JP2006162098A - 電気ヒータおよび車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ばね力を加える作業を容易にするとともに、経時変化で押圧力を低下させない。
【解決手段】フレーム２１を跨ぐようにばね部材２７を掛けて、熱交換コア部Ｈを積層方向両側から押圧させた。 これにより、通電発熱素子列２３と熱交換フィン構成体とフレーム２１とを積層し、樹脂ハウジング２６に挿入するものとしても、樹脂ハウジング２６の挿入口寸法はその挿入する積層部分より僅かに大きくできる。また、従来のようにばね部を撓ませた状態で挿入する必要が無いため、特別な設備は必要とせず、挿入作業も容易となる。また、ばね部材２７は手作業で容易に掛けられる形状となっている。これらより、ＰＴＣヒータ２０のコストを安く抑えることができる。また、樹脂ハウジング２６でばね部材２７の反力を受ける状来構造と異なり、経時変化で熱交換コア部Ｈに対する押圧力が低下するおそれが無く、安定した性能が得られる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、少なくとも通電発熱部と熱交換部材とを積層して構成した電気ヒータ、およびこれを用いた車両用空調装置に関するものであり、車両用空調装置における暖房開始時の補助熱源として用いて好適なものである。

電気ヒータの一形態として、下記特許文献１、２に示されるような放熱フィンと通電発熱素子列と電極板とを幾層かに積層して熱交換コア部を構成するとともに、その熱交換コア部を積層方向両端からばねを介してフレームで挟み込む構造が周知である。尚、このような電気ヒータの通電発熱素子として、通常一般的には正特性サーミスタ（ＰＴＣ素子）が用いられている。

図８の（ａ）は従来のＰＴＣヒータ２０の概略構成を示す斜視図であり、（ｂ）は熱交換コア部Ｈの部分斜視図である。ＰＴＣヒータ２０は、通電発熱部としての通電発熱素子列２３と、熱交換部材としての熱交換フィン構成体２２と、電極部材としての電極板２４とを順次積層して熱交換コア部Ｈを構成しており、これら積層した部材間が良好に接触するよう、図示しないばね部を有する保持部材としてのフレーム２１で積層方向の両端から押圧させるとともに、積層方向と直交する長手方向（図２では略左右方向）からハウジング２６を嵌めることで保持させている。

（ｂ）の部分斜視図に示すように、通電発熱素子列２３は、複数個のＰＴＣ素子２３ａを、耐熱性を有する樹脂材料（例えば、６６ナイロンやポリブタジエンテレフタレートなど）で成形した樹脂枠２３ｂの中に嵌めこんで構成している。また、熱交換フィン構成体２２は、アルミニウムの薄板を波形状に成形したコルゲートフィン２２ａと、このフィン２２ａを一定の形状に保つとともに、ＰＴＣ素子２３ａや電極板２４との接触面積を確保するためのアルミニウムプレート２２ｂとをろう付け接合して構成したものである。

また、ハウジング２６は、樹脂枠２３ｂと同様の樹脂材料で成形された樹脂ハウジングであり、一端側ハウジング２６Ｂは熱交換コア部を保持するだけであるが、他端側のハウジング２６Ａは、電極板２４に設けられた端子部が貫通して外面側にコネクタ部Ｃを形成している。また、本出願人は、このような電気ヒータを車両用空調装置の暖房用補助熱源として用いたものを特許文献３で開示している。
米国特許第５０５７６７２号明細書 特開平７−１９７８１号公報 特開平５−１６９９６７号公報

