JP2013193513A - Electric heater - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば空気を加熱する際に使用される電気式加熱器に関するものである。 The present invention relates to an electric heater used when, for example, air is heated.
従来から、電流を流すことによって発熱するPTC素子を使用した電気式加熱器が知られている。この電気式加熱器は、例えば車両用空調装置のケーシング内に収容されて空調用空気の加熱器として利用される場合がある(例えば、特許文献1、2参照)。
2. Description of the Related Art Conventionally, an electric heater using a PTC element that generates heat when an electric current flows is known. This electric heater may be housed in, for example, a casing of a vehicle air conditioner and used as a heater for air conditioning air (see, for example,
ところで、例えば電気自動車では、エンジン冷却水を暖房熱源として使用できないので、電気式加熱器の発熱量を大きくすることによって暖房能力を確保する必要がある。 By the way, in an electric vehicle, for example, engine cooling water cannot be used as a heating heat source. Therefore, it is necessary to secure heating capacity by increasing the amount of heat generated by the electric heater.
電気式加熱器全体の発熱量を大きくするためには、PTC素子からなる発熱体を複数設け、かつ、電気抵抗値が小さい発熱体を選択することが考えられる。 In order to increase the amount of heat generated by the entire electric heater, it is conceivable to provide a plurality of heating elements made of PTC elements and select a heating element having a small electrical resistance value.
しかしながら、電気抵抗値が小さい発熱体を使用すると、電流を流し始めた直後の電流(突入電流)が大きくなる。突入電流が大きいと、大電流に対応した回路設計が要求されるので、突入電流はできるだけ小さくしたいという要求がある。 However, when a heating element having a small electrical resistance value is used, the current immediately after the current starts flowing (inrush current) increases. When the inrush current is large, a circuit design corresponding to the large current is required. Therefore, there is a demand for making the inrush current as small as possible.
また、各発熱体の発熱量を大きくする方法としては、キュリー温度の高い素子を選択する方法もある。しかしながら、発熱量を大きくすると、電気式加熱器におけるケーシングと接近した部分が高温になり、ケーシングに対する熱害が懸念される。 As a method for increasing the amount of heat generated by each heating element, there is a method for selecting an element having a high Curie temperature. However, when the calorific value is increased, the portion of the electric heater that is close to the casing becomes hot, and there is a concern about heat damage to the casing.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電気式加熱器全体の発熱量を大きくしながら、突入電流を抑制できるようにするとともに、他の部材等に熱害を及ぼさないようにすることにある。 The present invention has been made in view of the above points, and the object of the present invention is to suppress inrush current while increasing the amount of heat generated by the entire electric heater and to other members and the like. It is to prevent heat damage.
上記目的を達成するために、本発明では、発熱体を有する発熱ユニットを並列に接続して電気回路を構成し、さらに、1つの電気回路において、他の部材に相対的に近い発熱ユニットの発熱量が小さくなるようにした。 In order to achieve the above object, in the present invention, a heating unit having a heating element is connected in parallel to form an electric circuit, and in one electric circuit, heat generation of the heating unit that is relatively close to other members. The amount was made smaller.
第1の発明は、電流を流すことによって発熱する発熱体を有する複数の発熱ユニットを並べて構成された電気式加熱器において、
2つ以上の上記発熱ユニットを並列に接続した電気回路を有し、
電気式加熱器の端に近い発熱ユニットの発熱量が、他の発熱ユニットの発熱量よりも小さく設定されていることを特徴とするものである。
A first invention is an electric heater constituted by arranging a plurality of heat generating units having a heat generating element that generates heat by flowing an electric current,
Having an electric circuit in which two or more heat generating units are connected in parallel;
The heat generation amount of the heat generation unit near the end of the electric heater is set to be smaller than the heat generation amounts of other heat generation units.
