JP7529996B2 - Electric heater - Google Patents

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Description

本開示は、空気の加熱を行う電気式ヒータに関し、例えば、自動車の車室内暖気に用いて好適である。 This disclosure relates to an electric heater that heats air and is suitable for use, for example, in warming the interior of an automobile.

電気式ヒータでは、ヒータ部の積層方向である第1方向の両側にフレームを配置し、このフレームをヒータ部側に押圧して、ヒータ部での発熱素子、放熱フィン、電極板を圧着させる構造が知られている。また、フレームをヒータ部側に押圧するのに、スプリングを用いることも知られている。 A known structure for electric heaters is to place frames on both sides of the heater section in a first direction, which is the stacking direction of the heater section, and press the frames against the heater section to press the heating element, heat dissipation fins, and electrode plate in the heater section. It is also known to use a spring to press the frame against the heater section.

特許文献1では、フレームのヒータ部側への押圧力を高めるために、フレームに屈曲点を形成することを提案している。 Patent document 1 proposes forming a bending point in the frame to increase the pressing force on the heater part side of the frame.

特開2009-152172号公報JP 2009-152172 A

屈曲点を形成すれば、平板状のフレームより押圧力が高くなるように思われる。しかしながら、屈曲点の位置によっては、屈曲点を支点としたフレーム変形の結果、逆に押圧力が低下してしまう部位も生じることが認められた。特に、発熱素子と電極板との間や発熱素子と放熱フィンとの接続部位には、発熱素子への通電を確実にし、発熱素子からの熱の移動を適切にするために、充分な押圧力が求められる。このような部位で押圧力が低下したのでは、電気式ヒータの性能低下にもつながりかねない。 It would seem that forming a bend point would result in a higher pressing force than with a flat frame. However, it was found that depending on the position of the bend point, there are also areas where the pressing force decreases as a result of the frame deforming around the bend point. In particular, sufficient pressing force is required between the heating element and the electrode plate, and at the connection points between the heating element and the heat dissipation fins, to ensure that electricity flows through the heating element and that heat is transferred appropriately from the heating element. If the pressing force decreases in such areas, it could lead to a decrease in the performance of the electric heater.

本開示は上記点に鑑み、フレームによる押圧力の低下する部位を極力少なくすることを課題とする。 In view of the above, the objective of this disclosure is to minimize the number of areas where the pressing force from the frame is reduced.

本開示の第1は、通電を受けて発熱する平板状の発熱素子と、この発熱素子を平板状の板面方向に複数保持するプレートと、空気通路に配置され、発熱素子の熱を空気通路に伝熱する放熱フィンと、発熱素子に給電する電極板とを有し、プレート、放熱フィン、及び電極板をそれぞれ複数段積層してヒータ部を形成している。 The first aspect of the present disclosure has a flat heating element that generates heat when electricity is applied, a plate that holds multiple heating elements in the flat plate surface direction, heat dissipation fins that are arranged in the air passage and transfer heat from the heating element to the air passage, and an electrode plate that supplies power to the heating element, and the plate, heat dissipation fins, and electrode plate are each stacked in multiple layers to form a heater section.

また、本開示の第1は、ヒータ部の積層方向である第1方向の両側に、ヒータ部側が底部となりこの底部の両側が壁部となる断面コ字状(U字状)の一対のフレームを配設し、ヒータ部の積層方向とは直交する方向である第2方向の両側にフレームをヒータ部側に付勢するスプリングを配設している。 In addition, the first aspect of the present disclosure provides a pair of frames with a U-shaped cross section, with the heater section side serving as the bottom and both sides of the bottom serving as wall sections, on both sides of a first direction, which is the stacking direction of the heater section, and provides springs that bias the frames toward the heater section on both sides of a second direction, which is a direction perpendicular to the stacking direction of the heater section.

そして、本開示の第1は、スプリングに付勢されていない状態でのフレームの底部の形状を、第2方向の端部から中心に向けて、第1方向でヒータ部側に複数の屈曲点が非介在で連続的に膨出する円弧形状としている。これにより、複数の屈曲点を備える形状に対して第2方向の中心側に生じる押圧力不充分領域を狭くしている。ここで、円弧形状は必ずしも円形である必要は無く、楕円や放物線を含み、屈曲点が非介在で連続的に膨出している形状であればよい。 In the first aspect of the present disclosure, the shape of the bottom of the frame when not biased by the spring is an arc shape that bulges continuously from the end in the second direction toward the center toward the heater unit in the first direction without multiple bending points. This narrows the area of insufficient pressing force that occurs toward the center in the second direction compared to a shape having multiple bending points. Here, the arc shape does not necessarily have to be a circle, and may include an ellipse or a parabola, as long as it is a shape that bulges continuously without bending points.

このように、複数の屈曲点が非介在で連続的に膨出する円弧形状としたため、フレームがスプリングによって付勢された状態でも、特別な屈曲点を支点としてフレームが変形することは避けることができる。そのため、本開示の第1によれば、発熱素子と電極板との間、及び発熱素子と放熱フィンとの間を、充分な押圧力を持って接続することができる。 In this way, since the frame is formed into a circular arc shape that bulges continuously without multiple bending points, it is possible to prevent the frame from deforming with a specific bending point as a fulcrum even when the frame is biased by a spring. Therefore, according to the first aspect of the present disclosure, it is possible to connect between the heat generating element and the electrode plate, and between the heat generating element and the heat dissipation fins with sufficient pressing force.

本開示の第では、フレームの剛性を、第2方向の中心側の剛性の方が、第2方向の端部側の剛性より高くしている。フレームは第2方向の両側でスプリングに押圧されるので、第2方向の中心側は押圧力が端部側より低下して押圧力が不充分となる領域が生じがちである。それを補うため、本開示の第では、中心側の剛性を高めている。 In the first aspect of the present disclosure, the rigidity of the frame is made higher on the center side in the second direction than on the end sides in the second direction. Since the frame is pressed by the spring on both sides in the second direction, the pressing force is lower on the center side in the second direction than on the end sides, and there tends to be an area where the pressing force is insufficient . To compensate for this, in the first aspect of the present disclosure, the rigidity of the center side is increased.

本開示のは、フレームの形状を、壁部のうち第2方向の中心側に外側に膨出する膨出部を形成する形状としている。膨出部を設けることで、フレームの中心側の剛性を高めることができる。 In another aspect of the present disclosure, the frame is shaped to form a bulging portion that bulges outward on the center side of the wall portion in the second direction. By providing the bulging portion, the rigidity of the center side of the frame can be increased.

本開示のは、フレームの形状を、壁部の高さが第2方向の中心側の高さの方が第2方向の端部側の高さより高くなるように形成している。壁部の高さを中心側で高くすることで、フレームの中心側の剛性を高めることができる。 In another aspect of the present disclosure, the frame is shaped so that the height of the wall portion on the center side in the second direction is greater than the height of the end side in the second direction. By making the wall portion taller on the center side, the rigidity of the center side of the frame can be increased.

本開示のは、フレームの形状を、壁部のうち第2方向の端部側に穴を形成した形状としている。穴を形成することで、フレームの端部側の剛性を低くし、相対的に中心側の剛性を高めることができる。 In another aspect of the present disclosure, the frame is shaped such that holes are formed in the wall portions at the ends in the second direction. By forming the holes, the rigidity of the end portions of the frame can be reduced and the rigidity of the center portion can be relatively increased.

