JPH0253628A - 空気加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 イ、産業上の利用分野 本発明は空気加熱装置に関し、特に内燃機関において、
例えばガソリンを燃料とする自動車の空気加熱装置に関
するものである。

口、従来技術 従来、自動車等の内燃機関では、冬場等に自動車の室内
（キャビン）を暖める（暖房）装置として、エンジンの
冷却水を利用した（即ち、エンジンにより暖められた水
を熱源として、外気等の空気を暖め、この暖められた空
気を自動車の室内に送り込んで暖房する。）いわゆる温
水式ヒータ（熱交換器）と呼ばれる装置が用いられてい
る。

これを例えば第１１図で説明すると、ラジェータ３で冷
却された水８が、導出口３ｂからバイブ１１を通り、導
入口１ａからエンジン１内に送り込まれる′。そして、
エンジン１内を通過することによって暖められた水（温
水）９が導出口１ｂがら送り出され、さらにこの温水が
バイブ１２を通って導入口２．ａから温水式ヒータ（熱
交換器）２内に送り込まれる。

ここで、温水式ヒータ２内に送り込まれた温水９は、熱
交換によりファン４によって送り込まれた空気６を暖め
、温風（加温空気）７として送り出している（即ち、図
示省略したが、この温風７が自動車等の室内に送り込ま
れ、室内を暖める。）。

なお、図中の５は放熱フィン（例えばアルミニウム）を
示す。

また、温水式ヒータ２内を通過した温水９は、さらに導
出口２ｂから送り出され、温水１０（温水９より低い温
度の水）となり、バイブ１３を通って導入口３ａから再
びラジェータ３内に送り込まれる。

ここで、最近のヒータ装置に関する自動車業界の動向に
ついて簡単に述べると、エンジンの熱効率の改善により
、ヒータの熱源となるエンジン冷却水の熱容量が不定す
る傾向がある（特にディーゼル・エンジンでは顕著であ
る）。

他方、上級車指向により付加価値としての快適性の追求
等が望まれており、これに伴ってヒーター性能の改善が
強く要望されている。

しかし、上述した温水式ヒータによると、エンジンによ
り暖められた温水を熱源として利用しているので、エン
ジンの始動直後から、このエンジンが暖機状態になって
自動車の室内に、温風が供給されるまでに長い時間（例
えば約５分以上）がかかる。従って、自動車の室内の暖
房を速やかに行えず、フロントガラス等の霜を取り除く
のにも時間がかかるという問題点がある。

ハ０発明の目的 本発明の目的は、室内の暖房等を効率良く速やかに行え
、しかも極めて短時間で霜を取り除くこと等が可能な空
気加熱装置を提供することにある。

二１発明の構成 即ち、本発明は、エンジンで駆動される装置に組み込ま
れて使用され、空気導入部と、この導入部から導入され
た空気を加熱する電気式ヒータと、加熱空気導出部とを
有する空気加熱装置に係るものである。

ホ、実施例 以下、本発明の詳細な説明する。

第１図〜第４図は第１の実施例を示すものである。

第１図に示すように、本例のヒータ装置によれば、固定
板２３及び電極板２２と間に放熱フィン５が夫々溶接さ
れる（即ち、図中のフィン５の由及び谷の部分が固定板
２３と電極板２２に夫々溶接される。）。同様にして放
熱フィン５の層がもう一層設けられ、これらの二層の間
に一対の電極板２２−２２’　が対向するように構成さ
れていて、さらにこれらの対向電橋板２２の間に、例え
ばチタン酸バリウム等のいわゆるＰ　Ｔ　Ｃ（Ｐｏｓｉ
ｔｉｖｅＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　　Ｃｏｅｆｆｉｃｉ
ｅｎｔ）と呼ばれる正温度特性のセラミック材料からな
るヒータ素子２１が設けられている（即ち、本例では夫
々の電極２２．２２゛に、例えば銀エポキシ樹脂等の導
電性接着剤を用いてＰＴＣヒータ素子２１が４個接着さ
れている）。

そして、上述のように二層の放熱フィン５と、その間に
電極２２．２２゛を介して設けられたＰＴＣヒータ素子
２１とを１ブロツクとして、図のように２ブロツク分が
上下に設けられ、さらにこの２つのブロックの間には絶
縁板２４が設けられて（即ち、図のように夫々の固定板
２３の間に絶縁板２４が設けられて）ピーク装置が構成
されている。

また、４枚の電極板２２．２２゛は夫々電源電圧（バッ
テリ）２５に接続されている。なお、第２図は側面図、
第３図は第１図の一部分を示す■−■線矢視方向の一部
破断斜視図、第４図は本例の温度−時間特性を示すグラ
フであり、図中の６は空気、７ば暖められた空気（温風
）、２０はケース、２６はスイッチ、２７はヒータ装置
本体を示す。

