JP3925205B2 - Electric heater protection structure - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、防水性に優れた電気ヒータ保護構造に関するもので、例えば、車両の車室外に搭載されて、霜の付着等により水浸し状態となる電気ヒータ構造として好適なものである。
【0002】
【従来の技術】
本出願人は、先に特願2001−346197号にて、冬期の暖房時に圧縮機吐出ガス冷媒(ホットガス)を室内熱交換器(蒸発器)に直接導入することにより、室内熱交換器をガス冷媒の放熱器として使用するホットガス暖房機能を発揮する車両用空調装置において、室内熱交換器出口側にアキュムレータを設けるとともにこのアキュムレータに電気ヒータを装着して、アキュムレータ内の液冷媒を電気ヒータにより加熱するものを提案している。
【0003】
この電気ヒータによる液冷媒の加熱によって、液冷媒を蒸発させ、それにより、圧縮機の吸入圧を上昇させて圧縮機の圧縮仕事量を増加させ、ホットガス暖房時の暖房性能を向上させている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車両用空調装置の冷凍サイクルにおいて、アキュムレータは圧縮機とともにエンジンルーム等の車室外の部位に搭載されるので、冬期の夜間に車両が長時間放置されると、アキュムレータの外表面が外気温と同様に0℃以下の低温となって、アキュムレータの外表面に霜が付着し、電気ヒータが水浸し状態になることがある。
【0005】
電気ヒータは発熱体部を電気絶縁材により被覆した構成になっているが、水浸し状態になると、発熱体部に電気結線されたリード線の引き出し部等から水分が侵入して、漏電の危険が高くなるという問題があった。
【0006】
本発明は上記点に鑑みて、防水性に優れた電気ヒータ保護構造を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、電気ヒータ(40)の発熱体部(41)を密封するフィルム部材として、少なくとも外層フィルム部材(43a)と内層フィルム部材(43c)とを積層した積層フィルム部材(43)を備え、
発熱体部(41)は、発熱体(41a)と、この発熱体(41a)の両端部に電気接続されたリード線(42)と、発熱体(41a)が埋め込まれた弾性絶縁シート材(41b、41c)とを有しており、
外層フィルム部材(43a)は耐熱性および耐寒性を満足する材質からなり、内層フィルム部材(43c)は電気ヒータ(40)の使用温度より高い融点を有する熱溶着可能な樹脂であって、かつ、分子構造に極性基を有する樹脂からなり、
内層フィルム部材(43c)の内側に発熱体部(41)がサンドウイッチ状に挟み込まれ、
リード線(42)の引き出し部位を除いて内層フィルム部材(43c)相互間が熱溶着されて発熱体部(41)の周辺部が密封されているとともに、
リード線(42)の引き出し部を密封するために、リード線(42)と内層フィルム部材(43c)との間の隙間部に注入された接着剤(44)により、内層フィルム部材(43c)と接着剤(44)との界面が接着され、リード線(42)の被覆材(42a)と接着剤(44)とが接着されて、前記隙間部が密封されていることを特徴とする。
【0008】
これによると、積層フィルム部材(43)の内層フィルム部材(43c)により発熱体部(41)をサンドウイッチ状に挟み込み、発熱体部(41)の周辺部を内層フィルム部材(43c)相互間の熱溶着によって密封するとともに、発熱体部(41)に電気接続されたリード線(42)と内層フィルム部材(43c)との間は接着剤(44)にてリード線(42)周囲の隙間部を密封することができる。
【0009】
特に、内層フィルム部材(43c)の材質として分子構造に極性基を有する樹脂を用いることにより、内層フィルム部材(43c)自身が接着性を持つため、接着剤(44)を確実に接着することができ、リード線(42)周囲の隙間部を長期間にわたって良好に密封できる。
【0010】
この結果、電気ヒータ(40)を霜の付着により水浸し状態になる環境で使用する場合でも、発熱体部(41)への水分侵入を内層フィルム部材(43c)相互間の接合部分および接着剤(44)によるリード線密封構造によって確実に阻止して、防水効果を高めることができる。そのため、発熱体部(41)への水分侵入に起因する漏電を未然に防止できる。
【0011】
そして、電気ヒータ(40)全体の外表面を被覆する役割を果たす外層フィルム部材(43a)を耐熱性および耐寒性を満足する材質により構成するから、電気ヒータ(40)の高温度に対する耐熱性、および霜の付着する低温の使用環境に対する耐寒性を良好に確保できる。
【0012】
請求項2に記載の発明のように、請求項1において、外層フィルム部材(43a)は具体的にはポリエチレンテレフタレートで構成すればよい。
【0014】
請求項3に記載の発明のように、請求項1または2において、内層フィルム部材(43c)は具体的にはエチレンビニルアルコールで構成すればよい。
【0019】
請求項4に記載の発明のように、請求項1ないし3のいずれか1つにおいて、リード線(42)の被覆材(42a)は具体的にはシリコーンゴムであり、且つ、接着剤(44)は具体的にはシリコーン成分を含むシリコーン系接着剤で構成すればよい。
