(57)【要約】  液体流路内蔵式高効率温水発生車載用ヒータは、ヒータユニットとケースとを備える。ヒータユニットは、ＰＴＣ素子と、電極板と、絶縁シートと、筒体と、封止材と、放熱体とを有する。放熱体は、筒体の放熱面に設けられている。放熱体は、複数のフィンと、複数のフィンによって仕切られ、筒体の長手方向に対して交差する方向に延びる複数の流路とを有する。ヒータユニットは、放熱体の流路の一端をケースの流入口に対向させ、流路の他端をケースの流出口に対向させてケース内に収容されている。
2012011295.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極面を有するＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）素子と、
前記ＰＴＣ素子を挟んで前記一対の電極面のそれぞれに接着された一対の電極板と、
前記ＰＴＣ素子及び前記電極板を包む可撓性、熱伝導性及び電気絶縁性を有する絶縁シートと、
前記絶縁シートに包まれた前記ＰＴＣ素子及び前記電極板を収容し、前記一対の電極面のそれぞれに対向する一対の板状の放熱面を有する扁平形状の筒体と、
前記筒体の長手方向の両端部の開口を封止する封止材と、
前記筒体の前記放熱面に設けられた放熱体であって、複数のフィンと、前記複数のフィンによって仕切られ、前記筒体の前記長手方向に対して交差する方向に延びる複数の流路とを有する放熱体と、
を有するヒータユニットと、
液体の流入口と前記液体の流出口とを有するケースと、
を備え、
前記ヒータユニットは、前記放熱体の前記流路の一端を前記流入口に対向させ、前記流路の他端を前記流出口に対向させて、前記ケース内における前記流入口と前記流出口との間に収容されたことを特徴とする液体流路内蔵式高効率温水発生車載用ヒータ。
【請求項２】
前記筒体の前記長手方向の両端部は、前記放熱体から突き出て、前記放熱体には重ならず、
前記両端部が前記ケースに取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の液体流路内蔵式高効率温水発生車載用ヒータ。
【請求項３】
前記放熱体は前記ケースの内壁と接触せず、
前記放熱体と、前記ケースの内壁との間に隙間が存在することを特徴とする請求項２記載の液体流路内蔵式高効率温水発生車載用ヒータ。
【請求項４】
前記電極板の一端部は、前記筒体の前記長手方向の一方の端部の開口から前記筒体の外部及び前記ケースの外部に突出して、電気ケーブルに接続していることを特徴とする請求項２記載の液体流路内蔵式高効率温水発生車載用ヒータ。
【請求項５】
前記放熱体から突き出る前記筒体の他方の端部が、前記ケースに設けられた嵌合部に嵌合していることを特徴とする請求項４記載の液体流路内蔵式高効率温水発生車載用ヒータ。
【請求項６】
前記放熱体は、前記フィンの周囲を囲む金属板をさらに有することを特徴とする請求項１記載の液体流路内蔵式高効率温水発生車載用ヒータ。
【請求項７】
液体が流れる内部空間を有するケースと、
前記内部空間に収容され、前記液体と直接接触して熱交換を行うヒータユニットと、
を備え、
前記ヒータユニットは、
電極面を有するＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）素子と、
前記電極面に接着された電極板と、
前記電極板における少なくとも前記ＰＴＣ素子に対する反対側の面に重ね合わされた絶縁体と、
前記ＰＴＣ素子、前記電極板および前記絶縁体を収容し、前記ＰＴＣ素子の前記電極面に対向する放熱面を有する筒体と、
前記筒体の両端部の開口を封止する封止材と、
前記筒体の前記放熱面に設けられ、前記液体が流れる流路を形成するフィンを有する放熱体と、
を有し、
前記筒体の一端部は前記ケースの前記内部空間の外側に位置し、前記筒体の前記一端部から前記電極板の一端部が前記ケースの外に突出して電気ケーブルに接続していることを特徴とする液体流路内蔵式高効率温水発生車載用ヒータ。
【請求項８】
前記流路の容積は、前記内部空間における前記流路の外側の空間の容積よりも大きいことを特徴とする請求項７記載の液体流路内蔵式高効率温水発生車載用ヒータ。
【請求項９】
前記筒体の前記一端部における前記電極板の内側に、絶縁性のスペーサーが設けられていることを特徴とする請求項７記載の液体流路内蔵式高効率温水発生車載用ヒータ。
【請求項１０】
内部を液体が流れるケースと、
前記ケースの内部に収容され前記液体と直接接触して熱交換を行うヒータユニットと、
を備え、
前記ヒータユニットは、
電極面を有するＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）素子と、
前記電極面に接着された電極板と、
前記電極板における少なくとも前記ＰＴＣ素子に対する反対側の面に重ね合わされた絶縁体と、
前記ＰＴＣ素子、前記電極板および前記絶縁体を収容し、前記ＰＴＣ素子の前記電極面に対向する放熱面を有する筒体と、
前記筒体の両端部の開口を封止する封止材と、
前記筒体の前記放熱面に設けられ、前記液体が流れる流路を形成するフィンを有する放熱体と、
を有し、
前記ケースは、
前記ヒータユニットを収容する内部空間を有する本体部と、
前記本体部の一端に設けられた流水導入部と、
を有し、
前記流水導入部は、
前記液体の流入口と、
前記流入口と前記内部空間との間に設けられ、前記流入口から前記内部空間に向かって断面積が広がり、前記放熱体に形成された前記流路の一端に向き合う流水導入空間と、
を有することを特徴とする液体流路内蔵式高効率温水発生車載用ヒータ。
【請求項１１】
前記ケースは、前記本体部における前記流水導入部に対向する他端に設けられた流水導出部をさらに有し、
前記流水導出部は、
前記液体の流出口と、
前記内部空間と前記流出口との間に設けられ、前記内部空間から前記流出口に向かって断面積が狭められている流水導出空間と、
を有することを特徴とする請求項１０記載の液体流路内蔵式高効率温水発生車載用ヒータ。
【請求項１２】
前記流水導入部内に、前記流入口から流入した前記液体を前記内部空間に向けて拡散させる拡散ガイド部が設けられたことを特徴とする請求項１０記載の液体流路内蔵式高効率温水発生車載用ヒータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車に搭載される液体流路内蔵式高効率温水発生車載用ヒータに関し、特にＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）素子を発熱源に用いた液体流路内蔵式高効率温水発生車載用ヒータに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車室内の暖房用の主熱源としては、エンジン冷却水の排熱を利用して空気加熱する温水式ヒータが用いられている。今後、エンジンのない電気自動車等が普及するのに伴い、これまで使用されてきた温水で暖房するシステムをそのまま利用したいという市場からの要望が強い。このような市場の要求から、電気式温水ヒータが求められている。【０００３】
