JP2009080946A5 - - Google Patents
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Description
本発明は、主として気体を加熱するのに好適な加熱器の製造方法に関する。
ファンで駆動される空気加熱器としては、図1に示すように、発熱デバイス1の両側に電極板11を結合して発熱ユニットを形成し、さらにその両側に放熱フィン12を設けて平板状に形成した加熱器10が市販されている。
この加熱器10は、電極板11に電気を導通して発熱デバイス1に電力を供給し、発熱デバイス1の発生する熱が電極板11を介して放熱フィン12に伝えられ、放熱フィン12と通過する空気との間で熱交換を行って、空気を加熱するようになっている。
また、このような加熱器10を組立てるには、各部材を重ね、その両側から挟持部材で挟み込んで圧着する方法と、各部材を接着する方法とがあった。
この加熱器10は、電極板11に電気を導通して発熱デバイス1に電力を供給し、発熱デバイス1の発生する熱が電極板11を介して放熱フィン12に伝えられ、放熱フィン12と通過する空気との間で熱交換を行って、空気を加熱するようになっている。
また、このような加熱器10を組立てるには、各部材を重ね、その両側から挟持部材で挟み込んで圧着する方法と、各部材を接着する方法とがあった。
挟持部材を必要としない接着による組み立ては、従来次のように行っていた。
図2に示すように、基台16の上にカバー体14を載置すると共に、カバー体14の内部に加熱装置15を設置してオーブン空間140を形成し、オーブン空間140内において基台16の上に発熱デバイス1、電極板11、放熱フィン12等の部材を接合する順序に従って配列する。各部材の両面には接着剤を塗布しておく。
次いで、配列した部材を両側から加圧装置13で挟み込み、圧力Pを加えながら、加熱装置15から熱Rを輻射し、接着剤をベーキング乾燥させる。
図2に示すように、基台16の上にカバー体14を載置すると共に、カバー体14の内部に加熱装置15を設置してオーブン空間140を形成し、オーブン空間140内において基台16の上に発熱デバイス1、電極板11、放熱フィン12等の部材を接合する順序に従って配列する。各部材の両面には接着剤を塗布しておく。
次いで、配列した部材を両側から加圧装置13で挟み込み、圧力Pを加えながら、加熱装置15から熱Rを輻射し、接着剤をベーキング乾燥させる。
この組立方法には次のような欠点がある。
1.ベーキング過程において、接着剤は外側から次第に乾燥していくため、時間が長くかかり、硬化状態が不均一になる。
2.各部材を離間して配列しておくため、挟み込み圧力Pの作用方向がずれると組立精度が低下する。
3.挟み込み圧力Pが大きすぎると、部材が変形する。
4.接着完了後、発熱デバイス1に不良のあることがわかっても、交換することができず、全体を廃棄せざるを得ない。
1.ベーキング過程において、接着剤は外側から次第に乾燥していくため、時間が長くかかり、硬化状態が不均一になる。
2.各部材を離間して配列しておくため、挟み込み圧力Pの作用方向がずれると組立精度が低下する。
3.挟み込み圧力Pが大きすぎると、部材が変形する。
4.接着完了後、発熱デバイス1に不良のあることがわかっても、交換することができず、全体を廃棄せざるを得ない。
5.オーブン空間140に設置した加熱装置15で加熱するため、エネルギーの無駄が多い。
6.加圧装置13及びオーブン空間140が大型であり、金属製の加圧装置13が多くの熱を吸収するので、エネルギー負担が大きい。
7.加圧装置13が熱を吸収するため、操作時に火傷する虞がある。
8.カバー体14でベーキング中に発生する熱を完全に遮断することができず、また、カバー体14を開いた時に内部の熱が作業環境に発散されるので、特に夏場には作業環境の悪化を引き起こす。
9.放熱フィン12及び電極板11は金属製であり、熱膨張率が高いので、加熱時に大きく膨張し、この結果、冷却後の収縮による位置ずれが増大し、接合面の接合強度が失われやすい。
6.加圧装置13及びオーブン空間140が大型であり、金属製の加圧装置13が多くの熱を吸収するので、エネルギー負担が大きい。
7.加圧装置13が熱を吸収するため、操作時に火傷する虞がある。