本開示のは、フレームの形状を、底部のうち第2方向の中心側にリブを形成する形状としている。リブを形成することで、フレームの中心側の剛性を高めることができる。 In another aspect of the present disclosure, the frame is shaped so that a rib is formed on the center side of the bottom in the second direction. By forming the rib, the rigidity of the center side of the frame can be increased.

本開示のは、スプリングに付勢されていない状態でのフレームの底部の形状は、フレームの第2方向の長さをLとし、フレームの端部と中心との第1方向の高さをhとしたとき
h=0.1+2.4/1000×(L-180)+A
の式で表される関係としている。この式における単位はミリメートルを用いている。また、Aはモノづくりにおける公差でプラス、マイナス0.2ミリメートルである。ただし、Lが230ミリメートル以下の場合の公差Aはプラス0.2ミリメートルとするが、高さhの下限を0.02ミリメートルは確保している。膨出の程度を最適な範囲に規定することで、発熱素子と電極板との間、及び発熱素子と放熱フィンとの間を適切な押圧力を持って接続することができる。
In the present disclosure, the shape of the bottom of the frame when not biased by the spring is expressed as follows : h = 0.1 + 2.4/1000 × (L - 180) + A, where L is the length of the frame in the second direction and h is the height of the frame from the end to the center in the first direction.
The relationship is expressed by the following formula. The unit in this formula is millimeters. A is the manufacturing tolerance, which is plus or minus 0.2 millimeters. However, when L is 230 millimeters or less, the tolerance A is plus 0.2 millimeters, but the lower limit of height h is secured to 0.02 millimeters. By defining the degree of bulge within an optimal range, it is possible to connect the heating element and the electrode plate, and the heating element and the heat dissipation fins with an appropriate pressing force.

本開示のは、スプリングの内、片側のスプリングはフレームと一体に形成されている。片側は接合されているので、スプリングは他方側のみの固定で済み、組付け工数を低減することができる。 In the present disclosure, one side of the spring is integrally formed with the frame. Since the one side is joined, the spring only needs to be fixed on the other side, which reduces the number of assembly steps.

本開示のは、フレームの底部は二重に形成され、そのうちヒータ部側の底部の形状が、スプリングに付勢されていない状態で、第2方向の端部から中心に向けて、第1方向でヒータ部側に複数の屈曲点が非介在で連続的に膨出する円弧形状としている。二重底としているので、断面コ字状(U字状)のフレームとヒータ部との間に、複数の屈曲点が非介在で連続的に膨出する円弧形状のスペーサを介在させることも可能となる。 In the present disclosure, the bottom of the frame is formed double, and the shape of the bottom on the heater side is an arc shape that bulges continuously in the first direction from the end in the second direction toward the center without multiple bending points when not biased by the spring. Because it is a double bottom, it is also possible to interpose an arc-shaped spacer that bulges continuously in the first direction without multiple bending points between the frame with a U-shaped cross section and the heater.

図1は、本開示の電気式ヒータの正面図である。FIG. 1 is a front view of the electric heater of the present disclosure. 図2は、図1の電気式ヒータを分解した正面図である。FIG. 2 is an exploded front view of the electric heater of FIG. 図3は、図1の電気式ヒータの発熱素子部分を拡大した正面図である。FIG. 3 is an enlarged front view of the heating element portion of the electric heater of FIG. 図4は、スプリングに付勢されていない状態での屈曲点を2つ有するフレームの底部の形状を示す正面図である。FIG. 4 is a front view showing the shape of the bottom of the frame having two bending points when not biased by a spring. 図5は、屈曲点を3つ有するフレームの変形状態を説明する正面図である。FIG. 5 is a front view illustrating a deformed state of a frame having three bending points. 図6は、スプリングに付勢されていない状態での屈曲点を有さないフレームの底部の形状を示す正面図である。FIG. 6 is a front view showing the shape of the bottom of the frame having no bending points when not biased by a spring. 図7は、屈曲点を有するフレームと屈曲点を有さないフレームの変形状態を説明する模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram illustrating the deformation states of a frame having a bending point and a frame having no bending point. 図8は、フレームの第1方向高さと第2方向長さを示す正面図である。FIG. 8 is a front view showing the height in the first direction and the length in the second direction of the frame. 図9は、フレームの高さhと発熱素子の押圧力を受ける面積Aの割合との関係を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the height h of the frame and the proportion of the area A receiving the pressing force of the heating element. 図10は、フレームの第1方向高さと第2方向長さとの関係を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the height in the first direction and the length in the second direction of the frame. 図11は、本開示の変形例を示す正面図である。FIG. 11 is a front view showing a modified example of the present disclosure. 図12は、図11図示フレームの正面図である。FIG. 12 is a front view of the frame shown in FIG. 図13は、本開示の他の変形例を示す正面図である。FIG. 13 is a front view showing another modified example of the present disclosure. 図14は、本開示の更に他の変形例を示す正面図である。FIG. 14 is a front view showing still another modified example of the present disclosure. 図15は、本開示の更に他の変形例を示す正面図である。FIG. 15 is a front view showing still another modified example of the present disclosure. 図16は、発熱素子の他の配置例を示す正面図である。FIG. 16 is a front view showing another example of the arrangement of the heating elements. 図17は、本開示の更に他の変形例を示す正面図である。FIG. 17 is a front view showing still another modified example of the present disclosure. 図18は、本開示の更に他の変形例を示す正面図である。FIG. 18 is a front view showing still another modified example of the present disclosure.

以下、本開示の一例を図に基づいて説明する。図1は、電気式ヒータ100の一例を示す正面図である。電気式ヒータ100は自動車用空調装置と共に用いられる。自動車用空調装置は、その暖房の熱源にエンジン冷却水を用いている。ただ、エンジンの始動直後では、エンジン冷却水が温まっていなく、暖房熱源が不足する。特に、自動車のハイブリッド化によりエンジンが小型化し、エンジンの稼働率が低下するとエンジン冷却水の熱量不足が顕著となる。 An example of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a front view showing an example of an electric heater 100. The electric heater 100 is used together with an automotive air conditioner. The automotive air conditioner uses engine coolant as its heat source for heating. However, immediately after the engine is started, the engine coolant is not warmed and there is a shortage of heat source for heating. In particular, when engines become smaller due to hybridization of automobiles and the engine operating rate decreases, the shortage of heat in the engine coolant becomes noticeable.

電気式ヒータ100は、このような熱源不足を補うのに用いられる。自動車用空調装置のヒータコアの空気流れ下流に配置され、自動車用空調装置の送風ファンからの送られる空気の加熱を行う。図2は、この電気式ヒータ100の構成部品を分解して示す正面図である。 The electric heater 100 is used to compensate for this lack of heat source. It is placed downstream of the air flow of the heater core of the automotive air conditioner, and heats the air sent from the blower fan of the automotive air conditioner. Figure 2 is a front view showing the components of this electric heater 100 disassembled.

110はPCT素子等の発熱素子で、通電により発熱する。この発熱素子110は、長さ35ミリメートル、幅6.6ミリメートル、厚さ1.2ミリメートル程度の長方形形状で、ナイロン等の樹脂材料製のプレート120の保持部121内に保持されている。プレート120に肉厚は1ミリメートル程度で、発熱素子110の肉厚とほぼ同等で若干量小さく設定されている。そのため、プレート120の保持部121に発熱素子110が収納された状態では、発熱素子110の一方面111及び他方面112は確実に露出している。後述する電極板140との電気接続を確実に行うためである。 110 is a heating element such as a PCT element, which generates heat when electricity is applied. This heating element 110 is rectangular, approximately 35 mm long, 6.6 mm wide, and 1.2 mm thick, and is held in a holding portion 121 of a plate 120 made of a resin material such as nylon. The thickness of the plate 120 is approximately 1 mm, which is set to be almost the same as but slightly smaller than the thickness of the heating element 110. Therefore, when the heating element 110 is stored in the holding portion 121 of the plate 120, one side 111 and the other side 112 of the heating element 110 are completely exposed. This is to ensure that the electrical connection with the electrode plate 140, which will be described later, is made.