電気式ヒータにおける発熱体としてＰＴＣ素子を用いたものが例えば特許文献１に開示されている。特許文献１では、ＰＴＣ素子を絶縁板で挟んだ発熱ユニットを凹部に差し込んだ構造、さらにその周囲に液体が流れて液体が加熱される技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−７１０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された技術では、流体循環室と一体化された凹部に、ＰＴＣ素子を絶縁板で挟んだ発熱ユニットが挿入されているだけであり、熱交換が十分に行われず非効率的である。【０００６】
また、熱交換効率が低いと、ＰＴＣ素子の数を多く使用せざるを得なくなり、高コスト化、重量化を招いてしまう。【０００７】
また、液体循環室内部の液体の流れは、液体が強制的に効率的な流路を流れる設計とはなっていない。このため、車両走行時の振動や傾きにより、液体の停滞や渦が生じ、効率的な熱交換を妨げることが懸念される。【０００８】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、発熱部と液体との熱交換効率に優れた液体流路内蔵式高効率温水発生車載用ヒータを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様によれば、一対の電極面を有するＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）素子と、前記ＰＴＣ素子を挟んで前記一対の電極面のそれぞれに接着された一対の電極板と、前記ＰＴＣ素子及び前記電極板を包む可撓性、熱伝導性及び電気絶縁性を有する絶縁シートと、前記絶縁シートに包まれた前記ＰＴＣ素子及び前記電極板を収容し、前記一対の電極面のそれぞれに対向する一対の板状の放熱面を有する扁平形状の筒体と、前記筒体の長手方向の両端部の開口を封止する封止材と、前記筒体の前記放熱面に設けられた放熱体であって、複数のフィンと、前記複数のフィンによって仕切られ、前記筒体の前記長手方向に対して交差する方向に延びる複数の流路とを有する放熱体と、を有するヒータユニットと、液体の流入口と前記液体の流出口とを有するケースと、を備え、前記ヒータユニットは、前記放熱体の前記流路の一端を前記流入口に対向させ、前記流路の他端を前記流出口に対向させて、前記ケース内における前記流入口と前記流出口との間に収容されたことを特徴とする液体流路内蔵式高効率温水発生車載用ヒータが提供される。
また、本発明の他の一態様によれば、液体が流れる内部空間を有するケースと、前記内部空間に収容され、前記液体と直接接触して熱交換を行うヒータユニットと、を備え、前記ヒータユニットは、電極面を有するＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）素子と、前記電極面に接着された電極板と、前記電極板における少なくとも前記ＰＴＣ素子に対する反対側の面に重ね合わされた絶縁体と、前記ＰＴＣ素子、前記電極板および前記絶縁体を収容し、前記ＰＴＣ素子の前記電極面に対向する放熱面を有する筒体と、前記筒体の両端部の開口を封止する封止材と、前記筒体の前記放熱面に設けられ、前記液体が流れる流路を形成するフィンを有する放熱体と、を有し、前記筒体の一端部は前記ケースの前記内部空間の外側に位置し、前記筒体の前記一端部から前記電極板の一端部が前記ケースの外に突出して電気ケーブルに接続していることを特徴とする液体流路内蔵式高効率温水発生車載用ヒータが提供される。
また、本発明のさらに他の一態様によれば、内部を液体が流れるケースと、前記ケースの内部に収容され前記液体と直接接触して熱交換を行うヒータユニットと、を備え、前記ヒータユニットは、電極面を有するＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）素子と、前記電極面に接着された電極板と、前記電極板における少なくとも前記ＰＴＣ素子に対する反対側の面に重ね合わされた絶縁体と、前記ＰＴＣ素子、前記電極板および前記絶縁体を収容し、前記ＰＴＣ素子の前記電極面に対向する放熱面を有する筒体と、前記筒体の両端部の開口を封止する封止材と、前記筒体の前記放熱面に設けられ、前記液体が流れる流路を形成するフィンを有する放熱体と、を有し、前記ケースは、前記ヒータユニットを収容する内部空間を有する本体部と、前記本体部の一端に設けられた流水導入部と、を有し、前記流水導入部は、前記液体の流入口と、前記流入口と前記内部空間との間に設けられ、前記流入口から前記内部空間に向かって断面積が広がり、前記放熱体に形成された前記流路の一端に向き合う流水導入空間と、を有することを特徴とする液体流路内蔵式高効率温水発生車載用ヒータが提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、発熱部と液体との熱交換効率が高い液体流路内蔵式高効率温水発生車載用ヒータが提供される。熱交換効率を高めることで、ＰＴＣ素子の使用個数の低減が図れ、車載用ヒータ全体の軽量化、省スペース化、低コスト化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】（ａ）は本発明の実施形態に係る液体流路内蔵式高効率温水発生車載用ヒータにおけるヒータユニットの模式斜視図であり、（ｂ）はヒータユニットの模式平面図。
【図２】（ａ）はヒータユニットにおける発熱体の模式平面図であり、（ｂ）は図２（ａ）におけるＡ−Ａ拡大断面図。
【図３】（ａ）及び（ｂ）はヒータユニットを収容するケースの模式斜視図。
【図４】（ａ）はケースに収容されたヒータユニットの電極接続部を示す模式斜視図であり、（ｂ）は電極接続部の模式平面図。
【図５】ケース及びケース内に収容されたヒータユニットの模式断面図。
【図６】本発明の実施形態に係る車載温水ヒータシステムの模式図。
【図７】（ａ）及び（ｂ）は、実施形態の発熱体の他の具体例を表す模式図。
【図８】実施形態の発熱体のさらに他の具体例を表す模式図。
【図９】（ａ）は実施形態の発熱体の他の具体例を表す模式図であり、（ｂ）は（ａ）に示す発熱体を用いた車載用ヒータの模式図。
【図１０】実施形態のヒータユニットの他の具体例を表す模式図。
【図１１】実施形態のヒータユニットのさらに他の具体例を表す模式図。
【図１２】実施形態のヒータユニットのさらに他の具体例を表す模式図。
【図１３】実施形態のヒータユニットのさらに他の具体例を表す模式図。
【図１４】実施形態のヒータユニットのさらに他の具体例を表す模式図。
【図１５】（ａ）及び（ｂ）は、他の実施形態のケースの外観図。
【図１６】図１５（ａ）及び（ｂ）における左側から見た正面図。
【図１７】（ａ）及び（ｂ）は、同他の実施形態のケースにおける流水導入部の一部の模式図。
【図１８】同他の実施形態のケースにおける流水導入部の模式斜視図。
【図１９】同他の実施形態のケースを用いた温水発生車載用ヒータを用いた試験結果を表す表。
【図２０】（ａ）及び（ｂ）は、図１９の試験結果を表すグラフ。
【図２１】比較例のケースを用いた温水発生車載用ヒータの模式図。
【図２２】同比較例の温水発生車載用ヒータを用いた試験結果を表す表。
【図２３】（ａ）及び（ｂ）は、図２２の試験結果を表すグラフ。
【図２４】流水導入部における拡散ガイド部の他の具体例の模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。なお、各図面中、同じ要素には同じ符号を付している。
【００１３】
