JP2018095074A - 車両用空調装置の電気式ヒータ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】保持フレームに発熱体及びフィンを積層状態で組み付ける場合の組付作業性を良好する。
【解決手段】下流側フレーム構成部材８０の上側保持壁部８１ａと下側保持壁部８２ａとの間隔が、発熱体５０〜５３、フィン５４、絶縁プレート５６〜５８及び上側バネ部材５５の積層方向の合計寸法以上確保されている。これにより、上流側フレーム構成部材７０を下流側フレーム構成部材８０に組み付ける前に、上側バネ部材５５による圧縮力が発熱体５０〜５３やフィン５４には作用しないので、発熱体５０〜５３やフィン５４が下流側フレーム構成部材８０から飛び出し難くなる。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えば自動車等に搭載される車両用空調装置に設けられる電気式ヒータの構造及び製造方法に関するものであり、特に、電力の供給によって発熱する発熱体の熱を空調用空気に伝達するフィンを備えた構造の技術分野に属する。

従来より、例えば車両用空調装置には、空調用空気を加熱するための電気式ヒータが設けられることがある（例えば、特許文献１、２参照）。電気式ヒータは、ＰＴＣ素子と放熱用のフィンとを積層するとともに、ＰＴＣ素子及びフィンを積層方向に圧縮するためのバネ要素を備えており、ＰＴＣ素子、フィン及びバネ要素が保持フレームによって積層状態で保持されている。

特許文献１、２では、保持フレームの上辺部から下辺部まで延びて上辺部及び下辺部を連結する複数の支柱が設けられている。支柱は、上下方向に真っ直ぐに延びるとともに、保持フレームの幅方向に等間隔に配置されている。そして、空調用空気は保持フレームの内部を通ってフィンを通過する間にＰＴＣ素子の熱によって加熱される。

また、特許文献１、２の保持フレームは外部空気の流れ方向に２分割された上側ハウジングと下側ハウジングとを備えている。そして、特許文献１、２の電気式ヒータの製造時には、まず、上側ハウジングにＰＴＣ素子、フィンを積層状態で組み付けておく。この状態で下側ハウジングを上側ハウジングに組み付けていき、このときにバネ要素を上側ハウジングの内部に押し込んでＰＴＣ素子及びフィンに対して積層方向に圧縮力を加えていく。下側ハウジングを上側ハウジングに組み付けることで、ＰＴＣ素子及びフィンが外部空気の流れ方向の両側から保持されるとともに、積層方向に圧縮された状態になる。

特許第４８８０６４８号公報 特許第４９３９４９０号公報

ところで、特許文献１、２では、上側ハウジングにＰＴＣ素子及びフィンを組み付けた後、下側ハウジングを組み付ける際にバネ要素を下側ハウジングによって上側ハウジングに押し込むようにしており、ＰＴＣ素子、フィン及びバネ要素を一度に上側ハウジングに組み付けることができず、別々のタイミングで組み付けなければならず、作業性が悪い。

そこで、ＰＴＣ素子、フィン及びバネ要素を一度に上側ハウジングに組み付けた後、下側ハウジングを上側ハウジングに組み付けることが考えられる。ところが、このようにする場合、ＰＴＣ素子、フィン及びバネ要素を組み付けてバネ要素による圧縮力を作用させた後に、下側ハウジングを上側ハウジングに組み付けることになる。従って、下側ハウジングを上側ハウジングに組み付ける前、即ち、上側ハウジングが開放されている状態で、ＰＴＣ素子及びフィンに対してバネ要素による圧縮力が常時作用しているので、例えば小さな振動等によってもＰＴＣ素子やフィンがバネ要素の弾性力によって上側ハウジングの開放部分から飛び出し、分解してしまう恐れがあり、組付作業性が良好であるとは言い難い。

また、製造時に、ＰＴＣ素子及びフィンに対してバネ要素による圧縮力が常時作用している状態で、バネ要素と上側ハウジングの内面との間に下側ハウジングの一部を差し込むことになるので、下側ハウジングの組付開始時に要する力が大きくなり、これも組付作業性を悪化させる原因となる恐れがある。

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、保持フレームに発熱体及びフィンを積層状態で組み付ける場合の組付作業性を良好することにある。

上記目的を達成するために、本発明では、保持フレームを構成する第１フレーム構成部材と第２フレーム構成部材とを組み合わせる前に、バネ部材が発熱体及びフィンに対して積層方向の力を作用させないようにした。

第１の発明は、電力の供給によって発熱する発熱体と、上記発熱体に積層された状態で配設されるフィンと、上記発熱体及び上記フィンの積層方向一側に配設され、上記発熱体及び上記フィンに積層方向の圧縮力を作用させるための一側バネ部材と、上記発熱体、上記フィン及び上記一側バネ部材を収容して積層状態で保持する保持フレームとを備え、上記保持フレームの内部へ送風された空調用空気が上記フィンを通過して加熱される車両用空調装置の電気式ヒータにおいて、上記保持フレームは、空調用空気の流れ方向一側に配置される第１フレーム構成部材と、他側に配置される第２フレーム構成部材とが組み合わされて構成され、上記第１フレーム構成部材は、上記発熱体及び上記フィンの積層方向一側及び他側にそれぞれ配置される第１及び第２保持壁部と、該第１保持壁部から該第２保持壁部まで延びるとともに、上記一側バネ部材、上記発熱体及び上記フィンを空調用空気の流れ方向一側から保持する一側連結部とを有し、上記第１保持壁部と上記第２保持壁部との間隔は、積層方向の外力を作用させないで積層した状態にある上記発熱体、上記フィン及び上記一側バネ部材の積層方向の合計寸法以上に設定され、上記第２フレーム構成部材は、上記第１保持壁部に結合する第１結合部と、上記第２保持壁部に結合する第２結合部と、該第１結合部から該第２結合部まで延びるとともに、上記一側バネ部材、上記発熱体及び上記フィンを空調用空気の流れ方向他側から保持する他側連結部と、上記第１保持壁部及び上記一側バネ部材の間に差し込まれて該一側バネ部材を上記発熱体及び上記フィンの積層方向に弾性変形させる一側バネ圧縮部とを有していることを特徴とする。