図3において、発熱素子110の他方面112は放熱フィン130と接合している。放熱フィン130はマンガンを含むアルミニウム合金製で、多数回折り曲げ成形されたフィン部131と、このフィン部131を収納する枠部132からなる。フィン部131と枠部132とは一体ろう付けされている。この放熱フィン130は高さが10ミリメートル、幅が7ミリメートルで、長さは電気式ヒータ100に要求される能力に応じで異なる。後述するが、長さは180~280ミリメートル程度である。 In Fig. 3, the other surface 112 of the heating element 110 is joined to a heat dissipation fin 130. The heat dissipation fin 130 is made of an aluminum alloy containing manganese, and is composed of a fin portion 131 formed by multiple folding and a frame portion 132 that houses the fin portion 131. The fin portion 131 and the frame portion 132 are integrally brazed. The heat dissipation fin 130 is 10 mm high and 7 mm wide, and the length varies depending on the capacity required for the electric heater 100. As will be described later, the length is about 180 to 280 mm.

発熱素子110の一方面111にはアルミニウム合金製の電極板140が接しているので、上記の通り、電極板140と電気接続している。電極板140は放熱フィン130にも接しており、図3において、発熱素子110側の電極板140は正電極141である。また、放熱フィン130側の電極板140は負電極142である。 The electrode plate 140 made of an aluminum alloy is in contact with one surface 111 of the heating element 110, and as described above, is electrically connected to the electrode plate 140. The electrode plate 140 is also in contact with the heat dissipation fins 130, and in Fig. 3, the electrode plate 140 on the heating element 110 side is a positive electrode 141. The electrode plate 140 on the heat dissipation fins 130 side is a negative electrode 142.

図1の例では、放熱フィン130は5層積層配置され、この放熱フィン130の間にプレート120(発熱素子110)が4層配置されている。電極板140は5層配置され、正電極141と負電極142とが交互に配置されている。このように、放熱フィン130、プレート120および電極板140が複数段積層されてヒータ部150が構成される。なお、配置の方向を、積層方向(図1の上下方向)を第1方向とし、積層方向と直交する方向(図1の左右方向)を第2方向とする。 In the example of FIG. 1, the heat dissipation fins 130 are arranged in five layers, and four layers of plates 120 (heat generating elements 110) are arranged between the heat dissipation fins 130. The electrode plates 140 are arranged in five layers, with positive electrodes 141 and negative electrodes 142 arranged alternately. In this way, the heat dissipation fins 130, plates 120, and electrode plates 140 are stacked in multiple stages to form the heater section 150. Note that the stacking direction (the up-down direction in FIG. 1) is defined as the first direction, and the direction perpendicular to the stacking direction (the left-right direction in FIG. 1) is defined as the second direction.

また、図1の例では、プレート120のうち、図の一番上の第1プレート123には、発熱素子110が第2方向に等間隔離れて4カ所に配置されている。4つの発熱素子110を図の右から第1素子114、第2素子115、第3素子116、及び第4素子117とする。上から2番目の第2プレート124では、第1プレート123の第1素子114と第3素子116に対応する位置に、2つの発熱素子110を配置している。3番目の第3プレート125では、第2素子115と第4素子117に対応する位置に2つの発熱素子110を配置している。そして、第4プレート126は、第1プレート123と同様、等間隔離れて4つの発熱素子110を配置している。最下方の第5プレート127には、発熱素子110は配置されていない。 In the example of FIG. 1, the first plate 123, which is the top of the plates 120, has four heating elements 110 arranged at equal intervals in the second direction. The four heating elements 110 are, from the right in the figure, the first element 114, the second element 115, the third element 116, and the fourth element 117. In the second plate 124, which is the second from the top, two heating elements 110 are arranged at positions corresponding to the first element 114 and the third element 116 of the first plate 123. In the third plate 125, which is the third, two heating elements 110 are arranged at positions corresponding to the second element 115 and the fourth element 117. And, in the fourth plate 126, four heating elements 110 are arranged at equal intervals, similar to the first plate 123. No heating elements 110 are arranged on the fifth plate 127, which is the lowest.

そのため、ヒータ部150の全体としては、第1素子114、第2素子115、第3素子116、及び第4素子117は第1方向に3つ配置されることとなる。発熱素子110の配置はヒータ部150の第1方向、第2方向共にバランスが取れた配置としている。これにより、電気式ヒータ100を通過した空気は均質な温度となり、自動車用空調装置の温度制御に寄与している。ヒータ部150の第1方向の長さ、及び第2方向の長さは自動車用空調装置のダクトに応じて設定される。本開示では、第2方向の幅は200ミリメートル程度から300ミリメートル程度であり、第1方向の幅は50ミリメートル程度から100ミリメートル程度である。ここで、第1方向、第2方向共に個体のバラツキが無く一定であることが望ましいが、モノ作りの際の公差は許容せざるを得ない。特に、第1方向ではバラツキを完全に抑制することは困難である。また、ヒータ部150の厚さは8ミリメートル程度である。自動車用空調装置に搭載する上では、厚さも薄い方が好適であるが、要求される発熱量と搭載性とのバランスを取り、8ミリメートル程度としている。 Therefore, in the heater section 150 as a whole, the first element 114, the second element 115, the third element 116, and the fourth element 117 are arranged in three in the first direction. The arrangement of the heating elements 110 is balanced in both the first and second directions of the heater section 150. As a result, the air passing through the electric heater 100 has a homogenous temperature, which contributes to the temperature control of the automotive air conditioner. The length of the heater section 150 in the first direction and the length of the heater section 150 in the second direction are set according to the duct of the automotive air conditioner. In this disclosure, the width in the second direction is about 200 to 300 millimeters, and the width in the first direction is about 50 to 100 millimeters. Here, it is desirable that both the first and second directions are constant without individual variation, but tolerances during manufacturing must be allowed. In particular, it is difficult to completely suppress variation in the first direction. In addition, the thickness of the heater section 150 is about 8 millimeters. For installation in automotive air conditioning systems, a thinner thickness is preferable, but a balance has been struck between the required heat generation and ease of installation, leaving the thickness at around 8 millimeters.

発熱素子110の発熱量の制御は、通電する正電極141の数を変えることで行う。最大の発熱量を得るときには、3つの正電極141の全てに通電する。この時、第1プレート123に配置された発熱素子110には、上方の第1正電極板145の正電極141からプラスの電圧が印加され、下方の放熱フィン130を介して負電極142の電極板140に接地される。第2プレート124に配置された発熱素子110には、中間の第2正電極板146の正電極141からプラスの電圧が印加され、上方の放熱フィン130を介して第1プレート123と共通の負電極142に接地される。 The amount of heat generated by the heating element 110 is controlled by changing the number of positive electrodes 141 that are energized. To obtain the maximum amount of heat generated, all three positive electrodes 141 are energized. At this time, a positive voltage is applied to the heating element 110 arranged on the first plate 123 from the positive electrode 141 of the upper first positive electrode plate 145, and the heating element 110 is grounded to the electrode plate 140 of the negative electrode 142 via the lower heat dissipation fin 130. A positive voltage is applied to the heating element 110 arranged on the second plate 124 from the positive electrode 141 of the intermediate second positive electrode plate 146, and the heating element 110 is grounded to the negative electrode 142 shared with the first plate 123 via the upper heat dissipation fin 130.

