーブルの模式図。
【図１４】体温検知制御処理の流れを示すフローチャート。
【図１５】制御温度範囲切替処理の流れを示すフローチャート。
【符号の説明】
【００５５】
１ シート
３ ペルチェモジュール
４ 送風機
１０Ａ，１０Ｂ 空調装置
１０６ ＥＣＵ（制御温度範囲変更設定手段、空調制御手段、赤外線温度検出装置作動制御手段）
１１１ サーモグラフィーカメラ（体温情報取得手段、体温検出手段、赤外線温度検出装置）
１１２ 手元操作スイッチ（制御温度値設定入力部）
１１３ 手元電源スイッチ
１１４ バックル締結検知スイッチ（着座検出手段、乗員検出手段）
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両用シート空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特許第３３０１１０９号公報
【特許文献２】特開２００２−２３３４３１号公報
【特許文献３】特開２００４−２９１８６８号公報
【０００３】
自動車の車室内空間は、一般住居等に比較すると空間容積が小さく、また、窓を閉めきると密閉空間となり、例えば、ガラス越しに漏入する熱線により駐車中の車内温度は夏季には異常に上昇する。しかし、一般の自動車用空調装置は集中型であり、車室内の空間全体の空気温度を下げるべく設計されているので、どうしても温度調節に時間がかかる問題がある。
【０００４】
そこで、特許文献１、２には、ペルチェモジュールをシートバックや座部に組み込み、シートに着座する乗員近傍を局所冷却あるいは局所加温する方式が提案されている。また、特許文献３には、シート座部に設置された脈波センサにより運転者の疲労度を検出し、その疲労度に応じて車両前方のインパネ部に配置された車両空調装置の吹出設定温度を変更する方式が開示されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特許文献１、２の構成では、シートに着座する乗員の体温によりペルチェモジュールによる空調温度の変更が行われないため、例えば、カゼや疲れによるほてりにより、若干体温が高い状態で例えば暖房設定温度がさらに上昇すると、その温熱が体温を一層上昇させたり熱がこもったりすることもあり、いわゆる頭ののぼせ感が増して集中力が低下する場合がある。例えば運転者がこのような状態に置かれた場合には、運転能力の低下につながるし、あるいは病状が却って悪化することもあり得る。また、上記特許文献３の構成では、車両全体の空調温度がシートに着座する特定乗員の体調により変更されてしまうので、変更後の空調温度が、体調の良好な乗員にとっては不快に感じられてしまう惧れがある。また、疲労が検知された場合は、暖房／冷房の区別なく空調温度を一律に上昇させて血行促進を図る処理がなされるようになっており、空調温度の変更が状況によって必ずしも奏効しないケースが生じうるので、特許文献１、２と同様の問題が発生し得る。
【０００６】
本発明の課題は、乗員の体温に基づいて、着座する乗員に特化した条件にて適切な空調制御を行なうことができる車両用シート空調装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明の車両用シート空調装置は、
車両のシートに設けられた空調装置と、
シートに着座する乗員の体温情報を取得する体温情報取得手段と、
取得された体温情報に反映される体温に応じ、空調装置の制御温度範囲を変更可能に設定する制御温度範囲変更設定手段と、
設定された制御温度範囲にて空調装置の作動を制御する空調制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
上記本発明の構成によると、空調装置を車両のシートに設け、そのシートに着座する乗員のために局所空調を行なう。そして、該シートに着座する乗員の体温情報を取得し、その体温に応じて、空調装置の制御温度範囲を変更可能に設定する。また、シート空調の制御温度範囲をその体温に応じて変更することで、制御温度（設定温度）自体が検出された体温に応じてめまぐるしく変化することがなくなり、空調制御の安定化を図ることができる。
【０００９】
シートに設ける空調装置は、ペルチェモジュールと送風機とが導風通路部とともに一体的にシートに埋設されたものとすることができる。ペルチェモジュールの採用により、シートへ冷媒配管等を引き込む必要がなくなり、構成を大幅に簡略化できる。さらに、シート毎に独立してペルチェモジュールを設けることで、乗員毎に異なる条件で空調制御することも容易である。なお、ペルチェ素子は通電断面積（電流導通方向と直交する断面積）の大きい金属導体として構成されるので、ＰＷＭ等により入力電流をスイッチングにより制御すると、波形エッジでの電流遮断時に大きな渦電流が発生し、目的の極性と逆方向の電圧が供給されて冷却効率を低下させるジュール熱が多量に発生するので好ましくない。そこで、空調制御手段は、該空調装置の吹出温度が設定入力された制御温度値に近づくように、ペルチェモジュールの駆動電流をレベル制御するように構成することが望ましい。
【００１０】
次に、体温情報取得手段は、乗員の体温を検出する体温検出手段と、検出された体温が、予め定められた平熱域と該平熱域よりも中心温度（本明細書において、ある温度域（温度範囲）の「中心温度」とは、当該温度域ないし温度範囲の下限温度と上限温度との平均値のことを意味するものとする）の高い発熱域とのいずれに属するかを判定する発熱判定手段とを有するものとして構成できる。この場合、制御温度範囲変更設定手段は、体温が平熱域に属する場合に温度制御範囲を予め定められた平熱時適性範囲に設定し、体温が発熱域に属する場合に温度制御範囲を平熱時適性範囲とは異なる発熱時適性範囲に設定するものとして構成できる。身体が不調の時、その不調が体温の上昇に反映されることが多いので、検出した体温が平熱であるか、平熱よりも高いかを判定することは、体調不良を特定する上で極めて有効である。そして、不調温度制御範囲として、平熱時適性範囲と発熱時適性範囲とのいずれかが採用されるように定めておけば、平熱かそれよりも高いかによって温度制御範囲が上記２つのいずれかに択一的に切り替わり、制御温度（設定温度）が体温に応じてめまぐるしく変化する不具合を一層効果的に防止でき、空調制度のさらなる安定化を図ることができる。
【００１１】