図１（ａ）は、本発明の実施形態に係る液体流路内蔵式高効率温水発生車載用ヒータ（以下、単に車載用ヒータとも称する）におけるヒータユニット２０の模式斜視図である。図１（ｂ）は、同ヒータユニット２０の模式平面図である。
【００１４】
ヒータユニット２０は、複数の発熱体１１と、複数の放熱体２３とが積層された構造を有する。発熱体１１の数、放熱体２３の数、発熱体１１と放熱体２３との積層数は、任意であり、図示した数に限るものではない。
【００１５】
まず、発熱体１１について説明する。
【００１６】
図２（ａ）は、１つの発熱体１１の模式平面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるＡ−Ａ拡大断面図である。
【００１７】
発熱体１１は、発熱素子としてＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）素子１６を有する。ＰＴＣ素子１６は、正温度特性をもったセラミック素子であり、キューリー点以上の温度になると急激に抵抗が増加してそれ以上の温度上昇が制限される。
【００１８】
ＰＴＣ素子１６は、例えば四角い薄板片状に形成され、その表裏両面には、例えば銀やアルミニウムなどの金属からなる電極面１６ａが形成されている。複数のＰＴＣ素子１６が、筒体１２の内部で筒体１２の長手方向に沿って配置されている。
【００１９】
筒体１２の長手方向の両端部は、図５を参照して後述するように、ケース５０の内部空間１００の外側に位置する。その筒体１２の両端部には、図２（ａ）に示すように、ＰＴＣ素子１６は収容されていない。
【００２０】
特に、筒体１２の一方の端部には、絶縁性のスペーサー１５が収容されている。スペーサー１５は、ＰＴＣ素子１６の代わりに、電極板４１と電極板４２との間に介在されている。スペーサー１５は、例えば板状のアルミナである。また、スペーサー１５として、セラミック材料を用いることもできる。スペーサー１５は電極面を有さず、通電されない。したがって、スペーサー１５は発熱しない。
【００２１】
ＰＴＣ素子１６の一対の電極面１６ａには、それぞれ、電極板４１、４２が接着されている。ＰＴＣ素子１６は、一対の電極板４１、４２に挟み込まれている。一対の電極板４１、４２には、それぞれ逆極性の電圧が印加される。
【００２２】
電極板４１、４２は、例えばアルミニウム、ＳＵＳ（stainless steel）、銅などの金属からなる。一方の電極板４１は、平板部４３と、その平板部４３の一端に一体に設けられた電極端子３１とを有する。他方の電極板４２も、平板部４３と、その平板部４３の一端に一体に設けられた電極端子３２とを有する。
【００２３】
図２（ｂ）に示すように、平板部４３は、筒体１２の内部でＰＴＣ素子１６の電極面１６ａに重ね合わされている。平板部４３と電極面１６ａとは、熱伝導性に優れた例えばシリコーン系接着剤によって接着されている。
【００２４】
ＰＴＣ素子１６の表裏面に、例えばアルミニウムを溶射することで電極面１６ａが形成される。あるいは、ＰＴＣ素子１６の表裏面に、例えば銀ペーストを塗布することで、電極面１６ａが形成される。または、ＰＴＣ素子１６の表裏面に銀ペーストを塗布した後に、アルミニウムを溶射することで、電極面１６ａが形成される。このため、電極面１６ａには微細な凹凸が形成される。
【００２５】
したがって、電極面１６ａと平板部４３とを接着するための接着剤が絶縁性であっても、電極面１６ａの凹凸における凸部が接着剤を突き抜けて平板部４３に接し、ＰＴＣ素子１６と電極板４１、４２との導通は確保できる。なお、接触抵抗の低減には、アルミニウムの溶射がより望ましい。
【００２６】
筒体１２は、その長手方向の両端部に開口を有する。その筒体１２の一方の端部の開口からは、図２（ａ）に示すように、電極端子３１、３２が筒体１２の外部に突出している。各電極端子３１、３２には、ネジ孔３５が形成されている。
【００２７】
図２（ｂ）に示すように、電極板４１、４２及びこれらに挟まれたＰＴＣ素子１６は、絶縁シート２１に包まれている。絶縁シート２１は、可撓性、熱伝導性及び電気絶縁性を有し、例えばポリイミドフィルムである。絶縁シート２１の両端縁部２１ａ、２１ｂは互いに重ね合わされ、絶縁シート２１は、平板部４３のすべて、および電極端子３１、３２の一部を覆っている。
【００２８】
絶縁シート２１の両端縁部２１ａ、２１ｂを、ＰＴＣ素子１６の電極面１６ａと、筒体１２の放熱面１２ａとの間ではなく、筒体１２の側面１２ｂの裏側で重なり合うようにしている。これにより、ＰＴＣ素子１６から筒体１２の放熱面１２ａへの熱伝達効率の低下を抑制できる。
【００２９】
筒体１２は、互いに対向する一対の放熱面１２ａと、その放熱面１２ａに対して略直角に形成され、互いに対向する一対の側面１２ｂとを有する扁平形状に形成されている。放熱面１２ａの方が側面１２ｂより幅が広く面積が大きい。筒体１２は、例えばアルミニウム等の熱伝導性及び加工容易性を有する材料からなる。
【００３０】
ＰＴＣ素子１６及び電極板４１、４２は、絶縁シート２１で周囲を覆われた状態で、筒体１２の内部に収容される。ＰＴＣ素子１６の電極面１６ａは筒体１２の放熱面１２ａの裏側に位置する。一方の電極面１６ａと一方の放熱面１２ａとの間には、電極板４１と絶縁シート２１が狭圧されている。他方の電極面１６ａと他方の放熱面１２ａとの間には、電極板４２と絶縁シート２１が狭圧されている。
【００３１】
絶縁シート２１で包んだＰＴＣ素子１６及び電極板４１、４２を筒体１２の中に挿入した後、筒体１２の一対の放熱面１２ａに機械的圧力を加えて図２（ｂ）における上下方向に筒体１２を押しつぶす。これにより、ＰＴＣ素子１６、電極板４１、４２及び絶縁シート２１は、筒体１２の一対の放熱面１２ａの裏面間で狭圧された状態となり、筒体１２内で固定される。
【００３２】
したがって、ＰＴＣ素子１６の電極面１６ａと、放熱面１２ａの裏面との間には隙間が形成されない。このため、ＰＴＣ素子１６と筒体１２の放熱面１２ａとの間に、空気層が介在しない熱伝達経路を広い面積にわたって確保することができ、熱伝達効率を向上できる。
【００３３】
筒体１２の側面１２ｂには、長手方向に沿って溝、もしくはくぼみが形成されているため、筒体１２を押しつぶしたときに側面１２ｂが外側に膨らんでしまうのを防ぐことができる。
【００３４】
また、図２（ａ）に示すように、絶縁シート２１の一部は、筒体１２の一方の端部の開口から筒体１２の外部に突出し、電極端子３１、３２の一部を覆っている。これにより、電極端子３１、３２と、筒体１２との短絡を確実に防ぐことができる。
【００３５】
図１（ｂ）に示すように、筒体１２の両端部の開口には、電気絶縁性、防水性及び耐熱性を有する例えばシリコーン系の封止材２７が充填される。この封止材２７は、筒体１２内への液体の浸入を防ぐ。
【００３６】
次に、放熱体２３について説明する。
【００３７】
図１（ａ）に示すように、放熱体２３は、複数のフィン２４と、フィン２４の周囲を囲む金属板２６とを有する。フィン２４は、例えばアルミニウム板をジグザグに折り曲げて構成される。金属板２６は、例えばアルミニウムなどの熱伝導性に優れた金属からなる。
【００３８】
フィン２４の折り曲げられた部分は、耐熱性及び熱伝導性に優れた例えばシリコーン系の接着剤により、金属板２６に接着されている。金属板２６の内側には、複数のフィン２４に仕切られた複数の流路２５が形成されている。なお、フィン２４の形状や、流路２５の断面形状は図示する形状に限らず、放熱体２３全体が例えばハニカム構造であってもよい。放熱体２３は、液体が流れる流路を形成できる構造であればよい。