また、第3プレート125に配置された発熱素子110には、中間の第2正電極板146の正電極141からプラスの電圧が印加され、下方の放熱フィン130を介して下方の負電極142に接地される。第4プレート126に配置された発熱素子110には、下方の第3正電極板147の正電極141からプラスの電圧が印加され、上方の放熱フィン130を介して第3プレート125と共通の負電極142に接地される。 A positive voltage is applied to the heating element 110 arranged on the third plate 125 from the positive electrode 141 of the intermediate second positive electrode plate 146, and the heating element 110 is grounded to the lower negative electrode 142 via the lower heat dissipation fin 130. A positive voltage is applied to the heating element 110 arranged on the fourth plate 126 from the positive electrode 141 of the lower third positive electrode plate 147, and the heating element 110 is grounded to the negative electrode 142 shared with the third plate 125 via the upper heat dissipation fin 130.

ヒータ部150の発熱量を減らすには、通電する電極板140の数を減少させればよい。最小熱量とする際は、第2正電極板146のみの通電とする。この際には、第2プレート124と第3プレート125に配置された発熱素子110が発熱する。この最小発熱の状態であっても、ヒータ部150の中で発熱素子110は第1方向、第2方向共にバランス良く配置されている。そのため、自動車用空調装置に搭載された際に、空気を均一に加熱することができる。 The amount of heat generated by the heater section 150 can be reduced by reducing the number of electrode plates 140 that are energized. To achieve the minimum amount of heat, only the second positive electrode plate 146 is energized. At this time, the heating elements 110 arranged on the second plate 124 and the third plate 125 generate heat. Even in this state of minimum heat generation, the heating elements 110 are arranged in the heater section 150 in a balanced manner in both the first and second directions. Therefore, when installed in an automotive air conditioning system, the air can be heated evenly.

ヒータ部150の第1方向の両側には、ヒータ部150を挟持するステンレス製のフレーム160が配置されている。このフレーム160の第2方向の長さは放熱フィン130と同等かやや長くなっている。また、フレーム160は底部161の両側から壁部162が伸びる断面コ字形状(U字形状)となっている(図11ないし図15図示)。底部161の幅はヒータ部150の厚さと同じく8ミリメートル程度であり、壁部162の高さは10ミリメートル程度である。また、フレーム160の厚さは1ミリメートル程度である。 A stainless steel frame 160 is disposed on both sides of the heater section 150 in the first direction to hold the heater section 150 in place. The length of the frame 160 in the second direction is equal to or slightly longer than that of the heat dissipation fins 130. The frame 160 has a U-shaped cross section with walls 162 extending from both sides of the bottom 161 (see Figures 11 to 15). The width of the bottom 161 is approximately 8 millimeters, the same as the thickness of the heater section 150, and the height of the walls 162 is approximately 10 millimeters. The thickness of the frame 160 is approximately 1 millimeter.

フレーム160の第2方向の両側には、スプリング170がそれぞれ配置されている。スプリング170は、直径が4ミリメートル程度のステンレス製棒材である。そして、スプリング170は、ヒータ部150の第2方向端部に沿う直線部171と、その直線部の第1方向両端に形成された屈曲部172と、フレーム160をヒータ部150側に押圧する押圧部173とを備えている。スプリング170は、屈曲部172によりバネ性を有し、50から190ニュートン程度の力でフレーム160をヒータ部150側(第1方向)に押圧している。なお、1対のスプリング170の押圧力は、左右で同じとなるように設定されているが、左右の押圧力に製造上のバラツキが生じることは許容せざるを得ない。また、図1では示されていないが、スプリング170は、ポリブチレンテレフタレートPBT製のケースに収納されている。 Springs 170 are arranged on both sides of the frame 160 in the second direction. The springs 170 are stainless steel rods with a diameter of about 4 mm. The springs 170 have a straight portion 171 along the second direction end of the heater unit 150, bent portions 172 formed at both ends of the straight portion in the first direction, and a pressing portion 173 that presses the frame 160 toward the heater unit 150. The springs 170 have spring properties due to the bent portions 172, and press the frame 160 toward the heater unit 150 (first direction) with a force of about 50 to 190 Newtons. The pressing force of the pair of springs 170 is set to be the same on the left and right, but manufacturing variations in the pressing force on the left and right must be allowed. Although not shown in FIG. 1, the springs 170 are housed in a case made of polybutylene terephthalate (PBT).

ヒータ部150の電極板140、放熱フィン130、プレート120との間、及びヒータ部150とフレーム160との間の接合は、専らこのスプリング170の押圧力によって維持されている。換言すれば、電極板140、放熱フィン130、プレート120、及びフレーム160との間は機械的組付けで、ろう付けや溶接等による固着はなされていない。ただ、本開示において固着しないことは要件ではなく、放熱フィン130やプレート120等を接着することは可能である。 The connections between the electrode plate 140 of the heater section 150, the heat dissipation fins 130, and the plate 120, and between the heater section 150 and the frame 160, are maintained solely by the pressing force of this spring 170. In other words, the electrode plate 140, the heat dissipation fins 130, the plate 120, and the frame 160 are mechanically assembled, and are not secured by brazing, welding, or the like. However, in this disclosure, non-securing is not a requirement, and it is possible to glue the heat dissipation fins 130, the plate 120, etc.

ここで、第1方向に複数積層された発熱素子110に対して充分な押圧力を加えるため、特許文献1に記載のように、フレーム160の底部161に屈曲点164を2つ形成して、フレーム160の第2方向の端部165をヒータ部150から引き離した形状とすることも考えられる。これは、スプリング170の押圧力を高める上で望ましいように思われる。ただ、屈曲点164を2点備える形状として、スプリング170によって押圧すると、図4に示すように、屈曲点164を支点としてフレーム160が変形してしまう。その結果、フレーム160の第2方向中心側が浮き上がる形となり、中心側での押圧力が不足する。 Here, in order to apply sufficient pressing force to the heating elements 110 stacked in the first direction, it is possible to form two bending points 164 on the bottom 161 of the frame 160 and to separate the end 165 of the frame 160 in the second direction from the heater section 150, as described in Patent Document 1. This seems desirable in terms of increasing the pressing force of the spring 170. However, if the frame 160 is shaped to have two bending points 164 and pressed by the spring 170, the frame 160 will deform with the bending point 164 as a fulcrum, as shown in Figure 4. As a result, the center side of the frame 160 in the second direction will be raised, and the pressing force at the center will be insufficient.

