(57)【要約】【課題】放熱性能が良好で、簡素な構成の電気ヒータを提供する。【解決手段】複数の発熱体プレート３１を並列配置するとともに、複数の発熱体プレート３１相互間に空気通路３２を形成し、複数の発熱体プレート３１の一端側に正極側電極部材３３を接合し、複数の発熱体プレート３１の他端側に負極側電極部材３４を接合し、両電極部材３３、３４を通して複数の発熱体プレート３１に通電することにより空気通路３２の通過空気を複数の発熱体プレート３１により直接加熱する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発熱体プレート（３１）を並列配置するとともに、前記複数の発熱体プレート（３１）相互間に空気通路（３２）を形成し、
前記複数の発熱体プレート（３１）の一端側に正極側電極部材（３３、３３０）を接合し、前記複数の発熱体プレート（３１）の他端側に負極側電極部材（３４、３４０）を接合し、
前記両電極部材（３３、３３０、３４、３４０）を通して前記複数の発熱体プレート（３１）に通電することにより前記空気通路（３２）の通過空気を前記複数の発熱体プレート（３１）により直接加熱することを特徴とする電気ヒータ。
【請求項２】
前記発熱体プレート（３１）は平板状であ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】
前記発熱体プレート（３１）は波状に曲げ成形さ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４】
前記発熱体プレート（３１）は前記空気通路（３２）の空気流れ方向と直交する方向に波状に曲げ成形され、
前記正極側電極部材（３３、３３０）は、前記波状の発熱体プレート（３１）において前記空気流れ方向の一端側に配置され、
前記負極側電極部材（３４、３４０）は、前記波状の発熱体プレート（３１）において前記空気流れ方向の他端側に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の電気ヒータ。
【請求項５】
１枚の発熱体プレート（３１）を、所定間隔の空隙部を介在して渦巻き状に形成するとともに、前記所定間隔の空隙部により空気通路（３２）を形成し、
前記渦巻き状の発熱体プレート（３１）の一端側に正極側電極部材（３３、３３０）を接合し、前記渦巻き状の発熱体プレート（３１）の他端側に負極側電極部材（３４、３４０）を接合し、
前記両電極部材（３３、３３０、３４、３４０）を通して前記渦巻き状の発熱体プレート（３１）に通電することにより前記空気通路（３２）の通過空気を前記渦巻き状の発熱体プレート（３１）により直接加熱することを特徴とする電気ヒータ。
【請求項６】
前記正極側電極部材（３３、３３０）は、前記渦巻き状の発熱体プレート（３１）において前記空気通路（３２）の空気流れ方向の一端側に配置され、
前記負極側電極部材（３４、３４０）は、前記渦巻き状の発熱体プレート（３１）において前記空気通路（３２）の空気流れ方向の他端側に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の電気ヒータ。
【請求項７】
前記発熱体プレート（３１）の表裏両面のうち少なくとも片側の面に、前記空気通路（３２）に向かって突出する突出部（３１ａ）を形成することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の電気ヒータ。
【請求項８】
前記発熱体プレート（３１）を、導電性フィラーの混合により導電性を持たせた導電性樹脂により成形したことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の電気ヒータ。
【請求項９】
前記導電性樹脂は、所定温度以上にて電気抵抗値が急増する正の抵抗温度特性を有することを特徴とする請求項８に記載の電気ヒータ。
【請求項１０】
前記正極側電極部材（３３、３３０）および前記負極側電極部材（３４、３４０）を前記発熱体プレート（３１）と一体成形したことを特徴とする請求項８または９に記載の電気ヒータ。
【請求項１１】
前記発熱体プレート（３１）を複数の領域（３１−１、３１−２）に区画し、前記複数の領域（３１−１、３１−２）の発熱体プレート（３１）の通電をそれぞれ独立に制御できるようにしたことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の電気ヒータ。
【請求項１２】
多数の通風穴（３１１）を有するブロック状の発熱体（３１０）を備え、
前記ブロック状の発熱体（３１０）の一端側に正極側電極部材（３３、３３０）を接合し、前記ブロック状の発熱体（３１０）の他端側に負極側電極部材（３４、３４０）を接合し、
前記両電極部材（３３、３３０、３４、３４０）を通して前記ブロック状の発熱体（３１０）に通電することにより前記通風穴（３１１）の通過空気を前記ブロック状の発熱体（３１０）により直接加熱することを特徴とする電気ヒータ。
【請求項１３】
前記発熱体（３１１）は、導電性フィラーの混合により導電性を持たせた導電性樹脂により直方体状に成形され、
前記直方体状の発熱体（３１１）において前記通風穴（３１１）の空気流れ方向と平行な対向する２面の一方に前記正極側電極部材（３３、３３０）が配置され、
前記対向する２面の他方に前記負極側電極部材（３４、３４０）が配置されていることを特徴とする請求項１２に記載の電気ヒータ。
【請求項１４】
温水を熱源として車室内吹出空気を加熱する暖房用熱交換器（１８）と、
前記暖房用熱交換器（１８）の空気流れ下流側に配置され、前記暖房用熱交換器（１８）通過後の空気を加熱する電気ヒータ（３０）とを備え、
前記電気ヒータ（３０）を請求項１ないし１３のいずれか１つに記載の電気ヒータにより構成することを特徴とする車両用空調装置。
【請求項１５】
樹脂により成形され、所定間隔を隔てて並列配置される複数枚の伝熱プレート部材（１８ａ）と、
