(57)【要約】【課題】車両の暖房に消費される電力を低減して車両の走行可能距離を長くすると共に充電サイクルを長くする。【解決手段】加熱ユニットを、送風流路内に設けられ、送風空気が流通可能な中空部を有し、送風方向上手側及び下手側の開口を送風空気が流入及び流出可能で、かつマイクロ波を電磁遮蔽可能な金属材からなる筺体と、該筺体の中空部内に設けられる坦持体と、該坦持体に対して適宜の間隔をおいて多数配置され、両端部が坦持体の送風方向上手側及び下手側にて開口した中空部を有したマイクロ波吸収発熱体と、筺体内に設けられ、それぞれのマイクロ波吸収発熱体に向かってマイクロ波を出力するマイクロ波出力手段とから構成する。【選択図】図２
2011168263.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両内に送風される内気及び外気の少なくともいずかの送風空気の送風流路に設けられ、送風空気を加温する車両用暖房装置において、
上記送風流路内に設けられ、送風空気が流通可能な中空部を有し、送風方向上手側及び下手側の開口を送風空気が流入及び流出可能で、かつマイクロ波を電磁遮蔽可能な金属材からなる筺体と、
該筺体の中空部内に設けられる坦持体と、
該坦持体に対して適宜の間隔をおいて多数配置され、両端部が坦持体の送風方向上手側及び下手側にて開口した中空部を有したマイクロ波吸収発熱体と、
筺体内に設けられ、それぞれのマイクロ波吸収発熱体に向かってマイクロ波を出力するマイクロ波出力手段と、
を備え、送風空気がマイクロ波吸収発熱体の中空部内を送風方向上手側から下手側へ流通する際に、マイクロ波吸収発熱体によるマイクロ波の吸収に伴う発熱により送風空気を加熱する加熱ユニット。
【請求項２】
請求項１において、加熱ユニットは、車両用空調装置の空調ユニット内に設けた車両用暖房装置の加熱ユニット。
【請求項３】
請求項１において、加熱ユニットは、送風空気を流通させる送風ダクトの一部に設けた車両用暖房装置の加熱ユニット。
【請求項４】
請求項１において、坦持体は、マイクロ波を透過する透磁性セラミックス材からなると共にマイクロ波吸収発熱体は、フェライト材、パーマロイ、酸化スラグの少なくともいずれかからなる車両用暖房装置の加熱ユニット。
【請求項５】
請求項１において、坦持体は、耐熱性合成樹脂材からなると共にマイクロ波吸収発熱体は、フェライト材、パーマロイ、酸化スラグの少なくともいずれかからなる車両用暖房装置の加熱ユニット。
【請求項６】
請求項１において、坦持体は、マイクロ波を反射し、マイクロ波吸収発熱体の中空部と一致する開口を有した金属材から車両用暖房装置の加熱ユニット。
【請求項７】
請求項６において、マイクロ波吸収発熱体は、金属製坦持体に対し、マイクロ波出力手段が設けられた側へ突出するように取り付けられた車両用暖房装置の加熱ユニット。
【請求項８】
請求項１において、マイクロ波発熱体は、送風方向と一致する方向に軸線を有した管形状で、軸線方向の各端部が坦持体の送風方向上手側面及び下手側面から突出した車両用暖房装置の加熱ユニット。
【請求項９】
請求項１において、坦持体には、内部に冷却水が流通する冷却水流路を折り返し状に設け、中空部内を流通する送風空気と共に冷却水を加熱可能にした車両用暖房装置の加熱ユニット。
【請求項１０】
請求項１において、上記筺体の送風方向上手側及び下手側の開口部には、送風空気を流入及び流出可能で、マイクロ波を電磁遮蔽する多数の開口を有したマイクロ波シールド部材をそれぞれ設けた車両用暖房装置の加熱ユニット。
【請求項１１】
請求項１０において、マイクロ波シールド部材は、内径がマイクロ波の１／４波長以下からなる多数の開口を有した車両用暖房装置の加熱ユニット。
【請求項１２】
車両内に送風される内気及び車両外から導入される外気の少なくともいずかの送風空気の送風流路に設けられた加熱ユニットにより送風空気を加温する車両用暖房装置において、
上記送風流路内に設けられ、送風方向上手側及び下手側が開口した中空部を有した金属材からなる筺体と、
該筺体の中空部内に設けられ、エンジン冷却水が循環供給されるヒータコアと、
該筺体における送風方向上手側及び下手側に開口に設けられ、送風空気が流通可能で、かつマイクロ波を電磁遮蔽可能な多数の孔が形成されたマイクロ波シールド部材と、
上記ヒータコアの少なくとも送風方向上手側の一部に設けられるマイクロ波吸収発熱体と、
上記マイクロ波吸収発熱体へマイクロ波を出力するマイクロ波出力手段と、
を備え、
マイクロ波吸収作用によるマイクロ波吸収発熱体の発熱によりヒータコアを加熱してエンジン冷却水を昇温し、該ヒータコアを通過する送風空気を加熱する加熱ユニット。
【請求項１３】
請求項１２において、加熱ユニットは、車両用空調装置の空調ユニット内に設けた車両用暖房装置の加熱ユニット。
【請求項１４】
請求項１２において、加熱ユニットは、送風空気を流通させる送風ダクト内に設けた車両用暖房装置の加熱ユニット。
【請求項１５】
請求項１２において、マイクロ波吸収発熱体は、ヒータコアの一部に対して熱伝材により固着した車両用暖房装置の加熱ユニット。
【請求項１６】
請求項１２において、マイクロ波吸収発熱体の一部には、熱媒溜め部を設けた車両用暖房装置の加熱ユニット。
【請求項１７】
請求項１６において、熱媒溜め部は、マイクロ波吸収発熱体の一部に形成された空隙部、該空隙部を閉鎖すると共にマイクロ波を透過する閉鎖板からなり、上記空隙部内に熱媒を充填した車両用暖房装置の加熱ユニット。
【請求項１８】
