JPH0471182A

JPH0471182A - 車両用暖房装置

Info

Publication number: JPH0471182A
Application number: JP2181585A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Terakado; 誠之寺門; Takeshi Hayashi; 武史林; Hiroshi Mitsunaga; 光永　浩志; Kazunori Ishii; 和典石井; Takahiko Yamakita; 隆彦山北; Kazuhisa Wada; 和田　和久
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1990-07-11
Filing date: 1990-07-11
Publication date: 1992-03-05

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】（産業上の利用分野）本発明は、有機材料を基材とする正抵抗温度係数を有す
る発熱体を応用した車両用暖房装置に関するものである
。

（従来の技術）従来、自動車等の車内暖房は、エンジンの廃熱を活用し
た温風暖房が主流である。

この種の暖房装置について、第５図により説明する。同
図は、乗用車の側面を切り欠いて車内を示した斜視断面
図で、エンジンの排気管の途中に設けた熱交換器（図示
せず）で暖められた空気は、計器板の両側、中央および
下面にそれぞれ設けられたルーバを備えた吹出し口１ａ
、ｌｂ、２および３から、吹き出し、車内暖房を行う。

この温風暖房方式は、熱量の点で他に勝るものはなく、
暖房負荷に見合う熱量を発生するものである。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、この暖房方式は、快適性の観点から見る
と、空気温度、輻射温度、湿度、気流のうち、空気温度
に主眼をおいた方式なので、冷輻射を感じたり、気流に
よる不快感を伴うという問題があった。また、エンジン
の廃熱を利用するので、エンジンが温まらない間は、熱
量が発生しないので急速加熱性に乏しく、運転開始直後
には冷風が吹き出すという問題もあった。

温風暖房方式の欠点を補う対策として、急速加熱性の熱
輻射による暖房手段を随所に配置して快適性を向上する
方法が考えられるが、自動車の内部はスペースの制約が
大きく、熱源との接触をさけるためのガード等を構成す
る余地がなく、また、素材を傷めない急速加熱性の高温
熱源の配置は難しいという問題がある。一方、接触して
も安全な低温熱源を配置しても快適性は得られるが、温
度の立上がりが遅く、エンジンが温まるまでの数分間の
解決にならず、車内のインテリア性を損なわず、複雑な
形状に対して装着性に優れた低温度域で急速加熱性の熱
源が不可欠であった。

現存する熱源として、チタン酸バリウム焼結体からなる
正抵抗温度係数発熱体が考えられるが、温風の熱源とし
て用いれば急速加熱性は得られるものの、強い風速のた
めに快適性に乏しく、また、輻射熱を活用するには点状
の熱源であるために多数の発熱体が必要となり、実用に
適せず、カーボンブラックと結晶性樹脂からなる正抵抗
温度係数抵抗体を用いた正抵抗温度係数発熱体も考えら
れるが、この場合、樹脂の形状加工性を生かして大きな
輻射面を構成するには有利であるが、複雑な装着面の形
状に対応するためには発熱体自身を含めて３次元変形加
工する必要があり、このような変形に耐える発熱体を構
成するのは難しいという問題があった。

本発明は、上記の問題を解決するもので、正抵抗温度係
数発熱体を装着した暖房装置を提供するものである。

（課題を解決するための手段）上記の課題を解決するため、本発明は、結晶性重合体お
よびカーボンブラックを主成分する導電性組成物と一体
に一対の電極を形成し、上記の一対の電極に、一端にコ
ネクタを有するリード線を接続した後、全面を外装材で
被覆して高出力特性の正抵抗温度係数を有する発熱体を
準備し、上記の発熱体よりも大面積で、放熱性、均熱性
に優れ、且つ、内装材の形状に応する成形性を有する熱
拡散板に装着して暖房装置を形成するものである。

