JP2010111250A - 自動車用暖房装置及びそれを搭載した自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の自動車用暖房装置は、暖房領域が床面全体に配設されているため、全投入熱量に対する人体の熱授受の割合が低く、効率的な暖房ではないという課題があった。また、エンジンの廃熱が小さい自動車などは暖房の速暖性に欠けるという課題があった。
【解決手段】面状電気ヒータ２３と、面状電気ヒータ２３を裏面に配置する内装部材である左パネルヒータ１４と右パネルヒータ１５を足部に隣接する車両内壁面に配置する構成とした。そのため、寒冷感を感じ易い部位を局所的に暖房して効率のよい自動車用暖房座装置１０を提供する。また、エンジン３の暖気にかかわらず、バッテリーからの電力による電気ヒータ２３を使用して暖房を開始するため、速暖性の高い自動車用暖房装置１０を提供することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車用車内暖房装置及びそれを搭載した自動車に関するものである。

従来、この種の自動車用暖房装置としては、車両の床面全体に熱媒体を循環させて床暖房を行なう自動車用暖房装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

図１０は、特許文献１に記載された従来の自動車用暖房装置の構成図である。自動車の床面にカーペット状の暖房装置１が配置されており、エンジン２の廃熱により加熱される熱媒体がパイプ状の流路３を通り、暖房装置１の内部を循環することにより車内を暖房するよう構成されている。
特開２００８−０８７７１６号公報

しかしながら、上記従来の自動車用暖房装置は、暖房領域が床面全体に配設されているため、全投入熱量に対する人体の熱授受の割合が低く、効率的な暖房ではないといった課題があった。

また、エンジンが間欠駆動するハイブリッド自動車などにおいては、エンジンが間欠動作するため、エンジンの廃熱が小さく十分な暖房効果を得ることが難しいという課題もある。

前記従来の課題を解決するために、本発明の自動車用暖房装置は、面状電気ヒータと、前記面状電気ヒータを裏面に配置する内装部材とを備え、前記内装部材を足部に隣接する車両内壁面に少なくとも２つ配置する構成とした。

本発明の自動車用暖房装置は、寒冷感を感じ易い部位を局所的に暖房して効率のよい自動車用暖房座装置を提供することを目的とする。また、エンジンの暖気にかかわらず、バッテリーからの電力による電気ヒータを使用して暖房を開始するため、速暖性の高い自動車用暖房装置を提供することができる。

第１の発明は、面状電気ヒータと、前記面状電気ヒータを裏面に配置するパネル部材とを備え、前記パネル部材を足部に隣接する車両内壁面に少なくとも２つ配置したため、人体の中で寒冷感を感じ易い足部を局所的に暖房するので、省エネで効率のよい車両用暖房座装置を提供することができる。

第２の発明は、特に第１の発明において、センターコンソールは、足部方向に延出して設置された第１のパネル部材を有し、前記第１のパネル部材の裏面に面状電気ヒータを配置したため、人体の中で寒冷感を感じ易い足部を局所的に暖房するので、省エネで効率のよい車両用暖房座装置を提供することができる。パネル部材の裏面に面状電気ヒータを配置することにより、面状電気ヒータが靴により蹴られることがなく高い信頼性を得ることができる。

第３の発明は、特に第１の発明においてドアと嵌合する車両内壁面は、足部方向に延出して設置された第２のパネル部材を有し、前記第２の延設部材の裏面に面状電気ヒータを配置したため、人体の中で寒冷感を感じ易い足部を局所的に暖房するので、省エネで効率のよい車両用暖房座装置を提供することができる。パネル部材の裏面に面状電気ヒータを配置することにより、面状電気ヒータが靴により蹴られることがなく高い信頼性を得ることができる。

第４の発明は、特に第１から第３のいずれか１項記載の発明において、第１のパネル部材と第２のパネル部材は、それぞれ車両内壁面に脱着可能に配置する構成としたため、組み立て作業性が向上し、また修理時の取替え作業性が向上する。

