JP2006035939A - 電気ヒータ - Google Patents

Abstract

【課題】 電気ヒータ４０において製造コストを低減化する。
【解決手段】 電気ヒータ４０は、空気がそれぞれ流れる複数の空気通路４０ａを格子状に形成する格子状担体４１と、この格子状担体の表面に沿って膜状に形成されて、通電により発熱して空気を加熱する発熱層４２とを備える。したがって、発熱層４２が、発熱体および伝熱体の双方を兼ねることができるので、発熱体に伝熱体を組み付ける必要が無くなり、製造コストを低減化できる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、流体を加熱する電気ヒータに関し、特に、車両用空調装置に適用されて有効である。

従来、車両用空調装置においては、エンジン冷却水（温水）により空気を加熱するヒータコア以外に、通電により空気を加熱する補助的な電気ヒータ（例えば、ＰＴＣヒータ）が用いられているものがある（例えば、特許文献１参照）。

例えば、電気ヒータとしては、通電により発熱する発熱体以外に、熱を伝える伝熱体としてのフィンを備え、発熱体により発生する熱をフィンを介して空気に伝導するものが用いられている。
特開平１０−１５７４４４号公報

しかし、上述の補助ヒータでは、発熱体と伝熱体（フィン）とが別部品であるため、部品数の増加を招いていた。このため、発熱体に伝熱体を取り付けることが必要であるため、組み付け工数、ひいては、製造コストの増加を招いていた。

本発明は、上記点に鑑み、製造コストを低減化するようにする電気ヒータを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、通電により流体を加熱する電気ヒータであって、
前記流体がそれぞれ流れる複数の流体通路（４０ａ）を形成する担体（４１）と、
前記担体の表面に沿って膜状に形成されて、前記通電により発熱して前記流体を加熱する発熱層（４２）と、を備えることを特徴とする。

したがって、発熱層が、発熱体および伝熱体の双方を兼ねることができるので、発熱体に伝熱体を組み付ける必要が無くなり、製造コストを低減化することができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明において、前記担体および前記発熱部は、前記流体が流れるダクト（３０）内に配置されるようにしてもよい。

特に、請求項３に記載の発明にように、担体は、前記ダクト（３０）を構成する構造になっていてもよい。

ここで、担体の各流体通路（４０ａ）は、請求項４に記載の発明にように、格子形状に形成されていてもよく、請求項５に記載の発明にように、前記担体の各流体通路（４０ａ）は、ハニカム状に形成されていてもよい。

請求項６ないし８に記載の発明のように、前記発熱層に通電させるための第１、第２の電極（４３ａ、４３ｂ）を備えることが必要である。

例えば、請求項６に記載の発明のように、第１、第２の電極は、銅メッキから成るものを用いてもよく、請求項７に記載の発明のように、第１、第２の電極は、銀ペーストから成るものを用いてもよく、さらに、請求項８に記載の発明のように、第１、第２の電極は、銅泊から成るものを用いてもよい。

なお、請求項９に記載の発明のように、流体としては、空気を用いてもよく、請求項１０に記載の発明のように、請求項９に記載の電気ヒータとしては、車両用空調装置に適用されるものであってもよい。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

以下、本発明の電気ヒータが適用される車両用空調装置の各実施形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明に係る車両用空調装置の概略構成を示す模式図である。図に示すように、車両用空調装置は、インストルメントパネルの内側に配置される室内空調ユニット１０を備えており、この室内空調ユニット１０は、空気通路を形成する空調ケーシング１１を有している。

空調ケーシング１１内においては、その空気通路の最上流部には、内気導入口１１ａと、外気導入口１１ｂとが設けられている。さらに、内気導入口１１ａおよび外気導入口１１ｂを選択的に開放する内外気切替ドア１２が回動自在に配置されている。

この内外気切替ドア１２はサーボモータ（図示しない）によって駆動されるもので、内気導入口１１ａより内気（車室内空気）を導入する内気モードと外気導入口１１ｂより外気（車室外空気）を導入する外気モードと、内気および外気を同時に導入する内外気モードとを切り替える。

内外気切替ドア１２の下流側には車室内に向かう空気流を発生させる電動式の送風機１３を配置している。この送風機１３は、電動モータにより駆動するようになっている。送風機１３の下流側には空調ケーシング１１内を流れる空気を冷却する蒸発器１４を配置している。

この蒸発器１４は、送風機１３の送風空気を冷却する冷房用熱交換器で、冷凍サイクルを構成する要素のひとつである。なお、冷凍サイクルは、圧縮機から、凝縮器、レシーバ１３および膨張弁を介して蒸発器１４に冷媒が循環するように形成された周知のものである。

