(57)【要約】【課題】組付性に優れ、被加熱流体の流れ抵抗を減少させることができる電気式ヒータを提供すること。【解決手段】電気式ヒータ１は、発熱体２と、発熱体２の積層方向Ｈに積層する一対の積層フレーム７と、各積層フレーム７を介して発熱体２の積層状態を押圧保持する一対の押圧フレーム６とを有している。発熱体２は、発熱素子を埋設した保持具３と、発熱素子に電力を供給する電極板４と、放熱フィン５２を備えたフィン部材５とを積層してなる。フィン部材５は、流体通過方向Ｄに向けて被加熱流体Ｇを通過させるよう放熱フィン５２を配設してなる。各積層フレーム７は、流体通過方向Ｄに向けて開口する開口部７１を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電により発熱する発熱素子を備えた保持具と、上記発熱素子に電力を供給する電極板と、上記発熱素子により発熱した熱を放散する放熱フィンを備えたフィン部材とを積層してなる発熱体と、
該発熱体の積層方向における両端部にそれぞれ配設した一対の積層フレームと、
該各積層フレームを介して上記発熱体の積層状態を押圧保持する押圧フレームとを有する電気式ヒータにおいて、
上記フィン部材は、上記積層方向に直交する流体通過方向に向けて、被加熱流体を通過させるよう上記放熱フィンを配設してなり、
上記積層フレームは、上記流体通過方向に向けて開口する開口部を有していることを特徴とする電気式ヒータ。
【請求項２】
請求項１において、上記積層フレームの上記流体通過方向における全表面積に対する上記開口部の開口面積の割合は、１５％以上であることを特徴とする電気式ヒータ。
【請求項３】
請求項１又は２において、上記開口部には、該開口部の端部から上記流体通過方向に向けて傾斜形成した放熱補助フィンが形成されていることを特徴とする電気式ヒータ。
【請求項４】
通電により発熱する発熱素子を備えた保持具と、上記発熱素子に電力を供給する電極板と、上記発熱素子により発熱した熱を放散する放熱フィンを備えたフィン部材とを積層してなる発熱体と、
該発熱体の積層方向における両端部にそれぞれ配設した一対の積層フレームと、
該各積層フレームを介して上記発熱体の積層状態を押圧保持する押圧フレームとを有する電気式ヒータにおいて、
上記フィン部材は、上記積層方向に直交する流体通過方向に向けて、被加熱流体を通過させるよう上記放熱フィンを配設してなり、
上記積層フレームは、上記積層方向における外方に向けて突出する放熱補助フィンを複数有しており、該放熱補助フィン同士の間には、上記流体通過方向に向けて上記被加熱流体を通過させるための通過間隙が形成されていることを特徴とする電気式ヒータ。
【請求項５】
請求項４において、上記通過間隙の上記流体通過方向における開口面積を含めた上記積層フレームの上記流体通過方向における全表面積に対する上記通過間隙の開口面積の割合は、１５％以上であることを特徴とする電気式ヒータ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項において、上記押圧フレームは、上記積層方向及び上記流体通過方向に直交する直交方向における両端部にそれぞれ配設されており、上記発熱体における上記保持具の上記直交方向における端部を支持する支持本体部と、該支持本体部の両端に屈曲形成され、上記各積層フレームを介して上記発熱体の積層状態を押圧保持する一対の押圧部とを備えていることを特徴とする電気式ヒータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱素子に通電して発生させた熱を、放熱フィンによって放散して被加熱流体を加熱する電気式ヒータに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等において使用される熱交換器としては、例えば、特許文献１に開示されたものがある。
特許文献１の熱交換器（ラジエータ）は、通電により発熱するＰＴＣ要素及びジグザグ形状に形成されたフィンを積層して発熱体を構成している。そして、この発熱体の四方を、互いに対向する一対の第１相互接続バー及び互いに対向する一対の第２相互接続バーとからなる保持フレームによって保持している。そして、各第１相互接続バーは、Ｕ形状断面を有しており、このＵ形状断面の底部に、発熱体を積層方向に押圧するためのばね手段を有している。
【０００３】
このばね手段は、各第１相互接続バーのＵ形状断面における底部から、発熱体の方向に向けて突出形成された部分により形成されている。そして、発熱体においては、ばね手段による弾性的な圧力を受けて、ＰＴＣ要素とフィンとが密着しており、発熱体は、フィンを介してＰＴＣ要素に通電することにより発熱することができる。
【０００４】
しかしながら、ＰＴＣ要素及びフィンを積層した状態の発熱体に、上記保持フレームを組み付ける際には、上記ばね手段による圧力が働く。そのため、作業者は、ばね部材を押し潰すように弾性変形させながら、発熱体の四方に各第１相互接続バー及び各第２相互接続バーを配置して保持フレームを形成する必要がある。そのため、上記従来の熱交換器の構造は、組付性があまり優れない。