（作　用）上記の構成により、結晶性重合体とカーボンブラックを
主成分とする導電性組成物は、結晶性重合体の融点の近
傍で結晶構造が無定形化する際に、比容積が急速に増大
するため、カーボンブラック相互の距離が離れ、抵抗値
が急激に増大する正抵抗温度特性を示す。一体に成形し
た一対の電極に印加し、組成物を自己発熱させると、電
源投入直後は、多くのカーボンブラックによる導電ネッ
トワークを介して大電力が流れ、急速に温度が上昇する
が、融点温度に近付くに従い、抵抗値が増大して、電力
が急速に低下し、いかなる使用条件下においても自己発
熱によって融点を超える温度までに昇温しない特性を示
すものである。

このような発熱機構は、熱可塑性を利用し、熱設計に注
意をはらって、任意の形状に加工した大きな電力を取り
出すことができる発熱体を、大面積で放熱性と均熱性に
優れた熱拡散板に装着することによって、必要な輻射温
度を発生する能力を有する暖房装置が得られる。また、
この熱拡散板は、発熱体の接着可能な許容範囲で、内装
材の形状に応じて、任意の形状に変形できる。特に、発
熱体を接着しない部分は、形状に関して完全に制約がな
いので、内装材との違和感がない、自然な状態の暖房装
置が得られる。

この結果、エンジン始動直後は、正抵抗温度係数抵抗体
の発熱により、装着されている熱拡散板全体が急速に温
まり、冷輻射を緩和する。また、より即効性のある接触
暖房をも可能なので、立上がり数分間の暖房効果は大き
い。さらに、エンジンの廃熱が得られる定常運転時にも
、冷輻射を緩和することができるために快適性゛が大幅
に改善される。また、空気温度を下げても暖感覚が低下
しないので、気流速を低下することも可能であり、いず
れの場合も快適性が大幅に増大する。さらに、究極の状
態においては、エンジンの廃熱を活用した温風方式によ
る暖房のいらない快適暖房装置を構成できる。

（実施例）本発明の一実施例について、第１図ないし第４図により
説明する。

第１図は、本発明の車両用暖房装置に使用する発熱体の
斜視図、第２図および第３図は乗用車の内装の内、アー
ムレストに装着した本発明による暖房装置の斜視図およ
び断面図である。

第１図において、本発明による発熱体４は、厚さ０．６
画の正抵抗温度係数抵抗体５の上下両面に２５μｍニッ
ケル箔電極６および７を形成した後、全面を包むように
ポリエステルフィルム８および９によって外装し、さら
に、上記のニッケル箔電極６および７に一対のリード線
１０ａおよび１０ｂを接続したものである。この発熱体
４の下面に両面粘着テープ１１が貼付されている。

第２図に移って、暖房装置は、アームレスト１２に沿う
ように成形された厚さ０．６ｍのアルミニウム熱拡散板
（以下熱拡散板と称す）１３に、上記の発熱体４が２個
両面粘着テープ１１を介して装着されている。なお、発
熱体４のポリエステルフィルム９の幅は３０１ＴｌｌＴ
ｌで、これを発熱体幅とすると、熱拡散板１３の上下幅
は約４００Ｍなので、約６倍の熱拡散効果を有すること
になる。さらに、熱拡散板１３の表面は内装材１４と調
和する耐熱性ポリエステル布の表面材１５で覆っている
。

第３図に移り、鋼板を成形したドア１６の室内側には、
アームレスト１２を固着した内装材１４が装着されてい
る。内装材１４およびアームレスト１２の表面には、上
記の熱拡散板１３が、−平面になるような装着凹み１４
ａおよび１２ａと、上記の２個の発熱体４がそれぞれ内
装材１４およびドア１６と接触せずに収容できる収納孔
１４ｂおよび収納凹み１２ｂが形成されている。

上記の収納孔１４ｂおよび収納凹み１２ｂの端にリード
線１０ａおよびｌＯｂを通す貫通孔１６ａおよび１２ｃ
が設けられている。さらに、内装材１４およびアームレ
スト１２と平面をなすように装着された熱拡散板１３の
表面に表面材１５が貼付されている。