【0023】
請求項5に記載の発明では、請求項1ないし4のいずれか1つにおいて、積層フィルム部材(43)は、外層フィルム部材(43a)と内層フィルム部材(43c)との間に、ガスバリヤ機能を発揮する中間層フィルム部材(43b)を備えていることを特徴とする。
【0024】
これによると、中間層フィルム部材(43b)がガスバリヤ機能を発揮することにより、周囲雰囲気の酸素、湿気等が内層フィルム部材(43c)に到達することを防止できる。もし、これらの酸素、湿気等が内層フィルム部材(43c)に到達すると、内層フィルム部材(43c)が劣化して熱溶着部分の溶着強度を低下させる要因となり、その結果、熱溶着部分のシール作用を低下させるが、請求項4によると、中間層フィルム部材(43b)がガスバリヤ機能を発揮するので、長期間にわたって内層フィルム部材(43c)の劣化を防止して、熱溶着部分のシール作用を良好に維持できる。
【0025】
請求項6に記載の発明のように、請求項5において、中間層フィルム部材(43b)は具体的にはアルミニウム箔で構成すればよい。
請求項7に記載の発明のように、請求項1ないし6のいずれか1つの電気ヒータ防水構造は、冷凍サイクルの冷媒の加熱手段として好適に使用できるものである。
【0026】
なお、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ものである。
【0027】
【発明の実施の形態】
(第1実施形態)
図1は第1実施形態による電気ヒータ保護構造を適用する車両用空調装置の概略構成を例示している。圧縮機10は、電磁クラッチ11を介して水冷式の車両エンジン12により駆動されるものである。
【0028】
圧縮機10の吐出側は冷房用電磁弁13を介して凝縮器14に接続され、この凝縮器14の出口側は冷媒の気液を分離して液冷媒を溜める受液器15に接続される。凝縮器14は圧縮機10等とともに車両エンジンルームに配置され、電動式の冷却ファン14aにより送風される外気(冷却空気)と熱交換する室外熱交換器である。
【0029】
そして、受液器15の出口側は冷房用減圧装置をなす温度式膨張弁16に接続されている。この温度式膨張弁16の出口側は逆止弁17を介して蒸発器18の入口側に接続されている。蒸発器18の出口側はアキュームレータ19を介して圧縮機10の吸入側に接続されている。
【0030】
上記した圧縮機10の吐出側から冷房用電磁弁13→凝縮器14→受液器15→温度式膨張弁16→逆止弁17→蒸発器18→アキュームレータ19を経て圧縮機10の吸入側に戻る閉回路により通常の冷房用冷凍サイクルCが構成される。
【0031】
アキュームレータ19は円筒状のタンク本体部19aを有し、このタンク本体部19a内部にて蒸発器18出口からの冷媒の気液を分離して液冷媒を溜める。そして、タンク本体部19a内部にU字状の冷媒出口管19bを配置し、この冷媒出口管19bの上端開口部19cからタンク本体部19a内上部のガス冷媒を吸入するとともに、冷媒出口管19bの底部に開口するオイル戻し穴(図示せず)からタンク本体部19a内底部付近の、オイルが溶け込んでいる液冷媒を少量吸入して、この液冷媒をガス冷媒に混入して圧縮機10側へ導出するようになっている。
【0032】
一方、圧縮機10の吐出側と蒸発器18の入口側との間に、凝縮器14等をバイパスするホットガスバイパス通路20が設けてあり、このバイパス通路20には暖房用電磁弁21および絞り21aが直列に設けてある。この絞り21aは暖房用減圧装置をなすものであり、オリフィス、キャピラリチューブ等の固定絞りで構成することができる。圧縮機10の吐出側から暖房用電磁弁21→絞り21a→蒸発器18→アキュームレータ19を経て圧縮機10の吸入側に戻る閉回路により暖房用のホットガスヒータサイクルHが構成される。
【0033】
車両用空調装置の空調ケース22は車室内へ向かって空気が流れる空気通路を構成するもので、この空調ケース22内を電動式の空調用送風機23により空気が送風される。
【0034】
また、空調用送風機23の吸入側には、外気(車室外空気)を吸い込むための外気吸込口70、内気(車室内空気)を吸い込むための内気吸込口71、および内外気切替手段を構成する内外気切替ドア72が設けられている。
【0035】
蒸発器18は空調ケース22内に設置される室内熱交換器であって、冷房モード時には冷房用冷凍サイクルCにより冷媒が循環して、蒸発器18での冷媒蒸発(吸熱)により空調用送風機23の送風空気を冷却するので、冷却器としての役割を果たす。また、暖房モード時には、蒸発器18はホットガスバイパス通路20からの高温冷媒ガス(ホットガス)が流入して空気を加熱するので、放熱器としての役割を果たす。
【0036】
空調ケース22内において蒸発器18の空気下流側には、車両エンジン12からの温水(エンジン冷却水)を熱源として送風空気を加熱する温水式の暖房用熱交換器24が設置されている。ところで、温水式の暖房用熱交換器24は、車室内の暖房のための主暖房手段をなすものであり、これに対して、ホットガスヒータサイクルHによる放熱器をなす蒸発器(室内熱交換器)18は補助暖房手段を構成する。
【0037】