車両内に送風される内気及び車両外から導入される外気の少なくともいずかの送風空気の送風流路に設けられた加熱ユニットにより送風空気を加温する車両用暖房装置において、
上記送風流路内に設けられ、送風方向上手側及び下手側が開口した中空部を有した金属材からなる筺体と、
該筺体の中空部内に配置され、内部に熱媒が循環可能に封入されたヒータコアと、
該筺体における送風方向上手側及び下手側に開口に設けられ、送風空気が流通可能で、かつマイクロ波を電磁遮蔽可能な多数の孔が形成されたマイクロ波シールド部材と、
上記ヒータコアの少なくとも送風方向上手側の一部に設けられるマイクロ波吸収発熱体と、
上記マイクロ波吸収発熱体へマイクロ波を出力するマイクロ波出力手段と、
を備え、
マイクロ波吸収作用によるマイクロ波吸収発熱体の発熱によりヒータコアを加熱して熱媒を昇温し、該ヒータコアを通過する送風空気を加熱する加熱ユニット。
【請求項１９】
請求項１８において、加熱ユニットは、車両用空調装置の空調ユニット内に設けた車両用暖房装置の加熱ユニット。
【請求項２０】
請求項１８において、加熱ユニットは、送風空気を流通させる送風ダクト内に設けた車両用暖房装置の加熱ユニット。
【請求項２１】
請求項１８において、マイクロ波吸収発熱体は、ヒータコアの一部に対して熱伝材により固着した車両用暖房装置の加熱ユニット。
【請求項２２】
請求項１８において、ヒータコアの各端部間を戻り管により接続すると共に該戻り管には、循環部材を設け、熱媒を強制循環可能にした車両用暖房装置の加熱ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用暖房装置の加熱ユニット、詳しくは車両用空調ユニットまたは車両空気ダクト内にマイクロ波を吸収して発熱するマイクロ波吸収発熱体を設け、低消費電力で送風される空気を加熱する加熱ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両の燃費向上を図ると共にＣＯ２ガス排出量を低減するため、ハイブリッド車両や電気車両が各種、開発提案されている。これらの車両、特に電気車両にあっては、搭載された電池（バッテリー）の電力により電動モータを駆動して走行するため、電力消費が多く、航続距離が短くなる問題を有している。このため、搭載する電池容量を増大することにより航続距離を長くすることができるが、これに伴って車両重量が増大して電力の消費効率が、走行可能距離（航続距離）が短くなると共に充電頻度が高くなる問題を有している。
【０００３】
また、このようなハイブリッド車両や電気車両にあっては、走行や走行時の安全性を確保する電装機器以外に快適性を確保するための車両用空調装置が装備されているが、一定の走行可能距離を確保するため、車両用空調装置で消費される電力を最小限にする抑える必要がある。車両用空調装置の消費電力を低減する技術として、例えば特許文献１に示す車両用空調装置が提案されている。
【０００４】
特許文献１に示す車両用空調装置は、車両空調ユニット内に設けられる加熱部材として多数のＰＴＣサーミスタが配列されたＰＴＣヒータ（Positive Temperature Coefficient）を使用し、ＰＴＣヒータに供給可能な車両の余剰電力を求める余剰電力取得手段と、ＰＴＣサーミスタの温度に応じて変化するＰＴＣヒータの消費電力を求める消費電力取得手段を設け、余剰電力取得手段で求めた余剰電力と消費電力取得手段で求めた消費電力に基づいてＰＴＣサーミスタを制御することにより暖房時の消費電力を低減している。
【０００５】
上記ＰＴＣヒータは、温度上昇に伴って消費電力が低くなる特性を有しているが、寒冷時や走行開始時等のように車両内の温度が上昇していない条件下においては、依然として消費電力が多い問題を有している。特に電気車両にあっては、車両の走行駆動エネルギーの全部を電池に依存しているため、車両用空調装置の消費電力が増大すると、車両の走行距離及び充電サイクルが短くなる問題を有している。
【０００６】
また、上記ＰＴＣヒータは、それ自体に蓄熱機能がないため、車両電源スイッチをＯＦＦした際には、短時間に温度低下するため、再度、車両電源スイッチをＯＮした際には、室内温度を所望の温度まで加熱するのに時間がかかると共に多くの消費電力を必要としている。
【０００７】
更に、特にハイブリッド車両にあっては、エンジンの冷却水をヒータコアに循環させて暖房しているが、運転開始時の冷却水温度が低下している条件下においては、冷却水温度が上昇するのを促進するため、ヒータコアに至るダンパーを閉鎖して冷却水が短時間に上昇するように制御している。従って、冷却水が所定の温度に上昇するまでに時間がかかり、運転者の快適性を損なっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−１３１１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
解決しようとする問題点は、車両の空調、特に暖房に必要な消費電力が多く、車両の走行可能距離を短くすると共に充電サイクルを短くする点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の請求項１は、車両内に送風される内気及び外気の少なくともいずかの送風空気の送風流路に設けられ、送風空気を加温する車両用暖房装置において、上記送風流路内に設けられ、送風空気が流通可能な中空部を有し、送風方向上手側及び下手側の開口を送風空気が流入及び流出可能で、かつマイクロ波を電磁遮蔽可能な金属材からなる筺体と、該筺体の中空部内に設けられる坦持体と、該坦持体に対して適宜の間隔をおいて多数配置され、両端部が坦持体の送風方向上手側及び下手側にて開口した中空部を有したマイクロ波吸収発熱体と、筺体内に設けられ、それぞれのマイクロ波吸収発熱体に向かってマイクロ波を出力するマイクロ波出力手段を備え、送風空気がマイクロ波吸収発熱体の中空部内を送風方向上手側から下手側へ流通する際に、マイクロ波吸収発熱体によるマイクロ波の吸収に伴う発熱により送風空気を加熱することを最も主要な特徴とする。