前記複数枚の伝熱プレート部材（１８ａ）相互間に形成された空気通路（３２）と、
前記伝熱プレート部材（１８ａ）に形成され、前記空気通路（３２）の通過空気を加熱する温水が通過する内部流体通路（１８ｃ）と、
前記複数枚の伝熱プレート部材（１８ａ）にそれぞれ一体に設けられ、通電により発熱する発熱体プレート（３１）とを備え、
前記空気通路（３２）の通過空気を前記温水および前記発熱体プレート（３１）の両方により加熱できるようにしたことを特徴とする暖房用熱交換器。
【請求項１６】
前記発熱体プレート（３１）は、導電性フィラーの混合により導電性を持たせた導電性樹脂により構成され、前記伝熱プレート部材（１８ａ）と前記発熱体プレート（３１）を一体成形したことを特徴とする請求項１５に記載の暖房用熱交換器。
【請求項１７】
車室内へ向かって流れる空気を加熱する暖房用熱交換器（１８）を請求項１５または１６に記載の暖房用熱交換器により構成することを特徴とする車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気ヒータ、暖房用熱交換器およびこれらを用いた車両用空調装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、通電により発熱する電気発熱体を組み込んだ暖房用電気ヒータは種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。この従来技術では、電気発熱体として所定温度にて電気抵抗値が急増するセラミック製のＰＴＣ発熱体を用いて、発熱温度を所定温度に自己制御できるようにしている。
【０００３】
ＰＴＣ発熱体はセラミック製であるので、成形形状選択の自由度が低い。そのため、放熱性能向上のためのフィン部材はＰＴＣ発熱体ヒータと別体で設定しなければならない。そこで、上記従来技術では、ＰＴＣ発熱体ヒータに金属プレートを介してゲートフィンを組み合わせ、このゲートフィンを介してＰＴＣ発熱体と空気との熱交換を行うようにしている。
【０００４】
【特許文献１】
特許第３２７４２３４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来技術では、ＰＴＣ発熱体の発生熱を金属プレートを介してコルゲートフィンに熱伝導し、コルゲートフィンから空気に放熱するので、ＰＴＣ発熱体自身が例えば、１６０℃で発熱していても、コルゲートフィンでは上記熱伝達経路の存在により１１０℃付近まで温度が低下してしまう。この結果、フィン効率が低下し、放熱性能を悪化させる。
【０００６】
また、従来技術では、ＰＴＣ発熱体からコルゲートフィンへの熱伝導を良好にするため、ばね等の弾性部材によりＰＴＣ発熱体と金属プレートとコルゲートフィンとを押圧して密着させる機構を設けているので、構成が複雑であった。
【０００７】
本発明は上記点に鑑みて、放熱性能が良好で、簡素な構成の電気ヒータを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、複数の発熱体プレート（３１）を並列配置するとともに、複数の発熱体プレート（３１）相互間に空気通路（３２）を形成し、複数の発熱体プレート（３１）の一端側に正極側電極部材（３３、３３０）を接合し、複数の発熱体プレート（３１）の他端側に負極側電極部材（３４、３４０）を接合し、両電極部材（３３、３３０、３４、３４０）を通して複数の発熱体プレート（３１）に通電することにより空気通路（３２）の通過空気を複数の発熱体プレート（３１）により直接加熱することを特徴とする。
【０００９】
これによると、発熱体プレート（３１）が空気通路（３２）の空気流れに直接面して空気を直接加熱するから、従来技術との対比で言えば、フィンそれ自体が発熱体の役割を果たしていることになる。そのため、従来技術におけるフィン効率の低下といった問題が発生せず、放熱性能が良好な電気ヒータを提供できる。
【００１０】
また、発熱体プレート（３１）により空気を直接加熱するから、従来技術のようにＰＴＣ発熱体と金属プレートとコルゲートフィンとをばね等の弾性部材により押圧して密着させる機構を設ける必要がなく、構成が簡素である。
【００１１】
請求項２に記載の発明のように、請求項１において、発熱体プレート（３１）は平板状に形成してよい。
【００１２】
請求項３に記載の発明のように、請求項１において、発熱体プレート（３１）は波状に曲げ成形してもよい。
【００１３】
このように発熱体プレート（３１）を波状に曲げ成形すれば平板状に比して放熱面積を増加できる。特に、発熱体プレート（３１）を図５（ａ）のように空気通路（３２）の空気流れ方向に沿って曲げ成形すれば、波状により空気流れを乱して熱伝達率も向上できる。これによって、電気ヒータの放熱性能を向上できる。
【００１４】
請求項４に記載の発明では、請求項３において、発熱体プレート（３１）は空気通路（３２）の空気流れ方向と直交する方向に波状に曲げ成形され、正極側電極部材（３３、３３０）は、波状の発熱体プレート（３１）において空気流れ方向の一端側に配置され、負極側電極部材（３４、３４０）は、波状の発熱体プレート（３１）において空気流れ方向の他端側に配置されていることを特徴とする。
【００１５】
これによると、発熱体プレート（３１）の波形状が空気通路（３２）の空気流れ方向と直交する方向に十分長く延びる形状であっても、正極側と負極側との電極間距離は発熱体プレート（３１）の空気流れ方向の寸法にて十分短い長さに設定できる。従って、波状の発熱体プレート（３１）の抵抗値を波状長さに影響されることなく必要放熱量から見た適度の値に設定できる。
【００１６】
請求項５に記載の発明では、１枚の発熱体プレート（３１）を、所定間隔の空隙部を介在して渦巻き状に形成するとともに、所定間隔の空隙部により空気通路（３２）を形成し、渦巻き状の発熱体プレート（３１）の一端側に正極側電極部材（３３、３３０）を接合し、渦巻き状の発熱体プレート（３１）の他端側に負極側電極部材（３４、３４０）を接合し、両電極部材（３３、３３０、３４、３４０）を通して渦巻き状の発熱体プレート（３１）に通電することにより空気通路（３２）の通過空気を渦巻き状の発熱体プレート（３１）により直接加熱することを特徴とする。
