JP5515201B2

JP5515201B2 - 車両用暖房装置

Info

Publication number: JP5515201B2
Application number: JP2007158247A
Authority: JP
Inventors: 弘之荻野; 範幸米野; 聡有馬; 直仁朝見
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-03-29
Filing date: 2007-06-15
Publication date: 2014-06-11
Anticipated expiration: 2027-04-26
Also published as: JP2012035844A; JP5375931B2; JP2008265716A

Description

本発明は、車両用の暖房装置に関する。

従来、この種の車両用暖房装置は特許文献１にて開示されている。この従来技術では、車室内の内装部材の表面に沿って面状の電気ヒータを配置し、この電気ヒータの表面上に、熱放射率の高い材料により構成される熱放射部材を配置している。そして、前記電気ヒータの発熱により熱放射部材を加熱して、熱放射部材の表面から赤外線を放射するようになっている。
特開２００５−２１２５５６号公報

ところが、上記従来技術では、乗員の体格や着座姿勢、運転中の身体動作等によっては、乗員の身体の一部が熱放射部材に触れ続けることがあり、その場合、接触した部位が不要に加熱され、不快感を生じたり、低温やけどを生じる可能性があるといった課題があった。

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、万一、接触しても不要に加熱されることのない車両用暖房装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明に係る車両用暖房装置は、車室内の内装部材の車外側に配設された加熱手段と、前記内装部材の表面に配設された熱放射部材と、前記加熱手段の車外側に配設された断熱材とを備え、前記熱放射部材は表面に接触熱抵抗を増加する加工が施され、前記内装部材は少なくとも前記加熱手段が配設された領域が熱伝導性の良い材質の材料で構成されたことを特徴とするものである。

本発明の車両用暖房装置は、熱放射部材の表面に接触熱抵抗を増加する加工が施されているので、万一、乗員の身体の一部が前記熱放射部材に接触しても、接触熱抵抗が大きいため、加熱手段からの熱伝導がされにくくなり、接触部位が不要に加熱されることがない。

第１の発明は、車室内の内装部材の車外側に配設された加熱手段と、前記内装部材の表面に配設された熱放射部材と、前記加熱手段の車外側に配設された断熱材とを備え、前記熱放射部材は表面に接触熱抵抗を増加する加工が施され、前記内装部材は少なくとも前記加熱手段が配設された領域が熱伝導性の良い材質の材料で構成されたことを特徴とするものである。

また、第２の発明は、特に第１の発明において、熱放射部材は、起毛加工、植毛加工、シボ加工、エンボス加工の少なくとも１つが施されたものである。

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の実施の形態を図１から図２を参照して説明する。

図１は本発明の第１の実施の形態における車両用暖房装置を備えたサイドドアバネル１の外観図である。ここで、サイドドアパネル１は右ハンドル車の運転席側サイドドア用である。図中、内装部材としてのサイドドアパネル１には加熱手段２が配設されている。加熱手段２は不織布に極細のヒータ線を蛇行させてシート状に成型したものである。ヒータ線近傍にはサーミスタが配設されている。また、図示しないが、前記サーミスタ出力が予め設定された設定温度になるよう前記ヒータ線の通電を制御する制御手段を備えている。

図２は図１のＡＡ断面における構成図である。図中、加熱手段２はサイドドアバネル１の表面に配設され、加熱手段２の表面には熱放射部材３が配設されている。尚、図中、正面左側が車内側、右側が車外側である。熱放射部材３は、例えば、薄手のウレタンシートに面状の化繊生地を接着した構成で、さらに、車内側の表面（化繊生地の表面）は起毛加工されている。加熱手段２は運転者が着座した時、膝〜下腿部に輻射熱が効率よく当たるような位置に配設されている。

上記構成により、加熱手段２のヒータ線に通電すると前記制御手段により、前記サーミスタ出力が予め設定された設定温度になるよう前記ヒータ線の通電が制御される。この時、ヒータ線の発熱により熱放射部材３から輻射熱が発生して、着座中の運転者の膝〜下腿部に輻射されて運転者の膝〜下腿部が暖まる。