【００３９】
放熱体２３は筒体１２の放熱面１２ａに対して積層され、放熱体２３と放熱体２３との間に、発熱体１１が挟まれている。金属板２６と放熱面１２ａとは、耐熱性及び熱伝導性に優れた例えばシリコーン系の接着剤により接着されている。また、このシリコーン系の接着剤に、例えばアルミニウム粉末を混ぜて、熱伝導性をより高めている。また、ロウ付け、半田付けなどで、放熱体２３を筒体１２の放熱面１２ａに固定させてもよい。あるいは、筒体１２の放熱面１２ａに一体にフィン２４を設けてもよい。
【００４０】
フィン２４は、筒体１２の長手方向（第１の方向とする）に沿ってジグザグに繰り返されている。流路２５の側壁となるフィン２４の板状の部分は、第１の方向に対して交差する方向（第２の方向）に延びている。したがって、流路２５は、第２の方向に延びている。第１の方向と第２の方向とは、例えば直交している。したがって、筒体１２の長手方向と、放熱体２３の流路２５が延びる方向とは、直交している。筒体１２の長手方向と、放熱体２３の流路２５が延びる方向とは、直交していることに限らず、斜めに交差していてもよい。
【００４１】
図１（ｂ）に示すように、筒体１２の長手方向の両端部は、放熱体２３から突き出て、放熱体２３には重なっていない。図５を参照して後述するように、放熱体２３から突き出た筒体１２の両端部がケース５０に取り付けられる。
【００４２】
次に、図３（ａ）はケース５０の模式斜視図を示す。図３（ｂ）は、図３（ａ）の裏側の模式斜視図である。
【００４３】
ケース５０は、例えば樹脂製であり、図３（ａ）及び図３（ｂ）における２点鎖線で分割された２つの成型品を溶着してなる。前述したヒータユニット２０をケース５０内に収容した後、２つの成型品が２点鎖線の位置で溶着される。あるいは、ケース５０は金属製であってもよい。
【００４４】
ケース５０の長手方向の一方の端部には液体の流入部５１が設けられ、他方の端部には液体の流出部５２が設けられている。流入部５１及び流出部５２は、例えば円筒状に形成されている。流入部５１には流入口５１ａが形成され、流入口５１ａはケース５０の内部に通じている。流出部５２には、流出口５２ａが形成され、流出口５２ａはケース５０の内部に通じている。
【００４５】
ケース５０は、本体部４５と、流水導入部４６と、流水導出部４７とを有する。本体部４５は、例えば四角い筒状に形成され、その一端に流水導入部４６が設けられている。本体部４５における、流水導入部４６に対向する他端には、流水導出部４７が設けられている。
【００４６】
本体部４５内には、前述したヒータユニット２０が収容される内部空間１００が形成されている。その内部空間１００と流入部５１との間に、流水導入部４６が設けられている。流水導入部４６の外形は例えば角錐台形状に形成され、その内部には、流入口５１ａから本体部４５の内部空間１００に向かって断面積が徐々に広がっている流水導入空間４６ａが形成されている。
【００４７】
流水導入空間４６ａは、流入口５１ａ及び本体部４５の内部空間１００とつながっている。流水導入部４６における本体部４５側の端部は、内部空間１００の一端部の全体を覆っている。
【００４８】
本体部４５の内部空間１００と流出部５２との間に、流水導出部４７が設けられている。流水導出部４７の外形は例えば角錐台形状に形成され、その内部には、内部空間１００から流出口５２ａに向かって断面積が徐々に狭められている流水導出空間４７ａが形成されている。
【００４９】
流水導出空間４７ａは、本体部４５の内部空間１００及び流出口５２ａとつながっている。流水導出部４７における本体部４５側の端部は、内部空間１００の他端部の全体を覆っている。
【００５０】
流水導入部４６及び流水導出部４７の外形は、角錐台形状に限らず、円錐台形状、角錐形状、円錐形状であってもよい。
【００５１】
本体部４５は例えば４つの側面を有する。それら４つの側面のうちの１つの側面に、図３（ａ）に示すように電極接続部５３が設けられている。電極接続部５３は、本体部４５の側面からケース５０の外側に突出している。電極接続部５３の内部に複数のスリット５４が形成されている。スリット５４は、本体部４５の内部空間１００に通じている。
【００５２】
電極接続部５３が設けられた側面に対向する反対側の側面には、図３（ｂ）に示すように嵌合部５５が設けられている。嵌合部５５は、本体部４５の側面から、電極接続部５３とは反対側に突出している。嵌合部５５の内側は、図５に示すように、ケース５０の内部に臨む凹部になっている。嵌合部５５には、スリットや開口は形成されず、凹部はケース５０の外部に通じていない。
【００５３】
ヒータユニット２０は、本体部４５の内部空間１００に収容される。放熱体２３の流路２５の一端は、流水導入空間４６ａに向き合わされる。流路２５の他端は、流水導出空間４７ａに向き合わされる。したがって、ケース５０内で、流入口５１ａと流出口５２ａとを結ぶ方向に、放熱体２３の流路２５が延びている。なお、ヒータユニット２０の一部が流水導入空間４６ａまたは流水導出空間４７ａに入り込んでいてもかまわない。
【００５４】
また、筒体１２の長手方向は、流入口５１ａと流出口５２ａとを結ぶ方向に対して交差する方向に延びている。
【００５５】
図５は、筒体１２の側面１２ｂ側から見た断面に対応する。
【００５６】
筒体１２の長手方向の一方の端部は、ケース５０の電極接続部５３に形成されたスリット５４内に位置する。筒体１２と、電極接続部５３の内壁との間には、封止材５６が介在される。この封止材５６により、ケース５０内に導入された液体がスリット５４を通じてケース５０の外部に漏れ出ることを防止できる。
【００５７】
筒体１２の他方の端部は、ケース５０に設けられた嵌合部５５に嵌合する。したがって、放熱体２３から突き出る筒体１２の両端部がケース５０に対して取り付けられている。放熱体２３はケース５０の内壁と接触せず、放熱体２３とケース５０の内壁との間には、隙間６０が存在する。すなわち、放熱体２３から突き出る筒体１２の両端部がケース５０に支えられて、放熱体２３はケース５０の内部空間に浮いた状態となっている。
【００５８】
電極端子３１、３２は、スリット５４からケース５０の外部に突出する。電極接続部５３には、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、例えばシリコーン系の封止材２８が塗布され、スリット５４を閉塞する。また、封止材２８は、筒体１２の開口も閉塞する。封止材としては、例えばゴムパッキンを使ってもよい。
【００５９】
電極接続部５３の外部に突出する電極端子３１、３２は、図４（ｂ）に示すように、折り曲げられて、電気ケーブル７１〜７３と接続される。各電気ケーブル７１〜７３の端部は、各電極端子３１、３２に対してネジ止めされる。すなわち、各電気ケーブル７１〜７３の端部と、各電極端子３１、３２に形成されたネジ孔３５とを重ね合わせて、ネジ孔３５にネジ７０を締結させる。
【００６０】
電極端子３１と電極端子３２には、互いに逆極性の電圧が印加される。例えば、電極端子３１には正電圧が、電極端子３２には負電圧が印加される。
【００６１】