この構成によれば、複数の発熱ユニットの合成抵抗値が電気回路の抵抗値となり、この抵抗値によって突入電流が決定されることになるので、電気式加熱器の突入電流を抑制することが可能になる。このとき、電気式加熱器の端に近い発熱ユニットの発熱体の電気抵抗値を、他のユニットの発熱体の電気抵抗値よりも高くすることで、電気式加熱器における端近傍の発熱量が抑制される。これにより、例えば空調装置のケーシングに電気式加熱器を取り付ける場合にケーシングの熱害を防止することが可能になる。 According to this configuration, the combined resistance value of the plurality of heat generating units becomes the resistance value of the electric circuit, and the inrush current is determined by this resistance value, so that the inrush current of the electric heater can be suppressed. become. At this time, by making the electric resistance value of the heating element of the heating unit near the end of the electric heater higher than the electric resistance value of the heating element of the other unit, the amount of heat generated near the end of the electric heater can be reduced. It is suppressed. As a result, for example, when an electric heater is attached to the casing of the air conditioner, it is possible to prevent thermal damage to the casing.
また、上述の場合、電気回路を構成する他の発熱ユニットの発熱体の電気抵抗値が、電気式加熱器の端に近い発熱ユニットの発熱体の電気抵抗値よりも小さくなるので、他の発熱ユニットの発熱量は大きくなり、これにより、電気式加熱器全体として見たときの発熱量は十分に確保することが可能になる。 In the above case, the electrical resistance value of the heating element of the other heating unit constituting the electrical circuit is smaller than the electrical resistance value of the heating element of the heating unit near the end of the electric heater. The unit generates a large amount of heat, which makes it possible to secure a sufficient amount of heat when viewed as an entire electric heater.
第2の発明は、第1の発明において、
上記発熱ユニットは、複数の発熱体を有しており、
上記発熱ユニットの間には、伝熱用のフィンが配設されていることを特徴とするものである。
According to a second invention, in the first invention,
The heating unit has a plurality of heating elements,
A heat transfer fin is disposed between the heat generating units.
この構成によれば、各発熱ユニットの発熱量が複数の発熱体によって十分に確保され、各発熱ユニットで発生した熱がフィンを介して空気等に効率よく伝達される。 According to this configuration, the heat generation amount of each heat generating unit is sufficiently ensured by the plurality of heat generating elements, and the heat generated by each heat generating unit is efficiently transmitted to air or the like through the fins.
第3の発明は、第1または2の発明において、
上記電気式加熱器の端に近い発熱ユニットの発熱体の電気抵抗値が、他の発熱ユニットの発熱体の電気抵抗値よりも大きいことを特徴とするものである。
According to a third invention, in the first or second invention,
The electrical resistance value of the heating element of the heating unit near the end of the electric heater is larger than the electrical resistance value of the heating elements of the other heating units.
この構成によれば、発熱体の電気抵抗値を変更するという簡単な構成でもって各ユニットの発熱量を変更することが可能になる。 According to this configuration, the amount of heat generated by each unit can be changed with a simple configuration in which the electric resistance value of the heating element is changed.
第1の発明によれば、2つ以上の発熱ユニットを並列に接続して電気回路を構成し、電気式加熱器の端に近い発熱ユニットの発熱量を、他の発熱ユニットの発熱量よりも小さく設定したので、電気式加熱器全体の発熱量を大きくしながら、突入電流を抑制できるとともに、電気式加熱器の端の温度上昇を抑制して他の部材に熱害を及ぼさないようにすることができる。 According to the first invention, two or more heating units are connected in parallel to form an electric circuit, and the heating value of the heating unit near the end of the electric heater is set to be higher than the heating values of the other heating units. Since it is set small, the inrush current can be suppressed while increasing the heat generation amount of the entire electric heater, and the temperature rise at the end of the electric heater is suppressed so as not to cause heat damage to other members. be able to.
第2の発明によれば、複数の発熱体を有する発熱ユニットの間に伝熱用のフィンを配設したので、発生した熱を加熱対象物に効率よく伝達することができる。 According to the second aspect, since the heat transfer fins are disposed between the heat generating units having a plurality of heat generating elements, the generated heat can be efficiently transmitted to the object to be heated.
第3の発明によれば、発熱体の電気抵抗値を変更するという簡単な構成により、発熱ユニットの発熱量に簡単に差を設けることができる。 According to the third aspect of the present invention, it is possible to easily provide a difference in the amount of heat generated by the heat generating unit with a simple configuration in which the electric resistance value of the heat generating element is changed.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that the following description of the preferred embodiment is merely illustrative in nature, and is not intended to limit the present invention, its application, or its use.
