(57)【要約】【課題】熱交換部材、通電発熱部材および電極部材の積層作業を容易化した電気ヒータを提供する。【解決手段】熱交換フィン２２を構成するプレート２２ｂに鍔部２２ｃを設け、電極板２４に設けられた爪部２４ａを鍔部２２ｃに係止して一体化する。そして、熱交換フィン２２と電極板２４とを一体化したものおよび通電発熱部材とを順次積層する。これにより、実質的に２種類の部品を順次積層するだけで電気ヒータを構成できるので、積層作業を容易化できる。【選択図】図７
2008121952.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電により発熱する通電発熱部材（２３）と、
前記通電発熱部材（２３）の放熱を促進させる熱交換部材（２２）と、
前記通電発熱部材（２３）および前記熱交換部材（２２）に接触して前記通電発熱部材（２３）へ通電させる電極部材（２４）とを順次積層して構成された電気ヒータであって、
前記熱交換部材（２２）は、放熱面積を増大させるフィン（２２ａ）と、前記フィン（２２ａ）の積層方向の両端側に固定されたプレート（２２ｂ）とを有し、
前記プレート（２２ｂ）には、前記熱交換部材（２２）の長手方向および前記積層方向に垂直な幅方向に延びる鍔部（２２ｃ）が設けられており、
前記電極部材（２４）には、前記鍔部（２２ｃ）に係止された爪部（２４ａ）が設けられており、
前記電極部材（２４）と前記熱交換部材（２２）が、一体化された状態で積層されていることを特徴とする電気ヒータ。
【請求項２】
前記プレート（２２ｂ）の長手方向端部の少なくとも一方には、前記幅方向寸法を徐々に縮小させた面取部（２２ｅ）が設けられてい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】
前記鍔部（２２ｃ）には、前記電極部材（２４）との接触面と反対側に向かって切り起こされた切り起こし部（２２ｄ）が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の電気ヒータ。
【請求項４】
前記通電発熱部材（２３）は、ＰＴＣ素子（２３ａ）を有して構成されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の電気ヒータ。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１つに記載の電気ヒータ（２０）を備えることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項６】
通電により発熱する通電発熱部材（２３）と、
前記通電発熱部材（２３）の放熱を促進させる熱交換部材（２２）と、
前記通電発熱部材（２３）および前記熱交換部材（２２）に接触して前記通電発熱部材（２３）へ通電させる電極部材（２４）とを順次積層して構成される電気ヒータの製造方法であって、
前記熱交換部材（２２）として、放熱面積を増大させるフィン（２２ａ）と、前記フィン（２２ａ）の積層方向の両端側に固定されたプレート（２２ｂ）とを有し、さらに、前記プレート（２２ｂ）に、前記熱交換部材（２２）の長手方向および前記積層方向に垂直な幅方向に延びる鍔部（２２ｃ）が設けられたものを用意し、
前記電極部材（２４）に設けられた爪部（２４ａ）を、前記鍔部（２２ｃ）に係止して、前記電極部材（２４）と前記熱交換部材（２２）とを一体化する一体化工程と、
前記通電発熱部材（２３）、および、一体化された前記電極部材（２４）と前記熱交換部材（２２）を積層する積層工程とを有することを特徴とする電気ヒータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力を供給されることによって発熱する電気ヒータ、これを用いた車両用空調装置、および、電気ヒータの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に、複数の放熱フィン、通電発熱部材および通電発熱部材へ通電させる電極板を幾層かに順次積層して構成された電気ヒータが開示されている。さらに、この特許文献１の電気ヒータでは、上記の各構成部品を積層して、積層方向の両端側からバネ部材を介してフレームで挟み込むことによって固定している。