特許文献1では、屈曲点164を2点形成しているが、図5に示すように、屈曲点164を3点とすることも考えられる。ただ、屈曲点164を3点以上に設定するとスプリング組付けた際に、屈曲点の一番低い2つの屈曲点164がフレーム160と接し、残りの屈曲点164については高さばらつきによって押圧力が低下する、もしくは押圧力が伝えれないこととなる。その為、3点以上の屈曲点164は設定する事ができず、複数の発熱素子110を配置するヒータ部150には対応不可となる。屈曲点164を1点とした例では、屈曲点164のみに押圧力が集中することとなり、これも望ましくない。 In Patent Document 1, two bending points 164 are formed, but as shown in FIG. 5, it is also possible to have three bending points 164. However, if three or more bending points 164 are set, when the spring is assembled, the two lowest bending points 164 will come into contact with the frame 160, and the remaining bending points 164 will have a reduced pressing force due to height variations, or will not be able to transmit the pressing force. For this reason, it is not possible to set three or more bending points 164, and this is not compatible with heater units 150 that have multiple heating elements 110 arranged therein. In an example in which there is only one bending point 164, the pressing force will be concentrated only at the bending point 164, which is also undesirable.

本開示では、図6に示すように、フレーム160の底部161の形状を、第2方向の端部165から中心に向けて、複数の屈曲点164が非介在で連続的に膨出する円弧形状としている。ここで、円弧形状は厳密な円形を規定しているのではなく、楕円形状や放物線形状も含んでいる。重要な点は、屈曲点164が複数存在せず、端部165から連続してヒータ部150側に膨出する形状である点である。そのため、連続的に曲率が変化する膨出形状、滑らかな膨出形状、第1方向に膨らんだ形状、第2方向の中心側が膨らんだ形状等が円弧形状に含まれる。 In the present disclosure, as shown in Fig. 6, the shape of the bottom 161 of the frame 160 is an arc shape that bulges continuously from an end 165 in the second direction toward the center without multiple bend points 164 being present. Here, the arc shape does not strictly define a circle, but also includes an elliptical shape and a parabolic shape. The important point is that there are no multiple bend points 164, and the shape bulges continuously from the end 165 toward the heater unit 150 side. Therefore, the arc shape includes a bulging shape with a continuously changing curvature, a smooth bulging shape, a shape bulging in the first direction, a shape bulging toward the center in the second direction, and the like.

図4に示した屈曲点164を2点備えるフレーム160と、図6に示す本開示の連続的に膨出するフレーム160との変形を図7に示す。図7の(a)は屈曲点164を2点備えるフレーム160の底部161の形状を示し、(b)は本開示の屈曲点164を複数備えないフレーム160の底部161の形状を示す。実線kはスプリング170の押圧力を受けていない状態での底部161の形状を示し、破線lは発熱素子110を保持するプレート120を4層積層したヒータ部150を適正荷重で押圧した状態の変形例を示す。 Fig. 7 shows a modification of the frame 160 having two bending points 164 shown in Fig. 4 and the continuously expanding frame 160 of the present disclosure shown in Fig. 6. Fig. 7(a) shows the shape of the bottom 161 of the frame 160 having two bending points 164, and Fig. 7(b) shows the shape of the bottom 161 of the frame 160 of the present disclosure not having multiple bending points 164. The solid line k shows the shape of the bottom 161 in a state where it is not subjected to the pressing force of the spring 170, and the dashed line l shows a modification in a state where the heater unit 150, which is made of four layers of plates 120 that hold the heating elements 110, is pressed with an appropriate load.

底部161の変形によって、ヒータ部150側に充分な押圧力を加えることができない領域oは、屈曲点164の有無により異なる。本開示のように屈曲点164を複数存在させなければ(図7(b))、屈曲点164を複数備える形状(図7())に対して、押圧力が不十分となる領域oを狭くすることができる。 The region o where sufficient pressing force cannot be applied to the heater section 150 side due to deformation of the bottom section 161 differs depending on the presence or absence of the bending points 164. When there are no multiple bending points 164 as in the present disclosure ( FIG. 7B ), the region o where the pressing force is insufficient can be narrowed compared to a shape having multiple bending points 164 ( FIG. 7A ).

プレート120の数を増やせば、スプリング170の押圧力をより高める必要がある。その場合、底部161の変形は、図6の破線mで示すように、より大きくなる。ただ、破線mの例であっても、本開示のように屈曲点164を複数存在させなければ(図7(b))、屈曲点164を複数備える形状(図7())に対して、押圧力が不十分となる領域pは狭くなる。また、ヒータ部150の第1方向長さにバラツキがあったり、左右一対のスプリング170の押圧力に差があったりする場合でも、本開示のように屈曲点164を複数存在させない形状(図7(b))の方が、屈曲点164を複数備える形状(図7())より、押圧力が不十分となる領域pが狭くなる。このように、本開示のように屈曲点164を複数存在させない形状(図7(b))は、ヒータ部150に必要な押圧力を提供しやすくなっている。 If the number of plates 120 is increased, the pressing force of the spring 170 must be increased. In that case, the deformation of the bottom 161 becomes larger, as shown by the dashed line m in FIG. 6. However, even in the example of the dashed line m, if there are no multiple bending points 164 as in the present disclosure (FIG. 7(b)), the region p where the pressing force is insufficient is narrower than the shape having multiple bending points 164 (FIG. 7( a )). Also, even if there is variation in the first direction length of the heater section 150 or there is a difference in the pressing force of the pair of left and right springs 170, the region p where the pressing force is insufficient is narrower in the shape not having multiple bending points 164 as in the present disclosure (FIG. 7(b)) than the shape having multiple bending points 164 (FIG. 7( a )). In this way, the shape not having multiple bending points 164 as in the present disclosure (FIG. 7(b)) makes it easier to provide the necessary pressing force to the heater section 150.

本開示では、フレーム160の第2方向の長さLと、スプリング170の押圧力を受けていない上程での第1方向の高さh(図8図示)との関係を調べている。具体的には、フレーム160にスプリング170の押圧力が掛り、発熱素子110が放熱フィン130及び電極板140により押圧された状態で、発熱素子110の内どれ位の面積が実際に放熱フィン130及び電極板140から押圧力を受けているのかを調べた。なお、第1方向の高さhとは、フレーム160の中央と端部165との距離である。 In this disclosure, the relationship between the length L of the frame 160 in the second direction and the height h in the first direction (shown in FIG. 8) at the top where the frame 160 is not subjected to the pressing force of the spring 170 is examined. Specifically, when the pressing force of the spring 170 is applied to the frame 160 and the heating element 110 is pressed by the heat dissipation fins 130 and the electrode plate 140, it is examined how much of the area of the heating element 110 is actually subjected to the pressing force from the heat dissipation fins 130 and the electrode plate 140. The height h in the first direction is the distance between the center of the frame 160 and the end 165.

