JP2005212556A

JP2005212556A - 車両用輻射暖房装置

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Publication number: JP2005212556A
Application number: JP2004019928A
Authority: JP
Inventors: Akio Matsuoka; 彰夫松岡
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2004-01-28
Filing date: 2004-01-28
Publication date: 2005-08-11

Abstract

【課題】暖房の即効性を向上でき、かつ、車両への搭載が容易な車両用輻射暖房装置を提供する。
【解決手段】車室内の樹脂製内装部材１４の表面に沿って面状の電気ヒータ１１を配置し、この面状の電気ヒータ１１の表面上に、熱放射率の高い材料により構成される熱放射部材１２を配置する。面状の電気ヒータ１１の発熱により熱放射部材１２を加熱して、熱放射部材１２の表面から赤外線を放射する。
【選択図】図２

Description

本発明は、面状の電気ヒータを用いて車室内の乗員下半身を輻射暖房する車両用輻射暖房装置に関する。

従来、この種の車両用輻射暖房装置は特許文献１にて提案されている。この従来技術では、バス車両の側面窓ガラスの下方部に温水配管を配置するとともに、この温水配管に対して輻射パネルを熱的に接触配置している。そして、温水配管により輻射パネルを加熱し、この輻射パネルから車室内へ赤外線を放出して、車室内の乗員下半身を輻射暖房するようになっている。
特開平５−１３９１４６号公報

しかし、上記従来技術では、温水配管に供給される温水温度が上昇するまでは十分な暖房感が得られないので、冬期寒冷時では乗車直後の暖房不足が発生する。また、暖房装置の車両搭載に際しては温水配管を車室内各部に複雑に取り回す必要があり、このことがコストアップの原因となる。

本発明は、上記点に鑑み、暖房の即効性を向上でき、かつ、車両への搭載が容易な車両用輻射暖房装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、車室内の内装部材（１４）の表面に沿って配置される面状の電気ヒータ（１１）と、
前記面状の電気ヒータ（１１）の表面上に配置され、熱放射率の高い材料により構成される熱放射部材（１２）とを備え、
前記面状の電気ヒータ（１１）の発熱により前記熱放射部材（１２）を加熱して、前記熱放射部材（１２）の表面から赤外線を放射することを特徴としている。

これによると、電気ヒータ（１１）は通電開始後、速やかに温度上昇するので、この電気ヒータ（１１）を熱源として車室内を輻射暖房することにより、従来技術に比較して暖房の即効性を大幅に向上できる。

また、温水配管を廃止できるので、車両搭載への搭載作業を大幅に簡素化できる。また、面状の電気ヒータ（１１）は車室内の内装部材（１４）の表面に沿って配置でき、そして、熱放射部材（１２）も面状の電気ヒータ（１１）に沿って配置すればよいから、内装部材（１４）の表面に沿って僅少の配置スペースを設定するだけで、輻射暖房装置を配置できる。これらのことが相俟って、輻射暖房装置の車両搭載性を良好にすることができる。

更に、面状の電気ヒータ（１１）を使用することにより、大面積の赤外線放射面を容易に形成できる。しかも、熱放射率の高い材料により構成される熱放射部材（１２）を面状電気ヒータ（１１）の表面上に配置するから、電気ヒータ（１１）の発熱量を高効率で赤外線に変換できる。

従って、面状の電気ヒータ（１１）の設置場所として車室内の乗員下半身に近接する部位を選定することにより、乗員下半身に対する十分な輻射暖房効果を発揮できる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の車両用輻射暖房装置において、面状の電気ヒータ（１１）および熱放射部材（１２）を柔軟な薄膜シート状部材としたことを特徴としている。

これによると、車室内の内装部材（１４）が曲折した形状であっても、この曲折形状に沿って両部材（１１、１２）を柔軟に曲げることができる。従って、内装部材（１４）に対する輻射暖房装置の装着作業が容易である。

請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の車両用輻射暖房装置において、内装部材（１４）は樹脂部材であり、内装部材（１４）の表面上に断熱材（１３）を介在して面状の電気ヒータ（１１）を固定することを特徴としている。