また、万一、運転者の身体の一部が熱放射部材３に接触しても、熱放射部材３の表面が起毛加工されていて接触熱抵抗が大きいため、加熱手段２からの熱伝導がされにくくなり、接触部位が不要に加熱されることがない。

尚、上記実施例では、熱放射部材３は表面を起毛加工したが、熱放射部材３の表面をシボ加工したり、エンボス加工して接触熱抵抗を増加する構成にしてもよく、接触熱抵抗を増加する構成であれば、上記実施例に限定するものではない。

また、サイドドアバネル１は、その熱伝導率が熱放射部材３の熱伝導率よりも低いものを選定するのが好ましい。この構成によれば、加熱手段２で発生した熱がサイドドアバネル１を伝わって熱放散されにくくなり、熱放射部材３からの熱輻射を効率的に行える。

また、サイドドアパネル１にはカーオーディオのスピーカが装着される場合があるが、その場合は、スピーカの場所を避けて加熱手段２を配設する構成とすればよい。

（実施の形態２）
本発明の第２の実施の形態を図３を参照して説明する。

図３は本実施の形態における図１のＡＡ断面に対応した断面おける構成図である。本実
施の形態では、図３に示したように、サイドドアパネル１の車外側に加熱手段２が配設され、車内側に熱放射部材３が配設されている。そして、加熱手段２の車外側表面には断熱部材４が配設されている。本実施の形態におけるサイドドアパネル１として、少なくとも加熱手段２が配設されている領域には、熱伝導性の良い材質の材料、例えば、樹脂に金属粒子を混練した複合材料を使用する。

断熱部材４と熱伝導性の良いサイドドアパネル１により、加熱手段２で発生した熱は効率的に熱放射部材３に伝わって車内側に輻射される。また、サイドドアパネル１の車内側に加熱手段２を配設していないので、ヒータ線による熱放射部材３の局部的な盛り上がり等の外観上の不具合が発生しない。

（実施の形態３）
本発明の第３の実施の形態を図４を参照して説明する。

図４は本実施の形態における構成図で、図１のＡＡ断面に対応している。本実施の形態では、図４に示したように、サイドドアパネル１には加熱手段２が配設され、加熱手段２を覆うとともに加熱手段２から発生する熱放射を透過する被覆手段５を備えている。図中、正面左側が車内側、右側が車外側である。

被覆手段５は、加熱手段２との間に空隙部６を備え、被覆面が所定の開口率を有したメッシュ部材７を有している。空隙部６は加熱手段２とメッシュ部材７との間にスペーサ等を設けることにより形成される。メッシュ部材７は、例えば、金属製または樹脂製の細線を格子状やグリル状に成形して所定の開口率となるように構成する。また、実施の形態１と同様に、加熱手段２は不織布に極細のヒータ線を蛇行させてシート状に成型したものである。

尚、車室内側への熱放射の効率を高めるため、ヒータ線は車室内側の不織布表面に配設されている。ヒータ線近傍にはサーミスタが配設されている。また、図示しないが、前記サーミスタ出力が予め設定された設定温度になるよう前記ヒータ線の通電を制御する制御手段を備えている。

上記構成により、加熱手段２のヒータ線に通電すると前記制御手段により、前記サーミスタ出力が予め設定された設定温度になるよう前記ヒータ線の通電が制御される。この時、ヒータ線の発熱により輻射熱が発生して、それがメッシュ部材７の開口部を透過して着座中の運転者の膝〜下腿部に輻射されて運転者の膝〜下腿部が暖まる。

また、万一、運転者の身体の一部がメッシュ部材７に接触しても、メッシュ部材７自体は加熱手段２の輻射熱を透過して昇温しないので、接触部位が不要に加熱されることがない。

尚、メッシュ部材７に使用する金属製または樹脂製の細線の表面を起毛加工やシボ加工、エンボス加工してもよく、メッシュ部材６の接触熱抵抗が大きくなり、接触部位が不要に加熱されることがさらに無くなる。