【００１７】
これにより、１枚の渦巻き状の発熱体プレート（３１）のみで電気ヒータの発熱部（放熱部）を構成でき、構成が至って簡単である。且つ、請求項１と同様に、発熱体プレート（３１）が空気通路（３２）の空気流れに直接面して空気を直接加熱するから、放熱性能が良好な電気ヒータを提供できる。
【００１８】
請求項６に記載の発明では、請求項５において、正極側電極部材（３３、３３０）は、渦巻き状の発熱体プレート（３１）において空気通路（３２）の空気流れ方向の一端側に配置され、負極側電極部材（３４、３４０）は、渦巻き状の発熱体プレート（３１）において空気通路（３２）の空気流れ方向の他端側に配置されていることを特徴とする。
【００１９】
これによると、発熱体プレート（３１）の渦巻き方向の長さが十分長い形状であっても、正極側と負極側との電極間距離は発熱体プレート（３１）の空気流れ方向の寸法にて十分短い長さに設定できる。従って、渦巻き状の発熱体プレート（３１）の抵抗値を、渦巻き方向の長さに影響されることなく、必要放熱量から見た適度の値に設定できる。
【００２０】
請求項７に記載の発明では、請求項１ないし６のいずれか１つにおいて、発熱体プレート（３１）の表裏両面のうち少なくとも片側の面に、空気通路（３２）に向かって突出する突出部（３１ａ）を形成することを特徴とする。
【００２１】
これによると、突出部（３１ａ）の形成により伝熱面積を増加できるとともに空気流れを乱して熱伝達率の向上を図ることができ、電気ヒータの放熱性能を向上できる。
【００２２】
請求項８に記載の発明では、請求項１ないし７のいずれか１つにおいて、発熱体プレート（３１）を、導電性フィラーの混合により導電性を持たせた導電性樹脂により成形したことを特徴とする。
【００２３】
これによると、樹脂材料の成形性の良さを利用して、発熱体プレート（３１）を放熱性能向上のための突出部（３１ａ）等を持つ複雑な形状に容易に成形できる。
【００２４】
請求項９に記載の発明のように、請求項８において、導電性樹脂が、所定温度以上にて電気抵抗値が急増する正の抵抗温度特性を有するようにすれば、発熱体プレート（３１）がそれ自身で発熱温度を所定温度に制御できる。よって、自己温度制御特性を発揮できるので、特別な温度制御機構が不要となる。
【００２５】
請求項１０に記載の発明では、請求項８または９において、正極側電極部材（３３、３３０）および負極側電極部材（３４、３４０）を発熱体プレート（３１）と一体成形したことを特徴とする。
【００２６】
これによると、発熱体プレート（３１）を樹脂材料にて成形する際に、一体成形にて発熱体プレート（３１）と両電極部材（３４、３４０）との間を直接電気的に接合でき、発熱体プレート（３１）と両電極部材（３４、３４０）との間の接触抵抗を減少できる。そのため、発熱体プレート（３１）を構成する導電性樹脂固有の抵抗値が大きい場合にも、電気ヒータ全体として適度の抵抗値を設定できる。
【００２７】
請求項１１に記載の発明では、請求項１ないし１０のいずれか１つにおいて、発熱体プレート（３１）を複数の領域（３１−１、３１−２）に区画し、複数の領域（３１−１、３１−２）の発熱体プレート（３１）の通電をそれぞれ独立に制御できるようにしたことを特徴とする。
【００２８】
これにより、発熱体プレート（３１）の複数の領域（３１−１、３１−２）における発熱量を独立に制御して、この複数の領域（３１−１、３１−２）からの吹出温度を使用者の好みに応じた温度に独立に制御できる。
【００２９】
請求項１２に記載の発明では、多数の通風穴（３１１）を有するブロック状の発熱体（３１０）を備え、ブロック状の発熱体（３１０）の一端側に正極側電極部材（３３、３３０）を接合し、ブロック状の発熱体（３１０）の他端側に負極側電極部材（３４、３４０）を接合し、両電極部材（３３、３３０、３４、３４０）を通してブロック状の発熱体（３１０）に通電することにより通風穴（３１１）の通過空気をブロック状の発熱体（３１０）により直接加熱することを特徴とする。
【００３０】
これにより、１個のブロック状の発熱体（３１０）のみで電気ヒータの発熱部（放熱部）を構成でき、構成が至って簡単である。且つ、請求項１、５と同様に、発熱体（３１０）が通風穴（３１１）の空気を直接加熱するから、放熱性能が良好な電気ヒータを提供できる。
【００３１】
請求項１３に記載の発明では、請求項１２において、発熱体（３１１）は、導電性フィラーの混合により導電性を持たせた導電性樹脂により直方体状に成形され、直方体状の発熱体（３１１）において通風穴（３１１）の空気流れ方向と平行な対向する２面の一方に正極側電極部材（３３、３３０）が配置され、前記対向する２面の他方に負極側電極部材（３４、３４０）が配置されていることを特徴とする。
【００３２】
このように、電気ヒータの発熱部（放熱部）は１個の直方体状の発熱体（３１１）を用いて構成できる。
【００３３】
請求項１４に記載の発明では、温水を熱源として車室内吹出空気を加熱する暖房用熱交換器（１８）と、暖房用熱交換器（１８）の空気流れ下流側に配置され、暖房用熱交換器（１８）通過後の空気を加熱する電気ヒータ（３０）とを備え、電気ヒータ（３０）を請求項１ないし１３のいずれか１つに記載の電気ヒータにより構成する車両用空調装置を特徴としている。
【００３４】
これによると、車両用空調装置において温水温度が低い時は電気ヒータ（３０）に通電することにより車室内吹出空気を電気ヒータ（３０）で加熱して車室内を即効暖房できる。
【００３５】
請求項１５に記載の発明では、樹脂により成形され、所定間隔を隔てて並列配置される複数枚の伝熱プレート部材（１８ａ）と、複数枚の伝熱プレート部材（１８ａ）相互間に形成された空気通路（３２）と、伝熱プレート部材（１８ａ）に形成され、空気通路（３２）の通過空気を加熱する温水が通過する内部流体通路（１８ｃ）と、複数枚の伝熱プレート部材（１８ａ）にそれぞれ一体に設けられ、通電により発熱する発熱体プレート（３１）とを備え、空気通路（３２）の通過空気を温水および発熱体プレート（３１）の両方により加熱できるようにした暖房用熱交換器を特徴としている。