図1は、本発明の実施形態にかかる電気式加熱器1の斜視図である。電気式加熱器1は、コア10と、電極ホルダ30と、第1及び第2保護部材41,42とを備えており、例えば車両用空調装置のケーシングA(図1に仮想線で示す)の内部に収容され、空調用空気を加熱する加熱器として機能する。ケーシングAは、例えば樹脂製であり、内部には、電気式加熱器1の他に、図示しないが冷却用熱交換器としてのエバポレータや、エアミックスダンパ等が収容されている。エバポレータは電気式加熱器1の空気流れ方向上流側に配置されており、エバポレータを通過して冷却された空気と、電気式加熱器1を通過して加熱された空気との混合割合がエアミックスダンパにより変更されて所望温度の空調風が生成されるようになっている。
FIG. 1 is a perspective view of an
図2にも示すように、コア10は、第1〜第6発熱ユニット11〜16と、複数のフィン25,25,…と、一対のエンドプレート26,26とを備えている。第1〜第6発熱ユニット11〜16は細長い箱状をなしており、所定方向に互いに間隔をあけて並んでいる。第1発熱ユニット11は電気式加熱器1の幅方向一端部に位置し、第6発熱ユニット16は電気式加熱器1の幅方向他端部に位置している。第2〜第5発熱ユニット12〜15は、第1発熱ユニット11と第6発熱ユニット16との間において、第1発熱ユニット11側から第6発熱ユニット16側に順に並んでいる。第1〜第6発熱ユニット11〜16の隣り合うユニット間には、2枚のフィン25が電気式加熱器1の幅方向に並ぶように配設されている。各フィン25は、筒状部材28に収容されている。
As shown in FIG. 2, the
第1〜第6発熱ユニット11〜16の基本構造は同じであるため、第1発熱ユニット11の構造について説明する。
Since the basic structure of the first to sixth
図3に示すように、第1発熱ユニット11は、多数の発熱体17,17,…と、発熱体17を保持するホルダ19と、陽極側電極20と、陰極側電極21と、ケース22とを備えている。発熱体17は、電流を流すことによって発熱するPTC素子で構成されている。本実施形態では、発熱体17は、13個設けられているが、発熱体17の数はこれに限られるものではない。
As shown in FIG. 3, the
図4にも示すように、ホルダ19は、絶縁性を有する樹脂材で構成されており、全体として細長い板状をなしている。ホルダ19には、発熱体17が挿入される貫通孔19aが厚み方向に貫通するように形成されている。貫通孔19aは発熱体17の個数と同じ数だけ形成されており、ホルダ19の長手方向に互いに間隔をあけて配置されている。発熱体17は貫通孔19aに挿入された状態でホルダ19に保持される。
As shown in FIG. 4, the
陽極側電極20は、導電性を有する金属製の板材で構成されており、ホルダ19の長手方向に沿って延びるように形成されている。陽極側電極20は、ホルダ19の一側面を覆うように配置され、この状態で、ホルダ19に保持されている各発熱体17と接触して電気的に接続されるようになっている。陽極側電極20の長手方向の一端部には、接続部20aが陽極側電極20の長手方向に突出するように形成されている。接続部20aは、電気式加熱器1の厚み方向(外部空気の流れ方向)一側に偏位している。
The
陽極側電極20におけるホルダ19と反対側の側面には、絶縁性を有するフィルム29が配設されている。このフィルム29によって陽極側電極20とケース22との間が絶縁される。
An insulating
陰極側電極21も導電性を有する金属製の板材で構成されており、陽極側電極20と同様に延びている。陰極側電極21は、ホルダ19の陽極側電極20とは反対側の他側面を覆うように配置され、この状態で各発熱体17と接触して電気的に接続されるようになっている。陰極側電極21の長手方向の一端部には、接続部21aが陽極側電極20の接続部20aと同方向に突出するように形成されている。接続部21aは、電気式加熱器1の厚み方向他側、即ち陽極側電極20の接続部20aとは反対側に偏位している。
The
陰極側電極21におけるホルダ19と反対側の側面にも絶縁性フィルム29が配設され、このフィルム29によって陰極側電極21とケース22との間が絶縁される。
An insulating
ケース22は、熱伝導性の高い金属材等で構成されており、細長い箱状をなしている。ケース22の長手方向の端面には開口部22aが形成されている。このケース22には、陰極側電極21と、発熱体17を保持したホルダ19と、陽極側電極20と、フィルム29とが開口部22aから収容される。