一方、空調ケース22の最も空気下流側には、デフロスタ吹出口31とフェイス吹出口32とフット吹出口33が設けられており、これらの各吹出口31〜33はそれぞれモード切替ドア34〜36により選択的に開閉される。
【0038】
アキュームレータ19にはその内部の液冷媒を加熱する加熱手段として電気ヒータ40が備えられている。この電気ヒータ40は、ホットガス暖房モード時の暖房性能を向上するためのものであり、電気ヒータ40の具体的な装着例を図2に示す。電気ヒータ40は、図2に示すようにアキュームレータ19の円筒状のタンク本体部19aの外周面下方部に装着され、固定される。
【0039】
次に、電気ヒータ40の具体的構造を図3〜図7に基づいて説明すると、図3は電気ヒータ40の発熱体部41と、この発熱体部41に通電するためのリード線42とを示している。ここで、発熱体部41は、蛇行状に形成されたワイヤー状の発熱体41aを有し、この発熱体41aの両端部にリード線42を電気接続しておき、この発熱体41aをシリコーンゴムのようなゴム系材質からなる弾性絶縁シート材41b、41c中に埋め込んだ構成になっている。
【0040】
具体的には、上下2枚の弾性絶縁シート材41b、41cにより発熱体41aを挟み込んで、上下2枚の弾性絶縁シート材41bを型内にて加硫成形することにより、2枚の弾性絶縁シート材41b、41cを一体に貼り合わせて発熱体41aを弾性絶縁シート材41b、41c内に埋め込むことができる。これにより、発熱体部41を長方形の薄板形状に形成している。
【0041】
そして、本実施形態では、上記の発熱体部41およびリード線42の引き出し部位を図4〜図7に示す積層フィルム部材43により上下からサンドイッチ状に挟み込み、密封する構成になっている。
【0042】
ここで、積層フィルム部材43は本例では外層フィルム部材43aと中間層フィルム部材43bと内層フィルム部材43cとを積層した3層の積層フィルム構造から構成されている。外層フィルム部材43aは、強度、耐熱性、耐寒性、耐水性、耐薬品性等に優れたベースフィルム層をなすものである。このような諸特性を満足する具体的材質としてはポリエチレンテレフタレート(以下PETと略称)が好適である。
【0043】
PETは、融点:約250℃、ガラス転移温度:約70℃、脆化温度:−75℃以下という物性を有し、上記諸特性に非常に優れた透明性のある結晶性高分子材料である。PETは、独特の結晶性を有し、加熱/冷却や延伸等の加工条件により結晶化を制御して、結晶状態や配向状態を変化させると、機械的性質や熱的性質を変化できるという利点がある。外層フィルム部材43aの特に強度、耐熱性等の特性は後述の内層フィルム部材43cより格段と優れている。
【0044】
中間層フィルム部材43bは湿気やガスの透過を阻止するガスバリヤフィルム層をなすものである。このようなガスバリヤフィルム層の機能を発揮する材質としては金属箔が好ましく、金属箔の中でもアルミニウム箔は、成形性、材料コスト等の点から最も好適である。
【0045】
この中間層フィルム部材43bは後述する内層フィルム部材43cへの湿気やガスの侵入を防ぐことにより内層フィルム部材43cの劣化、具体的には熱溶着強度の低下を防ぐ働きをする。なお、外層フィルム部材43aの材質として特に耐熱性、耐寒性に優れたPETフィルムを用いることにより、外層フィルム部材43aが中間層フィルム部材43bのアルミニウム箔を保護する働きも果たすことができる。
【0046】
内層フィルム部材43cは上下2枚の積層フィルム部材43相互間のシール作用を果たすシーラントフィルム層をなすものである。通常、シーラントフィルム層の材質としては、融点の低い熱溶着(ヒートシール)が容易な材質を選択するのであるが、本実施形態の場合、電気ヒータ40の使用温度が120℃と高温であるため、高融点のフィルム材を選択する必要がある。汎用シーラントフィルムの中でポリプロピレン(PP)は最も融点が高い(約144℃)のであるが、ポリプロピレンは分子構造の中に極性基を有していないため、接着性に乏しい。その結果、内層フィルム部材43cとリード線42の引き出し部位との接着が困難となる。
【0047】
そこで、本実施形態では、分子構造の中に極性基を有し、かつ、融点が約160℃であり、ヒータ使用温度を十分上回るエチレンビニルアルコール(EVOH)を内層フィルム部材43cの材質として選択している。これにより、内層フィルム部材43cとリード線42との間の接着性を高めることができる。
【0048】
次に、本実施形態による電気ヒータ40の製造方法を説明すると、先ず、図3に示すように、リード線42を接続した発熱体41aを弾性絶縁シート材41b、41c内に埋め込んだ薄板状の発熱体部41を形成しておく。
【0049】
また、積層フィルム部材43を構成する外層フィルム部材43aと中間層フィルム部材43bと内層フィルム部材43cとを積層して、各層相互間を接着により一体に接合して、3層の積層構造からなる積層フィルム部材43を形成しておく。
【0050】
次に、図4、図5に示すように、発熱体部41を上下両側から積層フィルム部材43によりサンドイッチ状に挟み込んで、発熱体部41を積層フィルム部材43により密封する工程を行う。この工程をより具体的に説明すると、所定の型空間内にて発熱体部41を上下両側から積層フィルム部材43によりサンドイッチ状に挟み込む。