蒸発器１４の下流側には空調ケーシング１１内を流れる空気を加熱するヒータコア１６が配置されている。このヒータコア１６は車両エンジンの冷却水（以下、温水）を熱源として蒸発器１４通過後の空気（冷風）を加熱する暖房用熱交換器であり、その側方にはヒータコア１６をバイパスして空気が流れるバイパス通路１１ｃが形成してある。

蒸発器１４とヒータコア１６との間にエアミックスドア１５が回動自在に配置してある。このエアミックスドア１５はサーボモータ１８により駆動されて、その回転位置（開度）が調節可能になっている。エアミックスドア１５の開度により、ヒータコア１６を通る空気量（温風量）と、バイパス通路１１ｃを通過してヒータコア１６をバイパスする空気量（冷風量）との比率を調節し、これにより、車室内に吹き出す空気の温度を調節するようになっている。

空調ケーシング１１の空気通路の最下流部には、車両の窓ガラスＷに向けて空調風を吹き出すためのデフロスタ吹出口２０、乗員上半身に向けて空調風を吹き出すためのフェイス吹出口２１、および乗員下半身に向けて空調風を吹き出すためのフット吹出口２２が設けられている。

これら吹出口２０〜２２の上流部には、個々の吹出口を開閉するデフロスタドア２００、フェイスドア２０１およびフットドア２０２が回動自在に配置されている。これらのドア２００〜２０２は、図示しないリンク機構を介して共通のサーボモータによって駆動される。

さらに、空調ケーシング１１には、例えば、後席側天井吹出口４１に向けて空調風を吹き出すための吹出口２３が設けられており、吹出口２３および後席側天井吹出口４１の間には空調ダクト３０が繋がっている。なお、空調ダクト３０としては、後席側天井吹出口４１に限らず、各種の吹出口から空調風を吹き出すダクトを採用するようにしてもよい。

ここで、空調ダクト３０内には、電気ヒータ４０が配置されており、この電気ヒータ４０は、ヒータコア１６の暖房能力では不足する場合に熱量を補う補助ヒータの役割を果たすものであり。なお、電気ヒータ４０は、空調ダクト３０に対してネジ等の締結部品で締結されている。図１中の矢印Ｋｍは空調風の風向を示す。

次に、本実施形態の特徴である電気ヒータ４０の構造について図２、図３を用いて説明する。図２は、空調ダクト３０の一部を破断して電気ヒータ４０の外形を示す図であり、図３は、図２中のＡ−Ａ断面図を示す部分断面図である。

図２に示すように、電気ヒータ４０は、複数の空気通路４０ａを格子状に形成する格子状担体４１と、格子状担体４１の空気上流側端部にて膜状に形成される電極（第１電極）４３ａと、格子状担体４１の空気下流側端部に沿って膜状に形成される電極（第２電極）４３ｂと、格子状担体４１の表面および電極４３ａ、４３ｂの表面に沿って膜状に形成される発熱層４２とを備えている。

ここで、格子状担体４１は樹脂（例えば、ＰＥＴ）などの電気絶縁性材料からなるものである。そして、発熱層４２は、発熱塗料（例えば、エブリオーム、バニーハイト：日本黒鉛工業株式会社）の塗布により生成されるもので、通電により発熱する。なお、電極４３ａ、４３ｂの間にはそれぞれ電線４４ａ、４４ｂがハンダ付け等により接続されている。

次に、電気ヒータ４０の製造について説明すると、格子状担体４１の空気上流側端部に銅メッキにより断面コ字状に膜状の電極４３ａを成形するとともに、格子状担体４１の空気下流側端部に銅メッキにより断面コ字状に膜状の電極４３ｂを成形する。

その後、電極４３ａ、４３ｂに対して電線４４ａ、４４ｂの一側端部をハンダ付けにより接続する。電線４４ａ、４４ｂの他側端部は空調ダクト３０の貫通孔を通して電子制御装置に接続されている。

さらに、格子状担体４１の表面および電極４３ａ、４３ｂの表面に沿って発熱塗料を塗布して乾燥して発熱層４２を生成する。以上により、電気ヒータ４０が完成することになる。