8.カバー体14でベーキング中に発生する熱を完全に遮断することができず、また、カバー体14を開いた時に内部の熱が作業環境に発散されるので、特に夏場には作業環境の悪化を引き起こす。
9.放熱フィン12及び電極板11は金属製であり、熱膨張率が高いので、加熱時に大きく膨張し、この結果、冷却後の収縮による位置ずれが増大し、接合面の接合強度が失われやすい。
また、特許文献1には、接着による発熱装置の製造方法が記載されている。
この方法は、a.金属放熱装置の二つの相対する平坦な金属表面に予め定められたパターンで絶縁接着剤を塗布する。b.前記パターンの形状と相補する金属フィルムを金属表面の絶縁接着剤を塗布していない部分に敷く。c.抵抗器を金属表面に並べて配置する。d.平坦な金属表面に上記a,bの処理を行った別の金属放熱装置を、その金属表面を抵抗器に向けて重ねる。e.これらの重ねた部材を所定の圧力で圧迫する。f.圧力を加えた状態のまま絶縁接着剤を硬化させ、各部材を一体に結合する。という工程によって行われる。
この方法は、a.金属放熱装置の二つの相対する平坦な金属表面に予め定められたパターンで絶縁接着剤を塗布する。b.前記パターンの形状と相補する金属フィルムを金属表面の絶縁接着剤を塗布していない部分に敷く。c.抵抗器を金属表面に並べて配置する。d.平坦な金属表面に上記a,bの処理を行った別の金属放熱装置を、その金属表面を抵抗器に向けて重ねる。e.これらの重ねた部材を所定の圧力で圧迫する。f.圧力を加えた状態のまま絶縁接着剤を硬化させ、各部材を一体に結合する。という工程によって行われる。
本発明が解決しようとする課題は、迅速、且つ、簡単に組み立てることができ、組立後に高い接合強度が得られ、ベーキング時のエネルギーの浪費を回避できる加熱器の製造方法を提供することにある。
本発明は、板状の発熱ユニットの両側にそれぞれ熱交換ユニットが取り付けられて成る発熱単体を有し、前記発熱ユニットは少なくとも1つの扁平な電熱デバイスを熱源として用い、前記熱交換ユニットの内側面には前記電熱デバイスへ電力を供給する電極板が取り付けられると共に、該電極板の一端から端子が延び、前記電極板を前記電熱デバイスへ接着することにより前記電熱デバイスと電気的に接続してある加熱器の製造方法に関し、前記発熱ユニット及び前記熱交換ユニットを組み立てた後、前記発熱ユニットの電熱デバイスと前記熱交換ユニットの電極板との接合面に導電性を有する熱硬化性の接着剤を塗布し、次いで、1つの前記発熱ユニットの両側に、それぞれ接合面が対向するよう前記熱交換ユニットを配置して、発熱単体の構成要素を組み合わせ、その後、前記発熱ユニット及び熱交換ユニットを挟み込み具で挟んで前記熱交換ユニットの外側からプレスすると共に、前記電熱デバイスの通電テストを行い、通電テストにより電熱デバイスが発する熱で接着剤を硬化させ、前記発熱ユニットの電熱デバイスと熱交換ユニットの電極板とを接着すると共に、電気的に接続する。
加熱器が複数の発熱単体を有する場合は、複数の発熱ユニットの両側にそれぞれ前記熱交換ユニットを配置して互いに接着し、複数の発熱単体を組み付ける。
本発明の加熱器の製造方法によれば、電熱デバイスに対する通電テストの際に発生する熱を利用して接着剤を硬化させ、発熱ユニットと熱交換ユニットを接着するので、大掛かりなベーキング装置が不要であり、ベーキングに要するエネルギー消費量を削減することが可能である。
また、接合面である電熱デバイス全面から発熱するので、接着状態が均一となる。
さらに、発熱ユニットと熱交換ユニットを挟む挟み込み具は熱源から離れているため、耐熱性を必要とせず装置の価格を抑えることができ、挟み込み具から外す際に火傷する虞もない。
また、通電テストの結果、電熱デバイスに不具合があれば、接着剤が硬化する前に容易に交換することができる。
また、接合面である電熱デバイス全面から発熱するので、接着状態が均一となる。
さらに、発熱ユニットと熱交換ユニットを挟む挟み込み具は熱源から離れているため、耐熱性を必要とせず装置の価格を抑えることができ、挟み込み具から外す際に火傷する虞もない。
また、通電テストの結果、電熱デバイスに不具合があれば、接着剤が硬化する前に容易に交換することができる。
図3及び図4は、本発明の実施例1を示す。
加熱器10は、発熱ユニット2の両側にそれぞれ熱交換ユニット3を取り付けて成る発熱単体100を有する。