【特許文献１】米国特許第５５６２８４４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、特許文献１の電気ヒータでは、熱交換部材である放熱フィン、通電発熱部材および電極部材である電極板を積層する際に、３種類の複数の部品を順次積層しなければならないため、積層作業が煩雑となり、製造コストの増加を招いていた。
【０００４】
本発明は上記点に鑑み、熱交換部材、通電発熱部材および電極部材を順次積層して構成される電気ヒータにおいて、積層作業を容易化させることを第１の目的とする。
【０００５】
また、本発明は製造コスト低減に有利な電気ヒータの製造方法を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するため、本発明では、通電により発熱する通電発熱部材（２３）と、通電発熱部材（２３）の放熱を促進させる熱交換部材（２２）と、通電発熱部材（２３）および熱交換部材（２２）に接触して通電発熱部材（２３）へ通電させる電極部材（２４）とを順次積層して構成された電気ヒータであって、熱交換部材（２２）は、放熱面積を増大させるフィン（２２ａ）と、フィン（２２ａ）の積層方向の両端側に固定されたプレート（２２ｂ）とを有し、プレート（２２ｂ）には、熱交換部材（２２）の長手方向および積層方向に垂直な幅方向に延びる鍔部（２２ｃ）が設けられており、電極部材（２４）には、鍔部（２２ｃ）に係止された爪部（２４ａ）が設けられており、電極部材（２４）と熱交換部材（２２）が、一体化された状態で積層されていることを第１の特徴とする。
【０００７】
これによれば、電極部材（２４）に設けられた爪部（２４ａ）をプレート（２２ｂ）に設けられた鍔部（２２ｃ）に係止して、電極部材（２４）と熱交換部材（２２）が一体化（サブ・アッセンブリ化）された状態で積層されるので、実質的に２種類の部品を順次積層するだけで電気ヒータを構成できる。従って、特許文献１の電気ヒータに対して積層作業を容易化できるとともに、製造コストの低減を図ることができる。
【０００８】
なお、本発明における一体化とは、電極部材（２４ａ）とプレート（２２ｂ）が相対的に完全固定された状態で一つの部材として構成されていることのみを意味するものではなく、取り外し可能に仮固定された状態で一つの部材として構成されていることをも含む意味である。
【０００９】
また、上記第１の特徴の電気ヒータにおいて、プレート（２２ｂ）の長手方向端部の少なくとも一方には、幅方向寸法を徐々に縮小させた面取部（２２ｅ）が設けられていてもよい。これによれば、電極部材（２４）または熱交換部材（２２）を長手方向に移動（スライド）させて爪部（２４ａ）を鍔部（２２ｃ）に係止させる際の組み付け性を向上できる。
【００１０】
また、上述の第１の特徴の電気ヒータにおいて、鍔部（２２ｃ）には、電極部材（２４）との接触面の反対側に向かって切り起こされた切り起こし部（２２ｄ）が設けられていてもよい。これによれば、電極部材（２４）と熱交換部材（２２）とを係止する際に、切り起こし部（２２ｄ）によって爪部（２４ａ）を位置決めできるとともに、爪部（２４ａ）が鍔部（２２ｃ）から抜けてしまうことを防止できる。
【００１１】
また、上述の第１の特徴の電気ヒータにおいて、具体的に、通電発熱部材（２３）は、ＰＴＣ素子（２３ａ）を有して構成されていてもよい。
【００１２】
また、本発明では、上述の第１の特徴の電気ヒータを備える車両用空調装置を第２の特徴とする。これによれば、電気ヒータ（２０）の製造原価低減効果により、車両用空調装置全体としての製造原価低減を図ることもできる。
【００１３】
