JP2006062609A - 車両用暖房装置 - 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】 車両用空調装置は、空気を流す空調ダクト３０と、空調ダクト３０内において、フィルム状に形成されて空気を通電により加熱するフィルム状ヒータ４１とを備えていることを特徴とする。したがって、フィルム状ヒータ４１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。
【選択図】 図２

Description

本発明は、車室内にて暖房を行う車両用暖房装置に関する。

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車両用暖房装置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、
空気を流す空調ダクト（３０）と、
前記空調ダクト内において、フィルム状に形成されて前記空気を通電により加熱するフィルム状ヒータ（４１）と、
を備えていることを特徴とする。

したがって、フィルム状ヒータが、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。

ここで、請求項２に記載の発明のように、図３に示す如く、フィルム状ヒータが、渦巻き状に回巻されていれば、限られた大きさの空調ダクトの中で、フィルム状ヒータが空気に接する面積を広げることができるので、空調ダクト内の空気を効率的に加熱することができる。

さらに、請求項３に記載の発明のように、フィルム状ヒータが波形に形成されていれば、フィルム状ヒータが空気に接する面積をより一層広げることができるので、空調ダクト内の空気をより一層効率的に加熱することができる。

請求項４に記載の発明のように、
前記フィルム状ヒータは、波形に形成される複数の波状部（４１ｂ）と、平面状に形成される複数の平面部（４１ａ）とを備えており、
前記複数の波状部および前記複数の平面部は、渦方向にて交互に並べられており、
さらに、前記複数の波状部および前記複数の平面部は、径方向にて交互に並べられていることを特徴とする。

したがって、図６に示すように、径方向において波状部（４１ｂ）と平面部（４１ａ）とが重なり合うように位置あわせをすることができるので、渦巻き状の形状の保持を容易に行うことができる。

請求項５に記載の発明では、請求項２ないし４のいずれか１つに記載の車両用暖房装置において、前記フィルム状ヒータの形状を前記渦巻き状に固定する固定部（５０ａ、５０ｂ、５０ｃ）を備えていることを必要とする。

具体的には、請求項６に記載の発明では、
前記固定部は、図３に示すように、前記フィルム状ヒータの長手方向端面側に配置されて、前記長手方向に突起して前記フィルム状ヒータを径方向外側から支持する複数の突起部（５１ｄ）（図４参照）を備えるようにしてもよい。

請求項７に記載の発明では、前記固定部（５０ｃ）は、図７に示すように、前記フィルム状ヒータの渦方向の両端部（４１ｃ、４１ｄ）を固定するものを用いてもよい。

また、請求項８に記載の発明のように、請求項１ないし７のいずれか１つに記載の車両用暖房装置において、前記フィルム状ヒータは、一定温度に到達すると電流量が抑えられてヒータ自体の温度を前記一定温度に保つものを用いることを特徴とする。

したがって、フィルム状ヒータ温度を検出する温度センサを採用して温度制御を行わなくても、フィルム状ヒータの温度を自動的に一定温度に保つことができる。

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、本発明の車両用暖房装置電気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る。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４を用いて説明する。

図２は、電気ヒータ４０を構成するフィルム状ヒータを示す図であり、図３は電気ヒータ４０を示す斜視図である。

電気ヒータ４０は、一枚のフィルム状ヒータ４１（図２参照）を備えており、フィルム状ヒータ４１は、図３に示すように、渦巻き状に回巻されている。ここで、フィルム状ヒータ４１の構成について概略説明すると、フィルム状ヒータ４１は、図２に示すように、樹脂フィルム４２、電極４３ａ、４３ｂ、電極端子４４ａ、４４ｂ、および、発熱層４５から構成されている。電極端子４４ａ、４４ｂは、金属製の薄膜部材であって、樹脂フィルム４２の表面上にそれぞれ貼り付けられている。

電極４３ａ、４３ｂは、それぞれ、例えば、金属等の導電性部材であって、樹脂フィルム４２の表面上にて薄膜状に形成されている。そして、電極４３ａ、４３ｂは、それぞれ櫛歯状に形成されて、互いに向かい合うように配列されており、電極４３ａ、４３ｂは、それぞれ、電極端子４４ａ、４４ｂに接続されているものである。

