(57)【要約】【課題】従来、車内暖房用に使用されているヒーターよりも、熱効率が高く、小型化が可能であるとともに、部品点数が少なく、構造も単純で、容易かつ低コストで製造可能なヒーターを提供する。【解決手段】被加熱媒体であるクーラントの流路となる一方の端面１１から他方の端面１２まで延びる複数のセル２を区画形成する隔壁１、及び最外周に位置する外周壁３を有する筒状のハニカム構造部４と、ハニカム構造部４の側面５に接合された一対の電極部２１，２１とを備え、ハニカム構造部４が、セラミックスを主成分とする材料からなるとともに、通電により発熱し、隔壁１の厚さが、０．０５〜０．５ｍｍであり、ハニカム構造部４のセル密度が、９．３〜１８６セル／ｃｍ２であり、ハニカム構造部４の比抵抗が、４〜２５Ω・ｃｍであり、車内暖房のため自動車に搭載して使用されるヒーター１００。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱媒体であるクーラントの流路となる一方の端面から他方の端面まで延びる複数のセルを区画形成する隔壁、及び最外周に位置する外周壁を有する筒状のハニカム構造部と、前記ハニカム構造部の側面に接合された一対の電極部とを備え、
前記ハニカム構造部が、セラミックスを主成分とする材料からなるとともに、通電により発熱し、
前記隔壁の厚さが、０．０５〜０．５ｍｍであり、
前記ハニカム構造部のセル密度が、９．３〜１８６セル／ｃｍ２であり、
前記ハニカム構造部の比抵抗が、４〜２５Ω・ｃｍであり、
車内暖房のため自動車に搭載して使用されるヒーター。
【請求項２】
前記ハニカム構造部の開口率が、６０〜９０％である請求項１に記載のヒーター。
【請求項３】
前記セラミックスが、Ｓｉ含浸ＳｉＣ、Ｓｉ結合ＳｉＣ、再結晶ＳｉＣ、反応焼結ＳｉＣ及び焼結ＳｉＣからなる群より選ばれる１種のセラミックスである請求項１又は２に記載のヒーター。
【請求項４】
前記隔壁の表面に、絶縁破壊強度が１０〜１０００Ｖ／μｍである絶縁層を有する請求項１〜３のいずれか一項に記載のヒーター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クーラントを被加熱媒体とし、車内暖房のため自動車に搭載して使用されるヒーター（クーラント加熱型車載空調用ヒーター）に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関車（ＩＣＥ）やハイブリッド車（ＨＥＶ）においては、エンジンの高効率化により、エンジンの冷却水（クーラント）の温度が年々低下してきており、このため、エンジン冷却後のクーラントの熱を車内暖房の熱源に利用することが難しくなってきている。また、電気自動車（ＥＶ）においては、暖房使用時に、暖房のために消費されるエネルギーの割合が、全消費エネルギーの１／２以上に達する場合があり、その結果、走行に割り当てられるエネルギーが大幅に減少し、走行距離が短くなる。同様に、プラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）においても、暖房使用時には、多くの電気エネルギーが暖房のために消費され、電気エネルギーによる走行距離が短くなる。また、特にハイブリッド車においては、限られたスペースに多くの部品を搭載する必要があるため、車内暖房用に、大型の熱媒体加熱装置を搭載することは難しい。
【０００３】
こうした事情から、近年においては、車内暖房用の熱媒体加熱装置に用いられるヒーターに対し、熱効率の向上と小型化の要請が高まってきている。
【０００４】
従来、自動車に搭載される車内暖房用の熱媒体加熱装置には、空気やクーラント等の被加熱媒体を加熱昇温するためのヒーターとして、ＰＴＣ素子（正特性サーミスタ素子）を発熱体とするＰＴＣヒーターが主に用いられてきた。
【０００５】
このようなＰＴＣヒーターの例として、特許文献１には、ＰＴＣ素子を、電極板、絶縁層及び熱伝導層を介して、熱媒体流通ボックスで挟んだ構造を有し、ＰＴＣ素子で発生した熱を、電極板、絶縁層、熱伝導層、熱媒体流通ボックスを介して、被加熱媒体へ伝達するヒーターが開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、ＰＴＣ素子を用いない車両用空調装置のヒーターとして、ハニカム状等に形成された、流体の通路を有する担体と、担体の表面に膜状に形成され、通電により発熱して前記流体を加熱する発熱層とを備えたヒーターが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−５６０４４号公報
【特許文献２】特開２００６−３５９３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示されているようなＰＴＣヒーターは、比抵抗が数十Ω・ｃｍ以上と高く、発熱密度を高めるのが困難であるため、小型化が難しいという問題があった。更に、これらのＰＴＣヒーターは、発熱部（ＰＴＣ素子）と伝熱部（熱媒体流通ボックス等）とが別体であるため、熱抵抗が大きく、熱効率が悪くなるとともに、部品点数が多く、構造が複雑で、組立が困難であるという問題もあった。また、特許文献２に開示されているヒーターは、担体表面に形成された発熱層のみが発熱するものであり、担体自体は発熱しないため、車室内の暖房に必要な発熱を得るためには、寸法をかなり大きくする必要があり、小型化が難しいという問題があった。
【０００９】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、従来、車内暖房用に使用されているヒーターよりも、熱効率が高く、小型化が可能であるとともに、部品点数が少なく、構造も単純で、容易かつ低コストで製造可能なヒーターを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明によれば、以下のヒーターが提供される。
【００１１】
［１］  被加熱媒体であるクーラントの流路となる一方の端面から他方の端面まで延びる複数のセルを区画形成する隔壁、及び最外周に位置する外周壁を有する筒状のハニカム構造部と、前記ハニカム構造部の側面に接合された一対の電極部とを備え、前記ハニカム構造部が、セラミックスを主成分とする材料からなるとともに、通電により発熱し、前記隔壁の厚さが、０．０５〜０．５ｍｍであり、前記ハニカム構造部のセル密度が、９．３〜１８６セル／ｃｍ２であり、前記ハニカム構造部の比抵抗が、４〜２５Ω・ｃｍであり、車内暖房のため自動車に搭載して使用されるヒーター。
【００１２】
［２］  前記ハニカム構造部の開口率が、６０〜９０％である［１］に記載のヒーター。
【００１３】
