JP2015145182A - 車両用暖房装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両用暖房装置が、空調装置から吹き出される空調風に影響されないようにした車両用暖房装置を提供する。【解決手段】車室Ｒ内の上壁部１２をパネル状の電気ヒータ２０の放射熱で加熱して、加熱された上壁部１２の輻射熱により車室Ｒ内を暖房する車両用暖房装置１において、電気ヒータ２０と上壁部１２との間に間隙を設けて、車両用暖房装置とは別に設けた空調装置の空調風が上壁部１２にあたっても、間隙が断熱層と機能して、電気ヒータ２０が空調風の影響を直接受けないようにした。【選択図】図１

Description

本発明は、車両用暖房装置に関する。

特許文献１には、車室内の壁部（表面部材）を加熱して、加熱された壁部からの輻射熱で車室内を暖房する車両用暖房装置が開示されている。

特開２０１０−５２７１０号公報

特許文献１の車両用暖房装置では、パネル状の電気ヒータにより壁部を加熱するようになっており、このパネル状の電気ヒータは、壁部の裏面に接触した状態で設けられている。

一般に、車室内には、空調風により車室内の空調を行う空調装置が、車両用暖房装置とは別に設けられており、空調装置から吹き出される空調風により、車室内を空調するようになっている。
ここで、空調装置から吹き出される空調風が、裏面に電気ヒータが設けられた壁部の領域に当たると、空調風の温度によっては、暖められた壁部とその裏側に設けた電気ヒータとが冷やされることがあり、かかる場合には、電気ヒータの暖房効率が悪くなってしまう。

よって、車両用暖房装置が、空調装置から吹き出される空調風に影響されないようにすることが求められている。

本発明は、車室内の壁部をパネル状の電気ヒータの放射熱で加熱して、加熱された壁部の輻射熱により車室内を暖房する車両用暖房装置において、電気ヒータと壁部との間に間隙を設けたことを特徴とする車両用暖房装置とした。

本発明によれば、壁部と電気ヒータとの間に間隙が設けられており、電気ヒータが壁部に直接接していないので、空調風が壁部に当たっても、壁部に当たった空調風の影響が電気ヒータに直接及ばない。
よって、車両用暖房装置の暖房効率が、空調風の影響を受けて悪化することを好適に防止できる。

実施の形態にかかる車両用暖房装置１の設置例を説明する図である。 実施の形態にかかる車両用暖房装置１の構造を説明する概略図である。 変形例にかかる車両用暖房装置の構造を説明する概略図である。 他の変形例にかかる車両用暖房装置の構造を説明する概略図である。 他の変形例にかかる車両用暖房装置の構造を説明する概略図である。 他の変形例にかかる車両用暖房装置の構造を説明する概略図である。

以下、本発明の第１の実施形態にかかる車両用暖房装置１について説明する。
図１は、車両の車室Ｒ内における車両用暖房装置１の設置例を説明する図であり、（ａ）は、車室Ｒにおける助手席側から見た運転席Ｓ周辺の図であり、（ｂ）は、（ａ）における領域Ｋの拡大図である。

車室Ｒ内では、ブレーキペダルやアクセルペダルなどのフットペダルＰが運転者Ｗの足元に配置されており、フットペダルＰの車両前方側には、エンジン側と車室Ｒ側とを区画する壁部１０が設けられている。

壁部１０は、車室Ｒ内の床面１０ａから上方に直線状に延びる前壁部１１と、前壁部１１の上端から運転席Ｓ側に延びる上壁部１２とを有しており、上壁部１２は、前壁部１１との境界となる屈曲部１１ａから運転席Ｓ側に向かうにつれて床面１０ａからの高さが高くなる向きで傾斜している。
この上壁部１２は、運転席に着座した運転者Ｗの脚部Ｗａから上方に離れた位置を、脚部Ｗａに沿って直線状に延びており、この上壁部１２では、運転者Ｗの脚部Ｗａに対向する位置の裏側に車両用暖房装置１が設けられている。