図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す例では、発熱体１１の積層方向の両端に電極端子３１が位置する。積層方向で隣り合う発熱体１１のそれぞれの電極端子３２は、その積層方向で隣り合う。
【００６２】
積層方向の両端の電極端子３１は、電気ケーブル７１によって互いに接続されている。そして、図４（ｂ）において例えば上側の電極端子３１が、電気ケーブル７２と接続されている。電気ケーブル７２は、図示しない電源と接続される。
【００６３】
積層方向で隣り合う電極端子３２は折り曲げられて、互いのネジ孔３５が重ね合わされる。そして、重ね合わされた電極端子３２に電気ケーブル７３の端部が重ね合わされて、ネジ孔３５にネジ７０が締結される。これにより、電極端子３２は、電気ケーブル７３と接続される。電気ケーブル７３は、図示しない電源と接続される。
【００６４】
本実施形態に係る車載用ヒータは、自動車に搭載され、車内暖房用のヒータとして用いられる。そして、自動車に搭載されたバッテリからの電力が、電気ケーブル７２、７３、電極端子３１、３２を介して、ＰＴＣ素子１６に供給され、ＰＴＣ素子１６が発熱する。
【００６５】
この熱は、電極板４１、４２及び絶縁シート２１を介して筒体１２の放熱面１２ａへと伝わり、さらに放熱面１２ａに積層された放熱体２３へと伝わる。すなわち、複数のフィン２４が加熱される。
【００６６】
ケース５０内には液体（例えば水）が導入される。液体は、流入口５１ａからケース５０内に流入する。流入口５１ａから流入した液体は、流水導入空間４６ａを通って、内部空間１００に収容された放熱体２３の流路２５へと導かれる。
【００６７】
流水導入空間４６ａは、流入口５１ａ側から内部空間１００に向かって、徐々に断面積が広がって形成されている。このため、流入口５１ａから流入した液体を、放熱体２３に形成されたすべての流路２５に均一に拡散させて導くことができる。この結果、高い熱交換効率を実現できる。
【００６８】
複数の流路２５は、加熱された複数のフィン２４、筒体１２の放熱面１２ａおよび金属板２６によって仕切られている。したがって、流路２５を流れる液体はフィン２４放熱面１２ａおよび金属板２６との熱交換により加熱されて、流水導出空間４７ａを通って、流出口５２ａからケース５０の外部に流出する。すなわち、ヒータユニット２０は液体と直接接触して、高効率で熱交換を行う。
【００６９】
流水導入空間４６ａにおける本体部４５側の端部の空間、および流水導出空間４７ａにおける本体部４５側の端部の空間は、内部空間１００の断面のほぼ全体にわたって広がっている。このため、ヒータユニット２０が内蔵するすべての流路２５の端から端まで、断面方向で偏りなく均一に液体を流すことができる。この結果、高い熱交換効率を実現できる。
【００７０】
液体は、図５に示す複数の流路２５を紙面奥行き方向に流れる。筒体１２は、側面１２ｂを流入口５１ａ側に向けている。すなわち、放熱体２３と放熱体２３との間の隙間を筒体１２が横切っている。
【００７１】
複数の流路２５の全容積は、内部空間１００における流路２５の外側の空間の容積よりも大きい。また、複数の流路２５の全断面積は、放熱体２３の周囲とケース５０との間の隙間６０の断面積よりも大きい。
【００７２】
したがって、流入口５１ａから流入した液体のほとんどが、加熱部分で囲まれた流路２５を流れる。このように液体が、ヒータユニット２０に内蔵された流路２５を強制的に通過する構造とすることで、液体と加熱部分との接触面積を大きく確保でき、効率よく熱交換ができる。
【００７３】
また、放熱体２３とケース５０との間には隙間６０が存在し、放熱体２３はケース５０と接触していない。このため、放熱体２３の熱がケース５０に逃げにくい。このことも、放熱体２３と液体との熱交換効率を向上させる。また、仮に、ケース５０内の液体がなくなり空だきの状態になっても、隙間６０があることで、外部のケース５０に熱が伝わりづらい。
【００７４】
ＰＴＣ素子１６は冷えれば冷えるほどエネルギーを放出するという特性を有する。本実施形態では、放熱体２３全体が液体と効率よく接触でき、加熱部分全体から液体が効率よく熱を奪うことで、１枚あたりのＰＴＣ素子１６の出力を極限まで取り出すことが可能となる。したがって、使用するＰＴＣ素子１６の数の低減を図れる。この結果、車載用ヒータ全体の軽量化、省スペース化、低コスト化が可能となり、社会に大きく貢献できる。
【００７５】
また、本実施形態では、ＰＴＣ素子１６及びＰＴＣ素子１６に接する電極板４１、４２の平板部４３は、封止材２７、２８によって密閉される筒体１２内部に収容され、外部に露出していない。また、平板部４３と筒体１２との間には絶縁シート２１が介在されているので、筒体１２は通電されない。このため、放熱体２３も通電されない。したがって、筒体１２及び放熱体２３を、液体が流れるケース５０内に収容しても安全である。すなわち、ヒータユニット２０を液体と直接接触させて高い熱交換効率を得つつ、なおかつ高い安全性及び信頼性が得られる。
【００７６】
また、筒体１２の長手方向が、液体が流れる方向に対して交差している。このため、筒体１２の端部の開口に向かう液体の流れが形成されない。筒体１２の両端部は、液体の流路２５を内蔵する放熱体２３から突き出ており、さらにケース５０内で液体が流れる内部空間１００の外側に位置するため、筒体１２の両端部は液体に浸からない。この結果、通電部分の防水性をより高め、高い安全性が得られる。
【００７７】
液体と接触しない筒体１２の両端部は、液体の加熱に寄与しない。本実施形態では、その両端部には、図２（ａ）を参照して前述したように、ＰＴＣ素子１６を収容していない。したがって、電力の無駄な利用を抑えることができる。
【００７８】
筒体１２の両端部には防水性の封止材が充填されている。さらに、電極端子３１、３２が取り出される端部には、前述した絶縁性のスペーサー１５が収容されている。これにより、極性の異なる電極どうしの接触を確実に防ぐことができる。
【００７９】
筒体１２の両端部は発熱しない、もしくは流路２５が存在する部分よりも発熱量が抑えられている。このため、筒体１２の端部における封止材や電極の劣化を抑制できる。
【００８０】
スペーサー１５は、図５におけるケース５０の電極接続部５３のスリット５４内に位置する。あるいは、スリット５４内にＰＴＣ素子１６が少し入り込んでいてもよい。この場合でも、筒体１２の端部の発熱は流路２５が存在する部分に比べて抑えることができ、その端部における電極や封止材の劣化を抑えることができる。
【００８１】
また、流入口５１ａと流出口５２ａとを結ぶ方向に対して交差する方向に筒体１２の長手方向を向けることで、筒体１２の一端部から突出する電極端子３１、３２を、流入部５１や流出部５２によるスペース上の制約を受けず、比較的広いスペースに引き出すことができる。これにより、電気ケーブルとの接続作業が容易になる。
【００８２】
次に、図６は、本発明の実施形態に係る車載温水ヒータシステムを示す模式図である。
【００８３】
図６は、前述した車載用ヒータを自動車等の車両に取り付けた具体例を表す。ヒータユニット２０を収容したケース５０は、循環路６に接続される。
【００８４】
循環路６は管路６ａ〜６ｄを有する。管路６ａは、ケース５０とヒータコア２とを接続する。管路６ｂは、ヒータコア２と液圧ポンプ３とを接続する。管路６ｃは、液圧ポンプ３と三方弁４とを接続する。管路６ｄは、三方弁４とケース５０とを接続する。管路６ｄはケース５０の流入部５１と接続され、管路６ａはケース５０の流出部５２と接続される。