例えば、平時は制御温度範囲が平熱時適性範囲に設定され、（発熱していない正常状態の）乗員は、その適性範囲内にて好みの温度に設定を行なう。しかし、その乗員が不調により発熱した場合は、発熱時適性範囲に切り替わり、発熱時に適した空調温度へ自動的にシフトさせることができる。これにより、乗員の発熱による不快感が和らげられ、発熱の症状も軽減される。そして、当該発熱時適性範囲での空調制御をしばらく行なうことにより、体温が平熱域に復帰すれば、これを検出し、空調装置の制御温度範囲を平熱時適性範囲に戻すことで、その乗員が平時快適と感じる設定温度からの逸脱を防止することができる。
【００１２】
空調装置を暖房動作が可能なものとして構成する場合、温度制御範囲は、発熱時適性範囲の中心温度が、平熱時適性範囲の中心温度よりも低くなるように設定しておくことが望ましい。これにより、体温が高い状態で暖房温度がさらに上昇し、その温熱が体温を一層上昇させる悪循環を回避することができ、ひいては車内に熱がこもったりして、頭ののぼせ感が増し、集中力が低下する等の不具合も生じにくくなる。この場合、温度制御範囲は、具体的には、発熱時適性範囲の上限温度と下限温度を、平熱時適性範囲の上限温度と下限温度よりもそれぞれ低く設定しておくとよい。
【００１３】
一方、空調装置は冷房動作が可能なものとしても構成することができる。この場合、夏場にて同じ冷房設定温度であっても、カゼを引いて発熱している場合には寒く感ずることがある。そこで、温度制御範囲は、発熱時適性範囲の中心温度が、平熱時適性範囲の中心温度よりも高くなるように設定しておくと、このため冷房時の冷熱が身体の熱を奪い体調悪化を助長してしまう不具合を効果的に抑制することができる。温度制御範囲は、具体的には、発熱時適性範囲の上限温度と下限温度を、平熱時適性範囲の上限温度と下限温度よりもそれぞれ高く設定しておくとよい。
【００１４】
本発明においてセンサ体温検出手段は、シートに着座した乗員の皮膚温度を検出する赤外線温度検出装置とするのがよい。（人体露出部の）皮膚温度を赤外線温度検出装置にて測定することで、着衣を介した脈動検出と比較して、体調が反映される体温の検出を正確かつ非接触にて実施することが可能となり、より適正なシート空調制御が可能となる。また、非接触式なので温度平衡のための待ち時間が生じず、速やかに体温検知できるので、空調制御にも速やかに反映させることができる。この場合、赤外線温度検出装置は、乗員の上半身の皮膚露出部をサーモグラフィー撮影するサーモグラフィー撮影装置とすることができる。この構成によると、皮膚露出部の温度測定によりユーザーの体温をより正確に知ることができる。また、サーモグラフィー撮影装置は皮膚面の領域別に温度特定が可能であり、例えば、皮膚露出部の特定部位（例えば高体温で外気温の影響を受けにくい首筋領域など）での温度測定により、再現性の良好な体温測定が可能である。また、乗員の上半身を主たる撮影対象として視野を定めておけば、皮膚露出部全体の体温分布情報を平均体温情報に変換したり、あるいは最も高温の領域（例えば上記の首筋領域）の体温情報で代表させたりするなど、測定ばらつきを軽減するための種々の手法を講ずることも可能となる。
【００１５】
ところで、車両利用時には、シートに着座した乗員が停車時にシートから離れ、再び戻ってきて車中滞在を再開したり、シートベルトを外して着衣を改めたりすることもしばしば発生する。例えば、体温上昇に伴い暑さを感じてシートから離れ、外へ涼みに出たり、上着を脱いでシートに戻ったりするようなケースを具体例として挙げることができる。このように、シートへの着座状態に途切れが確認された場合は、その前後で乗員の体温状態にも変化を生じている可能性が高くなる。そこで、これに対応するために、シートへの乗員の着座の有無を検出する着座検出手段を設け、さらに、該着座検出手段が着座検知状態から着座非検知状態に移行し、その後着座検知状態に復帰した場合に、着座非検知状態へ移行前に設定されていた制御温度範囲を、該着座検知状態への復帰後に取得した体温情報に基づいて更新するように構成しておくとよい。このようにすると、着座途切れの前後での検知体温変化に対応して制御温度範囲の設定状態が更新されるので、より適切な空調制御が実現する。
【００１６】
着座検出手段は、例えば、シートに設けられたシートベルトのバックルに組み込むことができ、該バックルの締結及び締結解除と連動して乗員の着座の有無を検出するバックル締結検知スイッチとすることができる。近年、後部座席も含めてシートベルトの着用が義務付けられており、着用励行も進んでいるので、バックル締結検知スイッチを着座検出手段として用いれば、バックル締結検知スイッチの付勢状態により着座途切れを確実に検知することができる。なお、乗員がシートに着座した状態でシートベルトを外したのみの状態（つまり、バックル締結検知スイッチが非付勢となる状態）も、広義に「非着座状態」に属するものとして考える。これにより、例えば、着座したままシートベルトを外して着替えを行なったり、上着等を脱いだりした場合にも、シートベルトの再着用に伴い体温検知が行なわれ、検知結果に応じて制御温度範囲の更新設定を確実に行なうことができる。
【００１７】
体温検出手段として、シートに着座した乗員の皮膚温度を検出する赤外線温度検出装置を用いる場合、赤外線温度検出装置の検出動作には一定の電力が消費される。他方、着座した乗員の体温が短期間に急変動することは生理的には稀であり、ある程度時間をかけて緩やかに変化することの方が多い点に鑑みれば、体温検出の頻度を過度に増加させることは、赤外線温度検出装置を不必要に頻繁に動作させることにつながり、電力消費（特に車載バッテリー）の無駄を招く問題がある。そこで、着座検出手段が着座検出していることを条件として赤外線温度検出装置を検出動作させ、着座検出していない場合は赤外線温度検出装置の検出動作を停止させる赤外線温度検出装置作動制御手段を設けておけば、着座検出によりートに乗員が不存在であることが明確な場合は赤外線温度検出装置の検出動作が停止するので、電力消費の無駄を省くことができる。
【００１８】