車両用暖房装置１は、上壁部１２との間に間隔Ｔａを空けて設けられており、この車両用暖房装置１の放射熱で上壁部１２が加熱されると、加熱された上壁部１２からの輻射熱により、運転者Ｗの脚部Ｗａの近傍が暖められるようになっている。

次に、第１の実施形態にかかる車両用暖房装置１の構造について説明する。
図２は、車両用暖房装置１を説明する図であり、（ａ）は、車両用暖房装置１を車室Ｒ側から見た平面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。なお、図２の（ｂ）では、電気ヒータ２０の内部構造の図示を省略している。

図２に示すように、車両用暖房装置１は、熱線（赤外線）を放射するパネル状の電気ヒータ２０を有している。この電気ヒータ２０は、平面視において矩形形状を成しており、上壁部１２との対向面が、熱線の放射面２０１となっている。

この電気ヒータ２０は、上壁部１２の裏面に、断熱部材から成る筒状のスペーサ３０を介して取り付けられており、電気ヒータ２０は、スペーサ３０の中央部に形成された開口部３０１内に収容されている。

スペーサ３０の厚みＴｂは、電気ヒータ２０の厚みＴｃよりも大きくなっており、開口部３０１内に収容された電気ヒータ２０は、スペーサ３０の厚み方向における一方の開口側に固定されている。

この状態において、電気ヒータ２０の背面２０２は、スペーサ３０の一方の開口側に位置しており、この背面２０２には、スペーサ３０の一方の開口を封止する断熱部材４０が、全面に亘って接触している。

スペーサ３０は、他方の開口側を上壁部１２の裏面１２２に接触させた状態で、上壁部１２に取り付けられており、スペーサ３０を上壁部１２に取り付けると、開口部３０１内に収容された電気ヒータ２０は、その放射面２０１を上壁部１２に向けると共に、上壁部１２との間に間隙５０を確保した状態で配置されるようになっている。
ここで、間隙５０の厚みＴａは、Ｔａ＝Ｔｂ−Ｔｃとなる。

この状態において電気ヒータ２０は、断熱材から成るスペーサ３０と断熱部材４０とで囲まれた有底筒状の空間内に位置しており、電気ヒータ２０は、上壁部１２の裏面１２２側で、周囲から断熱された状態で配置されるようになっている。

上壁部１２における電気ヒータ２０に対向する領域は、電気ヒータ２０の放射熱で加熱される加熱領域Ｇとなっており、この加熱領域Ｇには、上壁部１２を厚み方向に貫通する貫通孔１２３が複数設けられている。
実施の形態では、複数の貫通孔１２３が加熱領域Ｇの長手方向に所定間隔で直線状に並んだ穴列Ｌａが、加熱領域Ｇの幅方向に複数設けられており、加熱領域Ｇの幅方向で隣接する穴列Ｌａ、穴列Ｌａは、一方の穴列Ｌａの貫通孔１２３が、他方の穴列Ｌａで隣接する貫通孔１２３と貫通孔１２３の間に位置するように配置されている。

上壁部１２の電気ヒータ２０に対向する加熱領域Ｇの裏面１２２には、熱線を反射する反射膜１２４が設けられており、電気ヒータ２０の放射熱のうち、上壁部１２における貫通孔１２３が設けられていない領域に到達した熱線が、反射膜１２４により、電気ヒータ２０側に反射されるようになっている。

かかる構成の車両用暖房装置１の作用を説明する。
電気ヒータ２０の放射面２０１から放射された放射熱のうち、上壁部１２の貫通孔１２３に到達した放射熱は、貫通孔１２３を通って車室Ｒ内に放射されて、電気ヒータ２０の正面に位置する運転者Ｗの脚部Ｗａなどを直接暖めることになる。