発熱ユニット2は、扁平な1つ或いは複数の電熱デバイス21を並べて板状に形成してある。電熱デバイス21としては、例えば、機械的強度が比較的高い正温度係数セラミック抵抗発熱片などがある。
熱交換ユニット3は、熱交換フィン32と、熱交換フィン32の周囲を囲むフレーム33と、熱交換ユニット3の内側面においてフレーム33の表面に取り付けられ、電熱デバイス21へ電力を供給する電極板31とから成る。電極板31の長手方向一端からは端子4が一体に延びている。
加熱器10は、発熱ユニット2の両側にそれぞれ熱交換ユニット3を取り付けて成る発熱単体100を有する。
発熱ユニット2は、扁平な1つ或いは複数の電熱デバイス21を並べて板状に形成してある。電熱デバイス21としては、例えば、機械的強度が比較的高い正温度係数セラミック抵抗発熱片などがある。
熱交換ユニット3は、熱交換フィン32と、熱交換フィン32の周囲を囲むフレーム33と、熱交換ユニット3の内側面においてフレーム33の表面に取り付けられ、電熱デバイス21へ電力を供給する電極板31とから成る。電極板31の長手方向一端からは端子4が一体に延びている。
この加熱器10は次のように製造する。
発熱ユニット2及び熱交換ユニット3は予め組み立てておく。
熱交換ユニット3の熱交換フィン32とフレーム33とは、はんだ付け又は接着によって接合する。接着する場合、熱伝導性の高い常温硬化接着剤を用いる。
また、フレーム33と電極板31とは熱伝導性及び絶縁性を有する常温硬化接着剤を介して接着される。
発熱ユニット2及び熱交換ユニット3は予め組み立てておく。
熱交換ユニット3の熱交換フィン32とフレーム33とは、はんだ付け又は接着によって接合する。接着する場合、熱伝導性の高い常温硬化接着剤を用いる。
また、フレーム33と電極板31とは熱伝導性及び絶縁性を有する常温硬化接着剤を介して接着される。
発熱ユニット2と熱交換ユニット3の結合面に、熱伝導性及び導電性の高い熱硬化性接着剤を付着して、発熱ユニット2の両側に熱交換ユニット3を配置し、両側から図示しない挟み込み具で挟み付け、圧力Pを加えて固定する。
熱交換ユニット3は予め組み立てられており、機械的強度が増しているので、挟み付けによる圧力に耐えることができ、発熱ユニット2と電極板31との間に充填された接着剤が充分に広がる。
熱交換ユニット3は予め組み立てられており、機械的強度が増しているので、挟み付けによる圧力に耐えることができ、発熱ユニット2と電極板31との間に充填された接着剤が充分に広がる。
加圧するのと同時に、端子4から電力を導入して電熱デバイス21の通電テストを行い、テストパラメータを取得して、電熱デバイス21の電熱機能が正常であるかを検査する。
発熱ユニット2に瑕疵があれば、接着剤はまだ硬化していないので、直ちに熱交換ユニット3を外して発熱ユニット2を交換することができる。また、万が一、挟み込む圧力Pによって熱交換ユニット3が変形しても、簡単に変形した熱交換ユニット3のみを交換することができる。
発熱ユニット2に瑕疵があれば、接着剤はまだ硬化していないので、直ちに熱交換ユニット3を外して発熱ユニット2を交換することができる。また、万が一、挟み込む圧力Pによって熱交換ユニット3が変形しても、簡単に変形した熱交換ユニット3のみを交換することができる。
通電テスト中に発熱ユニット2が発熱し、接着剤が熱の作用を受けて硬化が促進され、迅速に発熱ユニット2と電極板31とが接着されて、電熱デバイス21と電極板31とが電気的に接続される。そして、発熱ユニット2と熱交換ユニット3との接合面の全面に亘ってほぼ均等に発熱するので、接着剤の硬化状態は均等になる。
さらに、熱交換ユニット3の外側に設置された挟み込み具は熱の影響を受け難いので、耐熱材料を使用する必要は無く、熱を遮断する材料を用いれば、通電テスト中の熱の無駄を回避することができる。
なお、高度な加熱性能が要求される場合は、1つの加熱器10に複数の発熱単体100を設置することが可能であり、必要に応じて発熱単体100の数を選択できる。
さらに、熱交換ユニット3の外側に設置された挟み込み具は熱の影響を受け難いので、耐熱材料を使用する必要は無く、熱を遮断する材料を用いれば、通電テスト中の熱の無駄を回避することができる。
なお、高度な加熱性能が要求される場合は、1つの加熱器10に複数の発熱単体100を設置することが可能であり、必要に応じて発熱単体100の数を選択できる。