また、本発明では、通電により発熱する通電発熱部材（２３）と、通電発熱部材（２３）の放熱を促進させる熱交換部材（２２）と、通電発熱部材（２３）および熱交換部材（２２）に接触して通電発熱部材（２３）へ通電させる電極部材（２４）とを順次積層して構成される電気ヒータの製造方法であって、熱交換部材（２２）として、放熱面積を増大させるフィン（２２ａ）と、フィン（２２ａ）の積層方向の両端側に固定されたプレート（２２ｂ）とを有し、さらに、プレート（２２ｂ）に、熱交換部材（２２）の長手方向および積層方向に垂直な幅方向に延びる鍔部（２２ｃ）が設けられたものを用意し、電極部材（２４）に設けられた爪部（２４ａ）を、鍔部（２２ｃ）に係止して、電極部材（２４）と熱交換部材（２２）とを一体化する一体化工程と、通電発熱部材（２３）、および、一体化された電極部材（２４）と熱交換部材（２２）を積層する積層工程とを有することを第３の特徴とする。
【００１４】
これによれば、電極部材（２４）と熱交換部材（２２）とを一体化（サブ・アッセンブリ化）した状態で積層できるので、実質的に、２種類の部品を順次積層して電気ヒータを構成できる。従って、３種類の複数の部品を順次積層する場合に対して、製造コスト低減に有利となる。
【００１５】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した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ものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１〜７により、本発明の一実施形態を説明する。図１は本発明の電気ヒータ２０を車両用空調装置に適用したもので、図１は、この車両用空調装置の室内空調ユニット１の模式的な断面図である。
【００１７】
なお、この車両用空調装置は、エンジン起動時にエンジン冷却水温の上昇しにくい車両（例えば、ハイブリッド車両やディーゼルエンジン車両等）や寒冷地仕様の車両等に搭載されるもので、暖房開始時に車室内吹出空気を加熱する補助加熱器として本発明の電気ヒータ２０を用いている。
【００１８】
まず、室内空調ユニット１は、車室内最前部の計器盤（インストルメントパネル）内側等に配置されており、外郭部を構成する樹脂製のケース２を有している。このケース２の内部には、車室内へ向かって空気が流れる空気通路が形成され、空気流れ最上流部には内外気切替箱３が配置されている。
【００１９】
内外気切替箱３は、内気導入口４、外気導入口５および内外気切替ドア６を有して構成されている。内気導入口４は、ケース２内に内気（車室内空気）を導入させる導入口であり、外気導入口５は、外気（車室外空気）をケース２内に導入させる導入口である。内外気切替ドア６は、内外気切替箱５の内部に回転自在に配置されており、図示しないサーボモータによって駆動される内外気切替手段である。
【００２０】
具体的には、内外気切替ドア６の回転位置によって、内気導入口４より内気を導入する内気モード、外気導入口５より外気を導入する外気モード、および、内気と外気を同時に導入する内気／外気モードに切り替えることができる。なお、図１では内気モードの状態を示しており、内気は矢印Ａに示すようにケース２内に導入される。
【００２１】
内外気切替箱５の空気流れ下流側には、車室内に向かって空気を送風する電動式の送風機７が配置されている。送風機７は、周知の遠心多翼ファン７ａを電動モータ７ｂによって回転駆動させて空気を矢印Ｂ方向に送風するものである。送風機７の空気流れ下流側には、送風空気を冷却する冷却用熱交換器である蒸発器８が配置されている。
【００２２】
蒸発器８は、冷凍サイクル（図示せず）を構成する要素の一つであり、周知の如く、蒸発器８に流入した低圧冷媒が蒸発する際に送風機７によって送風された送風空気から吸熱して送風空気を冷却するものである。蒸発器８の下流側には、蒸発器８通過後の空気（冷風）を加熱するヒータコア９が配置されている。
【００２３】
ヒータコア９は、エンジン冷却水を熱源として（エンジン冷却水回路は図示せず。）、蒸発器８通過後の空気（冷風）を再加熱する加熱用熱交換器である。また、ケース２内部のヒータコア９の側方には、蒸発器８通過後の空気（冷風）がヒータコア９をバイパスして通過するバイパス通路１０が形成されている。
【００２４】