また、上壁部１２の貫通孔１２３が設けられていない領域に到達した放射熱は、貫通孔１２３が設けられていない領域に設けた反射膜１２４により、電気ヒータ２０側に反射される。この際に、上壁部１２における貫通孔１２３が設けられていない領域は、放射熱により加熱されて、車室Ｒ内に輻射熱を放出するので、電気ヒータ２０の正面に位置する運転者Ｗの脚部Ｗａなどが輻射熱により暖められることになる。
また、反射膜１２４で反射された放射熱が、電気ヒータ２０自体及び上壁部１２と電気ヒータ２０との間の間隙５０も暖めることになる。

ここで、電気ヒータ２０は、上壁部１２との間に間隙５０を空けて設けられているので、車両用暖房装置１とは別に設けられた空調装置の空調風が、上壁部１２の電気ヒータ２０が設けられた加熱領域Ｇに当たって上壁部１２を冷やしても、間隙５０内の空気が断熱層として機能するので、空調風の影響が電気ヒータ２０に直接及んで電気ヒータ２０の温度を低下させることがない。
よって、電気ヒータ２０が空調風の影響を直接受けず、空調風に起因する暖房効率の悪化を防止することができる。
とくに、反射膜１２４で反射された放射熱が、電気ヒータ２０自体及び上壁部１２と電気ヒータ２０との間の間隙５０を暖めているので、間隙５０が、暖められた電気ヒータ２０を保温する断熱層としてより確実に機能する。よって、暖められた電気ヒータ２０が断熱層として機能する間隙５０により保温されるので、このことによっても暖房効率の悪化を防止できる。

以上の通り、実施の形態では、
車室Ｒ内の前壁部１１の上壁部１２をパネル状の電気ヒータ２０の放射熱で加熱して、加熱された上壁部１２の輻射熱により車室Ｒ内を暖房する車両用暖房装置１において、電気ヒータ２０と上壁部１２との間に間隙５０を設けた構成とした。

このように構成すると、車両用暖房装置１とは別に設けられた空調装置の空調風が、上壁部１２における電気ヒータ２０が設けられる加熱領域Ｇに当たって上壁部１２を冷やした場合であっても、間隙５０内の空気が断熱層として機能するので、空調風が電気ヒータ２０を直接冷やすことがない。
よって、電気ヒータ２０は空調風の影響を直接受けず、空調風に起因する暖房効率の悪化を防止することができる。

上壁部１２では、電気ヒータ２０の放射熱で加熱される加熱領域Ｇに、放射熱を通過させる複数の貫通孔１２３（貫通部）が、上壁部１２の厚み方向に貫通して形成されている構成とした。

このように構成すると、電気ヒータ２０の放射面２０１から放射された放射熱のうち、上壁部１２の貫通孔１２３に到達した放射熱は、貫通孔１２３を通って車室Ｒ内に放射されて、電気ヒータ２０の正面に位置する運転者Ｗの脚部Ｗａなどを直接暖めることになる。よって、加熱された加熱領域Ｇからの輻射熱のみで暖房する場合よりも、より効率の良い暖房効果が期待される。

ここで、加熱領域Ｇに設けた複数の貫通孔１２３の開口径および数は、加熱領域Ｇの車室内側の面に吹き付けられた空調装置の空調風が、貫通孔１２３を通って間隙５０側に流入しない開口径および数に設定されているので、空調装置の空調風が間隙５０内に流入して電気ヒータ２０が直接冷やされて、電気ヒータ２０の効率が低下しないようにされている。

このように、電気ヒータ２０が空調装置の空調風で冷やされて暖房効率が低下しないようにしているので、電気ヒータ２０の消費電力を抑えることができるようになっている。
よって、車両用暖房装置１がバッテリ駆動される電気自動車に搭載されている車両用暖房装置１である場合には、電気ヒータ２０の消費電力が抑えられるようになっているので、バッテリが大きく消耗することを好適に防止できる。

