技術領域
本公開涉及使用熱通量傳感器的溫度調整控制裝置。
背景技術:
一直以來,例如,專利文獻1提出一種作為溫度調整控制裝置的電熱地毯,該溫度調整控制裝置具備:作為溫度變化體的加熱器,其通過被通電而溫度變高;控制器,其控制對該加熱器的通電;以及作為人體檢測部的熱釋電型傳感器。
具體而言,在該電熱地毯中,在人體接觸的罩(cover)的內部配置有加熱器,在罩的外部配置有熱釋電型傳感器。而且,通過熱釋電型傳感器檢測來自人體的紅外線,在判定為存在人體的情況下進行對加熱器的通電,在判定為不存在人體的情況下,停止對加熱器的通電。即,自動控制對加熱器的通電的開始、停止。
專利文獻1:日本特開2000-356357號公報
然而,在這樣的電熱地毯中,使用熱釋電型傳感器進行人體檢測,因此在人體的動作緩慢的情況下,有時因紅外線的變化小而無法檢測人體。即,存在盡管在電熱地毯上存在人體但不開始對加熱器的通電的可能性、或盡管在電熱地毯上不存在人體但未停止對加熱器的通電的可能性。
此外,即便是使用通過被通電而溫度變低的溫度變化體的溫度調整控制裝置,在作為人體檢測而使用熱釋電型傳感器的情況下,也同樣存在上述可能性。
技術實現(xiàn)要素:
本公開的目的在于提供一種能夠提高向溫度變化體的通電控制的精度的溫度調整控制裝置。
在本公開的一方式中,溫度調整控制裝置具備:溫度變化體,其通過被通電而溫度變化;熱通量傳感器,其配置在溫度變化體上,輸出與熱通量對應的傳感器信號;熱擴散層,其以覆蓋熱通量傳感器的方式,夾著熱通量傳感器配置在與溫度變化體側相反的一側;以及控制部,其通過控制向溫度變化體的通電來調整溫度變化體的溫度。從人體接觸的表皮側依次配置熱擴散層、熱通量傳感器以及溫度變化體。熱通量傳感器輸出與在熱擴散層、熱通量傳感器以及溫度變化體的排列方向經(jīng)過該熱通量傳感器的熱通量對應的傳感器信號。控制部根據(jù)從熱通量傳感器輸出的傳感器信號,控制向溫度變化體的通電的開始以及停止。
據(jù)此,由于人體與表皮接觸時、以及人體從表皮分離時必然產(chǎn)生熱通量,所以根據(jù)該熱通量控制向溫度變化體的通電。另外,該熱通量取決于人體與表皮是否接觸,而不取決于人體的動作的速度。因此,能夠提高向溫度變化體的通電控制的精度。
例如,控制部可以在開始向溫度變化體通電之后進行調整向溫度變化體的通電的溫度調整控制,以便表皮與溫度變化體之間的熱通量成為一定。
據(jù)此,控制向溫度變化體的通電,以便表皮與溫度變化體之間的熱通量成為一定。即,在人體與表皮接觸的情況下,控制向溫度變化體的通電,以便人體與表皮之間的熱通量成為一定。因此,能夠長期地提供對人體而言舒適的溫度環(huán)境。
在該情況下,溫度調整控制裝置可以還具備溫度傳感器,該溫度傳感器輸出與表皮的溫度對應的檢測信號。控制部可以在開始向溫度變化體的通電之后在進行溫度調整控制之前,根據(jù)來自溫度傳感器的檢測信號調整向溫度變化體的通電量,以便表皮的溫度成為規(guī)定溫度。
據(jù)此,在進行溫度調整控制之前調整向溫度變化體的通電量,以使表皮的溫度成為規(guī)定溫度,能夠縮短到達人體感到舒適的時間。例如,在溫度變化體為發(fā)熱體的情況下,若不進行該處理而在人體的體表溫度低的狀態(tài)下開始向溫度變化體的通電,則控制向溫度變化體的通電以便在人體的體表溫度低的狀態(tài)下人體與表皮之間的熱通量成為一定。即,雖然人體感到寒冷但繼續(xù)不增加向溫度變化體的通電量的狀態(tài)。因此,通過在進行溫度調整控制之前,將表皮的溫度提高至規(guī)定溫度,能夠縮短到達人體感到舒適的時間。
附圖說明
圖1是表示第一實施方式中的溫度調整控制裝置的結構的圖。
圖2是圖1中的熱通量傳感器的俯視圖。
圖3是沿著圖2中的III-III線的剖視圖。
圖4是沿著圖2中的IV-IV線的剖視圖。
圖5是表示熱通量傳感器的制造工序的剖視圖。
圖6是表示在座位配置加熱器部時的示意圖。
圖7是表示控制部的動作的流程圖。
圖8A是表示傳感器信號與時間的關系的時序圖。
圖8B是表示傳感器信號的變化量與時間的關系的時序圖。
圖8C是表示熱通量與時間的關系的時序圖。
圖9是第二實施方式中的在座位配置加熱器部時的示意圖。
圖10是表示控制部的動作的流程圖。
圖11A是表示傳感器信號與時間的關系的時序圖。
圖11B是表示傳感器信號的變化量與時間的關系的時序圖。
圖11C是表示熱通量與時間的關系的時序圖。
具體實施方式
以下,根據(jù)附圖對實施方式進行說明。此外,在以下的各實施方式中,對相互相同或相當?shù)牟糠謽俗⑾嗤綀D標記來進行說明。
(第一實施方式)
對第一實施方式進行說明。此外,在本實施方式中,對將本公開應用于溫暖人體的溫度調整控制裝置的例子進行說明。