しかしながら、このような電気ヒータの組み立てには、長手方向両端の対向する樹脂ハウジングに熱交換コア部をばねとフレームごと嵌め込むため、外部からフレームに加圧して設定値までばねを撓ませる専用設備が必要であるうえ、その作業に工数が掛かってコストアップするという問題点がある。また、樹脂ハウジングにばねの反力が掛かるため、経時的に変形してばねの反力が下がり、製品自体の性能が低下するおそれがある。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みて成されたものであり、その目的は、ばね力を加える作業を容易にするとともに、経時変化で熱交換コア部に対する押圧力が低下するおそれのない電気ヒータ、およびそれを用いた車両用空調装置を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、請求項１ないし請求項１０に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、少なくとも通電発熱部（２３）と熱交換部材（２２）とを積層して構成した熱交換コア部（Ｈ）と、熱交換コア部（Ｈ）の積層方向両端に対向させて配置した保持部材（２１）と、これら通電発熱部（２３）、熱交換部材（２２）、保持部材（２１）の長手方向両側端部に、長手方向外側から対向するように嵌る樹脂ハウジング（２６）とを備える電気ヒータにおいて、
保持部材（２１）を跨ぐようにばね部材（２７）を掛けて、熱交換コア部（Ｈ）を積層方向両側から押圧させたことを特徴としている。

この請求項１に記載の発明によれば、通電発熱部（２３）と熱交換部材（２２）と保持部材（２１）とを積層し、樹脂ハウジング（２６）に挿入するものとしても、樹脂ハウジング（２６）の挿入口寸法はその挿入する積層部分より僅かに大きくできる。また、従来のようにばね部を撓ませた状態で挿入する必要が無いため、特別な設備は必要とせず、挿入作業も容易となる。

また、この挿入作業が完了した後に、保持部材（２１）を跨ぐようにばね部材（２７）を外側から掛けるが、図２（ｂ）に白抜き矢印Ｆで示す軌跡にて、手作業で容易に掛けられる形状となっている。これらより、電気ヒータ（２０）のコストを安く抑えることができる。また、樹脂ハウジング（２６）でばね部材（２７）の反力を受ける状来構造と異なり、経時変化で熱交換コア部（Ｈ）に対する押圧力が低下するおそれが無く、安定した性能が得られる。

また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の電気ヒータにおいて、ばね部材（２７）は略コの字形状であることを特徴としている。この請求項２に記載の発明によれば、図２（ｂ）に白抜き矢印Ｆで示す軌跡にて、手作業で容易に掛けられる形状とすることができる。また、ばね素材量が少なくて済み、占有スペースも小さくできる。

また、請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２のいずれかに記載の電気ヒータにおいて、ばね部材（２７）を複数個掛けたことを特徴としている。この請求項３に記載の発明によれば、安定した押圧力が得られて良好な接触状態を保つことができる。

また、請求項４に記載の発明では、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の電気ヒータにおいて、少なくともばね部材（２７）の内側に電気絶縁処理を施したことを特徴としている。この請求項４に記載の発明によれば、熱交換コア部（Ｈ）とばね部材（２７）とを密着させても電気的な短絡を起こすおそれが無くなる。

また、請求項５に記載の発明では、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の電気ヒータにおいて、保持部材（２１）を樹脂材料にて形成するとともに、少なくともばね部材（２７）と熱交換部材（２２）とを離間させたことを特徴としている。この請求項５に記載の発明によれば、熱交換コア部（Ｈ）とばね部材（２７）とで電気的な短絡を起こすおそれが無くなる。

また、請求項６に記載の発明では、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の電気ヒータにおいて、ばね部材（２７）は、保持部材（２１）の少なくとも一方とは絶縁部材（２８）を介して電気絶縁され、且つ熱交換部材（２２）とも離間していることを特徴としている。この請求項６に記載の発明によれば、熱交換コア部（Ｈ）とばね部材（２７）とで電気的な短絡を起こすおそれが無くなる。

また、請求項７に記載の発明では、請求項６に記載の電気ヒータにおいて、絶縁部材（２８）を、樹脂ハウジング（２６）と一体に形成したことを特徴としている。この請求項７に記載の発明によれば、電気ヒータ（２０）のコストを安く抑えることができる。

また、請求項８に記載の発明では、請求項６または請求項７のいずれかに記載の電気ヒータにおいて、ばね部材（２７）と熱交換部材（２２）とを離間させるスペーサ部（２９）を、樹脂ハウジング（２６）と一体に形成したことを特徴としている。この請求項８に記載の発明によれば、電気ヒータ（２０）のコストを安く抑えることができる。