即ち、本例によれば、上述のように放熱フィン５を夫々
取り付けた２枚の電極２２間にＰＴＣヒータ素子２１を
設けているので、このＰＴＣヒータ素子２１を必要に応
じてバッテリ２５からの給電でオンさせ、発生した熱を
フィン５に伝達し、導入部６０か、ら入ってフィン５間
を通る空気６を加熱し、この加熱空気７を導出部６１か
ら導出できる。この結果、第４図の曲線ａで示すように
、従来の温水式ヒータ（曲線ｂ）に比べて非常に温度の
立ち上がりが速くなり、実際に電極板２２への給電電流
を最大にすると、同図に示すように、２０秒以内に２０
℃の昇温が行える（従来の例では同図に示すように、２
０℃の昇温を行うのに１０分以上の時間を要する）、従
って、これまではエンジンの始動直後から自動車の室内
に温風が送り込まれるまでに約５分以上と長い時間を要
していたが、本例では約３０秒と非常に短時間で温風を
送り込むことができ、室内の暖房が速やかに行える。そ
の上、霜を取り除く時間も約１０分から約２分と大幅に
短縮でき、短時間で室内の霜を取り除くことができる。

また、本例によれば、低い圧力損失（即ち、効率の良い
熱交換システムにより、空気昇温を犠牲にせずに最小限
の通気抵抗にて圧力損失を低くする。）で、しかも取り
付は場所に応じた形状でコンパクトに設計でき、効率の
良い熱交換システムを提供できる。

また、ＰＴＣヒータを用いているので、常に短時間で所
定の温度に設定できる。従って、ドライバーが自動車を
運転する際、そのあらゆる運転条件に対して常に安定し
た室内温度を確保でき、快適性も向上する（特にディー
ゼル・エンジン車等では、いわゆる燃焼式ヒータ、或い
は熱線式ヒータと呼ばれるヒータが用いられているが、
このようなヒータによる特有の臭気をなくすこともでき
る）。しかも、ＰＴＣヒータは必要以上に昇温しること
ができ、また熱的にも安定している。

第５図及び第６図は第２の実施例を示すものであって、
ハニカム状のＰＴＣヒータを用いた例である。

即ち第５図に示すように、ハニカム状のＰＴＣヒータ素
子３１が例えば並列に２つずつ４列（合計８個）設けら
れていて、この夫々のヒータ素子３１は、一方の面３７
にコンタクトスプリング３２を接触させて電源端子３３
（例えばプラス極）に導き、また他方の面３８も同様に
して、コンタクトスプリング３２により電源端子３４（
例えばマイナス極）に導いている（第６図参照）。

なお、第６図は第５図のＶｌ−Ｖｌ線矢視方向の一部破
断断面図であり、図中の３０はケース、３３ａは電源端
子３３へ導く配線、３４ａは電源端子３４へ！＜配線、
３５はモールド及び絶縁のための部材（例えばフェノー
ル樹脂）、３６ば孔、３９はヒータ装置本体である。

以上に説明したよ゛うに、本例によれば夫々のヒータ素
子３１の各層３６を空気６が通過する間に所定温度に直
接加熱され、加温空気７として図示省略した自動車の室
内に送り込むことができる・。

即ち、本例でも上述しなと同様の利点があると共に、ヒ
ータとしてハニカム状のものを用いて直接空気を加熱し
ているので、加熱効率の向上にとって有利となる。

第７図及び第８図は他の実施例を示すものであって、従
来の温水式ヒータを併用した例である。

第７図に示すように、板状のバイブ４５（仕切り４５ａ
によって区分された温水通路を複数有している。）が例
えば７重に蛇行状に折り曲げられ、この折り曲げられて
形成された各層間（本例では６層）に夫々放熱フィン５
が設けられていて、各層の放熱フィン５の間にはＰＴＣ
ヒータ素子２１が夫々設けられている（本例では各層に
夫々４個のＰＴＣヒータ素子が設けられている）、即ち
、第８図に示すように、ＰＴＣヒータ素子２１には夫々
電極板４２．４２゛が素子２１を挟むように設けられ、
この電極板４２．４２′、は夫々端子板４３．４３°に
導かれて電源電圧２５に接続されている。

なお、図中の４０はケース、４４は絶縁板、４５ａは仕
切り、４６は温水通路、４７は導電性物質、４８は温水
、４９はヒータ装置本体を示し、このうちケース４０、
温水４８及びヒータ装置本体４９以外は第７図では図示
省略しである。