【００１１】
請求項１２は、車両内に送風される内気及び車両外から導入される外気の少なくともいずかの送風空気の送風流路に設けられた加熱ユニットにより送風空気を加温する車両用暖房装置において、上記送風流路内に設けられ、送風方向上手側及び下手側が開口した中空部を有した金属材からなる筺体と、該筺体の中空部内に設けられ、エンジン冷却水が循環供給されるヒータコアと、該筺体における送風方向上手側及び下手側に開口に設けられ、送風空気が流通可能で、かつマイクロ波を電磁遮蔽可能な多数の孔が形成されたマイクロ波シールド部材と、上記ヒータコアの少なくとも送風方向上手側の一部に設けられるマイクロ波吸収発熱体と、上記マイクロ波吸収発熱体へマイクロ波を出力するマイクロ波出力手段を備え、マイクロ波吸収作用によるマイクロ波吸収発熱体の発熱によりヒータコアを加熱してエンジン冷却水を昇温し、該ヒータコアを通過する送風空気を加熱することを最も主要な特徴とする。
【００１２】
請求項１８は、車両内に送風される内気及び車両外から導入される外気の少なくともいずかの送風空気の送風流路に設けられた加熱ユニットにより送風空気を加温する車両用暖房装置において、上記送風流路内に設けられ、送風方向上手側及び下手側が開口した中空部を有した金属材からなる筺体と、該筺体の中空部内に配置され、内部に熱媒が循環可能に封入されたヒータコアと、該筺体における送風方向上手側及び下手側に開口に設けられ、送風空気が流通可能で、かつマイクロ波を電磁遮蔽可能な多数の孔が形成されたマイクロ波シールド部材と、上記ヒータコアの少なくとも送風方向上手側の一部に設けられるマイクロ波吸収発熱体と、上記マイクロ波吸収発熱体へマイクロ波を出力するマイクロ波出力手段を備え、マイクロ波吸収作用によるマイクロ波吸収発熱体の発熱によりヒータコアを加熱して熱媒を昇温し、該ヒータコアを通過する送風空気を加熱することを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、車両用暖房装置の消費電力を低減して車両の走行可能距離を長くすると共に充電サイクルを長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１に係る車両用空調装置の空調ユニットの概略を示す断面説明図である。
【図２】加熱ユニットの断面説明図である。
【図３】ヒータコアの一部破断説明図である。
【図４】実施例１による加熱作用を示す説明図である。
【図５】実施例２に係る加熱ユニットを一部破断して示す断面説明図である。
【図６】ヒータコアの一部破断説明図である。
【図７】実施例２による加熱作用を示す説明図である。
【図８】実施例３に係る加熱ユニットを一部破断して示す断面説明図である。
【図９】ヒータコアの一部破断説明図である。
【図１０】実施例３による加熱作用を示す説明図である。
【図１１】実施例４に係る加熱ユニットを一部破断して示す断面説明図である。
【図１２】ヒータコアの一部破断説明図である。
【図１３】実施例３及び４の変更例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明は、内気及び外気の少なくともいずれかの送風空気がマイクロ波吸収発熱体の中空部内を流通する際に、マイクロ波の吸収に伴って発熱するマイクロ波吸収発熱体により流通する送風空気を加熱することを最良の実施形態とする。
【実施例１】
【００１６】
以下、本発明に係る車両用暖房装置を空調ユニット内に配置した実施例を示す図に従って本発明を説明する。
【００１７】
図１乃至図３は、ハイブリッド車両用の車両用空調装置の例を示し、車両用空調装置を構成する空調ユニット１は、車内のインストルメントパネルの下方に配設され、図示しないブロアファンの回転により内外気切換ドアを介して吸い込まれた内気及び外気の少なくともいずれかの送風空気（内気及び外気の混合空気を含む。）は、空気取入口３を介して空調ユニット１内に送風される。空調ユニット１に送風された空気は、エバポレータ５を通過して冷却された後、エアミックスドアの開度に応じた割合で車両用暖房装置の加熱ユニット７を通過またはバイパスし、所定温度の空調風に生成される。この空調風は、吹出モードに応じて開閉する吹出口ドアを介して空調ユニット１から流出し、ダクトを通って車内に送風される。
【００１８】
なお、図中の符号９は、ベントモード時にベント吹出口から乗員に向けて送風するためのベント口、１１は、デフロストモード時にデフ吹出口からウインドの内側に向けて送風するためのデフ口、１３は、フットモード時にフット吹出口から乗員の足元に向けて送風するためのフット口である。また、上記した各口９，１１，１３に至る空調ユニット１内には、送風を開閉するドアがそれぞれ設けられているが、図示を省略する。
【００１９】