また、本実施形態の車両用空調装置では、ヒータコア９の下流側に電気ヒータ２０が配置されている。この電気ヒータ２０は、車両用空調装置の暖房運転時に、ヒータコア９が蒸発器８通過後の空気を充分に加熱できない場合、図示しない制御装置から電力供給されることによって発熱し、ヒータコア９通過後の空気を加熱する補助加熱器である。電気ヒータ２０の詳細については後述する。
【００２５】
なお、制御装置による電気ヒータ２０の具体的な制御として、例えば、ヒータコア９を通過するエンジン冷却水温度を検出して、エンジン冷却水温度が所定温度以下になっているときは、ヒータコア９によって蒸発器８通過後の空気を充分に加熱できない状態になっていると判定して、電気ヒータ２０に電力供給するようにしてもよい。
【００２６】
蒸発器８とヒータコア９との間には、エアミックスドア１１が配置されている。このエアミックスドア１１は、ケース２内に回転自在に配置されており、図示しないサーボモータによって駆動されて、その回転位置（開度）が連続的に調整できるようになっている。
【００２７】
従って、エアミックスドア１１の開度によって、ヒータコア９および電気ヒータ２０を通過する空気量（矢印Ｃに示す温風量）とバイパス通路１０を通過する空気量（矢印Ｄに示す冷風量）との風量割合が調整される。この温風（矢印Ｃ）と冷風（矢印Ｄ）はヒータコア９、電気ヒータ２０およびバイパス通路１０の下流側で混合されて、車室内に吹き出されるので、上記の風量割合の調整によって車室内吹出空気温度が調整される。
【００２８】
ケース２の空気通路の最下流部には、車両の前面窓ガラスに向けて空調風を吹き出すためのデフロスタ開口部１２、乗員の顔部に向けて空調風を吹き出すためのフェイス開口部１３、および乗員の足元部に向けて空調風を吹き出すためのフット開口部１４の計３種類の開口部が設けられている。
【００２９】
これら開口部１２〜１４の上流部には、それぞれデフロスタドア１５、フェイスドア１６およびフットドア１７が回転自在に配置されており、これらのドア１５〜１７は、図示しないリンク機構を介して共通のサーボモータ（図示せず）によって開閉操作される。なお、図１では、デフロスタドア１５とフットドア１７とを同時に開放するフット・デフロスタモードの状態を示している。
【００３０】
次に、図２〜７により、電気ヒータ２０の詳細について説明する。図２は、本実施形態の電気ヒータ２０の概略構成を示す全体斜視図であり、図３は、電気ヒータ２０の模式的な分解図である。なお、図２における上下左右前後の矢印および図３における上下左右の矢印は、車両用空調装置に搭載された状態における方向を示している。
【００３１】
従って、図２、３の矢印のうち上下方向が、後述する通電発熱部材２３、熱交換フィン２２および電極板２４の積層方向となり、左右方向が長手方向となり、前後方向が幅方向となる。また、本実施形態の電気ヒータ２０は後述するＰＴＣ素子２３ａを有して構成される、いわゆるＰＴＣヒータである。
【００３２】
電気ヒータ２０には、通電により発熱する通電発熱部材２３と、通電発熱部材２３の放熱を促進させる熱交換部材である熱交換フィン２２と、通電発熱部材２３および熱交換フィン２２に接触して通電発熱部材２３へ通電させる電極部材である電極板２４とを順次積層して放熱部２５が形成される。
【００３３】
そして、これらの積層された各構成部品２２、２３、２４が良好に接触するように、長手方向（図２、３の左右方向）の両端側からバネ部２７で積層方向（図２、３の上下方向）の荷重をかけるとともに、積層方向の両端側からフレーム２１で挟み込んでいる。さらに、各構成部品２２、２３、２４の長手方向（図２、３の左右方向）両端側からハウジング２６ａ、２６ｂが嵌め込まれている。
【００３４】
通電発熱部材２３の詳細は、図４により説明する。図４は、通電発熱部材２３を積層方向から見た全体図である。通電発熱部材２３は、耐熱性を有する樹脂材料（例えば、ポリアミド系合成繊維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。
【００３５】
ＰＴＣ素子２３ａは、通電されると速やかに温度が上昇し、温度が所定温度（キュリー点）に達すると電気抵抗値が急増して電流を制限し、発熱を抑える自己温度制御機能を持つ正特性サーミスタである。