【００３６】
これにより、内部流体通路（１８ｃ）内の温水温度が低い時は発熱体プレート（３１）に通電することにより空気通路（３２）の空気を加熱して即効暖房できる。一方、内部流体通路（１８ｃ）内の温水温度が高い時は温水を熱源として空気通路（３２）の空気を加熱し通常時の暖房を行うことができる。
【００３７】
更に、温水が通過する内部流体通路（１８ｃ）を有する伝熱プレート部材（１８ａ）に、通電により発熱する発熱体プレート（３１）を一体化することにより、温水熱源の暖房用熱交換器に電気ヒータ部を一体化できる。
【００３８】
しかも、伝熱プレート部材（１８ａ）を構成する樹脂材料は熱伝導率が低いため、発熱体プレート（３１）の発生熱が内部流体通路（１８ｃ）内の低温水に伝わることを良好に抑制できる。そのため、発熱体プレート（３１）の発熱により即効暖房を効率良く実行できる。
【００３９】
請求項１６に記載の発明では、請求項１５において、発熱体プレート（３１）は、導電性フィラーの混合により導電性を持たせた導電性樹脂により構成され、伝熱プレート部材（１８ａ）と発熱体プレート（３１）を一体成形したことを特徴とする。
【００４０】
これによると、伝熱プレート部材（１８ａ）および発熱体プレート（３１）の両者の材質を樹脂とし、この両者を一体成形しているから、電気ヒータ付きの温水式暖房用熱交換器を効率よく低コストにて製造できる。
【００４１】
請求項１７に記載の発明では、車室内へ向かって流れる空気を加熱する暖房用熱交換器（１８）を請求項１５または１６に記載の暖房用熱交換器により構成する車両用空調装置を特徴としている。
【００４２】
これにより、車両用空調装置に電気ヒータ付きの温水式暖房用熱交換器を用いて、請求項１５または１６の作用効果を発揮できる。
【００４３】
なお、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ものである。
【００４４】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
最初に、第１実施形態による電気ヒータを適用した車両用空調装置について説明する。図１は車両用空調装置の室内空調ユニット部１０の概要を示す。この室内空調ユニット部１０は通常、車室内最前部に位置する車両計器盤（図示せず）の内側に搭載される。この室内空調ユニット部１０の空気流れの最上流部には、外気導入口１１および内気導入口１２、１３と、この両導入口１１、１２、１３を開閉する内外気切替ドア１４、１５が配置されている。
【００４５】
そして、この両導入口１１、１２、１３から導入される空気（外気または内気）を送風機１６により室内空調ユニット部１０の空調ケース１０ａ内部を通して車室内へ向かって送風するようになっている。送風機１６は遠心式送風ファン１６ａをモータ１６ｂにより駆動する構成になっている。。
【００４６】
空調ケース１０ａの内部において、送風機１６の下流側に冷房用熱交換器１７が配置されている。この冷房用熱交換器１７は周知の冷凍サイクルの蒸発器により構成される。冷房用熱交換器１７の下流側には暖房用熱交換器１８が配置されている。
【００４７】
この暖房用熱交換器１８は車両エンジン（図示せず）からの温水（エンジン冷却水）を熱源として冷房用熱交換器１７通過後の空気を加熱する温水式熱交換器（ヒータコア）である。更に、暖房用熱交換器１８の空気吹出直後の部位に、第１実施形態による即効暖房のための電気ヒータ３０が配置され、暖房用熱交換器１８の通過空気を電気ヒータ３０により加熱するようになっている。この電気ヒータ３０の具体的構成は図２に基づいて後述する。
【００４８】
空調ケース１０ａの内部において暖房用熱交換器１８の側方には、冷房用熱交換器１７通過後の空気（冷風）が暖房用熱交換器１８をバイパスして流れる冷風通路１９が形成されている。冷房用熱交換器１７と暖房用熱交換器１８との間には回転可能な板ドアにより構成されるエアミックスドア２０が配置されている。このエアミックスドア２０は、暖房用熱交換器１８を通過する温風と冷風通路１９を通過する冷風との風量割合を調整して車室内吹出空気温度を調整するものである。
【００４９】
エアミックスドア２０により温度調整された空調風は、デフロスタ吹出口２１、フェイス吹出口２２、およびフット吹出口２３のうち、いずれか１つ又は複数から車室内へ吹き出す。ここで、デフロスタ吹出口２１は空調風を車両前面窓ガラス側へ吹き出すもので、フェイス吹出口２２は空調風を乗員の上半身側へ吹き出すもので、フット吹出口２３は空調風を乗員の足元側へ吹き出すものである。これらの吹出口２１、２２、２３は回転可能な板ドアにより構成される吹出モードドア２４〜２６によって開閉される。
【００５０】
次に、図２は第１実施形態による電気ヒータ３０を示す斜視図である。電気ヒータ３０は、多数枚の発熱体プレート３１を所定間隔開けて並列に積層配置している。
【００５１】
この発熱体プレート３１は、その具体的材質として本例では導電性樹脂材を用い、この導電性樹脂材により縦長の長方形の薄板形状に成形したものである。ここで、導電性樹脂材は、樹脂材中に、金属、カーボン、半導体等の細かい粒子状の導電性フィラーを混合して導電性を持たせた材料であり、電気ヒータ３０として必要な所定の電気抵抗値を設定できる。
【００５２】
発熱体プレート３１の板厚は例えば０．３ｍｍ程度で、隣接する発熱体プレート３１相互間の間隔は例えば２ｍｍ程度であり、この間隔により隣接する発熱体プレート３１相互間に暖房用空気ａが通過する空気通路３２が形成される。
【００５３】