発熱層４５は、樹脂フィルム４２の表面上にて長方形の薄膜状に形成されており、この発熱層４５は、電極４３ａ、４３ｂを覆うように発熱塗料を塗布されてなるものである。なお、発熱層４５は、図２中、斜線で示されている。

ここで、発熱層４５は、キューリー点に到達すると急激に電気抵抗が上昇して電流量が急激に減少して発熱層４５自体（フィルム状ヒータ自体）の温度を一定温度に保つ機能（以下、ＰＴＣ機能という。）を備える。

一方、電気ヒータ４０は、図３に示すように、固定部５０ａ、５０ｂを備えており、固定部５０ａ、５０ｂは、フィルム状ヒータ４１の形状を渦巻き状に固定するためのものである。固定部５０ａ、５０ｂは、図３に示すように、それぞれ長手方向（Ｙ方向）の端部側に配置されており、固定部５０ａ、５０ｂは、それぞれ、基部５１ｃおよび複数の突起部５１ｄを備えている。

ここで、基部５１ｃは、長方形の板部材であって、フィルム状ヒータ４１の長手方向の端部に沿い配置されており、複数の突起部５１ｄは、基部５１ｃから長手方向に向けて突起している。これらの突起部５１ｄは、フィルム状ヒータ４１をその径方向外側から支持して、フィルム状ヒータ４１の形状を渦巻き状に保持する役割を果たす。

なお、固定部５０ａ、５０ｂは、空調ダクト３０内に対してネジ等の締結部材により固定されている。

また、電気ヒータ４０は、図３に示すように、ワイヤーハーネス４６ａ、４６ｂ（電線）を備えており、ワイヤーハーネス４６ａ、４６ｂの一端は、電極端子４４ａ、４４ｂに対してハンダ付け等により接続されている。そして、ワイヤーハーネス４６ａ、４６ｂの他端は、空調ダクト３０の図示していない開口部を通して電子制御装置に接続されている。

次に、電気ヒータ４０の組み付け手順について説明すると、一枚のフィルム状ヒータ４１および固定部５０ａ、５０ｂを用意する。

先ず、固定部５０ａ、５０ｂの５１ｄの突起部５１ｄに接着剤を塗布し、さらに、フィルム状ヒータ４１を、図３に示すように、渦巻き状に回巻して、フィルム状ヒータ４１に固定部５０ａ、５０ｂを組み合わせる。そして、フィルム状ヒータ４１および固定部５０ａ、５０ｂが接着剤により固定されることになる。したがって、フィルム状ヒータ４１は、固定部５０ａ、５０ｂにより、その径方向外側から支持されて、渦巻き状に保持されることになる。

以下に、電気ヒータ４０の作動について説明すると、電子制御装置が、ワイヤーハーネス４６ａ、４６ｂを通して電極端子４４ａ、４４ｂの間に電圧を印加する。

すると、電流が電極端子４４ａから電極４３ａ、発熱層４５および電極４３ｂを通して電極端子４４ｂに流れる。ここで、発熱層４５への通電に伴い、発熱層４５は、発熱する。そして、発熱層４５の温度は、そのＰＴＣ機能によって、一定に保持される。したがって、空調ダクト３０内を流れる空気は電気ヒータ４０により一定温度まで加熱される。

次に、本第１実施形態の作用効果について説明する。

すなわち、車両用空調装置は、空気を流す空調ダクト３０と、空調ダクト３０内において、フィルム状に形成されて空気を通電により加熱するフィルム状ヒータ４１と、を備えていることを特徴とする。したがって、フィルム状ヒータ４１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、図３に示すように、フィルム状ヒータ４１をその面を平面状にしたままで、渦巻き状に形成した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、フィルム状ヒータ４１を波形に形成した状態で、渦巻き状に回巻されるようにしてもよい。

この場合、フィルム状ヒータ４１が波形に形成されているので、フィルム状ヒータ４１が空気に接する面積をより一層広げることができるので、空調ダクト３０内の空気をより一層効率的に加熱することができる。