図5は、本発明の実施例2を示す。
複数の電熱デバイス21を枠体22によって単一の板状の発熱ユニット2に組み立てる。枠体22には電熱デバイス21を収納するための嵌合孔220が形成され、この嵌合孔220に電熱デバイス21をその電気導通面210が両面に露出するようはめ込む。
電熱デバイス21は、接着剤を用いずに単に嵌合孔220へはめ込むだけでも良いし、嵌合孔220の内周と電熱デバイス21の外周面とを接着しても良い。
その他の構成は、実施例1とほぼ同様である。
複数の電熱デバイス21を枠体22によって単一の板状の発熱ユニット2に組み立てる。枠体22には電熱デバイス21を収納するための嵌合孔220が形成され、この嵌合孔220に電熱デバイス21をその電気導通面210が両面に露出するようはめ込む。
電熱デバイス21は、接着剤を用いずに単に嵌合孔220へはめ込むだけでも良いし、嵌合孔220の内周と電熱デバイス21の外周面とを接着しても良い。
その他の構成は、実施例1とほぼ同様である。
図6は、本発明の実施例3を示す。
熱交換ユニット3において、放熱フィン32と電極板31との間に、熱伝導性の高い絶縁板5が介在される。絶縁板5はフレーム33と電極板31との間に取り付けられて、電極板31と放熱フィン32とを電気的に遮断している。
また、絶縁板5は、機械的強度が高い酸化アルミニウム等の鉱物質素材で形成され、熱交換ユニット3の強度を高めている。
フレーム33、絶縁板5及び電極板31は互いに接着されており、発熱ユニット2へ接合する前に、予め熱交換ユニット3として組み立てられている。
なお、負側の電極板31と放熱フィン32との間に絶縁板5を設けず、負側の電極板31を直接フレーム33に接着して、放熱フィン32から負側の電極板31へ電気を逃がすようにしても良い。
熱交換ユニット3において、放熱フィン32と電極板31との間に、熱伝導性の高い絶縁板5が介在される。絶縁板5はフレーム33と電極板31との間に取り付けられて、電極板31と放熱フィン32とを電気的に遮断している。
また、絶縁板5は、機械的強度が高い酸化アルミニウム等の鉱物質素材で形成され、熱交換ユニット3の強度を高めている。
フレーム33、絶縁板5及び電極板31は互いに接着されており、発熱ユニット2へ接合する前に、予め熱交換ユニット3として組み立てられている。
なお、負側の電極板31と放熱フィン32との間に絶縁板5を設けず、負側の電極板31を直接フレーム33に接着して、放熱フィン32から負側の電極板31へ電気を逃がすようにしても良い。
図7及び図8は、本発明の実施例4を示す。
熱交換ユニット3のフレーム33と電極板31との間に熱伝導性の絶縁板5を介在し、電極板31の一端をフレーム33の端面330に沿うよう直角に屈曲し、折り曲げ部311を形成してある。
端子4は電極板31と別体に形成され、端子4の基端部を折り曲げて、電極板31の折り曲げ部311と係合する環状部41を形成してある。環状部41に折り曲げ部311を挿入して、リベット或いはプレスにより固定すると、端子4と電極板31とが機械的及び電気的に接続され、端子4が電極板31の一端から延びる。
熱交換ユニット3のフレーム33と電極板31との間に熱伝導性の絶縁板5を介在し、電極板31の一端をフレーム33の端面330に沿うよう直角に屈曲し、折り曲げ部311を形成してある。
端子4は電極板31と別体に形成され、端子4の基端部を折り曲げて、電極板31の折り曲げ部311と係合する環状部41を形成してある。環状部41に折り曲げ部311を挿入して、リベット或いはプレスにより固定すると、端子4と電極板31とが機械的及び電気的に接続され、端子4が電極板31の一端から延びる。
また、電極板31の折り曲げ部311とフレーム33の端面330との間には、矩形の絶縁カバー6を介在してある。
絶縁カバー6の両側縁は裏面側へ折り返して保持部62を形成し、絶縁カバー6の上端は表面側へ折り返して嵌合部61を形成してある。
そして、図8に示すように、保持部62をフレーム33の端面330の両側縁へ係合すると共に、嵌合部61を電極板31の折り曲げ部311へ係合して、電極板31及び端子4をフレーム33の端面330に組み付け、端子4及び電極板31と放熱フィン32とを絶縁する。なお、電極板31とフレーム33の間には絶縁板5が接着により介在されている。
絶縁カバー6の両側縁は裏面側へ折り返して保持部62を形成し、絶縁カバー6の上端は表面側へ折り返して嵌合部61を形成してある。