上記の方式では、着座直後に一旦体温検出を行なえば、その後の体温変動がそれほど急激には起こらないと考えられるから、赤外線温度検出装置作動制御手段は、着座検出手段が着座非検出状態から着座検出状態へ移行した場合にこれをトリガとして赤外線温度検出装置による皮膚温度の検出動作を開始させる一方、該検出動作の最大継続時間が定められており、該最大継続時間の満了と、着座検出状態の着座非検出状態への移行とのいずれかが成立した場合に、赤外線温度検出装置の検出動作を停止させるものとすることができる。検出動作の最大継続時間は、例えば１回の体温特定に必要十分な期間を考慮して決めておけばよく、当該体温特定が完了後は赤外線温度検出装置の動作を遮断することで節電を図ることができる。一方、該最大継続時間が満了する前に着座検出状態から着座非検出状態へ移行した場合は、赤外線温度検出装置の動作を直ちに遮断することで、同様に節電を図ることができる。この場合、制御温度範囲変更設定手段は、赤外線温度検出装による検出動作が停止状態から復帰再開される毎に、該検出される皮膚温度に基づき空調装置の制御温度範囲を設定更新するように構成することで、着座途切れ後（及び、初回時）の体温検知と制御温度範囲の更新設定を確実に行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を添付の図面を用いて説明する。 図１は本発明の車両用シート空調装置の一例を示す全体概要図である。該車両用シート空調装置５０は、自動車のシート１に組み込まれている。該シート１は、乗員の臀部を乗せる座部１０１と、背中を当てる背もたれ部１０２と、背もたれ部１０２の頂部に取り付けられたヘッドレスト２とを有する。そして、座部１０１及び背もたれ部１０２の各表皮１０６には噴出口１０４が形成されている。
【００２０】
座部１０１及び背もたれ部１０２の各内部には空気ダクト１０５が形成されている。この空気ダクト１０５は車室内に一端が開口し、他端が上記噴出口１０４に開口している。そして、各空気ダクト１０５の途中にペルチェモジュール３が介装されている。ペルチェモジュール３は、一方の面が吸熱面、他方の面が放熱面となるように、厚さ方向に直流通電駆動される周知のペルチェ素子と、順方向通電時に冷却側、逆方向通電時に発熱側となる面に密着配置される金属製のヒートブロックと、同じく空調熱交換側となる面に密着配置される金属製のヒートシンクとを有し、ヒートシンクの裏面に熱交換を促進するためのフィンが一体化された周知の構成を有するものである（例えば特開２００５−２８０７１０号公報参照）。
【００２１】
空気ダクト１０５の途中におけるペルチェモジュール３の上流側には、該ペルチェモジュール３の放熱フィンに車室内の空気を圧送する送風機４が設けられている。送風機４は放熱フィンに周囲の空気を吹き付けることにより温度調整された空気を生成し、この温度調整された空気が空気ダクト１０５を介して吹出口１０４から吹き出される。このように、空気ダクト１０５、ペルチェモジュール３及び送風機４を有した空調装置１０Ａが背もたれ部１０２に、また、同様の構成の空調装置１０Ｂが座部１０１に、それぞれ個別に組み込まれた構造となっている。上記のような構造の空調装置１０Ａ，１０Ｂの組（以下、両者を総称する場合には、空調装置１０と記載する）を有した車両用シート空調装置が、図２に示すように、自動車の各シート（具体的には、運転席１（Ａ）、助手席１（Ｂ），右後部座席１（Ｃ）、左後部座席１（Ｄ））に独立して組み込まれ、各座席に乗員検知センサ１１４（本実施形態では、後述のごとくバックル締結検知スイッチ）が設けられている。
【００２２】
次に、図３は、上記車両用シート空調装置５０の電気的構成の一例を示すブロック図である。要部をなすのはマイクロプロセッサとして構成されたＥＣＵ１０６（空調制御手段）を主体とする制御回路１００であり、サーモグラフィーカメラ１１１がドライバ回路１１１Ｄを介して、乗員検知センサ１１４及び内気温センサ１１５がそれぞれアンプ１２４，１２５を介して、温度入力設定手段をなす手元操作スイッチ（温調設定スイッチ）１１２と手元電源スイッチ１１３が温調入力インターフェース１２２を介して、それぞれＥＣＵ１０６に接続されている。
【００２３】
次に、サーモグラフィーカメラ１１１は、シート１に着座した乗員の皮膚温度を検出する赤外線温度検出装置として機能し、体温検出手段を構成する。構造的には公知のものであり、露光部に設けた赤外線センサにより、物体から放射される遠赤外線の波長分布を二次元測定し、その測定結果に基づいて温度マッピングデータ（サーモグラフィー）を生成するものである。具体的には、図５Ｂに示すように、シート１に着座したユーザーＨＫの、首より上の皮膚露出部のサーモグラフィーＴＧを撮影するものであり、特に首筋部分が周囲よりも高温の領域ＨＴとして現われるので、その領域ＨＴをサーモグラフィー画像上で温度とともに特定することができる。例えば、体温測定値を首筋領域ＨＴの平均温度として決定することができる。
【００２４】
図６に示すように、シートベルトのバックル５１に組み込まれたバックル締結検知スイッチ１１４は着座検出手段を構成する。バックル５１は、周知のごとくベルト金具５１Ｍと金具ソケット５１Ｓとを有し、金具ソケット５１Ｓにベルト金具５１Ｍを挿入することで、ベルト金具５１Ｍの係合孔５１ｈに、ばね付勢されたソケット内の締結爪５１ｅが嵌まり込んで締結状態になる。そして、金具ソケット５１Ｓ側の図示しない締結解除ボタンを押圧すると締結爪５１ｅが係合孔５１ｈ外に退避して締結解除状態となり、ベルト金具５１Ｍを金具ソケット５１Ｓから引き抜くことができる。バックル締結検知スイッチ１１４は金具ソケット５１Ｓ内に設けられ、ベルト金具５１Ｍを金具ソケット５１Ｓ内に差し込むことで付勢状態となり、ベルト金具５１Ｍを金具ソケット５１Ｓから引き抜けば付勢解除状態となる。本実施形態では、ＥＣＵ１０６は、後述の図１４の処理流れに従い、バックル締結検知スイッチ１１４が付勢状態となっていれば乗員がシート１に着座した着座状態であると判定し、ＥＣＵ１０６のメモリ内に形成される着座フラグを「１」に設定する。同じくバックル締結検知スイッチ１１４が非付勢状態となっていれば非着座状態であると判定し、着座フラグを「０」に設定する。
【００２５】
図３に戻り、ＥＣＵ１０６には、各々ペルチェモジュール３、送風機４、及びそれらの駆動制御を司る駆動ユニット１２１の組からなる空調装置１０Ａ（背もたれ側）及び１０Ｂ（座部側）が接続されている。駆動ユニット１２１は、ペルチェモジュール３を冷房使用時と暖房使用時とで互いに異なる極性にて通電駆動するものである。そして、ＥＣＵ１０６は、乗員の検出の有無に基づき、空調装置１０Ａ，１０Ｂの動作を、乗員検出時の動作モードである通常モードと、乗員非検出時の動作モードであって通常モードよりも動作出力が制限される制限モードとの間で切り替えつつ制御することが可能である。例えば、制限モードにおいて空調装置１０の動作を停止することができる。
【００２６】