【００８５】
また、循環路６及びケース５０は、管路７ａ、７ｂを介してエンジン５とも接続されている。三方弁４が管路６ｃと管路７ａとの間を遮断し、管路６ｃと管路６ｄとの間を連通させた状態のとき、液圧ポンプ３が駆動されると、ケース５０内及び循環路６を、図６において白矢印で示す方向に液体が循環する。
【００８６】
このとき、車両に搭載されたバッテリーから、ケース５０内のヒータユニット２０に電力を供給することでヒータユニット２０が発熱し、ケース５０内の液体が加熱される。この加熱により生成された温水は流出部５２及び管路６ａを通ってヒータコア２に供給される。
【００８７】
ヒータコア２に供給された温水はヒータコア２に具備された管を流れる。ヒータコア２には送風装置８から気体（空気）が送風される。ヒータコア２の管を流れる温水の熱は、ヒータコア２に具備されたフィンなどの熱伝達面を介して、送風装置８から送風された気体に伝達される。これにより、車内に温風が送風される。このモードは、例えばエンジン５の始動時など、エンジン５の排熱を利用できない場合に選択される。
【００８８】
エンジン５が始動後、三方弁４を切り替えて、管路６ｃと管路７ａとを連通させ、管路６ｃと管路６ｄとを遮断すれば、液体はエンジン５に供給されエンジン５の冷却水として機能する。このときの液体の流れを図６において黒矢印で表す。エンジン５を通過しエンジン５との熱交換により温められた温水は管路７ｂ、６ｄ、流入部５１、ケース５０内、流出部５２および管路６ａを介してヒータコア２に供給される。したがって、このモードの場合にはヒータユニット２０を通電（発熱）させなくてもヒータコア２に温水を供給でき、送風装置８を駆動させることで、車内に温風を送ることができる。
【００８９】
本実施形態に係る車載用ヒータは、エンジンの排熱によって加熱された冷却水を利用した既存の車載温水生成システムにそのまま組み込んで使用することができる。
【００９０】
電極板４１、４２と筒体１２との間に介在される絶縁体としては、絶縁シートに限らず、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、絶縁板６１を用いてもよい。
【００９１】
図７（ａ）は、筒体１２の長手方向に沿った断面を表す。図７（ｂ）は、図２（ｂ）と同様な断面に対応する。
【００９２】
絶縁板６１は、例えばアルミナ板である。絶縁板６１は、筒体１２の放熱面１２ａの裏側に設けられている。一方の放熱面１２ａと一方の電極板４１との間に絶縁板６１が狭圧され、他方の放熱面１２ａと他方の電極板４２との間に絶縁板６１が狭圧されている。
【００９３】
あるいは、図８に示すように、絶縁板６１は、一方の電極板（図８では例えば電極板４１）側にだけ設けてもよい。電極板４１には正電圧が印加され、筒体１２及び電極板４２は接地されている。絶縁板６１は、電極板４１と筒体１２との間に介在され、接地された筒体１２への正電圧の印加を阻止する。
【００９４】
図９（ａ）は、発熱体８１の他の具体例を表す。
【００９５】
前述した実施形態と同様に、筒体１２の中には、ＰＴＣ素子が収容され、そのＰＴＣ素子を一対の電極板８５が挟み込んでいる。電極板８５及びＰＴＣ素子は、絶縁シート２１に包まれている。
【００９６】
電極板８５は、ＰＴＣ素子の電極面に接着された平板部８６と、筒体１２の外に突出した電極端子８７とを有する。電極端子８７は、平板部８６の一端部に対して、Ｌ字状に屈曲して一体に形成されている。電極端子８７は、筒体１２の側面から筒体１２の外に突出している。
【００９７】
図１０に示すように、筒体１２の側面１２ｂにおいて、一端部に近い部分にはスリット１２ｄが形成されている。電極端子８７は、そのスリット１２ｄから筒体１２の外に突出している。
【００９８】
筒体１２の一端部の開口１２ｃと、スリット１２ｄとの間の側壁はなく、スリット１２ｄが形成された側面１２ｂにおいて、スリット１２ｄと開口１２ｃとはつながっている。したがって、開口１２ｃの幅よりも突出している電極端子８７を、スリット１２ｄが形成された位置まで挿入することができる。スリット１２ｄには、前述した実施形態と同様に、防水性の封止材が封入され、筒体１２の内部に液体が浸入しない。
【００９９】
図９（ｂ）は、図９（ａ）に示す発熱体８１を放熱体８２と組み合わせてヒータユニット８０を構成し、そのヒータユニット８０をケース９１内に収容した車載用ヒータの模式図を表す。
【０１００】
放熱体８２は、図１０に示すように、例えば筒体１２の長手方向に延びる複数のフィン８３を有する。フィン８３は、筒体１２の放熱面１２ａに設けられている。フィン８３の間には、液体が流れる流路８８が形成されている。
【０１０１】
別体の筒体１２と放熱体８３とを接着やろう付けした構造でもよいし、あるいは、例えば押しだし成形にて筒体１２と放熱体８３とを一体に成形してもよい。
【０１０２】
図９（ｂ）に示す具体例では、例えば２つのヒータユニット８０がケース９１内に収容されている。ケース９１は、液体の流入口９２と流出口９３を有する。ヒータユニット８０は、ケース９１内における流入口９２と流出口９３との間の内部空間に収容されている。
【０１０３】
ヒータユニット８０における流路８８の一端部は流入口９２に対向し、他端部は流出口９３に対向している。流路８８は、流入口９２と流出口９３とを結ぶ方向に延びている。その流路８８が延びる方向に対して交差する方向（図示では例えば直交する方向）に、電極端子８７が突出している。
【０１０４】
一方のヒータユニット８０の電極端子８７は、ケース９１に形成されたスリット９１ａからケース９１の外に突出し、電気ケーブルと接続される。他方のヒータユニット８０は、スリット９１ａが形成された面の反対側の面に形成されたスリット９１ｂからケース９１の外に突出し、電気ケーブルと接続される。スリット９１ａ及びスリット９１ｂには、防水性の封止材が封入される。
【０１０５】
２つのヒータユニット８０のそれぞれの電極端子８７は、互いに反対方向に突出している。また、電極端子８７は、フィン８３にガイドされて液体が流れる方向に対して交差する方向に突出している。このため、電極端子８７の取り出し部に向かう液体の流れが形成されず、電極端子８７の取り出し部における防水性の低下を抑えることができる。
【０１０６】
液体の流入口と流出口とは、互いに対向する位置に形成することに限らない。例えば、図１１に示すように、ケース６２における同じ面側に流入口６３と流出口６４を設けてもよい。筒体１２はケース６２内で、図１１における横方向に延びている。筒体１２の長手方向に対して交差する方向に液体が流入し、さらに筒体１２の長手方向に対して交差する方向に液体が流出する。
【０１０７】
筒体１２において電極端子が取り出されない他端部は、図１２に示すように、放熱体２３から突出させなくてもかまわない。筒体１２の他端部及び放熱体２３の他端部を、ケース５０の内壁に接触させて支える構造であってもよい。
【０１０８】
また、図１３に示すように、例えば断面凹形状の支持部材６５を介して、筒体１２の他端部及び放熱体２３の他端部を支えてもよい。
【０１０９】
また、放熱体２３とケース５０の内壁との間の隙間はなくてもよい。ただし、前述したように、放熱体２３とケース５０の内壁との間に隙間が介在することで、放熱体２３からケース５０に逃げてしまう熱量を抑えることができ、高効率な車載用ヒータを実現できる。
