JP6583566B2 - 加熱装置 - Google Patents

Description

関連出願への相互参照

本出願は、２０１６年１０月２４日に出願された日本特許出願番号２０１６−２０７９６４号に基づくもので、ここにその記載内容が参照により組み入れられる。

本開示は、加熱装置に関するものである。

従来、スキー用具の内部に保温部材とこの保温部材を加熱するための加熱部材とを設け、加熱装置を用いて加熱部材を電磁誘導によって加熱するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開平７−２３６５０２号公報

上記特許文献１に記載された加熱装置を車両に適用して、床に配置されたコイルで乗員の履物内に配置された加熱部材を電磁誘導により加熱することを、発明者は検討した。しかし、発明者の検討によれば、乗員がアクセルペダルやブレーキペダル等のペダルの足載せ面に履物を乗せた際に、金属製のペダルによってコイルで発生した磁界が乱され磁界が履物へ十分到達しない。あるいは、乗員がアクセルペダルやブレーキペダル等のペダルの足載せ面に履物を乗せた際に、金属のペダルが加熱されてしまう事で、履物が十分加熱されない。

なお、上記特許文献１に記載された加熱装置は、スキー場のリフトやゴンドラの床面に設置されたコイルによりスキー用具の内部の加熱部材を誘導加熱するため、車両のペダルのような磁界を乱す物について想定する必要がなく上記した事象は発生しない。

本開示は、ペダルの足載せ面に履物を乗せた状態でも履物を効率的に加熱できるようにすることを目的とする。

本開示の１つの観点によれば、加熱装置は、乗員の履物を載せる足載せ面を有するペダル本体部を備える金属製のペダルと、車両の床に配置され、ペダルの足載せ面に載せられた履物に配置された被加熱部材を誘導加熱する誘導加熱コイルと、を備える。ペダルには、ペダル本体部に比べて、誘導加熱コイルにより発生した磁界を通しやすい磁界透過部が形成されている。

このような構成によれば、ペダルには、誘導加熱コイルにより発生した磁界を通しやすい磁界透過部が形成されているので、誘導加熱コイルにより発生した磁界がペダルによって乱されにくい。したがって、乗員の履物を効率よく加熱することができる。

つまり、ペダルの足載せ面に履物を乗せた状態でも履物を効率的に加熱することができる。

第１実施形態の加熱装置の構成を示した図であり、車両のアクセルペダルの足載せ面にユーザの靴を載せた状態の概略断面図である。 アクセルペダルを図１中の矢印ＩＩ方向から見た図である。 被加熱部材の一例を示す図である。 被加熱部材の一例を示す図である。 第２実施形態の加熱装置のアクセルペダルを示した図であって、図２に対応する図である。 第３実施形態の加熱装置のアクセルペダルを示した図であって、図２に対応する図である。 第４実施形態の加熱装置の構成を示した図であり、車両のアクセルペダルの足載せ面にユーザの靴を載せた状態の概略断面図である。 中継コイルの磁力線について説明するための図である。

以下、本開示の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
第１実施形態に係る加熱装置について図１、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃを用いて説明する。本加熱装置は、車両の運転席に配置されたアクセルペダル５と、車両の運転席の床に配置された誘導加熱コイル２０と、誘導加熱コイル２０に流れる交流電流を発生させる交流電流発生装置３０と、を備えている。本加熱装置は、乗員の靴１０に配置された被加熱部材１４を電磁誘導によって加熱する。

アクセルペダル５は、アクセルアーム６の下端に設けられている。アクセルアーム６は、アクセルペダル５を移動可能に支持している。

アクセルペダル５は、アルミニウム等の金属を用いて構成されたペダル本体部５６を備えている。また、アクセルペダル５のペダル本体部５６は、乗員の靴１０を載せる足載せ面５ａを有している。本実施形態のアクセルペダル５には、さらに、足載せ面５ａの裏側の裏面５ｂと足載せ面５ａとを貫通する貫通穴５０が形成されている。この貫通穴５０は、アクセルペダル５のペダル本体部５６の中央部に形成されている。

交流電流発生装置３０は、車両に搭載された不図示のバッテリから供給される電力により動作する。交流電流発生装置３０は、所定周波数（例えば、２５ｋＨｚ）の交流信号を発生させ、この交流信号を誘導加熱コイル２０に供給する。