［３］  前記セラミックスが、Ｓｉ含浸ＳｉＣ、Ｓｉ結合ＳｉＣ、再結晶ＳｉＣ、反応焼結ＳｉＣ及び焼結ＳｉＣからなる群より選ばれる１種のセラミックスである［１］又は［２］に記載のヒーター。
【００１４】
［４］  前記隔壁の表面に、絶縁破壊強度が１０〜１０００Ｖ／μｍである絶縁層を有する［１］〜［３］のいずれかに記載のヒーター。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のヒーターにおいては、ハニカム構造部自体が発熱部であるとともに伝熱部でもある。即ち、発熱部と伝熱部とが一体（同一）であり、それらの間に熱抵抗となる中間介在物が存在しないため、熱効率が高く、構造が単純で、部品点数も少ない。また、この一体となった発熱部と伝熱部とが、表面積の大きなハニカム構造であるため、被加熱媒体であるクーラントと接触する面積（伝熱面積）が大きい。更に、ハニカム構造部の比抵抗が低く、出力密度（発熱密度）を高めることが容易である。また、出力密度をかなり高く設定しても、被加熱媒体であるクーラントの加熱に際して、圧力損失及び躯体温度が上昇しすぎることがないように、ハニカム構造部の隔壁の厚さとセル密度との組合せが最適化されている。本発明のヒーターは、このような特徴を有することにより、高い熱効率を発揮し、小型化が可能であるとともに、即温性に優れ、容易かつ低コストで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明のヒーターの一の実施形態を模式的に示す斜視図である。
【図２】図１に示すヒーターの一方の端面を模式的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について具体的に説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施の形態に対し適宜変更、改良等が加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。
【００１８】
（１）ヒーター：
本発明は、クーラントを被加熱媒体とし、車内暖房のため自動車に搭載して使用されるヒーター（クーラント加熱型車載空調用ヒーター）である。本発明者らは、本発明のヒーターを開発するに当たり、まず、クーラント加熱型車載空調用ヒーターとして満たすべき性能について、熱効率、エネルギー負荷、耐久性等の観点から鋭意検討を行った。その結果、投入電力、電圧、流量及び流体初期温度を表１に示すように設定した場合において、流体温度、躯体温度及び圧力損失の全てが、同表に示す条件を満たすことができる性能を有することが、クーラント加熱型車載空調用ヒーターとして必要であるという知見を得た。本発明者らは、このような知見に基づいて、各種設計因子の最適化を行うことにより、前記条件を満たすとともに、従来の車載空調用ヒーターよりも熱効率が高く、小型化が可能なクーラント加熱型車載空調用ヒーターを完成した。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
ここで、「流体」とは、本発明においては、被加熱媒体であるクーラント（冷却液）のことである。また、「流体初期温度」とは、ヒーターにより加熱される前のクーラントの温度である。この「流体初期温度」は、ヒーター（ハニカム構造部）に通電していない状態において、ヒーターの流体出口側に配置された熱電対により測定される。「流体温度」とは、ヒーターにより加熱されたクーラントの温度である。この「流体温度」は、ヒーター（ハニカム構造部）に通電している状態において、ヒーターの流体出口側に配置された熱電対により測定される。尚、表１に示す前記条件は、成分がエチレングリコール５０質量％及び水５０質量％であるクーラントを流体（被加熱媒体）とした場合に満たすべき条件であるが、本発明のヒーターの被加熱媒体であるクーラントの成分は、これに限られるものではない。
【００２１】
また、「躯体温度」とは、本発明においては、通電による発熱時のハニカム構造部の温度のことである。この「躯体温度」は、ハニカム構造部の外周壁に接触させた熱電対により測定される。また、「圧力損失」とは、本発明においては、ハニカム構造部にクーラントを流通させた場合における、ハニカム構造部のクーラントの入口側（上流側）と出口側（下流側）との圧力差のことである。この「圧力損失」は、ヒーター（ハニカム構造部）の入口側（上流側）及び出口側（下流側）に取り付けられた圧力計により測定されたそれぞれの圧力の値から算出される。
【００２２】
図１は、本発明のヒーターの一の実施形態を模式的に示す斜視図である。また、図２は、図１に示すヒーターの一方の端面を模式的に示す平面図である。これらの図に示すように、本発明のヒーター１００は、ハニカム構造部４とハニカム構造部４の側面に接合された一対の電極部２１，２１とを備える。
【００２３】
ハニカム構造部４は、被加熱媒体であるクーラントの流路となる一方の端面１１から他方の端面１２まで延びる複数のセル２を区画形成する隔壁１、及び最外周に位置する外周壁３を有する筒状の構造体である。このハニカム構造部４は、セラミックスを主成分とする材料からなり、ハニカム構造部４の側面に接合された一対の電極部２１，２１を通じて通電することにより発熱する。ここで、セラミックスを主成分とするとは、セラミックスを５０質量％以上含むことをいう。
【００２４】
また、本発明のヒーター１００において、ハニカム構造部４は、その比抵抗が４〜２５Ω・ｃｍ、好ましくは３〜２０Ω・ｃｍ、更に好ましくは２．５〜１０Ω・ｃｍである。このハニカム構造部４の比抵抗は、ＰＴＣヒーターに用いられているＰＴＣ素子の比抵抗に比べ、著しく低いものである。このため、本発明のヒーター１００は、低比抵抗化により出力密度（単位体積あたりの出力）を高めることができ、これにより熱効率が向上して、小型化が可能となる。具体的には、本発明のヒーターと、特許文献１に記載されているような、ＰＴＣ素子を、電極板、絶縁層及び熱伝導層を介して、熱媒体流通ボックスで挟んだ構造のＰＴＣヒーターとを比べた場合、本発明のヒーターは、ＰＴＣヒーターの１／２０程度の容積にまで小型化しても同等の出力密度を得ることができる。
【００２５】
尚、ハニカム構造部の比抵抗が４Ω・ｃｍ未満である場合には、表１に示す条件の内、躯体温度が１００℃以下という条件を満たすことが困難となる。一方、ハニカム構造部の比抵抗が２５Ω・ｃｍを超える場合には、表１に示す条件の内、流体温度が７０℃以上という条件を満たすことが困難となる。即ち、これらの場合には、クーラント加熱型車載空調用ヒーターとして必要な性能が得られない可能性がある。
【００２６】