これによると、内装部材（１４）が熱伝導率の低い樹脂部材であることと、内装部材（１４）と面状の電気ヒータ（１１）との間を断熱材（１３）により断熱することとが相俟って、面状電気ヒータ（１１）から内装部材（１４）側への熱伝導を僅少に抑えることができる。よって、面状電気ヒータ（１１）の発熱量を熱放射部材（１２）に効率よく熱伝導して、高効率の輻射暖房を達成できる。

請求項４に記載の発明のように、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両用輻射暖房装置において、面状の電気ヒータ（１１）は、具体的には発熱するヒータ本体部（１１ａ）と、ヒータ本体部（１１ａ）の両端部に接続される電極部（１１ｂ）とから構成すればよい。

請求項５に記載の発明のように、請求項４に記載の車両用輻射暖房装置において、ヒータ本体部（１１ａ）は、具体的には、電気発熱体材料を柔軟な繊維状絶縁部材に付着させた構成にすればよい。

請求項６に記載の発明のように、請求項４に記載の車両用輻射暖房装置において、ヒータ本体部（１１ａ）は、線状の電気発熱体を蛇行配置した構成にしてもよい。

請求項７に記載の発明では、請求項４ないし６のいずれか１つに記載の車両用輻射暖房装置において、熱放射部材（１２）は電気絶縁性を有する材料であり、電極部（１１ｂ）の表面を熱放射部材（１２）で被覆して電極部（１１ｂ）の電気絶縁を行うようにしたことを特徴としている。

これによると、熱放射部材（１２）の電気絶縁性を有効利用して、熱放射部材（１２）自身により電極部（１１ｂ）の電気絶縁を良好に行うことができる。

請求項８に記載の発明のように、請求項１ないし７のいずれか１つに記載の車両用輻射暖房装置において、熱放射部材（１２）は、具体的には、前記熱放射率の高い材料として放熱性セラミック材料を用い、この放熱性セラミック材料を柔軟な粘着性シート材の表面に付着させた構成にすればよい。

請求項９に記載の発明のように、請求項１ないし８のいずれか１つに記載の車両用輻射暖房装置において、内装部材（１４）は、具体的には、車室内前部に位置する車両計器盤（１６）の下方部、車室内の左右側面下方部、車室内センターコンソール（２０）の左右側面部、前席シート部材（１７）の背面部の少なくとも１つの部材である。

このように、車両用輻射暖房装置は車室内各部に配置して、乗員下半身に対する輻射暖房を即効的に行うことができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

以下本発明の一実施形態を図に基づいて具体的に説明する。図１は本実施形態による車両用輻射暖房装置１０の部分斜視図、図２（ａ）は本実施形態による車両用輻射暖房装置１０の部分平面図で、図２（ｂ）は部分正面図である。図４、５は本実施形態による車両用輻射暖房装置１０の車室内配置場所の説明図である。

車両用輻射暖房装置１０は、面状の電気ヒータ１１と、この面状電気ヒータ１１の表面に沿って配置され、熱放射率の高い材料により構成される熱放射部材１２とを有している。そして、車両用輻射暖房装置１０は、断熱材１３を介して車室内の内装部材１４の表面に沿って配置され、内装部材１４に対して固定される。この内装部材１４は樹脂部材からなる。

なお、電気ヒータ１１の「面状」とは、車室内の内装部材１４の表面に沿って延びる薄膜シート状の形態を言う。

電気ヒータ１１は、図２（ｂ）に示すように、発熱するヒータ本体部１１ａと、このヒータ本体部１１ａの両端部に接続される電極部１１ｂとから構成される。そして、ヒータ本体部１１ａは、具体的には、電気発熱体材料をなすカーボン塗料をガラス繊維等からなる柔軟な繊維状絶縁部材の表面に塗布して、カーボンを繊維状絶縁部材の表面に付着させた構成になっている。

これにより、ヒータ本体部１１ａを、厚さ０．５〜２ｍｍ程度の柔軟な薄膜シート状部材として構成している。

図２（ｂ）では、電極部１１ｂをヒータ本体部１１ａの左側端部のみに図示しているが、ヒータ本体部１１ａの右側端部にも電極部１１ｂが同様に配置される。電極部１１ｂは銅等の導体金属からなる薄板部材により構成され、カーボン塗料を塗布した繊維状絶縁部材の両端部上に積層配置される。