【0051】
その後に、この型空間において上下両側の積層フィルム部材43の間に圧力を加えながら、シーラントフィルム層をなす内層フィルム部材43cの融点(約160℃)以上の温度、具体的には160℃〜210℃程度の温度範囲に加熱して、上下の内層フィルム部材43c相互間を熱溶着(ヒートシール)する。図6、図7はこの内層フィルム部材43c相互間の熱溶着を終了した後の状態を示す。43dはその熱溶着領域を示す。
【0052】
ここで、リード線42の引き出し部位は円形の曲面形状になっているので、熱溶着を実施できない。そのため、上記熱溶着の工程はリード線42の引き出し部位を除いて行う。また、上下の内層フィルム部材43cが直接当接する熱溶着領域43dうち、任意の1箇所に熱溶着を実施しない部分を残存し、この熱溶着の未実施部分により下記の真空引き用の通路部(図示せず)を形成しておく。
【0053】
次に、図6(b)、図7(c)に示すように上下両側の積層フィルム部材43の内層フィルム部材43cとリード線42の被覆材42aとの間の隙間部に接着剤44を注入して、この隙間部を接着剤44により密封する。これにより、リード線42の引き出し部位をシールできる。
【0054】
ここで、内層フィルム部材43cの具体的材質として、前述のように分子構造の中に極性基を有する接着性を持った樹脂であるエチレンビニルアルコール(EVOH)を選択しているので、内層フィルム部材43cと接着剤44との界面を確実に接着できる。また、リード線42の被覆材42aの材質をシリコーンゴムとし、且つ、接着剤44の材質としてシリコーン成分を含むシリコーン系のものを選択することにより、リード線42の被覆材42aと接着剤44との接着強度を確保できる。
【0055】
次に、上記の熱溶着の未実施部分から形成される真空引き用の通路部に、真空引き装置の吸引部を接続して、積層フィルム部材43内部の真空引きを行う。ここで、真空引き用の通路部は発熱体部41の周辺部と積層フィルム部材43の外部との間を連通しているので、積層フィルム部材43に内蔵される発熱体部41の周辺部に残存する酸素等のガス成分、水分等を積層フィルム部材43の外部へ排出できる。
【0056】
これらの酸素等のガス成分、水分等が積層フィルム部材43の内側に残存していると、積層フィルム部材43の内層フィルム部材43cの劣化を促して、内層フィルム部材43cの熱溶着部のシール作用を低下させる最大の原因となるが、上記真空引き工程の実施により酸素等のガス成分、水分等を外部へ排出でき、内層フィルム部材43cの劣化を回避できる。
【0057】
上記真空引き工程の終了後に、上記の熱溶着の未実施部分から形成される真空引き用の通路部を熱溶着して密封する。これにより、電気ヒータ40を完成できる。
【0058】
このようにして製造された電気ヒータ40の全体形状は変形の容易な柔軟な薄板形状になっているので、電気ヒータ40を図2のようにタンク本体部19aの外周面に沿って曲げてタンク本体部19aの外周面上に容易に装着できる。
【0059】
ところで、電気ヒータ40において、積層フィルム部材43に内蔵される発熱体部41の周辺部は積層フィルム部材43の内層フィルム部材43cの熱溶着部分43dにより確実に密封することができる。また、積層フィルム部材43の内層フィルム部材43cとリード線42の被覆材42aとの間の隙間部は接着剤44により密封することができる。この結果、発熱体部41への水分侵入経路を確実にシールでき、電気ヒータ40の防水性を非常に高めることができる。
【0060】
また、積層フィルム部材43の外層フィルム部材43aとしてPETフィルムを用いることにより、耐熱性および耐寒性をともに良好に発揮でき、−40℃〜120℃程度の温度変化に対して長期間使用できる電気ヒータ40を提供できる。また、中間層フィルム部材43bのアルミニウム箔をPETフィルムにより保護することができる。
【0061】
更に、中間層フィルム部材43bのアルミニウム箔によりガス、湿気が透過することを阻止できるので、ガス、湿気等の侵入に起因する内層フィルム部材43cの劣化を防止して、内層フィルム部材43cの熱溶着部43dのシール作用を長期間にわたって安定的に維持できる。
【0062】
次に、電気ヒータ40の冷媒加熱作用について説明すると、ホットガスヒータサイクルHでは、ホットガス暖房時の冷媒流量の確保と圧縮機10へのオイル戻り量の確保のために、蒸発器18出口側にアキュームレータ19を備えている。このアキュームレータ19内部にて冷媒の気液界面が形成されるから、蒸発器18の出口側にて冷媒が飽和ガスとなるように低圧側の冷媒状態がバランスしている。
【0063】
そして、アキュームレータ19の外周面の下部の全周にわたって電気ヒータ40が取り付けてあるので、電気ヒータ40に通電すると、アキュームレータ19内の下部に溜まっている液冷媒を加熱して蒸発させることができる。ここで、電気ヒータ40はガス冷媒でなく液冷媒を加熱するため、ガス冷媒の加熱に比較して熱伝達率が高くなる。従って、電気ヒータ40の発熱量を効率よく冷媒に伝達できる。
【0064】
