JP2013134880A - セラミックヒータ及びそれを用いた電気発熱式温水加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、発熱量を容易に切り替えることができるセラミックヒータを提供することである。
【解決手段】本発明に係るセラミックヒータ２００は、セラミックスからなる棒状の支持体２１１と、支持体２１１の側面に埋設され、通電によって発熱して発熱領域Ｈ１を形成する線状の発熱体２１２と、発熱体２１２に接続され、支持体２１１の一端側に設けられた端子部２１３と、を備えるセラミックヒータにおいて、発熱体２１２の数が、２本以上であり、発熱体２１２は、いずれも発熱領域Ｈ１の全体にわたって配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、セラミックヒータに関し、特には発熱量を容易に切り替えることができるセラミックヒータに関する。

ハイブリッド車（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｖｅｈｉｃｌｅ、以降、ＨＶ車ということもある。）又は電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｖｅｈｉｃｌｅ、以降、ＥＶ車ということもある。）は、内燃機関（以下、エンジンということもある。）の発熱量が少ない又は内燃機関自体が存在しないため、従来のガソリン車ようなエンジン冷却水からのエンジン排熱を利用した温水式ヒーターコアによる暖房システムでは十分な熱を得ることができないという問題がある。

この問題を解決するために、ＨＶ車ではエンジンの排熱を補うための補助熱源として、ＥＶ車ではエンジンに代わる代替熱源として、発熱体として電熱線ヒータを収容する伝熱ブロック（第１の筐体）と伝熱ブロックを収容し、伝熱ブロックとの間に熱媒体が流れる流路を形成する外側ケース（第２筐体）とからなる加熱装置を車両に搭載する技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。

ところで、液体の直接加熱には、セラミックヒータが利用されている。このようなセラミックヒータとしては、熱衝撃による破損の発生を防止したセラミックヒータが開示されている（例えば、特許文献２を参照。）。

特開２０１１−１４３７８１号公報 特開２００６−２３６６１７号公報

特許文献１に記載の加熱装置は、鋳造品の伝熱ブロックを用いるものであり、小型化及び軽量化が難しいという問題があった。さらに、熱媒体の加熱は、伝熱ブロックを介して行われるため、早速の暖房要求に対応することができない問題があった。ところで、特許文献１は、電熱線ヒータとして、金属パイプにニクロム線などのコイル状の電熱線を挿入したシーズヒータ（ｓｈｅａｔｈｅｄ ｈｅａｔｅｒ）を使用することが開示されているが、より高いワット密度のセラミックヒータを用いることは開示されていない。また、特許文献２は、セラミックヒータの開示があるが、車両用空調装置に適したものは開示されていない。また、セラミックヒータの発熱量を容易に切り替えることについて開示がない。

本発明の目的は、発熱量を容易に切り替えることができるセラミックヒータを提供することである。また、本発明の目的は、効率的に加熱ができ、小型化及び軽量化された電気発熱式温水加熱装置を提供することである。

本発明に係るセラミックヒータは、セラミックスからなる棒状の支持体と、該支持体の側面に埋設され、通電によって発熱して発熱領域を形成する線状の発熱体と、該発熱体に接続され、前記支持体の一端側に設けられた端子部と、を備えるセラミックヒータにおいて、前記発熱体の数が、２本以上であり、前記発熱体は、いずれも前記発熱領域の全体にわたって配置されることを特徴とする。

本発明に係るセラミックヒータでは、前記発熱体が、２本を１組として、第一の発熱体及び第二の発熱体を有し、前記第一の発熱体及び前記第二の発熱体は、基本配線パターンを含むヒーターパターンを形成し、前記基本配線パターンは、前記第一の発熱体を配置して開放部を有する区画領域を形成する配線パターンと、該区画領域に前記第二の発熱体を配置した配線パターンとを有することが好ましい。第一の発熱体又は第二の発熱体のいずれに通電しても、発熱領域にて発熱することができる。

本発明に係るセラミックヒータでは、前記区画領域は、前記第一の発熱体が前記開放部の一端を通り迂回して他端に戻るまでの一往復して形成した領域であり、前記第二の発熱体は、二往復以上する配線パターンを形成し、該第二の発熱体の配線パターンの一部又は全部が、前記区画領域内に配置されることが好ましい。発熱量の段階的な切り替えを容易に行うことができる。