【０００５】
また、上記熱交換器を、空気等の被加熱流体が流れるダクト内に配設する際には、上記保持フレームがこのダクト内に配置されることが多い。そのため、この場合には、保持フレームがダクト内を流れる被加熱流体の流れ抵抗になってしまい、熱交換効率を向上させる際の障害となってしまう。
【０００６】
【特許文献１】特許第３２７４２３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、組付性に優れ、被加熱流体の流れ抵抗を減少させることができる電気式ヒータを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、通電により発熱する発熱素子を備えた保持具と、上記発熱素子に電力を供給する電極板と、上記発熱素子により発熱した熱を放散する放熱フィンを備えたフィン部材とを積層してなる発熱体と、
該発熱体の積層方向における両端部にそれぞれ配設した一対の積層フレームと、
該各積層フレームを介して上記発熱体の積層状態を押圧保持する押圧フレームとを有する電気式ヒータにおいて、
上記フィン部材は、上記積層方向に直交する流体通過方向に向けて、被加熱流体を通過させるよう上記放熱フィンを配設してなり、
上記積層フレームは、上記流体通過方向に向けて開口する開口部を有していることを特徴とする電気式ヒータにある（請求項１）。
【０００９】
本発明の電気式ヒータにおいては、上記押圧フレームによって、発熱体の積層状態を保持することができる。
すなわち、上記電気式ヒータを組み付ける際には、上記保持具、上記電極板及び上記フィン部材を積層して発熱体を形成し、この発熱体の積層方向における両端部に、それぞれ積層フレームを配置する。そして、各積層フレームを積層した状態の発熱体に、上記押圧フレームを取り付けて、電気式ヒータを形成することができる。
【００１０】
そして、上記押圧フレームを取り付ける際には、この押圧フレームは、各積層フレームの表面をスライドさせるようにして弾性変形させることができ、容易に弾性変形させることができる。そのため、各積層フレームを積層した状態の発熱体に押圧フレームを取り付けることが容易であり、電気式ヒータの組付性を向上させることができる。
また、上記組付を行った電気式ヒータにおいては、上記押圧フレームは、発熱体の積層状態を安定して押圧保持することができ、各積層フレームを介して、保持具における上記発熱素子、上記電極板及び上記フィン部材を安定して密着させることができる。
【００１１】
また、上記積層フレームは、上記流体通過方向に向けて開口する開口部を有している。これにより、上記電気式ヒータを、被加熱流体が流れるダクト内に配設した際には、積層フレームにおける開口部は、上記ダクトにおける被加熱流体の流れ方向に向けて開口することができる。そのため、被加熱流体は、フィン部材における放熱フィンの近傍を通過してダクト内を流れるだけでなく、積層フレームにおける開口部内を通過してダクト内を流れることができる。そのため、積層フレームが被加熱流体の流れ抵抗になってしまうことを抑制することができる。
それ故、本発明によれば、組付性に優れ、被加熱流体の流れ抵抗を減少させることができる電気式ヒータを提供することができる。
【００１２】
第２の発明は、通電により発熱する発熱素子を備えた保持具と、上記発熱素子に電力を供給する電極板と、上記発熱素子により発熱した熱を放散する放熱フィンを備えたフィン部材とを積層してなる発熱体と、
該発熱体の積層方向における両端部にそれぞれ配設した一対の積層フレームと、
該各積層フレームを介して上記発熱体の積層状態を押圧保持する押圧フレームとを有する電気式ヒータにおいて、
上記フィン部材は、上記積層方向に直交する流体通過方向に向けて、被加熱流体を通過させるよう上記放熱フィンを配設してなり、
上記積層フレームは、上記積層方向における外方に向けて突出する放熱補助フィンを複数有しており、該放熱補助フィン同士の間には、上記流体通過方向に向けて上記被加熱流体を通過させるための通過間隙が形成されていることを特徴とする電気式ヒータにある（請求項４）。
【００１３】
本発明の電気式ヒータもまた、上記押圧フレームを有しており、この押圧フレームを各積層フレームを積層した状態の発熱体に取り付けることが容易であり、電気式ヒータの組付性を向上させることができる。
また、本発明における積層フレームは、上記複数の放熱補助フィンと、放熱補助フィン同士の間に形成された通過間隙とを有している。
【００１４】
そして、本発明の電気式ヒータを、被加熱流体が流れるダクト内に配設した際には、積層フレームにおける通過間隙は、上記ダクトにおける被加熱流体の流れ方向に向けて開口することができる。そのため、被加熱流体は、フィン部材における放熱フィンの近傍を通過してダクト内を流れるだけでなく、積層フレームにおける通過間隙を通過してダクト内を流れることができる。そのため、積層フレームが被加熱流体の流れ抵抗になってしまうことを抑制することができる。
