(57)【要約】【課題】電気式加熱器全体の発熱量を大きくしながら、突入電流を抑制できるようにするとともに、他の部材に熱害を及ぼさないようにする。【解決手段】電流を流すことによって発熱する発熱体を有する複数の発熱ユニット１１〜１６を並べて構成された電気式加熱器１において、発熱ユニット１１，１２を並列に接続した電気回路を有し、電気式加熱器１の端に近い発熱ユニット１１の発熱量が、他の発熱ユニット１２の発熱量よりも小さく設定されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流を流すことによって発熱する発熱体を有する複数の発熱ユニットを並べて構成された電気式加熱器において、
２つ以上の上記発熱ユニットを並列に接続した電気回路を有し、
電気式加熱器の端に近い発熱ユニットの発熱量が、他の発熱ユニットの発熱量よりも小さく設定されていることを特徴とする電気式加熱器。
【請求項２】
請求項１に記載の電気式加熱器において、
上記発熱ユニットは、複数の発熱体を有しており、
上記発熱ユニットの間には、伝熱用のフィンが配設されていることを特徴とする電気式加熱器。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電気式加熱器において、
上記電気式加熱器の端に近い発熱ユニットの発熱体の電気抵抗値が、他の発熱ユニットの発熱体の電気抵抗値よりも大きいことを特徴とする電気式加熱器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば空気を加熱する際に使用される電気式加熱器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電流を流すことによって発熱するＰＴＣ素子を使用した電気式加熱器が知られている。この電気式加熱器は、例えば車両用空調装置のケーシング内に収容されて空調用空気の加熱器として利用される場合がある（例えば、特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１７５１号公報
【特許文献２】特開２００９−９０７６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、例えば電気自動車では、エンジン冷却水を暖房熱源として使用できないので、電気式加熱器の発熱量を大きくすることによって暖房能力を確保する必要がある。
【０００５】
電気式加熱器全体の発熱量を大きくするためには、ＰＴＣ素子からなる発熱体を複数設け、かつ、電気抵抗値が小さい発熱体を選択することが考えられる。
【０００６】
しかしながら、電気抵抗値が小さい発熱体を使用すると、電流を流し始めた直後の電流（突入電流）が大きくなる。突入電流が大きいと、大電流に対応した回路設計が要求されるので、突入電流はできるだけ小さくしたいという要求がある。
【０００７】
また、各発熱体の発熱量を大きくする方法としては、キュリー温度の高い素子を選択する方法もある。しかしながら、発熱量を大きくすると、電気式加熱器におけるケーシングと接近した部分が高温になり、ケーシングに対する熱害が懸念される。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電気式加熱器全体の発熱量を大きくしながら、突入電流を抑制できるようにするとともに、他の部材等に熱害を及ぼさないようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明では、発熱体を有する発熱ユニットを並列に接続して電気回路を構成し、さらに、１つの電気回路において、他の部材に相対的に近い発熱ユニットの発熱量が小さくなるようにした。
【００１０】
第１の発明は、電流を流すことによって発熱する発熱体を有する複数の発熱ユニットを並べて構成された電気式加熱器において、
２つ以上の上記発熱ユニットを並列に接続した電気回路を有し、
電気式加熱器の端に近い発熱ユニットの発熱量が、他の発熱ユニットの発熱量よりも小さく設定されていることを特徴とするものである。
【００１１】
この構成によれば、複数の発熱ユニットの合成抵抗値が電気回路の抵抗値となり、この抵抗値によって突入電流が決定されることになるので、電気式加熱器の突入電流を抑制することが可能になる。このとき、電気式加熱器の端に近い発熱ユニットの発熱体の電気抵抗値を、他のユニットの発熱体の電気抵抗値よりも高くすることで、電気式加熱器における端近傍の発熱量が抑制される。これにより、例えば空調装置のケーシングに電気式加熱器を取り付ける場合にケーシングの熱害を防止することが可能になる。