また、上記実施の形態では、被覆手段５は、加熱手段２との間に空隙部６を備え、被覆面が所定の開口率を有したメッシュ部材６を有した構成としたが、被覆面を高密度ホリエチレン等の赤外線透過材料をシート状やフィルム状、格子状、グリル状等に成形して構成してもよく、人体が吸収する赤外線領域の輻射熱を被覆面が透過するので、同様な効果がある。

（実施の形態４）
本発明の第４の実施の形態を図５を参照して説明する。

図５（ａ）は本実施の形態を適用したサイドドアパネル１の外観図、図５（ｂ）はスピーカ用カバー８と加熱手段２、スピーカ９の構成図である。図５（ａ）（ｂ）に示したように、本実施の形態では、実施の形態３のメッシュ部材をドアパネルに設けられたカーオーディオ用のスピーカ用カバー８と兼用した構成としている。スピーカ用カバー８は実施の形態３のメッシュ部材と同様に所定の開口率を有している。そして、スピーカ用カバー８とスピーカ９の間に加熱手段２を配設している。図５（ｂ）のように、加熱手段２は不織布１０にヒータ線１１を蛇行させて配設し、スピーカ９からの音を透過させるよう複数の透過孔部１２を設けた構成となっている。加熱手段２とスピーカ用カバー８、加熱手段２とスピーカ９はスペーサを介して所定の空隙を設けながら接合されている。

上記構成により、加熱手段２のヒータ線に通電すると実施の形態３と同様に、前記制御手段により、前記サーミスタ出力が予め設定された設定温度になるよう前記ヒータ線の通電が制御される。この時、ヒータ線の発熱により輻射熱が発生して、それがスピーカ用カバー８の開口部を透過して着座中の運転者の膝〜下腿部に輻射されて運転者の膝〜下腿部が暖まる。

また、万一、運転者の身体の一部がスピーカ用カバー８に接触しても、スピーカ用カバー８自体は加熱手段２の輻射熱を透過して昇温しないので、接触部位が不要に加熱されることがない。

また、加熱手段２の不織布１０にはスピーカ９からの音を透過させるよう複数の透過孔部１２を設けた構成となっているので、通常のカーオーディオのスピーカとしての機能も損なわれることがない。

（実施の形態５）
本発明の第５の実施の形態を図６を参照して説明する。

図６（ａ）は本実施の形態における構成図（図１のＡＡ断面に対応）、図６（ｂ）は本実施の形態を車室内の天井面に配設した外観図である。本実施の形態では、図６（ａ）に示したように、加熱手段２は、発生した熱放射を所定の場所に集中させる集光部１３を備えている。集光部１３は凹レンズのような形状をしている。ここで、加熱手段２、空隙部６、メッシュ部材７、集光部１３のまとまりをヒータユニット１４とする。

上記構成により、加熱手段２のヒータ線に通電すると実施の形態３と同様に、前記制御手段により、前記サーミスタ出力が予め設定された設定温度になるよう前記ヒータ線の通電が制御される。ヒータ線の発熱により発生する輻射熱は、集光部１３の凹レンズ形状により、点Ｐ近傍に照射される。そして、図６（ｂ）に示したように、上記構成のヒータユニット１４を在席者の大腿部上の天井面に配設して、集光部１３により輻射熱の集光場所Ｐを大腿部にすれば、ヒータユニット１４からの輻射熱が集光されて大腿部に照射され、大腿部が加温される。

実施の形態１〜４のように、足元の輻射暖房が装備されていたり、シートヒータが装備されていると、下腿部や後大腿部は暖まるが、前大腿部については、エンジンが暖気運転に達してエアコンの暖房によって車室内が暖まらないと前大腿部は暖まらない。一方、本実施の形態によれば、天井面に配設したヒータユニット１４からの輻射熱が集光されて大腿部に照射されるので、前大腿部を速やかに加温でき、暖感が向上する。

（実施の形態６）
本発明の第６の実施の形態を図７を参照して説明する。

図７（ａ）は本実施の形態を適用した車室内を車内後方から見た外観図、図７（ｂ）は本実施の形態を適用した車室内を車内側方から見た外観図である。実施の形態１では加熱手段２を運転席側のサイドドアパネル１の座席足元側に対応する場所２１に配設したが、図７（ａ）に示すように、加熱手段２をインパネ１６の下部１７やセンターコンソール１８の左右側面１９、アクセルペダル横のボディ側面２０等の内装部材に配設してもよい。