それ故、本発明によっても、組付性に優れ、流れ抵抗を減少させることができる電気式ヒータを提供することができる。
【００１５】
さらに、本発明においては、発熱素子により発熱した熱を、フィン部材における放熱フィンから放散するだけでなく、上記積層フレームにおける放熱補助フィンからも放散することができる。そのため、本発明においては、電気式ヒータにおける熱交換効率を一層向上させることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
上記第１、第２の発明において、上記発熱素子としては、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）素子（ＰＴＣサーミスタ）を用いることができる。
ＰＴＣ素子は、通電により、特定の温度以上で急激に電気抵抗が増大して自己発熱する性質を有していると共に、発熱温度が所定の温度を越えると電気抵抗が高くなりすぎて電流がほとんど流れなくなる性質を有している。そのため、発熱素子に、ＰＴＣ素子を用いることにより、電気式ヒータを効果的に発熱させることができると共に、電気式ヒータの過度な発熱を防止することができる。
【００１７】
また、上記第１の発明において、上記積層フレームの上記流体通過方向における全表面積に対する上記開口部の開口面積の割合は、１５％以上であることが好ましい（請求項２）。
この場合には、積層フレームに開口部を形成したことによる作用効果を、効果的に発揮させることができる。
また、上記開口部の開口面積の割合を大きくしすぎると、積層フレームの強度が低下してしまうため、当該開口面積の割合は、５０％以下とすることが好ましい。
【００１８】
また、上記開口部には、該開口部の端部から上記流体通過方向に向けて傾斜形成した放熱補助フィンを形成することが好ましい（請求項３）。
この場合には、上記第１の発明においても、発熱素子により発熱した熱を、フィン部材における放熱フィンから放散するだけでなく、積層フレームの開口部に形成した放熱補助フィンからも放散することができる。そのため、電気式ヒータにおける熱交換効率を一層向上させることができる。
【００１９】
また、上記第２の発明において、上記通過間隙の上記流体通過方向における開口面積を含めた上記積層フレームの上記流体通過方向における全表面積に対する上記通過間隙の開口面積の割合は、１５％以上であることが好ましい（請求項５）。
この場合には、積層フレームに通過間隙を形成したことによる作用効果を、効果的に発揮させることができる。
また、上記通過間隙の開口面積の割合を大きくしすぎると、積層フレームの強度が低下してしまうため、当該開口面積の割合は、５０％以下とすることが好ましい。
【００２０】
また、上記第１、第２の発明において、上記押圧フレームは、上記積層方向及び上記流体通過方向に直交する直交方向における両端部にそれぞれ配設されており、上記発熱体における上記保持具の上記直交方向における端部を支持する支持本体部と、該支持本体部の両端に屈曲形成され、上記各積層フレームを介して上記発熱体の積層状態を押圧保持する一対の押圧部とを備えていることが好ましい（請求項６）。
【００２１】
この場合には、上記押圧フレームを各積層フレームを積層した状態の発熱体に取り付ける際には、この押圧フレームは、その一対の押圧部の間の間隙を広げるようにして弾性変形させることができ、一層容易に弾性変形させることができる。そのため、各積層フレームを積層した状態の発熱体に押圧フレームを取り付けることが一層容易であり、電気式ヒータの組付性を一層向上させることができる。
【００２２】
また、上記押圧フレームは、上記発熱体の流体通過方向における表面に配設し、各積層フレームを介して発熱体の積層状態を押圧保持するよう構成することもできる。また、押圧フレームは、発熱体の積層方向及び直交方向の各端部を囲む環形状に形成し、各積層フレームを介して発熱体の積層状態を押圧保持するよう構成することもできる。なお、これらの場合には、押圧フレームは、発熱体の流体通過方向から各積層フレームの表面をスライドさせて弾性変形させ、各積層フレームを積層した状態の発熱体に容易に取り付けることができる。
【実施例】
【００２３】
（実施例１）
本例の電気式ヒータ１は、図１〜図３に示すごとく、被加熱流体Ｇを加熱することができる発熱体２と、この発熱体２の積層方向Ｈにおける両端部にそれぞれ配設した一対の積層フレーム７と、発熱体２の積層方向Ｈに直交する直交方向Ｗにおける両端部にそれぞれ配設した一対の押圧フレーム６とを有している。
上記発熱体２は、通電により発熱する発熱素子３０を埋設した保持具３と、発熱素子３０に電力を供給する電極板４と、発熱素子３０により発熱した熱を放散する放熱フィン５２を備えたフィン部材５とを積層してなる。
【００２４】