誘導加熱コイル２０は、円環状を成しており、車両の運転席の足元の配置されたフロアマット８の下側に配置されている。誘導加熱コイル２０には、交流電流発生装置３０より供給される交流信号に応じた交流電流が流れる。そして、誘導加熱コイル２０の周囲には、この交流電流に応じた磁界が発生する。図１中のＭ１は、この磁界の磁力線を表している。

誘導加熱コイル２０は、磁界を発生させてペダル本体部５６の足載せ面５ａに載せられた靴１０に配置された被加熱部材１４を電磁誘導によって加熱する。なお、フロアマット８は、ゴムおよび合成繊維等を用いて構成されており、誘導加熱コイル２０により発生した磁界を透過する。

乗員の靴１０には、中敷き１３と被加熱部材１４が配置されている。中敷き１３は、合成繊維等を用いて構成されており、誘導加熱コイル２０により発生した磁界を透過する。被加熱部材１４は、図２Ｂに示すように、導電性金属を用いて構成された板形状の導電シートにより構成されていてもよい。あるいは、被加熱部材１４は、図２Ｃに示すように、薄い樹脂フィルム１４０と、樹脂フィルム１４０に貼り付けられた状態で複数回巻回されたコイル１４１とから構成されていてもよい。コイル１４１は、閉ループの回路となっている。この場合、誘導加熱コイル２０が送電コイルとして機能し、コイル１４１が受電コイルとして機能する。本実施形態の被加熱部材１４は、中敷き１３の裏側の裏面側に接着されている。

上述したように、本実施形態のペダル本体部５６には、アクセルペダル５の足載せ面５ａの裏側の裏面５ｂと足載せ面５ａとを貫通する貫通穴５０が形成されている。この貫通穴５０は、誘導加熱コイル２０により発生した磁界をアクセルペダル５の足載せ面５ａ側へ透過させるために設けられている。

すなわち、本実施形態のアクセルペダル５には、誘導加熱コイル２０により発生した磁界をアクセルペダル５の足載せ面５ａ側へ透過させる磁界透過部５０が形成されている。そして、磁界透過部５０は、ペダル本体部５６に形成された貫通穴５０により構成されている。なお、貫通穴５０は、アクセルペダル５の貫通穴５０の外縁部に囲まれている。磁界透過部５０は、ペダル本体部５６に比べて、誘導加熱コイル２０により発生した磁界を通しやすい。そして、磁界透過部５０は、ペダル本体部５６に比べて、誘導加熱コイル２０により発生した磁界を乱しにくい。

そして、磁界透過部５０の体積は、ペダル本体部５６の体積よりも大きい。更に、磁界透過部５０を足載せ面５ａに投影して得られた面の面積は、ペダル本体部５６を足載せ面５ａに投影して得られた面の面積よりも大きい。また、車両上下方向に対して直交する面に磁界透過部５０を投影して得られた面の面積は、当該面にペダル本体部５６を投影して得られた面の面積よりも大きい。ここで、車両上下方向は、車両を水平な路面に配置したときに鉛直方向と一致する方向である。このようになっていることで、誘導加熱コイル２０により発生した磁界がペダル本体部５６によって乱れる程度が軽減される。

次に、加熱装置の作動について説明する。図示しない操作部に対する乗員の操作に応じて交流電流発生装置３０が動作を開始すると、交流電流発生装置３０から車両の運転席の床に配置された誘導加熱コイル２０に交流信号が供給される。これにより、誘導加熱コイル２０に交流信号に応じた交流電流が流れ、図１中の磁力線Ｍ１に示すように、誘導加熱コイル２０の周囲の磁界が変化し、これに伴って被加熱部材１４の周囲の磁化も変化する。

このとき、電磁誘導により靴１０の中敷き１３の裏面側に配置された被加熱部材１４には、周囲の磁界の変化を打ち消す磁界が生じるように渦電流が流れる。なお、被加熱部材１４の抵抗をＲ、渦電流をＩ、電流供給時間をｔとしたとき、被加熱部材１４にはＲ×Ｉ^２×ｔのジュール熱が発生する。このように、被加熱部材１４は電磁誘導により自己発熱する。

ここで、アクセルペダル５に貫通穴５０が形成されていない場合、誘導加熱コイル２０によって発生した磁界の一部は、アクセルペダル５によって乱されるか遮蔽され、磁界が被加熱部材１４へ十分到達しない。あるいは、アクセルペダル５に貫通穴５０が形成されていない場合、誘導加熱コイル２０によって発生した磁界の一部により、アクセルペダル５が加熱されてしまう事で、被加熱部材１４が十分加熱されない。つまり、被加熱部材１４を効率的に加熱することができない。