また、この実施形態では、制限モードにおいては、サーモグラフィーカメラ（赤外線温度検出装置）１１１の検知動作も停止するようになっている。具体的には、ＥＣＵ１０６は、バックル締結検知スイッチ１１４（着座検出手段）が着座非検出状態から着座検出状態へ移行した場合には、これをトリガとしてサーモグラフィーカメラ１１１による皮膚温度の検出動作を開始させる一方、該検出動作の最大継続時間が定められており、該最大継続時間の満了と、着座検出状態の着座非検出状態への移行（つまり、バックル締結解除）とのいずれかが成立した場合に、サーモグラフィーカメラ１１１の検出動作を停止させる。検出動作の最大継続時間は、例えば１回の体温特定に必要十分な期間を考慮して適宜決定され、当該体温特定が完了後にサーモグラフィーカメラ１１１の動作が遮断される。なお、体温特定処理の完了を受けてサーモグラフィーカメラ１１１の動作遮断信号を出力するようにしてもよい。なお、上記の最大継続時間が満了する前にバックル締結検知スイッチ１１４が着座検出状態から着座非検出状態へ移行した場合は、サーモグラフィーカメラ１１１の動作は直ちに遮断される。
【００２７】
ＥＣＵ１０６は、各シートの乗員検出センサ１１４による乗員検出内容に基づいて、個々のシート１の空調装置１０の動作を独立に制御する。なお、各シートの空調装置１０Ａ，１０Ｂに対し、独立した個別のＥＣＵ１０６が設けられているが、単一のＥＣＵ１０６を各シート間で共用化し、これに各シートの空調装置１０Ａ，１０Ｂを一括接続して制御を行なうようにしてもよい。
【００２８】
次に、車載バッテリー＋Ｂにつながる電源ラインとして、車両のイグニッションスイッチ１２０と連動して電源電圧の供給／遮断が切り替わる第一電源ラインＰＬ１と、イグニッションスイッチの状態とは無関係に常時電源電圧が供給される第二電源ラインＰＬ２とが設けられている。イグニッションスイッチ１２０は、前述のアクセサリ系負荷とエンジン電装系負荷のいずれにも電源電圧が供給されないオフ位置（ＯＦＦ）と、同じくアクセサリ系負荷にのみ供給されるアクセサリ・オン位置（ＡＣＣ−ＯＮ）と、アクセサリ系負荷とエンジン電装系負荷との双方に供給されるイグニッション・オン位置（ＩＧ−ＯＮ）との間で切り替えを行なう。そして、車両用シート空調装置５０のＥＣＵ１０６及び空調装置１０が第二電源ラインＰＬ２に接続されている。
【００２９】
図１に戻り、各シート１には、乗員が操作するための空調装置用の手元操作スイッチ１１２が設けられている。ＥＣＵ１０６は、該手元電源スイッチ１１３がオフ状態のとき、乗員検出手段１１４による乗員検出内容とは無関係に空調装置１０の動作を停止する。また、手元電源スイッチ１１３がオン状態のとき、乗員検出センサ１１４による乗員検出内容に基づき通常モードと制限モードとの間で切り替えつつ空調装置１０Ａ，１０Ｂの動作を制御する。
【００３０】
図１に示すように、手元操作スイッチ１１２はプッシュ機能付のロータリースイッチであり、１回押圧すると引っ込んで手元電源スイッチ１１３（図３）をオフ状態とする。一方、さらに押圧すると飛び出して電源スイッチ１１３をオン状態とし、設定温度変更のための回転操作が可能となる。つまり、手元操作スイッチ１１２は制御温度値設定入力部をなすアナログ操作部として構成されている。
【００３１】
手元操作スイッチ１１２は、例えばロータリーボリュームないしポテンショメータが回転検出部として組み込まれている。そして、中立位置ＮＴＬに関して第一方向（図１では右側）に回転させると暖房モードでの温度設定となり、中立位置ＮＴＬから離れるほど設定温度は高くなるとともに、当該第一方向の限界位置αｘ’まで回転させると暖房での最高温度（最大出力）の設定状態となる。また、中立位置ＮＴＬに関して第二方向（図１では左側）に回転させると冷房モードでの温度設定となり、中立位置ＮＴＬから離れるほど設定温度が低くなるとともに、当該第二方向の限界位置αｘまで回転させると冷房での最低温度（最大出力）の設定状態となる。なお、中立位置ＮＴＬを中心として両側一定角度範囲内は不感帯区間とされ、操作位置がこの不感帯区間内にある場合は冷房及び暖房ともに動作を停止する。そして、操作位置が暖房側の不感帯区間末端をなす起点位置α１’に到達すると、暖房での最低温度（最小出力）の設定状態となる。また、操作位置が冷房側の不感帯区間末端をなす起点位置α１に到達すると、冷房での最高温度（最小出力）の設定状態となる。
【００３２】
図７は、駆動ユニット１２１の回路構成例を示すものである。駆動電源は、ペルチェ素子への過電圧印加防止を考慮して、絶縁型に構成されている。具体的には、車載バッテリー電圧＋Ｂを入力電圧として受電する入力側ＤＣ電源１５０を有し、そのＤＣ出力電圧が、昇圧用発振回路１５３により駆動される昇圧スイッチング用トランジスタ１５２（本実施形態ではパワーＦＥＴにて構成され、昇圧スイッチング周波数は１０〜３０ｋＨｚ：例えば、１５ｋＨｚ）によりスイッチングされつつ、昇圧用のトランス１５１の１次側に入力される。該トランス１５１の２次側昇圧出力電圧は８〜１５Ｖ（例えば１２Ｖ）である。なお、昇圧用発振回路１５３は、トランス１５１の一次側インダクタンスの一部を流用した自励式発振回路として構成されている。
【００３３】
トランス１５１の２次側昇圧出力電圧は、ダイオード１５４Ｄにより半波整流され、さらにコンデンサ１５４Ｃにより平滑化された後、ＰＷＭスイッチング用トランジスタ１５５に入力される。ＰＷＭスイッチング用トランジスタ１５５はパワーＦＥＴにて構成され、ＥＣＵ１０６が決定するデューティ比（例えば５０〜１００％）にてＰＷＭスイッチングされる。ＰＷＭスイッチング用トランジスタ１５５は、ゲート駆動用トランジスタ１５６を介してフォトカプラ１６５によりスイッチングされる。
【００３４】
ペルチェ素子は導通断面積の大きい金属導体として構成されているので、ＰＷＭスイッチング電圧波形をペルチェ素子へ直接入力すると、波形エッジでの電流遮断時に渦電流が発生し、目的の極性と逆方向の電圧が供給されて冷却効率を低下させるジュール熱が多量に発生するので好ましくない。そこで、本実施形態では、コイル１５８とコンデンサ１５９とを有した駆動平滑化回路２０１により、上記ＰＷＭスイッチング電圧波形をディーティ比に応じた直流駆動電圧（出力電圧範囲は、例えば６〜１２Ｖ：出力電流範囲は、例えば３〜６Ａ）として平滑化し、極性切替スイッチ１６０を介してペルチェモジュール３に供給するようにしている。つまり、ペルチェモジュール３の出力は、駆動電流のレベル制御により実施される。なお、ＰＷＭスイッチング周波数は例えば１〜５ｋＨｚであり、昇圧スイッチング周波数よりも小さく設定される。
【００３５】