上記車両用暖房装置の加熱ユニット７の筺体１５は、送風方向の両端側が開口した円筒又は角筒形状で、後述するマイクロ波を反射するステンレス、アルミ等の金属材料で形成される。そして該筺体１５内の送風方向中間部には、ヒータコア１７が送風方向に対して直交するように配置される。該ヒータコア１７は、内部に冷却水流路１９が折り返し状に形成されて冷却水が流通可能な坦持体２１と、上記坦持体２１の内壁及び冷却水流路１９の隔壁１９ａにて互いに隣接するように多数配置され、送風方向に軸線を有し、かつ軸線方向両端が上記坦持体２１の送風方向上手面及び下手面にて開口した中空部２３ａを有したパイプ状のマイクロ波吸収発熱体２３とから構成される。
【００２０】
なお、ヒータコア１７の内部には、エンジン冷却水が上記冷却水流路１９を通って循環し、寒冷時や始動開始時には、後述するマイクロ波吸収発熱体２３の加熱作用により加温されると共にエンジン冷却水の温度が上昇した際には、マイクロ波吸収発熱体２３を加温して流通する送風空気を加熱させる。また、図中の符号１７ａは、冷却水の取入れ口、１７ｂは、排出口である。
【００２１】
上記坦持体２１は、例えばマイクロ波帯域（２〜１０GHz）のマイクロ波を透過する透磁性セラミックス、耐熱性合成樹脂等から形成される。また、マイクロ波吸収発熱体２３は、マイクロ波吸収特性を有した、例えばフェライト、パーマロイ、酸化スラグ等の電磁波吸収材により形成される。マイクロ波吸収発熱体２３は、坦持体２１と同様の焼結材であるため、これらを一体化した状態で成形して焼成することにより製造することができる。
【００２２】
なお、マイクロ波吸収発熱体２３の電磁波吸収材を酸化スラグとする場合にあっては、酸化スラグの粉末をセラミックスに混ぜて焼成することにより得られる。
【００２３】
そして上記筺体１５の外側には、マイクロ波出力手段の一部を構成するマイクロ波発振装置２５が取り付けられる。また、ヒータコア１７の送風方向上手側に応じた筺体１５の内部には、マイクロ波発振装置２５に接続されたマイクロ波出力手段の一部を構成するアンテナ部材２７が取り付けられ、マイクロ波発振装置２５から発振されたマイクロ波をそれぞれのマイクロ波吸収発熱体２３に向かって出力する。
【００２４】
上記マイクロ波発振装置２５は、マイクロ波帯域（２〜１０GHz）のマイクロ波を、例えば５０〜１００Ｗで出力するレーザダイオード及び多段増幅器から構成される半導体マイクロ波発振器により構成される。マイクロ波としては、電波法等により、工業用、科学用、医療用等の用途に割当てられた、例えば２．４５GHz帯域が好適であるが、上記周波数及び出力に限定されるものではない。また、マイクロ波発振部材としては、一般にマグネトロンが知られているが、本実施例のような車両に搭載する用途にあっては、振動や熱等により真空管が破損する恐れが高いため、半導体マイクロ波発振器が適している。
【００２５】
上記筺体１５における送風方向上手側端部及び下手側の開口部には、マイクロ波発振装置２５から発信されるマイクロ波の１／４λより小さい大きさからなる多数の開口２９ａ・３１ａを有したマイクロ波シールド部材２９・３１が、開口部全体を覆うように取り付けられる。該マイクロ波シールド部材２９・３１は、例えばステンレス、アルミ等の金属板に上記した多数の開口２９ａ・３１ａをパンチング加工した構成、または金属繊維、合成樹脂糸に導電性樹脂を被覆した導電材を上記した多数の開口２９ａ・３１ａを有するように編んだ網構造、導電性樹脂により上記した多数の開口２９ａ・３１ａを有するように成形した導電性樹脂シート（板）等のいずれであってもよい。
【００２６】
なお、上記マイクロ波発振装置２５は、それぞれの吹き出し口近傍や、加熱ユニット７の送風方向下手側に設けられた温度センサー（図示せず）により検知された空気の温度によりＯＮ−ＯＦＦ制御され、予め設定された温度の空気を送出するように制御される。また、上記筺体１５及びマイクロ波シールド部材２９・３１は、電気的に接地されている。
【００２７】
次に、上記のように構成された車両用暖房装置の加熱ユニット７による送風空気の加熱作用を説明する。
寒冷時やエンジンの始動開始時にスターターがＯＮ操作されてエンジンが始動されると、車両用空調装置の作動スイッチがＯＮされている場合には、ブロアファンを回転駆動して空調ユニット１内にて送風空気が、エバポレータ５及び加熱ユニット７内におけるヒータコア１７のマイクロ波吸収発熱体２３内を通過して送風させると共にマイクロ波発振装置２５をＯＮ作動してアンテナ部材２７からそれぞれのマイクロ波吸収発熱体２３に向かってマイクロ波を出力させる。なお、マイクロ波吸収発熱体２３が所定の温度に昇温するまでの間、ブロアファンの回転駆動を規制してマイクロ波吸収発熱体２３の昇温を短時間化させてもよい。
【００２８】
このとき、マイクロ波吸収発熱体２３は、坦持体２１を透過したマイクロ波や直接、出力されたマイクロ波を、その磁界損失、電界損失により熱エネルギーへ変換して発熱し、中空部２３ａ内を流通する送風空気を加熱させる。（図４参照）
【００２９】
なお、アンテナ部材２７から筺体１５内に出力されるマイクロ波は、多くが筺体１５内を反射しながらマイクロ波吸収発熱体２３に吸収されて熱エネルギーへ変換されるが、筺体１５内にてマイクロ波の一部が開口部側へ向うように反射されるが、マイクロ波は、開口部に設けられた各マイクロ波シールド部材２９・３１の開口部２９ａ・３１ａに対して通過不能なため、外部への漏出が規制される。これにより車両に搭載された電子機器に対するマイクロ波の電波障害を防止している。また、発熱したマイクロ波吸収発熱体２３は、送風空気を加熱するだけではなく、熱エネルギーの一部により冷却水流路１９を流通する冷却水を加熱させる。
【００３０】