また、図１に示すごとく、上記フィン部材５は、上記積層方向Ｈ及び上記直交方向Ｗに直交する流体通過方向Ｄに向けて、被加熱流体Ｇを通過させるよう放熱フィン５２を配設してなる。また、図４に示すごとく、上記各押圧フレーム６は、発熱体２における保持具３の直交方向Ｗにおける端部を支持する支持本体部６１と、この支持本体部６１の両端に屈曲形成され、各積層フレーム７を介して発熱体２の積層状態を押圧保持する一対の押圧部６２とを備えている。また、図１〜図３に示すごとく、上記各積層フレーム７は、被加熱流体Ｇを上記流体通過方向Ｄに向けて通過させるために、流体通過方向Ｄに向けて開口する開口部７１を有している。
以下に、これを詳説する。
【００２５】
本例の電気式ヒータ１は、自動車において、エンジンの冷却水を冷却するラジエータ部分から車内へ通じるダクト内に配設して用いる。本例の被加熱流体Ｇは空気であり、電気式ヒータ１は、ダクト内を流れる空気を暖気する。そして、この暖気された空気は、ダクトからファン等によって車内に送り出される。
また、図１〜図３に示すごとく、本例の発熱体２は、複数の保持具３、電極板４及びフィン部材５を積層してなる。すなわち、発熱体２は、フィン部材５、電極板４及び保持具３を積層した発熱セット２０を複数段に積み重ねてなる。より具体的には、本例の発熱体２は、発熱セット２０を５段に積み重ねてなる。なお、最下段の保持具３は、発熱素子３０を備えていない補助保持具３Ｚである（図３参照）。
【００２６】
そして、図３に示すごとく、各電極板４は、隣接する電極板４同士で互いに逆の電気極性を有しており、プラス極とマイナス極の電気極性を交互に有している。すなわち、本例の各電極板４は、上から順にプラス（＋）、マイナス（−）、プラス（＋）、マイナス（−）、プラス（＋）の各電気極性を有しており、各プラス極の電極板４Ａから各マイナス極の電極板４Ｂへ、各フィン部材５及び各保持具３における発熱素子３０を経由して電流を流すことができる。これにより、各保持具３に埋設された発熱素子３０を発熱させることができる。
【００２７】
また、図３に示すごとく、上記発熱素子３０は、保持具３における複数の箇所に埋設されている。すなわち、保持具３には、発熱素子３０を埋設するための貫通穴３１が複数形成されており、各貫通穴３１には、発熱素子３０がそれぞれ埋設されている。また、本例の発熱素子３０は、ＰＴＣ素子であり、チタン酸バリウムを含有するセラミックスからなる。
【００２８】
また、図１〜図３に示すごとく、上記各保持具３は、積層方向Ｈにおける両表面に保持溝３２をそれぞれ有している。そして、各保持具３は、一方側（本例では上側）の保持溝３２にフィン部材５の積層方向Ｈにおける端部及び電極板４を保持すると共に、他方側（本例では下側）の保持溝３２に他のフィン部材５の積層方向Ｈにおける端部を保持する。また、上記補助保持具３Ｚは、積層方向Ｈにおける一方（本例では上側）の表面に保持溝３２を有しており、この保持溝３２にフィン部材５及び電極板４を保持する。
【００２９】
また、図３に示すごとく、各保持具３における各保持溝３２は、上記発熱素子３０を埋設してなるプレート部３２１と、このプレート部３２１の流体通過方向Ｄにおける両端に形成された一対のガイド壁部３２２とによって形成されている。そして、各保持具３は、フィン部材５及び電極板４を保持する部分が、プレート部３２１と一対のガイド壁部３２２とによって断面Ｈ形状を有している。
また、各保持具３は、絶縁性を有するプラスチックからなり、各発熱素子３０、各電極板４、各フィン部材５、及び各押圧フレーム６が意図せず短絡してしまうことを防止することができる。
【００３０】
また、図１に示すごとく、各保持具３は、上記直交方向Ｗにおける両端部に、上記押圧フレーム６における支持本体部６１を挿通配置するための保持凹部３４をそれぞれ有している。この各保持凹部３４は、各保持具３の直交方向Ｗにおける端部において、流体通過方向Ｄに並ぶ一対の突起部３４１によって形成されている。
そして、押圧フレーム６の支持本体部６１は、複数の保持具３における各保持凹部３４にまとめて挿通配置することができるようになっている。
【００３１】
図１〜図３に示すごとく、上記各フィン部材５は、互いに対向する一対の平板部５１と、平板部５１同士の間に挟持された波板部５２とを有してなる。そして、一対の平板部５１は、電極板４又は保持具３における発熱素子３０と対面することができ、波板部５２は、発熱素子３０により発熱した熱を放熱するための放熱フィン５２を形成する。
また、一対の平板部５１と波板部５２とは、それらの表面を互いに対向させた状態で、溶接又はロウ付によって接合されている。また、フィン部材５は、アルミ系材料又は銅系材料から作製することができる。そして、放熱フィン５２としての波板部５２における各傾斜面同士の間には、被加熱流体Ｇが通過することができる通過空間５３が形成されている。
【００３２】
図１に示すごとく、上記電極板４は、略平板形状を有しており、上記保持具３における保持溝３２内に配置される電極本体部４１と、この電極本体部４１から屈曲形成され、保持具３の流体通過方向Ｄに突出配置される電極端部４２とからなる。
そして、本例の電極端部４２は、電極本体部４１と略同一平面を形成すると共に、電極本体部４１と共にＬ型形状を形成している。