すなわち、電気式ヒータの製造時には、まず、第１フレーム構成部材の第１保持壁部と第２保持壁部との間に、発熱体及びフィンを積層配置し、その積層方向一側に一側バネ部材を配置する。このとき、積層方向の外力を作用させないで積層した状態にある発熱体、フィン及び一側バネ部材の積層方向の合計寸法が、第１保持壁部と第２保持壁部との間隔以上確保されているので、バネ部材による圧縮力が発熱体及びフィンには作用していない。このため、第２フレーム構成部材を第１フレーム構成部材に組み付ける前であっても、発熱体やフィンが第１フレーム構成部材から飛び出し難くなり、組付作業性が良好になる。

そして、第２フレーム構成部材を第１フレーム構成部材に組み付ける際に、一側バネ圧縮部を第１保持壁部及び一側バネ部材の間に差し込むとき、一側バネ部材による圧縮力が作用していないので、組付開始時に要する力が小さくて済み、このことによっても組付作業性が良好になる。

第２フレーム構成部材を第１フレーム構成部材に組み付けると、第２フレーム構成部材の第１結合部が第１フレーム構成部材の第１保持壁部に結合し、第２フレーム構成部材の第２結合部が第１フレーム構成部材の第２保持壁部に結合する。これにより、上記発熱体、上記フィン及び上記一側バネ部材が一側連結部と一側連結部とによって空調用空気の流れ方向両側から保持される。

第２の発明は、第１の発明において、上記第１保持壁部と上記第２保持壁部との間隔は、積層方向の外力を作用させないで積層した状態にある上記発熱体、上記フィン及び上記一側バネ部材の積層方向の合計寸法よりも大きく設定されていることを特徴とする。

この構成によれば、積層方向の外力を作用させないで積層した状態にある発熱体、フィン及び一側バネ部材の積層方向の合計寸法が、第１保持壁部と第２保持壁部との間隔よりも小さくなる。これにより、発熱体、フィン、一側バネ部材に積層方向の寸法誤差が多少生じていたとしても、第２フレーム構成部材を第１フレーム構成部材に組み付ける前に、バネ部材による圧縮力が発熱体及びフィンには作用しない。これにより、発熱体やフィンが第１フレーム構成部材から飛び出し難くなるとともに、組付開始時に要する力が小さくて済む。

第３の発明は、第１または２の発明において、上記一側バネ圧縮部における上記一側バネ部材側の面には、差し込み方向に延びる突条部が形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、第２フレーム構成部材を第１フレーム構成部材に組み付ける際に、一側バネ圧縮部を第１保持壁部及びバネ部材の間に差し込むとき、一側バネ圧縮部の突条部が一側バネ部材に接することになる。これにより、一側バネ圧縮部と一側バネ部材との間の摺動面積が減少して摺動抵抗が小さくなる。

第４の発明は、第１から３のいずれか１つの発明において、上記発熱体及び上記フィンの積層方向他側に配設され、上記発熱体及び上記フィンに積層方向の圧縮力を作用させるための他側バネ部材を備え、上記第１保持壁部と上記第２保持壁部との間隔は、積層方向の外力を作用させないで積層した状態にある上記発熱体、上記フィン、上記一側バネ部材及び上記他側バネ部材の積層方向の合計寸法以上に設定され、上記第２フレーム構成部材は、上記第２保持壁部及び上記他側バネ部材の間に差し込まれて該他側バネ部材を上記発熱体及び上記フィンの積層方向に弾性変形させる他側バネ圧縮部とを有していることを特徴とする。

この構成によれば、第２フレーム構成部材を第１フレーム構成部材に組み付ける際に、他側バネ圧縮部を第１保持壁部及び他側バネ部材の間に差し込むとき、組付開始時に要する力が小さくて済み、このことによっても組付作業性が良好になる。そして、第２フレーム構成部材を第１フレーム構成部材に組み付けると、一側バネ部材及び他側バネ部材によって発熱体及びフィンが積層方向両側から圧縮される。

第５の発明は、電力の供給によって発熱する発熱体と、上記発熱体に積層された状態で配設されるフィンと、上記発熱体及び上記フィンの積層方向一側に配設され、上記発熱体及び上記フィンに積層方向の圧縮力を作用させるための一側バネ部材と、上記発熱体、上記フィン及び上記一側バネ部材を収容して積層状態で保持する保持フレームとを備え、上記保持フレームの内部へ送風された空調用空気が上記フィンを通過して加熱される車両用空調装置の電気式ヒータの製造方法において、上記保持フレームを構成する第１フレーム構成部材の第１保持壁部と第２保持壁部との間に上記発熱体及び上記フィンを積層するとともに、上記一側バネ部材を、積層方向に外力を作用させない状態で、上記第１保持壁部と上記第２保持壁部との間における上記第１保持壁部側に配置し、その後、上記保持フレームを構成する第２フレーム構成部材の第１結合部を上記第１保持壁部に結合する工程と、上記第２フレーム構成部材の第２結合部を上記第２保持壁部に結合する工程と、上記第２フレーム構成部材の一側バネ圧縮部を上記第１保持壁部及び上記一側バネ部材の間に差し込んで該一側バネ部材を上記発熱体及び上記フィンの積層方向に弾性変形させる工程とを行い、上記第１フレーム構成部材の上記第１保持壁部及び上記第２保持壁部を連結する一側連結部と、上記第２フレーム構成部材の上記第１結合部及び上記第２結合部を連結する他側連結部とにより、上記発熱体、上記フィン及び上記一側バネ部材を空調用空気の流れ方向両側から保持することを特徴とする。