本発明に係るセラミックヒータでは、前記区画領域は、前記第一の発熱体が前記開放部の一端を通り迂回して他端に戻るまでの一往復して形成した領域であり、前記第二の発熱体は、一往復する配線パターンを形成し、該第二の発熱体の配線パターンが、前記区画領域内に配置されることが好ましい。発熱量の大小を容易に切り替えることができる。

本発明に係るセラミックヒータでは、前記支持体は、該支持体の軸方向に延びる中空部と、前記支持体の前記端子部が設けられた側とは反対側の先端に設けられた先端孔と、前記支持体の側面に設けられた側面孔とを有することが好ましい。熱媒体をより効率的に加熱することができる。

本発明に係るセラミックヒータでは、前記支持体は、軸方向に沿って、前記発熱領域と、配線密度が前記発熱領域よりも低い疎領域と、前記端子部とを順に配置し、前記側面孔が、前記疎領域に設けられていることが好ましい。支持体の内部に流れる熱媒体を発熱領域の全体にわたって加熱することができるため、加熱の効率が更に向上する。また、疎領域は発熱しない又は発熱量が小さいため、側面孔を設けても支持体の周方向で温度が不均一とならず、熱媒体をより均一に加熱することができる。

本発明に係るセラミックヒータでは、前記発熱体の一部又は全部が、らせん形状をなしていることが好ましい。支持体の周方向において熱媒体をより均一に加熱することができる。

本発明に係るセラミックヒータは、前記支持体の側面に耐震部材を備えることが好ましい。振動によるセラミックヒータの破損を防止することができる。

本発明に係るセラミックヒータでは、被加熱物としての液体に接する表面の一部又は全部が、親水性処理されていることが好ましい。熱媒体の気泡発生を抑制することで、熱衝撃によるセラミックヒータの破損を防止することができる。

本発明に係る電気発熱式温水加熱装置は、本発明に係るセラミックヒータを備える。

本発明は、発熱量を容易に切り替えることができるセラミックヒータを提供することができる。また、本発明は、効率的に加熱ができ、小型化及び軽量化された電気発熱式温水加熱装置を提供することができる。

第一実施形態に係るセラミックヒータの一部切欠斜視図である。 ヒーターパターンの第一例として、図１に示すセラミックヒータのヒーターパターンを示す展開図である。 ヒーターパターンの第二例を示す展開図である。 ヒーターパターンの変形形態の一例を示す展開図である。 第二実施形態に係るセラミックヒータの支持体の側面を透視して示した斜視図である。 本実施形態に係る電気発熱式温水加熱装置の一例を示す縦の破断面図である。

以下、添付の図面を参照して本発明の一態様を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。本発明の効果を奏する限り、種々の形態変更をしてもよい。

図１は、第一実施形態に係るセラミックヒータの一部切欠斜視図である。第一実施形態に係るセラミックヒータ２００は、セラミックスからなる棒状の支持体２１１と、支持体２１１の側面に埋設され、通電によって発熱して発熱領域Ｈ１を形成する線状の発熱体２１２と、発熱体２１２に接続され、支持体２１１の一端側に設けられた端子部２１３と、を備えるセラミックヒータにおいて、発熱体２１２の数が、２本以上であり、発熱体２１２は、いずれも発熱領域Ｈ１の全体にわたって配置される。

支持体２１１は、セラミックスからなる棒状の焼結体である。セラミックスは、例えば、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミニウム、炭化珪素である。棒状とは、部材の幅が長さに対して狭く細長の形状をいい、例えば、柱状、帯状、筒状である。その横断面形状は、例えば、円形、楕円形、長方形、正方形、三角形、多角形である。図１には、支持体２１１が円柱状の形態を示す。

支持体２１１の側面には、耐振部材９０１を設けることが好ましい。耐振部材９０１は、端子部２１３を設けた側とは反対の先端２１１ｔ側の側面に設けることがより好ましい。セラミックヒータ２００に振動が伝わると、端子部２１３側が支点となり、端子部２１３を設けた側とは反対の先端２１１ｔ側が大きな振幅をもって振動する。当該先端２１１ｔ側の周囲を保持して振幅を抑えたいが、セラミックはもろく、振幅抑制用の保持部材と支持体２１１の表面との衝突によって表面が破損するおそれがある。そこで、耐振部材９０１を設け、振幅抑制用の保持部材と支持体２１１の表面との衝突なく、セラミックヒータ２００の耐振性を向上することができる。耐振部材９０１の材質は、比較的融点の高い材質が好ましく、例えば、鉄、銅、チタンなどの金属、ステンレスなどの合金である。耐振部材９０１は、例えば、セラミックヒータ２００の外周面にリング状の金属又は合金を嵌めて焼成することでセラミックヒータ２００と一体に形成するか、又はセラミックヒータ２００とは別体としてもよい。