発熱体プレート３１の長辺方向（図２の上下方向）の両端部に電極部材３３、３４を配置し、発熱体プレート３１と電極部材３３、３４を一体に接合している。この電極部材３３、３４は銅等の導電体により成形された板状の部材である。より具体的には、電極部材３３、３４は多数枚の発熱体プレート３１の積層配置構造体の端面部全体を覆う長方形の板状に成形され、全部の発熱体プレート３１の端部に一体に接合される。ここで、この接合手段としては、例えば、銀ペーストのような導電性に優れた接合材を用い、この接合材を介して電極部材３３、３４と発熱体プレート３１の端部とを一体に接合すればよい。
【００５４】
これにより、多数枚の発熱体プレート３１の積層配置構造を電極部材３３、３４により機械的に一体に保持できるとともに、多数枚の発熱体プレート３１の長辺方向の両端部が電極部材３３、３４にそれぞれ電気的に接続される。なお、２つの電極部材３３、３４のうち、上側の正極側電極部材３３にリード線３５を介して正極側端子部３６が接続される。また、下側の負極側電極部材３４にリード線３７を介して負極側端子部３８が接続される。この正極側端子部３６には制御装置３９の出力部が接続され、制御装置３９の出力によって多数枚の発熱体プレート３１への通電が自動的に断続制御される。
【００５５】
次に、上記構成において電気ヒータ３０の作用を説明すると、冬期の暖房時において車両エンジンの始動直後では車両エンジンの温水温度が外気温と同様の非常に低い温度に低下しているので、暖房用熱交換器１８は車両エンジンの温水を熱源として車室内吹出空気を加熱できない。それ故、温水式の暖房用熱交換器１８のみであると、車両エンジンの始動直後から車室内の暖房を行うことができず、車室内の快適性を著しく損なうことになる。
【００５６】
そこで、本実施形態ではこのような冬期暖房時における温水低温時を制御装置３９により判定して電気ヒータ３０の正極側端子部３６と車載バッテリ（図示せず）との間の通電回路を自動的にＯＮ状態とし発熱体プレート３１に通電する。なお、制御装置３９は、図示しない水温センサにより検出される温水温度が所定温度以下であることと、車室内暖房の必要な環境条件にあること（例えば、車室内温度が所定温度以下であること等）とを判定して、発熱体プレート３１に自動的に通電する。
【００５７】
発熱体プレート３１への通電によって発熱体プレート３１が発熱するので、発熱体プレート３１により送風空気を直接加熱できる。この加熱空気（温風）をフット吹出口２３等から車室内へ吹き出すことにより、車両エンジンの温水の低温時にも、車室内を効果的に即効暖房できる。
【００５８】
この即効暖房時の作動をより具体的に説明すると、発熱体プレート３１への通電時に制御装置３９の出力信号により送風機１６の駆動用モータ１６ｂに通電して送風機１６を作動させると、送風機１６の送風空気が冷房用熱交換器１７および暖房用熱交換器１８を通過した後、電気ヒータ３０の発熱体プレート３１相互間の多数の空気通路３２を通過する。
【００５９】
この際、空気通路３２の空気流れに対して各発熱体プレート３１の表面が直接面しているので、各発熱体プレート３１の発生熱を空気流れに直接与えることができる。換言すると、空気流れに位置するフィンに相当する部材そのものが発熱体となるので、本実施形態では従来技術のようなフィン効率の低下という問題が発生せず、各発熱体プレート３１の発生熱をほとんど空気流れに与えることができ、電気ヒータ３０の放熱性能を向上できる。このことから電気ヒータ３０の消費電力を低減できる。
【００６０】
また、各発熱体プレート３１はその表面全体で発熱するので、空気通路３２の空気流れをむらなく均一に加熱でき、吹出空気の温度分布を均一化できる。
【００６１】
また、各発熱体プレート３１相互間の間隔により空気通路３２を構成し、各発熱体プレート３１の表面が空気流れに対して直接面する構成にしているから、従来技術のように、発熱体とは別体の金属プレート、フィン、押圧用のばね機構等が一切不要であり、電気ヒータ３０の構成を簡素化できる。
【００６２】
なお、従来のＰＴＣ発熱体を構成するセラミック材は環境負荷物質であるＰｂを含有しており、環境保護の観点から好ましくないが、本実施形態における発熱体プレート３１の導電性樹脂材はＰｂを含有しない材料組成にてＰＴＣ発熱体特性を発揮することができ、環境保護の観点からも有利である。
【００６３】
ここで、ＰＴＣ発熱体特性を発揮する導電性樹脂材の具体例としては、結晶性ポリマーに導電性フィラーとしてカーボン粒子を混合したものを用いる。この導電性樹脂材によると、次の原理にてＰＴＣ発熱体特性が発現する。すなわち、導電性樹脂材（発熱体プレート３１）の温度が上昇して、結晶性ポリマーの結晶融点に近づくと、結晶性ポリマーの熱膨張率が増大するので、導電性樹脂材におけるカーボン粒子間の間隔が増大して電気抵抗値が急増する（ＰＴＣ発熱体特性の発現）。従って、結晶性ポリマーの結晶融点付近の温度にて発熱体プレート３１の通電電流を急減少させて、発熱体プレート３１の温度を結晶性ポリマーの結晶融点付近の温度に自己制御できる。
【００６４】
（第２実施形態）
第１実施形態では、並列配置した多数枚の発熱体プレート３１の長辺方向（図１の上下方向）の両端部、すなわち、空気流れ方向ａと平行な両端部に電極部材３３、３４を配置しているが、第２実施形態では、図３に示すように並列配置した多数枚の発熱体プレート３１の短辺方向の両端部、すなわち、空気流れ方向ａ前後の両端部に電極部材３３、３４を配置している。
【００６５】
このため、第２実施形態では、電極部材３３、３４に、各発熱体プレート３１の端部と接合される短冊状の接合部３３ａ、３４ａと、各発熱体プレート３１相互間の空気通路３２と連通するスリット状の空隙部３３ｂ、３４ｂとを形成している。従って、空気は矢印ａのように電極部材３３、３４のスリット状空隙部３３ｂ、３４ｂおよび各発熱体プレート３１相互間の空気通路３２を通過して流れる。
【００６６】
（第３実施形態）
第１、第２実施形態では、発熱体プレート３１と、電極部材３３、３４はそれぞれ別体として予め成形しておき、並列配置した多数枚の発熱体プレート３１の端部を板状の電極部材３３、３４に一体に接合する構成としているが、第３実施形態では、図４に示すように、各発熱体プレート３１の端部に、銅等の導電体からなる補助電極部材３３０、３４０を一体に成形している。