ハニカム構造部４の主成分として用いた場合において、ハニカム構造部４に４〜２５Ω・ｃｍの比抵抗を持たせることが可能なセラミックスとしては、例えば、Ｓｉ含浸ＳｉＣ、Ｓｉ結合ＳｉＣ、再結晶ＳｉＣ、反応焼結ＳｉＣ及び焼結ＳｉＣが挙げられる。これらのセラミックスの内でも、特にＳｉ含浸ＳｉＣは、低比抵抗化が容易であるため好ましい。尚、「Ｓｉ含浸ＳｉＣ」とは、ＳｉＣ粒子の表面を金属Ｓｉの凝固物が取り囲むことにより、金属Ｓｉを介してＳｉＣ粒子同士が接合した構造を有するものである。
【００２７】
ハニカム構造部４が、Ｓｉ含浸ＳｉＣを主成分とする材料からなる場合、含浸させる金属Ｓｉの量を調整することにより、ハニカム構造部の比抵抗を変化させることができる。一般に、含浸させる金属Ｓｉの量が多くなるにつれて、ハニカム構造部の比抵抗がより小さくなる。
【００２８】
また、ハニカム構造部４の比抵抗は、ハニカム構造部４の隔壁１の気孔率を調整することによっても変化させることができる。一般に、隔壁１の気孔率が小さくなるほど、比抵抗がより小さくなり、その結果、隔壁１に電気が流れ易くなる。
【００２９】
更に、ハニカム構造部４の比抵抗は、原料として使用するＳｉＣの種類（α−ＳｉＣ、β−ＳｉＣ）やこれらの原料の混合割合、あるいは原料として使用する金属中の不純物量によっても変化させることができる。
【００３０】
本発明のヒーター１００においては、ハニカム構造部４の隔壁１の厚さが、０．０５〜０．５ｍｍであるとともに、セル２の密度（セル密度）が、９．３〜１８６セル／ｃｍ２であることを要する。
【００３１】
本発明のように、ハニカム構造部４を発熱部とするヒーター１００において、ハニカム構造部４の全体寸法やヒーター出力を一定とした場合、躯体温度及び圧力損失は、主にハニカム構造部４の隔壁１の厚さとセル密度とによって変化する。そして、本発明者らが、隔壁１の厚さとセル密度とについて種々検討を行ったところ、隔壁１の厚さが、０．０５〜０．５ｍｍであり、セル密度が、９．３〜１８６セル／ｃｍ２である場合には、出力密度をかなり高く設定しても、表１に示す躯体温度及び圧力損失を満たし得ることが分かった。
【００３２】
尚、本発明のヒーターの出力密度は、例えば、ハニカム構造部の大きさを調整することによって、調節することができる。ハニカム構造部の大きさとは、ハニカム構造部のセルの延びる方向の長さや、ハニカム構造部のセルの延びる方向に直交する断面の大きさのことを意味する。以下、「ハニカム構造部のセルの延びる方向の長さ」のことを、単に「ハニカム構造部の長さ」ということがある。また、「ハニカム構造部のセルの延びる方向に直交する断面の大きさ」のことを、単に「ハニカム構造部の断面の大きさ」ということがある。
【００３３】
隔壁１の厚さが、０．０５〜０．５ｍｍの範囲に含まれない場合、及び／又は、セル密度が、９．３〜１８６セル／ｃｍ２の範囲に含まれない場合には、表１に示す躯体温度及び／又は圧力損失を満たすことが困難となる。即ち、この場合には、クーラント加熱型車載空調用ヒーターとして必要な性能が得られない可能性がある。
【００３４】
本発明のヒーター１００においては、隔壁１の厚さが、０．０５〜０．３ｍｍであるとともに、セル密度が、２３．２〜１８６セル／ｃｍ２であることが好ましい。また、隔壁１の厚さが、０．０５〜０．１ｍｍであるとともに、セル密度が、４８〜１８６セル／ｃｍ２であることが更に好ましい。
【００３５】
隔壁１の厚さとセル密度とが、このような範囲に含まれる場合、ハニカム構造部の大きさを小さくする（例えば、ハニカム構造部の長さを短くする）などして、より出力密度を高めた場合においても、表１に示す躯体温度及び圧力損失を満たすこができる。例えば、特許文献１に記載されているような、ＰＴＣ素子を、電極板、絶縁層及び熱伝導層を介して、熱媒体流通ボックスで挟んだ構造のＰＴＣヒーターの５倍以上の出力密度に設定した場合においても、表１に示す躯体温度及び圧力損失を満たし得る。
【００３６】
本発明のヒーター１００は、ハニカム構造部４の開口率が、６０〜９０％であることが好ましい。圧力損失と発熱密度を考慮すると、ハニカム構造部４の開口率が、前記範囲外となるものは、あまり現実的ではないからである。尚、ここで言う「開口率」とは、ハニカム構造部のセルの延びる方向に直交する断面の全面積（隔壁及び外周壁の断面積に、セルの断面積を加えた面積）に対するセルの断面積の割合を意味する。
【００３７】
ハニカム構造部の形状は特に限定されず、例えば、端面が円形の筒状（円筒形状）、端面がオーバル形状の筒状、端面が多角形（四角形、五角形、六角形、七角形、八角形等）の筒状等の形状とすることができる。図１に示されるハニカム構造部４の形状は、端面が四角形（正方形）の筒状である。
【００３８】
外周壁３は、ハニカム構造部４の側面５を構成する壁である。外周壁３は、ハニカム構造部を作製する過程において、隔壁１とともに形成されたものであってもよい。例えば、隔壁１と外周壁３とを一度に押出成形して作製してもよい。また、先に、隔壁１のみを押出成形等により作製し、その隔壁１の外周部分に、セラミック材料を塗工して外周壁３を形成することもできる。
【００３９】
外周壁３は、厚肉であることが好ましい。外周壁３が厚肉であるとは、外周壁３が隔壁１より厚いことを意味する。外周壁３が厚肉であると、外周壁３の構造体としての強度が増大する。そのため、電極部２１，２１の接合時における熱応力に対する耐性を向上させることができる。その結果、外周壁におけるクラック等の損傷の発生を抑制し易くなる。また、ヒーターをハウジング内に収納した状態で使用する場合において、ハウジングの少なくとも一部に樹脂が使用されているときは、ヒーターが局所的に過熱することによって当該樹脂が劣化し、損傷することがある。外周壁３を厚肉として熱容量を増大させ、外周壁３の温度上昇を抑えるようにすると、当該樹脂の劣化による損傷を抑制することが可能となる。
【００４０】
外周壁３の厚さは、外周壁３の気孔率などにも拠るが、０．３〜５ｍｍが好ましく、０．５〜３ｍｍが更に好ましい。
【００４１】
本発明のヒーター１００は、ハニカム構造部４の隔壁１の表面に、絶縁破壊強度が１０〜１０００Ｖ／μｍである絶縁層を有するものであることが好ましい。絶縁層の絶縁破壊強度は、１００〜１０００Ｖ／μｍであることが更に好ましい。被加熱媒体としてセル２内を流通するクーラントは、自動車の部品から生じた金属性磨耗粉などを含んでいることがある。そのため、ヒーター１００を長期間使用することより、金属性磨耗粉が隔壁１に付着したり、堆積したりして、目詰まりすることがある。このような場合、ヒーター１００が短絡してしまう可能性がある。ハニカム構造部４の隔壁１の表面に、絶縁破壊強度が１０〜１０００Ｖ／μｍである絶縁層を有すると、被加熱媒体であるクーラントに含まれる金属性磨耗粉が隔壁１に付着や堆積して目詰まりすることに起因するヒーター１００の短絡を防ぐことができる。