なお、電極端部４２は、図５、図６に示すごとく、電極本体部４１に対して略直角に起立するよう形成することもできる。そして、この場合には、この略直角に起立した状態の電極端部４２を、保持具３の流体通過方向Ｄに突出配置することができる。
【００３３】
図１、図２、図４に示すごとく、上記各押圧フレーム６は、その一対の押圧部６２が、それらの間の間隔を拡大させる方向に弾性変形し、この弾性変形が復元する際に、当該間隔を縮小させる方向に付勢力を作用させるよう構成されている。また、各押圧フレーム６は、例えばＳＫ５に代表されるばね鋼から作製することができる。
また、各押圧部６２は、上記支持本体部６１と繋がる基端側に位置する押圧力発生部６２１と、この押圧力発生部６２１よりも先端側に位置するガイド部６２２とからなり、押圧力発生部６２１とガイド部６２２とによって曲折形状を形成している。
【００３４】
図２、図４に示すごとく、各押圧力発生部６２１は、それらの間の間隙を先端側に向けて徐々に縮小させるよう傾斜形成されていると共に、各ガイド部６２２は、それらの間の間隙を先端側に向けて徐々に拡大させるよう傾斜形成されている。そして、押圧部６２は、ガイド部６２２によって各積層フレーム７への係合を案内することができ、押圧力発生部６２１によって積層状態の発熱体２を押圧することができる。
また、ガイド部６２２に繋がる押圧力発生部６２１の先端部同士の間の間隙が最も狭くなっており、積層フレーム７には、この押圧力発生部６２１の先端部が当接する。
【００３５】
図１〜図３に示すごとく、上記各積層フレーム７は、内部に中空穴７３を形成してなる略環状断面形状を有している。そして、積層フレーム７における中空穴７３内には、上記押圧フレーム６における一対の押圧部６２を挿入配置できるようになっている。
また、本例の積層フレーム７は、四角形の略環状断面形状を有しており、平板を折り曲げることにより形成されている。そして、積層フレーム７における１つの面には、平板の折曲方向に位置する端部同士が対向してなる隙間部分７３１が形成されており、積層フレーム７は、隙間部分７３１を積層方向Ｈにおける外方に向けて発熱体２に積層される。
【００３６】
また、各積層フレーム７における開口部７１は、上記四角形の略環状断面形状の積層フレーム７における流体通過方向Ｄに位置する一対の板面部７０をそれぞれ貫通するよう形成されている（図３参照）。
そして、図７に示すごとく、開口部７１は、その開口面積Ｓ２が、積層フレーム７の流体通過方向Ｄにおける全表面積Ｓ１に対して１５〜５０％の面積を占めるよう形成されている。図７における上図は、積層フレーム７の流体通過方向Ｄにおける全表面積Ｓ１をハッチング模様を付して示しており、図７における下図は、上記全表面積Ｓ１に対して開口部７１の開口面積Ｓ２を空白にして示している。
【００３７】
また、各積層フレーム７は、長尺形状を有しており、その長手方向を上記直交方向Ｗに向けて発熱体２に積層される。そして、本例の開口部７１は、複数箇所に形成されており、積層フレーム７の長手方向（直交方向Ｗ）に向けて複数並列形成されている。
また、積層フレーム７は、アルミ系材料又は銅系材料から作製することができ、また、ステンレス材料等から作製することもできる。
【００３８】
本例の電気式ヒータ１においては、上記支持本体部６１と一対の押圧部６２とをそれぞれ備えた各押圧フレーム６によって、発熱体２の積層状態を保持することができる。
すなわち、図１〜図３に示すごとく、上記電気式ヒータ１を組み付ける際には、まず、各保持具３における貫通穴３１に発熱素子３０を埋設する。そして、各保持具３における一方側の保持溝３２に電極板４及びフィン部材５を配置すると共に、各保持具３における他方側の保持溝３２にフィン部材５を配置して、各保持具３、各電極板４及び各フィン部材５を積層する。
【００３９】
また、このときには、補助保持具３Ｚにおける保持溝３２にも電極板４及びフィン部材５を配置して、この補助保持具３Ｚも積層する。こうして、複数の保持具３、電極板４及びフィン部材５を積層してなる発熱体２を形成し、この発熱体２の積層方向Ｈにおける両端部に、それぞれ積層フレーム７を配置する。
【００４０】
次いで、各積層フレーム７を積層した状態の発熱体２に、上記各押圧フレーム６を取り付ける。そして、押圧フレーム６は、その各押圧部６２を、各積層フレーム７の直交方向Ｗにおける端部から、各積層フレーム７における中空穴７３内に挿入するようにして、各積層フレーム７を積層した状態の発熱体２に取り付ける。
【００４１】
このとき、押圧フレーム６は、発熱体２における各保持具３の直交方向Ｗにおける端部から、発熱体２に向けてスライドさせるだけで、発熱体２に取り付けることができる。すなわち、押圧フレーム６を発熱体２の直交方向Ｗからスライドさせたときには、各押圧部６２におけるガイド部６２２が積層フレーム７に当接し、押圧フレーム６をさらに直交方向Ｗに押し出すことにより、一対の押圧部６２同士の間の間隔を広げるようにして、押圧フレーム６を弾性変形させることができる。そのため、押圧フレーム６を弾性変形させることが極めて容易である。