また、図７（ｂ）に示すように、加熱手段２をサイドドアパネル１の座席肩口側に対応する場所２２や、後部座席のサイドドアパネル２３の座席足元側に対応する場所２４、座席肩口側に対応する場所２５の内装部材に配設する構成としてもよい。また、前席座席の背面部２６に配設して後部座席の在席者の足部〜脚部に熱輻射を当てる構成としてもよい。また、図示はしないが、加熱手段２を座席やサイドドアパネルに装備された肘掛や、座席前方の床面等に配設してもよい。

（実施の形態７）
本発明の第７の実施の形態を図８を参照して説明する。

図８は本実施の形態のヒータユニット２７の外観図である。ヒータユニット２７は図７（ａ）（ｂ）に示すようにインパネ１６の下部１７に配設されるもので、２つの加熱手段２８、２９を備えている。尚、加熱手段２８、２９に対応する熱放射部材や被覆手段は実施の形態１〜５のいずれかに記載されたものを使用する。そして、ヒータユニット２７をインパネ１６の下部１７に配設した際に、加熱手段２８、２９がそれぞれ在席者の右脚部と左脚部に沿って対向するように構成されている。特に、運転席側に適用する場合は、オートマチック車だと、右足をアクセル方向に、左足をレッグレストに置いて右脚部と左脚部がほぼ位置決めされるので、この脚部の位置に対向するように加熱手段２８、２９を配設するように構成すればよい。

上記構成により、加熱手段２８、２９に通電すると、加熱手段２８、２９の発熱によって発生する熱輻射がそれぞれ在席者の右脚部と左脚部に当たり、両脚が暖められる。そして、在席者の右脚部と左脚部に沿って対向するように加熱手段２８、２９を分割して配設しているので、ヒータユニット２７の全面に加熱手段を配設する構成に比べて、加熱手段が合理化できるとともに、暖房時の消費電力を低減でき、省エネ効果がある。

尚、以上の実施の形態１〜７では、加熱手段２としてヒータ線を使用したが、例えば、ＰＴＣ特性を有した面状のヒータを使用しても良く、通電後の立ち上がりが早く、かつ、ヒータ温度の過昇がなく安全性が向上するといったメリットがある。

（実施の形態８）
本発明の第８の実施の形態を図９を参照して説明する。

図９（ａ）は本実施の形態の車室内暖房システムのブロック図、図９（ｂ）は前記車室内暖房システムの制御モードを示す動作図である。図９（ａ）に示したように、本実施の形態は、車室内の暖房システムとして、実施の形態１〜４のような足元輻射暖房３０と、シートヒータ３１と、ステアリングホイールにヒータ線を内蔵したステアリングホイールヒータ３２と、エアコン３３とを備えている。制御手段３４はエンジンの温度センサ３５の温度信号を受けて、足元輻射暖房３０、シートヒータ３１、ステアリングホイールヒータ３２、エアコン３３の運転を制御する。

上記構成による動作を図９（ｂ）を用いて説明する。運転者が乗車して時刻ｔ０で足元輻射暖房、シートヒータ、ステアリングホイールヒータ、エアコンを作動させると、制御手段３４は、それぞれＦ１、Ｓ１、Ｗ１、Ａ１のモードで暖房を開始する。ここで、Ｆ１、Ｓ１、Ｗ１はフル通電モードである。Ａ１は予熱モードで、予熱モード中は送風を送らない。

次に、時刻ｔ１でエンジン温度が所定の温度に達すると、Ｆ１、Ｓ１、Ｗ１、Ａ１はＦ２、Ｓ２、Ｗ２、Ａ２のモードに変更される。ここで、Ｆ２、Ｓ２、Ｗ２は通電のオンオフ間隔や設定温度を１／ｆゆらぎのパターンで制御するモードで、快適性を保ちながら省エネ運転を行なうものである。また、Ａ１は温風吹き出しモードある。