この構成によれば、第１フレーム構成部材の第１保持壁部と第２保持壁部との間に、発熱体及びフィンを積層配置し、その積層方向一側に一側バネ部材を配置した状態で、バネ部材による圧縮力が発熱体及びフィンには作用していないので、第２フレーム構成部材を第１フレーム構成部材に組み付ける前であっても、発熱体やフィンが第１フレーム構成部材から飛び出し難くなり、組付作業性が良好になる。

一側バネ圧縮部を第１保持壁部及び一側バネ部材の間に差し込むとき、一側バネ部材による圧縮力が作用していないので、組付開始時に要する力が小さくて済み、このことによっても組付作業性が良好になる。

第１、５の発明によれば、保持フレームを構成する第１フレーム構成部材と第２フレーム構成部材とを組み合わせる前に、第１フレーム構成部材に組み付けられた一側バネ部材が発熱体及びフィンに対して積層方向の力を作用させないようにしたので、発熱体やフィンが第１フレーム構成部材から飛び出し難くなるとともに、組付開始時に要する力が小さくて済む。これにより、組付作業性を良好することができる。

第２の発明によれば、第１保持壁部と第２保持壁部との間隔を、発熱体、フィン及び一側バネ部材の積層方向の合計寸法よりも大きくしたので、発熱体やフィン等に積層方向の寸法誤差が多少生じていたとしても、組付作業性を良好することができる。

第３の発明によれば、第２フレーム構成部材の一側バネ圧縮部における一側バネ部材側の面に、差し込み方向に延びる突条部を形成したので、第２フレーム構成部材を第１フレーム構成部材に組み付ける際に、一側バネ圧縮部を第１保持壁部及びバネ部材の間に差し込むとき、一側バネ圧縮部と一側バネ部材との摺動抵抗を小さくすることができる。これにより、組付作業性をより一層良好することができる。

第４の発明によれば、発熱体及びフィンを一側バネ部材及び他側バネ部材によって積層方向両側から圧縮することができ、この場合に、組付作業性を良好することができる。

実施形態１に係る車両用空調装置の電気式ヒータを空調用空気の流れ方向上流側から見た斜視図である。 電気式ヒータの上流側フレーム構成部材及び左右のキャップ部材を取り外した状態を示す斜視図である。 図２における電気式ヒータの上部近傍を拡大して示す斜視図である。 図２におけるIV−IV線断面図である。 図１におけるV−V線断面図である。 実施形態２に係る図２相当図である。

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。

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る車両用空調装置の電気式ヒータ１を示すものである。この電気式ヒータ１は、図示しない車両用空調装置の内部に配設され、車室外または車室内から車両用空調装置の内部に導入された空調用空気を加熱するための加熱器である。尚、車両用空調装置は、例えば自動車の車室内においてインストルメントパネル（図示せず）の内部に搭載され、空調用空気を温度調節して車室内の各部に供給することができるようになっている。具体的には、図示しないが、車両用空調装置は、ケーシングと、送風ファンと、冷却用熱交換器と、上記電気式ヒータとを備えている。送風ファン、冷却用熱交換器はケーシングの内部に収容されている。送風ファンは空調用空気を送るためのものである。冷却用熱交換器は、空調用空気を冷却するためのものである。電気式ヒータ１は、ケーシングの内部において冷却用熱交換器よりも空調用空気の流れ方向下流側に配置されており、空調用空気を加熱するためのものである。また、ケーシングの内部には、エアミックスダンパが配設されている。エアミックスダンパは、電気式ヒータ１を通過する空気の量を変更することによって空調風の温度を変更するためのものである。さらに、ケーシングの内部には、デフロスタダンパ、ベントダンパ及びヒートダンパも配設されている。デフロスタダンパは、フロントウインド（図示せず）の内面に向けて吹き出す空調風の量を変更するためのものであり、また、ベントダンパは乗員の上半身に向けて吹き出す空調風の量を変更するためのものであり、また、ヒートダンパは乗員の足下近傍に向けて吹き出す空調風の量を変更するためのものである。尚、車両用空調装置の構造は上記した構造に限られるものではない。

電気式ヒータ１は、上部発熱体５０、中央部第１発熱体５１、中央部第２発熱体５２及び下部発熱体５３と、複数のフィン５４と、上側バネ部材（一側バネ部材）５５と、保持フレーム６０とを備えており、空調用空気の流れ方向から見たときに全体として左右方向に長い矩形状をなしている。上部発熱体５０、中央部第１発熱体５１、中央部第２発熱体５２及び下部発熱体５３は、車両に搭載されているバッテリ等（図示せず）からの電力の供給によって発熱する複数のＰＴＣ素子（図示せず）を備えた同じ構造のものであり、左右方向に長い板状をなしている。上部発熱体５０、中央部第１発熱体５１、中央部第２発熱体５２及び下部発熱体５３のそれぞれの内部には、複数のＰＴＣ素子が左右方向に並ぶように配置されている。

尚、この実施形態の説明では、空調用空気の流れ方向上流側及び下流側を図４に示すように定義するが、これとは反対方向に空調用空気が流れるように配置してもよい。また、電気式ヒータ１の左側及び右側は各図に示すように定義するが、これは車両の左側及び右側と一致していてもよいし、一致していなくてもよい。さらに、電気式ヒータ１の上側及び下側は各図に示すように定義するが、これは車両の上側及び下側と一致していてもよいし、一致していなくてもよい。

