(57)【要約】【課題】  通電発熱素子列２３に通電された瞬間の、突入電流発生による不具合を軽減する。【解決手段】  少なくとも通電発熱素子列２３と熱交換フィン部２２とを積層して構成した電気ヒータであり、通電発熱素子列２３へ通電する回路に、直流抵抗３３を直列に接続する第１回路３３ａと、直流抵抗３３を介さない第２回路３３ｂと、第１、第２回路３３ａ、３３ｂを切り替えるリレー装置３４とを設け、通電発熱素子列２３へ通電する場合、第１回路３３ａ側から通電を開始し、その後に第２回路３３ｂ側へ切り替えるようにしている。  これは、突入電流発生の間のみ通電回路に直流抵抗３３を直列に接続させ、通電発熱素子列２３の抵抗分に直流抵抗３３の抵抗分が加算され、その分突入電流を抑制するようにしたものである。これによれば、通電発熱素子列２３に通電された瞬間の、突入電流発生による不具合を軽減することができる。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも通電発熱部（２３）と熱交換部材（２２）とを積層して構成した電気ヒータであり、
前記通電発熱部（２３）へ通電する回路に、直流抵抗手段（３３）を直列に接続する第１回路（３３ａ）と、前記直流抵抗手段（３３）を介さない第２回路（３３ｂ）と、前記第１、第２回路（３３ａ、３３ｂ）を切り替える回路切替手段（３４）とを設け、
前記通電発熱部（２３）へ通電する場合、前記第１回路（３３ａ）側から通電を開始し、その後に前記第２回路（３３ｂ）側へ切り替えることを特徴とする電気ヒータ。
【請求項２】
前記回路切替手段（３４）の作動を制御する接続制御手段（３５）を備え、
前記接続制御手段（３５）は、前記通電発熱部（２３）への通電を開始してから所定時間（Ｔ）後に、前記第１回路（３３ａ）側から前記第２回路（３３ｂ）側へ切り替えるよう前記回路切替手段（３４）を制御することを特徴とする請求項１に記載の電気ヒータ。
【請求項３】
前記通電発熱部（２３）が３列以上あり、暖房開始時には複数の前記通電発熱部（２３）に漸次通電させていく電気ヒータにおいて、
前記直流抵抗手段（３３）および前記回路切替手段（３４）は、複数の前記通電発熱部（２３）に接続された共通電極（２４Ｃ）に接続したことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の電気ヒータ。
【請求項４】
前記回路切替手段（３４）として、リレー装置（３４）を用いたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の電気ヒータ。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の電気ヒータ（２０）を補助ヒータとして備え、暖房開始時に前記通電発熱部（２３）に通電させることを特徴とする車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも通電発熱部と熱交換部材とを積層して構成した電気ヒータ、およびこれを用いた車両用空調装置に関するものであり、車両用空調装置における暖房開始時の補助熱源として用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
電気ヒータの一形態として、特許文献１に示されるような放熱フィンと通電発熱素子列と電極板とを幾層かに積層した構造が周知である。また、本出願人は、このような電気ヒータを車両用空調装置の暖房用補助熱源として用い、暖房開始時は最大消費電力を低減するため漸次通電発熱素子列に通電するようにしたものを特許文献２で開示している。尚、このような電気ヒータの通電発熱素子として、通常一般的には正特性サーミスタ（ＰＴＣ素子）が用いられている。
【特許文献１】特開平７−１９７８１号公報
【特許文献２】特開平５−１６９９６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
図６は従来のＰＴＣヒータ２０の熱交換コア部概略構成図であり、図７は図６のＰＴＣヒータ２０の概略回路図である。図６・図７に示すように、熱交換フィン構成体２２と通電発熱素子列２３と電極板２４とを順次積層し、通電発熱素子列２３が３列以上となると、２つの素子列２３へ通電させる共通電極２４Ｃが発生する。尚、図７中の３１はヒューズ、３２は通電スイッチである。また、これらの符号は後述する実施形態での符号と対応するため、ここでの説明は省略する。
【０００４】
また、図８は複数の素子列２３を段階的に通電させていくことを示すグラフであり、図４は従来と本発明での暖房開始直後の電流推移を表すグラフである。そして、上記特許文献２に示されるよう、暖房開始時は最大消費電力を低減するため漸次素子列２３に通電する場合、共通電極２４Ｃが入ると一度に２つの素子列２３が通電状態となり（図８参照）、大きな突入電流が発生（図４中の従来参照）して瞬間的に電圧低下が大きくなり、ヘッドライトがちらつくなどの不具合が生じる場合がある。