図9で、横軸には第1方向の高さhを示し、縦軸には発熱素子110のうち、押圧力を受けている部分の面積Aの割合を示している。この押圧力を受けている部分とは、接触抵抗等の要素を無視できる押圧力として、70キロパスカル程度以上の押圧力を受けている部分を指している。実線は、発熱素子110のうち中央側に配置された、第2素子115、第3素子116での面積Aの割合を示し、破線は、第2方向の端部側に配置された第1素子114、及び第4素子117での面積Aの割合を示している。また、三角点の実線a及び破線wは、フレーム160(ヒータ部150)の第2方向の長さLが188ミリメートルの例を示し、丸点の実線b及び破線xは、フレーム160の第2方向の長さLが229ミリメートルの例を示し、四角点の実線c及び破線yは、フレーム160の第2方向の長さLが269ミリメートルの例を示し、ひし形の実線d及び破線xは、フレーム160の第2方向の長さLが296ミリメートルの例を示している。また、比較例である実線eは、図4に示した屈曲点を2つ有するフレーム160で、長さLを229ミリメートルとした例の中央側に配置された、第2素子115、第3素子116での面積の割合を示し、点vは、第2方向の端部側に配置された第1素子114及び第4素子117での面積の割合を示している。 In Figure 9, the horizontal axis shows the height h in the first direction, and the vertical axis shows the proportion of area A of the portion of heating element 110 that is receiving a pressing force. The portion that is receiving this pressing force refers to the portion that is receiving a pressing force of about 70 kilopascals or more, which is a pressing force at which factors such as contact resistance can be ignored. The solid line shows the proportion of area A of second element 115 and third element 116, which are located toward the center of heating element 110, and the dashed line shows the proportion of area A of first element 114 and fourth element 117, which are located at the ends in the second direction. The triangular solid line a and dashed line w show an example in which the length L of the frame 160 (heater unit 150) in the second direction is 188 mm, the circular solid line b and dashed line x show an example in which the length L of the frame 160 in the second direction is 229 mm, the square solid line c and dashed line y show an example in which the length L of the frame 160 in the second direction is 269 mm, and the diamond solid line d and dashed line x show an example in which the length L of the frame 160 in the second direction is 296 mm. The comparative example, the solid line e, shows the area ratio of the second element 115 and the third element 116 arranged at the center of the example in which the length L is 229 mm in the frame 160 having two bending points shown in FIG. 4, and the point v shows the area ratio of the first element 114 and the fourth element 117 arranged at the end side in the second direction.

図9の比較例に示すように、図4の屈曲点を2つ有する形状では、中央側に配置された第2素子115、第3素子116では、3~5%程度の僅かな面積にしか押圧力を受けていない(実線e)。第2方向の端部側に配置された第1素子114及び第4素子117でも、押圧力を受ける面積の割合は8%未満である(点v)。それに対し、本開示のように屈曲点を備えず連続的に膨出する円弧形状とすれば、平均して50%程度は発熱素子110に押圧力が加わっている。 As shown in the comparative example of FIG. 9, in the shape with two bending points of FIG. 4, the second element 115 and the third element 116 arranged in the center receive a pressing force only over a small area of about 3 to 5% (solid line e). Even in the first element 114 and the fourth element 117 arranged on the end side in the second direction, the proportion of the area receiving the pressing force is less than 8% (point v). In contrast, in the case of a continuously bulging arc shape without bending points as disclosed herein, the pressing force is applied to about 50% of the heating element 110 on average.

また、図9からは、中央側に配置された第2素子115、第3素子116では、第1方向の高さhを高くすれば、押圧力を受ける面積の割合が増加する傾向が認められる。ただ、第2方向の端部側に配置された第1素子114、及び第4素子117では、逆に、第1方向の高さhを高くすると押圧力を受ける面積の割合は減少する傾向が認められる。このことより、ヒータ部150全体としてみれば、第1方向の高さhには最もバランスの取れる高さがあることが分かる。 Also, from Figure 9, it can be seen that for the second element 115 and the third element 116, which are located towards the centre, there is a tendency for the proportion of the area receiving the pressing force to increase as the height h in the first direction is increased. However, for the first element 114 and the fourth element 117, which are located towards the ends in the second direction, there is a converse tendency for the proportion of the area receiving the pressing force to decrease as the height h in the first direction is increased. From this, it can be seen that there is a height h in the first direction that is most balanced when looking at the heater section 150 as a whole.

バランスの取れる高さとして、フレーム160の第2方向の長さLが188ミリメートルの例では、実線aと破線wとの交点fに定めた。同様に、フレーム160の第2方向の長さLが229ミリメートルの例では実線bと破線xとの交点g、フレーム160の第2方向の長さLが269ミリメートルの例では実線cと破線yとの交点i、フレーム160の第2方向の長さLが296ミリメートルの例では実線dと破線zとの交点jを、それぞれバランスの取れる高さに定めた。 In the example where the length L of the frame 160 in the second direction is 188 mm, the intersection f of the solid line a and the dashed line w is set as the height at which balance can be achieved. Similarly, in the example where the length L of the frame 160 in the second direction is 229 mm, the intersection g of the solid line b and the dashed line x is set as the height at which balance can be achieved; in the example where the length L of the frame 160 in the second direction is 269 mm, the intersection i of the solid line c and the dashed line y is set as the height at which balance can be achieved; and in the example where the length L of the frame 160 in the second direction is 296 mm, the intersection j of the solid line d and the dashed line z is set as the height at which balance can be achieved.

図10は、横軸にフレーム160の第2方向の長さLをとり、縦軸に第1方向の高さhをとって、上記のバランスの取れる高さである交点f、交点g、交点i、及び交点jをプロットしている。この図10より、フレーム160の第2方向の長さLと、第1方向の高さhとの間には、上記のバランスの取れる高さに関して、きれいな相関関係があることが確認できる。図10のプロット点を直線に近似すれば、相関関係は以下の一次式となる。 In Figure 10, the horizontal axis represents the length L of frame 160 in the second direction, and the vertical axis represents the height h in the first direction, and intersection points f, g, i, and j, which are the heights at which balance can be achieved, are plotted. From Figure 10, it can be seen that there is a clear correlation between the length L of frame 160 in the second direction and the height h in the first direction with respect to the heights at which balance can be achieved. If the plotted points in Figure 10 are approximated by a straight line, the correlation becomes the following linear equation.

h=0.1+2.4/1000×(L-180)+A
上記式において、フレーム160の第2方向の長さLと、縦軸に第1方向の高さhの単位はミリメートルである。また、実際の製品を設計する場合には、上記の一次式に製造上の公差を考えて、プラスマイナスそれぞれ0.2ミリメートル程度の公差Aを許容している。ただし、Lが230ミリメートル以下の場合の公差Aはプラス0.2ミリメートルとするが、高さhの下限を0.02ミリメートルは確保する。
h=0.1+2.4/1000×(L-180)+A
In the above formula, the length L of the frame 160 in the second direction and the height h in the first direction on the vertical axis are in millimeters. Considering manufacturing tolerances, a tolerance A of about plus or minus 0.2 mm is allowed. However, when L is 230 mm or less, the tolerance A is plus or minus 0.2 mm, but when the height h The lower limit is ensured to be 0.02 millimeters.

本例では、フレーム160の第2方向長さLに拘わらず発熱素子110の第2方向長さを一定にしているため、この一次式が成立すると考えられる。即ち、フレーム160の第2方向長さLが短いと隣接する発熱素子110間の距離が短く、そのため、第1方向の高さhが短くても、充分な押圧力を発熱素子110に与えることができる。一方、フレーム160の第2方向長さLが長くなると隣接する発熱素子110間の距離もそれに応じて長くなり、隣接する発熱素子110間に押圧力が抜けてしまいやすくなる。そのため、発熱素子110に充分な押圧力を得るためには、第1方向の高さhを長くすることが求められる。
本開示では、上記一次式を踏まえて、フレーム160の第2方向の長さが180ミリメートルの場合、第1方向の膨出量を0.1ミリメートルとし、フレーム160の第2方向の長さが230ミリメートルの場合、第1方向の膨出量を0.2ミリメートルとしている。また、フレーム160の第2方向の長さが290ミリメートルの場合には、第1方向の膨出量を0.35ミリメートルとしている。
In this example, since the second direction length of the heating element 110 is constant regardless of the second direction length L of the frame 160, it is considered that this linear equation holds. That is, when the second direction length L of the frame 160 is short, the distance between adjacent heating elements 110 is short, and therefore, even if the height h in the first direction is short, sufficient pressing force can be applied to the heating element 110. On the other hand, when the second direction length L of the frame 160 is long, the distance between adjacent heating elements 110 is correspondingly long, and the pressing force is easily lost between the adjacent heating elements 110. Therefore, in order to obtain a sufficient pressing force on the heating element 110, it is necessary to increase the height h in the first direction.
In this disclosure, based on the above linear equation, when the length of the frame 160 in the second direction is 180 mm, the amount of expansion in the first direction is set to 0.1 mm, when the length of the frame 160 in the second direction is 230 mm, the amount of expansion in the first direction is set to 0.2 mm, and when the length of the frame 160 in the second direction is 290 mm, the amount of expansion in the first direction is set to 0.35 mm.