【００４２】
前記絶縁層としては、隔壁１に含まれるセラミックス成分が酸化して作られる酸化膜を挙げることができる。このような酸化膜は、ハニカム構造部４を酸化雰囲気下で高温処理することにより形成することができる。
【００４３】
あるいは、隔壁１の表面を絶縁性樹脂によってコーティングすることにより、絶縁層を設けることも可能である。本発明のヒーターでは、隔壁の表面の絶縁層が絶縁性樹脂からなる場合、絶縁性樹脂としては、例えば、ＥＰＤＭ、エチレンプロピレン共重合体、ポリイミド、ポリアミドイミドなどの一般的に用いられている樹脂を用いることができる。
【００４４】
絶縁層として、セラミックコート層、ＳｉＯ２系のガラスコート層、又は、セラミックスと「ＳｉＯ２系のガラス」との混合物のコート層からなるものを設けることも可能である。
【００４５】
セラミックコート層としては、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＣｅＯ２などの酸化物を主成分とするものや、窒化物を主成分とするものを挙げることができる。酸化物を主成分とするものと窒化物を主成分とするものでは、酸化物を主成分とするものの方が大気中における安定性が高い。一方、窒化物を主成分とするものは、より熱伝導に優れる。ＳｉＯ２系のガラスコート層としては、ＳｉＯ２を主成分とするものを挙げることができる。セラミックとＳｉＯ２系のガラスとの混合物のコート層としては、ＳｉＯ２と「Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＣｅＯ２などの成分」との混合物を主成分とするものを挙げることができる。尚、絶縁層の構成成分は、耐電圧の要求値に応じて適宜選択することができる。
【００４６】
セラミックコート層、ＳｉＯ２系のガラスコート層、及びセラミックとＳｉＯ２系のガラスとの混合物のコート層の形成には、それぞれ湿式による方法または乾式による方法を採用することができる。
【００４７】
湿式による方法としては、ハニカム構造部を、絶縁層形成用スラリー、絶縁層形成用コロイド、及び絶縁層形成用溶液の何れかに浸漬し、その後、余剰分を除去し、乾燥させた後、焼成する方法を挙げることができる。
【００４８】
例えば、「酸化物を主成分とする絶縁層」を形成する場合、絶縁層形成用スラリー、及び絶縁層形成用コロイドとしては、Ａｌ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｃｅ等の金属源またはその酸化物を含むものを用いることができる。「酸化物を主成分とする絶縁層」は、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＣｅＯ２などを主成分とする絶縁層のことである。また、絶縁層形成用溶液としては、Ａｌ（ＯＣ３Ｈ７）３、Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４などの金属アルコキシド溶液を用いることができる。湿式による方法における焼結温度は、主成分によって適宜決定することができる。湿式による方法における焼結温度は、例えばＳｉＯ２を主成分とする絶縁層の場合、１１００〜１２００℃であることが好ましい。また、Ａｌ２Ｏ３を主成分とする絶縁層の場合、１３００〜１４００℃であることが好ましい。
【００４９】
「窒化物を主成分とする絶縁層」を形成する場合、ハニカム構造部を、絶縁層形成用スラリー、及び絶縁層形成用コロイド、絶縁層形成用溶液の何れかに浸漬し、その後、余剰分を除去し、乾燥させる。その後、窒素またはアンモニアを含む還元雰囲気にて窒化する。このようにして、窒化物を主成分とする絶縁層を形成することができる。窒化物としては、絶縁性を有しながら熱伝導が高いＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４等を挙げることができる。
【００５０】
乾式による方法は、静電スプレー法などを挙げることができる。静電スプレー法により絶縁層を形成するには、例えば以下のように行うことができる。まず、絶縁性物質の粉末（絶縁性粒子）または「絶縁性粒子を含むスラリー」に電圧を印加して負（または正）に帯電させる。その後、正（または負）に帯電させたハニカム構造部に、帯電させた「絶縁性粒子、または絶縁性粒子を含むスラリー」を吹き付ける。このようにして絶縁層を形成する。
【００５１】
絶縁層の膜厚は、所望の耐電圧に応じて適宜設定することができる。絶縁層の膜厚が厚いと、絶縁性が高くなるものの、被加熱媒体であるクーラントを加熱するには熱抵抗が大きくなる。これは、絶縁層が隔壁に比較して熱伝導が低くなり易いためである。更に、絶縁層の膜厚が厚いと、ヒーターの圧力損失が大きくなる。そのため、絶縁層の膜厚は絶縁性が確保できる範囲内において薄い方が好ましい。具体的には、絶縁層の膜厚は、隔壁の膜厚よりも薄いことが好ましい。更に具体的には、材質毎の絶縁破壊強度に拠るが、１０μｍ以下であることが好ましく、５μｍ以下であることが更に好ましく、３μｍ以下であることが特に好ましい。絶縁層の膜厚が上記範囲であると、熱抵抗を低く維持しつつ、ハニカム構造部の圧力損失が増加することを防止できる。
【００５２】
尚、絶縁層の膜厚は、絶縁層の平均膜厚を意味する。また、ここで言う絶縁層の膜厚は、断面サンプルを用いて光学顕微鏡や電子顕微鏡により観察して計測した値である。ここで、「断面サンプル」は、ヒーターの一部を切り出したサンプルであり、隔壁の壁面に直交する切断面を有するサンプルである。また、例えば、絶縁層が酸化膜である場合に、前記のような厚さの酸化膜を形成するためには、焼成温度を１２００〜１４００℃とすることが好ましい。また、水蒸気雰囲気下で焼成し、酸化膜を形成することも好ましい方法である。更に、焼成時間を調整することにより、酸化膜の膜厚を調整することもできる。焼成時間が長くなるほど、酸化膜の厚さは厚くなる。
【００５３】
本発明において、一対の電極部２１，２１は、ハニカム構造部４に通電するためのものである。本実施形態のヒーター１００においては、一対の電極部２１，２１における一方の電極部２１と他方の電極部２１とが、ハニカム構造部４を側方から挟み込むように、ハニカム構造部４の側面５に接合されている。一対の電極部２１，２１間に電圧を印加することにより、隔壁１が通電して、ハニカム構造部４が発熱する。
【００５４】
