JP4331507B2

JP4331507B2 - 電気式加熱器及びそれを配した車両用空調装置

Info

Publication number: JP4331507B2
Application number: JP2003116508A
Authority: JP
Inventors: 豊七間
Original assignee: Valeo Thermal Systems Japan Corp
Current assignee: Valeo Thermal Systems Japan Corp
Priority date: 2003-04-22
Filing date: 2003-04-22
Publication date: 2009-09-16
Anticipated expiration: 2023-04-22
Also published as: JP2004322705A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用空調装置等に設けられる電気式加熱器及びそれを配した車両用空調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車両用空調装置においてラジエータの小型化などによりヒータコアの熱源が不足気味となり、これを補う補助熱源として電気式加熱器を備える技術が開示されている（例えば特許文献１）。この電気式加熱器は一般に正温度特性の半導体セラミックスからなるＰＴＣ（ＰｏｓｉｔｉｖＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）素子を電気加熱素子として用いている。この電気発熱素子を通電することにより、隣接するフィンを加熱し、フィンを通過する空気を加熱するものである。
【特許文献１】
実開平５−４６９３５号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで電気式加熱器は、車両用空調装置いわゆるＨＶＡＣの所定位置に外部から挿入され、ＨＶＡＣに設けられた空気通路を通る空気と加熱されたフィンとが熱交換されるように配置され、取り付けられる。ＨＶＡＣレイアウトによっては、電気式加熱器の発熱によるヒータケースへの熱害が懸念される。また、多くの車は乗員が接触しうる位置にＨＶＡＣケースが配置されているため、加熱した電気式加熱器による乗員の火傷等のトラブルが懸念される。このため、電気式加熱器等の補助ヒータをＨＶＡＣに設置した場合には安全性の確保が課題であった。本発明の目的は、ＨＶＡＣに補助ヒータである電気式加熱器を設置した場合において、ヒータケースの熱変形等の熱劣化を防止すると共に乗員に対して安全性を確保した電気式加熱器を提供することである。
【０００４】
この場合、電気発熱素子の熱を損失させることなくフィンに伝導させ、さらにフィンを通過する空気と効率的な熱交換を行いせしめる電気式加熱器を提供することを目的とする。
【０００５】
また、電気発熱素子をフィンとフィンとの間に配置することで、電気発熱素子を中心として対称性の優れた温度コントロールを行なうことが可能な電気式加熱器を提供することを目的とする。
【０００６】
さらに本発明の目的は、前記電気発熱素子をＨＶＡＣに取り付けることで、ヒータケースの熱変形等の熱劣化を発生させず且つ乗員に対して安全性を確保した車両用空調装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、ヒータケースの熱変形等の熱劣化防止及び乗員に対する安全性の確保を課題として、車両用空調装置用の補助ヒータを鋭意開発した結果、加熱部と非加熱部を有する電気式加熱器を使用し、ＨＶＡＣケース取り付け面（最高温度到達部）に接する部分を前記非加熱部とすることで上記課題を解決できることを見出した。すなわち本発明に係る電気式加熱器は、フィン部材とフィン部材との間に電気発熱素子を配し、車両用空調装置のケースに取り付けて使用される電気式加熱器であって、前記ケースによって形成される空気通路内の空気流れが通過する電気式加熱器のフィン部分の一端部側に非加熱部を設け、前記車両用空調装置のケース取り付け面に接する部分が前記非加熱部であることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る電気式加熱器では、前記非加熱部は、フィン部材とフィン部材との間に、非作動の電気発熱素子を配するか或いは非電気発熱素子を配することが好ましい。