【０１１０】
また、ケースは樹脂製に限らず、例えばアルミニウムなどの金属製であってもよい。金属製のケースは、強度を高くできる。また、図１４に示すように、金属製のケース６６を使った場合、その外側の面に断熱材６７を設けることで、外部への熱の放散を抑制することができる。
【０１１１】
筒体１２は、角筒状の扁平形状に限らず、楕円もしくは円形状であってもよい。ただし、ＰＴＣ素子１６と筒体１２の放熱面１２ａとの間の距離が短いほど、放熱面１２ａへの熱伝達効率を高くすることができる。
【０１１２】
次に、図１５（ａ）は、ケース１１０の他の具体例を示す。図１５（ｂ）は、図１５（ａ）の上面図である。図１６は、図１５（ａ）及び（ｂ）における左側の正面図である。
【０１１３】
ケース１１０は、本体部１１１と、流水導入部１２１と、流水導出部１２２とを有する。本体部１１１は、例えば角筒状に形成され、その一端に流水導入部１２１が設けられている。本体部１１１における、流水導入部１２１に対向する他端には、流水導出部１２２が設けられている。流水導入部１２１及び流水導出部１２２は、本体部１１１に対して例えば溶着されている。
【０１１４】
本体部１１１内には、前述した実施形態のヒータユニットが収容される内部空間１１１ａが形成されている。また、本体部１１１の上部には、前述した電極接続部５３と同様な電極形成部１１４が設けられている。
【０１１５】
流水導入部１２１は、第１の筒部１１５と第２の筒部１１２とを有する。第１の筒部１１５と第２の筒部１１２とは、例えば溶着により結合される。
図１８は、第１の筒部１１５と第２の筒部１１２との結合前の状態を表す。
【０１１６】
第１の筒部１１５は、例えば円筒状に形成され、その一端に流入口１１７が形成されている。第１の筒部１１５の他端は、第２の筒部１１２に対して結合される。
【０１１７】
第２の筒部１１２の外形は例えば角錐台形状に形成されている。第２の筒部１１２の内部には、第１の筒部１１５から本体部１１１の内部空間１１１ａに向かって断面積が徐々に広がっている流水導入空間１１２ａが形成されている。第２の筒部１１２の断面積は、連続的に徐々に広くなることに限らず、段階的に広くなっていてもよい。
【０１１８】
流水導入空間１１２ａは、流入口１１７及び本体部１１１の内部空間１１１ａとつながっている。流水導入空間１１２ａは、内部空間１１１ａの一端部の全体に臨んでいる。
【０１１９】
図１７（ａ）、（ｂ）および図１８に示すように、第１の筒部１１５には、流入口１１７から流入した液体を本体部１１１の内部空間１１１ａに向けて拡散させる拡散ガイド部１３１ａ、１３１ｂが設けられている。
【０１２０】
拡散ガイド部１３１ａ、１３１ｂは、板状に形成され、第１の筒部１１５における流入口１１７が形成された一端の反対側の他端から突出している。拡散ガイド部１３１ａと拡散ガイド部１３１ｂとは、隙間１０５ａを隔てて対向している。
【０１２１】
拡散ガイド部１３１ａ、１３１ｂは、図１８に示すように、第２の筒部１１２における本体部１１１とは反対側の端部に形成された開口１４０を通じて、第２の筒部１１２の内部（流水導入空間１１２ａ）に挿入される。
【０１２２】
図１５（ａ）及び図１６において、下方が重力の作用する方向（鉛直方向）となる。ケース１１０は、図１５（ａ）及び図１６に示すように、電極形成部１１４の反対側を重力の作用する方向に向けた姿勢で車両に取り付けられる。
【０１２３】
その状態で流水導入部１２１側を見た図１６に示すように、内部空間１１１ａの端部は鉛直方向に長い矩形状に広がっている。これに合わせて、流水導入空間１１２ａにおける内部空間１１１ａに面する領域も鉛直方向に長い矩形状に広がっている。
【０１２４】
拡散ガイド部１３１ａ及び１３１ｂは、図１８に示すように、隙間１０５ａを隔てて、鉛直方向に重なっている。したがって、拡散ガイド部１３１ａ及び１３１ｂが流水導入空間１１２ａに挿入されると、流水導入空間１１２ａの入口側の空間は、拡散ガイド部１３１ａよりも上方の空間と、拡散ガイド部１３１ｂよりも下方の空間と、拡散ガイド部１３１ａと拡散ガイド部１３１ｂとの間の隙間１０５ａと、に仕切られる。
【０１２５】
なお、流水導入部１２１の第２の筒部１１２及び流水導出部１２２の第２の筒部１１３の外形は、角錐台形状に限らず、円錐台形状、角錐形状、円錐形状であってもよい。
【０１２６】
前述した実施形態と同様に、本体部１１１の内部空間１１１ａに収容されたヒータユニットにおける放熱体２３の流路２５の一端は、流水導入空間１１２ａに向き合わされる。流路２５の他端は、流水導出空間１１３ａに向き合わされる。本体部１１１の内部空間１１１ａで、流水導入空間１１２ａと流水導出空間１１３ａとを結ぶ方向に、放熱体２３の流路２５が延びている。なお、ヒータユニットの一部が、流水導入空間１１２ａまたは流水導出空間１１３ａに入り込んでいてもかまわない。
【０１２７】
流入口１１７から流入した液体は、流水導入空間１１２ａを通って、内部空間１１１ａに収容された放熱体２３の流路２５へと導かれる。流水導入空間１１２ａは、流入口１１７側から内部空間１１１ａに向かって、徐々に断面積が広がって形成されている。このため、流入口１１７から流入した液体を、放熱体２３に形成されたすべての流路２５に均一に拡散させて導くことができる。この結果、高い熱交換効率を実現できる。
【０１２８】
さらに、流水導入空間１１２ａの入口側には、図１７（ａ）、（ｂ）および図１８を参照して説明した拡散ガイド部１３１ａ及び１３１ｂが設けられている。拡散ガイド部１３１ａと拡散ガイド部１３１ｂとの間に形成された隙間１０５ａは狭い。このため、鉛直方向に長い矩形状の内部空間１１１ａの断面のほぼ中央に対向する流入口１１７から導入された液体が、内部空間１１１ａの断面の中央に偏って進むのが抑制される。なおかつ、液体は、拡散ガイド部１３１ａよりも上方および拡散ガイド部１３１ｂよりも下方に拡散される。この結果、液体は、内部空間１１１ａの断面の全体にわたって均一に導かれる。
【０１２９】
なお、図２４に示すように、拡散ガイド部１３１ａの上面を、内部空間１１１ａに向かって上向き傾斜のテーパー面にし、拡散ガイド部１３１ｂの下面を、内部空間１１１ａに向かって下向き傾斜のテーパー面にしてもよい。
【０１３０】
本実施形態においても、複数の流路２５は、加熱された複数のフィン２４、筒体１２の放熱面１２ａおよび金属板２６によって仕切られている。したがって、流路２５を流れる液体はフィン２４放熱面１２ａおよび金属板２６との熱交換により加熱されて、流水導出空間１１３ａを通って、流出口１１８からケース１１０の外部に流出する。すなわち、ヒータユニットは液体と直接接触して、高効率で熱交換を行う。
【０１３１】
流水導入空間１１２ａにおける本体部１１１側の端部の空間、および流水導出空間１１３ａにおける本体部１１１側の端部の空間は、内部空間１１１ａの断面のほぼ全体にわたって広がっている。このため、ヒータユニットが内蔵するすべての流路２５の端から端まで、断面方向で偏りなく均一に液体を流すことができる。この結果、高い熱交換効率を実現できる。
【０１３２】
また、図１５（ａ）に示すように、流水導出部１２２の第１の筒部１１６は、流水導入部１２１の第１の筒部１１５よりも上方に位置し、内部空間１１１ａの上部に対向する位置にある。すなわち、流出口１１８が内部空間１１１ａの上部に対向する位置にある。このため、液体とヒータユニットとの熱交換効率を低下させる気泡を、流出口１１８を通じて内部空間１１１ａから排出しやすい。