電極部２１の材質としては、例えば、ステンレス、銅、ニッケル、アルミニウム、モリブデン、タングステン、ロジウム、コバルト、クロム、ニオブ、タンタル、金、銀、白金、パラジウム、及びこれら金属の合金等を挙げることができる。また、電極部２１は、Ｃｕ／Ｗ複合材、Ｃｕ／Ｍｏ複合材、Ａｇ／Ｗ複合材、ＳｉＣ／Ａｌ複合材、Ｃ／Ｃｕ複合材等の複合材を用いて形成されたものであってもよい。「Ｃｕ／Ｗ複合材」とは、銅タングステン複合材を意味する。「Ｃｕ／Ｍｏ複合材」とは、銅モリブデン複合材を意味する。「Ａｇ／Ｗ複合材」とは、銀タングステン複合材を意味する。「ＳｉＣ／Ａｌ複合材」とは、ＳｉＣとアルミニウムの複合材を意味する。「Ｃ／Ｃｕ複合材」とは、炭素と銅の複合材を意味する。
【００５５】
電極部２１の材質としては、電気抵抗が低く、熱膨張係数が低く、その熱膨張係数がハニカム構造部４のセラミックスに近くなることが望ましい。電気抵抗が低いことが望ましい理由としては、電気抵抗が高いと、通電時に電極部自身の発熱により問題を生じる場合があるためである。また、熱膨張係数が低いことが望ましい理由としては、以下の通りである。電極材の熱膨張係数がセラミックスに対して高い場合には、電極部２１の接合時に発生する熱応力が大きくなり、界面剥離やセラミックス側（ハニカム構造部４側）へのクラック発生により問題を生じる場合があるためである。
【００５６】
電極部２１の材質については、熱応力によるセラミックス側へのクラックの発生や電極の界面剥離、電極部自身の発熱、コストの点等のバランスを考慮して適宜選択することができる。例えば、アルミニウムについては、電気抵抗が低いものの熱膨張係数が高いために熱応力によって電極部２１が剥離し易くなる場合がある。また、ステンレスについては、電気抵抗が比較的高いために電極部自身の発熱の点で問題となる場合がある。また、金、銀、白金、パラジウム、及びロジウム等の貴金属材質については、特に金、銀の電気抵抗が低いものの、材料コスト上問題となる場合がある。前記複合材を用いて形成された電極部は、電気抵抗が低いことに加え、熱膨張係数が、例えばアルミニウム等の他の純金属よりも低く、その熱膨張係数がハニカム構造部を構成するセラミックスに近いため、熱サイクル時の熱応力を低減する効果を期待できる。また、モリブデンやタングステンのように、他の金属と比較して熱膨張係数が低い材質でも同様の効果が得られる。
【００５７】
本発明においては、一対の電極部２１，２１のそれぞれが、ハニカム構造部４のセル２の延びる方向に延びる帯状に形成されていることが好ましい。また、セル２の延びる方向に直交する断面において、一方の電極部２１が、他方の電極部２１に対して、ハニカム構造部４の中心を挟んで反対側に配設されていることが好ましい。図１の実施形態においては、端面が四角形の筒状に形成されたハニカム構造部４の向かい合う２つの側面５に、一対の電極部２１が配設された場合の例を示している。このように構成することによって、一対の電極部２１，２１間に電圧を印加したときの、ハニカム構造部４の温度分布の偏りを抑制することができる。
【００５８】
一対の電極部２１，２１は、電源等との電気的接続を確保するための端子部２２を有していてもよい。端子部２２の形状、大きさは、特に限定されない。端子部２２の形状、大きさは、通電時に端子部自身の抵抗発熱が問題とならなければ、電極部２１の形状、大きさに合わせて適宜決定することができる。
【００５９】
本発明のヒーター本体を作製する際には、板状又は膜状の電極部２１を、ハニカム構造部４とは別に作製し、作製した電極部２１を、ハニカム構造部４の２つの側面５に接合することが好ましい。一対の電極部２１，２１をハニカム構造部４の側面５に接合する方法としては、例えば、ハニカム構造部４の側面５に導電性接合材を配置し、この導電性接合材によって、電極部２１とハニカム構造部４の側面５とを接合する方法を挙げることができる。このような接合方法を採用する場合、上述した導電性接合材が、６０〜２００℃で焼成されて導電性接合部２３を形成していることが好ましい。
【００６０】
これは、導電性接合材が６０〜２００℃で焼成される際に、ハニカム構造部４と一対の電極部２１，２１とが、導電性接合材（焼成後は、導電性接合部２３）を介して接合されることを意味する。本明細書において、被焼成物（例えば、導電性接合材）を「焼成する」とは、加熱により被焼成物の一部を溶融させ、被焼成物の構成要素同士を結合させて、被焼成物を焼成物（例えば、導電性接合部）とすることを意味する。導電性接合材が、焼成されて焼成物である導電性接合部２３になる際に、ハニカム構造部４及び電極部２１が、当該導電性接合部２３を介して接合される。
【００６１】
ここで、「ポリアミド樹脂、脂肪族アミン及び銀フレーク」を含有する導電性ペーストを導電性ペーストＡとする。また、「銀化合物、ケイ酸塩溶液及び水」を含有する導電性ペーストを導電性ペーストＢとする。また、「ニッケル粉末及びケイ酸塩溶液」を含有する導電性ペーストを導電性ペーストＣとする。ここで、ニッケル粉末は、導電性ペーストＣ全体に対して３０〜６０質量％含有されていることが好ましい。また、「酸化アルミニウム、グラファイト及びケイ酸塩溶液」を含有する導電性ペーストを導電性ペーストＤとする。この場合、導電性接合材としては、導電性ペーストＡ、導電性ペーストＢ、導電性ペーストＣ、及び、導電性ペーストＤからなる群から選択される１種であることが好ましい。従って、導電性接合部２３は、導電性ペーストＡ、導電性ペーストＢ、導電性ペーストＣ、及び導電性ペーストＤからなる群から選択される１種を焼成したものであることが好ましい。導電性接合部２３の材質を前記のようにすることにより、本実施形態のヒーター１００は、通電による発熱性能が良好になる。更に、前記のような導電性接合材を用いて接合する場合は、一般的なロウ接合などに比べて接合温度が低い。即ち、接合温度が２００℃以下である。そのため、熱応力が低減されることから、セラミックスを主成分とするハニカム構造部４と電極部２１とを接合した際に、ハニカム構造部４にクラックが発生することを防止することができる。更に、電極部２１がハニカム構造部４から剥れることを防止することができる。
【００６２】
また、一対の電極部２１，２１とハニカム構造部４とを接合する導電性接合部２３は、溶射法、コールドスプレー法、又はメッキ法によって形成された、金属を含有するものであってもよい。このような導電性接合部２３は、一対の電極部２１，２１とともに「電極」としての機能を発揮する。また、このような導電性接合部２３は、ハニカム構造部４の表面上に、電気抵抗が低い層として直接形成することができる点で好ましい。これにより、ハニカム構造部４に大きな電流を流すことができる。
【００６３】