【００１２】
また、上述の場合、電気回路を構成する他の発熱ユニットの発熱体の電気抵抗値が、電気式加熱器の端に近い発熱ユニットの発熱体の電気抵抗値よりも小さくなるので、他の発熱ユニットの発熱量は大きくなり、これにより、電気式加熱器全体として見たときの発熱量は十分に確保することが可能になる。
【００１３】
第２の発明は、第１の発明において、
上記発熱ユニットは、複数の発熱体を有しており、
上記発熱ユニットの間には、伝熱用のフィンが配設されていることを特徴とするものである。
【００１４】
この構成によれば、各発熱ユニットの発熱量が複数の発熱体によって十分に確保され、各発熱ユニットで発生した熱がフィンを介して空気等に効率よく伝達される。
【００１５】
第３の発明は、第１または２の発明において、
上記電気式加熱器の端に近い発熱ユニットの発熱体の電気抵抗値が、他の発熱ユニットの発熱体の電気抵抗値よりも大きいことを特徴とするものである。
【００１６】
この構成によれば、発熱体の電気抵抗値を変更するという簡単な構成でもって各ユニットの発熱量を変更することが可能になる。
【発明の効果】
【００１７】
第１の発明によれば、２つ以上の発熱ユニットを並列に接続して電気回路を構成し、電気式加熱器の端に近い発熱ユニットの発熱量を、他の発熱ユニットの発熱量よりも小さく設定したので、電気式加熱器全体の発熱量を大きくしながら、突入電流を抑制できるとともに、電気式加熱器の端の温度上昇を抑制して他の部材に熱害を及ぼさないようにすることができる。
【００１８】
第２の発明によれば、複数の発熱体を有する発熱ユニットの間に伝熱用のフィンを配設したので、発生した熱を加熱対象物に効率よく伝達することができる。
【００１９】
第３の発明によれば、発熱体の電気抵抗値を変更するという簡単な構成により、発熱ユニットの発熱量に簡単に差を設けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】電気式加熱器の斜視図である。
【図２】電気式加熱器の分解図である。
【図３】発熱ユニット及びフィンの分解図である。
【図４】発熱体がホルダに保持された状態を示す図である。
【図５】電気式加熱器の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００２２】
図１は、本発明の実施形態にかかる電気式加熱器１の斜視図である。電気式加熱器１は、コア１０と、電極ホルダ３０と、第１及び第２保護部材４１，４２とを備えており、例えば車両用空調装置のケーシングＡ（図１に仮想線で示す）の内部に収容され、空調用空気を加熱する加熱器として機能する。ケーシングＡは、例えば樹脂製であり、内部には、電気式加熱器１の他に、図示しないが冷却用熱交換器としてのエバポレータや、エアミックスダンパ等が収容されている。エバポレータは電気式加熱器１の空気流れ方向上流側に配置されており、エバポレータを通過して冷却された空気と、電気式加熱器１を通過して加熱された空気との混合割合がエアミックスダンパにより変更されて所望温度の空調風が生成されるようになっている。
【００２３】
図２にも示すように、コア１０は、第１〜第６発熱ユニット１１〜１６と、複数のフィン２５，２５，…と、一対のエンドプレート２６，２６とを備えている。第１〜第６発熱ユニット１１〜１６は細長い箱状をなしており、所定方向に互いに間隔をあけて並んでいる。第１発熱ユニット１１は電気式加熱器１の幅方向一端部に位置し、第６発熱ユニット１６は電気式加熱器１の幅方向他端部に位置している。第２〜第５発熱ユニット１２〜１５は、第１発熱ユニット１１と第６発熱ユニット１６との間において、第１発熱ユニット１１側から第６発熱ユニット１６側に順に並んでいる。第１〜第６発熱ユニット１１〜１６の隣り合うユニット間には、２枚のフィン２５が電気式加熱器１の幅方向に並ぶように配設されている。各フィン２５は、筒状部材２８に収容されている。
【００２４】
第１〜第６発熱ユニット１１〜１６の基本構造は同じであるため、第１発熱ユニット１１の構造について説明する。
【００２５】
図３に示すように、第１発熱ユニット１１は、多数の発熱体１７，１７，…と、発熱体１７を保持するホルダ１９と、陽極側電極２０と、陰極側電極２１と、ケース２２とを備えている。発熱体１７は、電流を流すことによって発熱するＰＴＣ素子で構成されている。本実施形態では、発熱体１７は、１３個設けられているが、発熱体１７の数はこれに限られるものではない。
【００２６】