従って、本例によれば上述の例と同様の効果を奏すると
共に、従来の温水式ヒータと併用できるので、所定の時
間にＰＴＣヒータを補助的に用いることもでき（例えば
エンジン始動直後の約５分間だけＰＴＣヒータを使用し
、エンジンが暖機状態になった後は温水式ヒータに切り
換えて使用する。）、効率良く加温空気を得るのに好都
合となる。

第９図は更に他の実施例を示すものであって、第７図及
び第８図の例と同様に温水ヒータを併用している例であ
る。

即ち、この例では第９図に示すように、上述の第７図の
例と同様に折り曲げられた板状のパイプ４５（本例では
４重に折り曲げられ、４層形成されている、）の各層に
は夫々２枚の電極板２２．２２°が設けられ、この電極
板２２．２２″の間にばＰＴＣヒータ素子２１　（本例
では４個）が夫々設けられていて、さらにバイブ４５と
電極板２２との間には夫々放熱フィン５が設けられてい
る（本例では放熱フィン５の層が８層設けられている）
。

即ち、本例は温水式ヒータと第１の実施例とをはヒータ
装置本体を示す。

次に、第１０図について上述した各実施例のヒータ、例
えばヒータ２７を用いた際の空気の流れを説明すると、
外部等から送り込まれた空気６がブロワモータ４により
ヒータ２７（或いは３９．４９．５０）に送り込まれ、
このヒータによって空気６が加熱されて加温空気７とな
る。そして、この加温゛空気７ば、その一部がデフロス
タノズル５２から供給されてフロントガラス等の霜を取
り除き、さらにその他の加温空気７は他の通路から顔や
足元等に供給されて室内が暖められる。なお第１０図に
は、エンジン１からの温水９、ヒータ２７からの冷却さ
れた水１０も一点鎖線で示している。

以上、本発明の詳細な説明したが、上述の例は本発明の
技術的思想に基づいて更に変形可能である。

例えば、上述したヒータに用いる材料として、炭化ケイ
素、ケイ化モリブデン、ランタンクロメイト等のセラミ
ックスを用いてもよく、そのヒータの配置や構造等も種
々変更できる。またＰＴＣヒータ以外にもニクロム線、
モリブデン線及びタングステン線等も使用できる。

また、上述の例では電源電圧を各層の電極及び端子に共
通に接続したが、例えば電源電圧を別々にして夫々の電
極及び端子に接続することによって夫々制御し、各層か
ら送り出される加温空気の温度を変えることにより、室
内の適宜の場所から適宜の温度の空気を送り込むことも
できる。

また、上述のヒータの取り付は位置は適宜であってよく
、ヒータ装置自体は必要に応じて取り外しもでき、装置
自体のメインテナンスも容易となる。ヒータの構造も種
々変更してよい。

また、上述の放熱フィンの層の数、ヒータ素子の数及び
温水パイプの温水通路の数は適宜であってよい。なお、
本発明はエンジン駆動の車両、或いは他の装置にも適用
可能である。

へ９発明の作用効果 本発明は上述したように、空気導入部と、この導入部か
ら導入された空気を加熱する電気式ヒータと、加熱空気
導出部とを有しているので、所定の時間で速やかに効率
良く暖房でき、かつ、速やかに霜を取り除くこと等が可
能な空気加熱装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第１０図は本発明の実施例を示すものであって
、 第１図は第１の実施例によるヒータ装置の断面図、 第２図は第１図の右側面図、 第３図は第１図のｍ−ｍ線矢視方向の一部破断斜視図、 第４図は温度−時間特性を示すグラフ、第５図は第２の
実施例によるヒータ装置の断面図、 第６図は第５図のｖｉ−ｖｒ線矢視方向の一部破断断面
図、 第７図は他の実施例によるヒータ装置の断面斜視図、 第８図は第７図の■−■線矢視拡大断面図、第９図は更
に他の実施例によるヒータ装置の断面斜視図、 第１０図は本発明のヒータ装置を使用した加温空気の流
れの一例を示す概略斜視図 である。 第１１図は従来のヒータ装置を示す概略図である。 なお、図面に示す符号において、 １　　　　・・・−エンジン ２． である。 ３ｇ、４９．５０ ・・・・・ヒータ装置 ・・・−ラジェータ ・・・・プロワモータ ・・・・放熱フィン エＡ ・・・・加温空気 １０．４８ ・・・・温水 １２．１３．４５ ・・・・温水パイプ ３１−・・・ＰＴＣヒータ素子 ３３．３４．４２．４３．２２′、ｑ′、４３′・・・
・電極（或いは端子） ・−・・孔 ・・・・空気導入部 ・・・・加温空気導出部 ２７． １１． ２１． ２２、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．エンジンで駆動される装置に組み込まれて使用され
   、空気導入部と、この導入部から導入された空気を加熱
   する電気式ヒータと、加熱空気導出部とを有する空気加
   熱装置。