また、請求項９に記載の発明では、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の電気ヒータにおいて、樹脂ハウジング（２６）の積層方向に１つ以上の切れ込み部（Ｓ）を設けるとともに、ばね部材（２７）を樹脂ハウジング（２６）に掛けて、樹脂ハウジング（２６）の積層方向両側端部を介して保持部材（２１）を押圧するようにしたことを特徴としている。この請求項９に記載の発明によれば、ばね部材（２７）が熱交換コア部（Ｈ）の通風面に掛からないようにすることができる。

また、請求項１０に記載の発明では、請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の電気ヒータ（２０）を補助ヒータとして備えることを特徴としている。この請求項１０に記載の発明によれば、暖房開始時に即効性のある補助ヒータを備えた車両用空調装置（1）のコストを抑えることができる。ちなみに、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一例である。

（第１実施形態）
以下、本発明の実施の形態について添付した図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る車両用空調装置1の概略構成図である。これは、ハイブリッド車やディーゼル車、またはガソリン車でも高効率などでエンジン水温の上がり難い車両や、寒冷地仕様車などにおいて、暖房開始時に即効性のある補助暖房熱源として、車両用空調装置（カーエアコン）1に電気ヒータ（以下、ＰＴＣヒータとする。）２０を組み込んだものである。

車両用空調装置１の外郭を形成する空調ケース２の一端部には、内外気切替ドア３の切り替えにより外気導入口４または内気導入口５に連通する空気導入口６を設け、その空気導入口６に対応してブロワモータ７により駆動される遠心多翼ファンなどのブロワファン８を配設している。空調ケース２の内部には、空気流の下流側に向かって、ブロワファン８の他に、空気を熱交換して冷風にするエバポレータ９、冷風を温風に熱交換する温水式ヒータのヒータコア１０を順次配置している。

また、ヒータコア１０の上流側には、エバポレータ９を通過した冷風をヒータコア１０に送風するか、後述のエアミックス部Ｍに送風するかを切り替えるエアミックスドア１１を付設している。本実施形態のＰＴＣヒータ（補助ヒータ）２０は、空調ケース２内のヒータコア１０の下流側に、ヒータコア１０と並設するように配置されており、ヒータコア１０の上流側から送風されてきた空気をＰＴＣヒータ２０の下流側に送風可能としている。

そして、ＰＴＣヒータ２０の下流側には、冷風と温風とを混合して適度な温度にするエアミックス部Ｍが構成されており、その下流側の空調ケース２の他端部にはデフロスタ吹出口１２、フェイス吹出口１３およびフット吹出口１４が形成されている。そして、デフロスタ吹出口１２にはデフロスタドア１５、フェイス吹出口１３にはフェイスドア１６、フット吹出口１４にはフットドア１７がそれぞれ配置されている。

次に、本実施形態での特徴と、その効果について述べる。図２の（ａ）は本発明の第１実施形態におけるＰＴＣヒータ２０の概略構成を示す正面図であり、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ断面図である。まず、保持部材としてのフレーム２１を跨ぐようにばね部材２７を外側から掛けて、熱交換コア部Ｈを積層方向両側から押圧させている。

これによれば、通電発熱部としての通電発熱素子列２３と熱交換部材としての熱交換フィン構成体２２とフレーム２１とを積層し、樹脂ハウジング２６に挿入するものとしても、樹脂ハウジング２６の挿入口寸法はその挿入する積層部分より僅かに大きくしてある。また、従来のようにばね部を撓ませた状態で挿入する必要が無いため、特別な設備は必要とせず、挿入作業も容易となる。尚、フレーム7と樹脂ハウジング２６は、例えばロック爪などで機械的にフレーム２１に固定されている。