如圖1所示,本實施方式的溫度調整控制裝置具備溫度調整部1和控制部2,該溫度調整部1具有熱通量傳感器10、面板加熱器21、罩30、中間部件40、溫度傳感器50等。
如圖2~圖4所示,熱通量傳感器10的絕緣基材100、表面保護部件110以及背面保護部件120被一體化,在該一體化的結構的內部,第一、第二層間連接部件130、140交替地以串聯(lián)的方式連接。以下,對熱通量傳感器10的構造具體地進行說明。此外,為了易于理解,圖2省略表面保護部件110而示出。
在本實施方式中,絕緣基材100由以聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亞胺(PEI)、液晶聚合物(LCP)為代表的俯視矩形狀的熱塑性樹脂膜構成。而且,在厚度方向上貫通的多個第一、第二通孔101、102以相互不同的方式形成為鋸齒圖案。
此外,本實施方式的第一、第二通孔101、102為從表面100a朝向背面100b直徑一定的圓筒狀,但也可以為從表面100a朝向背面100b直徑變小的錐狀。另外,可以為從背面100b朝向表面100a直徑變小的錐狀,也可以為方筒狀。
而且,在第一通孔101配置有第一層間連接部件130,在第二通孔102配置有第二層間連接部件140。即,在絕緣基材100以相互不同的方式配置有第一、第二層間連接部件130、140。
第一、第二層間連接部件130、140為了發(fā)揮塞貝克效應,彼此由不同的金屬構成。例如,第一層間連接部件130由構成P型的Bi-Sb-Te合金的粉末以維持燒結前的多個金屬原子的結晶構造的方式固相燒結的金屬化合物(燒結合金)構成。另外,第二層間連接部件140由構成N型的Bi-Te合金的粉末以維持燒結前的多個金屬原子的規(guī)定的結晶構造的方式固相燒結的金屬化合物(燒結合金)構成。這樣,作為第一、第二層間連接部件130、140而使用以維持規(guī)定的結晶構造的方式固相燒結的金屬化合物,由此能夠增大電動勢(electromotive force)。
此外,圖2不是剖視圖,但為了易于理解而對第一、第二層間連接部件130、140實施不同的陰影。
在絕緣基材100的表面100a配置有表面保護部件110,該表面保護部件110由以聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亞胺(PEI)、液晶聚合物(LCP)為代表的俯視矩形狀的熱塑性樹脂膜構成。對該表面保護部件110而言,俯視形狀與絕緣基材100為相同的大小,在與絕緣基材100對置的一面110a側以相互分離的方式形成有圖案化銅箔等的多個表面圖案111。而且,各表面圖案111分別與第一、第二層間連接部件130、140適當電連接。
具體而言,如圖3所示,在將鄰接的一個第一層間連接部件130與一個第二層間連接部件140作為組150時,各組150的第一、第二層間連接部件130、140與同一表面圖案111連接。即,各組150的第一、第二層間連接部件130、140經(jīng)由表面圖案111電連接。此外,在本實施方式中,沿絕緣基材100的長度方向(圖3中紙面的左右方向)鄰接的一個第一層間連接部件130與一個第二層間連接部件140成為組150。
在絕緣基材100的背面100b配置有背面保護部件120,該背面保護部件120由以聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亞胺(PEI)、液晶聚合物(LCP)為代表的俯視矩形狀的熱塑性樹脂膜構成。該背面保護部件120在絕緣基材100的長度方向上的長度比絕緣基材100長,并以長度方向的兩端部從絕緣基材100突出的方式配置于絕緣基材100的背面100b。
而且,在背面保護部件120,在與絕緣基材100對置的一面120a側以相互分離的方式形成有圖案化銅箔等的多個背面圖案121。而且,各背面圖案121分別與第一、第二層間連接部件130、140適當電連接。
具體而言,如圖3所示,在絕緣基材100的長度方向上鄰接的組150中,一個組150的第一層間連接部件130和另一個組150的第二層間連接部件140與同一背面圖案121連接。即,第一、第二層間連接部件130、140跨越組150而經(jīng)由同一背面圖案121電連接。
另外,如圖4所示,在絕緣基材100的外緣中,沿與長度方向正交的方向(圖2中紙面的上下方向)鄰接的第一、第二層間連接部件130、140與同一背面圖案121連接。詳細地說,以在絕緣基材100的長度方向上經(jīng)由表面圖案111以及背面圖案121以串聯(lián)的方式連接的結構折返的方式,使鄰接的第一、第二層間連接部件130、140與同一背面圖案121連接。