【００４２】
また、押圧フレーム６の支持本体部６１は、押圧フレーム６を発熱体２の直交方向Ｗからスライドさせるだけで、発熱体２の各保持具３における保持凹部３４にまとめて挿入配置することができる。そのため、押圧フレーム６は、各積層フレーム７を積層した状態の発熱体２に極めて容易に取り付けることができる。
それ故、電気式ヒータ１の組付性を向上させることができる。
【００４３】
また、上記組付を行った電気式ヒータ１においては、上記支持本体部６１が発熱体２における保持具３の直交方向Ｗにおける端部を支持すると共に、上記一対の押圧部６２が発熱体２の積層状態を押圧保持することができる。そのため、各押圧フレーム６は、発熱体２における各保持具３を安定して支持することができ、上記各積層フレーム７を介して、各保持具３における発熱素子３０、各電極板４及び各フィン部材５を安定して密着させることができる。
【００４４】
また、上記電気式ヒータ１を、被加熱流体Ｇが流れるダクト内に、このダクトの流路を閉塞するように配設した際には、積層フレーム７における開口部７１が、上記ダクトにおける被加熱流体Ｇの流れ方向に向けて開口する状態が形成される。
そのため、被加熱流体Ｇは、各フィン部材５における放熱フィン５２の近傍、すなわち上記各通過空間５３を通過してダクト内を流れるだけでなく、各積層フレーム７における開口部７１内も通過してダクト内を流れることができる。そのため、積層フレーム７が被加熱流体Ｇの流れ抵抗になってしまうことを抑制することができる。
【００４５】
これにより、上記ダクト内において、電気式ヒータ１の上流側と下流側との間に生ずる圧力損失の発生を低減させることができ、電気式ヒータ１の加熱（暖房）効率を向上させることができる。
それ故、本例の電気式ヒータ１によれば、その組付性を向上させることができ、電気式ヒータ１の加熱（暖房）効率を向上させることができる。
【００４６】
また、図８〜図１０に示すごとく、各積層フレーム７における開口部７１には、この開口部７１の端部から上記流体通過方向Ｄに向けて傾斜形成した放熱補助フィン７１１を形成することができる。
そして、放熱補助フィン７１１は、上記四角形の略環状断面形状の積層フレーム７における流体通過方向Ｄに位置する一対の板面部７０から積層フレーム７の中心側に向けてそれぞれ折り曲げて傾斜形成することができる。また、開口部７１は、積層フレーム７の長手方向に向けて長い長方形状に形成することができ、放熱補助フィン７１１は、長方形状の長辺部に位置する端部から積層フレーム７の中心側に向けて傾斜形成することができる。
【００４７】
この場合には、各保持具３における発熱素子３０により発熱した熱を、各フィン部材５における放熱フィン５２から放散するだけでなく、各積層フレーム７の開口部７１に形成した放熱補助フィン７１１からも放散することができる。そのため、電気式ヒータ１の加熱効率を一層向上させることができる。
【００４８】
（実施例２）
本例は、上記積層フレーム７の他のバリエーションを示す例である。
すなわち、図１１、図１２に示すごとく、本例の各積層フレーム７は、上記開口部７１は有しておらず、上記積層方向Ｈにおける外方に向けて突出する放熱補助フィン７２を複数有している。そして、各放熱補助フィン７２同士の間には、上記流体通過方向Ｄに向けて被加熱流体Ｇを通過させるための通過間隙７２１が形成されている。
また、各放熱補助フィン７２は、平板形状を有して積層方向Ｈにおける外方に向けて突出しており、その平板表面７２２を直交方向Ｗに向けると共にその平板端面７２３を流体通過方向Ｄに向けて形成されている。
また、各積層フレーム７の直交方向Ｗにおける両端部には、各押圧フレーム６における押圧部６２によって押圧するための押圧端部７４がそれぞれ形成されている。
【００４９】
また、図１３に示すごとく、各積層フレーム７の流体通過方向Ｄにおける通過間隙７２１は、その開口面積Ｓ２が、積層フレーム７の流体通過方向Ｄにおける全表面積Ｓ１に対して１５〜５０％の面積を占めるよう形成されている。
ここで、本例の積層フレーム７の流体通過方向Ｄにおける全表面積Ｓ１とは、通過間隙７２１の流体通過方向Ｄにおける開口面積Ｓ２を含めた全表面積Ｓ１のことをいう。
そして、図１３における上図は、積層フレーム７の流体通過方向Ｄにおける全表面積Ｓ１をハッチング模様を付して示しており、図１３における下図は、上記全表面積Ｓ１に対して通過間隙７２の開口面積Ｓ２を空白にして示している。
【００５０】
本例の電気式ヒータ１を、被加熱流体Ｇが流れるダクト内に、このダクトの流路を閉塞するように配設した際には、各積層フレーム７における通過間隙７２１が、上記ダクトにおける被加熱流体Ｇの流れ方向に向けて開口する状態が形成される。
そのため、被加熱流体Ｇは、各フィン部材５における放熱フィン５２の近傍、すなわち上記各通過空間５３を通過してダクト内を流れるだけでなく、各積層フレーム７における通過間隙７２１を通過してダクト内を流れることができる。そのため、積層フレーム７が被加熱流体Ｇの流れ抵抗になってしまうことを抑制することができる。