図２にも示すように、上部発熱体５０は、電気式ヒータ１の上側に配置されている。上部発熱体５０の右端部には、ＰＴＣ素子に接続される電極板５０ａが右側へ突出するように設けられている。中央部第１発熱体５１は、電気式ヒータ１の上下方向中央部において上側寄りに配置されている。中央部第１発熱体５１の右端部には、ＰＴＣ素子に接続される電極板５１ａが右側へ突出するように設けられている。中央部第２発熱体５２は、電気式ヒータ１の上下方向中央部において下側寄りに配置されている。中央部第２発熱体５２の右端部には、ＰＴＣ素子に接続される電極板５２ａが右側へ突出するように設けられている。下部発熱体５３は、電気式ヒータ１の下側に配置されている。下部発熱体５３の右端部には、ＰＴＣ素子に接続される電極板５３ａが右側へ突出するように設けられている。

上部発熱体５０、中央部第１発熱体５１、中央部第２発熱体５２及び下部発熱体５３の左端部は、フィン５４の左端部よりも左側に突出している。また、上部発熱体５０、中央部第１発熱体５１、中央部第２発熱体５２及び下部発熱体５３の右端部は、フィン５４の左端部よりも右側に突出している。

フィン５４は、左右方向に長い連続する波型形状のコルゲートフィンである。フィン５４を構成している部材は、例えばアルミニウム合金製の薄板材である。フィン５４は、上部発熱体５０の上面及び下面、中央部第１発熱体５１の上面及び下面、中央部第２発熱体５２の上面及び下面、下部発熱体５３の上面及び下面にそれぞれ配設されている。つまり、フィン５４と、上部発熱体５０、中央部第１発熱体５１、中央部第２発熱体５２及び下部発熱体５３とは積層されている。また、フィン５４が上部発熱体５０、中央部第１発熱体５１、中央部第２発熱体５２及び下部発熱体５３に接触しているので、上部発熱体５０、中央部第１発熱体５１、中央部第２発熱体５２及び下部発熱体５３の熱がフィン５４に効率良く伝達する。

図３等に示すように、フィン５４がコルゲートフィンであることから、該フィン５４の上部及び下部には、それぞれ多数の山５４ａが左右方向に互いに間隔をあけて形成されている。フィン５４における上部の山５４ａと下部の山５４ａとの間の部分は、略上下方向に延びる平板形状となっている。

図２に示すように、上部発熱体５０と中央部第１発熱体５１との間に配設されている２つのフィン５４、５４の間には、左右方向に延びる上側絶縁プレート５６が配設されている。上側絶縁プレート５６の上面及び下面にそれぞれフィン５４が接触している。また、中央部第１発熱体５１と中央部第２発熱体５２との間に配設されている２つのフィン５４、５４の間には、左右方向に延びる中間絶縁プレート５７が配設されている。中間絶縁プレート５７の上面及び下面にそれぞれフィン５４が接触している。また、中央部第２発熱体５２と下部発熱体５３との間に配設されている２つのフィン５４、５４の間には、左右方向に延びる下側絶縁プレート５８が配設されている。下側絶縁プレート５８の上面及び下面にそれぞれフィン５４が接触している。

上側絶縁プレート５６、中間絶縁プレート５７及び下側絶縁プレート５８は、例えば電気絶縁性を有する樹脂材等で構成されており、上下方向に並ぶフィン５４、５４が電気的に接続されないようにするための部材である。上側絶縁プレート５６、中間絶縁プレート５７及び下側絶縁プレート５８の厚み（上下方向の寸法）は、上部発熱体５０、中央部第１発熱体５１、中央部第２発熱体５２及び下部発熱体５３の厚みよりも薄く設定されている。また、上側絶縁プレート５６、中間絶縁プレート５７及び下側絶縁プレート５８の左端部は、フィン５４の左端部よりも左側に突出している。また、上側絶縁プレート５６、中間絶縁プレート５７及び下側絶縁プレート５８の右端部は、フィン５４の左端部よりも右側に突出している。

上側バネ部材５５は、電気式ヒータ１の上端部に位置しているフィン５４の上部に隣接するように、即ち、発熱体５０〜５３及びフィン５４の積層方向一側に配設されている。上側バネ部材５５は、保持フレーム６０に保持された発熱体５０〜５３、絶縁プレート５６〜５８及びフィン５４を積層方向に圧縮するように付勢力を作用させるためのものであり、全体が弾性を有する金属材料で構成されている。図４等に示すように、上側バネ部材５５は、フィン５４の上部に沿って左右方向に延びる基板部５５ａと、基板部５５ａにおける空調用空気の流れ方向上流側の縁部から延びる上流側弾性変形部５５ｂと、基板部５５ａにおける空調用空気の流れ方向下流側の縁部から延びる下流側弾性変形部５５ｃとを備えている。

上流側弾性変形部５５ｂは、基板部５５ａから上方へ向かい、かつ、空調用空気の流れ方向下流側へ向かって斜めに延びた後、先端側が下方へ屈曲して延びている。下流側弾性変形部５５ｃは、基板部５５ａから上方へ向かい、かつ、空調用空気の流れ方向上流側へ向かって斜めに延びた後、先端側が下方へ屈曲して延びている。上流側弾性変形部５５ｂ及び下流側弾性変形部５５ｃが、下方向に弾性変形するようになっている。

図５に示すように、保持フレーム６０は、上部発熱体５０、中央部第１発熱体５１、中央部第２発熱体５２、下部発熱体５３、フィン５４、上側バネ部材５５、上側絶縁プレート５６、中間絶縁プレート５７及び下側絶縁プレート５８を収容して積層状態で保持するためのものである。保持フレーム６は、上下方向中間部の大部分が開放されていて、保持フレーム６の内部へ送風された空調用空気がフィン５４を通過して加熱されるようになっている。