上記のような制御モードにより、乗車後の初期は、足元輻射暖房、シートヒータ、ステアリングホイールヒータをメイン暖房にして、輻射暖房や接触暖房によって身体をすばやく、効率的に暖めることができる。また、エンジンが暖まるとエアコンによる暖房をメイン暖房にして室内を暖めるとともに、足元輻射暖房、シートヒータ、ステアリングホイールヒータはサブ暖房として電力使用を抑えながら、輻射暖房や接触暖房によって身体を補助暖房的に暖めることができる。このように、本実施の形態によれば、暖房初期は速熱性を重視して快適性を向上できるとともに、暖房安定時は省エネ性と快適性を両立させることができる。

（実施の形態９）
本発明の第９の実施の形態を図１０を参照して説明する。

図１０（ａ）は本実施の形態の車室内暖房システムのブロック図、図１０（ｂ）は前記車室内暖房システムの制御モードを示す動作図である。図１０（ａ）本実施の形態では、車室内の暖房システムとして、実施の形態１〜４のような足元輻射暖房３０と、シートヒータ３１と、ステアリングホイールヒータ３２と、エアコン３３とを備えている。制御手段３４はエンジンの温度センサ３５の温度信号と、運転席サイドドアのアウターハンドルのタッチセンサ３６の判定信号とを受けて、足元輻射暖房３０、シートヒータ３１、ステアリングホイールヒータ３２、エアコン３３の運転を制御する。タッチセンサ３６は、例えば、ドアハンドルに検出用電極を配設して静電容量の変化を検出したり、圧電センサをドアハンドルの可動部に配設してドアハンドル操作による可動部の振動や変位を検出する構成のものを使用する。

上記構成による動作を図１０（ｂ）を用いて説明する。運転者が乗車するために、時刻ｔ２で運転席サイドドアのアウターハンドルを操作すると、制御手段３４は、足元輻射暖房、シートヒータ、ステアリングホイールヒータをそれぞれＦ１、Ｓ１、Ｗ１のモードで暖房を開始する。ここで、Ｆ１、Ｓ１、Ｗ１はフル通電モードである。そして、運転者が時刻ｔ４で乗車してエアコンを作動させると、エアコンはＡ１の予熱モードで作動する。予熱モード中は送風を送らない。

次に、時刻ｔ４でエンジン温度が所定の温度に達すると、Ｆ１、Ｓ１、Ｗ１、Ａ１はＦ２、Ｓ２、Ｗ２、Ａ２のモードに変更される。ここで、Ｆ２、Ｓ２、Ｗ２は通電のオンオフ間隔や設定温度を１／ｆゆらぎのパターンで制御するモードで、快適性を保ちながら省エネ運転を行なうものである。また、Ａ１は温風吹き出しモードある。

上記のような制御モードにより、運転者が乗車する前から足元輻射暖房、シートヒータ、ステアリングホイールヒータによる暖房を開始して、運転者が乗車した時には、暖房の立ち上げを完了状態になっていて、輻射暖房や接触暖房によって身体をすばやく、効率的に暖めることができる。また、エンジンが暖まるとエアコンによる暖房をメイン暖房にし
て室内を暖めるとともに、足元輻射暖房、シートヒータ、ステアリングホイールヒータはサブ暖房として電力使用を抑えながら、輻射暖房や接触暖房によって身体を補助暖房的に暖めることができる。このように、本実施の形態によれば、ドアハンドル操作を検出して乗車する前に輻射暖房や接触暖房を立ち上げるので、乗車するとすぐに暖房感を得ることができ快適性をさらに向上できるとともに、暖房安定時は省エネ性と快適性を両立させることができる。