このアキュームレータ19内の液冷媒の蒸発により圧縮機10の吸入冷媒の圧力が上昇して、圧縮機10の吸入冷媒の密度が上昇するので、圧縮機10から吐出される冷媒の重量流量が増加して、圧縮機10の吐出圧力が上昇する。これにより、圧縮機10の圧縮仕事量が増加する。その結果、蒸発器18での放熱量を効果的に増加でき、ホットガス暖房時の暖房性能を向上できる。
【0065】
(第2実施形態)
上記第1実施形態では、シーラントフィルム材をなす内層フィルム部材43cの具体的材質として、前述のように分子構造の中に極性基を有する接着性を持った樹脂であるエチレンビニルアルコール(EVOH)を使用しているが、第2実施形態では、分子構造の中に極性基を持たない樹脂であるポリプロピレン(PP)を使用する。
【0066】
ポリプロピレンは極性基を持たず、接着性に乏しいので、ポリプロピレンをそのまま用いると、内層フィルム部材43cと接着剤44との界面が接着不良となり、この界面でのシール作用が低下する。
【0067】
そこで、第2実施形態ではポリプロピレンの表面に接着強度を高めるための表面膜(プライマー層)を形成して、内層フィルム部材43cと接着剤44との界面を確実に接着して、シール作用を向上させる。
【0068】
なお、ポリプロピレンの融点は約144℃であり、エチレンビニルアルコールの融点より低いが、ヒータ使用温度(例えば、120℃)より十分高いので、耐熱性の点で問題はない。また、ポリプロピレンを使用することにより、内層フィルム部材43c相互間の熱溶着は第1実施形態の場合より低い温度にて行うことができる。
【0069】
(第3実施形態)
上記第1実施形態では、ベースフィルム材をなす外層フィルム部材43aの具体的材質としてPETフィルムを使用しているが、第3実施形態では、PETフィルムの代わりに、ポリアミド(PA)フィルムを使用する。
【0070】
ポリアミドは融点:約220℃、ガラス転移温度:約50℃、脆化温度:−60℃以下という物性を有しており、PETに近似した耐熱性、耐寒性等を有している。但し、ポリアミドはPETに比較して吸水率が高いので、0℃以下での水分の凍結時の体積膨潤等を生じやすい点で第1実施形態より不利な点があるが、ポリアミドの表面に吸水を抑える表面膜を形成して、水分凍結による体積膨潤を防止するようにしてもよい。
【0071】
(第4実施形態)
上記第1実施形態では、湿気やガスの透過を阻止するガスバリヤ層をなす中間層フィルム部材43bとしてアルミニウム箔を使用しているが、第4実施形態では、アルミニウム箔の代わりにエチレンビニルアルコール(EVOH)またはポリビニルアルコール(PVA)を使用する。
【0072】
このEVOHまたはPVAはアルミニウム箔に比較してガスバリヤ機能が低下するが、中間層フィルム部材43bのないものに比較して、湿気やガスの透過をかなりの程度抑制できる。
【0073】
(他の実施形態)
なお、第1実施形態では本発明を冷凍サイクルの冷媒の加熱手段として用いる電気ヒータについて説明したが、本発明はこれに限らず、種々な用途の電気ヒータ一般に広く適用できる。
【0074】
また、第1実施形態では2枚の積層フィルム部材43の内層フィルム部材43c相互間に発熱体部41をサンドウイッチ状に挟み込み、内層フィルム部材43c相互間を熱溶着しているが、2枚の積層フィルム部材43に相当する大きさを持つ1枚の積層フィルム部材43を用意し、この1枚の積層フィルム部材43を内層フィルム部材43cが内側となるように折り曲げて、発熱体部41をサンドウイッチ状に挟み込み、内層フィルム部材43c相互間を熱溶着してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態の電気ヒータを適用する車両用空調装置の概略構成図である。
【図2】図1のアキュムレータタンクへの電気ヒータ装着状態を示す斜視図である。
【図3】第1実施形態の電気ヒータにおける発熱体部とリード線の斜視図である。
【図4】第1実施形態の電気ヒータにおける積層フィルム部材の熱溶着工程前の斜視図である。
【図5】第1実施形態の電気ヒータにおける積層フィルム部材の積層構造を示す説明図である。
【図6】(a)は第1実施形態の電気ヒータにおける積層フィルム部材の熱溶着工程修了後の斜視図、(b)は電気ヒータのリード線シール部の断面図である。
【図7】(a)は第1実施形態の電気ヒータにおける積層フィルム部材の熱溶着工程修了後の平面図、(b)は(a)のA−A断面図、(c)は(a)のB−B断面図である。
【符号の説明】
40…電気ヒータ、41…発熱体部、42…リード線、
43…積層フィルム部材、43a…外層フィルム部材、
43b…中間層フィルム部材、43c…内層フィルム部材、44…接着剤。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric heater protection structure excellent in waterproofness, and is suitable, for example, as an electric heater structure that is mounted outside a passenger compartment of a vehicle and is immersed in water due to adhesion of frost or the like.