また、本発明に係る電気式加熱器では、前記非加熱部は、フィン部材とフィン部材との間に、非電気発熱素子を配置した構造を有し、該非電気発熱素子が前記電気発熱素子と同じ厚さを有する平板であることがより好ましい。
【０００９】
さらに本発明に係る電気式加熱器では、前記電気発熱素子に電力供給するための配線は、前記非加熱部側から取り出されていることが好ましい。また、本発明に係る電気式加熱器は、フィン部材とフィン部材との間に電気発熱素子を配し、車両用空調装置のケースに取り付けて使用される電気式加熱器であって、該電気式加熱器の一端部側に非加熱部を設け、前記車両用空調装置のケース取り付け面に接する部分が前記非加熱部であり、該非加熱部は、フィン部材とフィン部材との間に、非電気発熱素子を配置した構造を有し、該非電気発熱素子が前記電気発熱素子と同じ厚さを有する平板であることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る車両用空調装置は、車両用空調装置のケースに開口部を設け、該開口部に暖房用補助ヒータを挿入して取り付けした車両用空調装置において、前記暖房用補助ヒータは、フィン部材とフィン部材との間に電気発熱素子を配し、かつ、前記ケースによって形成される空気通路内の空気流れが通過するフィン部分の一端部側に非加熱部を設けた電気式加熱器であり、該電気式加熱器の車両用空調装置の取り付け面に前記非加熱部を配置したことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図３を参照して本発明の実施形態を示しながら本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの記載に限定して解釈されない。なお、図中において、同一部材は同一符号を付した。
【００１２】
図１に本実施形態に係る電気式加熱器１００の概略図を示した。電気式加熱器１００は、フィン部材３ａとフィン部材３ｂとの間に電気発熱素子１を配置し、電気式加熱器１００の一端部側に非加熱部７を設ける。電気式加熱器１００の他端部側は、電気発熱素子１を配置する加熱部８が設けられている。
【００１３】
フィン部材３ａ、３ｂは、波状に曲折された薄板のコルゲートタイプのもので、例えばアルミニウム合金等の材質で形成されている。本実施形態はフィンの折り曲げ方で限定されるものではない。
【００１４】
電気発熱素子１は例えばセラミック半導体からなる周知のＰＣＴ素子が使用される。チタン酸バリウム系半導体セラミックスが例示できる。ＰＴＣ特性を利用して定温発熱体として利用する。電気発熱素子１は、フィン部材３ａとフィン部材３ｂとの層間に同一平面上に並列に複数配置される。電気発熱素子１とフィン部材３ａ、３ｂとはろう材でろう接しても良いし、フィン部材に係留手段を設けて電気発熱素子を固定しても良い。電気発熱素子１は平板形状であることが好ましい。また、図１では電気発熱素子同士を隙間なく並列に配置したが、隙間を設けても良い。
【００１５】
非加熱部７は、電気発熱素子をフィン部材３ａとフィン部材３ｂとの間に配置する代わりに金属平板、樹脂平板等の非発熱素子、すなわち電気発熱素子１と同じ厚さを有する平板４を設置して、電気式加熱器１００の一端部側を加熱しないために設けたものである。また、非加熱部７に電気発熱素子をフィン部材３ａとフィン部材３ｂとの間に配置して、通電せずに非作動状態としても良い。
【００１６】
フィン部材３ａ、３ｂとフィン部材に挟持された電気式発熱素子１は、ケース２に入れられている。
【００１７】
電気発熱素子１への電力供給のための配線は、例えば次のように行なう。フィン部材３ａとケース２との間にフィン部材３ａと導通するように電極板（不図示）を設け、同様にフィン部材３ｂとケース２との間にフィン部材３ｂと導通するように電極板（不図示）を設ける。各電極板の非加熱部側の一端部にて端子部５を設けて、各電極板と配線６を接続する。フィン部材３ａ，３ｂと電気発熱素子１とはインジウム電極やニッケル電極を用いて、確実に導通させることが好ましい。
【００１８】
