(57)【要約】【課題】電気ヒータ２０において部品数を減らす。【解決手段】電気ヒータ２０は、積層部２０Ａをコ字状フレーム９０により上下方向から挟み込んで保持して、積層部２０Ａおよびコ字状フレーム９０の端部をハウジング８０内に差し込むようにして保持している。したがって、積層部２０Ａ以外に、コ字状フレーム９０およびハウジング８０だけで電気ヒータ２０を構成することになる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気流方向に対して交差する第１の方向にそれぞれ積層される複数の放熱フィン（３０〜３４）と、前記複数の放熱フィンのうちいずれか１つの放熱フィンに対して前記第１の方向に配置され、前記複数の放熱フィンを加熱するＰＴＣ素子（５０〜５３）と、前記ＰＴＣ素子を前記第１の方向から挟むように配置され、前記ＰＴＣ素子に電圧を与えるための第１、第２の電極（４０〜４４）とを有する積層部（２０Ａ）と、
前記積層部を弾性変形により前記第１の方向から挟み込んで保持するバネ部材（９０）と、を備える電気ヒータであって、
前記バネ部材は、前記積層部のうち前記空気流方向および前記第１の方向のそれぞれに交差する第２の方向の一側端部を覆うように形成されており、
前記積層部および前記バネ部材のうち前記第２の方向の他側端部が填め込まれる開口部（８０ｆ）を有するハウジング（８０）を備えることを特徴とする電気ヒータ。
【請求項２】
前記バネ部材は、前記積層部のうち前記第１の方向の両側端部および前記第２の方向の一側端部を覆うようにコ字状に形成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３】
前記バネ部材は、前記空気流方向に対して並行に形成される薄板部材を前記コ字状に延出するように形成されているものであることを特徴とする請求項２に記載の電気ヒータ。
【請求項４】
前記バネ部材は、前記コ字状に線状部材を延出するように形成されているものであることを特徴とする請求項２に記載の電気ヒータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本発明は、ＰＴＣ素子を有する電気ヒータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電気ヒータにおいて、積層部、第１、第２のフレーム、第１、第２のバネ部材、および第１、第２のハウジングを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このものにおいて、積層部は、上下方向に積層される複数の放熱フィンと、複数の放熱フィンのうちいずれか２つの放熱フィンの間に配設される複数枚のヒータプレートとを備える。複数のヒータプレートは、それぞれ、ＰＴＣ（ｐｏｓｉｔｉｖｅ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）素子を有して長板状に形成されているもので、隣接する放熱フィンを加熱する。
【０００４】
また、第１のフレームは、積層部に対して上側に配置され、第２のフレームは、積層部に対して下側に配置されている。第１のバネ部材は、第１のフレームと積層部との間に配置され、弾性力により積層部を下側に押圧しており、第２のバネ部材は、第２のフレームと積層部との間に配置され、弾性力により積層部を上側に押圧している。
【０００５】
第１のハウジング内には、第１、第２のフレーム、および積層部のそれぞれの左側端部が填め込まれており、第２のハウジング内には、第１、第２のフレーム、および積層部のそれぞれの右側端部が填め込まれている。
【特許文献１】米国特許第５０５７６７２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の電気ヒータでは、積層部以外に、第１、第２のフレーム、第１、第２のバネ部材、および第１、第２のハウジングといった多数の部材が必要であるため、コスト高を招いていた。
【０００７】
本発明は、上記点に鑑み、部品数を減らすようにした電気ヒータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明では、積層部（２０Ａ）を弾性変形により第１の方向から挟み込んで保持するバネ部材（９０）を備え、バネ部材は、積層部のうち空気流方向および第１の方向のそれぞれに交差する第２の方向の一側端部を覆うように形成されており、積層部およびバネ部材のうち第２の方向の他側端部が填め込まれる開口部（８０ｆ）を有するハウジング（８０）を備えることを特徴とする。
【０００９】