本開示のように屈曲点164を複数存在させず、連続的に膨出する形状とすることは、以上の説明の通り、発熱素子110に押圧力が加わる面積Aの割合を高める上で望ましい。ただ、連続的に膨出する円弧形状としていても、スプリング170がフレーム160の第2方向の両端部165を押圧する結果、図7に示すように、第2方向の中心側では押圧力の不足が懸念される。そこで、本開示では、この第2方向の中心側でのフレーム160の剛性を高めている。剛性を高めるには、種々の手段がある。 As described above, the use of a continuously bulging shape without multiple bending points 164 as in the present disclosure is desirable in terms of increasing the proportion of the area A to which the pressing force is applied to the heat generating element 110. However, even if the shape is a continuously bulging arc, the spring 170 presses both ends 165 of the frame 160 in the second direction, and as a result, there is a concern that the pressing force may be insufficient on the center side in the second direction, as shown in FIG. 7. Therefore, in the present disclosure, the rigidity of the frame 160 on the center side in the second direction is increased. There are various means for increasing the rigidity.

図11及び図12の例では、フレーム160の中心側に、外方に向けて膨出する膨出部166を形成している。膨出部166をフレーム160の壁部162に形成することで、壁部162の剛性を中心側で高めることができる。 In the example of Figures 11 and 12, a bulge 166 that bulges outward is formed on the center side of the frame 160. By forming the bulge 166 on the wall 162 of the frame 160, the rigidity of the wall 162 can be increased on the center side.

図13の例では、壁部162の高さを変えている。中心側の壁部162の高さを端部165側の高さより高くして、高壁部167を形成している。この高壁部167により、フレーム160の中心側の剛性を高めている。 In the example of FIG. 13, the height of the wall portion 162 is changed. The height of the wall portion 162 on the center side is made higher than the height on the end portion 165 side to form a high wall portion 167. This high wall portion 167 increases the rigidity of the center side of the frame 160.

図14の例では、フレーム160の端部165側の壁部162に穴168を形成している。穴168によりフレーム160の端部165側の剛性を低め、フレーム160の中心側の剛性を相対的に高めている。 In the example of FIG. 14, a hole 168 is formed in the wall 162 on the end 165 side of the frame 160. The hole 168 reduces the rigidity of the end 165 side of the frame 160 and relatively increases the rigidity of the center side of the frame 160.

図15の例では、フレーム160の中心側の底部161にリブ169を形成している。リブ169は底部161からヒータ部150とは反対方向に膨出形成されている。リブ169を設けることで、フレーム160の中心側の剛性を高めることができる。 In the example of FIG. 15, a rib 169 is formed on the bottom 161 on the center side of the frame 160. The rib 169 is formed to bulge out from the bottom 161 in the opposite direction to the heater section 150. By providing the rib 169, the rigidity of the center side of the frame 160 can be increased.

本開示では、フレーム160の形状を、屈曲点164を存在させず連続的に膨出する形状とすることと、中心側の剛性を高める形状とすることが相俟って、フレーム160からヒータ部150への押圧力を第2方向の全長に亘って所定圧以上に保持することができている。特に、本開示の電気式ヒータ100は、スプリング170の押圧力のみによって、発熱素子110と放熱フィン130や電極板140との接合を維持する構造であるため、ヒータ部150で第2方向の全長に亘って所定圧以上の押圧力が保持できることは、発熱素子110の性能を発揮する上で望ましい。 In the present disclosure, the shape of the frame 160 is such that it bulges continuously without bending points 164, and is shaped to increase the rigidity of the center side, which combines to enable the pressing force from the frame 160 to the heater section 150 to be maintained at or above a predetermined pressure over the entire length in the second direction. In particular, the electric heater 100 of the present disclosure is structured to maintain the bond between the heating element 110 and the heat dissipation fins 130 and the electrode plate 140 only by the pressing force of the spring 170, so that the heater section 150 can maintain a pressing force of at least a predetermined pressure over the entire length in the second direction in order to demonstrate the performance of the heating element 110.

なお、上述の例は、本開示の望ましい対応であるが、本開示は種々に変更可能である。上述の材料や大きさは一例であり、要求される性能等に応じて変更可能である。 Note that the above example is a desirable response of this disclosure, but this disclosure can be modified in various ways. The above materials and sizes are examples and can be modified according to the required performance, etc.

発熱素子110の数や配置も種々に変更可能である。図1及び図2の例では、第1プレート123と第4プレート126には、第1素子114、第2素子115、第3素子116、及び第4素子117の4つの発熱素子110を配置していた。これを、図16に示すように、全てのプレート120に2つの発熱素子110を配置するようにしても良い。図16の例では、第1プレート123には、第1素子114と第4素子117を配置している。同様に、第2プレート124には、第1素子114と第3素子116を配置し、第3プレート125には、第2素子115と第4素子117を配置し、第4プレート126には、第1素子114と第4素子117を配置している。第5プレート127に発熱素子110を配置しないのは、図2の例と同じである。 The number and arrangement of the heating elements 110 can also be changed in various ways. In the example of FIG. 1 and FIG. 2, four heating elements 110, namely, the first element 114, the second element 115, the third element 116, and the fourth element 117, are arranged on the first plate 123 and the fourth plate 126. However, as shown in FIG. 16, two heating elements 110 may be arranged on each plate 120. In the example of FIG. 16, the first element 114 and the fourth element 117 are arranged on the first plate 123. Similarly, the first element 114 and the third element 116 are arranged on the second plate 124, the second element 115 and the fourth element 117 are arranged on the third plate 125, and the first element 114 and the fourth element 117 are arranged on the fourth plate 126. The fact that no heating elements 110 are arranged on the fifth plate 127 is the same as the example of FIG. 2.

図16の例でも、ヒータ部150内での発熱素子110の位置は、第1方向第2方向共にバランスが取れている。また、図16の例でも正電極141への通電を制御することで、ヒータ部150の発熱量がコントロールされる。最も省電力での運転は、第2正電極板146のみへの通電となる。この最小電力の運転時でも、第2プレート124に第1素子114と第3素子116が配置され、第3プレート125に第2素子115と第4素子117が配置されているので、発熱素子110の位置は、第1方向第2方向共にバランスが取れている。 In the example of FIG. 16, the position of the heating element 110 within the heater section 150 is balanced in both the first and second directions. Also in the example of FIG. 16, the amount of heat generated by the heater section 150 is controlled by controlling the current flow to the positive electrode 141. The most power-saving operation is when current is flowed only to the second positive electrode plate 146. Even during this minimum power operation, the first element 114 and the third element 116 are arranged on the second plate 124, and the second element 115 and the fourth element 117 are arranged on the third plate 125, so that the position of the heating element 110 is balanced in both the first and second directions.