次に、電気ヒータ４０の作動について説明すると、空調ユニット１０から温度調節される空気が吹出口２３を通して空調ダクト３０内に吹き出される。

ここで、電子制御装置から電線４４ａ、４４ｂを介して電極４３ａ、４３ｂの間に電圧が印加される。これに伴い、電極４３ａ、４３ｂの間において発熱層４２に通電が生じる。これに伴い、発熱層４２が加熱するため、複数の空気通路４０ａを通過する空気が加熱される。この加熱される空気は、空調ダクト３０を通して後席側天井吹出口４１から吹き出されることになる。

次に、本第１実施形態の作動について説明する。

すなわち、本第１実施形態の電気ヒータ４０は、空気がそれぞれ流れる複数の流体通路４０ａを格子状に形成する格子状担体４１と、この格子状担体の表面に沿って膜状に形成されて、通電により発熱して空気を加熱する発熱層４２とを備えることを特徴とする。したがって、発熱層４２が、発熱体および伝熱体の双方を兼ねることができるので、発熱体に伝熱体を組み付ける必要が無くなり、製造コストを低減化することができる。

（第２実施形態）
上述の第１実施形態では、担体とダクトが別部品である例について説明したが、これに代えて、本第２実施形態では、図４に示すように、担体４１がダクト３３を兼ねる構造となっている。

この場合、ダクト３３の内表面側には、発熱層４２が設けられており、ダクト３３は、ダクト３１、３２の中間に連結されている。そして、ダクト３１、３２は、上述の空調ダクト３０を構成するものである。

（第３実施形態）
上述の第２実施形態では、担体４１が複数の空気通路４０ａを格子状に形成する例について説明したが、これに代えて、本第２実施形態では、図５に示すように、担体４１が複数の空気通路４０ａをハニカム状に形成する。

（第４実施形態）
上述の１実施形態では、ダクト３０内に電気ヒータ４０を設けるようにした例について説明したが、これに代えて、本第４実施形態では、図６に示すように、空調ケーシング１１内においてヒータコア１６の空気下流側に電気ヒータ４０を配置する。

（その他の実施形態）
上述の各実施形態では、流体としての空気を用いた例について説明したが、これに代えて、流体としての液体（例えば、油、水）を用いるようにしてもよい。

上述の各実施形態では、電極４３ａ、４３ｂとして、銅メッキにより生成されるものを用いた例について、これに代えて、銀ペースト、或いは、銅泊からなるものを用いても良い。

上述の各実施形態では、電気ヒータ４０が車両用空調装置に適用される例について説明したが、これに代えて、電気ヒータ４０が家庭用空調機、ビル用空調機、工作機械など各種の機器に適用されるようにしてもよい。

本発明の電気ヒータが適用される車両用空調装置の第１実施形態を示す模式図である。 図１の電気ヒータの構造を示す斜視図である。 図２中のＡ−Ａ断面図である。 本発明の電気ヒータの第２実施形態を示す模式図である。 本発明の電気ヒータの第３実施形態を示す模式図である。 本発明の電気ヒータの第４実施形態を示す模式図である。

符号の説明

４０…電気ヒータ、４０ａ…空気通路、４１…格子状担体、４２…発熱層。

Claims (10)

1. 通電により流体を加熱する電気ヒータであって、
   前記流体がそれぞれ流れる複数の流体通路（４０ａ）を形成する担体（４１）と、
   前記担体の表面に沿って膜状に形成されて、前記通電により発熱して前記流体を加熱する発熱層（４２）と、を備えることを特徴とする電気ヒータ。
2. 前記担体および前記発熱部は、前記流体が流れるダクト（３０）内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電気ヒータ。
3. 前記担体は、前記ダクト（３０）を兼ねる構造になっていることを特徴とする請求項２に記載の電気ヒータ。
4. 前記担体の各流体通路（４０ａ）は、格子形状に形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の電気ヒータ。
5. 前記担体の各流体通路（４０ａ）は、ハニカム状に形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の電気ヒータ。
6. 前記発熱層に通電させるための第１、第２の電極（４３ａ、４３ｂ）を備えており、
   前記第１、第２の電極は、銅メッキから成るものであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の電気ヒータ。
7. 前記発熱層に通電させるための第１、第２の電極（４３ａ、４３ｂ）を備えており、
   前記第１、第２の電極は、銀ペーストから成るものであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の電気ヒータ。
8. 前記発熱層に通電させるための第１、第２の電極（４３ａ、４３ｂ）を備えており、
   前記第１、第２の電極は、銅泊から成るものであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の電気ヒータ。
9. 前記流体は、空気であることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の電気ヒータ。
10. 請求項９に記載の電気ヒータは、車両用空調装置に適用されているものであることを特徴とする。

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