【００５１】
また、本例においては、各保持具３における発熱素子３０により発熱した熱を、各フィン部材５における放熱フィン５２から放散するだけでなく、各積層フレーム７における放熱補助フィン７２からも放散することができる。そのため、本例においても、ダクト内において、電気式ヒータ１の上流側と下流側との間に生ずる圧力損失の発生を低減させることができ、電気式ヒータ１の加熱効率を向上させることができる。
【００５２】
それ故、本例の電気式ヒータ１によっても、その組付性を向上させることができ、電気式ヒータ１の加熱効率を向上させることができる。
本例においても、その他は、上記実施例１と同様であり、上記実施例１と同様の作用効果を得ることができる。
【００５３】
（実施例３）
本例は、電気式ヒータ１の他のバリエーションを示す例である。
すなわち、図１４〜図１６に示すごとく、本例の発熱体２は、上記フィン部材５、電極板４及び保持具３を積層した発熱セット２０を４段に積み重ねると共に、この４段の発熱セット２０の積層方向Ｈにおける一方側に、発熱素子３０を備えていない第１補助保持具３Ａを積み重ね、他方側に、フィン部材５、電極板４及び発熱素子３０を備えていない第２補助保持具３Ｂを積み重ねてなる。
【００５４】
また、図１５に示すごとく、本例の押圧フレーム６は、その支持本体部６１に、保持具３の直交方向Ｗにおける端部を挿入配置するための貫通スリット６１１を有している。この貫通スリット６１１は、支持本体部６１のほぼ全長に渡って長尺形成されており、発熱体２における複数の保持具３の直交方向Ｗにおける各端部をまとめて挿入配置できる貫通穴形状を有している。
【００５５】
また、図１４、図１６に示すごとく、本例の各保持具３は、電極板４又はフィン部材５の少なくとも一方を保持する保持本体部３５と、この保持本体部３５の直交方向Ｗにおける両端部において、保持本体部３５よりも流体通過方向Ｄにおける幅を縮小してなる一対の縮小端部３５１とを有している。
そして、本例の押圧フレーム６は、その支持本体部６１における貫通スリット６１１に、各保持具３における縮小端部３５１をまとめて挿入配置して、発熱体２における各保持具３を安定して支持することができる。
【００５６】
また、図１４、図１６に示すごとく、本例の電極板４は、略平板形状を有しており、保持具３における保持溝３２内に配置される電極本体部４１と、この電極本体部４１から延長形成され、保持具３の直交方向Ｗに突出配置される電極端部４２とからなる。そして、本例の電極端部４２は、押圧フレーム６の支持本体部６１における貫通スリット６１１内に挿通配置され、押圧フレーム６の直交方向Ｗにおける外方に突出配置される。
【００５７】
また、図１６に示すごとく、各電極板４の電極端部４２には、各接続端子４３Ａ、Ｂ及び各接続ソケット４４Ａ、Ｂが接続され、外部直流電源から各電極板４を介して発熱素子３０に通電を行うことができる。なお、電極板４には、プラス極又はマイナス極の電気極性があり、本例では、３つのプラス極の接続端子４３Ａをプラス極の接続ソケット４４Ａにまとめて接続し、２つのマイナス極の接続端子４３Ｂをマイナス極の接続ソケット４４Ｂにまとめて接続している。
【００５８】
また、電気式ヒータ１の直交方向Ｗにおける各端部、すなわち各押圧フレーム６を配設した部分は、各カバー部材１１Ａ、Ｂによってそれぞれ覆われる。また、一方のカバー部材１１Ａには、電気式ヒータ１をダクトに取り付けるための取付部１１１と、各接続端子４３Ａ、Ｂを電気式ヒータ１から引き出すための引出口１１２とが形成されている。
なお、上記接続端子４３Ａ、Ｂ、接続ソケット４４Ａ、Ｂ、カバー部材１１Ａ、Ｂは、本例において初めて示すが、これらは、上記実施例１、２の電気式ヒータ１においても同様にして用いることができる。
【００５９】
本例においても、その他は、上記実施例１と同様であり、上記実施例１と同様の作用効果を得ることができる。
また、本例においても、上記積層フレーム７は、上記実施例１に示した開口部７１を有する形状にするだけでなく、開口部７１に上記実施例１に示した放熱補助フィン７１１を有する形状にすることもできる。また、積層フレーム７は、上記実施例２に示した放熱補助フィン７２及び通過間隙７２１を有する形状にすることもできる。
【００６０】
（開口率の規定）
以下に、上記積層フレーム７における開口部７１又は通過間隙７２１の開口率の適切な範囲を規定した結果を示す。
すなわち、電気式ヒータ１による暖房効率等より、ダクト内の風量は１．５［ｍ3／ｍｉｎ］以上に確保することが好ましく、この１．５［ｍ3／ｍｉｎ］以上の風量を確保するためには、電気式ヒータ１の前後（上流側と下流側との間）に生ずる圧力損失は、１２［Ｐａ］以下にすることが好ましい。また、ダクト内の風量を１．５［ｍ3／ｍｉｎ］以上に確保することにより、ダクトに生ずる騒音を低く維持することができることがわかっている。
【００６１】
図１７に、上記開口部７１又は上記通過間隙７２１の開口率［％］と、電気式ヒータ１の前後における圧力損失［Ｐａ］との関係を求めたグラフを示す。同図は、横軸に開口率［％］をとり、縦軸に圧力損失［Ｐａ］をとって示す。