另外,如圖2以及圖3所示,在背面圖案121中,成為如上述那樣以串聯(lián)的方式連接的結構的端部的部分以從絕緣基材100露出的方式形成。而且,背面圖案121中從絕緣基材100露出的部分成為作為與控制部2連接的端子而發(fā)揮功能的部分。
以上是本實施方式中的基本的熱通量傳感器10的結構。而且,這樣的熱通量傳感器10將與厚度方向上通過熱通量傳感器10的熱通量對應的傳感器信號(電動勢)輸出至控制部2。這是因為:若熱通量變化,則在交替地以串聯(lián)的方式連接的第一、第二層間連接部件130、140產(chǎn)生的電動勢變化。此外,熱通量傳感器10的厚度方向是指絕緣基材100、表面保護部件110以及背面保護部件120的層疊方向。
這里,參照圖5對上述熱通量傳感器10的制造方法進行說明。
首先,如圖5(a)所示,準備絕緣基材100,通過鉆、激光等形成多個第一通孔101。
接下來,如圖5(b)所示,在各第一通孔101填充第一導電膏131。此外,作為在第一通孔101填充第一導電膏131的方法(裝置),采用本申請人的特愿2010-50356號(日本特開2011-187619號公報)中記載的方法(裝置)即可。
簡單地進行說明,經(jīng)由吸附紙160以背面100b與吸附紙160對置的方式將絕緣基材100配置在未圖示的保持臺上。而且,邊使第一導電膏131熔融,邊向第一通孔101內填充第一導電膏131。由此,第一導電膏131的有機溶劑的大部分被吸附紙160吸附,合金的粉末以與第一通孔101緊密接觸的方式配置。
此外,吸附紙160只要是能夠吸收第一導電膏131的有機溶劑的材質的紙即可,使用一般的無纖維紙等。另外,第一導電膏131使用通過添加熔點為43℃的石蠟等有機溶劑來將金屬原子維持規(guī)定的結晶構造的Bi-Sb-Te合金的粉末膏化的膏。因此,在填充第一導電膏131時,在絕緣基材100的表面100a加熱至約43℃的狀態(tài)下進行。
接著,如圖5(c)所示,通過鉆、激光等在絕緣基材100形成多個第二通孔102。如上所述,該第二通孔102與第一通孔101相互不同,以與第一通孔101一起構成鋸齒圖案的方式形成。
接下來,如圖5(d)所示,在各第二通孔102填充第二導電膏141。此外,該工序可以按照與上述圖5(b)相同的工序進行。
即,再次隔著吸附紙160以背面100b與吸附紙160對置的方式將絕緣基材100配置于未圖示的保持臺上之后,在第二通孔102內填充第二導電膏141。由此,第二導電膏141的有機溶劑的大部分被吸附紙160吸附,合金的粉末以與第二通孔102緊密接觸的方式配置。
第二導電膏141使用通過添加熔點為常溫的Terepine等有機溶劑來將與構成第一導電膏131的金屬原子不同的金屬原子維持規(guī)定的結晶構造的Bi-Te合金的粉末膏化的膏。即,構成第二導電膏141的有機溶劑使用熔點低于構成第一導電膏131的有機溶劑的有機溶劑。而且,在填充第二導電膏141時,在絕緣基材100的表面100a保持在常溫的狀態(tài)下進行。換言之,在第一導電膏131所包含的有機溶劑固化的狀態(tài)下,進行第二導電膏141的填充。由此,能夠抑制第二導電膏141混入第一通孔101。
此外,第一導電膏131所包含的有機溶劑固化的狀態(tài)是指上述圖5(b)的工序中未被吸附紙160吸附而殘存在第一通孔101的有機溶劑固化的狀態(tài)。
而且,在與上述各工序不同的工序中,如圖5(e)以及圖5(f)所示,在表面保護部件110以及背面保護部件120中與絕緣基材100對置的一面110a、120a形成銅箔等。而且,將該銅箔適當?shù)貓D案化,由此準備形成有相互分離的多個表面圖案111的表面保護部件110、形成有相互分離的多個背面圖案121的背面保護部件120。
然后,如圖5(g)所示,將背面保護部件120、絕緣基材100以及表面保護部件110依次層疊構成層疊體170。
此外,在本實施方式中,背面保護部件120比絕緣基材100在長度方向上的長度長。而且,背面保護部件120以長度方向的兩端部從絕緣基材100突出的方式配置。
接著,如圖5(h)所示,將該層疊體170配置于未圖示的一對壓板之間,從層疊方向的上下兩面在真空狀態(tài)下加熱并加壓,由此使將疊體170一體化。具體而言,第一、第二導電膏131、141固相燒結而形成第一、第二層間連接部件130、140,并且以第一、第二層間連接部件130、140與表面圖案111以及背面圖案121連接的方式對層疊體170加熱并加壓而將該層疊體170一體化。
此外,雖然不特別限定,但在將層疊體170一體化時,可以在層疊體170與壓板之間配置巖棉紙等緩沖材料。以上述方式,制造上述熱通量傳感器10。