【０１３３】
ここで、前述したケース１１０を用いた車載用ヒータを、ヒータコア及びウォーターポンプを含む循環系に接続して、試験を行った。
【０１３４】
車載用ヒータで生成された温水はヒータコアに供給され、ヒータコアに具備された管を流れる。ヒータコアには送風装置から空気が送風される。ヒータコアの管を流れる温水の熱は、ヒータコアに具備されたフィンを介して、送風装置から送風された空気に伝達される。
【０１３５】
その循環系における総水量は約１．５５リットルである。ヒータコアに送る風の風速は、２．５〜２．９（ｍ／ｓ）である。ケース１１０内に収容されたヒータユニットに対する印加電圧は、直流３５０（Ｖ）である。
【０１３６】
図１９に、そのときの経過時間（秒）ごとの風温（℃）、水温（℃）および消費電力（Ｗ）を表す。風温は、ヒータコアにおける風下側の前面で測定した。水温は、ヒータコアの入口の水温である。消費電力は、ヒータユニットにおける消費電力（印加電圧と、そのときに流れる電流との積）である。
【０１３７】
また、図２０（ａ）は、経過時間に対する水温及び風温の変化を示すグラフであり、図２０（ｂ）は、経過時間に対する消費電力の変化を示すグラフである。消費電力が急峻に立ち上がっているのは、電力投入時の突入電流の影響による。
【０１３８】
また、以上説明した実施形態の車載用ヒータに対する比較例として、図２１に示す車載用ヒータについても同様な試験を行った。
【０１３９】
この比較例の車載用ヒータのケース２００は本体部２２０を有し、その内部にヒータユニット２３０が収容されている。ヒータユニット２３０は、実施形態のヒータユニットと同じである。したがって、比較例の車載用ヒータは、ケース２００が実施形態の車載用ヒータと異なる。
【０１４０】
本体部２２０の一端部には、流入口２２１が形成された流水導入部２２２が設けられている。図２１における下方が重力の作用する方向であり、比較例の車載用ヒータは、図２１に示す姿勢で設置されている。すなわち、流水導入部２２２は、本体部２２０の一端部における下部に接続されている。
【０１４１】
流水導入部２２２の本体部２２０側の端部における紙面奥行き方向の幅は、本体部２２０における紙面奥行き方向の幅とほぼ同じである。しかし、流水導入部２２２は、本体部２２０の高さ方向の全体にわたっては設けられていない。流水導入部２２２は、本体部２２０の高さ方向の下部にのみ設けられている。
【０１４２】
本体部２２０の他端部の上面には、流水導出部２２４が設けられている。流水導出部２２４は、円筒パイプ状に形成され、本体部２２０の上面における幅方向（紙面奥行き方向）のほぼ中央に接続されている。
【０１４３】
ヒータユニット２３０におけるフィンによって形成された流路２３０ａは、本体部２２０内で上下方向に延びている。
【０１４４】
この比較例の車載用ヒータを、実施形態の車載用ヒータと同様に、ヒータコア及びウォーターポンプを含む循環系に接続して、試験を行った。
【０１４５】
その循環系における総水量は約１．３リットルである。ヒータコアに送る風の風速は、２．５〜２．９（ｍ／ｓ）である。ヒータユニット２３０に対する印加電圧は、直流３５０（Ｖ）である。
【０１４６】
図２２に、そのときの経過時間（秒）ごとの風温（℃）、水温（℃）および消費電力（Ｗ）を表す。風温は、ヒータコアにおける風下側の前面で測定した。水温は、ヒータコアの入口の水温である。消費電力は、ヒータユニット２３０における消費電力（印加電圧と、そのときに流れる電流との積）である。
【０１４７】
また、図２３（ａ）は、経過時間に対する水温及び風温の変化を示すグラフであり、図２３（ｂ）は、経過時間に対する消費電力の変化を示すグラフである。消費電力が急峻に立ち上がっているのは、電力投入時の突入電流の影響による。
【０１４８】
風温、水温及び消費電力がそれぞれほぼ一定になった状態で比較すると、比較例の車載用ヒータでは、風温、水温及び消費電力のいずれも、実施形態の車載用ヒータの風温、水温及び消費電力よりも低い。
【０１４９】
図２１に示すように比較例の車載用ヒータでは、ヒータユニット２３０が収容されたケース２００の本体部２２０の下部に水が導入される。そして、流水導出部２２４が本体部２２０の他端部の上面に設けられている。したがって、本体部２２０内に導入された水は、図２１において破線矢印で表すように、本体部２２０の他端部に向かって進みつつ、上下方向に延びるヒータユニット２３０の流路２３０ａによってガイドされて、本体部２２０内を上方に向かい、流水導出部２２４へと導かれる。
【０１５０】
このような構造では、本体部２２０内において入口側の上部（１点鎖線ａ１で表される部分）と、出口側の下部（１点鎖線ａ２で表される部分）に水の停滞が生じやすい。したがって、その部分ａ１、ａ２では水温が高くなりやすい。
【０１５１】
ＰＴＣ素子は冷えれば冷えるほどエネルギーを放出するという特性を有する。したがって、水温が高い部分ａ１、ａ２では、ＰＴＣ素子の出力の取り出し効率が低下する。これは、ヒータユニット２３０全体の効率の低下につながる。
【０１５２】
これに対して、実施形態では、前述したように、流水導入空間は、流入口側から本体部の内部空間に向かって断面積が広がって形成され、ヒータユニットに内蔵された流路の一端に向き合っている。さらに、流水導入空間における本体部側の端部の空間、および流水導出空間における本体部側の端部の空間は、内部空間の断面のほぼ全体にわたって広がっている。したがって、実施形態では、ヒータユニットが収容された内部空間内に偏りなく均一に水の流れを形成することができる。この結果、高い効率を実現できる。
【０１５３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１５４】
１１  発熱体
１２  筒体
１２ａ  放熱面
１５  スペーサー
１６  ＰＴＣ素子
１６ａ  電極面
２０  ヒータユニット
２１  絶縁シート
２３  放熱体
２４  フィン
２５  流路
２６  金属板
２７，２８  封止材
３１，３２  電極端子
４１，４２  電極板
４５  本体部
４６  流水導入部
４６ａ  流水導入空間
４７  流水導出部
４７ａ  流水導出空間
５０  ケース
５１ａ  流入口
５２ａ  流出口
５３  電極接続部
５４  スリット
５５  嵌合部
６０  隙間
６１  絶縁板
７１〜７３  電気ケーブル
１００  内部空間
１１０  ケース
１１１  本体部
１１２ａ  流水導入空間
１１３ａ  流水導出空間
１１７  流入口
１１８  流出口
１２１  流水導入部
１２２  流水導出部
１３１ａ，１３１ｂ  拡散ガイド部
【図１】
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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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２】
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【国際調査報告】
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