また、この挿入作業が完了した後に、フレーム２１を跨ぐようにばね部材２７を外側から掛けるが、図２（ｂ）に白抜き矢印Ｆで示す軌跡にて、手作業で容易に掛けられる形状となっている。これらより、ＰＴＣヒータ２０のコストを安く抑えることができる。また、樹脂ハウジング２６でばね部材２７の反力を受ける状来構造と異なり、経時変化で熱交換コア部Ｈに対する押圧力が低下するおそれが無く、安定した性能が得られる。

また、ばね部材２７は略コの字形状である。これによれば、図２（ｂ）に白抜き矢印Ｆで示す軌跡にて、手作業で容易に掛けられる形状とすることができる。また、ばね素材量が少なくて済み、占有スペースも小さくできる。また、ばね部材２７を複数個掛けている。これによれば、安定した押圧力が得られて良好な接触状態を保つことができる。

また図には表れないが、少なくともばね部材２７の内側に、例えば絶縁塗料などによる電気絶縁処理を施している。これによれば、熱交換コア部Ｈとばね部材２７とを密着させても電気的には絶縁状態となり短絡を起こすおそれが無くなる。また、このようなＰＴＣヒータ２０を車両用空調装置１の補助ヒータとして備えている。これによれば、暖房開始時に即効性のある補助ヒータを備えた車両用空調装置１のコストを抑えることができる。

（第２実施形態）
図３の（ａ）は本発明の第２実施形態におけるＰＴＣヒータ２０の概略構成を示す正面図であり、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ断面図である。上述した第１実施形態と異なる特徴として、図には表れないがフレーム２１を樹脂材料にて形成するとともに、少なくともばね部材２７と熱交換フィン構成体２２とを離間させている。これによれば、熱交換コア部Ｈとばね部材２７とで電気的には絶縁状態となり短絡を起こすおそれが無くなる。

（第３実施形態）
図４の（ａ）は本発明の第３実施形態におけるＰＴＣヒータ２０の概略構成を示す正面図であり、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ断面図である。上述した各実施形態と異なる特徴として、ばね部材２７は、フレーム２１の少なくとも一方とは、例えば樹脂片などの絶縁部材２８を介在させて電気絶縁され、もう一方のフレーム２１とは直に接触しており導通しているが、熱交換フィン構成体２２とは離間している。

このような形態であっても、熱交換コア部Ｈとばね部材２７とで電気的には絶縁状態となり短絡を起こすおそれが無くなる。また、ばね部材２７と熱交換フィン構成体２２とを離間させるスペーサ部２９を、樹脂ハウジング２６と一体に形成している。これによれば、ＰＴＣヒータ２０のコストを安く抑えることができる。

（第４実施形態）
図５の（ａ）は本発明の第４実施形態におけるＰＴＣヒータ２０の概略構成を示す正面図であり、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ断面図である。上述した各実施形態と異なる特徴として、第３実施形態での絶縁部材２８を、樹脂ハウジング２６と一体に形成している。これによれば、ＰＴＣヒータ２０のコストを安く抑えることができる。

（第５実施形態）
図６の（ａ）は本発明の第５実施形態におけるＰＴＣヒータ２０の概略構成を示す正面図であり、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ断面図である。上述した各実施形態と異なる特徴として、樹脂ハウジング２６の積層方向に１つ以上の切れ込み部としてのスリット部Ｓを設けるとともに、ばね部材２７を樹脂ハウジング２６に掛けて、樹脂ハウジング２６の積層方向両側端部を介してフレーム２１を押圧するようにしている。これによれば、ばね部材２７が熱交換コア部Ｈの通風面に掛からないようにすることができる。

（その他の実施形態）
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。先ず、図７の（ａ）は本発明の他の実施形態におけるＰＴＣヒータ２０の概略構成を示す正面図であり、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ断面図である。上述の第３実施形態と第４実施形態とを組み合わせたような形態であり、本発明はこのような形態であっても良い。

また、上述の実施形態では、車両用空調装置1において、ＰＴＣヒータ２０はヒータコア１０と並設するように配置しているが、足元吹出口まで配風する図示しないフットダクト内に配設しても良い。また、電極板２４は必ずしも積層しなくても、熱交換フィン構成体２２のアルミニウムプレート２２ｂを電極板として構成を簡素にしたものであっても良い。また、通電発熱素子列２３の樹脂枠２３ｂの幅を広く取って、熱交換コア部Ｈの通風面に突出させ、ばね部材２７と熱交換フィン構成体２２とを離間させるスペーサに利用しても良い。