極性切替スイッチ１６０は、本実施形態ではリレースイッチとして構成され、リレー駆動トランジスタ１６２を介してフォトカプラ１６３により動作制御される（ここでは、リレー駆動トランジスタ１６２がＯＦＦのとき、端子１６０Ａが電源入力／端子１６０Ｂが接地となり（順方向極性）、同じくオンのときは端子１６０Ａが接地／端子１６０Ｂが電源入力となるよう（逆方向極性）、スイッチ１６０が切り替わる）。また、送風機４へのモータ駆動出力は、トランス１５１の２次側にてＰＷＭスイッチング用トランジスタ１５５の前段より、電圧安定化用のレギュレータＩＣ１６４を介して非スイッチング状態で取り出される。
【００３６】
なお、本実施形態では車載バッテリー電圧＋Ｂの変動を補償するために昇圧回路を組み込んでいるが、ペルチェ素子の動作が保障できる場合、例えば、ペルチェ素子への駆動出力電圧範囲が車載バッテリー電圧＋Ｂの変動範囲よりも常時小さいことが保障できる場合には、この昇圧回路を省略することも可能である。この場合、ペルチェ素子への出力段に電圧モニタリング部を追加し、ＰＷＭスイッチングのデューティ比制御にこれをフィードバックして電圧を安定化するレギュレータ部を追加すればよい。また、ペルチェ素子への駆動出力電圧が車載バッテリー電圧＋Ｂの変動範囲を若干上回る場合にあっても、該レギュレータ部を周知の昇圧型ステップアップ回路として構成すれば、昇圧回路は同様に省略できる。
【００３７】
電源スイッチ１１３のオン／オフ状態、及び手元操作スイッチ１１２の操作位置情報は温調入力インターフェース１２２を介してＥＣＵ１０６に入力される。電源スイッチ１１３がオフ状態のとき、ＥＣＵ１０６は、入力側ＤＣ電源１５０へのバッテリー受電系路上に設けられた電源スイッチ１５０ｓをオフにし、ペルチェモジュール３と送風機４とを双方ともに停止させる。一方、電源スイッチ１１３がオン状態のときは、通常モードでは電源スイッチ１５０ｓをオンにする。そして、手元操作スイッチ１１２が冷房側に回転していればリレー駆動トランジスタ１６２をオフとし、通電極性を順方向とする。また、暖房側に回転していればリレー駆動トランジスタ１６２をオンとし、通電極性を逆方向とする。
【００３８】
冷房側及び暖房側のいずれにおいても、手元操作スイッチ１１２の操作角度は、前述の回転検出部の出力として温調入力インターフェース１２２に入力され、読み取られる。操作角度は前述のごとく、冷房側では起点位置α１から限界位置αｘに至る操作角度区間（操作ストローク範囲）にて、暖房側では起点位置α１’から限界位置αｘ’に至る操作角度区間（操作ストローク範囲）にてそれぞれ任意に設定可能であり、図８に示すように、暖房側の各操作角度（操作位置）と設定温度との関係が、ＥＣＵ１０６内のメモリに制御温度範囲テーブルとして記憶されている。また、図９に示すように、冷房側の各操作角度（操作位置）と設定温度との関係も、図３のＥＣＵ１０６内のメモリに制御温度範囲テーブルとして記憶されている。
【００３９】
図８及び図９において、制御温度範囲テーブルは、操作角度範囲に対応する設定温度範囲（制御温度範囲）を異ならせる形で、平熱時用と発熱時用との２通り用意されている。これは、図３のサーモグラフィーカメラ１１１（赤外線温度検出装置）によりシート１に着座した乗員の体温を皮膚温度から検出し、図１０（暖房時）及び図１１（冷房時）に示すごとく、検出された体温が平熱域（本実施形態では３５℃以上３７℃未満）に属する場合には温度制御範囲を平熱時適性範囲Ａに設定し、体温が発熱域（本実施形態では３７℃以上４０℃未満）に属する場合には温度制御範囲を平熱時適性範囲Ａとは異なる発熱時適性範囲Ｂに設定するためである。
【００４０】
図１０に示すごとく、暖房時には、発熱時適性範囲Ｂの上限温度θｂｘ’と下限温度θｂ１’が、平熱時適性範囲Ａの上限温度θａｘ’と下限温度θａ１’よりもそれぞれ高く設定されている。具体的には、縦軸が設定温度（シート１の噴出口１０４から吹き出される温風の吹出し温度）を示し、横軸は乗員の体温（体温）を示している。検出された乗員の体温が３５℃以上３７℃未満のいわゆる平熱時では、暖房吹出し温度は４４℃（θａ１’）以上５２℃（θａｘ’）以下の平熱時適性範囲Ａ内での設定が可能となり、体温が３７℃以上４０℃未満の発熱時では、暖房吹出し温度は４０℃（θｂ１’）以上４４℃（θｂｘ’）以下の発熱時適性範囲Ｂでの設定が可能となる。手元操作スイッチ１１２の暖房モードでの操作角度範囲は［α１’，αｘ’］にて不変であり、図８に示すように、平熱時適性範囲Ａではα１’に下限温度θａ１’（ここでは４４℃）が、αｘ’に下限温度θａｘ’（ここでは５２℃）が割り振られる形で、個々の操作角度での設定温度を示す制御温度範囲テーブルが用意されている。操作角度と設定温度との関係は線形に設定することもできるし、非線形に設定することもできる。
【００４１】
また、図１１に示すごとく、冷房時には、発熱時適性範囲Ｂの上限温度θｂｘと下限温度θｂ１が、平熱時適性範囲Ａの上限温度θａｘと下限温度θａ１よりもそれぞれ低く設定されている。具体的には、縦軸が設定温度（シート１の噴出口１０４から吹出される冷風の吹出し温度）を示し、横軸は乗員の体温（体温）を示している。検出された乗員の体温が３５℃以上３７℃未満のいわゆる平熱時では、冷房吹出し温度は３４℃（θａ１）以上３６℃（θａｘ）以下の平熱時適性範囲Ａ内での設定が可能となり、体温が３７℃以上４０℃未満の発熱時では、冷房吹出し温度は３７℃（θｂ１）以上３９℃（θｂｘ）以下の発熱時適性範囲Ｂでの設定が可能となる。手元操作スイッチ１１２の冷房モードでの操作角度範囲は［α１，αｘ］にて不変であり、図９に示すように、平熱時適性範囲Ａではα１に下限温度θａ１（ここでは３４℃）が、αｘに下限温度θａｘ（ここでは３６℃）が割り振られる形で、個々の操作角度での設定温度を示す制御温度範囲テーブルが用意されている。操作角度と設定温度との関係は線形に設定することもできるし、非線形に設定することもできる。
【００４２】
さて、上記の車両用シート空調装置５０においては空調設定温度（制御温度）は、制御温度設定入力部、具体的には手元操作スイッチ１１２により設定入力される。そして、該制御温度値設定入力部への入力操作がなされない状態で制御温度範囲が変更されたとき、制御温度値の制御温度範囲フルスケール上での相対入力位置が不変となるように、該制御温度の設定絶対値が、変更前の制御温度範囲における相対入力位置に対応する値から、変更後の制御温度範囲における相対入力位置に対応する値に更新されるようになっている。これにより、制御温度範囲の変更に伴い温度設定変更入力を敢えて行なわずとも、相対入力位置を不変として変更後の制御温度範囲に対応した値に制御温度値が自動変更され、設定変更の手間を省くことができる。
【００４３】