そして、図8に示すように、保持部62をフレーム33の端面330の両側縁へ係合すると共に、嵌合部61を電極板31の折り曲げ部311へ係合して、電極板31及び端子4をフレーム33の端面330に組み付け、端子4及び電極板31と放熱フィン32とを絶縁する。なお、電極板31とフレーム33の間には絶縁板5が接着により介在されている。
電極板31とフレーム33とは絶縁板5及び絶縁カバー6を介して予め熱交換ユニット3として組み立てておく。電極板31は絶縁板5へ接着されると共に、これと直交する折り曲げ部311が絶縁カバー6を介してフレーム33に係止されているので、電極板31とフレーム33とは、立体的に安定して取り付けられ、機械的な強度が高い。
また、実施例1と同様に熱交換ユニット3を発熱ユニット2に接着すると、電極板31が電熱デバイス21の電気導通面210に導通される。
本実施例においては、絶縁カバー6を介在することにより、端子4及び電極板31と放熱フィン32とを絶縁するだけでなく、端子4を電源に抜き差しする際の緩衝作用を有し、金属同士の接触による腐食を防止することができるので、耐久性が大幅に高まる。
また、絶縁カバー6を介在したことにより、端子4と放熱フィン32間の沿面距離を大きくして強い火花が飛ぶのを防ぐ。
また、実施例1と同様に熱交換ユニット3を発熱ユニット2に接着すると、電極板31が電熱デバイス21の電気導通面210に導通される。
本実施例においては、絶縁カバー6を介在することにより、端子4及び電極板31と放熱フィン32とを絶縁するだけでなく、端子4を電源に抜き差しする際の緩衝作用を有し、金属同士の接触による腐食を防止することができるので、耐久性が大幅に高まる。
また、絶縁カバー6を介在したことにより、端子4と放熱フィン32間の沿面距離を大きくして強い火花が飛ぶのを防ぐ。
なお、上記各実施例において、発熱ユニット2と熱交換ユニット3とを組み立てた後、加熱器10の金属が露出した部分の表面を絶縁性の保護膜で被覆し、電気を隔絶すると共に、耐腐食性を向上させると良い。このようにすると、加熱器10を車体に搭載する場合、車体内部の近接した他装置と絶縁することができる。
10 加熱器
100 発熱単体
2 発熱ユニット
21 電熱デバイス
210 電気導通面
22 枠体
220 嵌合孔
3 熱交換ユニット
31 電極板
311 折り曲げ部
32 放熱フィン
33 フレーム
330 端面
4 端子
41 環状部
5 絶縁板
6 絶縁カバー
61 嵌合部
62 保持部
100 発熱単体
2 発熱ユニット
21 電熱デバイス
210 電気導通面
22 枠体
220 嵌合孔
3 熱交換ユニット
31 電極板
311 折り曲げ部
32 放熱フィン
33 フレーム
330 端面
4 端子
41 環状部
5 絶縁板
6 絶縁カバー
61 嵌合部
62 保持部
Claims (2)
- 板状の発熱ユニットの両側にそれぞれ熱交換ユニットが取り付けられて成る発熱単体を有し、前記発熱ユニットは少なくとも1つの扁平な電熱デバイスを熱源として用い、前記熱交換ユニットの内側面には前記電熱デバイスへ電力を供給する電極板が取り付けられると共に、該電極板の一端から端子が延び、前記電極板を前記電熱デバイスへ接着することにより電気的に接続してある加熱器を製造する方法であって、前記発熱ユニット及び前記熱交換ユニットを組み立てた後、前記発熱ユニットの電熱デバイスと前記熱交換ユニットの電極板との接合面に導電性を有する熱硬化性の接着剤を塗布し、次いで、1つの前記発熱ユニットの両側に、それぞれ接合面が対向するよう前記熱交換ユニットを配置して、発熱単体の構成要素を組み合わせ、その後、前記発熱ユニット及び熱交換ユニットを挟み込み具で挟んで前記熱交換ユニットの外側からプレスすると共に、前記電熱デバイスの通電テストを行い、通電テストにより電熱デバイスが発する熱で接着剤を硬化させ、前記発熱ユニットの電熱デバイスと熱交換ユニットの電極板とを接着すると共に、電気的に接続することを特徴とする加熱器の製造方法。
- 複数の発熱ユニットの両側にそれぞれ前記熱交換ユニットを配置して互いに接着し、複数の発熱単体を組み付ける請求項1に記載の加熱器の製造方法。
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