次に、高出力を可能とする正抵抗温度係数抵抗体の製造
手順について説明する。高密度ポリエチレン４０部とフ
ァーネスブラック６０部を１５５°Ｃの加熱ミキシング
ロールで混練しつつ、架橋剤としてジグミールパーオキ
サイドを混線物１００部に対して３．５部添加し、十分
に分散させた。混線物をシート状にして、温度１９０℃
で１時間の熱処理を施し架橋反応を完了させた。さらに
、冷凍粉砕によって平均粒子径７０μｍの導電性組成物
微粉末を得た。一方、これとは別に高密度ポリエチレン
８０部とファーネスブラック２０部を温度１６０℃の加
熱ミキシングロールで混練し、低導電性高密度ポリエチ
レンを製造した。次いで、上記の低導電性高密度ポリエ
チレン３５部と導電性組成物微粉末６５部を温度１６０
℃の加熱ミキシングロールで混練し、正抵抗温度特性抵
抗体組成物を得た。

このシートを温度２００℃の熱プレスを用い、ニッケル
箔１０．６ｍｍの抵抗体／ニッケル箔の積層構造素子を
形成した後、ポリエステルフィルム／アイオノマー樹脂
積層フィルムを熱融着して外装を施した。さらに、温度
１７０°Ｃで３時間のアニール処理を施し、ＤＣ１２Ｖ
にて突入時ＩＷ／ｃｆｆｌの発熱特性に相当する抵抗特
性を有する発熱体４を得た。

本実施例について、暖かさが得られるまでの時間と快適
性を実験した結果、暖かさが得られるまでの時間は、接
触時で８秒、輻射熱で４５秒であった。また、発熱体４
の温度は、約９０℃で急速に飽和するとともに、表面材
１５の表面温度は、接触暖房に程好い温度５５℃となっ
た。表面材１５の表面温度が低い割りには、熱拡散板１
３の表面温度は約８０℃であり、布を通して熱すぎるこ
とのない快適な輻射エネルギが感じられた。この結果、
温風暖房が機能した後の冷輻射の抑制効果も相当大きく
、温風の風量を絞っても暖かさは損なわれず、ファンの
騒音も小さく誠に快適であった。また、熱拡散板１３の
装着による張出しもないので、インテリア性も良好であ
った。

なお、本発明による暖房装置の装着位置は、ドア１６の
アームレスト１２周辺が良好であるが、床面、足元、コ
ンソールボックス、天井にも装着が可能であり、特に、
温風暖房に依存しない完全な輻射暖房を実現するには、
これらの部分に分散配置することが必要と考えられる。

なお、熱拡散板１３の均熱効果を高めるには、内装材１
４の内側にある鉄板材の熱拡散効果を利用するのが好ま
しい。その場合、鉄板材に熱拡散板１３をできるだけ密
着させる構成が望まれるが、発熱体４の装着部分は曲げ
加工によって鉄板材から浮かし、その他の部分は鉄板材
に密着させる構造が良い。鉄板材の裏面は空気断熱もし
くは断熱材を活用し、熱効率を高めることが当然ながら
重要であることは言うまでもない。また、発熱体４の熱
拡散板１３に占める装着面積比率は、以上に述べた観点
から小さい方が望ましく、熱拡散板１３の形状を自由に
内装材１４に沿わせるためには、少なくとも５０％以下
が好ましく、発熱体４の発熱量はそれに見合うだけの電
力密度が要求される。

第４図は、大電力を可能にする発熱体の斜視図である。

電力密度を発生し得る発熱体としては、第１図に示した
発熱体４が理想的であるが、第４図に示したように、２
５μｍ程度の薄肉ポリエステルフィルム１７とアルミニ
ウム均熱板１８からなる熱伝導性に優れた基板上に、１
ｍｍ程度に近接した一対のくし形銀電極１９ａおよび１
９ｂを形成し、さらに、印刷等の方法で正抵抗温度係数
抵抗体２０を形成した発熱体も使用できる。