具体的に説明すれば、制御温度設定入力部には、設定可能な最低温度から最高温度に至るフルスケールが存在し、乗員は、そのフルスケールの範囲内で温度設定入力を行なうとともに、そのフルスケール上での相対入力位置を定めることができる。例えば、暖房時を例にとると、平熱時制御温度範囲では、最低温度θａ１’＝４４℃、最高温度θａｘ’＝５２℃、フルスケール範囲が５２−４４＝８（℃）である。そして、設定入力温度が４８℃であれば、相対入力位置は、最低温度θａ１’側から見て４℃の位置、すなわち５０％の位置である。この状態で、発熱時制御温度範囲に切り替わると、最低温度θｂ１’＝４０℃、最高温度θｂｘ’＝４４℃であり、フルスケール範囲は４４−４０＝４℃である。そして、相対入力位置は最低温度側から見て５０％の位置に固定されるので、４℃×０．５＝２℃であり、変更後の設定温度は４０＋２＝４２℃に自動変更される。つまり、平熱時制御温度範囲から発熱時制御温度範囲に切り替わることで、手元操作スイッチ１１２の操作位置を変更していないにもかかわらず、設定温度は４８℃から６℃低い４２℃に自動的に切り替わることを意味する。
【００４４】
本実施形態では、図１０及び図１１に示すように、暖房モードと冷房モードとのいずれにおいても、熱時制御温度範囲と発熱時制御温度範囲とは重なり範囲を有しておらず、平熱時制御温度範囲と発熱時制御温度範囲の切替えに対し、設定温度をホールドすることは本来的に不可能である。しかし、平熱時制御温度範囲と発熱時制御温度範囲とに重なりを持たせることも可能であり、この場合は、その重なり区間に制御温度が設定されていれば、設定温度をホールドすることは原理的には不可能でなくなる。
【００４５】
しかし、本実施形態の手元操作スイッチ１１２のように、制御温度値設定入力部が、固定された機械操作ストローク範囲（すなわち、操作角度範囲）を持つアナログ操作部である場合、設定温度はアナログ操作部の操作位置として機械的に記憶されているに過ぎない。従って、これをホールドするためには、変更前の制御温度範囲に対応する操作位置から、変更後の制御温度範囲に対応する操作位置へアナログ操作部を駆動する機構を考慮しなければならないが、制御温度値設定入力部の高価格化と機構の複雑化を招くことはいうまでもない。アナログ操作部の場合は、平熱時制御温度範囲と発熱時制御温度範囲の切替えに伴い、その操作位置をホールドし、設定温度を自動変更することが構成上も簡単であり、かつ、体温変化に合わせて空調出力が適度にシフトするので望ましいといえる。
【００４６】
なお、制御温度値設定入力部は、設定温度をデジタル入力するデジタル温度設定部として構成することも可能である。デジタル温度設定部の場合、制御温度範囲の変更に対し、上記と同様に操作フルスケール上での相対入力位置をホールドすることもできるし、他方、設定温度をホールドすることも、入力された設定温度のメモリ値をそのまま保持すればよいので比較的容易である。
【００４７】
以上のごとく、図３のＥＣＵ１０６は、温調入力インターフェース１２２から手元操作スイッチ１１２の操作位置を受け取り、さらに、サーモグラフィーカメラ１１１が検出する体温に応じて適正は制御温度範囲テーブルを参照することで、取得した操作位置を冷房設定温度θないし暖房設定温度θ’に変換する。そして、内気温センサ１１５の温度検出値Ｔを取得し、暖房時は図１２のデューティ比（電流値）テーブルを、冷房時は図１３のデューティ比テーブルをそれぞれ参照して、適正なデューティ比ηを読み取り、ＰＷＭスイッチング用トランジスタ１５５をそのデューティ比ηでスイッチング駆動して、ペルチェ素子の出力調整を行なう（前述の通り、ＥＣＵ１０６から駆動ユニット１２１への制御入力信号はＰＷＭパルス信号であるが、駆動ユニット１２１から出力されるペルチェモジュールへの駆動出力は電流レベル信号となる）。暖房時はθ−Ｔが大きくなるほどデューティ比（電流値）ηは高く設定され、冷房時はＴ−θが大きくなるほどデューティ比（電流値）ηが高く設定されている。なお、図１２及び図１３のデューティ比テーブルの設定温度θ，θ’の範囲は、図８及び図１０の平熱時設定温度範囲と発熱時設定温度範囲の和集合範囲として定められている。
【００４８】
以下、フローチャートを用いて、上記車両用シート空調装置５０の動作説明を行なう。制御内容は図２の４つのシートについてそれぞれ同様であり、かつ、独立した駆動制御が実施される。図１４はＥＣＵ１０６による体温検知制御処理の流れを示すフローチャートである（この処理は所定時間間隔で反復実行される）。まず、Ｓ１で着座フラグの内容を読み取る（着座フラグはＩＧオン時に初期化される）。また、Ｓ２ではバックル締結検知スイッチ１１４（乗員検出部）の状態を読み取り、Ｓ３でその読み取り結果に基づき現在乗員が着座しているかどうかを確認する。
【００４９】
Ｓ３で「乗員あり」の場合はＳ４に進む。着座フラグが「０」であれば、シートに乗員が新たに着座したことを意味する。この場合はＳ５に進んでタイマーを起動し、さらにＳ６に進んでサーモグラフィーカメラ１１１による体温検知処理を開始するとともに、Ｓ７で着座フラグを「１」に変更する。一方、Ｓ４で着座フラグが「１」であれば、シートに乗員がすでに着座済であり、その着座を継続していることを意味する。この場合はＳ８に進んでタイマーの値を読み取り、タイムアップしていなければＳ１０に進んで体温検知処理を継続する。また、タイムアップしていれば体温検知処理を停止し、サーモグラフィーカメラ１１１の電源を遮断する。
【００５０】
次に、Ｓ３で乗員の着座が検出されていない場合はＳ１２に進む。着座フラグが「１」であれば、シートに乗員が着座していた状態から非着座状態に変化したことを意味する。この場合はＳ１３に進んで体温検知処理を停止し、サーモグラフィーカメラ１１１の電源を遮断するとともに、Ｓ１４でタイマーをリセットし、さらにＳ１５で着座フラグを「０」に変更する。一方、Ｓ４で着座フラグが「０」であれば、シートの非着座状態が継続されていることを意味し、この場合は何もせずにリターンする。
【００５１】
図１５は、設定温度範囲の切替処理の流れを示すフローチャートであり、Ｓ５１では体温検知中であるかどうかを確認する。体温検知中であればＳ５２に進み、体温が平熱域か発熱域かを判定するとともに、Ｓ５４及びＳ５５では、その判定結果に応じて、図８ないし図９の対応する制御温度範囲テーブルを選択する。以下は、手元操作スイッチ１１２の操作位置から設定温度（及び冷暖房のモード）を読み取り、前述のごとく、図１２ないし図１３のテーブルを参照して設定デューティ比（電流値）ηを読み取り、当該デューティ比でペルチェモジュール３を駆動する処理となる。
【００５２】