第５の発明は、特に第１から第４のいずれか１項記載の発明において、面状電気ヒータは、樹脂に一体に埋設成形されて構成したため、面状電気ヒータと樹脂の間に空気層が無く熱抵抗の小さい状態で設置することが可能となるため、効率の高い暖房が可能となる。

第６の発明は、特に第１から第５のいずれか１項記載の発明において、内装部材の裏面に配置した面状電気ヒータに重ねて断熱性部材を配置する構成としたため、面状電気ヒータの熱が裏面側に逃げることを抑制し、表面から効率の高い輻射暖房が可能となる。

第７の発明は、特に第１から第６のいずれか１項記載の発明において、面状電気ヒータはＰＴＣ特性を持つ面状電気ヒータであるため、ヒータ自身の温度上昇とともに電気抵抗地が上昇することで、温度が上がりすぎることもなく快適な温度を維持することができ、快適な環境を提供する暖房装置を提供できる。

第８の発明は、特に第１から第７のいずれか１項記載の発明において、第１のパネル部材と第２のパネル部材の少なくともどちらか一方が柔軟性部材よりなり、可撓性を持つ面状電気ヒータを裏面に配置する構成としたため、湾曲したフロアカーペット等取付ける部材の形状にかかわらず設置することが可能である。

第９の発明は、特に第１から第８のいずれか１項記載の発明において、座席に、人の着座の有無を検出する在席検出手段を有する構成としたため、不在時に電気ヒータに通電しないので無駄な電力消費を抑えることができる効率の高い暖房装置を提供できる。

第１０の発明は、特に第１から第８のいずれか１項記載の発明において、車内空調装置と連動する構成としたため、使用者が個別にオンオフ操作をする必要のない利便性の高い暖房装置を提供することができる。

第１１の発明は、特に第１から第８のいずれか１項記載の発明において、各座席に面状電気ヒータの温度設定手段を配置したため、それにより寒さを不快に感じにくい人と、寒さを不快に感じやすい人が同乗したとしても個別に暖房効果が得られるため、快適性の高い暖房装置を提供することができる。

第１２の発明は、特に第１から第１１のいずれかに記載の自動車用暖房装置を搭載する自動車に関するもので、特に自動車が走行中であっても間欠動作しエンジンが停止している時間があるため、エンジンの廃熱を利用するエアコンの暖房は効きにくいが、電気ヒータを用いているため速暖性が高い暖房装置を提供することができ、これは特にハイブリッド自動車で効果的である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
本発明の第１の実施の形態における自動車用暖房装置について自動車に適用した例を図１から５を用いて説明する。図１は本発明の第１の実施の形態における自動車用暖房装置の構成図、図２および図３は自動車用暖房装置の側面図、図４は自動車用暖房装置の断面図である。

図１から図３において、本発明の自動車用暖房装置１０は、センターコンソール１１の運転席側に設けられた、足部方向（奥方向）へ延びる樹脂よりなるコンソール前方パネル１２（車両内壁面）と、運転席側ドア１３と嵌合する自動車内壁面に設けられた足部方向へ延びる樹脂よりなるドア前パネル１４（車両内壁面）と、第１のパネル部材として、ＰＴＣ特性を持つ面状の電気ヒータを裏面に設置した左パネルヒータ１５と、第２のパネル部材として、ＰＴＣ特性を持つ面状のヒータを裏面に設置した右パネルヒータ１６からなっている。

そして、図２に示すように、左パネルヒータ１５は、プラスチック製のリベット１７により四隅を、コンソール前方パネル１２に脱着可能に取り付けられている。左パネルヒータ１５の設置位置は、例えばフットレスト１８と座席１９の間に設置する。そして、座席１９の座面の臀部と接するあたりの内部には在席検出手段として圧電センサ２０が内蔵されている。

また図３に示すように、右パネルヒータ１６は、プラスチック製のリベット１７により四隅を、ドア前パネル１４に脱着可能に取付けられている。右パネルヒータ１６の設置位置は、例えばアクセルペダル２１とドア１３の間に設置する。