如圖1所示,面板加熱器21配置有熱通量傳感器10,在本實施方式中,使用具有發(fā)熱體(溫度變化體)的加熱器,該發(fā)熱體的發(fā)熱量根據(jù)來自控制部2的通電量而變化,且通電量越大發(fā)熱量越大從而溫度變高。例如,作為面板加熱器21,使用折線狀配置的作為發(fā)熱體的鎳鉻絲21a收納于保護罩(圖示略)內的公知的加熱器。而且,通過從控制部2被通電而發(fā)熱,溫度變高。
此外,在本實施方式中,鎳鉻絲21a相當于溫度變化體,在圖1中,省略保護罩地進行圖示,但熱通量傳感器10配置于鎳鉻絲21a的正上方。另外,鎳鉻絲21a為了使各局部區(qū)域的發(fā)熱量一定,而使厚度(粗細)一定。其中,本說明書中的鎳鉻絲21a的厚度(粗細)一定是指包含制造誤差等少量誤差在內的情況。而且,熱通量傳感器10以背面保護部件120成為面板加熱器21側的方式配置。
中間部件40擴散、傳遞面板加熱器21(鎳鉻絲21a)的熱,以覆蓋熱通量傳感器10中的與和面板加熱器21接觸的部分不同的部分、以及面板加熱器21中的配置有熱通量傳感器10的一側的部分的方式配置。具體而言,對熱通量傳感器10而言,背面保護部件120中的和一面120a相反的一側的一面與面板加熱器21接觸,因此中間部件40以覆蓋熱通量傳感器10中的除該一面以外的部分、以及面板加熱器21中的除配置有熱通量傳感器10的一側的部分中的與熱通量傳感器10接觸的部分以外的部分的方式配置。換言之,中間部件40以覆蓋熱通量傳感器10中的與面板加熱器21側相反的一側的部分(一面)、以及將該部分與和面板加熱器21接觸的部分連接的部分(側面)、并且覆蓋面板加熱器21中的除配置有熱通量傳感器10的一側的部分中的與熱通量傳感器10接觸的部分以外的部分的方式配置。由此,在面板加熱器21(鎳鉻絲21a)產(chǎn)生的熱通過中間部件40均勻地擴散。即,面板加熱器21在內部具有鎳鉻絲21a,但鎳鉻絲21a折線狀配置,從而在鎳鉻絲21a彼此之間存在空間(不發(fā)熱的部分)。因此,通過像上述那樣配置中間部件40,在鎳鉻絲21a產(chǎn)生的熱均勻地擴散。此外,在本實施方式中,中間部件40相當于熱擴散層,使用熱的擴散性高的不銹鋼、樹脂等構成。
罩30配置于中間部件40上,在本實施方式中,該罩30也使用熱的擴散性高的不銹鋼、樹脂等構成。此外,也可以不具備罩30。
溫度傳感器50將測定后述的表皮200a的溫度的檢測信號輸出至控制部2,例如使用熱敏電阻等。
控制部2使用CPU、構成存儲單元的各種存儲器、周邊設備等構成,與熱通量傳感器10、面板加熱器21以及溫度傳感器50等連接。而且,根據(jù)從熱通量傳感器10輸入的傳感器信號以及從溫度傳感器50輸入的檢測信號控制向面板加熱器21的通電。
以上是本實施方式的溫度調整控制裝置的結構。這樣的溫度調整控制裝置用作電熱地毯、座位、馬桶座等的溫度調整控制裝置。例如,如圖6所示,在用作配置于汽車等車輛內的座位的溫度調整控制裝置的情況下,在具有座面部(座墊)201以及靠背部(椅背)202的座位200的座面部201以及靠背部202內配置溫度調整部1。而且,通過作為控制部2的車輛ECU控制溫度調整部1,由此提供對人體(乘客)而言舒適的溫度環(huán)境。
此外,溫度調整部1以從人體接觸的罩等的表皮側依次為罩30、中間部件40、熱通量傳感器10、面板加熱器21的方式配置。即,例如,在如圖6所示地將溫度調整部1搭載于車輛的情況下,以從座位200中的人體(乘客)就坐時接觸的表皮200a側依次為罩30、中間部件40、熱通量傳感器10、面板加熱器21的方式配置。而且,熱通量傳感器10輸出與沿中間部件40、熱通量傳感器10、面板加熱器21的排列方向經(jīng)過熱通量傳感器10的熱通量對應的傳感器信號。
接下來,參照圖7對上述溫度調整控制裝置中的控制部2的動作進行說明。此外,在本實施方式中,對熱通量傳感器10而言,若有從表面保護部件110側朝向背面保護部件120側的熱通量通過,則將負的電動勢(傳感器信號)輸出至控制部2。另外,控制部2例如在人體(用戶)進行開始指示時、或搭載于車輛的情況下車輛中點火開關接通時開始下述處理。另外,按照規(guī)定期間向控制部2輸入來自熱通量傳感器10的傳感器信號以及來自溫度傳感器50的檢測信號。
首先,如圖7所示,對是否存在溫度調整控制的停止指示進行判定(S301),在存在停止指示的情況下(S301:是),結束處理。與此相對地,在不存在停止指示的情況下(S301:否),對熱通量傳感器10的傳感器信號是否為開始閾值以下進行判定(S302)。