電気ヒータ２０は、放射面２０１を加熱領域Ｇに向けて設けられており、貫通孔１２３は、加熱領域Ｇを放射面２０１の垂線方向に貫通した貫通孔である構成とした。

このように構成すると、車室内における加熱領域Ｇに対向する領域を効果的に暖房することができる。

加熱領域Ｇでは、放射熱が作用する側の裏面１２２に、放射熱を反射する反射膜１２４（反射層）が設けられている構成とした。

このように構成すると、反射膜１２４で反射された放射熱が、上壁部１２と電気ヒータ２０との間の間隙５０を暖めるので、間隙５０が電気ヒータ２０を保温する断熱層としてより確実に機能する。よって、空調装置の空調風で加熱領域Ｇが冷やされても、冷やされた加熱領域Ｇの温度が電気ヒータ２０に伝わりにくくなるので、空調装置の空調風に起因して、電気ヒータの効率が悪化することをより好適に防止できる。

ここで、前記した実施の形態では、貫通孔１２３は、加熱領域Ｇを放射面２０１の垂線方向に貫通した貫通孔である場合を例示したが、図３に示す貫通孔１２３のように、貫通孔１２３を、放射面２０１の垂線方向（図中Ｘ１参照）に対して所定角度θ傾斜して設けるようにしても良い。

このようにすると、貫通孔１２３を通って車室Ｒ内に放射される放射熱を、特定の方向に向けて放射することが可能となる。
よって、運転者Ｗの特定の部分、例えば足首を狙って暖房することができる。よって、人が寒さを感じやすい部位を狙って暖めることで、運転者の暖房感が向上することが期待できる。

この場合において、貫通孔１２３の内周面に、前記した反射膜１２４を設けても良い。
貫通孔１２３が放射面２０１の垂線方向（図中Ｘ１参照）に対して傾斜していると、放射面２０１からの放射熱のうち、貫通孔１２３内に到達した放射熱は、当該貫通孔１２３の内周面に設けた反射膜１２４で反射を繰り返しながら最終的に車室Ｒ内に放射される。
これにより、貫通孔１２３から車室Ｒ内に放射される放射熱の量を増やすと共に、放射される放射熱に指向性を持たせることができる。

さらに、前記した実施の形態では、加熱領域Ｇに設けた貫通部が、断面形状が円形を成す貫通孔１２３である場合を例示したが、図４に示すように、断面形状が矩形形状を成す貫通孔１２３を、加熱領域Ｇの長手方向と幅方向に並べた貫通部としても良い。
このようにすることによっても、前記した実施の形態と同様の作用効果が発揮される。

また、前記した実施の形態では、電気ヒータ２０の放射面２０１を上壁部１２の加熱領域Ｇに向けて設ける場合を例示したが、図５に示すように、電気ヒータ２０の放射熱を反射して加熱領域Ｇに誘導する誘導部材１００を設ける構成としても良い。

この場合において、誘導部材１００は、上壁部１２（加熱領域Ｇ）に対して所定角度θ傾斜して設けられており、車両後方側（運転席Ｓ側）から車両前方側に向かうにつれて、上壁部１２との間隔ｈ１が大きくなる向きで傾斜している。
なお、誘導部材１００における加熱領域Ｇと対向する面には、放射熱を反射する反射面１０１が設けられている。

電気ヒータ２０は、誘導部材１００の車両前方側の一側に位置しており、この電気ヒータ２０は、当該電気ヒータ２０における放射面２０１の垂線Ｘ１と、上壁部１２における加熱領域Ｇの垂線Ｘ２とを直交させる向きで設けられている。また、電気ヒータ２０は、放射面２０１から放射した放射熱が誘導部材１００の反射面１０１に当たる位置に設けられている。