[0002]
[Prior art]
In the Japanese Patent Application No. 2001-346197, the applicant of the present invention directly introduced the compressor discharge gas refrigerant (hot gas) into the indoor heat exchanger (evaporator) at the time of heating in winter. In a vehicle air conditioner that exhibits a hot gas heating function used as a radiator for a gas refrigerant, an accumulator is provided on the outlet side of the indoor heat exchanger, and an electric heater is attached to the accumulator, and the liquid refrigerant in the accumulator is supplied to the electric heater. The one that heats by is proposed.
[0003]
The liquid refrigerant is heated by the electric heater to evaporate the liquid refrigerant, thereby increasing the suction pressure of the compressor and increasing the compression work of the compressor, thereby improving the heating performance during hot gas heating. .
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the refrigeration cycle of a vehicle air conditioner, since the accumulator is mounted in a part outside the passenger compartment such as the engine room together with the compressor, if the vehicle is left for a long time at night in winter, the outer surface of the accumulator In the same manner as in the above, the temperature becomes 0 ° C. or lower, frost adheres to the outer surface of the accumulator, and the electric heater may be submerged.
[0005]
The electric heater has a structure in which the heating element is covered with an electrical insulating material, but if it is immersed in water, moisture may enter from the lead wire lead-out part electrically connected to the heating element and there is a risk of leakage. There was a problem of becoming higher.
[0006]
An object of this invention is to provide the electric heater protective structure excellent in waterproofness in view of the said point.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, at least an outer layer film member (43a) and an inner layer film member (43c) are used as film members for sealing the heating element (41) of the electric heater (40). A laminated film member (43) laminated with
The heating element (41) includes a heating element (41a), lead wires (42) electrically connected to both ends of the heating element (41a), and an elastic insulating sheet material in which the heating element (41a) is embedded ( 41b, 41c)
Outer layer film member (43a) is made of a material which satisfies the heat resistance and cold resistance, the inner layer film member (43c) is a thermally weldable resin have a higher use temperature of the electric heater (40) melting point, and , Consisting of a resin having a polar group in the molecular structure,
Inside the heating element portion of the inner layer film member (43c) (41) Gasa Ndouitchi shape scissors write rare,
Together with the peripheral portion of the heating element the inner layer film member (43c) between each other are thermally welded except for the drawer portion of the lead wire (42) (41) is sealed,
In order to seal the lead- out portion of the lead wire (42), the adhesive (44) injected into the gap between the lead wire (42) and the inner-layer film member (43c) causes the inner-layer film member (43c) and the interface between the adhesive (44) is bonded, by dressing leads (42) (42a) and the adhesive (44) and is bonded, the gap portion, characterized in that it is sealed.
[0008]
According to this, the heating element (41) is sandwiched between the inner film members (43c) of the laminated film member (43), and the peripheral portion of the heating element (41) is located between the inner film members (43c) . The gap between the lead wire (42) and the inner layer film member (43c) is sealed with an adhesive (44) between the lead wire (42) and the inner layer film member (43c) which are sealed by heat welding and electrically connected to the heating element portion (41). Can be sealed.
[0009]
In particular, by using a resin having a polar group in the molecular structure as the material of the inner layer film member (43c), the inner layer film member (43c) itself has adhesiveness, so that the adhesive (44) can be reliably adhered. The gap around the lead wire (42) can be well sealed over a long period of time.
[0010]
As a result, even when the electric heater (40) is used in an environment where the electric heater (40) is immersed in water due to adhesion of frost, the moisture intrusion into the heating element (41) is caused by the bonding portion between the inner film member (43c) and the adhesive ( The lead wire sealing structure according to 44) can be reliably prevented and the waterproof effect can be enhanced. Therefore, it is possible to prevent leakage due to moisture intrusion into the heating element (41).