本発明の一実施形態に係る車両用空調装置1の概略構成図である。 （ａ）は本発明の第１実施形態におけるＰＴＣヒータ２０の概略構成を示す正面図であり、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ断面図である。 （ａ）は本発明の第２実施形態におけるＰＴＣヒータ２０の概略構成を示す正面図であり、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ断面図である。 （ａ）は本発明の第３実施形態におけるＰＴＣヒータ２０の概略構成を示す正面図であり、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ断面図である。 （ａ）は本発明の第４実施形態におけるＰＴＣヒータ２０の概略構成を示す正面図であり、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ断面図である。 （ａ）は本発明の第５実施形態におけるＰＴＣヒータ２０の概略構成を示す正面図であり、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ断面図である。 （ａ）は本発明の他の実施形態におけるＰＴＣヒータ２０の概略構成を示す正面図であり、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ断面図である。 （ａ）は従来のＰＴＣヒータ２０の概略構成を示す斜視図であり、（ｂ）は熱交換コア部Ｈの部分斜視図である。

符号の説明

２０…ＰＴＣヒータ（電気ヒータ）
２１…フレーム（保持部材）
２２…熱交換フィン構成体（熱交換部材）
２３…通電発熱素子列（通電発熱部）
２６…樹脂ハウジング
２７…ばね部材
２８…絶縁部材
２９…スペーサ部
Ｈ…熱交換コア部
Ｓ…スリット部（切れ込み部）

Claims (10)

1. 少なくとも通電発熱部（２３）と熱交換部材（２２）とを積層して構成した熱交換コア部（Ｈ）と、
   前記熱交換コア部（Ｈ）の前記積層方向両端に対向させて配置した保持部材（２１）と、
   これら前記通電発熱部（２３）、前記熱交換部材（２２）、前記保持部材（２１）の長手方向両側端部に、前記長手方向外側から対向するように嵌る樹脂ハウジング（２６）とを備える電気ヒータにおいて、
   前記保持部材（２１）を跨ぐようにばね部材（２７）を掛けて、前記熱交換コア部（Ｈ）を前記積層方向両側から押圧させたことを特徴とする電気ヒータ。
2. 前記ばね部材（２７）は略コの字形状であることを特徴とする請求項１に記載の電気ヒータ。
3. 前記ばね部材（２７）を複数個掛けたことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の電気ヒータ。
4. 少なくとも前記ばね部材（２７）の内側に電気絶縁処理を施したことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の電気ヒータ。
5. 前記保持部材（２１）を樹脂材料にて形成するとともに、少なくとも前記ばね部材（２７）と前記熱交換部材（２２）とを離間させたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の電気ヒータ。
6. 前記ばね部材（２７）は、前記保持部材（２１）の少なくとも一方とは絶縁部材（２８）を介して電気絶縁され、且つ前記熱交換部材（２２）とも離間していることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の電気ヒータ。
7. 前記絶縁部材（２８）を、前記樹脂ハウジング（２６）と一体に形成したことを特徴とする請求項６に記載の電気ヒータ。
8. 前記ばね部材（２７）と前記熱交換部材（２２）とを離間させるスペーサ部（２９）を、前記樹脂ハウジング（２６）と一体に形成したことを特徴とする請求項６または請求項７のいずれかに記載の電気ヒータ。
9. 前記樹脂ハウジング（２６）の前記積層方向に１つ以上の切れ込み部（Ｓ）を設けるとともに、前記ばね部材（２７）を前記樹脂ハウジング（２６）に掛けて、前記樹脂ハウジング（２６）の前記積層方向両側端部を介して前記保持部材（２１）を押圧するようにしたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の電気ヒータ。
10. 請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の電気ヒータ（２０）を補助ヒータとして備えることを特徴とする車両用空調装置。

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