なお、左パネルヒータ１５、右パネルヒータ１６の形状は長方形に限られることは無く、多角形、円形などでもかまわない。また、左パネルヒータ１５、右パネルヒータ１６の形状は平面に限られることは無く、曲面により構成してもよい。

左パネルヒータ１５は、図４に示す断面図の通り、ＰＰやＰＥなどのプラスチックよりなる表面パネル２２と、その表面パネル２２の裏面に接着された可撓性とＰＴＣ特性を持つ面状の電気ヒータ２３と、電気ヒータ２３の裏に接着された断熱材２４からなる。

電気ヒータ２３は、例えば、可撓性を持つシート状の発熱体の両端に電極を設けたものや、線状ヒータを不織布などの面状部材に蛇行配置させたものとして構成される。

表面パネル２２と電気ヒータ２３の接合については接着に限られるわけではないが、熱抵抗が小さいほど熱が効率的に表面パネル２３に伝わるため、境界に空気層のないように密着させた方が好ましい。また裏面の断熱材２４により熱が裏面側に逃げることを抑制している。それにより、表面パネル２２から効率の高い輻射暖房が可能となる。

表面パネル２２には、四箇所の隅に結合孔２５があり、コンソール前方パネル１２には受孔２６が、結合孔２５と相対向する部分に穿孔されている。また、電気ヒータ２３からは、電力供給を受けるリード線２７と自動車のバッテリーから供給される電源線とを結合するコネクタ２８が引き出されており、コンソール前方パネル１２の貫通孔２９を通して設置配線される。そして、コンソール前方パネル１２の受孔２６と、左パネルヒータ１５の結合孔２５との位置を合わせ、リベット１７により結合させ固定設置する。

リベット１７は結合孔２５と受穴２６に押込むことにより先端部が広がり容易に脱落しないようになっており、取外すときはリベット１７の頭を引き抜きリベット１７先端が閉
じることで結合孔２５と受孔２６から引き抜くことができる。そのため、組み立て作業性が向上し、また修理時の取替え作業性が向上する。リベット１７は、ネジ、タッピングビスなどである。

右パネルヒータ１６は、左パネルヒータ１５と同様の構成により固定設置されているので、説明を省略する。

次に、上記自動車用暖房装置１０を用いた暖房制御方法について例を挙げながら説明する。一つの例として、制御手段（図示せず）は、乗員（運転者など）が暖房を開始したことを検知し、かつ圧電センサ２０が運転者の体重による信号や、荷重移動による変動信号を出力したことを検知したとき、自動車用暖房装置１０への通電を開始する。そして、バッテリーから電力供給された左パネルヒータ１５と右パネルヒータ１６が発熱し、表面温度が上昇する。フットレスト１８に置かれた左足は、左パネルヒータ１５の表面からの輻射熱により靴または靴下などの着衣を介して温められる。左足の靴の左側面が左パネルヒータ１５の表面に接している場合は、左パネルヒータ１５からの熱伝導により靴と左足が温められる。一方、アクセルペダル２１に置かれた右足は、右パネルヒータ１６表面からの輻射熱により靴を介して温められる。なお、ズボンを履いている場合は、左右の足ともに、足首部はズボンの裾から露出するので、左パネルヒータ１５、右パネルヒータ１６からの輻射熱が照射され易く、足首を中心とした暖房感が得られる。

なお、在席検知手段の具体例として圧電センサ２０を挙げたが、それ以外にもマイクロスイッチでもかまわないし、赤外線センサを用いて、人体の熱を検知してもかまわない。また設置場所も、座席の座面ではなく背面に設置してもかまわない。その場合、心臓近傍に設置すれば、心拍振動を検出して在席の有無を検出することも可能である。