【００６７】
すなわち、図４（ａ）では、各発熱体プレート３１の長辺方向（図１の上下方向）の両端部に、銅等の導電体からなる補助電極部材３３０、３４０を一体に成形している。また、図４（ｂ）では、各発熱体プレート３１の短辺方向の両端部、すなわち、空気流れ方向ａ前後の両端部に、銅等の導電体からなる補助電極部材３３０、３４０を一体に成形している。
【００６８】
この一体成形は、各発熱体プレート３１を射出成形する際に、補助電極部材３３０、３４０をインサート成形の手法にて各発熱体プレート３に一体成形すればよい。
【００６９】
そして、図４（ａ）の例では、各発熱体プレート３１の補助電極部材３３０、３４０に対して更に図２に示す板状の電極部材３３、３４を一体に接合する。また、図４（ｂ）の例では、各発熱体プレート３１の補助電極部材３３０、３４０に対して更に図３に示す板状の電極部材３３、３４を一体に接合する。
【００７０】
第３実施形態によると、発熱体プレート３１を樹脂材料にて成形する際に、一体成形にて発熱体プレート３１と補助電極部材３３０、３４０との間を直接電気的に接合でき、発熱体プレート３１と補助電極部材３３０、３４０との間の接触抵抗を減少できる。そのため、発熱体プレート３１を構成する導電性樹脂固有の抵抗値が大きい場合にも、電気ヒータ全体として適度の抵抗値を設定できる。
【００７１】
また、補助電極部材３３０、３４０と板状の電極部材３３、３４はともに銅等の導電体からなり、導電体同士を接触させて接合するから、この電極接合部の接触抵抗は非常に小さくできる。
【００７２】
更に、図４（ｂ）の例では、電極間距離Ｌ２を図４（ａ）の例の電極間距離Ｌ１より十分小さくでき、これにより、発熱体プレート３１を構成する導電性樹脂固有の抵抗値が大きい場合でも、電気ヒータ全体としての抵抗値を適度の抵抗値に設定することができる。
【００７３】
なお、図４（ａ）（ｂ）では各発熱体プレート３１毎に補助電極部材３３０、３４０を一体成形する例について説明したが、各発熱体プレート３１毎に対応する補助電極部材３３０、３４０でなく、図２に示す板状の電極部材３３、３４を多数枚の発熱体プレート３１の長辺方向の両端部に一体成形するようにしてもよい。また、図３に示す板状の電極部材３３、３４を多数枚の発熱体プレート３１の短辺方向の両端部（空気流れ方向ａ前後の両端部）に一体成形するようにしてもよい。
【００７４】
（第４実施形態）
第１〜第３実施形態では、いずれも発熱体プレート３１を単純な平板形状にしているが、第４実施形態では発熱体プレート３１の形状を工夫することにより、発熱体プレート３１の放熱性能を向上するものである。
【００７５】
図５（ａ）は第４実施形態の第１例であり、発熱体プレート３１を空気流れ方向ａに沿って波形状に曲げ成形したものである。これによると、空気流れを波形状により乱して熱伝達率を向上できるとともに伝熱面積を増加できる。
【００７６】
また、図５（ｂ）は第４実施形態の第２例であり、発熱体プレート３１の平板基準面の片側から半球状の突起３１ａを空気流れ方向ａに沿って複数個突出形成している。これによると、半球状の突起３１ａにより空気流れを乱して熱伝達率を向上できるとともに伝熱面積を増加できる。
【００７７】
また、図５（ｃ）は第４実施形態の第３例であり、上記第２例の半球状の突起３１ａを空気流れ方向ａに沿って発熱体プレート３１の平板基準面から表裏両側へ交互に突出形成している。
【００７８】
また、図５（ｄ）は第４実施形態の第４例であり、上記第２例の半球状の突起３１ａの代わりに三角状の突起３１ａを突出形成している。更に、図５（ｄ）は第４実施形態の第５例であり、上記第２例の半球状の突起３１ａの代わりに矩形状の突起３１ａを突出形成している。
【００７９】
図６は図５（ｃ）の半球状突起３１ａを有する発熱体プレート３１を並列に積層配置した電気ヒータ３０を示している。なお、図５（ｂ）〜図５（ｅ）では、突起３１ａの内側に凹状部が形成される断面形状を図示しているが、突起３１ａの内側に凹状部が形成されない中実の突起形状であってもよい。
【００８０】
（第５実施形態）
図７は第５実施形態であり、樹脂製の矩形状の枠体４０の内部に、図５（ａ）のように波形状に曲げ成形した発熱体プレート３１を樹脂製の支持板４１を介して多段階（図示の例では６段）に積層配置している。発熱体プレート３１の波形状による空隙部により空気通路３２が形成される。
【００８１】
従って、空気は、枠体４０の矩形状開口部および発熱体プレート３１の波形状による空隙部（空気通路３２）を通過して図７（ａ）の紙面垂直方向に流れる。なお、本例では図７（ｂ）に示すように発熱体プレート３１の空気流れ方向ａ（図７（ａ）の紙面垂直方向）の両端部に補助電極部材３３０、３４０を一体成形している。従って、第５実施形態における電極配置構成は空気流れ方向ａに対して図４（ｂ）と同じ関係となる。ここで、両補助電極部材３３０、３４０のうち、いずれか一方の補助電極部材３３０を正極側とし、他方の補助電極部材３４０を負極側とする。
【００８２】
そして、枠体４０のうち図７（ａ）の左側に位置する枠部４０ａ、すなわち、発熱体プレート３１の波形状の一端側に位置する枠部４０ａの内部に、各発熱体プレート３１の正極側補助電極部材３３０と電気的に接合される正極側電極部材３３と、各発熱体プレート３１の負極側補助電極部材３４０と電気的に接合される負極側電極部材３４とを設けている。なお、図７（ａ）ではこの両電極部材３３、３４を図示していないが、この両電極部材３３、３４は図２のものと同様に、リード線３５、３７を介して端子部３６、３８に接続される。従って、枠部４０ａの内部に内蔵される両電極部材３３、３４の電気回路上の役割は図２のものと同じである。
【００８３】
（第６実施形態）
図８は第６実施形態であり、樹脂製の矩形状の枠体４０の内部に波形状に曲げ成形した発熱体プレート３１を１つのみ配置したものである。他の点はすべて第５実施形態と同じである。