【００３６】
熱交換フィン２２の詳細は、図５により説明する。図５（ａ）は、熱交換フィン２２を積層方向から見た全体図であり、図５（ｂ）は、熱交換フィン２２を幅方向から見た図５（ａ）の側面図である。図５（ｃ）は、熱交換フィン２２を長手方向から見た図５（ｂ）の側面図である。
【００３７】
熱交換フィン２２は、アルミニウムの薄板を波形状に成形して放熱面積を拡大させるコルゲートフィン２２ａ、および、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のプレート２２ｂ、２２ｂ’をろう付け接合して構成したものである。なお、プレート２２ｂ、２２ｂ’のうち、電極板２４と接触する側がプレート２２ｂであり、通電発熱部材２３と接触する側がプレート２２ｂ’である。
【００３８】
電極板２４と接触するプレート２２には、コルゲートフィン２２ａに対して幅方向に延びる鍔部２２ｃが幅方向両側に設けられ、両側の鍔部２２ｃには電極板２４との接触面と反対側に向かって切り起こされた切り起こし部２２ｄがそれぞれ２個ずつ合計４個設けられている。また、プレート２２ｂの長手方向端部には、幅方向寸法を徐々に縮小させた面取部２２ｅが設けられている。
【００３９】
電極板２４の詳細は、図６により説明する。図６（ａ）は、電極板２４を積層方向から見た全体図である。図６（ｂ）は、電極板２４を幅方向から見た図６（ａ）の側面図である。図６（ｃ）は、電極板２４を長手方向から見た図６（ｂ）の側面図である。
【００４０】
電極板２４は、図６に示すように、通電性が良好な平板状金属（アルミニウム、真鍮、銅など）をプレス加工等で成形したものであり、プレート２２ｂの切り起こし部２２ｄに対応する部位にプレート２２ｂ側へ曲がった断面略コの字形状の爪部２４ａが設けられている。また、プレート２２ｂの面取部２２ｅと同一側の長手方向端部には、電線２８を接続する端子部２４ｂが設けられている。
【００４１】
ハウジング２６ａ、２６ｂ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（図２では右端側）ハウジング２６ｂは放熱部２５を保持するだけであるが、他端側（図２では左端側）のハウジング２６ａは、電極板２４に設けられた各端子部２４ｂが貫通しており、ハウジンク２６ｂの外側で各端子部２４ｂにそれぞれ電線２８が接続されるようになっている。なお、ハウジング２６ｃは各端子部２４ｂを保護する蓋として機能する。
【００４２】
次に、上述の構成の電気ヒータ２０の製造方法を説明する。まず、上記の熱交換フィン２２および電極板２４を用意する。前述の如く、熱交換フィン２２は、コルゲートフィン２２ａおよアルミニウムのプレート２２ｂ、２２ｂ’をろう付け接合することで容易に形成できる。また、電極板２４もプレス成形と折り曲げ加工などにより容易に形成できる。
【００４３】
そして、電極板２４および熱交換フィン２２を図７に示すように一体化（サブ・アッセンブリ化）する。なお、図７（ａ）は、電極板２４および熱交換フィン２２を一体化した状態の全体図であり、図７（ｂ）は、図（ａ）の側面図である。
【００４４】
具体的には、電極板２４および熱交換フィン２２のプレート２２ｂとを接触させながら、電極板２４を長手方向の矢印Ｅ方向、熱交換フィン２２を長手方向の矢印Ｆ方向に相対的にスライドさせる。
【００４５】
これにより、電極板２４の爪部２４ａをプレート２２ｂの鍔部２２ｃに係止する。さらに、電極板２４および熱交換フィン２２をスライドさせた際に、プレート２２ｂの切り起こし部２２ｄによって、爪部２２ａが位置決めされるとともに、長手方向へ抜けることを防止できるので、電極板２４と熱交換フィン２２が適切に一体化される。
【００４６】
さらに、本実施形態のプレート２２ｂには面取部２２ｅが設けられているので、電極板２４および熱交換フィン２２を長手方向に移動（スライド）させる際の組み付け性を向上できる。
【００４７】