前記した実施の形態の場合のように、電気ヒータ２０の放射面２０１を加熱領域Ｇに対向させて電気ヒータ２０を配置した場合、電気ヒータ２０により加熱領域Ｇの全面を加熱するためには、電気ヒータ２０の放射面２０１の面積は、加熱領域Ｇの面積よりも大きくする必要がある（図２の（ｂ）参照）。
図５に示すように、誘導部材１００により反射させた電気ヒータ２０の放射熱で加熱領域Ｇを加熱する場合には、電気ヒータ２０における垂線Ｘ２方向の高さｈ２を低くすることができるので、放射面２０１の面積は、加熱領域Ｇの面積よりも小さくできる。
よって、電気ヒータ２０の放射面２０１の面積を加熱領域Ｇよりも小さくすることで、電気ヒータ２０の外形を小さくすることができる。これにより、上壁部１２の裏側の狭い空間に電気ヒータ２０を配置することができる。

さらに、放射熱を放射する放射面２０１の加熱領域を小さくできるので、電気ヒータ２０の消費電力を抑えることが期待できる。

なお、電気ヒータ２０は、前記した実施の形態と同様に、筒状の断熱部材からなるスペーサ３０と断熱部材４０とで形成された有底筒状の空間内に位置している。このため、電気ヒータ２０は、周囲から断熱された状態で配置されており、周囲が冷やされても、冷やされた周囲の温度が電気ヒータ２０に伝わり難くなるので、電気ヒータ２０が冷やされることに起因する暖房効率の低下を防止できる。

図６は、車両用暖房装置の変形例を示す図であり、（ａ）は、変形例にかかる車両用暖房装置の概略構成図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ矢視図である。

前記した実施の形態及び変形例では、貫通孔１２３が、壁部１０の上壁部１２に直接設けられている場合を例示したが、図６に示すように、上壁部１２に設けた開口１２５に対して着脱自在とされたサブパネル２００（板状部材）に貫通孔１２３を設けた構成としても良い。

かかる場合、サブパネル２００が加熱領域Ｇとなり、このサブパネル２００を上壁部１２とは別の材料から形成することができる。よって、サブパネル２００を構成する材料を、例えば蓄熱性の高い材料で構成すると、電気ヒータ２０で暖められたサブパネル２００を長時間に亘って暖められた状態で保持することができるので、暖房効果の持続時間が長くなることが期待できる。
とくに、サブパネル２００がある程度蓄熱した時点で、電気ヒータ２０を切っても、暖房効果が持続するので、電気ヒータ２０による電力消費を好適に抑えることが期待できる。

また、貫通孔１２３の貫通方向が異なる複数のサブパネルを予め用意しておき、運転者に応じて貫通孔の向きが最適となるサブパネルを選択して取り付けることが可能となる。かかる場合には、運転者Ｗの特定の部分、例えば寒さを感じやすい部位を狙って暖めることが可能となるので、運転者の暖房感が向上することが期待できる。

なお、前記した実施の形態では、加熱領域Ｇに貫通孔１２３を開ける場合を例示したが、加熱領域Ｇは、上壁部１２の開口１２５を塞ぐメッシュシートとしてもよい。
このようにすると、メッシュシートの開口が貫通孔１２３としての機能を果たし、前記した実施の形態と同様の作用効果が発揮される。

なお、上壁部１２やサブパネル２００の加熱領域Ｇの材質は、電気ヒータ２０の放射熱を透過させやすい樹脂を用いてもよい。
このようにすると、電気ヒータ２０の放射熱が、加熱領域Ｇの樹脂部分を透過して運転者Ｗの脚部Ｗａなどに直接放射される。これにより、運転者Ｗの脚部Ｗａは、透過した放射熱により直接暖められ、暖房感を向上させることができる。

また、上壁部１２やサブパネル２００の加熱領域Ｇの材料は、比熱の高い材料（高比熱材料）を用いてもよい。高比熱材料は蓄熱性能が高いので、高比熱材料で構成される加熱領域Ｇから、輻射熱が長時間放射されることになり、暖房効果を向上させることが期待できる。