支持体２１１の側面（周面）には、発熱体２１２と発熱体２１２に接続する引出線２１６とが埋設されている。図１は、発熱体２１２として、第一の発熱体２１２Ａ及び第二の発熱体２１２Ｂの２本の発熱体を有する形態を一例として示す。引出線２１６は、第一の発熱体２１２Ａに接続する陽極側の引出線２１６Ａ１及び陰極側の引出線（不図示）と第二の発熱体２１２Ｂに接続する陽極側の引出線２１６Ｂ１及び陰極側の引出線（不図示）とを有する。発熱体２１２及び引出線２１６は、いずれも抵抗体であり、例えば、タングステン、モリブデン、レニウムなどの高融点金属を主成分とし、印刷などの方法で形成される。発熱体２１２は、通電によって実質的に発熱して発熱領域Ｈ１を形成する。すなわち、発熱領域Ｈ１は、ヒーターパターンを形成した領域である。発熱領域Ｈ１は、支持体２１１の全周に及ぶ領域であることが好ましい。一方、引出線２１６は、発熱体２１２に通電するためのものである。引出線２１６は、発熱体２１２よりも抵抗値が低く設定された抵抗体であり、通電しても実質的に発熱しない疎領域Ｈ２を形成する。ここで、実質的に発熱するとは、それ自体が発熱して、ヒータとして機能する程度の発熱量を生じることをいう。

支持体２１１の外表面には、端子部２１３と端子部２１３に接合されたリード線２１４とが設けられている。端子部２１３は、第一の発熱体２１２Ａ用の陽極側の端子部２１３Ａ１及び陰極側の端子部（不図示）と第二の発熱体２１２Ｂ用の陽極側の端子部２１３Ｂ１及び陰極側の端子部（不図示）とを有する。リード線２１４は、第一の発熱体２１２Ａ用の陽極側のリード線２１４Ａ１及び陰極側のリード線２１４Ａ２と第二の発熱体２１２Ｂ用の陽極側のリード線２１４Ｂ１及び陰極側のリード線２１４Ｂ２とを有する。発熱体２１２と端子部２１３とは、それぞれ引出線２１６を介して電気的に接続されており、リード線２１４Ａ１及び２１４Ａ２に通電すると、第一の発熱体２１２Ａが発熱し、リード線２１４Ｂ１及び２１４Ｂ２に通電すると、第二の発熱体２１２Ｂが発熱する。このように、各発熱体２１２Ａ，２１２Ｂは、通電の制御を独立して行うことができるため、発熱量を容易に切り替えることができる。また、支持体２１１には、空焚き防止用の検出電極（不図示）を設けることが好ましい。

図２は、ヒーターパターンの第一例として、図１に示すセラミックヒータのヒーターパターンを示す展開図である。発熱体は、２本を１組として、第一の発熱体２１２Ａ及び第二の発熱体２１２Ｂを有することが好ましい。第一の発熱体２１２Ａ及び第二の発熱体２１２Ｂは、互いに立体交差せずに、いずれも発熱領域Ｈ１の全体にわたって配置される。発熱領域Ｈ１を軸方向Ｏ１及び周方向Ｐ１に任意の幅で区画したとき、第一の発熱体２１２Ａ又は第二の発熱体２１２Ｂが偏在した領域がないことが好ましい。発熱領域Ｈ１内でヒータの温度が均一となり、熱媒体が局所的に昇温するのを防止することができるため、気泡の発生を抑制して熱衝撃によるセラミックヒータ２００の破損を防止することができる。