そして、この薄板部材からなる電極部１１ｂを繊維状絶縁部材に対して糸で縫いつけることにより、電極部１１ｂをヒータ本体部１１ａの両端部に固定するとともに、電極部１１ｂを繊維状絶縁部材表面のカーボン塗料に電気接続する。電極部１１ｂには電気配線１５の先端部１５ａが半田付け等により接合される。

次に、熱放射部材１２を具体的に説明すると、熱放射部材１２は熱放射率の高い材料として放熱性セラミック材料を用い、この放熱性セラミック材料を樹脂フィルム材料からなる柔軟な粘着性シート材の表面に付着させた構成になっている。これにより、熱放射部材１２を厚さ０．３ｍｍ〜２ｍｍ程度の柔軟な薄膜シート状部材として構成している。

ここで、放熱性セラミック材料は、面状電気ヒータ１１の発熱により加熱されて温度上昇し、その表面から高効率に赤外線が放射されるものである。

断熱材１３は面状電気ヒータ１１と内装部材１４との間の断熱を行うものであって、面状電気ヒータ１１と同等の面積を有する柔軟な薄膜シート状部材である。断熱材１３を多数の独立気泡を形成する発泡樹脂で構成すれば、断熱効果を高めることができる。

断熱材１３は樹脂部材からなる内装部材１４の表面に接着固定する。この際、断熱材１３を塗料状の断熱材で構成すれば、塗料状の断熱材を内装部材１４の表面に塗布することにより、内装部材１４の表面に断熱材１３を直接、薄膜シート状に形成できる。

本実施形態による車両用輻射暖房装置１０を車両に搭載するに際しては、先ず、断熱材１３を上記のように内装部材１４の表面に付着する。次に、断熱材１３上に面状電気ヒータ１１を接着等の手段にて固定する。この際、面状電気ヒータ１１は柔軟な薄膜シート状部材として構成してあるから、内装部材１４が曲折した形状に形成されていても、その曲折した形状に沿って面状電気ヒータ１１を容易に変形できる。

本実施形態では、面状電気ヒータ１１の端部の表面上に電極部１１ｂを積層配置し、電極部１１ｂを内装部材１４の端面に突き当てるようにしているので、内装部材１４に対する面状電気ヒータ１１の組付位置の位置決めを行うことができる。なお、電気配線１５は予め電極部１１ｂに半田付け等により接合されている。

次に、面状電気ヒータ１１のうち、内装部材１４と反対側の面（車室内側の面）に熱放射部材１２を接着等の手段にて固定する。ここで、熱放射部材１２も柔軟な薄膜シート状部材として構成してあるから、熱放射部材１２を容易に変形できる。

そこで、熱放射部材１２の端部１２ａを図２のように折り曲げて、この折り曲げ端部１２ａにて電極部１１ｂおよび電極部１１ｂと電気配線１５の接合部を被覆している。この折り曲げ端部１２ａには、電気配線１５の円形断面に沿って湾曲する湾曲部１２ｂが形成され、この湾曲部１２ｂによって、電気配線１５の先端部１５ａ周辺部が被覆される。

ここで、熱放射部材１２を構成する放熱性セラミック材料は電気絶縁性を有する材料であるから、熱放射部材１２の電気絶縁性を有効利用して、電極部１１ｂの周辺部を良好に電気絶縁できる。これにより、電極部１１ｂの周辺部の露出による感電や電気的ショート事故の発生を防止できる。

なお、面状電気ヒータ１１の両端部の電極部１１ｂは電気配線１５を介して制御装置（図示せず）に電気結線され、この制御装置によって面状電気ヒータ１１の印加電圧を制御して、面状電気ヒータ１１の発熱量を制御するようになっている。

次に、本実施形態による車両用輻射暖房装置１０の車室内での具体的装着場所を図３、図４により説明する。図３では、車室内前部に位置する車両計器盤１６の下方部および前席シート部材１７の背面部に車両用輻射暖房装置１０を装着する例を示している。従って、図３の例では、車両計器盤１６の下方部および前席シート部材１７の背面部が図１、２の内装部材１４を構成することになる。