[0011]
And since the outer layer film member (43a) which plays the role which coat | covers the outer surface of the whole electric heater (40) is comprised with the material which satisfies heat resistance and cold resistance, the heat resistance with respect to the high temperature of the electric heater (40), In addition, it is possible to satisfactorily ensure cold resistance against low temperature usage environments where frost adheres.
[0012]
Like invention of Claim 2, what is necessary is just to comprise the outer-layer film member (43a) in Claim 1 with a polyethylene terephthalate specifically.
[0014]
As in the third aspect of the present invention , in the first or second aspect, the inner layer film member (43c) may be made of ethylene vinyl alcohol.
[0019]
As in the fourth aspect of the present invention , in any one of the first to third aspects, the covering material (42a) of the lead wire (42) is specifically silicone rubber, and the adhesive (44). ) May be specifically composed of a silicone-based adhesive containing a silicone component.
[0023]
According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the laminated film member (43) has a gas barrier function between the outer layer film member (43a) and the inner layer film member (43c). An intermediate layer film member (43b) is provided.
[0024]
According to this, since the intermediate layer film member (43b) exhibits a gas barrier function, it is possible to prevent oxygen, moisture, and the like in the surrounding atmosphere from reaching the inner layer film member (43c). If these oxygen, moisture, etc. reach the inner layer film member (43c), the inner layer film member (43c) deteriorates and causes a reduction in the welding strength of the heat-welded portion, and as a result, the sealing action of the heat-welded portion. However, according to the fourth aspect, since the intermediate layer film member (43b) exhibits a gas barrier function, the inner layer film member (43c) is prevented from being deteriorated over a long period of time, and the heat-welded portion has a good sealing effect. Can be maintained.
[0025]
Like invention of Claim 6, what is necessary is just to comprise the intermediate | middle layer film member (43b) in aluminum foil in Claim 5.
As in the seventh aspect of the present invention, the electric heater waterproof structure according to any one of the first to sixth aspects can be suitably used as a heating means for the refrigerant in the refrigeration cycle.
[0026]
In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
FIG. 1 illustrates a schematic configuration of a vehicle air conditioner to which the electric heater protection structure according to the first embodiment is applied. The
[0028]
The discharge side of the
[0029]
The outlet side of the
[0030]
From the discharge side of the
[0031]
The
[0032]
On the other hand, a hot
[0033]
The
[0034]
In addition, on the suction side of the air-
[0035]
The
[0036]
In the
[0037]
On the other hand, a
[0038]
The
[0039]
Next, a specific structure of the
[0040]
Specifically, two elastic insulating
[0041]
And in this embodiment, it has the structure which sandwiches and draws out the heating-
[0042]
In this example, the
[0043]
PET has a physical property of melting point: about 250 ° C., glass transition temperature: about 70 ° C., embrittlement temperature: −75 ° C. or less, and is a transparent crystalline polymer material with excellent properties described above. . PET has unique crystallinity and can control mechanical properties and thermal properties by controlling crystallization by processing conditions such as heating / cooling and stretching, and changing the crystalline state and orientation state. There is. The outer
[0044]
The intermediate
[0045]
The intermediate
[0046]
The inner
[0047]
Therefore, in this embodiment, ethylene vinyl alcohol (EVOH) having a polar group in the molecular structure and having a melting point of about 160 ° C. and sufficiently higher than the heater operating temperature is selected as the material of the inner
[0048]
Next, the manufacturing method of the
[0049]
Further, the outer
[0050]
Next, as shown in FIGS. 4 and 5, the
[0051]
Thereafter, while applying pressure between the
[0052]
Here, since the lead-out portion of the
[0053]
Next, as shown in FIGS. 6B and 7C, the adhesive 44 is injected into the gap between the
[0054]
Here, as a specific material of the inner
[0055]
Next, the suction part of the vacuuming device is connected to the passage part for vacuuming formed from the part where the thermal welding is not performed, and the inside of the
[0056]
When these gas components such as oxygen, moisture, and the like remain inside the
[0057]
After completion of the evacuation step, the evacuation passage portion formed from the unwelded portion of the heat welding is thermally welded and sealed. Thereby, the
[0058]
Since the entire shape of the
[0059]
By the way, in the
[0060]
Further, by using a PET film as the
[0061]
Further, since the aluminum foil of the intermediate
[0062]
Next, the refrigerant heating action of the
[0063]
And since the
[0064]
As the liquid refrigerant in the
[0065]
(Second Embodiment)
In the first embodiment, as a specific material of the inner
[0066]
Since polypropylene does not have a polar group and has poor adhesiveness, if polypropylene is used as it is, the interface between the inner
[0067]
Therefore, in the second embodiment, a surface film (primer layer) for increasing the adhesive strength is formed on the surface of polypropylene, and the interface between the inner
[0068]
The melting point of polypropylene is about 144 ° C., which is lower than the melting point of ethylene vinyl alcohol, but is sufficiently higher than the heater operating temperature (for example, 120 ° C.), so there is no problem in terms of heat resistance. Further, by using polypropylene, the thermal welding between the inner
[0069]
(Third embodiment)
In the first embodiment, a PET film is used as a specific material of the outer
[0070]
Polyamide has physical properties of melting point: about 220 ° C., glass transition temperature: about 50 ° C., embrittlement temperature: −60 ° C. or less, and has heat resistance, cold resistance, etc. similar to PET. However, since polyamide has a higher water absorption rate than PET, it has a disadvantage over the first embodiment in that it tends to cause volume swelling during freezing of water at 0 ° C. or lower. A surface film may be formed to suppress the volume swelling due to moisture freezing.