溶射法、コールドスプレー法、又はメッキ法によって導電性接合部２３を形成する場合、導電性接合部２３の材質としては、これまでに説明した電極部２１の材質と同様の材質を挙げることができる。導電性接合部２３の材質としては、上述した電極２１部と同様に、電気抵抗が低く、熱膨張係数が低く、その熱膨張係数がハニカム構造部４のセラミックスに近くなることが望ましい。電気抵抗が高いと、通電時に導電性接合部自身の発熱により問題が発生することがある。また、熱膨張係数がセラミックスに対して高いと、導電性接合部２３とハニカム構造部４との界面が剥離したり、ハニカム構造部４にクラックが発生したりすることがある。
【００６４】
溶射法としては、例えば、プラズマ溶射法、高速フレーム溶射法（ＨＶＯＦ法）、アーク溶射法、フレーム溶射法などを挙げることができる。
【００６５】
溶射法による導電性接合部２３の形成方法としては、具体的には、以下のような方法を挙げることができる。まず、ハニカム構造部４の側面のうち電極部２１を配設する２つの側面（電極部配設面）をサンドブラスト処理する。このサンドブラスト処理により前記電極部配設面を表面粗化するとともに、前記電極部配設面から酸化膜層を除去する。次に、前記電極部配設面以外の側面に、この側面を覆うように保護カバーを配設する。次いで、前記電極部配設面に、加熱溶融させた粉末原料を吹き付ける。このようにして電極部配設面上に、導電性接合部２３となる塗膜を形成することができる。粉末原料としては、例えば、純ニッケル、ニッケル合金、純アルミニウム、アルミニウム合金、純銅、銅合金、純モリブデン、純タングステンなどを挙げることができる。また、粉末原料を加熱溶融させる温度は、前記の溶射法によって異なり、適宜設定することが好ましい。
【００６６】
このような溶射法によれば、導電性接合部２３が完全には緻密化し難い。即ち、溶射法によれば、その内部に複数の気孔が形成された導電性接合部２３を作製することができる。このような導電性接合部２３は、気孔が形成されていることによりヤング率が低下するため、熱応力に対する緩和機能が向上したものとなる。
【００６７】
コールドスプレー法による導電性接合部２３の形成方法としては、具体的には、以下のような方法を挙げることができる。まず、前記溶射法と同様にして、電極部配設面をサンドブラスト処理し、前記電極部配設面以外の側面にこの側面を覆うように保護カバーを配設する。次に、キャリアガスとして約２００〜６００℃程度の窒素ガス、アルゴンガス、空気などのガスを用いて、粉末原料を前記電極部配設面に超高速で衝突させる。このように、超高速で粉末原料を前記電極部配設面に衝突させることにより、粉末原料が固相状態のまま塑性変形する。このようにして前記電極部配設面上に前記粉末原料に由来する塗膜を形成することができる。キャリアガスは、粉末原料の融点又は軟化点よりも低い温度に設定される。
【００６８】
コールドスプレー法において粉末原料として用いることができるものは、主に、前記溶射法で用いることができる粉末原料に比べて塑性変形し易い軟質金属である。また、コールドスプレー法は、粉末原料の溶融温度が溶射法に比べて低いため、粉末原料の熱変質や酸化が発生し難い。そのため、バルク（固体状の固まり）の材料特性に近いという利点がある。
【００６９】
粉末原料としては、例えば、純ニッケル、純アルミニウム、純銅などを挙げることができる。
【００７０】
メッキ法による導電性接合部２３の形成方法としては、具体的には、以下のような方法を挙げることができる。まず、前記溶射法と同様にして、前記電極部配設面をサンドブラスト処理し、前記電極部配設面以外の側面にこの側面を覆うように保護カバーを配設する。次に、前記電極部配設面にメッキ処理を行う。このようにして前記電極部配設面上に導電性接合部２３となる塗膜を形成することができる。
【００７１】
メッキ法としては、無電解メッキ法、電解メッキ法、又はこれらを組み合わせた方法などを挙げることができる。尚、無電解メッキ法では、膜厚が厚い導電性接合部を形成することが困難になる傾向がある。そのため、無電解メッキ法により下層（即ち、導電性接合部からなる第１層）を形成した後、この下層上に電解メッキ法により上層（即ち、導電性接合部からなる第２層）を形成することができる。このように無電解メッキ法と電解メッキ法とを組み合わせることにより、膜厚の厚い導電性接合部を形成することができる。
【００７２】
メッキ法に用いるメッキ材料としては、例えば、純ニッケル、純銅などを挙げることができる。
【００７３】
尚、導電性接合部は、溶射法、コールドスプレー法、メッキ法などの方法を組み合わせて形成することもできる。例えば、無電解メッキ法により前記下層を形成した後、この下層上にコールドスプレー法により前記上層を形成することができる。この場合、この下層と上層とからなるものが導電性接合部２３となる。このように複数の方法を組み合わせることにより、導電性接合部２３を厚く形成することができる。尚、上記各方法において、サンドブラスト処理及び保護カバーを配設する操作は、適宜採用すればよい。
【００７４】
本発明のヒーターは、通常、流体（被加熱媒体であるクーラント）の循環路の中に格納された状態で使用される。本発明のヒーターにおいて、通電によりハニカム構造部が発した熱は、ハニカム構造部の隔壁からセル内を流通するクーラントに伝達され、クーラントの温度を上昇させる。このように、本発明のヒーターでは、ハニカム構造部自体が発熱部であるとともに伝熱部でもある。即ち、発熱部と伝熱部とが一体（同一）であり、それらの間に熱抵抗となる中間介在物が存在しないため、熱効率が高く、部品点数も少ない。また、この一体となった発熱部と伝熱部とが、表面積の大きなハニカム構造であるため、被加熱媒体であるクーラントと接触する面積（伝熱面積）が大きい。更に、既述のとおり、ハニカム構造部の比抵抗は、ＰＴＣヒーターに用いられているＰＴＣ素子の比抵抗に比べ、著しく低いものであるため、低比抵抗化により出力密度（単位体積あたりの出力）を高めることができる。また、出力密度をかなり高く設定しても、被加熱媒体であるクーラントの加熱に際して、圧力損失及び躯体温度が上昇しすぎることがないように、ハニカム構造部の隔壁の厚さとセル密度との組合せが最適化されている。本発明のヒーターは、このような構成を有することにより、熱効率が高く、小型化が可能であるとともに、即温性に優れ、容易かつ低コストで製造することができる。
【００７５】
（２）ヒーターの製造方法：
次に、本実施形態のヒーターを製造する方法について説明する。尚、ここでは、ハニカム構造部が、Ｓｉ含浸ＳｉＣを主成分とする材料で構成されたヒーターの製造方法の一例を示すが、本実施形態のヒーターを製造する方法については、以下の製造方法に限定されることはない。
【００７６】