このように、一体化された電極板２４と熱交換フィン２２を、図３に示すように、前述の通電発熱部材２３とともに順次積層し、さらに、板バネ２７、フレーム２１およびハウジング２６ａ、２６ｂによって固定し、電線２８を接続した後にハウジング２６ｃを取り付けることによって電気ヒータ２０が製造される。
【００４８】
次に、電気ヒータ２０の作動を説明する。前述の如く、この電気ヒータ２０は、車両用空調装置が暖房運転を行う際に、ヒータコア９が蒸発器８通過後の空気を充分に加熱できない場合に、制御装置から電力供給されて発熱する。これにより、車室内吹出空気を加熱することができるので、本実施形態の車両用空調装置では即効暖房運転が可能となる。
【００４９】
本実施形態の電気ヒータ２０では、電極板２４に設けられた爪部２４ａをプレート２２ｂに設けられた鍔部２２ｃに係止して、電極板２４と熱交換フィン２２が一体化された状態で積層されるので、実質的に２種類の部品を順次積層するだけで電気ヒータを構成できる。従って、特許文献１の電気ヒータに対して積層作業を容易化できるとともに、製造コストの低減を図ることができる。
【００５０】
また、この電気ヒータ２０の製造原価低減効果により、車両用空調装置全体としての製造原価低減を図ることもできる。
【００５１】
（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、以下のように種々変形可能である。
【００５２】
（１）上述の実施形態では、電極板２４の幅方向両側に２個ずつ（合計４個）の爪部２４ａを設けた例を説明しているが、爪部２４ａの数はこれに限定されない。電極板２４と熱交換フィン２２を適切に一体化できる数であれば適宜変更してもよい。
【００５３】
（２）上述の実施形態では、鍔部２２ｃの切り起こし部２２ｄを爪部２４ａに対応する部位に４個設けた例を説明しているが、切り起こし部２２ｄについても電極板２４の位置決め機能または抜け防止機能が発揮できるように位置および数量を適宜変更してもよい。
【００５４】
（３）上述の実施形態では、プレート２２ｂの幅方向両側の長手方向全範囲に鍔部２２ｃを形成した例を説明しているが、鍔部２２ｃは爪部２４ａに対応する部位のみに設けてもよい。さらに、この場合は、面取部２２ｅを各鍔部２２ｃに形成してもよい。
【００５５】
（４）上述の実施形態では、ヒータコア９の下流側に電気ヒータ２０を配置しているが、フット開口部１４下流側に配置されて乗員の足下へ空調風を導くフットダクト（図示せず）内に配置してもよい。また、本発明の電気ヒータ２０は、ヒータコア９の熱交換コア部の一部に組み込んだものであってもよい。
【００５６】
（５）本発明の電気ヒータ２０の適用は、車両用空調装置に限定されず、種々な用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】一実施形態の車両用空調装置の室内空調ユニットの断面図である。
【図２】一実施形態の電気ヒータの概略構成を示す全体斜視図である。
【図３】一実施形態の電気ヒータの分解図である。
【図４】一実施形態の電気ヒータの通電発熱部材の全体図である。
【図５】（ａ）は、一実施形態の電気ヒータの熱交換フィンの全体図であり、（ｂ）は（ａ）の側面図であり、（ｃ）は（ｂ）の側面図である。
【図６】（ａ）は、一実施形態の電気ヒータの電極板の全体図であり、（ｂ）は（ａ）の側面図であり、（ｃ）は（ｂ）の側面図である。
【図７】（ａ）は、一実施形態の電極板と熱交換フィンとを一体化した状態の全体図であり、（ｂ）は（ａ）の側面図である。
【符号の説明】
【００５８】
２０…電気ヒータ、２２…熱交換フィン、２２ａ…フィン、２２ｂ…プレート、
２２ｃ…鍔部、２２ｄ…切り起こし部、２２ｅ…面取部、２３…通電発熱部材、
２３ａ…ＰＴＣ素子、２４…電極板、２４ａ…爪部。
【図１】
2008121952.tif 000003
【図２】
2008121952.tif 000004
【図３】
2008121952.tif 000005
【図４】
2008121952.tif 000006
【図５】
2008121952.tif 000007
【図６】
2008121952.tif 000008
【図７】
2008121952.tif 000009