しかし、本実施形態のアクセルペダル５には、足載せ面５ａの裏側の裏面５ｂと足載せ面５ａとを貫通する貫通穴５０が形成されている。したがって、誘導加熱コイル２０によって発生した磁界の一部は、図１に示す矢印６０のように、アクセルペダル５に形成された貫通穴５０を通ってアクセルペダル５の足載せ面５ａ側に到達する。一方、誘導加熱コイル２０によって発生した磁界の別の一部は、図１に示す矢印６１、６２のように、アクセルペダル５のペダル本体部５６に乱されて、アクセルペダル５の足載せ面５ａ側に殆ど到達しない。

この結果、図２Ｂに示した被加熱部材１４のうち貫通穴５０に対向する部分において、周囲の磁界の変化を打ち消す磁界が生じるように渦電流が流れ、その結果、当該部分が発熱する。あるいは、図２Ｃに示した被加熱部材１４のコイル１４１のうち貫通穴５０に対向する部分において、周囲の磁界の変化を打ち消す磁界が生じるように起電力が発生し、その結果、コイル１４１に渦電流が発生し、コイル１４１の全体が発熱する。

このような作用により、誘導加熱コイル２０により発生した磁界がアクセルペダル５によって乱されにくい。したがって、被加熱部材１４および乗員の履物を効率よく加熱することができる。

上記した構成によれば、乗員の履物１０を載せる足載せ面５ａを有する金属製のペダル本体部５６を備えたアクセルペダル５と、車両の床に配置され、ペダルの足載せ面５ａに載せられた履物１０に配置された被加熱部材１４を誘導加熱する誘導加熱コイル２０と、を加熱装置が備える。ペダルには、誘導加熱コイル２０により発生した磁界をペダルの足載せ面５ａ側へ透過させる磁界透過部５０が形成されている。

このような構成によれば、アクセルペダル５には、誘導加熱コイル２０により発生した磁界をアクセルペダル５の足載せ面５ａ側へ透過させる磁界透過部５０が形成されているので、ペダルによってコイルにより発生した磁界が遮られることなく、乗員の履物を効率よく加熱することができる。

（第２実施形態）
第２実施形態に係る加熱装置について図３を用いて説明する。上記第１実施形態では、アクセルペダル５に形成した貫通穴５０により磁界透過部５０が構成されている。これに対し、本実施形態では、アクセルペダル５の一部が、樹脂により構成された樹脂部５５となっており、この樹脂部５５により磁界透過部５０が構成されている。

アクセルペダル５は、１つの縦板部５２と複数の横板部５３とを有する骨組み部５４と、骨組み部５４の隙間に形成された樹脂部５５と、を有している。骨組み部５４がペダル本体部に相当する。複数の横板部５３は、縦板部５２に対して直交するように設けられている。縦板部５２と複数の横板部５３は骨組み構造を成している。樹脂部５５は、複数の横板部５３と縦板部５２の隙間に挟まれている。そして、骨組み部５４の隙間に形成された樹脂部５５により磁界透過部５０が構成されている。

上記したように、本実施形態のアクセルペダル５は、樹脂により構成された樹脂部５５を有し、この樹脂部５５により磁界透過部５０が構成されている。したがって、誘導加熱コイル２０によって発生した磁界の一部は、樹脂部５５を通ってアクセルペダル５の足載せ面５ａ側に到達するため、被加熱部材１４を効率的に加熱することができる。

本実施形態では、上記第１実施形態と共通の構成から奏される同様の効果を上記第１実施形態と同様に得ることができる。

（第３実施形態）
第３実施形態に係る加熱装置について図４を用いて説明する。本実施形態のアクセルペダル５は、上記第２実施形態のアクセルペダル５に対し、樹脂部５５が配置されていない点が異なる。

上記したように、アクセルペダル５は、１つの縦板部５２と複数の横板部５３とを有する骨組み部５４を有している。すなわち、縦板部５２と複数の横板部５３は骨組み構造を成している。また、磁界透過部５０は、骨組み部５４の隙間により構成されている。骨組み部５４がペダル本体部に相当する。

上記したように、本実施形態のアクセルペダル５は、骨組み構造を成す骨組み部５４を有し、骨組み部５４の隙間により磁界透過部５０が構成されている。したがって、誘導加熱コイル２０によって発生した磁界の一部は、骨組み部５４の隙間を通ってアクセルペダル５の足載せ面５ａ側に到達するため、被加熱部材１４を効率的に加熱することができる。