まず、ＳｉＣ粉体、金属Ｓｉ粉体、水、有機バインダーなどを混ぜ合わせ、混練して坏土を調製する。そして、この坏土をハニカム形状に成形してハニカム成形体を作製する。その後、得られたハニカム成形体を不活性ガス雰囲気中において焼成することによりハニカム構造体を形成する。その後、得られたハニカム構造体に、不活性ガス雰囲気中においてＳｉを含浸することにより、Ｓｉ含浸ＳｉＣを主成分とするハニカム構造部を作製することができる。
【００７７】
尚、上記したＳｉ含浸ＳｉＣを主成分とするハニカム構造部の作製方法において、ＳｉＣ粉体、水、有機バインダーなどを混ぜ合わせ、混練して坏土を調製してもよい。即ち、坏土の原料には、金属Ｓｉ粉体が含まれていなくともよい。
【００７８】
また、Ｓｉ含浸ＳｉＣを主成分とするハニカム構造部を作製する際には、｛金属Ｓｉの含有量／（金属Ｓｉの含有量＋ＳｉＣの含有量）｝×１００（％）という式によって算出される金属Ｓｉの含有率が５〜５０％であることが好ましい。また、この金属Ｓｉの含有率が１０〜４０％であることが更に好ましい。このように構成することによって、隔壁や外周壁の強度を保ちながら、その比抵抗を適当な大きさにすることができる。
【００７９】
隔壁の表面には、絶縁層として、ＳｉＣが酸化して形成されたＳｉＯ２膜（酸化膜）が形成されていることが好ましい。隔壁の表面に酸化膜を形成する際には、大気などの酸化雰囲気下で高温処理を施すことが好ましい。隔壁の主成分がＳｉ含浸ＳｉＣである場合には、例えば、大気中、１２００℃、６時間の条件で処理することが好ましい。これにより、隔壁の表面に酸化膜を形成することができる。
【００８０】
次に、ハニカム構造部の側面に配置する一対の電極部を形成する。電極部の材質としては、例えば、ステンレス、銅、ニッケル、アルミニウム、モリブデン、タングステン、ロジウム、コバルト、クロム、ニオブ、タンタル、金、銀、白金、パラジウム、及びこれら金属の合金等を挙げることができる。電極部の材質については、上述したように、熱応力によるセラミックスへのクラックの発生や電極の界面剥離、電極部自身の発熱、コストの点等のバランスを考慮して適宜選択することができる。また、電極部には、熱膨張係数が低く、その熱膨張係数がハニカム構造部のセラミックスに近くなるために、熱サイクル時の熱応力の低減に効果がある、モリブデン、タングステン、Ｃｕ／Ｗ複合材、Ｃｕ／Ｍｏ複合材、Ａｇ／Ｗ複合材、ＳｉＣ／Ａｌ複合材、Ｃ／Ｃｕ複合材等の複合材を用いて形成してもよい。
【００８１】
次いで、電極部を形成するために、ハニカム構造部の側面から酸化膜層を、機械加工により除去することが好ましい。それにより、ハニカム構造部の側面に、Ｓｉ−ＳｉＣ層を露出させることが好ましい。ハニカム構造部における、酸化膜層が除去される側面は、電極部を配設する２つの側面である。そして、導電性を有するＳｉ−ＳｉＣ層を露出させた後に、当該２つの側面に、導電性接合材を塗布することが好ましい。
【００８２】
導電性接合材としては、上述の導電性ペーストＡ、導電性ペーストＢ、導電性ペーストＣ、及び、導電性ペーストＤからなる群から選択される１種であることが好ましい。
【００８３】
続いて、導電性接合材の上から電極部を貼り付ける。これにより、ハニカム構造部の側面に、導電性接合材によって電極部が貼り付けられた状態となる。
【００８４】
最後に、電極部が貼り付けられたハニカム構造部を焼成して、ハニカム構造部と電極部とを接合し、本発明のヒーターを得る。焼成条件は、大気中、６０〜２００℃、０．５〜２時間とすることが好ましい。
【実施例】
【００８５】
以下、本発明のヒーターを実施例により更に具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例によって何ら限定されるものではない。
【００８６】
（実施例１：従来品の約２倍の出力密度を有するヒーターにおけるハニカム構造部の隔壁の厚さとセル密度との組合せの検討）
まず、ＳｉＣ粉体、有機質バインダー、及び水を混ぜ合わせ、混練して坏土を調製した。次に、この坏土をハニカム状に成形して、ハニカム成形体を作製した。次いで、得られた成形体上に金属Ｓｉの塊を載置し、減圧アルゴン（Ａｒ）ガス雰囲気中において焼成することにより、成形体中にＳｉ含浸させ、Ｓｉ含浸ＳｉＣを主成分とするハニカム構造部を作製した。
【００８７】
このような手順で、２ｍｉｌ、４ｍｉｌ、１２ｍｉｌ、２０ｍｉｌ、３０ｍｉｌという５通りの隔壁の厚さに対し、５０ｃｐｓｉ、１００ｃｐｓｉ、３００ｃｐｓｉ、６００ｃｐｓｉ、９００ｃｐｓｉ、１２００ｃｐｓｉという６通りのセル密度を組合せたハニカム構造部を作製した。但し、それら隔壁の厚さとセル密度との組合せの内、開口率が６０〜９０％とならないような組合せ（表２中において、「−」となっているセル密度と隔壁の厚さとの組合せ）のハニカム構造部は、圧力損失と発熱密度を考慮すると、あまり現実的ではないため作製していない。このため、実際に作製されたハニカム構造部における隔壁の厚さとセル密度との組合せは全部で１２通りである。尚、１ｍｉｌは、１０００分の１インチであり、約０．０２５ｍｍに相当する。また、ｃｐｓｉはセル／平方インチのことであり、１００ｃｐｓｉは、約１５．５セル／ｃｍ２に相当する。
【００８８】
これらハニカム構造部の形状（全体形状）は、端面が正方形の筒状であった。また、ハニカム構造部の寸法は、ハニカム構造部の端面における正方形の一辺の長さが、７５ｍｍであり、ハニカム構造部のセルの延びる方向の長さは、４０ｍｍであった。
【００８９】
これらハニカム構造部の４つの側面のうち平行な一対の面、及び、２つの電極部の、それぞれの片方の面に、導電性接合材を塗布した。導電性接合材としては、ニッケル粉末及びケイ酸塩溶液を含有する導電性ペースト用いた。ハニカム構造部の前記平行な一対の面に、それぞれ導電性接合材を塗布した電極部を貼り付けた後、焼成して、ハニカム構造部の側面に一対の電極部を接合した。尚、導電性接合材を焼成する（電極部をハニカム構造部に接合する）際の条件は、温度１００℃、保持時間６０分間とした。電極部の材質は、純金属Ｎｉ（純度９９．９％以上）とした。また、電極部は、表面をサンドブラストにより表面粗化処理したものを用いた。
【００９０】
こうしてハニカム構造部の隔壁の厚さとセル密度との組合せが異なる１２通りのヒーターを作製した。尚、これらのヒーターは、出力が一定（５ｋＷ）となるように、ハニカム構造部の比抵抗が調整されている。また、これらのヒーターは、ハニカム構造部の寸法を前記のような値にすることにより、従来品の約２倍の出力密度を有するように調整されている。ここで言う従来品とは、特許文献１に記載された構造のＰＴＣヒーターであって、ＰＴＣ素子、電極板、絶縁層、及び、熱媒体流通ボックスを組み合わせた状態での寸法が、幅５５ｍｍ×高さ４５ｍｍ×長さ１７５ｍｍとなるように作製したものであり、その具体的な出力密度は、１１．５ｋＷ／Ｌであった。