したがって、電気ヒータは、積層部以外に、１つのバネ部材および１つのハウジングを用いただけで構成することができるので、従来技術に比べて部品数を減らすことができる。
【００１０】
なお、特許請求の範囲およびこの欄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】
【００１１】
図１に本発明に係る電気ヒータが適用された車室内空調装置の室内空調ユニット１を示す。図１は本実施形態の室内空調ユニット１の模式的な断面図である。
【００１２】
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、室内空調ユニット１は、樹脂製の空調ケーシング２を有している。空調ケーシング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。
【００１３】
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、空調ケーシング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）を空調ケーシング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支持されており、内外気切替ドア６は、サーボモータによって駆動される。
【００１４】
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、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Ａ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。
【００１５】
蒸発器８は、冷凍サイクル装置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。
【００１６】
ヒータコア９は、エンジン冷却水を熱源として、蒸発器８通過後の空気（冷風）を加熱する加熱用熱交換器である。また、空調ケーシング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。
【００１７】
また、ヒータコア９の下流側に電気ヒータ２０が配置されており、電気ヒータ２０は、暖房運転時に、ヒータコア９を通過した空気を加熱する補助加熱器である。電気ヒータ２０の具体的構造については後述する。
【００１８】
また、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が配置されており、エアミックスドア１１は、空調ケーシング２内に回転自在に配置されており、エアミックスドア１１は、サーボモータによって駆動されて、回転位置（すなわち、開度）が連続的に調整できるようになっている。
【００１９】
このことにより、エアミックスドア１１は、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Ｂに示す温風量）とバイパス通路１０を通過する空気量（矢印Ｃに示す冷風量）との風量割合を調整することにより、車室内に吹き出す空気温度を調整することになる。
【００２０】
また、空調ケーシング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が設けられている。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、リンク機構を介して共通のサーボモータによって開閉される。
【００２１】
次に、本実施形態の電気ヒータ２０の構造について説明する。図２は本実施形態の電気ヒータ２０の空気流れ方向から視た正面図、図３は図２中のＸ矢視図である。図２中において上下左右の矢印は搭載状態における方向を示す。
【００２２】
電気ヒータ２０は、積層部２０Ａを備えており、積層部２０Ａは、図２および図３に示すように、放熱フィン３０、３１、３２、３３、３４、電極板４０、４１、４２、４３、４４、およびヒータプレート５０、５１、５２、５３から構成されている。
【００２３】
放熱フィン３０〜３４は、それぞれ、波状に形成されているコルゲートフィンであり、放熱フィン３０〜３４は、各山部３０ａがそれぞれ上下方向に向いて、フィンピッチが左右方向になるように並べられている。上下方向は、空気流れ方向（紙面垂直方向）に対して垂直方向であって、請求項に記載の第１の方向に相当する。
【００２４】