また、別の例として、制御手段（図示せず）は、図５に示す自動車のエアコン（車内空調装置）動作ダイヤル３０と温度調節ダイヤル３１に連動して動作する。すなわち、制御手段（図示せず）は、エアコン動作ダイヤル３０がａｕｔｏ状態でかつ温度調節ダイヤル３１が暖房領域Ａであるときに、自動車用暖房装置１０に通電を行う。そのため、エアコンと自動車用暖房装置１０を一括して電源投入し、温度調節をすることができるため、利便性の高い暖房装置を提供することができる。

このときの温度調節範囲は、エアコンの温度調節ダイヤル３０の表示温度より高めでもよく、例えば、体温を中心に３０度から４８度の範囲で温度調節してもよい。また電気毛布などと同程度の調整温度範囲でもよい。

また、別の例として、制御手段（図示せず）は、図６のように、エアコンのダイヤルとは別の温度コントローラ４８（温度設定手段）を各座席の、例えば各ドアのパワーウインドウ操作部など四箇所に設け、エアコンとは別にオンオフおよび温度調節ができるようにしている。それにより寒さを不快に感じにくい人と、寒さを不快に感じやすい人が同乗したとしても個別に暖房効果が得られるため、快適性の高い自動車用暖房装置を提供することができる。なお、温度コントローラ４８の設置場所は、座席の肩部分や天井などに設置してもよい。

なお、自動車用暖房装置１０を用いた暖房制御方法について３つの具体例を挙げて説明したが、これらは適宜組み合わせて実施を行ってもよい。

以上のように、本実施の形態における自動車用暖房装置によれば、左パネルヒータ１５及び右パネルヒータ１６４から発生する熱が靴を介して熱伝導か輻射の少なくとも一方の作用により足部を暖房し、人体の中で寒冷感を感じ易い足部を局所的に暖房するので、省
エネで効率のよい自動車用暖房座装置を提供することができる。

また、表面パネル２２の裏面に電気ヒータ２３を配置することにより、電気ヒータ２３が靴により蹴られることがなく高い信頼性を得ることができる。

以上のように、本実施の形態における自動車用暖房装置を説明したが、構成は上記のものに限られない。例えば、コンソール前方パネル１２の裏面に面状電気ヒータ２３を配置することで第１のパネル部材とし、ドア前パネルの１４裏面に面状電気ヒータ２３を配置することで第２のパネル部材としてもよい。

また、運転席だけではなく、助手席側に設けてもよいし、後部座席の足元に設置してもよい。その場合、圧電センサ２０は各座席の座面に設置する。それにより、各座席に設けられた圧電センサ２０により人体着座時の圧力変動がある場所に設置された電気ヒータのみ通電可能としている。そのため、人が不在である座席に通電しないので無駄な電力消費を抑えることができる効率の高い暖房装置を提供できる。

また、複数の面状電気ヒータ２３を配置する箇所としては、センターコンソール１１の運転席側とセンターコンソール１１の助手席側の２箇所に設けてもよい。

また、自動車用暖房装置１０を配置する場所としては、図７に示すように、運転席４３だけでなく助手席４４の左右の足元に配置してもよい。また、後部座席４５の左右の足元、つまりセンタートンネル側面４６と後部ドア嵌合部の自動車内壁面４７に配置してもよい。

また、本実施の形態における自動車用暖房装置は自動車に搭載されることで効果を発揮するが、特にハイブリッド自動車に搭載することでさらなる効果を得ることができる。ハイブリッド自動車のエアコンは、走行中であってもエンジンが間欠動作し、エンジンが停止している時間があるため、エンジンの廃熱を利用するエアコンの暖房は効きにくいが、電気ヒータを用いている自動車用暖房装置１０はエンジンの暖気にかかわらず通電してすぐに暖まり、速暖性が高くなる。また、ＰＴＣ特性を持つ電気ヒータ２３を用いているため、ヒータ自身の温度上昇とともに電気抵抗地が上昇することで、温度が上がりすぎることもなく快適な温度を維持することができ、快適な暖房環境を提供することができる。