這里,具體稍后敘述,但若人體210表皮200a接觸,則產(chǎn)生從人體210側朝向表皮200a(熱通量傳感器10)側的熱通量(參照圖8A以及8C)。即,從表面保護部件110側朝向背面保護部件120側的熱通量通過熱通量傳感器10,在熱通量傳感器10產(chǎn)生負的電動勢。因此,通過對熱通量傳感器10的傳感器信號是否為開始閾值以下進行判定,能夠對人體210是否與表皮200a接觸進行判定。此外,開始閾值根據(jù)在未開始向面板加熱器21的通電的狀態(tài)下,人體210與表皮200a接觸時能夠產(chǎn)生的值決定。
此外,步驟S301中的是否存在停止指示的判定例如在搭載于車輛的情況下,通過判定相對于儀表板所具備的觸摸面板是否存在乘客的停止指示來進行。同樣地,是否存在開始指示的判定也通過判定相對于觸摸面板是否存在乘客的開始指示來進行。
而且,在熱通量傳感器10的傳感器信號大于開始閾值的情況下(S302:否),人體210未與表皮200a接觸,因此再次進行步驟S301的處理。另外,在熱通量傳感器10的傳感器信號為開始閾值以下的情況下(S302:是),人體210與表皮200a接觸,因此開始向面板加熱器21的通電使面板加熱器21發(fā)熱(S303)。由此,經(jīng)由罩30(中間部件40)使表皮200a溫暖,使人體210也溫暖。
此時,在本實施方式中,罩30以及中間部件40由熱的擴散性高的材料構成,因此從罩30向表皮200a的導熱量在每部分大致相等。因此,能夠抑制表皮200a的溫度在每部分不一致。
而且,在開始向面板加熱器21的通電之后,首先,對溫度傳感器50的檢測信號是否為閾值以上進行判定(S304),在檢測信號小于閾值的情況下(S304:否),增加向面板加熱器21的通電量(S305)。這樣,在開始向面板加熱器21的通電之后將表皮200a的溫度提高至閾值(規(guī)定溫度)是為了縮短到達人體210感到舒適的時間。
另外,在溫度傳感器50的檢測信號為閾值以上的情況下(S304:是),對熱通量傳感器10的傳感器信號是否為下限閾值以下進行判定(S306)。而且,在熱通量傳感器10的傳感器信號為下限閾值以下的情況下(S306:是),增加向面板加熱器21的通電量(S307),返回步驟S306的處理。另外,在熱通量傳感器10的傳感器信號大于下限閾值的情況下(S306:否),對熱通量傳感器10的傳感器信號是否為上限閾值以上進行判定(S308)。而且,在熱通量傳感器10的傳感器信號為上限閾值以上的情況下(S308:是),減少向面板加熱器21的通電量(S309),返回步驟S306的處理。
此外,下限閾值以及上限閾值預先根據(jù)人體210感到舒適的熱通量決定。因此,通過像上述那樣反復進行步驟S306~S309的處理,控制向面板加熱器21的通電的溫度調整控制,以便人體210與表皮200a(表皮200a與面板加熱器21)之間的熱通量大致一定,從而能夠長期地提供對人體210而言舒適的溫度環(huán)境。
而且,在熱通量傳感器10的傳感器信號小于上限閾值的情況下(S308:否),對熱通量傳感器10的傳感器信號的變化量(微分值)是否為停止閾值以上進行判定(S310)。
這里,具體稍后敘述,但若人體210從與表皮200a接觸的狀態(tài)分離,則人體210與表皮200a之間的熱通量大幅度變化,熱通量傳感器10的傳感器信號的變化量為負的值(參照圖8B以及圖8C)。因此,通過對熱通量傳感器10的傳感器信號的變化量是否為停止閾值以下進行判定,能夠對人體210是否與表皮200a接觸進行判定。此外,停止閾值根據(jù)人體210從表皮200a分離時能夠產(chǎn)生的值決定。
因此,在熱通量傳感器10的傳感器信號的變化量大于停止閾值的情況下(S310:否),處于人體210與表皮200a接觸不變的狀態(tài),因此返回步驟S306的處理。另外,在熱通量傳感器10的傳感器信號的變化量為停止閾值以下的情況下(S310:是),人體210從表皮200a分離,因此停止向面板加熱器21的通電,結束處理(S311)。
以上是本實施方式中的控制部2的動作。此外,在步驟S302、S306、S308的處理中的對熱通量傳感器10的傳感器信號進行判定的情況、以及步驟S310的處理中的對熱通量傳感器10的傳感器信號的變化量進行判定的情況,可以代替判定從熱通量傳感器10輸出的傳感器信號(電動勢),而使用將傳感器信號變換為熱通量的值來進行判定。
接下來,參照圖7以及圖8A~圖8C對實際的熱通量與時間的關系進行說明。此外,圖8A~圖8C中的時刻T0~T5表示相同的時刻。另外,圖8C是表示熱通量傳感器10、面板加熱器21、表皮200a與人體210之間的熱流速的關系的示意圖。而且,在圖8C中,外部空間約為18℃,接通表示進行向面板加熱器21的通電的狀態(tài),斷開表示未進行向面板加熱器21的通電的狀態(tài),箭頭表示熱通量的大小以及方向。