保持フレーム６０は、空調用空気の流れ方向上流側（一側）に配置される上流側フレーム構成部材（第２フレーム構成部材）７０と、空調用空気の流れ方向下流側（他側）に配置される下流側フレーム構成部材（第１フレーム構成部材）８０とを有しており、これら上流側フレーム構成部材７０及び下流側フレーム構成部材８０が組み合わされて構成されている。上流側フレーム構成部材７０及び下流側フレーム構成部材８０は、電気絶縁性を有する樹脂材を射出成形してなるものである。尚、空調用空気の流れ方向が図４に示す方向とは反対方向であってもよく、この場合は、フレーム構成部材７０が空調用空気の流れ方向下流側に配置され、フレーム構成部材８０が空調用空気の流れ方向上流側に配置されることになる。

下流側フレーム構成部材８０は、発熱体５０〜５３及びフィン５４の積層方向一側（上側）に配置される下流側上辺部８１と、発熱体５０〜５３及びフィン５４の積層方向他側（下側）に配置される下流側下辺部８２と、下流側連結部８３とを有している。下流側上辺部８１は、左右方向に延びている。下流側上辺部８１における空調用空気の流れ方向上流側の面には、上流側へ突出するとともに左右方向に延びる複数の上側保持壁部（第１保持壁部）８１ａが形成されている。上側保持壁部８１ａは、左右方向に互いに間隔をあけて配置されているが、左右方向に連続した壁部であってもよい。

下流側下辺部８２には、空調用空気の流れ方向上流側へ突出するとともに左右方向に延びる下側保持壁部（第２保持壁部）８２ａが形成されている。下側保持壁部８２ａには、空調用空気の流れ方向上流側に開口する嵌合孔８２ｂが左右方向に長く形成されている。

図４に示すように、下流側フレーム構成部材８０の上側保持壁部８１ａと下側保持壁部８２ａとの間には、発熱体５０〜５３及びフィン５４と、上側バネ部材５５と、絶縁プレート５６〜５８とが配置されている。発熱体５０〜５３、フィン５４及び絶縁プレート５６〜５８は、上述した順番で積層されている。一方、上側バネ部材５５は、最も上に配置されるフィン５４と、下流側上辺部８１との間に配置される。下流側フレーム構成部材８０の上側保持壁部８１ａと下側保持壁部８２ａとの間隔は、積層方向の外力を作用させないで積層した状態にある発熱体５０〜５３、フィン５４、絶縁プレート５６〜５８及び上側バネ部材５５の積層方向の合計寸法以上に設定されている。積層方向の外力を作用させないというのは、上側バネ部材５５を自由状態にして弾性変形させず、また、発熱体５０〜５３やフィン５４も変形しないようにすることである。

具体的には、上側保持壁部８１ａと下側保持壁部８２ａの間隔は、上側保持壁部８１ａの下面（内面）８１ｂと下側保持壁部８２ａの上面（内面）８２ｃとの間隔である。そして、発熱体５０〜５３の積層方向（厚み方向）の寸法、フィン５４の積層方向（高さ）の寸法、上側バネ部材５５の積層方向（厚み方向）の寸法、絶縁プレート５６〜５８の積層方向（厚み方向）の寸法の全寸法を加えた寸法よりも、上側保持壁部８１ａの下面８１ｂと下側保持壁部８２ａの上面８２ｃとの間隔が寸法Ｓだけ広くなっている。

上記寸法Ｓは０であってもよく、上側保持壁部８１ａと下側保持壁部８２ａとの間に、発熱体５０〜５３及びフィン５４と、上側バネ部材５５と、絶縁プレート５６〜５８とを配置した状態で、これら部材に圧縮力が作用しないような寸法としておけばよい。また、発熱体５０〜５３及びフィン５４と、上側バネ部材５５と、絶縁プレート５６〜５８には、製造上の公差があるので、この公差を考慮すると、寸法Ｓは例えば数ｍｍ以上にするのが好ましい。これにより、発熱体５０〜５３及びフィン５４と、上側バネ部材５５と、絶縁プレート５６〜５８の全てが公差範囲内でプラス方向の寸法であったとしても、それらを上側保持壁部８１ａと下側保持壁部８２ａとの間に配置した状態で上側バネ部材５５による圧縮力が作用しないようにすることができる。

下流側連結部８３は、上側保持壁部８１ａから下側保持壁部８２ａまで延びる棒状をなしており、上側保持壁部８１ａ及び下側保持壁部８２ａを、上述した間隔を保った状態で連結する部分である。下流側連結部８３は、空調用空気の流れ方向下流側に位置付けられており、発熱体５０〜５３及びフィン５４と、上側バネ部材５５と、絶縁プレート５６〜５８を空調用空気の流れ方向下流側から保持する。下流側連結部８３は、左右方向に間隔をあけて複数設けられており、下流側連結部８３の間を空調用空気が流通するようになっている。尚、下流側連結部８３は上下方向に延びるものであってもよいし、斜めに延びるものであってもよい。

上流側フレーム構成部材７０は、発熱体５０〜５３及びフィン５４の積層方向一側（上側）に配置される上流側上辺部（第１結合部）７１と、発熱体５０〜５３及びフィン５４の積層方向他側（下側）に配置される上流側下辺部（第２結合部）７２と、左側連結部（他側連結部）７３と、右側連結部（他側連結部）７４と、中間連結部（他側連結部）７５と、バネ圧縮部（一側バネ圧縮部）７６とを有している。上流側上辺部７１は、左右方向に延びている。上流側上辺部７１には、空調用空気の流れ方向下流側に開口する嵌合孔７１ａが、下流側フレーム構成部材８０の上側保持壁部８１ａに対応するように、左右方向に長く形成されている。嵌合孔７１ａには、下流側フレーム構成部材８０の上側保持壁部８１ａが差し込まれた状態で嵌合し、上流側上辺部７１が上側保持壁部８１ａに結合するようになっている。