【００９１】
これらの１２通りのヒーターを用い、投入電力、電圧、流量及び流体初期温度を表１に示すように設定して、流体（被加熱媒体であるクーラント）の加熱を行い、当該加熱時における躯体温度と圧力損失とを測定し、その測定結果に基づいて、各ヒーターの評価を行った。具体的な評価方法としては、躯体温度と圧力損失との両方が表１に示す条件を満たしている場合を「Ａ」とし、躯体温度と圧力損失との両方又は一方が表１に示す条件を満たしていない場合を「Ｂ」とした。その評価結果を表２に示す。
【００９２】
【表２】
2014054935.tif 000004
【００９３】
表２に示すとおり、ハニカム構造部の隔壁の厚さが、０．０５〜０．５ｍｍの範囲内に含まれるとともに、セル密度が、９．３〜１８６セル／ｃｍ２の範囲内に含まれるヒーターは、従来品の約２倍の出力密度であっても、評価結果が「Ａ」であった。一方、ハニカム構造部の隔壁の厚さ及び／又はセル密度が、前記範囲内に含まれないヒーターは、評価結果が「Ｂ」、即ち、躯体温度及び／又は圧力損失が表１に示す条件を満足しないものであった。
【００９４】
（実施例２：従来品の約５倍の出力密度を有するヒーターにおけるハニカム構造部の隔壁の厚さとセル密度との組合せの検討）
実施例１と同様にして、ハニカム構造部の隔壁の厚さとセル密度との組合せが異なる１２通りのヒーターを作製した。但し、これらのヒーターは、ハニカム構造部の寸法を実施例１よりも小型にすることにより、従来品の約５倍の出力密度を有するように調整されている。ハニカム構造部の具体的な寸法は、ハニカム構造部の端面における正方形の一辺の長さが、５５ｍｍであり、ハニカム構造部のセルの延びる方向の長さは、３０ｍｍであった。
【００９５】
これらの１２通りのヒーターを用い、投入電力、電圧、流量及び流体初期温度を表１に示すように設定して、流体（被加熱媒体であるクーラント）の加熱を行い、当該加熱時における躯体温度と圧力損失とを測定し、その測定結果に基づいて、各ヒーターの評価を行った。具体的な評価方法は、実施例１の場合と同様である。その評価結果を表３に示す。
【００９６】
【表３】
2014054935.tif 000005
【００９７】
表３に示すとおり、ハニカム構造部の隔壁の厚さが、０．０５〜０．３ｍｍの範囲内に含まれるとともに、セル密度が、２３．２〜１８６セル／ｃｍ２の範囲内に含まれるヒーターは、従来品の約５倍の出力密度であっても、評価結果が「Ａ」であった。
【００９８】
（実施例３：従来品の約１０倍の出力密度を有するヒーターにおけるハニカム構造部の隔壁の厚さとセル密度との組合せの検討）
実施例１と同様にして、ハニカム構造部の隔壁の厚さとセル密度との組合せが異なる１２通りのヒーターを作製した。但し、これらのヒーターは、ハニカム構造部の寸法を実施例２よりも更に小型にすることにより、従来品の約１０倍の出力密度を有するように調整されている。ハニカム構造部の具体的な寸法は、ハニカム構造部の端面における正方形の一辺の長さが、４１ｍｍであり、ハニカム構造部のセルの延びる方向の長さは、２５ｍｍであった。
【００９９】
これらの１２通りのヒーターを用い、投入電力、電圧、流量及び流体初期温度を表１に示すように設定して、流体（被加熱媒体であるクーラント）の加熱を行い、当該加熱時における躯体温度と圧力損失とを測定し、その測定結果に基づいて、各ヒーターの評価を行った。具体的な評価方法は、実施例１の場合と同様である。その評価結果を表４に示す。
【０１００】
【表４】
2014054935.tif 000006
【０１０１】
表４に示すとおり、ハニカム構造部の隔壁の厚さが、０．０５〜０．１ｍｍの範囲内に含まれるとともに、セル密度が、４８〜１８６セル／ｃｍ２の範囲内に含まれるヒーターは、従来品の約１０倍の出力密度であっても、評価結果が「Ａ」であった。
【０１０２】
（実施例４：ハニカム構造部の比抵抗の検討）
ハニカム構造部の形状及び寸法、並びに隔壁の厚さ及びセル密度が同一であり、比抵抗のみが異なる複数のヒーターを作製した。これらのヒーターにおけるハニカム構造部の具体的な形状は、端面が正方形の筒状であった。また、これらのヒーターにおけるハニカム構造部の具体的な寸法は、ハニカム構造部の端面における正方形の一辺の長さが、７５ｍｍであり、ハニカム構造部のセルの延びる方向の長さは、４０ｍｍであった。また、ハニカム構造部の隔壁の厚さは、４ｍｉｌ（０．１ｍｍ）であり、セル密度は、６００ｃｐｓｉ（９３セル／ｃｍ２）であった。尚、このような構造のハニカム構造部を有するヒーターの圧力損失が、表１に示す条件を満たすことは、予め確認している。これらヒーターの作製方法は、基本的に実施例１と同様であるが、ハニカム構造部の焼成時において、金属Ｓｉの含浸量を変えることにより、それぞれのヒーターの比抵抗を異なる値に調整した。
【０１０３】
これらハニカム構造部の比抵抗のみが異なる複数のヒーターを用い、投入電力、電圧、流量及び流体初期温度を表１に示すように設定して、流体（被加熱媒体であるクーラント）の加熱を行い、当該加熱時における流体温度と躯体温度とを測定した。
【０１０４】
その結果、ハニカム構造部の比抵抗が、６．８〜９．５Ω・ｃｍであるヒーターは、流体温度と躯体温度とが表１に示す条件を満たすことが確認された。また、ハニカム構造部の隔壁の厚さとセル密度とを、圧力損失、発熱密度等を考慮した現実的な範囲内で様々な値に変更して、比抵抗が異なる複数のヒーターを作製し、同様に流体温度と躯体温度とを測定した。その結果、比抵抗が、４〜２５Ω・ｃｍであるヒーターは、流体温度と躯体温度とが表１に示す条件を満たし得ることが確認された。一方、ハニカム構造部の比抵抗が４Ω・ｃｍ未満であるヒーターは、躯体温度が１００℃を超え、表１に示す条件を満たすことができなかった。また、ハニカム構造部の比抵抗が２５Ω・ｃｍを超えるヒーターは、流体温度が７０℃未満となり、表１に示す条件を満たすことができなかった。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明は、クーラントを被加熱媒体とし、車内暖房のため自動車に搭載して使用されるヒーター（クーラント加熱型車載空調用ヒーター）として、好適に利用することができる。
【符号の説明】
【０１０６】
１：隔壁、２：セル、３：外周壁、４：ハニカム構造部、５：側面、１１：一方の端面、１２：他方の端面、２１：電極部、２２：端子部、２３：導電性接合部、１００：ヒーター。
【図１】
2014054935.tif 000007
【図２】
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