また、電気発熱素子１とフィン部材３ａ、３ｂとの間に電気発熱素子１と導通するように電極板（不図示）を設けても良い。各電極板の非加熱部側の一端部にて端子部５を設けて、各電極板と配線６を接続する。電極板と電気発熱素子１とはインジウム電極やニッケル電極によって、確実に導通させることが好ましい。さらに配線６は、電源に接続される。
【００１９】
また、電気発熱素子１の端面、例えば図１を見て電気発熱素子１の正面と背面の端面に導線をはわせて各電気発熱素子と導通するようにしても良い。
【００２０】
電気発熱素子１への配線例を３形態示したが、電気発熱素子１に通電して発熱させることが出来ればいかなる配線形態をとっても良い。ただし、電気発熱素子を複数配置する場合、いずれか一つの電気発熱素子への電力供給が断線により止まっても他の電気発熱素子が作動するように、電気発熱素子は並列に接続することが好ましい。
【００２１】
図１では、フィン部材を２段に積み重ねた場合を示したが、図２に示すようにフィン部材を３段に積み重ねても良い。車両用空調装置の電気式加熱器を設置する空気通路の大きさに合わせてフィン部材の積層数を適宜変えても良い。フィン部材とフィン部材との間に電気発熱素子を配することで、２つのフィン部材にそれぞれ効率的に熱を伝導させることができ、結果として空気を効率的に加熱できる。また、電気発熱素子は空気流れ方向に対して面積の小さい端面が向くため、空気流れを阻害することもない。さらに、電気発熱素子を中央に配置したことで、左右対称の温度コントロールを行なうことが出来る。
【００２２】
また、図１及び図２において、加熱部８の電気発熱素子１を４個並列に配置したが、本発明は電気発熱素子の数に限定されず、車両用空調装置の電気式加熱器を設置する空気通路の大きさに合わせて電気発熱素子数を適宜変えても良い。同様に、図１及び図２において、非加熱部７に設置する電気発熱素子１と同じ厚さを有する平板４を２個並列に配置したが、本発明は平板４の数に限定されない。平板４の数は、非加熱部７及び端子部５の最高温度を調整するために増減することができる。
【００２３】
後述するように電気式加熱器の車両用空調装置への取り付けを考慮して、本実施形態では図１又は図２に示すように、電気発熱素子１に電力供給するための配線６は、非加熱部側７から取り出されていることが好ましい。すなわち電気式発熱器は非加熱部７側に端子部５を設けることが好ましい。
【００２４】
暖房用補助ヒータとして本実施形態に係る電気式加熱器を取り付けしたときの車両用空調装置の一形態を図３に示した。車両用空調装置３００は、空気通路を形成するケース２６に、空気流れ発生手段（例えばブロア）２０、集塵脱臭フィルタ２４、エバポレータ２５、ヒータコア２８と電気式加熱器３３とを備える。空気流れ発生手段２０を作動させることで空気通路に空気流れが形成される。すなわち、インテークドア２１の切り替えにより車室外空気又は車室内空気が空気通路内に取り込まれ、その空気流れ２２がブロア２０に吸気される。続いて集塵脱臭フィルタ２４及びエバポレータ２５に空気流れ２３がブロア２０によって吐出され、浄化され熱交換された空気流れ３４がエアミックスドア２７の切り替えによって、空気流れ３５若しくは空気流れ３６となる。空気流れ３５は冷房運転時の空気流れである。一方、空気流れ３６は、ヒータコア２８によって加熱され、さらに電気式加熱器３３によって加熱される。図３の車両用空調装置では、空気流れ３６がヒータコア２８、電気式加熱器３３の順に通過するようにヒータコア２８と電気式加熱器３３を設置したが、電気式加熱器３３、ヒータコア２８の配置を入れ替えても良い。電気式加熱器３３は、本実施形態に係るものであり、図１又は図２の電気式加熱器が例示できる。
【００２５】
車両用空調装置３００のケース２６への電気式加熱器３３の取り付けは、例えば次のように行なう。電気式加熱器のフィン部材に空気流れ３６が通過してフィン部材との熱交換により空気流れ３６が加熱される向きにフィン部材が向くように、ケース２６に電気式加熱器３３を取り付ける。例えば図３では、電気式加熱器３３のケース（図１のケース２に相当する）が正面に見えるように電気式加熱器３３を配置する。ケース２６に電気式加熱器３３を挿入しうる大きさの開口部を設け、車両用空調装置３００のケース２６に電気式加熱器３３を取り付けしたときに、加熱部２９をケース２６内部に配置し、端子部３１をケース２６外部に配置する。非加熱部３０はケース２６の内部又は外部のいずれか一方或いはその両方に配置されても良いが、図３に示すように端子部３１と非加熱部３０との境界でケース２６に取り付けるようにすることが好ましい。このとき、電気式加熱器のＨＶＡＣ取り付けケース面に非加熱部３０が配置される。配線３２は端子部３１側から取り出す。