上流側下辺部７２における空調用空気の流れ方向下流側の面には、下流側へ突出するとともに左右方向に延びる結合板部７２ａが、下流側フレーム構成部材８０の嵌合孔８２ｂに対応するように形成されている。結合板部７２ａは、下流側フレーム構成部材８０の嵌合孔８２ｂに差し込まれた状態で嵌合し、上流側下辺部７２が下側保持壁部８２ａに結合するようになっている。

バネ圧縮部７６は上流側上辺部７１の下側に位置しており、全体として左右方向に延びる板状をなしている。バネ圧縮部７６は、下流側フレーム構成部材８０の上側保持壁部８１ａと、上側バネ部材５５との間の隙間に差し込まれて上側バネ部材５５を発熱体５０〜５３及びフィン５４の積層方向に弾性変形させるためのものである。バネ圧縮部７６の厚み寸法である上下方向の寸法は、上記寸法Ｓよりも長く設定されており、図５に示すように上側バネ部材５５を例えば１ｍｍ以上弾性変形させることができる寸法とされている。尚、バネ圧縮部７６の厚み寸法によって上側バネ部材５５の圧縮力を調整することができ、具体的には、発熱体５０〜５３やフィン５４等が位置ずれを起こさない程度に、上側バネ部材５５の圧縮力を設定するのが好ましい。

バネ圧縮部７６における空調用空気の流れ方向下流側は、上記隙間への差し込み方向先端側であり、このバネ圧縮部７６の先端側の厚みは、先端へ行くほど薄くなるように設定されている。これにより、バネ圧縮部７６の先端側を上記隙間へ差し込みやすくすることができる。

図３に示すように、バネ圧縮部７６における上側バネ部材５５側の面、即ち、バネ圧縮部７６の下面７６ａは、左右方向に延びている。バネ圧縮部７６の下面７６ａには、上記隙間への差し込み方向に延びる複数の突条部７６ｂが互いに左右方向に間隔をあけて形成されている。突条部７６ｂは、バネ圧縮部７６の下面７６ａにおいて空調用空気の流れ方向上流側から下流側まで連続している。突条部７６ｂが上側バネ部材５５の上流側弾性変形部５５ｂ及び下流側弾性変形部５５ｃに接するようになっている。これにより、バネ圧縮部７６を上記隙間に差し込む際に上側バネ部材５５との摺動面積が減少して摺動抵抗を小さくすることができる。尚、突条部７６ｂの数は特に限定されるものではない。

図１及び図２に示すように、左側連結部７３は、上流側上辺部７１の左側から上流側下辺部７２の左側まで延びる棒状をなしている。また、右側連結部７４は、上流側上辺部７１の右側から上流側下辺部７２の右側まで延びる棒状をなしている。さらに、中間連結部７５は、上流側上辺部７１の左右方向中間部から上流側下辺部７２の左右方向中間部まで延びる棒状をなしている。

左側連結部７３、右側連結部７４及び中間連結部７５は、上流側上辺部７１及び上流側下辺部７２を、所定の間隔を保った状態で連結する部分である。また、左側連結部７３、右側連結部７４及び中間連結部７５は、空調用空気の流れ方向上流側に位置付けられており、発熱体５０〜５３及びフィン５４と、上側バネ部材５５と、絶縁プレート５６〜５８を空調用空気の流れ方向上流側から保持する。左側連結部７３、右側連結部７４及び中間連結部７５の間を空調用空気が流通するようになっている。尚、左側連結部７３、右側連結部７４及び中間連結部７５は上下方向に延びるものであってもよいし、斜めに延びるものであってもよい。

また、図１に示すように、電気式ヒータ１の左端部及び右端部には、それぞれ左側キャップ部材９１及び右側キャップ部材９２が設けられている。左側キャップ部材９１は、上流側フレーム構成部材７０及び下流側フレーム構成部材８０の左端部を覆うように形成され、該左端部に嵌合するように形成されている。また、右側キャップ部材９２は、上流側フレーム構成部材７０及び下流側フレーム構成部材８０の右端部を覆うように形成され、該右端部に嵌合するように形成されている。

（電気式ヒータの製造方法）
次に、上記のように構成された電気式ヒータ１の組み立て要領について説明する。まず、図４に示すように、上部発熱体５０、中央部第１発熱体５１、中央部第２発熱体５２、下部発熱体５３、フィン５４、上側絶縁プレート５６、中間絶縁プレート５７及び下側絶縁プレート５８を積層し、下流側フレーム構成部材８０の内部に収容する。すなわち、発熱体５０〜５３、フィン５４及び絶縁プレート５６〜５８を上述した順番で積層し、下流側フレーム構成部材８０の上側保持壁部８１ａと下側保持壁部８２ａとの間に配置する。また、上側バネ部材５５を、最も上に配置されるフィン５４と下流側上辺部８１との間に配置する。

このとき、下流側フレーム構成部材８０の上側保持壁部８１ａと下側保持壁部８２ａとの間隔が、発熱体５０〜５３、フィン５４、絶縁プレート５６〜５８及び上側バネ部材５５の積層方向の合計寸法以上確保されているので、上側バネ部材５５による圧縮力が発熱体５０〜５３やフィン５４には作用していない。このため、上流側フレーム構成部材７０を下流側フレーム構成部材８０に組み付ける前であっても、発熱体５０〜５３やフィン５４が下流側フレーム構成部材８０から飛び出し難くなり、組付作業性が良好になる。

そして、上流側フレーム構成部材７０を下流側フレーム構成部材８０に組み付ける際に、バネ圧縮部７６を上側保持壁部８１ａ及び上側バネ部材５５の間に差し込むとき、上側バネ部材５５による圧縮力が作用していないので、組付開始時に要する力が小さくて済み、このことによっても組付作業性が良好になる。