【００８４】
第５、第６実施形態によると、樹脂製の矩形状の枠体４０内部に発熱体プレート３１と補助電極部材３３０、３４０と電極部材３３、３４（図示せず）とを配置するから、発熱体プレート３１および電極部材３３、３４、３３０、３４０を枠体４０により保護することができる。また、発熱体プレート３１を波形状に曲げ成形しているから、発熱体プレート３１の伝熱面積を増大できる。
【００８５】
（第７実施形態）
上記の各実施形態ではいずれも板形状からなる発熱体プレート３１を用いて電気ヒータ３０を構成しているが、第７実施形態では図９に示すように空気通過用の多数の通風穴３１１を有するブロック状の発熱体３１０を導電性樹脂により成形して電気ヒータ３０を構成している。
【００８６】
より具体的には、発熱体３１０を直方体状に成形し、その直方体において空気流れ方向ａに貫通する通風穴３１１を多数平行に開けてある。そして、発熱体３１０の上面部に正極側電極部材３３を配置し電気的に接合している。また、発熱体３１０の下面部に負極側電極部材３４を配置し電気的に接合している。この両電極部材３３、３４は図２のものと同様にリード線３５、３７を介して端子部３６、３８に接続される。
【００８７】
第７実施形態によると、送風空気が発熱体３１０の多数の通風穴３１１を通過することにより、多数の通風穴３１１の内壁面自体が発熱部（空気への放熱部）となり、空気を効率よく加熱できる。
【００８８】
また、電気ヒータ３０の発熱体３１０を一体成形された１つの直方体状ブロックで構成できるから、電気ヒータ３０の構成を簡素化できる。
【００８９】
なお、図２、図３、図６、図９の各図では、発熱体プレート３１あるいはブロック状発熱体３１０と両電極部材３３、３４との配置構成のみを図示しているが、これらの各図の実施形態においても、実際上は図７、８に示す樹脂製の矩形状の枠体４０を用い、この枠体４０の内部に発熱体プレート３１あるいはブロック状発熱体３１０と両電極部材３３、３４を配置するようにした方が、これらの部材３１、３１０、３３、３４の保護のために好ましい。
【００９０】
（第８実施形態）
図１０は第８実施形態であり、樹脂製の矩形状の枠体４０の内部に、発熱体プレート３１を所定間隔の空隙部を介在して矩形の渦巻き状に配置し、矩形の渦巻き状の空隙部により空気が通過する空気通路３２を形成している。第８実施形態においても、図７（ｂ）と同様に発熱体プレート３１の空気流れ方向ａ（図１０の紙面垂直方向）の両端部に補助電極部材３３０、３４０を一体成形し、この補助電極部材３３０、３４０を枠体４０の枠部４０ａ内に配置される電極部材３３、３４（図１０では図示せず）を介してリード線３５、３７に電気接続するようなっている。
【００９１】
第８実施形態によると、渦巻き状の空気通路３２を通過する空気を渦巻き状の発熱体プレート３１により直接効率よく加熱できる。
【００９２】
（第９実施形態）
上記した各実施形態では、発熱体プレート３１あるいはブロック状発熱体３１０に正極側端子部３６と負極側端子部３８のみを接続しているから、この両端子部３６、３８を通して発熱体プレート３１あるいはブロック状発熱体３１０全体の通電を制御装置３９（図２）により断続制御することになる。
【００９３】
これに対し、第９実施形態では、発熱体プレート３１を複数の領域に区画し、この複数の領域における発熱体プレート３１をそれぞれ独立に通電制御可能とするものである。
【００９４】
図１１は第９実施形態の具体例を示すもので、多数枚の発熱体プレート３１の上端部に位置する正極側電極部材３３を左側の正極側電極部材３３−１と、右側の正極側電極部材３３−２とに分割し、この左右の両正極側電極部材３３−１と３３−２との間に所定間隔の空隙を設けて、この両者の間を電気的に絶縁している。
【００９５】
そして、多数枚の発熱体プレート３１を左側の正極側電極部材３３−１に電気的に接合される左側の発熱体プレート３１−１と右側の正極側電極部材３３−２に電気的に接合される右側の発熱体プレート３１−２とに区画している。なお、左側の発熱体プレート３１−１と右側の発熱体プレート３１−２の下端部はともに共通の負極側電極部材３４に電気的に接合される。
【００９６】
左側の正極側電極部材３３−１は左側リード線３５−１を介して左側の正極側端子部３６−１に接続され、右側の正極側電極部材３３−２は右側リード線３５−２を介して右側の正極側端子部３６−２に接続される。そして、この左右の正極側端子部３６−１、３６−２への電圧印加をそれぞれ制御装置３９の出力により独立に制御するようになっている。
【００９７】
以上の構成によると、左側の発熱体プレート３１−１の発熱量と右側の発熱体プレート３１−２の発熱量を制御装置３９の出力により独立に制御できるので、即効暖房時に、電気ヒータ３０の左側領域の吹出温度と右側領域の吹出温度とを乗員の好みに応じて独立に制御できる。
【００９８】
なお、図１１では、電気ヒータ３０の左右の吹出温度を独立に制御できる場合について説明したが、電気ヒータ３０の発熱体プレート３１を例えば、上下左右の４つの領域に区画して、４つの領域の発熱体プレート３１の発熱量を独立に制御できるようにしてもよい。
【００９９】
また、図１１では、多数枚の発熱体プレート３１を並列配置する場合について説明したが、図９の発熱体ブロック３１０を用いる場合にも、発熱体ブロック３１０を複数に分割して、複数の発熱体ブロック３１０の通電を独立に制御できるようにすれば、同様の効果を発揮できる。
【０１００】
（第１０実施形態）
図１２は第１０実施形態を示すもので、導電性樹脂で構成された発熱体プレート３１と、通常の樹脂（電気絶縁材）で構成された非発熱体プレート３１５とを交互に並列配置している。なお、発熱体プレート３１および非発熱体プレート３１５には図５（ｃ）と同様に表裏両面に交互に突出する突出部３１ａ、３１５ａを形成して空気通路３２の空気流れを乱すようになっている。なお、図１２の例では突出部３１ａ、３１５ａの突出形状を台形状の中実形状にしている。