なお、以上説明した実施形態では、サーモグラフィーカメラにより体温検出を行なったが、例えばハンドル表面に設けられた温度センサ（例えば熱電対やサーミスタ）により、体温を接触検知することも可能である。また、体温を、例えば皮膚抵抗センサによる発汗検出や、指先での鼓動検出による心拍数増加等により間接的に検出する方法も採用可能である。また、サーモグラフィー撮影装置に替えて、ＩＲセンサや放射温度計など、他の非接触式温度測定手段を採用してもよい。
【００５３】
また、着座検出手段は、図４に示すように、着座する乗員を撮影するカメラ１１０とすることもできる。カメラ１１０は、図５Ａに示すように、シート１を正面から撮影するものとでき、ユーザーＨＫの上半身（少なくとも首から上の部分）が包含されるように撮影視野１１０Ｆを定め、その撮影画像から、ユーザーＨＫの着座の有無を特定することができる。なお、シート１の座面に感圧センサを組み込んで着座検出手段としてもよく、これをカメラ１１０と併用して着座検知を行なうようにしてもよい。例えば、感圧センサが荷重検知し、かつ、カメラ１１０の撮影視野１１０ＦにユーザーＨＫの顔画像が検出された場合に着座ありと検出する方式を採用することにより、シートへの荷物載置や外乱光等による誤検出防止を図ることができる。また、感圧センサの併用により、顔画像の特定精度を多少低くしても着座検知の精度を確保することができ、アルゴリズムの軽量化に寄与する。なお、カメラ１１０を用いる場合には、撮影視野をサーモグラフィーカメラ１１１の撮影視野と一致させておくことで、カメラ１１０の画像も参照することにより、図４の首筋領域Ｎの特定をより高精度に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の車両用シート空調装置を組み込んだ自動車用シートの一例を示す側面断面図。
【図２】車内のシートレイアウトと車両用シート空調装置の設置例を示す平面模式図。
【図３】本発明の車両用シート空調装置の電気的構成の一例を示す全体ブロック図。
【図４】赤外線温度検出装置としてのサーモグラフィーカメラの取付例を示す模式図。
【図５Ａ】カメラにより着座検知を行なう例を示す説明図。
【図５Ｂ】サーモグラフィーカメラによる乗員上半身の撮影画像の模式図。
【図６】乗員検知センサをバックル締結検知スイッチとして構成する例を示す説明図。
【図７】ペルチェモジュールの駆動ユニットの電気的構成の一例を示す回路図。
【図８】暖房時に使用する制御温度範囲テーブルの概念図。
【図９】冷房時に使用する制御温度範囲テーブルの概念図。
【図１０】暖房時の平熱時制御温度範囲と発熱時制御温度範囲との設定例を示す図。
【図１１】冷房時の平熱時制御温度範囲と発熱時制御温度範囲との設定例を示す図。
【図１２】暖房時に使用するデューティ比テーブルの模式図。
【図１３】冷房時に使用するデューティ比テーブルの模式図。
【図１４】体温検知制御処理の流れを示すフローチャート。
【図１５】制御温度範囲切替処理の流れを示すフローチャート。
【符号の説明】
【００５５】
１ シート
３ ペルチェモジュール
４ 送風機
１０Ａ，１０Ｂ 空調装置
１０６ ＥＣＵ（制御温度範囲変更設定手段、空調制御手段、赤外線温度検出装置作動制御手段）
１１１ サーモグラフィーカメラ（体温情報取得手段、体温検出手段、赤外線温度検出装置）
１１２ 手元操作スイッチ（制御温度値設定入力部）
１１３ 手元電源スイッチ
１１４ バックル締結検知スイッチ（着座検出手段、乗員検出手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のシートに設けられた空調装置と、
前記シートに着座する乗員の体温情報を取得する体温情報取得手段と、
取得された前記体温情報に反映される体温に応じ、前記空調装置の制御温度範囲を変更可能に設定する制御温度範囲変更設定手段と、
設定された前記制御温度範囲にて前記空調装置の作動を制御する空調制御手段と、
を備えたことを特徴とする車両用シート空調装置。
【請求項２】
前記空調装置は、前記ペルチェモジュールと前記送風機とが前記導風通路部とともに一体的に前記シートに埋設されたものであり、
前記空調制御手段は、該空調装置の吹出温度が設定入力された前記制御温度値に近づくように、前記ペルチェモジュールの駆動電流をレベル制御するものである請求項１記載の車両用シート空調装置。
【請求項３】
前記体温情報取得手段は、前記乗員の体温を検出する体温検出手段と、検出された前記体温が、予め定められた平熱域と該平熱域よりも中心温度の高い発熱域とのいずれに属するかを判定する発熱判定手段とを有し、
前記制御温度範囲変更設定手段は、前記体温が平熱域に属する場合に前記温度制御範囲を予め定められた平熱時適性範囲に設定し、前記体温が発熱域に属する場合に前記温度制御範囲を前記平熱時適性範囲とは異なる発熱時適性範囲に設定する請求項１又は請求項２に記載の車両用シート空調装置。
【請求項４】
前記空調装置は暖房動作が可能なものとされ、
前記温度制御範囲は、前記発熱時適性範囲の中心温度が、前記平熱時適性範囲の中心温度よりも低く設定されている請求項３記載の車両用シート空調装置。
【請求項５】
前記温度制御範囲は、前記発熱時適性範囲の上限温度と下限温度が、前記平熱時適性範囲の上限温度と下限温度よりもそれぞれ低く設定されている請求項４記載の車両用シート空調装置。
【請求項６】
前記空調装置は冷房動作が可能なものとされ、
前記温度制御範囲は、前記発熱時適性範囲の中心温度が、前記平熱時適性範囲の中心温度よりも高く設定されている請求項３記載の車両用シート空調装置。
【請求項７】
前記温度制御範囲は、前記発熱時適性範囲の上限温度と下限温度が、前記平熱時適性範囲の上限温度と下限温度よりもそれぞれ高く設定されている請求項６記載の車両用シート空調装置。
【請求項８】
前記体温検出手段は、前記シートに着座した前記乗員の皮膚温度を検出する赤外線温度検出装置である請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の車両用シート空調装置。
【請求項９】
前記赤外線温度検出装置は、前記乗員の上半身の皮膚露出部をサーモグラフィー撮影するサーモグラフィー撮影装置である請求項８記載の車両用シート空調装置。
【請求項１０】
前記シートへの前記乗員の着座の有無を検出する着座検出手段と、
該着座検出手段が着座検知状態から着座非検知状態に移行し、その後着座検知状態に復帰した場合に、前記着座非検知状態へ移行前に設定されていた前記制御温度範囲を、該着座検知状態への復帰後に取得した体温情報に基づいて更新する請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の車両用シート空調装置。