そして冷却水の温度が送風空気を加温可能な温度まで上昇した際、または加熱ユニット７により加熱されて車両室内へ吹き出される送風空気が予め設定された温度に加温された際、マイクロ波発振装置２５をＯＦＦ作動して加熱ユニット７による送風空気の加熱を停止させる。一方、送風される送風空気の温度が設定温度以下になった際には、マイクロ波発振装置２５を再び、ＯＮ作動して加熱ユニット７により送風空気を加温させる。
【００３１】
マイクロ波発振装置２５から出力されるマイクロ波によるマイクロ波吸収発熱体２３の温度上昇を表１に示す。この例においては、マイクロ波発振装置の出力を１００Ｗ、マイクロ波の波長を２．４５ＧＨｚとする。
【表１】
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【００３２】
上記のようにマイクロ波吸収発熱体２３の中空部２３ａ内を流通する送風空気は、マイクロ波により発熱するマイクロ波吸収発熱体２３により約１分間で７５℃に加熱された。
【００３３】
本実施例は、送風空気を加熱する手段として低出力のマイクロ波を吸収して発熱するマイクロ波吸収発熱体２３を使用して送風空気を所望の温度に加熱することができるため、暖房に必要な電気の消費量を低減することができる。
【実施例２】
【００３４】
図５及び図６は、電気車両用または空冷エンジンを搭載したハイブリッド車両に適した車両用空調装置の例を示し、加熱ユニット５１のヒータコア５３を以下のように構成した点においてのみ、他の構成については、実施例１と同様であるため、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３５】
加熱ユニット５１の筺体１５には、ヒータコア５３が送風方向中間部において送風方向に対して直交するように配置される。該ヒータコア５３の坦持体５５は、透磁性セラミックス、耐熱性合成樹脂材等で、筺体１５の空間部を閉鎖可能な大きさの板状からなる。該坦持体５５には、送風方向に軸線を有し、中心部に中空部５７ａを有した多数のマイクロ波吸収発熱体５７が縦方向及び横方向へ所定の間隔をおいて設けられる。上記マイクロ波吸収発熱体５７は、フェライト、パーマロイ等の電磁波吸収部材で、パイプ状に形成される。
【００３６】
なお、図示するマイクロ波吸収発熱体５７は、その軸線方向端が坦持体５５の送風方向上手面及び下手面に一致する構成としたが、軸線方向の各端部を坦持体５５の各面から突出する構成としてもよい。
【００３７】
次に、上記のように構成された車両用暖房装置の加熱ユニット５３による空気の加熱作用を説明する。
寒冷時やエンジンの始動開始時にスターターがＯＮ操作されてエンジンが始動されると、車両用空調装置の作動スイッチがＯＮされている場合には、ブロアファンを回転駆動して空調ユニット５０内にて送風空気が、エバポレータ５及び加熱ユニット５１内におけるヒータコア５３のマイクロ波吸収発熱体５７内を通過して流通するように送風させると共にマイクロ波発振装置２５をＯＮ作動してアンテナ部材２７からそれぞれのマイクロ波吸収発熱体５７に向かってマイクロ波を出力させる。
【００３８】
このとき、マイクロ波吸収発熱体５７は、出力されたマイクロ波を、その磁界損失、電界損失により熱エネルギー変換して吸収することにより発熱し、中空部５７ａ内を流通する送風空気を加熱させる。（図７参照）
【００３９】
そして加熱ユニット５１により加熱されて車両室内へ吹き出される送風空気が予め設定された温度に加温された際には、上記温度センサーからの信号に基づいてマイクロ波発振装置２５をＯＦＦ制御して加熱ユニット５１による送風空気の加熱を停止させる一方、反対に送風される送風空気の温度が設定温度以下になった際には、マイクロ波発振装置２５を再び、ＯＮ作動して加熱ユニット５１により送風空気を加温させる。
【００４０】
実施例１及び２の説明においては、加熱ユニットを空調ユニット内に収容する構成としたが、本発明における加熱ユニットの取り付け個所は、これに限定されるものではなく、車両内に送風空気を送風する送風ダクトの一部に設ける構成であってもよい。
【００４１】
上記説明において、坦持体２１、５５を透磁性セラミックス材または耐熱性合成樹脂材として説明したが、本発明の坦持体としては、ステンレス材、アルミ材で板状の金属材であってもよい。坦持体を金属板で構成する場合にあっては、坦持体に各マイクロ波吸収発熱体がそれぞれ挿嵌される取付け孔を設けて各マイクロ波吸収発熱体の端部を固定し、その大部分をマイクロ波出力手段側へ突出させる。
【００４２】
これによりマイクロ波吸収発熱体は、直接出力されるマイクロ波や筺体内や坦持体により反射したマイクロ波を吸収して発熱し、中空部内を流通する送風空気を加熱させる。
【００４３】
また、金属製の坦持体に対し、マイクロ波吸収発熱体を、各端部が送風方向上手側及び下手側へそれぞれ突出するように取り付ける場合、すなわち坦持体の取付け孔に対してマイクロ波吸収発熱体の軸線方向中間部を挿嵌して各端部が送風方向の上手側及び下手側へ突出するように取付ける構成としてもよい。この場合にあっては、坦持体の送風方向上手側及び下手側の両側にマイクロ波出力手段を設け、それぞれの側へ突出したマイクロ波吸収発熱体にマイクロ波を吸収させて中空部内を流通する送風空気を加熱すればよい。
【００４４】
上記説明の加熱ユニットは、主にハイブリッド車両及び電気車両の暖房装置に使用するものとして説明したが、それ以外のエンジンを搭載した車両にあっても、エンジンの冷却水を熱源とするヒータコアの送風方向上手側または下手側に本発明に係る加熱ユニットを配置し、冷却水温度が上昇するまでの間に送風空気を加熱する補助加熱ユニットとしても使用することができる。
【実施例３】