【０００５】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みて成されたものであり、その目的は、通電発熱素子列に通電された瞬間の、突入電流発生による不具合を軽減することのできる電気ヒータおよび車両用空調装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記目的を達成するために、請求項１ないし請求項５に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、少なくとも通電発熱部（２３）と熱交換部材（２２）とを積層して構成した電気ヒータであり、通電発熱部（２３）へ通電する回路に、直流抵抗手段（３３）を直列に接続する第１回路（３３ａ）と、直流抵抗手段（３３）を介さない第２回路（３３ｂ）と、第１、第２回路（３３ａ、３３ｂ）を切り替える回路切替手段（３４）とを設け、通電発熱部（２３）へ通電する場合、第１回路（３３ａ）側から通電を開始し、その後に第２回路（３３ｂ）側へ切り替えることを特徴としている。
【０００７】
これは、突入電流発生の間のみ通電回路に直流抵抗手段（３３）を直列に接続させ、通電発熱部（２３）の抵抗分に直流抵抗手段（３３）の抵抗分が加算され、その分突入電流を抑制するようにしたものである（図４中の本発明参照）。この請求項１に記載の発明によれば、通電発熱部（２３）に通電された瞬間の、突入電流発生による不具合を軽減することができる。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の電気ヒータにおいて、回路切替手段（３４）の作動を制御する接続制御手段（３５）を備え、接続制御手段（３５）は、通電発熱部（２３）への通電を開始してから所定時間（Ｔ）後に、第１回路（３３ａ）側から第２回路（３３ｂ）側へ切り替えるよう回路切替手段（３４）を制御することを特徴としている。
【０００９】
この請求項２に記載の発明によれば、直流抵抗手段（３３）を接続したままでは直流抵抗手段（３３）の分だけロスとなって出力が低下するため、回路切替手段（３４）を用いて通電開始から数秒程度の所定時間（Ｔ）後に、直流抵抗手段（３３）を介さない第２回路（３３ｂ）側へ切り替えて出力低下を防止するものである（図４中の本発明参照）。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２のいずれかに記載の電気ヒータにおいて、通電発熱部（２３）が３列以上あり、暖房開始時には複数の通電発熱部（２３）に漸次通電させていく電気ヒータにおいて、直流抵抗手段（３３）および回路切替手段（３４）は、複数の通電発熱部（２３）に接続された共通電極（２４Ｃ）に接続したことを特徴としている。
【００１１】
これは、共通電極（２４Ｃ）に通電すると、図８に示した如く、他段の２倍の電流を発生するため、突入電流による影響が大きいことによる。この請求項３に記載の発明によれば、一段当たりの電源側に与える負荷で突出したものを無くせるため、大きな電圧低下の発生を無くせる。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明では、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の電気ヒータにおいて、回路切替手段（３４）として、リレー装置（３４）を用いたことを特徴としている。この請求項４に記載の発明によれば、機械的なリレー装置（３４）で構成することにより、コストを抑えることができる。
【００１３】
また、請求項５に記載の発明では、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の電気ヒータ（２０）を補助ヒータとして備え、暖房開始時に通電発熱部（２３）に通電させることを特徴としている。この請求項５に記載の発明によれば、暖房開始時にヘッドライトがちらつくなど、瞬間的な電圧低下による不具合を軽減することができる。ちなみに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について添付した図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る車両用空調装置1の概略構成図である。これは、ハイブリッド車やディーゼル車、またはガソリン車でも高効率などでエンジン水温の上がり難い車両や、寒冷地仕様車などにおいて、暖房開始時に即効性のある補助暖房熱源として、車両用空調装置（カーエアコン）1に電気ヒータ（以下、ＰＴＣヒータとする。）２０を組み込んだものである。