第一の発熱体２１２Ａ及び第二の発熱体２１２Ｂは、基本配線パターンＵ１を含むヒーターパターン２５０を形成し、基本配線パターンＵ１は、第一の発熱体２１２Ａを配置して開放部２１７を有する区画領域Ｆ１を形成する配線パターンと、区画領域Ｆ１に第二の発熱体２１２Ｂを配置した配線パターンとを有することが好ましい。第二の発熱体２１２Ｂは、開放部２１７を通って、区画領域Ｆ１内に配置される。基本配線パターンＵ１を有することで、第一の発熱体２１２Ａが発熱時に形成する発熱領域と、第二の発熱体２１２Ｂが発熱時に形成する発熱領域とを重複して形成することができるので、第一の発熱体２１２Ａ又は第二の発熱体２１２Ｂのいずれに通電しても、発熱領域Ｈ１にて発熱することができる。

区画領域Ｆ１は、第一の発熱体２１２Ａが開放部２１７の一端２１７Ａを通り迂回して他端２１７Ｂに戻るまでの一往復して形成した領域であり、第二の発熱体２１２Ｂは、二往復以上する配線パターンを形成し、第二の発熱体２１２Ｂの配線パターンの一部又は全部が、区画領域Ｆ１内に配置されることが好ましい。前記迂回の意味は、開放部２１７の一端２１７Ａと他端２１７Ｂとを最短距離で結ぶと区画領域Ｆ１となる領域がなくなってしまうのでこれを除く趣旨である。区画領域Ｆ１における第一の発熱体２１２Ａの配線パターンは、例えば、Ｕ字状、Ｖ字状、円弧状である。第二の発熱体２１２Ｂが往復する回数は、２〜５回であることが好ましく、２〜３回であることがより好ましい。図２では、一例として、第二の発熱体２１２Ｂが往復する回数が２回である形態を示した。また、図２では、第二の発熱体２１２Ｂの配線パターンの一部が区画領域Ｆ１内に配置された形態を示した。図示しないが、第二の発熱体２１２Ｂの配線パターンの全部が区画領域Ｆ１内に配置される形態は、蛇行部ｒを区画領域Ｆ１内に収めるように配置した形態である。

ヒーターパターン２５０中の基本配線パターンＵ１の数は、１個又は複数個である。基本配線パターンＵ１の数が１個の場合（不図示）、ヒーターパターンは、基本配線パターンＵ１である。また、ヒーターパターン２５０は、基本配線パターンＵ１を複数個含むことが好ましい。基本配線パターンＵ１を複数個含む形態は、例えば、図２に示すように、基本配線パターンＵ１とこれに隣接する基本配線パターンＵ１との間で第一の発熱体２１２Ａ同士及び第二の発熱体２１２Ｂ同士を連結させた箇所の配線パターンを蛇行状とする形態である。この形態では、一つのヒーターパターンに対して、引出線として第一の発熱体２１２Ａに接続する陽極側の引出線２１６Ａ１及び陰極側の引出線２１６Ａ２と第二の発熱体２１２Ｂに接続する陽極側の引出線２１６Ｂ１及び陰極側の引出線２１６Ｂ２とを１セット配置する。または、基本配線パターンＵ１を複数個並列する形態（不図示）としてもよい。この形態では、基本配線パターンＵ１ごとに、引出線として第一の発熱体２１２Ａに接続する陽極側の引出線２１６Ａ１及び陰極側の引出線２１６Ａ２と第二の発熱体２１２Ｂに接続する陽極側の引出線２１６Ｂ１及び陰極側の引出線２１６Ｂ２とをそれぞれ配置する。基本配線パターンＵ１の繰り返し回数は、図２では４回の形態を示したが、これに制限されない。

ヒーターパターン２５０を有するセラミックヒータでは、（１）第一の発熱体２１２Ａだけに通電するステップ１、（２）第二の発熱体２１２Ｂだけに通電するステップ２、（３）第一の発熱体２１２Ａ及び第二の発熱体２１２Ｂの両方に通電するステップ３の三段階の発熱量を容易に切り替えて、広範なヒータ出力幅を低コストで実現することができる。第一の発熱体２１２Ａ及び第二の発熱体２１２Ｂへの通電の切替手段（不図示）は、例えば、リレーによる制御であることが好ましい。