【００４５】
図８及び図９に示すように、車両用暖房装置の加熱ユニット８１は、実施例１と同様に車両用空調装置を構成する空調ユニット１内に取り付けられ、加熱ユニット８１の筺体８３は、送風方向の両端側が開口した円筒又は角筒形状で、後述するマイクロ波を反射するステンレス、アルミ等の金属材料で形成される。
【００４６】
該筺体８３内の送風方向中間部には、ヒータコア８５が送風方向に対して直交するように配置される。該ヒータコア８５は、送風方向上手側及び下手側が大きく開口したコアケース８７内にエンジン冷却水が流通し、外周に放熱板８９ａに金属製細管８９が折り返し状に設けた構造からなる。なお、図中の符号９１は、金属製細管８９内にエンジン冷却水を導入させるための供給口部、９３は、金属製細管８９内を流通したエンジン冷却水を排出するための排出口部である。なお、ヒータコア８５は、従来公知の構造のものを使用すればよい。
【００４７】
コアケース８７の図示する左右端部及び中央部には、例えばマイクロ波帯域（２〜１０GHz）のマイクロ波吸収効率に優れたマイクロ波吸収発熱体９５が、コアケース８７における該当箇所の金属製細管８９及び放熱板８９ａの表面に対して直接接触するように取り付けられる。該マイクロ波吸収発熱体９５は、マイクロ波吸収特性を有した、例えばフェライト、パーマロイ、酸化スラグ等の電磁波吸収材により形成される。なお、マイクロ波吸収発熱体９５の電磁波吸収材を酸化スラグとする場合にあっては、酸化スラグの微粉末をセラミックスに混ぜて焼成することにより得られる。
【００４８】
金属製細管８９及び放熱板８９ａに対するマイクロ波吸収発熱体９５の接触を確保して熱伝効率を高めるには、両者間に熱伝セメント等の熱伝材９６を介在させて一体化する方法が適している。該熱伝材９６は、微粉末炭素粒子、微粉末セラミックス粒子、ケイ酸ソーダ等の無機材を主成分とする接着剤（セメント）で、熱伝導率が高く、また高温まで使用することができる。また、金属繊維不織布を熱伝材とし、金属製細管８９及び放熱板８９ａとマイクロ波吸収発熱体９５の間に金属繊維不織布を介在させてマイクロ波吸収発熱体９５からの熱を金属製細管８９及び放熱板８９ａへ効率的に伝導できるようにしてもよい。
【００４９】
そして上記筺体８３の外側には、マイクロ波出力手段の一部を構成するマイクロ波発振装置９７が取り付けられる。また、ヒータコア８５の送風方向上手側及び下手側に応じた筺体８３内には、マイクロ波発振装置９７に接続されたマイクロ波出力手段の一部を構成するアンテナ部材９９が取り付けられ、マイクロ波発振装置９７から発振されるマイクロ波を筺体８３内へ出力してマイクロ波吸収発熱体９５によるマイクロ波吸収を可能にさせる。
【００５０】
上記マイクロ波発振装置９７は、マイクロ波帯域（２〜１０GHz）のマイクロ波を、例えば５０〜１００Ｗで出力するレーザダイオード及び多段増幅器から構成される半導体マイクロ波発振器が適している。マイクロ波としては、電波法等により、工業用、科学用、医療用等の用途に割当てられた、例えば２．４５GHz帯域が好適であるが、上記周波数及び出力に限定されるものではない。また、マイクロ波発振部材としては、一般にマグネトロンが知られているが、本実施例のような車両に搭載する用途にあっては、振動や熱等によりマグネトロンが破損する恐れが高いため、半導体マイクロ波発振器が適している。
【００５１】
上記筺体８３における送風方向上手側端部及び下手側の開口部には、マイクロ波発振装置９７から発振されるマイクロ波の１／４波長より小さい大きさからなる多数の開口１０１ａ・１０３ａを有したマイクロ波シールド部材１０１・１０３が、開口部全体を覆うように取り付けられる。該マイクロ波シールド部材１０１・１０３は、例えばステンレス、アルミ等の金属板に上記した多数の開口１０１ａ・１０３ａをパンチング加工した構成、または金属繊維、合成樹脂糸に導電性樹脂を被覆した導電材を上記した多数の開口１０１ａ・１０３ａを有するように編んだメッシュ構造、導電性樹脂により上記した多数の開口１０１ａ・１０３ａを有するように成形した導電性樹脂シート（板）等のいずれであってもよい。
【００５２】
なお、上記マイクロ波発振装置９７は、それぞれの吹き出し口近傍や、加熱ユニット８１の送風方向下手側に設けられた温度センサー（図示せず）により検知された空気の温度によりＯＮ−ＯＦＦ制御され、送出される空気が予め設定された所望の温度になるように制御される。また、上記筺体８３及びマイクロ波シールド部材１０１・１０３は、電気的に接地されている。
【００５３】
次に、上記のように構成された車両用暖房装置の加熱ユニット８１による送風空気の加熱作用を説明する。
寒冷時やエンジンの始動開始時にスターターがＯＮ操作されてエンジンが始動されると、車両用空調装置の作動スイッチがＯＮされている場合には、回転駆動されるブロアファン（図示せず）により送風空気が空調ユニット１内における加熱ユニット８１のヒータコア８５を通過させられると共にＯＮ作動されるマイクロ波発振装置９７により発振されるマイクロ波をアンテナ部材９９から筺体８３内に出力させる。
【００５４】
このとき、ヒータコア８５の一部に固着されたマイクロ波吸収発熱体９５は、出力されたマイクロ波を、その磁界損失、電界損失により熱エネルギーへ変換するマイクロ波吸収作用により発熱して金属製細管８９及び放熱板８９ａを加熱させることにより金属製細管８９内を流通するエンジン冷却水を加熱させる。（図１０参照）
【００５５】