（第３実施形態）
上述の第２実施形態では、フィルム状ヒータ４１を波形に形成した状態で、渦巻き状に回巻されるようにした例について説明したが、これに代えて、本第３実施形態では、フィルム状ヒータ４１としては、波形に形成される複数の波状部４１ｂと、平面状に形成される複数の平面部４１ａとを備えるものを採用して、図６に示すように渦巻き状に回巻きしてもよい。すなわち、フィルム状ヒータ４１としては、各波状部４１ｂおよび各平面部４１ａが、渦方向にて交互に並べられ、かつ、径方向にて交互に並べられるようにする。

この場合、図６に示すように、径方向において波状部４１ｂと平面部４１ａとが重なり合うように位置あわせをすることができるので、渦巻き状の形状の保持を容易に行うことができる。

（第４実施形態）
上述の第１実施形態では、図４に示すように、複数の突起部５１ｄによってフィルム状ヒータ４１を径方向外側から支持して、フィルム状ヒータ４１を渦巻き状に固定した例について説明したが、本第４実施形態では、固定部５０ｃによってフィルム状ヒータ４１を渦巻き状に固定する次のようにしてもよい。

すなわち、本第４実施形態では、図７に示すように、固定部５０ｃは、二本の角柱状基部５２ａ（図では一方の角柱状基部５２ａだけ示し、他方の角柱状基部５２ａを省略する。）を備えており、双方の角柱状基部５２ａは、フィルム状ヒータ４１の長手方向の両端部側に配置されている。

さらに、固定部５０ｃは、突起部５２ｂ、５２ｃを備えており、突起部５２ｂ、５２ｃは、二本の角柱状基部５２ａの間において、これら角柱状基部５２ａに対して直交して配置されている。

ここで、二本の突起部５２ｂ、５２ｃは、基部５２ａの両貫通孔に嵌合されて固定されており、二本の突起部５２ｂ、５２ｃには、それぞれフィルム状ヒータ４１の渦方向の両端部４１ｃ、４１ｄが固定されている。

（その他の実施形態）
上述の各実施形態では、フィルム状ヒータ４１としては、それ自体が、ＰＴＣ機能を備えたものについて説明したが、これに代えて、フィルム状ヒータ４１としては、ＰＴＣ機能を備えておらず、温度センサを追加して、この温度センサの検出温度に基づいて、フィルム状ヒータ４１を温度制御するようにしてもよい。

本発明の車両用暖房装置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のフィルム状ヒータの構造を示す図である。 図１の電気ヒータの構造を示す図である。 図１の電気ヒータの構造を示す図である。 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

３０…空調ダクト、４０…電気ヒータ、４１…フィルム状ヒータ。

Claims (8)

1. 空気を流す空調ダクト（３０）と、
   前記空調ダクト内において、フィルム状に形成されて前記空気を通電により加熱するフィルム状ヒータ（４１）と、
   を備えていることを特徴とする車両用暖房装置。
2. 前記フィルム状ヒータは、渦巻き状に回巻さ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. 前記フィルム状ヒータは、波形に形成され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。
4. 前記フィルム状ヒータは、波形に形成される複数の波状部（４１ｂ）と、平面状に形成される複数の平面部（４１ａ）とを備えており、
   前記複数の波状部および前記複数の平面部は、渦方向にて交互に並べられており、
   さらに、前記複数の波状部および前記複数の平面部は、径方向にて交互に並べられていることを特徴とする請求項３に記載の車両用暖房装置。
5. 前記フィルム状ヒータの形状を前記渦巻き状に固定する固定部（５０ａ、５０ｂ、５０ｃ）を備えていることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１つに記載の車両用暖房装置。
6. 前記固定部は、前記フィルム状ヒータの長手方向端面側に配置されて、前記長手方向に突起して前記フィルム状ヒータを径方向外側から支持する複数の突起部（５１ｄ）を備えることを特徴とする請求項５に記載の車両用暖房装置。
7. 前記固定部は、前記フィルム状ヒータの渦方向の両端部（４１ｃ、４１ｄ）を固定するものであることを特徴とする請求項５に記載の車両用暖房装置。
8. 前記フィルム状ヒータは、一定温度に到達すると電流量が抑えられてヒータ自体の温度を前記一定温度に保つものであることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の車両用暖房装置。

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