図３は、ヒーターパターンの第二例を示す展開図である。基本配線パターンＵ２では、区画領域Ｆ２は、第一の発熱体２１２Ａが開放部２１７の一端２１７Ａを通り迂回して他端２１７Ｂに戻るまでの一往復して形成した領域であり、第二の発熱体２１２Ｂは、一往復する配線パターンを形成し、第二の発熱体２１２Ｂの配線パターンが、区画領域Ｆ２内に配置されることが好ましい。第二の発熱体２１２Ｂは、開放部２１７を通って、区画領域Ｆ２内に配置される。基本配線パターンＵ２は、第一の発熱体２１２Ａ及び第二の発熱体２１２Ｂを１：１の割合で並行に配置した配線パターンである。

ヒーターパターン２５１中の基本配線パターンＵ２の数は、１個又は複数個である。基本配線パターンＵ２の数が１個の場合（不図示）、ヒーターパターンは、基本配線パターンＵ２である。また、ヒーターパターン２５１は、基本配線パターンＵ２を複数個含むことが好ましい。基本配線パターンＵ２を複数個含む形態は、例えば、図３に示すように、基本配線パターンＵ２とこれに隣接する基本配線パターンＵ２との間で第一の発熱体２１２Ａ同士及び第二の発熱体２１２Ｂ同士を連結させた箇所の配線パターンを蛇行状とする形態である。この形態では、一つのヒーターパターンに対して、引出線として第一の発熱体２１２Ａに接続する陽極側の引出線２１６Ａ１及び陰極側の引出線２１６Ａ２と第二の発熱体２１２Ｂに接続する陽極側の引出線２１６Ｂ１及び陰極側の引出線２１６Ｂ２とを１セット配置する。または、基本配線パターンＵ２を複数個並列する形態（不図示）としてもよい。この形態では、基本配線パターンＵ２ごとに、引出線として第一の発熱体２１２Ａに接続する陽極側の引出線２１６Ａ１及び陰極側の引出線２１６Ａ２と第二の発熱体２１２Ｂに接続する陽極側の引出線２１６Ｂ１及び陰極側の引出線２１６Ｂ２とをそれぞれ配置する。基本配線パターンＵ２の繰り返し回数は、図３では４回の形態を示したが、これに制限されない。

ヒーターパターン２５１を有するセラミックヒータでは、（１）第一の発熱体２１２Ａだけに通電するステップ１、（２）第一の発熱体２１２Ａ及び第二の発熱体２１２Ｂの両方に通電するステップ２の二段階の発熱量を容易に切り替えることができる。第一の発熱体２１２Ａ及び第二の発熱体２１２Ｂへの通電の切替手段（不図示）は、例えば、リレーによる制御であることが好ましい。

ここまで、発熱体２１２を支持体２１１の軸方向と平行に配置した形態を示したが、本実施形態では、これに限定されない。図４は、ヒーターパターンの変形形態の一例を示す展開図である。図４を参照して、ヒーターパターンの変形形態例について説明する。なお、図４に示すセラミックヒータ２０１は、基本的な構造を図１に示す第一実施形態に係るセラミックヒータ２００と同じくするため、共通する部分については同一の符号を付した。

ヒーターパターンの変形形態の一例としては、発熱体２１２の一部又は全部が、らせん形状をなしていることが好ましい。支持体の周方向において熱媒体をより均一に加熱することができる。

ヒーターパターンの変形形態の別の例としては、図示しないが、第一の発熱体２１２Ａ及び第二の発熱体２１２Ｂが基本配線パターンＵ１及び基本配線パターンＵ２を組み合わせたヒーターパターン２５１を形成してもよい。具体例は、基本配線パターンＵ１と基本配線パターンＵ２とを交互に並列させたヒーターパターンである。

図５は、第二実施形態に係るセラミックヒータの支持体の側面を透視して示した斜視図である。第二実施形態に係るセラミックヒータ３００では、支持体３１１は、支持体３１１の軸方向Ｏ１に延びる中空部３１７と、支持体３１１の端子部３１４が設けられた側とは反対側の先端３１１ｔに設けられた先端孔３１８と、支持体３１１の側面に設けられた側面孔３１９とを有することが好ましい。

セラミックヒータ３００は、支持体３１１が中空部３１７と先端孔３１８と側面孔３１９とを有する筒状である点以外は、基本的な構成をセラミックヒータ２００と同じくする。また、ヒーターパターンは、一例として図３に示すヒーターパターン２５１と同様とした。

支持体３１１は、有底筒状であることが好ましい。支持体３１１を有底筒状とする方法は、例えば、セラミックス、耐熱性樹脂などからなる充填部材を用いて底部３２０を形成する方法である。