また、上述の例では、左右のスプリング170を同一形状としたが、一方側のスプリング170をフレーム160と一体に構成することも可能である。図17の例では、左側のスプリング170がフレーム160と一体に形成された一体スプリング175としている。フレーム160へのスプリング170の取付は、右側のスプリング170でのみ行う。この例であっても、フレーム160の形状を、屈曲点164を存在させず連続的に膨出する形状とすることは可能である。また、フレーム160の形状を、中心側の剛性を高める形状とすることも可能である。 In the above example, the left and right springs 170 have the same shape, but it is also possible for the spring 170 on one side to be integral with the frame 160. In the example of FIG. 17, the left spring 170 is an integral spring 175 formed integrally with the frame 160. Only the right spring 170 is attached to the frame 160. Even in this example, it is possible for the frame 160 to have a shape that bulges continuously without the bending point 164. It is also possible for the frame 160 to have a shape that increases the rigidity of the center side.

更に、上述の例では、フレーム160の底部161は一重壁であったが、二重壁とすることも可能である。図18の例では、第2底部1611を底部161とヒータ部150との間に介在させている。この第2底部1611の形状は、屈曲点164を複数存在させず連続的に膨出する形状としている。また、この第2底部1611を設けたとしても、フレーム160の形状を、中心側の剛性を高める形状とすることは可能である。 Furthermore, in the above example, the bottom 161 of the frame 160 is a single wall, but it may be a double wall. In the example of Fig. 18, a second bottom 1611 is interposed between the bottom 161 and the heater unit 150. The shape of this second bottom 1611 is a shape that bulges continuously without having multiple bending points 164. Even if the second bottom 1611 is provided, it is possible to shape the frame 160 to have a shape that increases the rigidity of the center side.

100 電気式ヒータ
110 発熱素子
120 プレート
130 放熱フィン
140 電極板
150 ヒータ部
160 フレーム
170 スプリング
REFERENCE SIGNS LIST 100 Electric heater 110 Heating element 120 Plate 130 Heat dissipation fin 140 Electrode plate 150 Heater section 160 Frame 170 Spring

Claims (8)

通電を受けて発熱する平板状の発熱素子と、
この発熱素子を平板状の板面方向に複数保持するプレートと、
空気通路に配置され、前記発熱素子の熱を空気通路に伝熱する放熱フィンと、
前記発熱素子に給電する電極板とを有し、
前記プレート、前記放熱フィン、及び前記電極板をそれぞれ複数段積層してヒータ部を形成し、
このヒータ部の積層方向である第1方向の両側に、前記ヒータ部側が底部となりこの底部の両側が壁部となる断面コ字状(U字状)の一対のフレームを配設し、
前記ヒータ部の積層方向とは直交する方向である第2方向の両側に前記フレームを前記ヒータ部側に付勢するスプリングを配設し、
前記スプリングに付勢されていない状態での前記フレームの前記底部の形状を、前記第2方向の端部から中心に向けて、前記第1方向で前記ヒータ部側に複数の屈曲点が非介在で連続的に膨出する円弧形状として、複数の屈曲点を備える形状に対して前記第2方向の中心側に生じる押圧力不充分領域を狭くし、
前記フレームは、前記第2方向の中心側に生じる前記押圧力不充分領域での剛性の方が、前記第2方向の端部側の剛性より高い
ことを特徴とする電気式ヒータ。
A flat heating element that generates heat when electricity is applied;
A plate that holds a plurality of the heating elements in a planar direction;
a heat dissipation fin disposed in the air passage and configured to transfer heat from the heat generating element to the air passage;
an electrode plate for supplying power to the heating element;
The plate, the heat dissipation fins, and the electrode plate are each stacked in a plurality of stages to form a heater portion;
a pair of frames each having a U-shape in cross section are disposed on both sides of the heater section in a first direction, which is a stacking direction of the heater section, the heater section being a bottom portion and both sides of the bottom portion being wall portions;
a spring for biasing the frame toward the heater portion is disposed on both sides in a second direction perpendicular to the stacking direction of the heater portion;
the shape of the bottom of the frame when not biased by the spring is an arc shape that bulges continuously from an end in the second direction toward the center toward the heater section in the first direction without intervening multiple bending points , thereby narrowing an insufficient pressing force region occurring toward the center in the second direction compared to a shape having multiple bending points;
The frame has a higher rigidity in the pressing force insufficient region generated on the center side in the second direction than on the end side in the second direction.
1. An electric heater comprising:
前記フレームは、前記壁部のうち前記第2方向の中心側に外側に膨出する膨出部を形成している
ことを特徴とする請求項に記載の電気式ヒータ。
The electric heater according to claim 1 , wherein the frame has a bulging portion that bulges outward on a center side of the wall portion in the second direction.
前記フレームは、前記壁部の高さが前記第2方向の中心側の高さの方が前記第2方向の端部側の高さより高く形成している
ことを特徴とする請求項に記載の電気式ヒータ。
The electric heater according to claim 1 , wherein the frame is formed such that a height of the wall portion on a center side in the second direction is greater than a height of an end side in the second direction.
前記フレームは、前記壁部のうち前記第2方向の端部側に穴を形成している
ことを特徴とする請求項に記載の電気式ヒータ。
The electric heater according to claim 1 , wherein the frame has a hole formed in an end side of the wall portion in the second direction.
前記フレームは、前記底部のうち前記第2方向の中心側にリブを形成している
ことを特徴とする請求項に記載の電気式ヒータ。
The electric heater according to claim 1 , wherein the frame has a rib formed on a center side of the bottom in the second direction.
前記スプリングに付勢されていない状態での前記フレームの前記底部の形状は、前記フレームの前記第2方向の長さをLと、前記フレームの前記端部と前記中心との前記第1方向の高さをhとしたとき
h=0.1+2.4/1000×(L-180)+A
の式で表される関係にあり、長さL、高さh、及びAの単位はミリメートルで、Aはモノづくりにおける公差を示してプラス、マイナス0.2ミリメートルであり、Lが230以下の場合のAはプラス0.2ミリメートルであるが、高さhの下限を0.02ミリメートルする
ことを特徴とする請求項1ないしのいずれかに記載の電気式ヒータ。
The shape of the bottom of the frame when not biased by the spring is expressed as follows: h = 0.1 + 2.4/1000 × (L - 180) + A, where L is the length of the frame in the second direction and h is the height of the frame between the end and the center in the first direction.
The electric heater according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the relationship is expressed by the following formula, the units of length L, height h, and A are millimeters, A indicates a manufacturing tolerance of plus or minus 0.2 millimeters, and when L is 230 or less, A is plus 0.2 millimeters, but the lower limit of height h is 0.02 millimeters.
前記スプリングの内、片側のスプリングは前記フレームと一体に形成されている
ことを特徴とする請求項1ないしのいずれかに記載の電気式ヒータ。
7. The electric heater according to claim 1, wherein one of the springs is formed integrally with the frame.
前記フレームの底部は二重に形成され、そのうち前記ヒータ部側の底部の形状が、前記スプリングに付勢されていない状態で、前記第2方向の端部から中心に向けて、前記第1方向で前記ヒータ部側に複数の屈曲点が非介在で連続的に膨出する円弧形状としている
ことを特徴とする請求項1ないしのいずれかに記載の電気式ヒータ。
8. The electric heater according to claim 1, wherein the bottom of the frame is formed in a double layer, and the shape of the bottom on the heater section side is an arc shape that bulges continuously toward the heater section side in the first direction from the end in the second direction toward the center when not biased by the spring, without any intervening bending points.
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