図４にも示すように、ホルダ１９は、絶縁性を有する樹脂材で構成されており、全体として細長い板状をなしている。ホルダ１９には、発熱体１７が挿入される貫通孔１９ａが厚み方向に貫通するように形成されている。貫通孔１９ａは発熱体１７の個数と同じ数だけ形成されており、ホルダ１９の長手方向に互いに間隔をあけて配置されている。発熱体１７は貫通孔１９ａに挿入された状態でホルダ１９に保持される。
【００２７】
陽極側電極２０は、導電性を有する金属製の板材で構成されており、ホルダ１９の長手方向に沿って延びるように形成されている。陽極側電極２０は、ホルダ１９の一側面を覆うように配置され、この状態で、ホルダ１９に保持されている各発熱体１７と接触して電気的に接続されるようになっている。陽極側電極２０の長手方向の一端部には、接続部２０ａが陽極側電極２０の長手方向に突出するように形成されている。接続部２０ａは、電気式加熱器１の厚み方向（外部空気の流れ方向）一側に偏位している。
【００２８】
陽極側電極２０におけるホルダ１９と反対側の側面には、絶縁性を有するフィルム２９が配設されている。このフィルム２９によって陽極側電極２０とケース２２との間が絶縁される。
【００２９】
陰極側電極２１も導電性を有する金属製の板材で構成されており、陽極側電極２０と同様に延びている。陰極側電極２１は、ホルダ１９の陽極側電極２０とは反対側の他側面を覆うように配置され、この状態で各発熱体１７と接触して電気的に接続されるようになっている。陰極側電極２１の長手方向の一端部には、接続部２１ａが陽極側電極２０の接続部２０ａと同方向に突出するように形成されている。接続部２１ａは、電気式加熱器１の厚み方向他側、即ち陽極側電極２０の接続部２０ａとは反対側に偏位している。
【００３０】
陰極側電極２１におけるホルダ１９と反対側の側面にも絶縁性フィルム２９が配設され、このフィルム２９によって陰極側電極２１とケース２２との間が絶縁される。
【００３１】
ケース２２は、熱伝導性の高い金属材等で構成されており、細長い箱状をなしている。ケース２２の長手方向の端面には開口部２２ａが形成されている。このケース２２には、陰極側電極２１と、発熱体１７を保持したホルダ１９と、陽極側電極２０と、フィルム２９とが開口部２２ａから収容される。
【００３２】
第１〜第６発熱ユニット１１〜１６間は電気的に絶縁されている。
【００３３】
第１発熱ユニット１１の発熱体１７の電気抵抗値が第２発熱ユニット１２の発熱体１７の電気抵抗値よりも大きくなるように、発熱体１７を選択して両ユニット１１，１２を構成している。これにより、電気式加熱器１の端に近い第１発熱ユニット１１の発熱量が、第２発熱ユニット（他の発熱ユニット）１２の発熱量よりも小さく設定される。
【００３４】
また、第６発熱ユニット１６の発熱体１７の電気抵抗値が第５発熱ユニット１５の発熱体１７の電気抵抗値よりも大きくなるように、発熱体１７を選択して両ユニット１５，１６を構成している。これにより、電気式加熱器１の端に近い第６発熱ユニット１６の発熱量が、第５発熱ユニット（他の発熱ユニット）１５の発熱量よりも小さく設定される。
【００３５】
図１に示すように、コア１０における第１〜第６発熱ユニット１１〜１６の並び方向の両外端部には、フィン２５，２５がそれぞれ設けられている。エンドプレート２６，２６は、外端部のフィン２５，２５の外側を覆うように設けられている。
【００３６】
電極ホルダ３０は、絶縁性を有する樹脂材で構成されており、第１〜第６発熱ユニット１１〜１６の並び方向両端に亘って延びている。図２に示すように、電極ホルダ３０には、第１〜第３陽極側ジャンパー３１〜３３と、陰極側ジャンパー３４とが互いに絶縁状態で設けられている。
【００３７】
陰極側ジャンパー３４は、第１〜第６発熱ユニット１１〜１６の陰極側電極２１の接続部２１ａに接続されている。陰極側ジャンパー３４には、陰極配線３４ａが接続されている。陰極配線３４ａは図示しない制御装置に接続されている。
【００３８】
第１陽極側ジャンパー３１は、第１発熱ユニット１１の陽極側電極２０の接続部２０ａと、第２発熱ユニット１２の陽極側電極２０の接続部２０ａとに接続されている。これにより、図５に示すように、第１発熱ユニット１１と第２発熱ユニット１２とが並列に接続された１つの電気回路Ｃ１が構成される。
【００３９】
第２陽極側ジャンパー３２は、第３発熱ユニット１３の陽極側電極２０の接続部２０ａと、第４発熱ユニット１４の陽極側電極２０の接続部２０ａとに接続されている。これにより、第３発熱ユニット１３と第４発熱ユニット１４とが並列に接続された１つの電気回路Ｃ２が構成される。