首先,像圖8C的從時刻T0至時刻T1期間那樣,在人體210未與表皮200a接觸、也未進行向面板加熱器21的通電的情況下,面板加熱器21的溫度也約為18℃。因此,如圖8A所示,從熱通量傳感器10輸出的傳感器信號大致為0。
而且,若在圖8C的時刻T1,人體210與表皮200a接觸,則由于人體210的體溫約為36℃,所以產(chǎn)生從人體210朝向熱通量傳感器10側的熱通量。因此,如圖8A所示,與該熱通量對應的傳感器信號從熱通量傳感器10輸出。因此,控制部2通過對熱通量傳感器10的傳感器信號是否為開始閾值以下進行判定,來對人體210是否與表皮200a接觸進行判定(S302)。
而且,控制部2在判定為人體210與表皮200a接觸的情況下(S302:是),在時刻T2開始向面板加熱器21的通電(S303)。由此,通過來自面板加熱器21的放熱,表皮200a溫暖,從而該表皮200a的溫度變高,如圖8C所示,產(chǎn)生從表皮200a側朝向人體210的熱通量。
這里,在本實施方式中,像在上述步驟S304、S305中說明過的那樣,在進行表皮200a與人體210之間的熱通量變?yōu)橐欢ǖ臏囟日{整控制之前,以表皮200a的溫度變?yōu)殚撝?規(guī)定溫度)以上的方式進行向面板加熱器21的通電。在本實施方式中,進行通電以使面板加熱器21變?yōu)?2℃左右。因此,如圖8A所示,在時刻T2與時刻T3之間的期間,熱通量傳感器10的傳感器信號變得大于上限閾值。
而且,控制部2從時刻T3至時刻T4,適當?shù)剡M行向面板加熱器21的通電量的增加、減少,由此,如圖8A以及圖8C所示,將人體210與表皮200a(面板加熱器21)之間的熱通量大致維持為一定(S306~S309)。此外,在圖8C中,將面板加熱器21的溫度設置為38℃而示出,但面板加熱器21的溫度實際取決于人體的體溫而增減。
而且,如圖8C所示,若人體210在時刻T4從表皮200a分離,則傳感器信號如圖8A所示地降低,如圖8B所示,熱通量傳感器10的傳感器信號的變化量(微分值)急劇變小(變?yōu)樨摰闹?。換言之,熱通量傳感器10的傳感器信號的變化量的絕對值急劇變大。因此,控制部2通過對傳感器信號的變化量是否為停止閾值以下進行判定,來對表皮200a與人體210是否接觸進行判定(S310)。
而且,控制部2若判定為人體210從表皮200a分離(S310:是),則在時刻T5停止向面板加熱器21的通電,結束處理(S311)。
如上所述,在本實施方式中,由于人體210與表皮200a接觸時、或人體210從表皮200a分離時必然產(chǎn)生熱通量,所以根據(jù)該熱通量控制向面板加熱器21的通電。另外,該熱通量取決于人體210與表皮200a是否接觸,而不取決于人體210的動作的速度。因此,能夠提高向面板加熱器21的通電的開始以及停止的精度。
另外,在本實施方式中,能夠抑制溫度調整部1成為相對于人體210的障礙物。即,在現(xiàn)有的溫度調整控制裝置中,通過熱釋電型傳感器進行人體檢測,需要將熱釋電型傳感器配置于表皮200a的外部,因此存在該熱釋電型傳感器相對于人體210成為障礙物的可能性。與此相對地,本實施方式的溫度調整部1例如,如圖6所示,配置于人體210接觸的表皮200a與面板加熱器21之間,因此能夠抑制溫度調整部1成為相對于人體210的障礙物。
并且,在本實施方式中,控制向面板加熱器21的通電以使人體210與表皮200a之間的熱通量變?yōu)橐欢?S306~S309)。因此,能夠將人體210與表皮200a之間的熱通量維持為人體210感到舒適的值,能夠長期地提供對人體210而言舒適的溫度環(huán)境。
另外,在本實施方式中,在進行溫度調整控制以使人體210與表皮200a之間的熱通量變?yōu)橐欢ㄖ埃瑢⒈砥?00a的溫度提高至閾值以上(規(guī)定溫度),因此能夠縮短到達人體210感到舒適的時間。即,例如,在不進行該處理的情況下,若在人體210的體表溫度下降至20°左右的狀態(tài)下開始向面板加熱器21的通電,則在人體210的體表溫度較低的狀態(tài)下,控制向面板加熱器21的通電以使人體210與表皮200a之間的熱通量變?yōu)橐欢ā<?,雖然人體210感受到寒冷但向面板加熱器21的通電量不增加的狀態(tài)繼續(xù)。然后,伴隨著人體210的體表溫度上升,向面板加熱器21的通電量也增加,因此最終能夠提供對人體210而言舒適的溫度環(huán)境,但提供舒適的溫度環(huán)境之前的時間變長。因此,通過在進行溫度調整控制以使人體210與表皮200a之間的熱通量變?yōu)橐欢ㄖ埃瑢⒈砥?00a的溫度提高至閾值以上(規(guī)定溫度),能夠縮短到達人體210感到舒適的時間。