また、ハイブリッド自動車以外に、エンジンの廃熱がなくエアコン暖房の効きにくい電気自動車用の暖房装置や、燃料電池自動車用の暖房装置としても適用できる。さらに、効率が高くエンジン廃熱を抑制したディーゼルエンジンや、高効率のガソリンエンジン自動車、例えばアイドリングストップ機能を搭載した自動車の暖房装置としても応用可能である。

また、バッテリーからの給電の上限値を決めて、その範囲内の電力で、各発熱体とシートヒータに電力を適宜、配分する制御を行なうとさらに省エネ効果がある。

なお、上記実施の形態では、暖房について述べたが、本実施の形態を夏場の車室内冷房時の冷え性対策として使用してもよい。

（実施の形態２）
第１の実施の形態では左パネルヒータ１５の断面図を図４に示したが、第２の実施の形態では異なる断面図構成を図８に示す。なお、第１の実施の形態でも述べた通り、右パネルヒータ１６は左パネルヒータ１５と同様の構成であり、図８に示す断面図構成は右パネルヒータ１６にも適用できるものである。

左パネルヒータ１５は、図８に示す通り、ＰＴＣ特性を持つ面状の電気ヒータ２３が、プラスチックよりなる一体パネル４１に埋設成形されている。一体パネル４１の裏面には、断熱材２４が配置され、電気ヒータ２３の熱が裏面に逃げるのを抑制している。また、一体パネル４１の四箇所の隅には爪部４２が一体形成されている。またコンソール前方パネル１２には受孔２６が、爪部４２と相対向する部分に穿孔されており、爪部４２と受孔２６を嵌合させることで左パネルヒータ１５を固定設置する。取外すときは左パネルヒータ１５をある程度の強さで引き抜くことで爪部４２が受孔２６から外れる。

このような構成にすれば、電気ヒータ２３がプラスチックよりなる一体パネル４１に埋設されているため、境界に空気層が無く熱抵抗の小さい状態で設置することが可能となり、左パネルヒータ１５は効率の高い輻射暖房が可能となる。そして、容易に脱着可能な暖房装置を提供することができる。右パネルヒータ（図示せず）も、左パネルヒータ１５とほぼ同様な構成により埋設成形されている。

（実施の形態３）
第３の実施の形態では、左パネルヒータ１５の断面図構成として、図４、図８とは異なる構成を図９に示す。なお、第１の実施の形態でも述べた通り、右パネルヒータ１６は左パネルヒータ１５と同様の構成であり、図９に示す断面図構成は右パネルヒータ１６にも適用できるものである。

図９は、本実施の形態における左パネルヒータ１５の断面図構成である。左パネルヒータ１５は、可撓性とＰＴＣ特性を持つ面状の電気ヒータ２３が、柔軟性のある布状部材５１と柔軟性がある断熱材５２により挟持される構成となっている。挟持する方法としては、布状部材５１と断熱材５２の周囲を縫付ける等の方法がある。

そして、左パネルヒータ１５の断熱材５２の裏面には、面ファスナー５３も縫い付けられている。これを、車両床に着設されているフロアカーペット５４に押圧することで面ファスナー５３とフロアカーペット５４の繊維とが結合し脱着可能に固定設置できる。貼り付ける場所は、センターコンソール１１の運転席側、足部方向へ延びる車両内壁面部分や、運転席側ドアと嵌合する自動車内壁面の足部方向へ延びるドア前パネルの車両内壁面に取り付ける。この構成により、容易に脱着可能な暖房装置を提供することができる。

また、柔軟性のある素材で構成されているため、フロアカーペット５４の形状が局面や凹凸があっても、左パネルヒータ１５を同様な形状に容易に変形させて固定できるので、形状にかかわらず設置することが可能である。

なお、布状部材５２を用いる例を説明したがこれに限られるわけではなく、可撓性を持つフィルム状樹脂で構成してもかまわない。その場合、布状部材５１と電気ヒータ２３および断熱材５２は、接着や熱溶着などで挟持する方法などがある。