車両計器盤１６の下方部では、車両用輻射暖房装置１０を構成するシート状部材をＶ状に曲げているが、上述のように、車両用輻射暖房装置１０を柔軟な薄膜シート状部材で構成しているので、このような曲げ形状であっても車両用輻射暖房装置１０を車両計器盤１６の下方部に容易に装着することができる。

そして、車両計器盤１６の下方部のうち、前席シート部材１７の前方部位、具体的には、運転席シート部材および助手席シート部材の前方部位にそれぞれ対応して車両用輻射暖房装置１０を装着することにより、運転者および助手席乗員の足元部に車両用輻射暖房装置１０を近接配置して、これら乗員足元部を車両用輻射暖房装置１０によって直接、輻射暖房できる。

また、前席シート部材１７の背面部、具体的には、運転席シート部材および助手席シート部材の背面部の下方側にそれぞれ車両用輻射暖房装置１０を装着することにより、後席の左右の乗員の足元部を車両用輻射暖房装置１０によって直接、輻射暖房できる。

図４は、車両の左右のドア１８、１９のうち、窓ガラス下方のドア本体部の下方側（すなわち、車室内の左右側面下方部）にそれぞれ車両用輻射暖房装置１０を装着する例を示している。従って、図４の例では、車両の左右のドア１８、１９のドア本体部が図１、２の内装部材１４を構成することになる。

そして、図４の例によると、乗員足元部を車両用輻射暖房装置１０によって左右の側方から直接、輻射暖房できる。

なお、図４には図示していないが、前席側の運転席シート部材と助手席シート部材との間に配置されるセンターコンソール２０の左右側面部にそれぞれ車両用輻射暖房装置１０を装着して、前席乗員足元部を左右の側方から直接、輻射暖房するようにしてもよい。

次に、本実施形態の作動を説明する。図示しない制御装置によって面状電気ヒータ１１に電圧を印加すると、面状電気ヒータ１１のヒータ本体部１１ａの全面が発熱する。この際、面状電気ヒータ１１の一面側と内装部材１４との間には断熱材１３を配置して、面状電気ヒータ１１と内装部材１４との間を断熱しているので、面状電気ヒータ１１の他面側に密着している熱放射部材１２にヒータ本体部１１ａの発熱量のほとんどを伝導して、熱放射部材１２を加熱できる。

熱放射部材１２では放熱性セラミックの温度が上昇することによって、熱が効率よく赤外線に変換され、熱放射部材１２の表面から乗員足元部に向かって赤外線が放射され、これにより、乗員足元部を直接、輻射暖房できる。

特に、加熱熱源として面状電気ヒータ１１を用いて車両用輻射暖房装置１０を構成しているから、冬期寒冷時における車両エンジン始動直後のように、温水式暖房装置の熱源であるエンジン冷却水の温度が低い場合でも、車載バッテリを電源として面状電気ヒータ１１に通電すれば、面状電気ヒータ１１が直ちに発熱して、乗員足元部を即効暖房できる。

本実施形態による車両用輻射暖房装置１０は、通常、既存の温水式暖房装置と組み合わせて使用される。従って、エンジン冷却水の温度を水温センサにより検出して、エンジン冷却水の温度（温水式暖房装置の暖房能力）が上昇するにつれて、面状電気ヒータ１１の印加電圧を図示しない制御装置によって減少することにより、面状電気ヒータ１１の消費電力を経済的に自動制御できる。

なお、面状電気ヒータ１１の印加電圧は、エンジン冷却水温度でなく、車室内温度（内気温度）が上昇するにつれて減少するように制御しても同様の作用効果が得られる。

また、温水式暖房装置を内蔵する空調室内ユニット部から車室内へ吹き出す空気の吹出温度を検出し、この吹出空気温度が上昇するにつれて面状電気ヒータ１１の印加電圧を減少するように制御してもよい。

また、面状電気ヒータ１１の印加電圧の制御は電圧を直接アナログ的に増減してもよいが、印加電圧をデューティ制御により断続し、このデューティ制御による電圧の断続比率を変化させる方式であってもよい。