なお、図７に示したように、開口部７１の開口率は、積層フレーム７の流体通過方向Ｄにおける全表面積Ｓ１に対する開口部７１の開口面積Ｓ２の割合として表す。また、図１３に示したように、通過間隙７２１の開口率は、通過間隙７２１の開口面積Ｓ２も含めた積層フレーム７の流体通過方向Ｄにおける全表面積Ｓ１に対する通過間隙７２１の開口面積Ｓ２の割合として表す。
【００６２】
また、図１８には、電気式ヒータ１を、被加熱流体Ｇが流れるダクト８内に、このダクト８の流路を閉塞するように配設した状態を示す。
そして、図１７に示すごとく、上記開口率が０［％］のときには、上記圧力損失が１５［Ｐａ］であり、上記開口率が１５［％］のときに、上記圧力損失が１２［Ｐａ］になることが試算できた。
【００６３】
この結果より、開口部７１又は通過間隙７２１の開口率を１５［％］以上にすることにより、積層フレーム７における流れ抵抗を抑制して、電気式ヒータ１の前後における圧力損失の発生を効果的に低減できることがわかる。一方、積層フレーム７に必要な強度を確保するために、開口部７１又は通過間隙７２１の開口率は、５０［％］以下とすることが好ましいことが試算できた。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】実施例１にかかる、積層フレームに開口部を形成してなる電気式ヒータを示す斜視図。
【図２】実施例１にかかる、積層フレームに開口部を形成してなる電気式ヒータを示す平面図。
【図３】実施例１にかかる、積層フレームに開口部を形成してなる電気式ヒータを示す断面図。
【図４】実施例１にかかる、押圧フレームを示す斜視図。
【図５】実施例１にかかる、電極板の電極端部を略直角に起立させてなる電気式ヒータを示す斜視図。
【図６】実施例１にかかる、電極端部を略直角に起立させてなる電極板を示す斜視図。
【図７】実施例１にかかる、積層フレームの全表面積及び開口部の開口面積を模式的に示す説明図。
【図８】実施例１にかかる、積層フレームの開口部に放熱補助フィンを形成してなる電気式ヒータを部分的に拡大して示す斜視図。
【図９】実施例１にかかる、積層フレームの開口部に放熱補助フィンを形成してなる電気式ヒータを示す平面図。
【図１０】実施例１にかかる、積層フレームの開口部に放熱補助フィンを形成してなる電気式ヒータを示す断面図。
【図１１】実施例２にかかる、積層フレームに放熱補助フィン及び通過間隙を形成してなる電気式ヒータを部分的に拡大して示す斜視図。
【図１２】実施例２にかかる、積層フレームに放熱補助フィン及び通過間隙を形成してなる電気式ヒータを示す平面図。
【図１３】実施例２にかかる、積層フレームの全表面積及び通過間隙の開口面積を模式的に示す説明図。
【図１４】実施例３にかかる、電気式ヒータを示す斜視図。
【図１５】実施例３にかかる、押圧フレームを示す斜視図。
【図１６】実施例３にかかる、電気式ヒータにカバー部材等を配設する状態を示す斜視図。
【図１７】各実施例にかかる、横軸に積層フレームにおける開口部又は通過間隙の開口率［％］をとり、縦軸に電気式ヒータの前後における圧力損失［Ｐａ］をとって、開口率の適切な範囲を規定した結果を示すグラフ。
【図１８】各実施例にかかる、電気式ヒータを被加熱流体が流れるダクト内に配設した状態を示す説明図。
【符号の説明】
【００６５】
１  電気式ヒータ
２  発熱体
３  保持具
３０  発熱素子
４  電極板
５  フィン部材
５２  放熱フィン
５３  通過空間
６  押圧フレーム
６１  支持本体部
６２  押圧部
７  積層フレーム
７１  開口部
７１１  放熱補助フィン
７２  放熱補助フィン
７２１  通過間隙
Ｈ  積層方向
Ｗ  直交方向
Ｄ  流体通過方向
Ｇ  被加熱流体
【図１】
2006032217.tif 000003
【図２】
2006032217.tif 000004
【図３】
2006032217.tif 000005
【図４】
2006032217.tif 000006
【図５】
2006032217.tif 000007
【図６】
2006032217.tif 000008
【図７】
2006032217.tif 000009
【図８】
2006032217.tif 000010
【図９】
2006032217.tif 000011
【図１０】
2006032217.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2006032217.tif 000014
【図１３】
2006032217.tif 000015
【図１４】
2006032217.tif 000016
【図１５】
2006032217.tif 000017
【図１６】
2006032217.tif 000018
【図１７】
2006032217.tif 000019
【図１８】
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