ヒータプレート５０は、図４に示すように、複数の開口部を有する長板状の樹脂枠５０ｂと、複数の開口部内にそれぞれ填め込まれたＰＴＣ素子５０ａとからなり、ＰＴＣ５０ｃ素子の素子列を構成している。ＰＴＣ素子５０ａは、温度がキュリー点に達すると抵抗値が増大し、電圧が与えられている状態で温度が低下すると電流が増えて一定温度で安定する特性を有する公知の素子である。ヒータプレート５１〜５３は、それぞれ、ヒータプレート５０と同様の構造を有している。
【００２５】
ヒータプレート５０は、放熱フィン３０、３１の間に配置されており、ヒータプレート５１は、放熱フィン３１、３２の間に配置されている。ヒータプレート５２は、放熱フィン３２、３３の間に配置されており、ヒータプレート５３は、放熱フィン３３、３４の間に配置されている。
【００２６】
ヒータプレート５０と放熱フィン３０との間には、伝導プレート６０ａが設けられており、伝導プレート６０ａは、導電性を有し、かつ伝熱性を有するアルミニュム等の金属材料からなる薄板部材である。伝導プレート６０ａは、空気流れ方向に対して並行で、かつ左右方向に延出するように配置されている。伝導プレート６０ａは、ヒータプレート５０に接触するとともに、放熱フィン３０の下側の各山頂部３０ｂに対してろう付け等により接合されている。
【００２７】
ヒータプレート５１と放熱フィン３１との間には、伝導プレート６０ｂが設けられており、伝導プレート６０ｂは、空気流れ方向に対して並行で、かつ左右方向に延出するように配置されている。伝導プレート６０ｂは、ヒータプレート５１に接触するとともに、放熱フィン３１の下側の各山頂部３０ｂに対してろう付け等により接合されている。なお、放熱フィン３１〜３４において各山頂部の符号は省略してある。
【００２８】
ヒータプレート５２と放熱フィン３２との間には、伝導プレート６０ｃが設けられており、伝導プレート６０ｃは、空気流れ方向に対して並行で、かつ左右方向に延出するように配置されている。伝導プレート６０ｃは、ヒータプレート５２に接触するとともに、放熱フィン３２の下側の各山頂部３０ｂに対してろう付け等により接合されている。
【００２９】
ヒータプレート５３と放熱フィン３３との間には、伝導プレート６０ｄが設けられており、伝導プレート６０ｄは、空気流れ方向に対して並行で、かつ左右方向に延出するように配置されている。伝導プレート６０ｄは、ヒータプレート５３に接触するとともに、放熱フィン３３の下側の各山頂部３０ｂに対してろう付け等により接合されている。
【００３０】
放熱フィン３４下側には、伝導プレート６０ｅが設けられており、伝導プレート６０ｅは、空気流れ方向に対して並行で、かつ左右方向に延出するように配置されている。伝導プレート６０ｅは、放熱フィン３４の下側の各山頂部３０ｂに対してろう付け等により接合されている。
【００３１】
伝導プレート６０ｂ、６０ｃ、６０ｄは、導電性を有し、かつ伝熱性を有するアルミニュム等の金属材料からなる薄板部材である。また、伝導プレート６０ｅは、導電性を有し、かつ伝熱性を有するアルミニュム等の金属材料からなる薄板部材と、この薄板部材の下面（或いは、上面）に沿って形成された電気絶縁材料からなる薄膜とを有するものである。
【００３２】
電極板４０、４１、４２、４３、４４は、それぞれ導電性を有し、かつ伝熱性を有する真鍮などの金属からなる長板部材であって、空気流れ方向に対して並行で、かつ左右方向に延出するように配置されている。
【００３３】
電極板４０は、放熱フィン３０の上側に配置され、電極板４１は、放熱フィン３１とヒータプレート５０との間に配置されている。電極板４２は、放熱フィン３２とヒータプレート５１との間に配置され、電極板４３は、放熱フィン３３とヒータプレート５２との間に配置されている。電極板４４は、放熱フィン３４とヒータプレート５３との間に配置されている。
【００３４】
電気ヒータ２０は、図２に示すように、ハウジング８０、およびコ字状フレーム９０を備えている。コ字状フレーム９０は、バネ部材であって、空気流れ方向に対して並行に形成された金属薄板をコ字状に延出して形成されている。コ字状フレーム９０は、薄板積層部２０Ａの上側端部、下側端部、および右側端部を覆うように配置され、複数の突起部９１（図２では４つの突起部９１）が薄板積層部２０Ａの上側端部および下側端部に接触した状態で、薄板積層部２０Ａを弾性力により上下方向から挟み込んで保持している。ここで、コ字状フレーム９０が薄板積層部２０Ａの右側端部を覆うように配置されるため、薄板積層部２０Ａの右側端部を保護することになる。
【００３５】