【００２６】
電気式加熱器のＨＶＡＣ取り付けケース面に非加熱部３０を配置することで、加熱部２９を取り付けケース面から遠ざけることが出来る。これによって、ヒータケースの熱変形等の熱劣化が生じにくくなる。また、乗員の身体が接触しうる位置にＨＶＡＣケースがある場合、特に商用車で多い配置であるが、この場合乗員は従来のように加熱部に身体が接触することがないので火傷等のトラブルが生じにくくなり、安全性が確保できる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明により、ＨＶＡＣに補助ヒータである電気式加熱器を設置した場合において、ヒータケースの熱変形等の熱劣化を防止すると共に乗員に対して安全性を確保した電気式加熱器を提供することができる。
【００２８】
また本発明の電気式加熱器は、通過する空気と効率的な熱交換を行なうことができ、電気発熱素子をフィンとフィンとの間に配置することで、電気発熱素子を中心として対称性の優れた温度コントロールを行なうことが可能となる。
【００２９】
さらに本発明では、前記電気発熱素子をＨＶＡＣに取り付けることで、ヒータケースの熱変形等の熱劣化を発生させず且つ乗員に対して安全性を確保した車両用空調装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る電気式加熱器の一形態を示す概略図である。
【図２】本実施形態に係る電気式加熱器の第３の形態を示す概略図である。
【図３】暖房用補助ヒータとして本実施形態に係る電気式加熱器を取り付けしたときの車両用空調装置の一形態を示す概略図である。
【符号の説明】
１，電気発熱素子
２，電気式加熱器のケース
３ａ，３ｂ，フィン部材
４，平板
５，３１，端子部
６，３２，配線
７，３０，非加熱部
８，２９，加熱部
２０，空気流れ発生手段（ブロア）
２１，インテークドア
２２，２３，３４，３５，３６，空気流れ
２４，集塵脱臭フィルタ
２５，エバポレータ
２６，ケース
２７，エアミックスドア
２８，ヒータコア
３３，１００，２００，電気式加熱器
３００，車両用空調装置

Claims

フィン部材とフィン部材との間に電気発熱素子を配し、車両用空調装置のケースに取り付けて使用される電気式加熱器であって、前記ケースによって形成される空気通路内の空気流れが通過する電気式加熱器のフィン部分の一端部側に非加熱部を設け、前記車両用空調装置のケース取り付け面に接する部分が前記非加熱部であることを特徴とする電気式加熱器。
前記非加熱部は、フィン部材とフィン部材との間に、非作動の電気発熱素子を配するか或いは非電気発熱素子を配したことを特徴とする請求項１記載の電気式加熱器。
前記非加熱部は、フィン部材とフィン部材との間に、非電気発熱素子を配置した構造を有し、該非電気発熱素子が前記電気発熱素子と同じ厚さを有する平板であることを特徴とする請求項１に記載の電気式加熱器。
前記電気発熱素子に電力供給するための配線は、前記非加熱部側から取り出されていることを特徴とする請求項１、２又は３記載の電気式加熱器。
フィン部材とフィン部材との間に電気発熱素子を配し、車両用空調装置のケースに取り付けて使用される電気式加熱器であって、該電気式加熱器の一端部側に非加熱部を設け、前記車両用空調装置のケース取り付け面に接する部分が前記非加熱部であり、該非加熱部は、フィン部材とフィン部材との間に、非電気発熱素子を配置した構造を有し、該非電気発熱素子が前記電気発熱素子と同じ厚さを有する平板であることを特徴とする電気式加熱器。
車両用空調装置のケースに開口部を設け、該開口部に暖房用補助ヒータを挿入して取り付けした車両用空調装置において、前記暖房用補助ヒータは、フィン部材とフィン部材との間に電気発熱素子を配し、かつ、前記ケースによって形成される空気通路内の空気流れが通過するフィン部分の一端部側に非加熱部を設けた電気式加熱器であり、該電気式加熱器の車両用空調装置の取り付け面に前記非加熱部を配置したことを特徴とする車両用空調装置。