并且,在本實施方式中,鎳鉻絲21a的厚度(粗細)一定,因此鎳鉻絲21a中的局部發(fā)熱量一定。而且,中間部件40以覆蓋熱通量傳感器10中的與和面板加熱器21接觸的部分不同的部分、以及面板加熱器21中的配置有熱通量傳感器10的一側的部分中的和與熱通量傳感器10接觸的部分不同的部分的方式配置。因此,能夠抑制人體接觸的表皮200a的溫度在每部分不一致,能夠抑制給人體帶來不快感。
并且,罩30以及中間部件40使用熱的擴散性高的不銹鋼、樹脂等構成。因此,能夠進一步抑制表皮200a的溫度在每部分不一致。
(第二實施方式)
對第二實施方式進行說明。本實施方式相對于第一實施方式對溫度變化體進行了變更,其他與第一實施方式相同,因此這里省略說明。
本實施方式是將本公開應用于使人體210降溫的溫度調整控制裝置,作為溫度變化體,使用若通電則熱通量傳感器10側的溫度變低并且與熱通量傳感器10側相反的一側的溫度變高的帕爾貼(Peltier)元件。此外,該帕爾貼元件是從控制部2的通電量越大熱通量傳感器10側的溫度越低的元件。
對這樣的溫度調整控制裝置而言,例如,如圖9所示,在用作配置于車輛內的座位200的溫度調整控制裝置的情況下,與圖6同樣具備溫度調整部1,在座位200內形成排熱用通路203并且在座位200具備對排熱用通路203進行排氣的風扇204的狀態(tài)下使用。即,以能夠經(jīng)由排熱用通路203將在帕爾貼元件產(chǎn)生的熱排出的方式使用。
此外,在經(jīng)由排熱用通路203排出熱的情況下,可以將該熱排出至車輛的外部,也可以排出至車輛的內部而通過車載空調等來調整車輛的內部的溫度。
接下來,參照圖10對這樣的溫度調整控制裝置中的控制部2的動作進行說明。此外,基本與上述圖7的動作相同,因此以不同的部分為中心進行說明。
首先,進行與上述步驟S301、S302同樣的工序(S401、S402),在熱通量傳感器10的傳感器信號為開始閾值以下的情況下(S402:是),開始對帕爾貼元件的通電(S403)。由此,經(jīng)由罩30(中間部件40)使表皮200a降溫,人體210也降溫。
而且,進行與上述步驟S304、S305同樣的工序(S404、S405),在溫度傳感器50的檢測信號大于閾值的情況下(S404:否),增加對帕爾貼元件的通電量(S405)。這樣,在開始對帕爾貼元件的通電之后將表皮200a的溫度降低至閾值(規(guī)定溫度)是為了縮短到達人體210感到舒適的時間。此外,在本實施方式中,通過帕爾貼元件使表皮200a降溫,因此對檢測信號是否為閾值以下進行判定。
而且,進行與上述步驟S306~S309同樣的工序(S406~409),在熱通量傳感器10的傳感器信號為上述閾值以上的情況下(S406:是),增加對帕爾貼元件的通電量(S407)。另外,在熱通量傳感器10的傳感器信號為下限閾值以下的情況下(S408:是),減少對帕爾貼元件的通電量(S409)。
此外,這里的上限閾值以及下限閾值也預先根據(jù)人體210感到舒適的熱通量決定。因此,通過像上述那樣反復進行步驟S406~S409的處理,進行控制對帕爾貼元件的通電的溫度調整控制,以便人體210與表皮200a之間的熱通量大致一定,從而能夠長期地提供對人體210而言舒適的溫度環(huán)境。
而且,在熱通量傳感器10的傳感器信號大于下限閾值(S408:否)、熱通量傳感器10的傳感器信號的變化量(微分值)為停止閾值以上的情況下(S410:是),停止對帕爾貼元件的通電,結束處理(S411)。
這里,具體稍后敘述,但若人體210從與表皮200a接觸的狀態(tài)分離,則表皮200a與人體210之間的熱通量大幅度變化,但在本實施方式中,通過帕爾貼元件使表皮200a降溫。因此,若人體210從表皮200a分離,則熱通量傳感器10的傳感器信號的變化量為正的值(參照圖111B以及圖11C)。因此,通過對熱通量傳感器10的傳感器信號的變化量是否為停止閾值以上進行判定,能夠對人體210是否與表皮200a接觸進行判定。此外,停止閾值根據(jù)人體210從表皮200a分離時能夠產(chǎn)生的值決定。
以上是本實施方式的控制部2的動作。接下來,參照圖10以及圖11A~圖11C對本實施方式的熱通量與時間的關系進行說明。此外,圖11A~圖11C中的時刻T0~T5表示相同的時刻。另外,圖11C是表示熱通量傳感器10、帕爾貼元件22、表皮200a與人體210之間的熱流速的關系的示意圖。而且,在圖11C中,外部空間的溫度約為30℃,接通表示進行對帕爾貼元件22的通電的狀態(tài),斷開表示未進行對帕爾貼元件22的通電的狀態(tài),箭頭表示熱通量的大小以及方向。