（他の実施形態）
なお、本発明は上記の一実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記の一実施形態では、面状電気ヒータ１１の一面側と内装部材１４との間に断熱材１３を配置しているが、内装部材１４は本来、熱伝導率の低い樹脂部材であるから、断熱材１３を廃止しても、面状電気ヒータ１１から内装部材１４への熱伝導量は僅少量に抑制できる。よって、断熱材１３を廃止してもよい。

また、上記の一実施形態では、電気発熱体材料をなすカーボン塗料をガラス繊維等からなる柔軟な繊維状絶縁部材の表面に塗布することにより、面状電気ヒータ１１のヒータ本体部１１ａを構成しているが、線状の電気発熱体を平面上で蛇行配置することにより、面状電気ヒータ１１のヒータ本体部１１ａを構成してもよい。

また、上記の一実施形態では、樹脂部材からなる内装部材１４の表面上に断熱材１３を固定し、この断熱材１３の表面上に面状電気ヒータ１１を固定し、この面状電気ヒータ１１の表面上に熱放射部材１２を固定する例について説明したが、内装部材１４を成形型内で成形する際に、断熱材１３、面状電気ヒータ１１および熱放射部材１２を一体成形にて内装部材１４の表面上に固定するようにしてもよい。

本発明の一実施形態による車両用輻射暖房装置を示す部分斜視図である。（ａ）は図１の暖房装置の部分平面図で、（ｂ）は図１の暖房装置の部分正面図である。本発明の一実施形態による車両用輻射暖房装置の具体的装着場所の説明図である。本発明の一実施形態による車両用輻射暖房装置の具体的装着場所の他の例を示す説明図である。

符号の説明

１１…面状の電気ヒータ、１２…熱放射部材、１３…断熱材、１４…内装部材。

Claims

車室内の内装部材（１４）の表面に沿って配置される面状の電気ヒータ（１１）と、
前記面状の電気ヒータ（１１）の表面上に配置され、熱放射率の高い材料により構成される熱放射部材（１２）とを備え、
前記面状の電気ヒータ（１１）の発熱により前記熱放射部材（１２）を加熱して、前記熱放射部材（１２）の表面から赤外線を放射することを特徴とする車両用輻射暖房装置。
前記面状の電気ヒータ（１１）および前記熱放射部材（１２）は、柔軟な薄膜シート状部材であることを特徴とする請求項１に記載の車両用輻射暖房装置。
前記内装部材（１４）は樹脂部材であり、前記内装部材（１４）の表面上に断熱材（１３）を介在して前記面状の電気ヒータ（１１）を固定することを特徴とする請求項１または２に記載の車両用輻射暖房装置。
前記面状の電気ヒータ（１１）は、発熱するヒータ本体部（１１ａ）と、前記ヒータ本体部（１１ａ）の両端部に接続される電極部（１１ｂ）とからなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両用輻射暖房装置。
前記ヒータ本体部（１１ａ）は、電気発熱体材料を柔軟な繊維状絶縁部材に付着させた構成になっていることを特徴とする請求項４に記載の車両用輻射暖房装置。
前記ヒータ本体部（１１ａ）は、線状の電気発熱体を蛇行配置した構成になっていることを特徴とする請求項４に記載の車両用輻射暖房装置。
前記熱放射部材（１２）は電気絶縁性を有する材料であり、
前記電極部（１１ｂ）の表面を前記熱放射部材（１２）で被覆して前記電極部（１１ｂ）の電気絶縁を行うようにしたことを特徴とする請求項４ないし６のいずれか１つに記載の車両用輻射暖房装置。
前記熱放射部材（１２）は、前記熱放射率の高い材料として放熱性セラミック材料を用い、前記放熱性セラミック材料を柔軟な粘着性シート材の表面に付着させた構成になっていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の車両用輻射暖房装置。
前記内装部材（１４）は、車室内前部に位置する車両計器盤（１６）の下方部、車室内の左右側面下方部、車室内センターコンソール（２０）の左右側面部、前席シート部材（１７）の背面部の少なくとも１つの部材であることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の車両用輻射暖房装置。