なお、アンテナ部材９９から筺体８３内に出力されるマイクロ波は、多くが筺体８３内を反射しながらマイクロ波吸収発熱体９５に吸収されて熱エネルギーへ変換されるが、一部のマイクロ波が開口部側へ出力されたり、反射されたりするが、開口側へ向かうマイクロ波は、開口部に設けられた各マイクロ波シールド部材１０１・１０３の開口部１０１ａ・１０３ａに対して通過不能で、筺体８３内へ向かうように反射されるため、筺体８３外部への漏出が規制される。これにより車両に搭載された電子機器に対するマイクロ波の電波障害を防止している。
【００５６】
これにより金属製細管８９内を流通するエンジン冷却水が加熱されて金属製細管８９及び放熱板８５ａから放射される熱エネルギーにより金属製細管８９及び放熱板８５ａ間を通過する送風空気を加熱させる。
【００５７】
そして送風空気が予め設定された所定の温度に加温された際に、マイクロ波発振装置９７をＯＦＦ作動してマイクロ波吸収発熱体９５によるエンジン冷却水の加熱を中断させる。なお、一方、送風される送風空気の温度が上記の設定温度以下になった際には、マイクロ波発振装置９７を、再びＯＮ作動してマイクロ波吸収発熱体９５によりエンジン冷却水を加熱して送風空気を昇温させる。
【００５８】
マイクロ波発振装置９７から出力されるマイクロ波によるマイクロ波吸収発熱体９５による送風空気の温度上昇を表２に示す。この例においては、マイクロ波発振装置の出力を１００Ｗ、マイクロ波の波長を２．４５ＧＨｚ、送風温度の測定点をヒータコア面から１００ｍｍ、送風風量を２．７平方メートル／秒、熱媒を水＋エチレングリコールとする。
【表２】
2011168263.tif 000004
【００５９】
本実施例は、従来公知のヒータコア８５にマイクロ波吸収発熱体９５を取り付け、該マイクロ波吸収発熱体９５にマイクロ波を出力することにより金属製細管８９内を循環するエンジン冷却水を短時間に加熱して送風空気を昇温させることができる。また、従来のＰＴＣヒータの比べて少ない消費電力で送風空気を短時間に昇温させることができ、運転者の快適性を確保することができる。
【実施例４】
【００６０】
図１１及び図１２に示すように、車両用暖房装置の加熱ユニット１１１は、実施例１と同様に車両用空調装置を構成する空調ユニット１内に取り付けられ、加熱ユニット１１１の筺体１１３内に設けられるヒータコア１１５は、送風方向上手側及び下手側が大きく開口したコアケース１１７内に配置された放熱板１１９ａに金属製細管１１９が折り返し状で、無端状に取り付けた構造からなる。該金属製細管１１９内には、不凍液や不燃油等で熱容量が高い熱媒が充填封入されている。金属製細管１１９内に封入された熱媒は、自然対流で管内を循環させてもよいが、金属製細管１１９の流入口及び吐出口間に接続される戻し管１２１に循環部材としての循環ポンプ１２３を設け、金属製細管１１９内にて熱媒を強制循環させる構成が適している。なお、符号１２４は、ヒータコア１１５に熱媒を注入する熱媒注入口部である。
【００６１】
コアケース１１７の図示する左右端部及び中央部には、例えばマイクロ波帯域（２〜１０GHz）の電磁波吸収効率に優れたマイクロ波吸収発熱体１２５が、コアケース１１７における該当箇所の金属製細管１１９及び放熱板１１９ａに対して直接接触するように取り付けられる。該マイクロ波吸収発熱体１２５は、マイクロ波吸収特性を有した、例えばフェライト、パーマロイ、酸化スラグ等の電磁波吸収材により形成される。なお、マイクロ波吸収発熱体１２５の電磁波吸収材を酸化スラグとする場合にあっては、酸化スラグの微粉末をセラミックスに混ぜて焼成することにより得られる。
【００６２】
金属製細管１１９及び放熱板１１９ａに対するマイクロ波吸収発熱体１２５の接触を確保して熱伝効率を高めるには、両者間に熱伝セメント等の熱伝材１２７を介在させて固着する方法が適している。該熱伝材１２７は、微粉末炭素粒子、微粉末セラミックス粒子、ケイ酸ソーダ等の無機材を主成分とする接着剤（セメント）で、熱伝導率が高く、また高温まで使用することができる。
【００６３】
また、熱伝材１２７として金属繊維不織布を使用し、金属製細管１１９及び放熱板１１９ａとマイクロ波吸収発熱体１２５の間に金属繊維不織布を介在させてマイクロ波吸収発熱体１２５からの熱を金属製細管１１９及び放熱板１１９ａへ効率的に伝導できるようにしてもよい。なお、実施例３と同一の部材に付いては、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００６４】
次に、上記のように構成された車両用暖房装置の加熱ユニット１１１による送風空気の加熱作用を説明する。
車両用空調装置の作動スイッチがＯＮされると、回転駆動されるブロアファン（図示せず）により送風空気が空調ユニット１内における加熱ユニット１１１のヒータコア１１５を通過させられる。その際、ＯＮ作動されるマイクロ波発振装置９７により発振されるマイクロ波をアンテナ部材９９から筺体１１３内へ出力させる。
なお、送風空気の温度が低い場合には、マイクロ波発振装置９７によるマイクロ波の発振駆動を継続する一方、送風空気が所要の温度に上昇するまで、ブロアファンの駆動を中断して送風空気の温度上昇を促進させてもよい。
【００６５】
このとき、ヒータコア１１５の一部に固着されたマイクロ波吸収発熱体１２５は、出力されたマイクロ波を、その磁界損失、電界損失により熱エネルギーへ変換するマイクロ波吸収作用により発熱して金属製細管１１９及び放熱板１１９ａを加熱し、金属製細管１１９内に充填された熱媒を加熱させる。（実施例４の作用は、実質的に実施例の作用と同一であるため、図１２参照）
【００６６】