中空部３１７は、熱媒体の流路となる。中空部３１７の横断面形状は、例えば、円形、楕円形、長方形、正方形、三角形、多角形である。この中で、円形であることがより好ましい。先端孔３１８は、支持体３１１の先端３１１ｔに設けられ、中空部３１７に通じる貫通孔である。側面孔３１９は、支持体３１１の側面に設けられ、中空部３１７に通じる貫通孔である。側面孔３１９は、例えば、支持体３１１の側面の一部をくりぬいた状態で焼成することで形成する。

第二実施形態に係るセラミックヒータ３００では、熱媒体の一部は、側面孔３１９から中空部３１７を通過して先端孔３１８から流出し、残りは、セラミックヒータ３００の外側を通過する。このように、熱媒体が支持体３１１の外周面だけでなく、内周面にも接することとなり、熱媒体をより効率的に温めることができる。

第二実施形態に係るセラミックヒータ３００では、支持体３１１は、軸方向Ｏ１に沿って、発熱領域Ｈ１と、配線密度が発熱領域Ｈ１よりも低い疎領域Ｈ２と、端子部３１４とを順に配置し、側面孔３１９が、疎領域Ｈ２に設けられていることが好ましい。これによって、支持体３１１の内部に流れる熱媒体を発熱領域Ｈ１の全体にわたって加熱することができるため、加熱の効率が更に向上する。ここで、配線密度とは、支持体３１１の任意の位置に周方向Ｐ１に沿って仮想線を引いたとき、その仮想線を通過する抵抗体の本数である。例えば、図３に示すヒーターパターン２５１では、発熱領域Ｈ１は抵抗体として発熱体２１２Ａ，２１２Ｂを配置した領域であり、その配線密度は１６本である。他方、疎領域Ｈ２は、抵抗体として引出線２１６Ａ１，２１６Ａ２，２１６Ｂ１，２１６Ｂ２を配置した領域であり、その配線密度は４本である。図３に示すように、疎領域Ｈ２に抵抗体が形成されていない領域Ｓを設け、この領域Ｓに側面孔３１９を設けることが好ましい。疎領域Ｈ２は発熱しない又は発熱量が小さいため、側面孔３１９を設けて支持体３１１の周囲で熱媒体の流れが不均一になっても、周方向で温度が不均一とならず、熱媒体を均一に加熱することができる。

セラミックヒータ２００，３００では、被加熱物としての液体に接する表面の一部又は全部が、親水性処理されていることが好ましい。液体に接する表面は、セラミックヒータ２００が柱状である場合は、例えば、支持体２１１の外表面である。また、セラミックヒータ３００が筒状である場合は、例えば、支持体３１１の外表面及び／又は内表面である。セラミックヒータ２００，３００の表面に気泡が付着すると、その気泡が大きく成長した後、離脱する時に熱衝撃が発生してセラミックヒータ２００，３００が破損するおそれがあるところ、親水性処理をすることで、気泡が付着して成長する前に離脱するため、熱衝撃によるセラミックヒータ２００，３００の破損を防止することができる。

図６は、本実施形態に係る電気発熱式温水加熱装置の一例を示す縦の破断面図である。本実施形態に係る電気発熱式温水加熱装置の一例として、第一実施形態に係るセラミックヒータ２００を電気発熱式温水加熱装置１００に適用した形態について説明する。本実施形態に係る電気発熱式温水加熱装置１００は、本実施形態に係るセラミックヒータ２００を備える。この電気発熱式温水加熱装置１００は、例えば、ＨＶ車又はＥＶ車で、エンジン排熱を補うための又はエンジン排熱に代替する暖房システムの熱源を供給するためのものである。なお、図中の上下は車両の上下方向を示す。

本実施形態に係る電気発熱式温水加熱装置１００は、熱媒体の流入口３１、流路４０及び流出口３２を有するケース３０と、流路４０に配置されたセラミックヒータ２００と、を備える。熱媒体をセラミックヒータ２００で直接加熱することで、セラミックヒータ２００の熱を効率的に熱媒体に伝達し、早速に暖房することができる。さらに、構造が簡素であるため、小型化及び軽量化が可能である。また、セラミックヒータ２００は、高いワット密度を有するため、少ない本数であっても高い発熱量を得ることができ、部品点数の削減及び更なる小型化が可能である。