バネ圧縮部７６を上側保持壁部８１ａ及び上側バネ部材５５の間に差し込むと、上側バネ部材５５が、発熱体５０〜５３及びフィン５４の積層方向に弾性変形し、これにより、発熱体５０〜５３、フィン５４及び絶縁プレート５６〜５８が積層方向に圧縮されるので、発熱体５０〜５３、フィン５４及び絶縁プレート５６〜５８のガタつきが無くなる。

また、上流側フレーム構成部材７０を下流側フレーム構成部材８０に組み付けると、下流側フレーム構成部材８０の上側保持壁部８１ａが上流側フレーム構成部材７０の嵌合孔７１ａに差し込まれた状態で嵌合し、上流側上辺部７１が上側保持壁部８１ａに結合する。また、上流側フレーム構成部材７０の下側の結合板部７２ａが、下流側フレーム構成部材８０の嵌合孔８２ｂに差し込まれた状態で嵌合し、上流側下辺部７２が下側保持壁部８２ａに結合する。これにより、発熱体５０〜５３、フィン５４、絶縁プレート５６〜５８及び上側バネ部材５５が、左側連結部７３、右側連結部７４及び中間連結部７５と、下流側連結部８３とによって空調用空気の流れ方向両側から保持される。最後に、左側キャップ部材９１及び右側キャップ部材９２を保持フレーム６０に組み付ける。

（実施形態の効果）
以上説明したように、この実施形態によれば、保持フレーム６０を構成する上流側フレーム構成部材７０及び下流側フレーム構成部材８０を組み合わせる前に、下流側フレーム構成部材８０に組み付けられた上側バネ部材５５が発熱体５０〜５３、フィン５４及び絶縁プレート５６〜５８に対して積層方向の力を作用させないようにすることができる。これにより、発熱体５０〜５３、フィン５４及び絶縁プレート５６〜５８が下流側フレーム構成部材８０から飛び出し難くなるとともに、組付開始時に要する力が小さくて済むので、組付作業性を良好することができる。

また、下流側フレーム構成部材８０の上側保持壁部８１ａと下側保持壁部８２ａとの間隔を、発熱体５０〜５３、フィン５４、絶縁プレート５６〜５８及び上側バネ部材５５の積層方向の合計寸法よりも大きくしたので、発熱体５０〜５３やフィン５４等に積層方向の寸法誤差が多少生じていたとしても、組付作業性を良好することができる。

また、上流側フレーム構成部材７０のバネ圧縮部７６に差し込み方向に延びる突条部７６ｂを形成したので、バネ圧縮部７６を上側保持壁部８１ａ及び上側バネ部材５５の間に差し込むとき、バネ圧縮部７６と上側バネ部材５５との摺動抵抗を小さくすることができる。これにより、組付作業性をより一層良好することができる。

（実施形態２）
図６は、本発明の実施形態２に係る電気ヒータ１を示すものであり、図２に相当する図である。実施形態２では、発熱体、フィン、絶縁プレート、バネ部材の数、及びそれらの配置と、保持フレームの構造とが実施形態１のものとは異なっており、他の部分は実施形態１と同じであるため、以下、実施形態１と同じ部分には同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分について詳細に説明する。

実施形態２では、６つの発熱体１０１〜１０６が設けられており、また、４つの絶縁プレート１０７〜１１０が設けられている。そして、上側バネ部材５５の他に、下側バネ部材（他側バネ部材）１１１も設けられている。下側バネ部材１１１は上側バネ部材５５と同様に構成されており、保持フレーム６０に保持された発熱体１０１〜１０６、絶縁プレート１０７〜１１０及びフィン５４を積層方向に圧縮するように付勢力を作用させるためのものである。

下流側フレーム構成部材８０の下流側下辺部８２には、複数の下側保持壁部（第２保持壁部）８２ｄが形成されている。下側保持壁部８２ｄは、左右方向に互いに間隔をあけて配置されているが、左右方向に連続した壁部であってもよい。

また、上流側フレーム構成部材７０の上流側下辺部７２には、空調用空気の流れ方向下流側に開口する嵌合孔（図示せず）が、下流側フレーム構成部材８０の下側保持壁部８２ｄに対応するように、左右方向に長く形成されている。嵌合孔には、下流側フレーム構成部材８０の下側保持壁部８２ｄが差し込まれた状態で嵌合し、上流側下辺部７２が下側保持壁部８２ｄに結合するようになっている。

また、この実施形態２では、下流側フレーム構成部材８０の下流側フレーム構成部材８０の上側保持壁部８１ａと下側保持壁部８２ｄとの間隔は、発熱体１０１〜１０６、フィン５４、絶縁プレート１０７〜１１０、上側バネ部材５５、下側バネ部材１１１の積層方向の合計寸法以上確保されている。

また、上流側フレーム構成部材７０は、下側保持壁部８２ｄ及び下側バネ部材１１１の間に差し込まれて該下側バネ部材１１１を発熱体１０１〜１０６及びフィン５４の積層方向に弾性変形させるバネ圧縮部（他側バネ圧縮部）７７を有している。バネ圧縮部７７は、上流側下辺部７２の上側に位置しており、全体として左右方向に延びる板状をなしており、上側のバネ圧縮部７６と同様に構成されている。