本実施形態では、上記第１実施形態と共通の構成から奏される同様の効果を上記第１実施形態と同様に得ることができる。

（第４実施形態）
第４実施形態に係る加熱装置について図５〜図６を用いて説明する。本実施形態の加熱装置は、上記第１実施形態の加熱装置と比較して、さらに、中継コイル４０を備えた点が異なる。

中継コイル４０は、アクセルペダル５の足載せ面５ａの裏側の裏面５ｂに固定されている。すなわち、中継コイル４０は、誘導加熱コイル２０と被加熱部材１４の間に配置されている。中継コイル４０の中央には穴部４０ａが形成されている。また、中継コイル４０の外形は、アクセルペダル５の足載せ面５ａの外形と同じ形状となっている。また、中継コイル４０は、該中継コイル４０の穴部４０ａとアクセルペダル５に形成された貫通穴５０とが重なるように設けられている。

本実施形態では、誘導加熱コイル２０と中継コイル４０を共振器として利用する。誘導加熱コイル２０と中継コイル４０は同じ共振周波数を有している。このように、２つのコイルの共振周波数が合うと２つのコイル同士は共鳴して結合する。そして、２つのコイル同士を効率よく結合させることで、磁界を広範囲に中継することが可能となる。

本実施形態では、車両の運転席の床に配置された誘導加熱コイル２０と、アクセルペダル５の足載せ面５ａの裏側の裏面５ｂに固定された中継コイル４０との共鳴により、誘導加熱コイル２０に電流が流れることにより発生した磁界エネルギーをより離れた場所まで中継する。

図６中の磁力線Ｍ１に示すように、誘導加熱コイル２０の周囲の磁界が変化すると、図６中の磁力線Ｍ２に示すように、中継コイル４０の周囲の磁界が変化する。そして、中継コイル４０により、誘導加熱コイル２０に電流が流れることにより発生した磁界エネルギーがより離れた場所まで中継される。

したがって、誘導加熱コイル２０と被加熱部材１４の距離が長い場合でも、中継コイル４０により誘導加熱コイル２０の磁界エネルギーがより離れた場所まで中継されるので、より効率よく被加熱部材１４を加熱することが可能である。

本実施形態では、上記第１実施形態と共通の構成から奏される同様の効果を上記第１実施形態と同様に得ることができる。

（他の実施形態）
（１）上記第４実施形態の加熱装置は、アクセルペダル５の足載せ面５ａの裏側の裏面５ｂに中継コイル４０を配置し、この中継コイル４０により誘導加熱コイル２０により発生した磁界エネルギーを中継するよう構成した。

これに対し、図１、図２Ａに示したように、中央部に貫通穴５０が形成されたアクセルペダル５を、誘導加熱コイル２０により発生した磁界エネルギーをアクセルペダル５の足載せ面側へ中継する中継コイルとして機能するよう構成してもよい。この場合、アクセルペダル５とアクセルアーム６との間を絶縁すればよい。

（２）上記第１、第４実施形態では、アクセルペダル５に貫通穴５０を形成したが、貫通穴５０に樹脂部材等の磁界を透過させる部材を埋設してもよい。

（３）上記各実施形態では、履物として靴１０を例に説明したが、靴以外の履物に適用することもできる。

（４）上記各実施形態では、導電性金属を用いて構成された導電シートにより被加熱部材１４を構成したが、例えば、導電パターン等、導電シート以外のもので被加熱部材１４を構成することもできる。

（５）上記各実施形態では、中敷き１３の裏側の裏面側に被加熱部材１４を接着したが、被加熱部材１４と中敷き１３を別体で構成してもよい。また、中敷き１３の表面側や中敷き１３の中層に被加熱部材１４を配置してもよい。また、履物の内部に直接、被加熱部材１４を形成してもよい。

（６）上記第２、第３実施形態では、複数の横板部５３が縦板部５２に対して直交するように設けられているが、横板部５３と縦板部５２とのなす角度は直角でなくてもよい。

（７）上記第２、第３実施形態では、複数の横板部５３と１つの縦板部５２により骨組み部５４を構成したが、複数の横板部５３と複数の縦板部５２により骨組み部５４を構成してもよく、１つの横板部５３と複数の縦板部５２により骨組み部５４を構成してもよい。