【０１０１】
第１０実施形態によると、発熱体プレート３１の枚数を必要発熱量に応じて選択することにより、電気ヒータ３０の体格を一定の大きさに維持したまま、発熱量の異なる電気ヒータ３０を容易に得ることができる。
【０１０２】
（第１１実施形態）
図１３は第１１実施形態を示すもので、図１に示す温水式の暖房用熱交換器１８と電気ヒータ３０とを一体に構成するものである。
【０１０３】
すなわち、温水式の暖房用熱交換器１８の伝熱プレート部材１８ａを所定間隔隔て多数枚（図１３ではそのうち２枚のみ図示）並列配置するとともに、この伝熱プレート部材１８ａ相互間に空気通路３２を形成している。また、伝熱プレート部材１８ａにはその表裏両面から空気通路３２側へ交互に台形状に突出する突出部１８ｂを形成し、この突出部１８ｂの内側部に温水（エンジン冷却水）が流れる断面円形状の温水通路１８ｃを形成している。この温水通路１８ｃは空気流れ方向ａと直交する方向に延びる。
【０１０４】
そして、温水式の暖房用熱交換器１８の伝熱プレート部材１８ａにおいて、空気流れ方向ａの下流側端部に電気ヒータ３０の発熱体プレート３１を一体に構成している。なお、発熱体プレート３１は伝熱プレート部材１８ａと同様に台形状の突出部３１ａを形成している。
【０１０５】
伝熱プレート部材１８ａはポリアミド樹脂のように耐熱性に優れた樹脂により構成される。従って、伝熱プレート部材１８ａと発熱体プレート３１とを２色成形の手法にて一体成形することができる。
【０１０６】
なお、伝熱プレート部材１８ａを構成する樹脂材の熱伝導率はアルミニュウム等の金属に比して大幅に低いが、伝熱プレート部材１８ａの温水通路１８ｃ周辺部の板厚を０．１〜０．４ｍｍ程度の小さい値に設定することにより、伝熱プレート部材１８ａをアルミニュウムで構成する場合に比較して暖房性能（放熱量）の低下を僅少値に抑えることができることを本発明者らは確認している。
【０１０７】
第１１実施形態において、発熱体プレート３１に通電して即効暖房を行う際に、発熱体プレート３１の発生熱が温水通路１８ｃ内の低温水に吸熱されると、発熱体プレート３１の発生熱により空気通路３２の空気を効率よく加熱できないという問題が生じるが、伝熱プレート部材１８ａが金属でなく、樹脂材で構成され、熱伝導率が非常に低いので、伝熱プレート部材１８ａと発熱体プレート３１とを一体成形しても低温水への熱移動がほとんど発生せず、発熱体プレート３１の発生熱により空気通路３２の空気を効率よく加熱できる。
【０１０８】
伝熱プレート部材１８ａの温水通路１８ｃの両端部（図１３の紙面垂直方向の両端部）を図示しない温水入口側タンク部と温水出口側タンク部とに連結し、車両エンジン（車載温水源）の温水が温水通路１８ｃを循環するようにしてある。すなわち、車両エンジンの温水は温水入口側タンク部から温水通路１８ｃの一端部に流入し、この流入温水が温水通路１８ｃを通過する間に空気通路３２の空気と熱交換して空気を加熱する。そして、空気と熱交換後の温水は温水通路１８ｃの他端部から温水出口側タンク部に流入し、この温水出口側タンク部から車両エンジン側に戻る。
【０１０９】
（他の実施形態）
なお、上記の各実施形態では、発熱体プレート３１およびブロック状発熱体３１０の具体的材質として導電性樹脂を使用しているが、導電性樹脂の他に、ニッケルクロム合金等の金属電気抵抗材料、あるいは半導体を発熱体プレート３１およびブロック状発熱体３１０の材質として使用してもよい。
【０１１０】
また、上記の各実施形態では、発熱体プレート３１およびブロック状発熱体３１０に表面処理を施すことについて述べていないが、発熱体プレート３１およびブロック状発熱体３１０の表面に電気絶縁、防水等を目的とした表面処理層を薄膜状に形成してもよい。
【０１１１】
また、本発明による電気ヒータは、車両暖房用に限定されることなく、種々な用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を適用する車両用空調装置の室内空調ユニット部の概略断面図である。
【図２】第１実施形態による電気ヒータの斜視図である。
【図３】第２実施形態による電気ヒータの分解斜視図である。
【図４】（ａ）は第３実施形態による電気ヒータの発熱体プレートの一例を示す斜視図、（ｂ）は第３実施形態による電気ヒータの発熱体プレートの他の例を示す側面図である。
【図５】第４実施形態による電気ヒータの発熱体プレートの断面図である。
【図６】（ａ）は第４実施形態による電気ヒータの斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ部断面図である。
【図７】（ａ）は第５実施形態による電気ヒータの正面図、（ｂ）は第５実施形態による発熱体プレートの断面図である。
【図８】第６実施形態による電気ヒータの正面図である。
【図９】第７実施形態による電気ヒータの斜視図である。
【図１０】第８実施形態による電気ヒータの正面図である。
【図１１】第９実施形態による電気ヒータの斜視図である。
【図１２】第１０実施形態による電気ヒータの要部断面図である。
【図１３】第１１実施形態による温水式暖房用熱交換器と電気ヒータとの一体構造を示す要部断面図である。
【符号の説明】
３１…発熱体プレート、３２…空気通路、
３３、３４、３３０、３４０…電極部材、３１０…ブロック状の発熱体、
３１１…通風穴。
【図１】
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【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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【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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