このように、発熱体は、熱拡散のため特別な配慮を施し
、電極１９ａおよび１９ｂの間隔は、熱の平衡状態を維
持するためには、１ｍｍ以下に設定すると、発熱体の電
力密度は、突入時において最大５Ｗ／ａｎｔ程度まで可
能である。また、実用上、発熱体４の２倍以上の面積の
熱拡散板１３を急速に加熱するためには０．５Ｗ／ｄ以
上の電力密度があれば可能である。また、正抵抗温度係
数抵抗体特有の温度過昇防止機能による訂容温度の上限
値は、内装材Ｉ４の制約から１１０℃以下、好ましくは
８０℃以下、さらに好ましくは６０℃以下であるが、こ
れは結晶性重合体の融点を選定することにより、その目
的を達成することができる。また、発熱体４を熱拡散板
１３に貼り付ける時の変形は、３次元の変形が難しいの
で、アームレスト１２の内面のような２次元曲面の箇所
に貼付する。

（発明の効果）以上説明したように、本発明によれば、立上がりが早く
、快適で、インテリア性に優れ、しかも、低騒音化等、
付加メリットの多い新しい車両用暖房装置が得られる。

さらに、温風暖房によらない全輻射暖房加熱方式の可能
性を具体化するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の車両用暖房装置に使用する発熱体の斜
視図、第２図および第３図は本発明による車両用暖房装
置の斜視図および断面図、第４図は同値の発熱体の斜視
図、第５図は従来の自動車内の暖房方式を示す斜視断面
図である。４・・・発熱体、　５，２０・・・正抵抗温度係数抵抗
体、　　６，７・・・ニッケル箔電極、８．９・・・ポ
リエステルフィルム、　１０ａ。１０ｂ・・・リード線、　１１・・・両面粘着テープ、
１２・・・アームレスト、　１２ａ、　１４ａ・・・装
着凹み、　１２ｂ・・・収納凹み、　１２ｃ、　１６ａ
・・・貫通孔、　１３・・・アルミニウム熱拡散板、　
１４・・・内装材、１４ｂ・・・収納孔、　１５・・・
表面材、１６・・・ドア、１７・・・薄肉ポリエステル
フィルム、　１８・・・アルミニウム均熱板、　１９ａ
。１９ｂ・・・くし型銀電極。特許出願人　松下電器産業株式会社第図第図フルニニフム均ＭＪＬＩ８１４内艮Ｖ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）結晶性重合体とカーボンブラックを主成分とする
導電性組成物と一体に成形された、リード線に接続され
た一対の電極およびこれを外装材で被覆してなる、正抵
抗温度係数を有する高出力特性の発熱体と、上記発熱体
を装着する大面積で放熱性と均熱性に優れた熱拡散板と
で構成した車両用暖房装置。
（２）上記の発熱体の熱拡散板に占める装着面積比率が
５０％以下であることを特徴とする請求項（１）記載の
車両用暖房装置。
（３）上記熱拡散板の発熱体装着面が、平面もしくは２
次元平面であることを特徴とする請求項（１）又は（２
）記載の車両用暖房装置。
（４）発熱体の昇温開始時の出力が０．５Ｗ／ｃｍ＾２
以上であるとともに、温度平衡時の最高温度が１１０℃
以下に自己温度制御されることを特徴とする請求項（１
）、（２）又は（３）記載の車両用暖房装置。
（５）上記熱拡散板を覆う表面材を内装材の表面材と同
質の素材で形成したことを特徴とする請求項（１）、（
２）、（３）又は（４）記載の車両用暖房装置。
（６）上記熱拡散板の形状が、熱拡散板を装着する内装
材の形状に応じて成形加工されるとともに、上記熱拡散
板が略平面状に収納できるように内装に凹みを形成した
ことを特徴とする請求項（１）、（２）、（３）、（４
）又は（５）記載の車両用暖房装置。
（７）上記の発熱体は、厚さ１ｍｍ以下の薄肉シート状
の正抵抗温度係数抵抗体対向面に一対の電極シート密着
形成したことを特徴とする請求項（１）、（２）、（３
）、（４）、（５）又は（６）記載の車両用暖房装置。
（８）表面に絶縁膜を形成した金属製基板の表面に、１
ｍｍ以下の間隔で相対向するくし形電極を形成した後、
さらに、印刷等の技法を用いて正抵抗温度係数抵抗体を
形成した発熱体を用いたことを特徴とする請求項（２）
、（３）、（４）、（５）又は（６）記載の車両用暖房
装置。