（８）上記各実施形態では、ペダル本体部５４、５６は、金属製である。しかし、ペダル本体部５４、５６は必ずしも金属製でなくてもよい。ペダル本体部５４、５６は上述の磁界透過部５０と比べて、誘導加熱コイルにより発生した磁界を通しにくい、または、誘導加熱コイルにより発生した磁界を乱しやすい部材であれば、金属以外の物質でもよい。つまり、ペダル本体部５４、５６は、誘導加熱コイルからの磁界を遮ったり吸い取ったりするものであれば、金属以外の物質でもよい。

なお、本開示は上記した実施形態に限定されるものではなく、適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の材質、形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の材質、形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その材質、形状、位置関係等に限定されるものではない。

（まとめ）
上記各実施形態の一部または全部で示された第１の観点によれば、加熱装置は、乗員の履物を載せる足載せ面を有するペダル本体部を備える金属製のペダルと、車両の床に配置され、ペダルの足載せ面に載せられた履物に配置された被加熱部材を誘導加熱する誘導加熱コイルと、を備え、ペダルには、ペダル本体部に比べて、誘導加熱コイルにより発生した磁界を通しやすい、または、誘導加熱コイルにより発生した磁界を乱しにくい、磁界透過部が形成されている。

また、第２の観点によれば、ペダルには、足載せ面の裏側の裏面と足載せ面とを貫通する貫通穴が形成されており、磁界透過部は、貫通穴により構成されている。このように、磁界透過部は、ペダルに形成された貫通穴により構成することができる。

また、第３の観点によれば、ペダルは、樹脂により構成された樹脂部を有し、磁界透過部は、樹脂部により構成されている。このように、磁界透過部は、ペダルに設けられた樹脂部により構成することができる。

また、第４の観点によれば、ペダル本体部は、骨組み構造を成す骨組み部で構成され、磁界透過部は、骨組み部の隙間により構成されている。このように、磁界透過部は、骨組み部の隙間により構成することができる。

また、第５の観点によれば、ペダルの足載せ面の裏側に配置され、誘導加熱コイルにより発生した磁界エネルギーをペダルの足載せ面側へ中継する中継コイルを備えたことである。これによれば、誘導加熱コイルと履物に配置された被加熱部材の距離が長い場合でも、中継コイルにより誘導加熱の磁界エネルギーがより離れた場所まで中継されるので、より効率よく被加熱部材を加熱することが可能である。

また、第６の観点によれば、貫通穴は、ペダルの中央部に形成されており、ペダル本体部は、誘導加熱コイルにより発生した磁界エネルギーをペダルの足載せ面側へ中継する中継コイルとして機能する。したがって、ペダル本体部とは別に中継コイルを備えることなく、簡素な構成で、誘導加熱コイルにより発生した磁界エネルギーをペダルの足載せ面側へ中継することができ、効率よく被加熱部材を加熱することが可能である。

Claims (6)

1. 加熱装置であって、
   乗員の履物（１０）を載せる足載せ面（５ａ）を有するペダル本体部（５４、５６）を備えるペダル（５）と、
   車両の床に配置され、前記足載せ面に載せられた前記履物に配置された被加熱部材（１４）を誘導加熱する誘導加熱コイル（２０）と、を備え、
   前記ペダルには、前記ペダル本体部に比べて、前記誘導加熱コイルにより発生した磁界を通しやすい磁界透過部（５０）が形成されている加熱装置。
2. 前記ペダルには、前記足載せ面の裏側の裏面と前記足載せ面とを貫通する貫通穴（５１）が形成されており、
   前記磁界透過部は、前記貫通穴により構成されている請求項１に記載の加熱装置。
3. 前記ペダルは、樹脂により構成された樹脂部（５５）を有し、
   前記磁界透過部は、前記樹脂部により構成されている請求項１に記載の加熱装置。
4. 前記ペダル本体部は、骨組み構造を成す骨組み部（５４）で構成され、
   前記磁界透過部は、前記骨組み部の隙間により構成されている請求項１に記載の加熱装置。
5. 前記ペダルの前記足載せ面の裏側に配置され、前記誘導加熱コイルにより発生した磁界エネルギーを前記ペダルの前記足載せ面側へ中継する中継コイル（４０）を備えた請求項１ないし４のいずれか１つに記載の加熱装置。
6. 前記貫通穴は、前記ペダルの中央部に形成されており、
   前記ペダル本体部は、前記誘導加熱コイルにより発生した磁界エネルギーを前記ペダルの足載せ面側へ中継する中継コイルとして機能する請求項２に記載の加熱装置。

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