【請求項１１】
前記着座検出手段は、前記シートに設けられたシートベルトのバックルに組み込まれ、該バックルの締結及び締結解除と連動して前記乗員の着座の有無を検出するバックル締結検知スイッチである請求項１０記載の車両用シート空調装置。
【請求項１２】
前記体温検出手段は、前記シートに着座した前記乗員の皮膚温度を検出する赤外線温度検出装置であり、
前記着座検出手段が着座検出していることを条件として前記赤外線温度検出装置を検出動作させ、着座検出していない場合は前記赤外線温度検出装置の検出動作を停止させる赤外線温度検出装置作動制御手段を有する請求項１０又は請求項１１に記載の車両用シート空調装置。
【請求項１３】
前記赤外線温度検出装置作動制御手段は、前記着座検出手段が着座非検出状態から着座検出状態へ移行した場合にこれをトリガとして前記赤外線温度検出装置による前記皮膚温度の検出動作を開始させる一方、該検出動作の最大継続時間が定められており、該最大継続時間の満了と、前記着座検出状態の前記着座非検出状態への移行とのいずれかが成立した場合に、前記赤外線温度検出装置の検出動作を停止させるものとされ、
前記制御温度範囲変更設定手段は、前記赤外線温度検出装による検出動作が停止状態から復帰再開される毎に、該検出される皮膚温度に基づき前記空調装置の前記制御温度範囲を設定更新する請求項１２記載の車両用シート空調装置。
【請求項１】
車両のシートに設けられた空調装置と、
前記シートに着座する乗員の体温情報を取得する体温情報取得手段と、
取得された前記体温情報に反映される体温に応じ、前記空調装置の制御温度範囲を変更可能に設定する制御温度範囲変更設定手段と、
設定された前記制御温度範囲にて前記空調装置の作動を制御する空調制御手段と、
を備えたことを特徴とする車両用シート空調装置。
【請求項２】
前記空調装置は、前記ペルチェモジュールと前記送風機とが前記導風通路部とともに一体的に前記シートに埋設されたものであり、
前記空調制御手段は、該空調装置の吹出温度が設定入力された前記制御温度値に近づくように、前記ペルチェモジュールの駆動電流をレベル制御するものである請求項１記載の車両用シート空調装置。
【請求項３】
前記体温情報取得手段は、前記乗員の体温を検出する体温検出手段と、検出された前記体温が、予め定められた平熱域と該平熱域よりも中心温度の高い発熱域とのいずれに属するかを判定する発熱判定手段とを有し、
前記制御温度範囲変更設定手段は、前記体温が平熱域に属する場合に前記温度制御範囲を予め定められた平熱時適性範囲に設定し、前記体温が発熱域に属する場合に前記温度制御範囲を前記平熱時適性範囲とは異なる発熱時適性範囲に設定する請求項１又は請求項２に記載の車両用シート空調装置。
【請求項４】
前記空調装置は暖房動作が可能なものとされ、
前記温度制御範囲は、前記発熱時適性範囲の中心温度が、前記平熱時適性範囲の中心温度よりも低く設定されている請求項３記載の車両用シート空調装置。
【請求項５】
前記温度制御範囲は、前記発熱時適性範囲の上限温度と下限温度が、前記平熱時適性範囲の上限温度と下限温度よりもそれぞれ低く設定されている請求項４記載の車両用シート空調装置。
【請求項６】
前記空調装置は冷房動作が可能なものとされ、
前記温度制御範囲は、前記発熱時適性範囲の中心温度が、前記平熱時適性範囲の中心温度よりも高く設定されている請求項３記載の車両用シート空調装置。
【請求項７】
前記温度制御範囲は、前記発熱時適性範囲の上限温度と下限温度が、前記平熱時適性範囲の上限温度と下限温度よりもそれぞれ高く設定されている請求項６記載の車両用シート空調装置。
【請求項８】
前記体温検出手段は、前記シートに着座した前記乗員の皮膚温度を検出する赤外線温度検出装置である請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の車両用シート空調装置。
【請求項９】
前記赤外線温度検出装置は、前記乗員の上半身の皮膚露出部をサーモグラフィー撮影するサーモグラフィー撮影装置である請求項８記載の車両用シート空調装置。
【請求項１０】
前記シートへの前記乗員の着座の有無を検出する着座検出手段と、
該着座検出手段が着座検知状態から着座非検知状態に移行し、その後着座検知状態に復帰した場合に、前記着座非検知状態へ移行前に設定されていた前記制御温度範囲を、該着座検知状態への復帰後に取得した体温情報に基づいて更新する請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の車両用シート空調装置。
【請求項１１】
前記着座検出手段は、前記シートに設けられたシートベルトのバックルに組み込まれ、該バックルの締結及び締結解除と連動して前記乗員の着座の有無を検出するバックル締結検知スイッチである請求項１０記載の車両用シート空調装置。
【請求項１２】
前記体温検出手段は、前記シートに着座した前記乗員の皮膚温度を検出する赤外線温度検出装置であり、
前記着座検出手段が着座検出していることを条件として前記赤外線温度検出装置を検出動作させ、着座検出していない場合は前記赤外線温度検出装置の検出動作を停止させる赤外線温度検出装置作動制御手段を有する請求項１０又は請求項１１に記載の車両用シート空調装置。
【請求項１３】
前記赤外線温度検出装置作動制御手段は、前記着座検出手段が着座非検出状態から着座検出状態へ移行した場合にこれをトリガとして前記赤外線温度検出装置による前記皮膚温度の検出動作を開始させる一方、該検出動作の最大継続時間が定められており、該最大継続時間の満了と、前記着座検出状態の前記着座非検出状態への移行とのいずれかが成立した場合に、前記赤外線温度検出装置の検出動作を停止させるものとされ、
前記制御温度範囲変更設定手段は、前記赤外線温度検出装による検出動作が停止状態から復帰再開される毎に、該検出される皮膚温度に基づき前記空調装置の前記制御温度範囲を設定更新する請求項１２記載の車両用シート空調装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００９−２４８６８８（Ｐ２００９−２４８６８８Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−９７４００（Ｐ２００８−９７４００）
【出願日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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