なお、アンテナ部材９９から筺体１１３内に出力されるマイクロ波は、多くが筺体１１３内を反射しながらマイクロ波吸収発熱体１２５に吸収されて熱エネルギーへ変換されるが、一部のマイクロ波が開口部側へ出力されたり、反射されたりするが、開口側へ向かうマイクロ波は、開口部に設けられた各マイクロ波シールド部材１０１・１０３の開口部１０１ａ・１０３ａに対して通過不能で、筺体１１３内へ向かうように反射されるため、筺体１１３の外部へ漏出するのが規制される。これにより車両に搭載された電子機器に対するマイクロ波の電波障害を防止している。
【００６７】
これにより金属製細管１１９内を自然対流あるいは強制対流する熱媒が加熱されて金属製細管１１９及び放熱板１１９ａから放射される熱エネルギーにより金属製細管１１９及び放熱板１１９ａ間を通過する送風空気を加熱させる。
【００６８】
そして送風空気が予め設定された所定の温度に加温された際に、マイクロ波発振装置９７をＯＦＦ作動してマイクロ波吸収発熱体１２５による熱媒の加熱を中断させる。なお、一方、送風される送風空気の温度が上記の設定温度以下になった際には、マイクロ波発振装置９７を、再びＯＮ作動してマイクロ波吸収発熱体１２５により熱媒を加熱して送風空気を昇温させる。
【００６９】
マイクロ波発振装置９７から出力されるマイクロ波によるマイクロ波吸収発熱体１２５による送風空気の温度上昇を表３に示す。この例においては、マイクロ波発振装置の出力を１００Ｗ、マイクロ波の波長を２．４５ＧＨｚ、送風温度の測定点をヒータコア面から１００ｍｍ、送風風量を２．７平方メートル／秒、熱媒をエチレングリコールとする。
【表３】
2011168263.tif 000005
【００７０】
本実施例は、従来公知のヒータコア１１５にマイクロ波吸収発熱体１２５を取り付け、該マイクロ波吸収発熱体１２５にマイクロ波を出力して吸収させることにより金属製細管１１９を加熱して封入された熱媒を加熱して送風空気を昇温させることができる。また、金属製細管１１９内に封入された熱媒を加熱するため、マイクロ波の出力を中断した際においても、金属製細管１１９の温度低下割合を低減して送風空気の加熱効率を高めることができる。更に、従来のＰＴＣヒータの比べて少ない消費電力で送風空気を短時間に昇温させることができ、運転者の快適性を確保することができる。
【００７１】
上記した実施例３及び４におけるマイクロ波吸収発熱体９５・１２５にあっては、図１３（図１３は、実施例３に係るヒータコアを例として示すが、実施例４のヒータコアにあっても、同様である。）に示すように一部に空間部１４１を形成し、該空間部１４１における表裏面側の開口部にマイクロ波を透過するセラミック板、ガラス板等の閉鎖板１４３を取り付け、内部にマイクロ波で加熱可能な水、不燃油等の熱媒１４５を充填して封入する。
【００７２】
空間部内に充填された熱媒１４５は、出力されるマイクロ波の吸収作用及びマイクロ波の吸収により加熱されたマイクロ波吸収発熱体９５・１２５が伝導される熱により加熱される。マイクロ波の発振停止時においては、熱媒１４５に蓄積された熱量によりマイクロ波吸収発熱体９５・１２５の温度低下度を低くし、マイクロ波が出力された際にマイクロ波吸収発熱体９５・１２５を短時間に所要の温度まで上昇させることができ、送風空気を効率的に加熱させることができる。
【符号の説明】
【００７３】
１  空調ユニット
３  空気取入口
５  エバポレータ
７  加熱ユニット
９  ベント口
１１  デフ口
１３  フット口
１５  筺体
１７  ヒータコア
１７ａ  取入れ口
１７ｂ  排出口
１９  冷却水流路
１９ａ  隔壁
２１  坦持体
２３  マイクロ波吸収発熱体
２３ａ  中空部
２５  マイクロ波出力手段の一部を構成するマイクロ波発振器
２７  マイクロ波出力手段の一部を構成するアンテナ部材
２９・３１  マイクロ波シールド部材
２９ａ・３１ａ  開口
５１  加熱ユニット
５３  ヒータコア
５５  坦持体
５７  マイクロ波吸収発熱体
５７ａ  中空部
８１  加熱ユニット
８３  筺体
８５  ヒータコア
８７  コアケース
８９  金属製細管
８９ａ  放熱板
９１  供給口部
９３  排出口部
９５  マイクロ波吸収発熱体
９６  熱伝材
９７  マイクロ波出力手段の一部を構成するマイクロ波発振装置
９９  マイクロ波出力手段の一部を構成するアンテナ部材
１０１・１０３  マイクロ波シールド部材
１０１ａ・１０３ａ  開口
１１１  加熱ユニット
１１３  筺体
１１５  ヒータコア
１１７  コアケース
１１９  金属製細管
１１９ａ  放熱板
１２１  戻し管
１２３  循環部材としての循環ポンプ
１２４  熱媒注入口部
１２５  マイクロ波吸収発熱体
１２７  熱伝材
１４  空間部
１４３  閉鎖板
１４５  熱媒
【図１】
2011168263.tif 000006
【図２】
2011168263.tif 000007
【図３】
2011168263.tif 000008
【図４】
2011168263.tif 000009
【図５】
2011168263.tif 000010
【図６】
2011168263.tif 000011
【図７】
2011168263.tif 000012
【図８】
2011168263.tif 000013
【図９】
2011168263.tif 000014
【図１０】
2011168263.tif 000015
【図１１】
2011168263.tif 000016
【図１２】
2011168263.tif 000017
【図１３】
2011168263.tif 000018