The
第1〜第6発熱ユニット11〜16間は電気的に絶縁されている。
The first to sixth
第1発熱ユニット11の発熱体17の電気抵抗値が第2発熱ユニット12の発熱体17の電気抵抗値よりも大きくなるように、発熱体17を選択して両ユニット11,12を構成している。これにより、電気式加熱器1の端に近い第1発熱ユニット11の発熱量が、第2発熱ユニット(他の発熱ユニット)12の発熱量よりも小さく設定される。
The
また、第6発熱ユニット16の発熱体17の電気抵抗値が第5発熱ユニット15の発熱体17の電気抵抗値よりも大きくなるように、発熱体17を選択して両ユニット15,16を構成している。これにより、電気式加熱器1の端に近い第6発熱ユニット16の発熱量が、第5発熱ユニット(他の発熱ユニット)15の発熱量よりも小さく設定される。
Further, both
図1に示すように、コア10における第1〜第6発熱ユニット11〜16の並び方向の両外端部には、フィン25,25がそれぞれ設けられている。エンドプレート26,26は、外端部のフィン25,25の外側を覆うように設けられている。
As shown in FIG. 1,
電極ホルダ30は、絶縁性を有する樹脂材で構成されており、第1〜第6発熱ユニット11〜16の並び方向両端に亘って延びている。図2に示すように、電極ホルダ30には、第1〜第3陽極側ジャンパー31〜33と、陰極側ジャンパー34とが互いに絶縁状態で設けられている。
The
陰極側ジャンパー34は、第1〜第6発熱ユニット11〜16の陰極側電極21の接続部21aに接続されている。陰極側ジャンパー34には、陰極配線34aが接続されている。陰極配線34aは図示しない制御装置に接続されている。
The
第1陽極側ジャンパー31は、第1発熱ユニット11の陽極側電極20の接続部20aと、第2発熱ユニット12の陽極側電極20の接続部20aとに接続されている。これにより、図5に示すように、第1発熱ユニット11と第2発熱ユニット12とが並列に接続された1つの電気回路C1が構成される。
The first
第2陽極側ジャンパー32は、第3発熱ユニット13の陽極側電極20の接続部20aと、第4発熱ユニット14の陽極側電極20の接続部20aとに接続されている。これにより、第3発熱ユニット13と第4発熱ユニット14とが並列に接続された1つの電気回路C2が構成される。
The second
第3陽極側ジャンパー33は、第5発熱ユニット15の陽極側電極20の接続部20aと、第6発熱ユニット16の陽極側電極20の接続部20aとに接続されている。これにより、第5発熱ユニット15と第6発熱ユニット16とが並列に接続された1つの電気回路C3が構成される。
The third
第1〜第3陽極側ジャンパー31〜33には、陽極配線31a〜33aが接続されている。これら陽極配線31a〜33aも制御装置に接続されている。
Anode wirings 31 a to 33 a are connected to the first to third
第1保護部材41は、絶縁性を有する樹脂材等で構成されており、電気式加熱器1の電極ホルダ30側の端部に配設されている。第1保護部材41により、第1〜第3陽極側ジャンパー31〜33と、陰極側ジャンパー34とが覆われている。
The
第2保護部材42は、電気式加熱器1の電極ホルダ30とは反対側の端部に配設されており、電気式加熱器1の端面を覆うように形成されている。
The
電気式加熱器1の第1保護部材41または電極ホルダ30が空調装置のケーシングAにビス等を用いて取り付けられるようになっている。
The first
制御装置は、電気回路C1〜C3に対して個別に電流を流すように構成されている。例えば、強い暖房が要求されている場合には、電気回路C1〜C3の全てに電流を流し、弱い暖房でよい場合には、電気回路C1〜C3のうち、1つまたは2つに電流を流す。 The control device is configured to allow current to flow individually to the electric circuits C1 to C3. For example, when strong heating is required, current is supplied to all of the electric circuits C1 to C3, and when weak heating is sufficient, current is supplied to one or two of the electric circuits C1 to C3. .