なお、左パネルヒータ、右パネルヒータは、同一材質である必要はなく、左パネルヒータを硬質な樹脂、右パネルヒータを柔軟な布状部材とするなど、混在配置してもかまわない。

以上のように、本発明にかかる車両用暖房装置は、車室内のみならず、航空機や劇場等のさまざまな座席での多様な暖房に展開が可能である。

本発明の実施の形態１における自動車用暖房装置の構成図 本発明の実施の形態１における自動車用暖房装置の側面図 本発明の実施の形態１における自動車用暖房装置の側面図 本発明の実施の形態１における自動車用暖房装置の断面図 本発明の実施の形態１における自動車用暖房装置の温度調節部の構成図 本発明の実施の形態１における自動車用暖房装置の温度調節部の構成図 本発明の実施の形態１における自動車用暖房装置を設置した自動車の平面断面図 本発明の実施の形態２における自動車用暖房装置の断面図 本発明の実施の形態３における自動車用暖房装置の断面図 従来の自動車用暖房装置の構成図

符号の説明

１０ 自動車用暖房装置
１１ センターコンソール
１２ コンソール前方パネル（車両内壁面）
１３ 運転席側ドア
１４ ドア前パネル（車両内壁面）
１５ 左パネルヒータ（第１のパネル部材）
１６ 右パネルヒータ（第２のパネル部材）
２０ 圧電センサ（在席検出手段）
２３ 電気ヒータ（可撓性とＰＴＣ特性を持つ面状電気ヒータ）
２４ 断熱材（断熱性部材）
３０ エアコン動作ダイヤル（車内空調装置）
３１ 温度調節ダイヤル（車内空調装置）
４６ センタートンネル側面（車両内壁面）
４７ 後部ドア嵌合部の自動車内壁面（車両内壁面）
４８ 温度コントローラ（温度設定手段）
５４ フロアカーペット（車両内壁面）

Claims (12)

1. 面状電気ヒータと、前記面状電気ヒータを裏面に配置するパネル部材とを備え、前記パネル部材を足部に隣接する車両内壁面に少なくとも２つ配置した自動車用暖房装置。
2. センターコンソールは、足部方向に延出して設置された第１のパネル部材を有し、前記第１のパネル部材の裏面に面状電気ヒータを配置した請求項１記載の自動車用暖房装置。
3. ドアと嵌合する車両内壁面は、足部方向に延出して設置された第２のパネル部材を有し、前記第２の延設部材の裏面に面状電気ヒータを配置した請求項１記載の自動車用暖房装置。
4. 第１のパネル部材と第２のパネル部材は、それぞれ車両内壁面に脱着可能に配置する請求項１から３のいずれか１項記載の自動車用暖房装置。
5. 面状電気ヒータは、樹脂に一体に埋設成形されて構成した請求項１から４のいずれか１項記載の自動車用暖房装置。
6. 内装部材の裏面に配置した面状電気ヒータに重ねて断熱性部材を配置する構成とした請求項１から５のいずれか１項記載の自動車用暖房装置。
7. 面状電気ヒータはＰＴＣ特性を持つ面状電気ヒータである請求項１から６のいずれか１項記載の自動車用暖房装置。
8. 第１のパネル部材と第２のパネル部材の少なくともどちらか一方が柔軟性部材よりなり、可撓性を持つ面状電気ヒータを裏面に配置する構成とした請求項１から７のいずれか１項記載の自動車用暖房装置。
9. 座席に、人の着座の有無を検出する在席検出手段を有する構成とした請求項１から８のいずれか１項記載の自動車用暖房装置。
10. 車内空調装置と連動する請求項１から８のいずれか１項記載の自動車用暖房装置。
11. 各座席に面状電気ヒータの温度設定手段を配置した請求項１から８のいずれか１項記載の自動車用暖房装置。
12. 請求項１から請求項１１に記載のいずれか１項に記載の自動車用暖房装置を搭載した自動車。

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