【００１５】
車両用空調装置１の外郭を形成する空調ケース２の一端部には、内外気切替ドア３の切り替えにより外気導入口４または内気導入口５に連通する空気導入口６を設け、その空気導入口６に対応してブロワモータ７により駆動される遠心多翼ファンなどのブロワファン８を配設している。空調ケース２の内部には、空気流の下流側に向かって、ブロワファン８の他に、空気を熱交換して冷風にするエバポレータ９、冷風を温風に熱交換する温水式ヒータのヒータコア１０を順次配置している。
【００１６】
また、ヒータコア１０の上流側には、エバポレータ９を通過した冷風をヒータコア１０に送風するか、後述のエアミックス部Ｍに送風するかを切り替えるエアミックスドア１１を付設している。本実施形態のＰＴＣヒータ（補助ヒータ）２０は、空調ケース２内のヒータコア１０の下流側に、ヒータコア１０と並設するように配置されており、ヒータコア１０の上流側から送風されてきた空気をＰＴＣヒータ２０の下流側に送風可能としている。
【００１７】
そして、ＰＴＣヒータ２０の下流側には、冷風と温風とを混合して適度な温度にするエアミックス部Ｍが構成されており、その下流側の空調ケース２の他端部にはデフロスタ吹出口１２、フェイス吹出口１３およびフット吹出口１４が形成されている。そして、デフロスタ吹出口１２にはデフロスタドア１５、フェイス吹出口１３にはフェイスドア１６、フット吹出口１４にはフットドア１７がそれぞれ配置されている。
【００１８】
図２の（ａ）はＰＴＣヒータ２０の概略構成を示す斜視図であり、（ｂ）は熱交換コア部の部分斜視図である。ＰＴＣヒータ２０は、通電発熱部としての通電発熱素子列２３と、熱交換部材としての熱交換フィン構成体２２と、電極部材としての電極板２４とを順次積層して熱交換コア部を構成しており、これら積層した部材間が良好に接触するよう、図示しないばね部を有するフレーム２１で積層方向の両端から押圧させるとともに、積層方向と直交する方向（図２では略左右方向）からハウジング２６を嵌めることで保持させている。
【００１９】
図２（ｂ）に示すように、通電発熱素子列２３は、耐熱性を有する樹脂材料（例えば、６６ナイロンやポリブタジエンテレフタレートなど）で成形した樹脂枠２３ｂの中に複数個のＰＴＣ素子２３ａを嵌め込んで構成したものである。また、熱交換フィン構成体２２は、アルミニウムの薄板を波形状に成形したコルゲートフィン２２ａと、このフィン２２ａを一定の形状に保つとともに、ＰＴＣ素子２３ａや電極板２４との接触面積を確保するためのアルミニウムプレート２２ｂとをろう付け接合して構成したものである。
【００２０】
また、ハウジング２６は、樹脂枠２３ｂと同様の樹脂材料で成形された樹脂ハウジングであり、一端側ハウジング２６Ｂは熱交換コア部を保持するだけであるが、他端側のハウジング２６Ａは、電極板２４に設けられた端子部が貫通して外面側にコネクタ部Ｃを形成している。
【００２１】
次に、本発明の要部構成について説明する。図３は、本発明を適用したＰＴＣヒータ２０の概略回路図である。ここでは例として、通電発熱素子列２３が４列有るもので説明する。そして、複数の通電発熱素子列２３と接触している共通電極２４Ｃの通電回路に、直流抵抗手段としての直流抵抗３３を直列に接続する第１回路３３ａと、その直流抵抗３３を介さない第２回路３３ｂとを設け、その第１・第２回路３３ａ・３３ｂを切り替える回路切替手段としてのリレー装置３４とを設けている。
【００２２】
このリレー装置３４は、通電スイッチ３２とともに接続制御手段としての制御アンプ３５によって制御される。また、制御アンプ３５は、空調制御装置３６からの作動指令で、通電発熱素子列２３への通電を行うようになっている。ちなみに、図３中の３１は過電流から保護するためのヒューズである。
【００２３】
このような構成において、本実施形態では共通電極２４Ｃの通電回路に通電する場合、制御アンプ３５は直流抵抗３３の入った第１回路３３ａ側から通電を開始し、その通電開始から所定時間Ｔ後に、直流抵抗３３の入らない第２回路３３ｂ側へ切り替えるようにリレー装置３４を制御している。
【００２４】
次に、本実施形態での特徴と、その効果について述べる。まず、少なくとも通電発熱素子列２３と熱交換フィン構成体２２とを積層して構成した電気ヒータであり、通電発熱素子列２３へ通電する回路に、直流抵抗３３を直列に接続する第１回路３３ａと、直流抵抗３３を介さない第２回路３３ｂと、第１・第２回路３３ａ・３３ｂを切り替えるリレー装置３４とを設け、通電発熱素子列２３へ通電する場合、第１回路３３ａ側から通電を開始し、その後に第２回路３３ｂ側へ切り替えるようにしている。