[0071]
(Fourth embodiment)
In the said 1st Embodiment, although aluminum foil is used as the intermediate | middle
[0072]
Although this EVOH or PVA has a gas barrier function lower than that of an aluminum foil, moisture and gas permeation can be suppressed to a considerable extent as compared with the case without the intermediate
[0073]
(Other embodiments)
In addition, although 1st Embodiment demonstrated the electric heater using this invention as a heating means of the refrigerant | coolant of a refrigerating cycle, this invention is not limited to this but can apply widely to the electric heater of various uses generally.
[0074]
Further, in the first embodiment, the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vehicle air conditioner to which an electric heater according to a first embodiment of the present invention is applied.
2 is a perspective view showing a state where an electric heater is attached to the accumulator tank of FIG. 1; FIG.
FIG. 3 is a perspective view of a heating element portion and lead wires in the electric heater according to the first embodiment.
FIG. 4 is a perspective view of a laminated film member in the electric heater according to the first embodiment before a heat welding step.
FIG. 5 is an explanatory view showing a laminated structure of laminated film members in the electric heater according to the first embodiment.
6A is a perspective view after completion of a heat welding process of a laminated film member in the electric heater of the first embodiment, and FIG. 6B is a cross-sectional view of a lead wire seal portion of the electric heater.
7A is a plan view after completion of the thermal welding process of the laminated film member in the electric heater of the first embodiment, FIG. 7B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 7A, and FIG. It is BB sectional drawing of.
[Explanation of symbols]
40 ... electric heater, 41 ... heating element, 42 ... lead wire,
43 ... laminated film member, 43a ... outer layer film member,
43b ... intermediate layer film member, 43c ... inner layer film member, 44 ... adhesive.
Claims (7)
前記発熱体部(41)は、発熱体(41a)と、この発熱体(41a)の両端部に電気接続されたリード線(42)と、前記発熱体(41a)が埋め込まれた弾性絶縁シート材(41b、41c)とを有しており、
前記外層フィルム部材(43a)は耐熱性および耐寒性を満足する材質からなり、
前記内層フィルム部材(43c)は前記電気ヒータ(40)の使用温度より高い融点を有する熱溶着可能な樹脂であって、かつ、分子構造に極性基を有する樹脂からなり、
前記内層フィルム部材(43c)の内側に前記発熱体部(41)がサンドウイッチ状に挟み込まれ、
前記リード線(42)の引き出し部位を除いて前記内層フィルム部材(43c)相互間が熱溶着されて前記発熱体部(41)の周辺部が密封されているとともに、
前記リード線(42)の引き出し部を密封するために、前記リード線(42)と前記内層フィルム部材(43c)との間の隙間部に注入された接着剤(44)により、前記内層フィルム部材(43c)と前記接着剤(44)との界面が接着され、前記リード線(42)の被覆材(42a)と前記接着剤(44)とが接着されて、前記隙間部が密封されていることを特徴とする電気ヒータ保護構造。As a film member for sealing the heating element portion (41) of the electric heater (40), a laminated film member (43) in which at least an outer layer film member (43a) and an inner layer film member (43c) are laminated,
The heating element (41) includes a heating element (41a), lead wires (42) electrically connected to both ends of the heating element (41a), and an elastic insulating sheet in which the heating element (41a) is embedded. Material (41b, 41c),
The outer layer film member (43a) is made of a material satisfying heat resistance and cold resistance,
The inner layer film member (43c) is a thermally weldable resin have a higher use temperature melting point of the electric heater (40), and a resin having a polar group in the molecular structure,
Wherein the heating element inside of the inner layer film member (43c) (41) Gasa Ndouitchi shape scissors write rare,
Together with the peripheral portion of the inner layer film member except the lead portion of the lead wire (42) (43c) the heating element portion therebetween is heat-welded (41) is sealed,
To seal the lead-out portion of the lead wire (42), by the lead wire (42) and the inner layer film member (43c) is injected into the gap portion between the adhesive (44), said inner layer film member (43c) and the adhesive (44) are bonded to each other, the covering material (42a) of the lead wire (42) and the adhesive (44) are bonded, and the gap is sealed . An electric heater protection structure characterized by that.
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