電気回路C1に電流を流すと、第1発熱ユニット11の発熱体17に電流が流れて発熱する。同様に第2発熱ユニット12の発熱体17も発熱する。このとき、第1発熱ユニット11と第2発熱ユニット12とが並列接続されているので、第1発熱ユニット11と第2発熱ユニット12との合成抵抗値が電気回路C1の抵抗値となる。これにより、突入電流を抑制することが可能になる。
When a current is passed through the electric circuit C1, a current flows through the
第1発熱ユニット11の発熱体17の電気抵抗値が第2発熱ユニット12の発熱体17の電気抵抗値よりも大きいので、第1発熱ユニット11の発熱量が第2発熱ユニット12の発熱量よりも小さくなる。第1発熱ユニット11は電気式加熱器1の端に位置していてケーシングAの内面に近いが、上記のように発熱量を小さくすることでケーシングAに対する熱害を防止できる。
Since the electrical resistance value of the
一方、第2発熱ユニット12の発熱体17の電気抵抗値を第1発熱ユニット11の発熱体17の電気抵抗値よりも小さくしていることで、第2発熱ユニット12の発熱量は大きくなる。これにより、電気式加熱器1全体として見たときの発熱量は十分に確保することが可能になる。
On the other hand, by making the electrical resistance value of the
電気回路C3に電流を流した場合も同様にケーシングAに対する熱害を防止しながら、電気式加熱器1全体として見たときの発熱量を十分に確保できる。
Even when an electric current is passed through the electric circuit C3, it is possible to secure a sufficient amount of heat generation when viewed as the
以上説明したように、この実施形態にかかる電気式加熱器1によれば、第1発熱ユニット11及び第2発熱ユニット12を並列に接続して電気回路C1を構成し、電気式加熱器1の端に近い第1発熱ユニット11の発熱量を、第2発熱ユニット12の発熱量よりも小さく設定したので、電気式加熱器1全体の発熱量を大きくしながら、突入電流を抑制できるとともに、電気式加熱器1の端の温度上昇を抑制してケーシングAの熱害を防止することができる。電気回路C3についても同様である。
As described above, according to the
また、第1〜第6発熱ユニット11〜16の間に伝熱用のフィン25を配設したので、発生した熱を空調用空気に効率よく伝達することができる。
Moreover, since the
尚、上記実施形態では、電気式加熱器1を車両用空調装置に使用する場合について説明したが、これに限らず、例えば、一般家庭用の空調装置等にも使用することができる。
In addition, although the said embodiment demonstrated the case where the
以上説明したように、本発明にかかる電気式加熱器は、例えば車両用空調装置に使用することができる。 As described above, the electric heater according to the present invention can be used, for example, in a vehicle air conditioner.
1 電気式加熱器
10 コア
11〜16 第1〜第6発熱ユニット
17 発熱体
19 ホルダ
20 陽極側電極
21 陰極側電極
25 フィン
26 エンドプレート
30 電極ホルダ
DESCRIPTION OF
Claims (3)
2つ以上の上記発熱ユニットを並列に接続した電気回路を有し、
電気式加熱器の端に近い発熱ユニットの発熱量が、他の発熱ユニットの発熱量よりも小さく設定されていることを特徴とする電気式加熱器。 In an electric heater configured by arranging a plurality of heat generating units having a heating element that generates heat by passing an electric current,
Having an electric circuit in which two or more heat generating units are connected in parallel;
An electric heater characterized in that the heat generation amount of the heat generation unit near the end of the electric heater is set smaller than the heat generation amount of other heat generation units.
上記発熱ユニットは、複数の発熱体を有しており、
上記発熱ユニットの間には、伝熱用のフィンが配設されていることを特徴とする電気式加熱器。 The electric heater according to claim 1,
The heating unit has a plurality of heating elements,
An electric heater characterized in that fins for heat transfer are disposed between the heat generating units.
上記電気式加熱器の端に近い発熱ユニットの発熱体の電気抵抗値が、他の発熱ユニットの発熱体の電気抵抗値よりも大きいことを特徴とする電気式加熱器。 The electric heater according to claim 1 or 2,
An electric heater characterized in that an electric resistance value of a heating element of a heating unit near the end of the electric heater is larger than an electric resistance value of a heating element of another heating unit.
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