【００２５】
これは、突入電流発生の間のみ通電回路に直流抵抗３３を直列に接続させ、通電発熱素子列２３の抵抗分に直流抵抗３３の抵抗分が加算され、その分突入電流を抑制するようにしたものである（図４中の本発明参照）。これによれば、通電発熱素子列２３に通電された瞬間の、突入電流発生による不具合を軽減することができる。
【００２６】
また、リレー装置３４の作動を制御する制御アンプ３５を備え、その制御アンプ３５は、通電発熱素子列２３への通電を開始してから所定時間Ｔ後に、第１回路３３ａ側から第２回路３３ｂ側へ切り替えるようリレー装置３４を制御するようにしている。これによれば、直流抵抗３３を接続したままでは直流抵抗３３の分だけロスとなって出力が低下するため、リレー装置３４を用いて通電開始から数秒程度の所定時間Ｔ後に、直流抵抗３３を介さない第２回路３３ｂ側へ切り替えて出力低下を防止するものである（図４中の本発明参照）。
【００２７】
また、通電発熱素子列２３が３列以上あり、暖房開始時には複数の通電発熱素子列２３に漸次通電させていく電気ヒータにおいて、直流抵抗３３およびリレー装置３４は、複数の通電発熱素子列２３に接続された共通電極２４Ｃに接続させている。これは、共通電極２４Ｃに通電すると、図８に示した如く、他段の２倍の電流を発生するため、突入電流による影響が大きいことによる。これによれば、一段当たりの電源側に与える負荷で突出したものを無くせるため、大きな電圧低下の発生を無くせる。
【００２８】
また、回路切替手段３４として、リレー装置３４を用いている。これによれば、機械的なリレー装置３４で構成することにより、コストを抑えることができる。また、上記のＰＴＣヒータ２０を補助ヒータとして備え、暖房開始時に通電発熱素子列２３に通電させている。これによれば、暖房開始時にヘッドライトがちらつくなど、瞬間的な電圧低下による不具合を軽減することができる。
【００２９】
（その他の実施形態）
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。先ず、図５は、本発明の他の実施形態におけるＰＴＣヒータ２０の概略回路図である。上述の実施形態（図３の回路図）とは、回路上でのプラス側・マイナス側に対する接続方向を反転させ、マイナス電極側に通電スイッチ３２と、共通電極２４Ｃのマイナス側に直流抵抗３３とリレー装置３４とを構成したものであるが、このような回路構成であっても良い。
【００３０】
また、上述の実施形態では、車両用空調装置1において、ＰＴＣヒータ２０はヒータコア１０と並設するように配置しているが、足元吹出口まで配風する図示しないフットダクト内に配設しても良い。また、本発明のＰＴＣヒータ２０は、温水熱交換器（ヒータコア）などの熱交換コア部の一部に通電発熱素子列２３を組み込んだものであっても良い。また、電極板２４は必ずしも積層しなくても、熱交換フィン構成体２２のアルミニウムプレート２２ｂを電極板として構成を簡素にしたものであっても良い。
【００３１】
また、回路切替手段はリレー装置３４以外に、例えば、パワートランジスタなどの電子素子によるものであっても良い。また、複数の通電発熱素子列２３に漸次通電させていくＰＴＣヒータに限らず、複数の通電発熱素子列２３に１度に通電させるＰＴＣヒータであっても良いし、特に効果が大きい共通電極２４Ｃに限らず、単独電極に本発明を適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両用空調装置1の概略構成図である。
【図２】（ａ）はＰＴＣヒータ２０の概略構成を示す斜視図であり、（ｂ）は熱交換コア部の部分斜視図である。
【図３】本発明を適用したＰＴＣヒータ２０の概略回路図である。
【図４】従来と本発明での暖房開始直後の電流推移を表すグラフである。
【図５】本発明の他の実施形態におけるＰＴＣヒータ２０の概略回路図である。
【図６】従来のＰＴＣヒータ２０の熱交換コア部概略構成図である。
【図７】図６のＰＴＣヒータ２０の概略回路図である。
【図８】複数の素子列２３を段階的に通電させていくことを示すグラフである。
【符号の説明】
【００３３】
２０…ＰＴＣヒータ（電気ヒータ）
２２…熱交換フィン構成体（熱交換部材）
２３…通電発熱素子列（通電発熱部）
２４Ｃ…共通電極
３３…直流抵抗（直流抵抗手段）
３３ａ…第１回路
３３ｂ…第２回路
３４…リレー装置（回路切替手段）
３５…制御アンプ（接続制御手段）
Ｔ…所定時間
【図１】
2006151199.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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