ハウジング８０は、樹脂材料からなるもので、箱状に形成されており、ハウジング８０は、積層部２０Ａに対して左側に配置されている。ハウジング８０には、図５に示すように、開口部８０ｆが形成されている。ハウジング８０の開口部８０ｆ内には、図３に示すように、積層部２０Ａおよびコ字状フレーム９０の左側端部が填め込まれており、ハウジング８０は、上端部８０ｂおよび下端部８０ｃによりコ字状フレーム９０の左側端部を上下方向から挟み込んでコ字状フレーム９０および積層部２０Ａを保持している。なお、図５中の符号８０ｅはネジ穴である。
【００３６】
なお、図２中のハウジング８０内において、電極板４０〜４３の各左側端部（電極端子）は、それぞれ、接続端子を介して電線に接続されており、各接続端子および各電線は、図中省略してある。
【００３７】
次に、電気ヒータ２０の製法について説明する。まず、積層部２０Ａ、ハウジング８０、およびコ字状フレーム９０を用意し、コ字状フレーム９０を積層部２０Ａの上側端部、下側端部、および右側端部を覆うように配置し、コ字状フレーム９０によって積層部２０Ａを上下方向から挟み込む。その後、コ字状フレーム９０および積層部２０Ａの左側端部をハウジング８０内に差し込む。
【００３８】
次に、本実施形態の電気ヒータ２０の作動について説明する。図６に電気ヒータ２０の電気回路構成を示す。
【００３９】
電極４０、４２、４４にそれぞれ正電圧が与えられ、電極４１、４３それぞれ負電圧が与えられると、電極４０からヒータプレート５０、伝導プレート６０ａおよび放熱フィン３０を通して電極４１に電流が流れる。電極４２から放熱フィン３１、伝導プレート６０ｂおよびヒータプレート５１を通して電極４１に電流が流れる。電極４２からヒータプレート５２、放熱フィン３２、伝導プレート６０ｃおよびを通して電極４３に電流が流れる。さらに、電極４４からヒータプレート５３、伝導プレート６０ｄ、および放熱フィン３３を通して電極４３に電流が流れる。
【００４０】
以上により、ヒータプレート５０〜５３の各ＰＴＣ素子５０ａに電流が流れ、各ＰＴＣ素子５０ａは発熱し、ＰＴＣ素子５０ａから発生する熱は、伝導プレートを介して近接する放熱フィン（３０〜３４）に伝達する。このため、放熱フィン３０〜３４は、その通過空気を加熱することができる。
【００４１】
以上説明した本実施形態によれば、電気ヒータ２０は、積層部２０Ａをコ字状フレーム９０により上下方向から挟み込んで保持して、積層部２０Ａおよびコ字状フレーム９０の端部がハウジング８０内に填め込まれている。
【００４２】
したがって、積層部２０Ａ以外に、１つのコ字状フレーム９０および１つのハウジング８０だけを用いて電気ヒータ２０を構成することになる。このため、従来技術に比べて部品数を減らすことができる。
【００４３】
また、従来技術に比べて、１つのハウジング８０を減らすことができるので、圧力損失を減らすことができる。
【００４４】
また、上述の実施形態において、ハウジング８０からコ字状フレーム９０を抜け難くするために次のように構成を加えてもよい。すなわち、コ字状フレーム９０の上側端部に上側に突出する上側突起部を設け、コ字状フレーム９０の下側端部に下側に突出する下側突起部を設ける。さらに、ハウジング８０内に上側突起部および下側突起部がそれぞれ入る上側凹部および下側凹部を設ける。したがって、ハウジング８０内の上側凹部および下側凹部に対してコ字状フレーム９０の上側突起部および下側突起部が係合することになるので、ハウジング８０からコ字状フレーム９０を抜け難くすることができる。
【００４５】
上述の実施形態では、４個の放熱フィンを用いた例について説明したが、これに限らず、２つ以上であれば、幾つの放熱フィンを用いてもよい。
【００４６】
上述の実施形態では、本発明の電気ヒータを車両用空調装置に適用した例について説明したが、これに限らず、据え置き型の空調装置に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の電気ヒータが適用された車両用空調装置の構成を示す図である。
【図２】図１の電気ヒータの正面図である。
【図３】図１の積層部の側面図である。
【図４】図１の電気ヒータの斜視図である。
【図５】図２のハウジングを示す図である。
【図６】図２の電気ヒータの電気的構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【００４８】
２０…電気ヒータ、３０〜３４…放熱フィン、
４０〜４４…電極板、５０〜５３…ヒータプレート、
６０ａ〜６０ｅ…伝導プレート、
８０…ハウジング、９０…コ字状フレーム。
【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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