実施形態２によれば、上側バネ部材５５と下側バネ部材１１１とで発熱体１０１〜１０６、絶縁プレート１０７〜１１０及びフィン５４を圧縮することができる。

上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

以上説明したように、本発明は、例えば自動車に搭載される空調装置で利用することができる。

１ 電気式ヒータ
５０〜５３、１０１〜１０６ 発熱体
５４ フィン
５５ 上側バネ部材（一側バネ部材）
６０ 保持フレーム
７０ 上流側フレーム構成部材（第２フレーム構成部材）
７１ 上流側上辺部（第１結合部）
７２ 上流側下辺部（第２結合部）
７３ 左側連結部（他側連結部）
７４ 右側連結部（他側連結部）
７５ 中間連結部（他側連結部）
７６ バネ圧縮部（一側バネ圧縮部）
７７ バネ圧縮部（他側バネ圧縮部）
８０ 下流側フレーム構成部材（第１フレーム構成部材）
８３ 連結部（一側連結部）
８１ａ 上側保持壁部（第１保持壁部）
８２ａ 下側保持壁部（第２保持壁部）
１１１ 下側バネ部材（他側バネ部材）

Claims (5)

1. 電力の供給によって発熱する発熱体と、
   上記発熱体に積層された状態で配設されるフィンと、
   上記発熱体及び上記フィンの積層方向一側に配設され、上記発熱体及び上記フィンに積層方向の圧縮力を作用させるための一側バネ部材と、
   上記発熱体、上記フィン及び上記一側バネ部材を収容して積層状態で保持する保持フレームとを備え、
   上記保持フレームの内部へ送風された空調用空気が上記フィンを通過して加熱される車両用空調装置の電気式ヒータにおいて、
   上記保持フレームは、空調用空気の流れ方向一側に配置される第１フレーム構成部材と、他側に配置される第２フレーム構成部材とが組み合わされて構成され、
   上記第１フレーム構成部材は、上記発熱体及び上記フィンの積層方向一側及び他側にそれぞれ配置される第１及び第２保持壁部と、該第１保持壁部から該第２保持壁部まで延びるとともに、上記一側バネ部材、上記発熱体及び上記フィンを空調用空気の流れ方向一側から保持する一側連結部とを有し、
   上記第１保持壁部と上記第２保持壁部との間隔は、積層方向の外力を作用させないで積層した状態にある上記発熱体、上記フィン及び上記一側バネ部材の積層方向の合計寸法以上に設定され、
   上記第２フレーム構成部材は、上記第１保持壁部に結合する第１結合部と、上記第２保持壁部に結合する第２結合部と、該第１結合部から該第２結合部まで延びるとともに、上記一側バネ部材、上記発熱体及び上記フィンを空調用空気の流れ方向他側から保持する他側連結部と、上記第１保持壁部及び上記一側バネ部材の間に差し込まれて該一側バネ部材を上記発熱体及び上記フィンの積層方向に弾性変形させる一側バネ圧縮部とを有していることを特徴とする車両用空調装置の電気式ヒータ。
2. 請求項１に記載の車両用空調装置の電気式ヒータにおいて、
   上記第１保持壁部と上記第２保持壁部との間隔は、積層方向の外力を作用させないで積層した状態にある上記発熱体、上記フィン及び上記一側バネ部材の積層方向の合計寸法よりも大きく設定されていることを特徴とする車両用空調装置の電気式ヒータ。
3. 請求項１または２に記載の車両用空調装置の電気式ヒータにおいて、
   上記一側バネ圧縮部における上記一側バネ部材側の面には、差し込み方向に延びる突条部が形成されていることを特徴とする車両用空調装置の電気式ヒータ。
4. 請求項１から３のいずれか１つに記載の車両用空調装置の電気式ヒータにおいて、
   上記発熱体及び上記フィンの積層方向他側に配設され、上記発熱体及び上記フィンに積層方向の圧縮力を作用させるための他側バネ部材を備え、
   上記第１保持壁部と上記第２保持壁部との間隔は、積層方向の外力を作用させないで積層した状態にある上記発熱体、上記フィン、上記一側バネ部材及び上記他側バネ部材の積層方向の合計寸法以上に設定され、
   上記第２フレーム構成部材は、上記第２保持壁部及び上記他側バネ部材の間に差し込まれて該他側バネ部材を上記発熱体及び上記フィンの積層方向に弾性変形させる他側バネ圧縮部とを有していることを特徴とする車両用空調装置の電気式ヒータ。
5. 電力の供給によって発熱する発熱体と、
   上記発熱体に積層された状態で配設されるフィンと、
   上記発熱体及び上記フィンの積層方向一側に配設され、上記発熱体及び上記フィンに積層方向の圧縮力を作用させるための一側バネ部材と、
   上記発熱体、上記フィン及び上記一側バネ部材を収容して積層状態で保持する保持フレームとを備え、
   上記保持フレームの内部へ送風された空調用空気が上記フィンを通過して加熱される車両用空調装置の電気式ヒータの製造方法において、
   上記保持フレームを構成する第１フレーム構成部材の第１保持壁部と第２保持壁部との間に上記発熱体及び上記フィンを積層するとともに、上記一側バネ部材を、積層方向に外力を作用させない状態で、上記第１保持壁部と上記第２保持壁部との間における上記第１保持壁部側に配置し、
   その後、上記保持フレームを構成する第２フレーム構成部材の第１結合部を上記第１保持壁部に結合する工程と、上記第２フレーム構成部材の第２結合部を上記第２保持壁部に結合する工程と、上記第２フレーム構成部材の一側バネ圧縮部を上記第１保持壁部及び上記一側バネ部材の間に差し込んで該一側バネ部材を上記発熱体及び上記フィンの積層方向に弾性変形させる工程とを行い、
   上記第１フレーム構成部材の上記第１保持壁部及び上記第２保持壁部を連結する一側連結部と、上記第２フレーム構成部材の上記第１結合部及び上記第２結合部を連結する他側連結部とにより、上記発熱体、上記フィン及び上記一側バネ部材を空調用空気の流れ方向両側から保持することを特徴とする車両用空調装置の電気式ヒータの製造方法。

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