【００４０】
第３陽極側ジャンパー３３は、第５発熱ユニット１５の陽極側電極２０の接続部２０ａと、第６発熱ユニット１６の陽極側電極２０の接続部２０ａとに接続されている。これにより、第５発熱ユニット１５と第６発熱ユニット１６とが並列に接続された１つの電気回路Ｃ３が構成される。
【００４１】
第１〜第３陽極側ジャンパー３１〜３３には、陽極配線３１ａ〜３３ａが接続されている。これら陽極配線３１ａ〜３３ａも制御装置に接続されている。
【００４２】
第１保護部材４１は、絶縁性を有する樹脂材等で構成されており、電気式加熱器１の電極ホルダ３０側の端部に配設されている。第１保護部材４１により、第１〜第３陽極側ジャンパー３１〜３３と、陰極側ジャンパー３４とが覆われている。
【００４３】
第２保護部材４２は、電気式加熱器１の電極ホルダ３０とは反対側の端部に配設されており、電気式加熱器１の端面を覆うように形成されている。
【００４４】
電気式加熱器１の第１保護部材４１または電極ホルダ３０が空調装置のケーシングＡにビス等を用いて取り付けられるようになっている。
【００４５】
制御装置は、電気回路Ｃ１〜Ｃ３に対して個別に電流を流すように構成されている。例えば、強い暖房が要求されている場合には、電気回路Ｃ１〜Ｃ３の全てに電流を流し、弱い暖房でよい場合には、電気回路Ｃ１〜Ｃ３のうち、１つまたは２つに電流を流す。
【００４６】
電気回路Ｃ１に電流を流すと、第１発熱ユニット１１の発熱体１７に電流が流れて発熱する。同様に第２発熱ユニット１２の発熱体１７も発熱する。このとき、第１発熱ユニット１１と第２発熱ユニット１２とが並列接続されているので、第１発熱ユニット１１と第２発熱ユニット１２との合成抵抗値が電気回路Ｃ１の抵抗値となる。これにより、突入電流を抑制することが可能になる。
【００４７】
第１発熱ユニット１１の発熱体１７の電気抵抗値が第２発熱ユニット１２の発熱体１７の電気抵抗値よりも大きいので、第１発熱ユニット１１の発熱量が第２発熱ユニット１２の発熱量よりも小さくなる。第１発熱ユニット１１は電気式加熱器１の端に位置していてケーシングＡの内面に近いが、上記のように発熱量を小さくすることでケーシングＡに対する熱害を防止できる。
【００４８】
一方、第２発熱ユニット１２の発熱体１７の電気抵抗値を第１発熱ユニット１１の発熱体１７の電気抵抗値よりも小さくしていることで、第２発熱ユニット１２の発熱量は大きくなる。これにより、電気式加熱器１全体として見たときの発熱量は十分に確保することが可能になる。
【００４９】
電気回路Ｃ３に電流を流した場合も同様にケーシングＡに対する熱害を防止しながら、電気式加熱器１全体として見たときの発熱量を十分に確保できる。
【００５０】
以上説明したように、この実施形態にかかる電気式加熱器１によれば、第１発熱ユニット１１及び第２発熱ユニット１２を並列に接続して電気回路Ｃ１を構成し、電気式加熱器１の端に近い第１発熱ユニット１１の発熱量を、第２発熱ユニット１２の発熱量よりも小さく設定したので、電気式加熱器１全体の発熱量を大きくしながら、突入電流を抑制できるとともに、電気式加熱器１の端の温度上昇を抑制してケーシングＡの熱害を防止することができる。電気回路Ｃ３についても同様である。
【００５１】
また、第１〜第６発熱ユニット１１〜１６の間に伝熱用のフィン２５を配設したので、発生した熱を空調用空気に効率よく伝達することができる。
【００５２】
尚、上記実施形態では、電気式加熱器１を車両用空調装置に使用する場合について説明したが、これに限らず、例えば、一般家庭用の空調装置等にも使用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
以上説明したように、本発明にかかる電気式加熱器は、例えば車両用空調装置に使用することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１            電気式加熱器
１０          コア
１１〜１６    第１〜第６発熱ユニット
１７          発熱体
１９          ホルダ
２０          陽極側電極
２１          陰極側電極
２５          フィン
２６          エンドプレート
３０          電極ホルダ
【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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