また、上壁部１２やサブパネル２００の加熱領域Ｇの材料は、放射熱を効率的に反射する材料を用いてもよい。このような材料の例として、アルミニウムや金や銀などが挙げられる。
このようにすると、加熱領域Ｇの貫通孔１２３が設けられていない領域に当たった放射熱は、電気ヒータ２０側に効率よく反射される。よって、反射した放射熱で間隙５０と電気ヒータ２０が暖められ、暖められた間隙５０が、暖められた電気ヒータ２０を保温する断熱層として、より確実に機能するので、暖房効率の向上が期待できる。

また、上記した実施の形態では、スペーサ３０の材質は断熱部材を用いたが、例えば、ゴムやシリコーンなどの衝撃吸収部材を用いてもよい。
このように構成すると、車両用暖房装置を運転者Ｗの脚部Ｗａ近傍の上壁部１２に設けた場合、例えば、運転者Ｗの脚部Ｗａが、上壁部１２の加熱領域Ｇに当たったとしても、衝撃吸収部材がその衝撃を吸収するので、加熱領域Ｇやその裏側の電気ヒータ２０の破損を防止できる。

また、上記した実施の形態では、電気ヒータ２０を、運転者Ｗの脚部Ｗａ上方で、脚部Ｗａに沿って直線状に延びる上壁部１２の裏面に設けたが、電気ヒータ２０をフットペダルＰ側方の壁部（図示せず）の裏面に設けてもよい。

本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内でなしうるさまざまな変更、改良が含まれる。

１ 車両用暖房装置
１０ 壁部
１１ 前壁部
１２ 上壁部
１２１ 表面
１２２ 裏面
１２３ 貫通孔
１２４ 反射面
２０ 電気ヒータ
２０１ 放射面
２０２ 背面
３０ スペーサ
４０ 断熱部材
５０ 間隙
１００ 反射板
Ｒ 車室
Ｗ 運転者
Ｗａ 脚部
Ｓ 運転席
Ｇ 加熱領域

Claims (8)

1. 車室内の壁部をパネル状の電気ヒータの放射熱で加熱して、加熱された壁部からの輻射熱により車室内を暖房する車両用暖房装置において、
   前記電気ヒータと前記壁部との間に間隙を設けたことを特徴とする車両用暖房装置。
2. 前記壁部では、前記電気ヒータの放射熱で加熱される加熱領域に、前記放射熱を通過させる貫通部が複数設けられていることを特徴とする請求項１に記載の車両用暖房装置。
3. 前記電気ヒータは、放射面を前記加熱領域に向けて設けられており、
   前記貫通部は、前記加熱領域を前記放射面の垂線方向に貫通した貫通孔であることを特徴とする請求項２に記載の車両用暖房装置。
4. 前記電気ヒータは、放射面を前記加熱領域に向けて設けられており、
   前記貫通部は、前記加熱領域を貫通した貫通孔であり、前記貫通孔は、前記放射面の垂線方向に対して所定角度傾斜していることを特徴とする請求項２に記載の車両用暖房装置。
5. 前記電気ヒータの放射熱を反射して、前記加熱領域に誘導する誘導部材を有することを特徴とする請求項２に記載の車両用暖房装置。
6. 前記加熱領域は、前記壁部に設けた開口に対して着脱自在とされた板状部材であり、前記貫通部は、前記板状部材に設けられていることを特徴とする請求項２から請求項５の何れか一項に記載の車両用暖房装置。
7. 前記加熱領域では、前記放射熱が作用する側の面に、前記放射熱を反射する反射層が設けられていることを特徴とする請求項２から請求項６の何れか一項に記載の車両用暖房装置。
8. 前記加熱領域は、前記壁部に設けた開口を塞ぐメッシュシートであり、前記貫通部は、前記メッシュシートの開口であることを特徴とする請求項２から請求項５の何れか一項に記載の車両用暖房装置。

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