セラミックヒータ２００のケース３０への取付けは、例えば、端子部２１３側の外周にフランジ２１５を取付け、ケース３０に設けた挿入口３３から流路４０内に挿入して、Ｏリングなどのシール部材（不図示）を介在させてフランジ２１５と挿入口３３の内周面とを当接させ、ネジ、クランプなどの固定部材（不図示）で固定することで行うことができる。

３０ ケース
３１ 流入口
３２ 流出口
３３ 挿入口
４０ 流路
１００ 電気発熱式温水加熱装置
２００，２０１，３００ セラミックヒータ
２１１ 支持体
２１１ｔ 先端
２１２ 発熱体
２１２Ａ 第一の発熱体
２１２Ｂ 第二の発熱体
２１３（２１３Ａ１，２１３Ａ２，２１３Ｂ１，２１３Ｂ２） 端子部
２１４（２１４Ａ１，２１４Ａ２，２１４Ｂ１，２１４Ｂ２） リード線
２１５ フランジ
２１６（２１６Ａ１，２１６Ａ２，２１６Ｂ１，２１６Ｂ２） 引出線
２１７ 開放部
２５０，２５１ ヒーターパターン
３１１ 支持体
３１１ｔ 先端
３１４（３１４Ａ１，３１４Ａ２，３１４Ｂ１，３１４Ｂ２） リード線
３１７ 中空部
３１８ 先端孔
３１９ 側面孔
３２０ 底部
９０１ 耐振部材
Ｈ１ 発熱領域
Ｈ２ 疎領域
Ｕ１，Ｕ２ 基本配線パターン
Ｆ１，Ｆ２ 区画領域
ｒ 蛇行部
Ｏ１ 軸方向
Ｐ１ 周方向

Claims (10)

1. セラミックスからなる棒状の支持体と、
   該支持体の側面に埋設され、通電によって発熱して発熱領域を形成する線状の発熱体と、
   該発熱体に接続され、前記支持体の一端側に設けられた端子部と、を備えるセラミックヒータにおいて、
   前記発熱体の数が、２本以上であり、
   前記発熱体は、いずれも前記発熱領域の全体にわたって配置されることを特徴とするセラミックヒータ。
2. 前記発熱体が、２本を１組として、第一の発熱体及び第二の発熱体を有し、
   前記第一の発熱体及び前記第二の発熱体は、基本配線パターンを含むヒーターパターンを形成し、
   前記基本配線パターンは、前記第一の発熱体を配置して開放部を有する区画領域を形成する配線パターンと、該区画領域に前記第二の発熱体を配置した配線パターンとを有することを特徴とする請求項１に記載のセラミックヒータ。
3. 前記区画領域は、前記第一の発熱体が前記開放部の一端を通り迂回して他端に戻るまでの一往復して形成した領域であり、
   前記第二の発熱体は、二往復以上する配線パターンを形成し、
   該第二の発熱体の配線パターンの一部又は全部が、前記区画領域内に配置されることを特徴とする請求項２に記載のセラミックヒータ。
4. 前記区画領域は、前記第一の発熱体が前記開放部の一端を通り迂回して他端に戻るまでの一往復して形成した領域であり、
   前記第二の発熱体は、一往復する配線パターンを形成し、
   該第二の発熱体の配線パターンが、前記区画領域内に配置されることを特徴とする請求項２に記載のセラミックヒータ。
5. 前記支持体は、該支持体の軸方向に延びる中空部と、前記支持体の前記端子部が設けられた側とは反対側の先端に設けられた先端孔と、前記支持体の側面に設けられた側面孔とを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のセラミックヒータ。
6. 前記支持体は、軸方向に沿って、前記発熱領域と、配線密度が前記発熱領域よりも低い疎領域と、前記端子部とを順に配置し、
   前記側面孔が、前記疎領域に設けられていることを特徴とする請求項５に記載のセラミックヒータ。
7. 前記発熱体の一部又は全部が、らせん形状をなしていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載のセラミックヒータ。
8. 前記支持体の側面に耐震部材を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載のセラミックヒータ。
9. 被加熱物としての液体に接する表面の一部又は全部が、親水性処理されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載のセラミックヒータ。
10. 請求項１〜９のいずれか一つに記載のセラミックヒータを備えることを特徴とする電気発熱式温水加熱装置。

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