（実施の形態１０）
本発明の第１０の実施の形態を図１１を参照して説明する。

図１１は本実施の形態の車室内暖房システムの制御モードを示す動作図である。本実施の形態は、実施の形態９または１０のシートヒータの制御モードＳ２に適用される。本実施の形態では、運転席（Ｄ席）、助手席（Ｐ席）、運転席側後部座席（ＤＲ席）、助手席側後部座席（ＰＲ席）のそれぞれにシートヒータが配設されている。尚、各席でのシートヒータの通電は当該シート毎に設けられている通電スイッチにより行なわれるが、シートに乗員検知センサを配設して乗員検知したシートのみを通電する構成としてもよい。以下の説明では、上記４席全てに人が座っているものとする。

上記構成による動作を図１１を用いて説明する。制御モードＳ１ではＤ席、Ｐ席、ＤＲ席、ＰＲ席を全て通電する。そして、時刻ｔ５で制御モードＳ２に移行すると、時刻ｔ５〜ｔ６ではＤ席のみ通電、時刻ｔ６〜ｔ７ではＰ席のみ通電、時刻ｔ７〜ｔ８ではＤＲ席のみ通電、時刻ｔ８〜ｔ９ではＰＲ席のみ通電し、時刻ｔ９以降は上記のｔ５〜ｔ９の動作を繰り返して制御する。このようなシート毎の切り替え制御だと１周期（ｔ５〜ｔ９）経過するのに時間がかかり、シート温度の低下が懸念されるが、座席はクッションとしてウレタンを使用していて断熱性があり、さらに、着座した人の熱容量があるため、シートヒータの通電による発熱によりシート温度が一旦、上昇すると通電を停止してもシート温度の低下は緩慢であり、暖感が継続する。尚、車室内温度にもよるが、１周期に要する時間は３〜５分が望ましい。また、上記動作では、４席を対象としたが、例えば、ＰＲ席が不在で通電していない場合は、Ｄ席、Ｐ席、ＤＲ席の３席で切り替え制御を行なう。

上記のようなシート毎に通電を切り替えていく制御モードにより、省エネをさらに向上することができる。

尚、実施の形態１０ではシートヒータを対象としたが、シートヒータに限定せず、例えば、足元輻射暖房とシートヒータとを交互に通電したり、通電のオンオフ間隔や設定温度を１／ｆゆらぎのパターンで制御して、省エネと快適性を両立させる、といった構成としてもよい。

以上のように、本発明の車両用暖房装置は、輻射暖房時に接触しても不要に加熱されることがないので、例えば、デスクヒータや蹴込みヒータ、電気こたつ等、使用中に人体の一部が接触しやすい輻射暖房器具に適用することが可能となる。

本発明の第１の実施の形態における車両用暖房装置を備えたサイドドアバネル１の外観図図１のＡＡ断面における構成図本発明の第２の実施の形態におけるＡＡ断面における構成図本発明の第３の実施の形態における構成図（ａ）本実施の形態を適用したサイドドアパネル１の外観図（ｂ）スピーカ用カバー８と加熱手段２、スピーカ９の構成図（ａ）本実施の形態における構成図（ｂ）本実施の形態を車室内の天井面に配設した外観図（ａ）本実施の形態を適用した車室内を車内後方から見た外観図（ｂ）本実施の形態を適用した車室内を車内側方から見た外観図本実施の形態のヒータユニット２７の外観図（ａ）本実施の形態の車室内暖房システムのブロック図（ｂ）同車室内暖房システムの制御モードを示す動作図（ａ）本実施の形態の車室内暖房システムのブロック図（ｂ）同車室内暖房システムの制御モードを示す動作図本実施の形態の車室内暖房システムの制御モードを示す動作図

符号の説明

１サイドドアパネル（内装部材）
２加熱手段
３熱放射部材
５被覆手段
６空隙部
７メッシュ部材
８スピーカ用カバー
１３集光部

Claims

車室内の内装部材の車外側に配設された加熱手段と、前記内装部材の表面に配設された熱放射部材と、前記加熱手段の車外側に配設された断熱材とを備え、前記熱放射部材は表面に接触熱抵抗を増加する加工が施され、前記内装部材は少なくとも前記加熱手段が配設された領域が熱伝導性の良い材質の材料で構成された車両用暖房装置。
熱放射部材は、起毛加工、植毛加工、シボ加工、エンボス加工の少なくとも１つが施された請求項１記載の車両用暖房装置。