首先,像圖11C的從時刻T0至時刻T1期間那樣,在人體210未與表皮200a接觸、也未進行對帕爾貼元件22的通電的情況下,帕爾貼元件22的溫度也約為30℃。因此,如圖11A所示,從熱通量傳感器10輸出的傳感器信號大致為0。
而且,若在圖11C的時刻T1,人體210與表皮200a接觸,則由于人體210的體溫約為36℃,所以產(chǎn)生從人體210朝向熱通量傳感器10側的熱通量。因此,如圖11A所示,與該熱通量對應的傳感器信號從熱通量傳感器10輸出。因此,控制部2通過對熱通量傳感器10的傳感器信號是否為開始閾值以下進行判定,來對人體210是否與表皮200a接觸進行判定(S402)。
而且,控制部2在判定為人體210與表皮200a接觸的情況下(S402:是),在時刻T2開始對帕爾貼元件22的通電(S403)。由此,通過帕爾貼元件22,表皮200a降溫,該表皮200a的溫度變低,如圖11C所示,從人體210朝向熱通量傳感器10側的熱通量變大。
這里,在本實施方式中,像在上述步驟S404、S405中說明過的那樣,在進行表皮200a與人體210之間的熱通量變?yōu)橐欢ǖ臏囟日{整控制之前,進行對帕爾貼元件22的通電,以便表皮200a的溫度成為閾值以下。在本實施方式中,進行通電以便帕爾貼元件22的降溫的部分成為23℃。因此,如圖11A所示,在時刻T2與時刻T3之間的期間,熱通量傳感器10的傳感器信號變得小于下限閾值。
而且,控制部2從時刻T3至時刻T4,適當?shù)剡M行對帕爾貼元件22的通電量的增加、減少,由此,如圖11A以及圖11C所示,將人體210與表皮200a(帕爾貼元件22)之間的熱通量大致維持為一定(S406~S409)。此外,在圖11C中,將帕爾貼元件22的溫度設置為26℃而示出,但帕爾貼元件22的溫度實際取決于人體210的體溫而增減。
而且,如圖11C所示,若人體210在時刻T4從表皮200a分離,則圖11A所示,傳感器信號接近0,如圖11B所示,熱通量傳感器10的傳感器信號的變化量急劇變大(變?yōu)檎闹?。因此,控制部2通過對傳感器信號的變化量是否為停止閾值以上進行判定,來對表皮200a與人體210是否接觸進行判定(S410)。
而且,控制部2若判定為人體210從表皮200a分離(S410:是),則在時刻T5停止對帕爾貼元件22的通電,結束處理(S411)。
如上所述,即便將本公開應用于對人體210降溫的溫度調整控制裝置,也能夠獲得與上述第一實施方式同樣的效果。
(其他實施方式)
本公開并不限定于上述實施方式,在權利要求書所記載的范圍內能夠適當?shù)刈兏?/p>
例如,在上述各實施方式中,熱通量傳感器10的表面保護部件110可以配置于溫度變化體側。在該情況下,從熱通量傳感器10輸出的傳感器信號成為正負顛倒的信號,例如,若人體210在時刻T1與表皮200a接觸,則作為傳感器信號而輸出正的電動勢。
因此,在這樣配置熱通量傳感器10的情況下,例如,開始閾值也設定為正的值。而且,控制部2在步驟S302以及步驟S402中,在熱通量傳感器10的傳感器信號為開始閾值以上的情況下開始對溫度變化體(鎳鉻絲21a、帕爾貼元件22)的通電。即,在步驟S302以及步驟S402中,根據(jù)傳感器信號的絕對值與開始閾值的絕對值來進行判定,也可以說若傳感器信號的絕對值變?yōu)殚_始閾值的絕對值以上則開始通電。同樣,在步驟S310、S410中,根據(jù)傳感器信號的變化量的絕對值與停止閾值的絕對值進行判定,也可以說若傳感器信號的變化量的絕對值變?yōu)橥V归撝档慕^對值以上則停止通電。
另外,在上述第一實施方式中,可以不進行步驟S304、S305的處理。另外,也可以不進行步驟S306~S309的處理。作為這樣的溫度調整控制裝置,也根據(jù)人體210與表皮200a之間的熱通量調整向面板加熱器21的通電,由此能夠提高向面板加熱器21的通電控制的精度。同樣,在上述第二實施方式中,也可以不進行步驟S404~S409的處理。
而且,在上述第一實施方式中,在步驟S302的處理中,可以與步驟S310的處理同樣,根據(jù)傳感器信號的變化量與開始閾值進行判定。另外,在上述第二實施方式中,在步驟S402的處理中,可以與步驟S410的處理同樣,根據(jù)傳感器信號的變化量與開始閾值進行判定。
并且,在上述第一實施方式中,可以在進行S306~S309的溫度調整控制之前進行S310的判定。同樣,在上述第二實施方式中,可以在進行S406~S409的溫度調整控制之前進行S410的判定。