JP5746212B2 - 電気暖房装置および対応する暖房器具 - Google Patents

Description

本発明は、暖められるべき空気流を通過させるように構成された電気暖房装置に関する。本発明は、特に、自動車用のヒータおよび／または空調装置に適用される。

自動車の車室の暖房用、ならびに曇り止めおよび氷結防止用の空気は、通常、熱交換器に空気を通過させることによって、より正確に言えば、空気流と、液体、一般には、エンジン冷却水、との間の熱交換によって、暖められる。

しかしながら、この暖房方法は、特に、以下のような状況、例えば、
‐ 極寒環境で自動車を使用する前に、遠隔制御または事前設定において、車室の暖房、ならびに曇り止めおよび氷結防止のために、エンジン始動前に予備暖房／空調を行う状況、
‐ 車室の温度を急速に上げる必要がある状況、
‐ 低熱損失のタイプのエンジンの場合に、エンジンの始動後しばらくして、暖房、ならびに適度な曇り止めおよび氷結防止の機能を与えるために、空気を十分に暖めるのに必要な熱量を熱交換器が供給できない状況、
などのいくつかの状況において、車室を高速かつ効率的に暖めるには不適切または不十分な場合がある。

これらの欠点を解消するために、１つの公知の解決策は、熱交換器に、ヒータとしても知られる、暖められるべき空気が流れるダクト内の交換器の下流に位置する、電気暖房装置を追加することである。

この電気暖房装置は、熱補給を実質的にすぐに行うように、電気暖房装置を通過する空気に直接露出されるように、暖房装置のフレームのハウジング内に設けられる、電気ヒータモジュールを含む。

しかしながら、ヒータモジュールを受けるフレームの構造は極めて柔軟であるため、ヒータモジュールにダメージや劣化を生じさせる場合があることが判明した。

さらに、ヒータモジュールをフレームに組み付けるときに、ヒータモジュールをフレームの関連するハウジングに挿入する際に問題が生じる場合がある。

したがって、本発明の目的は、先行技術のこれらの欠点を解消可能な電気暖房装置を提供することである。

この目的を達成するために、本発明は、空気流を暖めるための電気暖房装置であって、この電気暖房装置は、空気入口面と、反対側の空気出口面とを有する、略平行六面体の一般的な形状のフレームを含み、このフレームは、通過する空気流を暖めるように構成されたフレームの関連するハウジングに所定数の電気ヒータモジュールを受けるものであり、このフレームが、フレームの空気入口面および空気出口面に、構造的な強化のため、かつ、フレームの関連するハウジングに前記ヒータモジュールをガイドするための、複数のリブを含み、前記複数のリブが、前記ハウジングに前記ヒータモジュールを挿入する方向に対して斜め方向に配向されることを特徴とする。

リブの斜め方向の配向は、ヒータモジュールの挿入方向に対してリブを垂直に配向する場合に比べて、前記モジュールを移行する際の挿入／移動段階中に、ヒータモジュールがリブに当接するのを防ぐことができ、これにより、暖房装置の組み立てが容易になる。

さらに、これらの斜めリブにより、フレームを構造的に強化することができ、これにより、フレームのねじれ挙動が改善する。

前記暖房装置は、
‐ 前記リブが略Ｘ字状である、
‐ フレームの空気入口面および空気出口面のそれぞれに、２つの連続した強化ガイドリブが設けられる、
‐ ２つの連続した強化ガイドリブ間の距離が、前記ヒータモジュールの継続的なガイドを保証するように選択され、
‐ 前記リブが、フレームの対称軸に対して略対照的に配設される、
‐ 前記リブが、前記挿入方向に対して２°〜８８°の範囲の角度にある、
という特徴のうちの１つ以上を、別々に、または組み合わせて、さらに含むものであってもよい。

本発明は、また、上述した電気暖房装置を含むことを特徴とする自動車用のヒータおよび／または空調装置を含む。

本発明の他の特徴および利点は、例示的かつ非制限的な実施例によって与えられた以下の実施形態を読み、添付の図面を参照することで、さらに明確になるであろう。

自動車ヒータの部分図。 図１のヒータの電気暖房装置を示す図。 図２の電気暖房装置のヒータモジュールの１つの実施形態を示す図。 図２の暖房装置のヒータモジュールを保持するフレームの一例を示す図。 図４のフレームの部分斜視図。

図面において、略同一の要素には同一の参照番号が付されている。

図１は、暖められるべき空気流の通路５を画定するケース３を含む、自動車ヒータおよび／または空調装置１の部分を示す。通路５は、混合分配弁１１の位置に応じて、車室に選択的に分配されるように、暖房および曇り止め／氷結防止用の通気口７、９に、空気を運ぶ。通路５内の空気流は、車室外の空気または車室からの空気を受けるファン１３、いわゆる、パルサ、によって生成される。必要に応じて、空気は、熱交換液としてエンジン冷却液を使用する任意の液体タイプの熱交換器１５によって、および、電気ラジエータとしても知られる電気暖房装置１７によって、暖められる。熱交換器１５および電気ラジエータ１７は、通路５に配置されるが、熱交換器１５は、電気ラジエータ１７の上流側にある。熱交換器１５がない場合には、空気は、電気暖房装置１７のみによって、暖められる。

図２を参照すると、暖められるべき空気流が通過する、この種の電気暖房装置１７は、対向する空気入口面および空気出口面を有する略平行六面体の一般的形状のフレーム２１を備えたヒータユニット１９と、フレーム２１の方側に固定された、ドライバとしても知られる、ヒータユニット１９の制御モジュール２３と、例えば、制御モジュール２３を保持する側とは反対側のフレーム２１の側に成形することによって、フレーム２１と一体に形成されたヒール２５とを備える。

この種の電気暖房装置１７は、動作中に、例えば、およそ１５０℃の高温に達しやすいため、フレーム２１は、動作中に達するこれらの高温に耐えられる、例えば、プラスチック材料などの材料から作られる。

この電気暖房装置１７は、シングルゾーンヒータ１、すなわち、車室全体の暖房が可能な部分、にあってもよく、または、車室の複数の別個の領域を暖めるマルチゾーンヒータ１、例えば、運転席側と助手席側との分離、または、曇り止めおよび足元の空間の暖房などを行う部分、にあってもよい。

このために、ヒータ１には、例えば、フレーム２１の略中央に配設され、かつ、軸Ａ１のレベルでフレーム２１の長手側に平行に延伸する、セパレータと、場合によっては、例えば、フレーム２１の略中央に配設され、かつ、軸Ａ２のレベルでフレーム２１の１つの側方側に平行に延伸する、別のセパレータとが設けられ、フレームを４つの別個の部分、例えば、車室の関連する別個の領域をそれぞれ暖める、左前と、右前と、左後ろと、右後ろとに分割してもよい。

空気流は、暖められるべき空気流が通過するように、フレーム２１のハウジング２９に配設されたヒータモジュール２７によって暖められるが、これらのハウジング２９は、フレーム２１の長手壁によって示された例で画定され、かつ、空気流を調整するためにフレーム２１の穿孔領域３０間に挿入されてもよい。

ヒータモジュール２７の数は、用途に応じて、要求される全発熱量の関数として決定される。これらのヒータモジュール２７は、互いに平行に配置され、かつ、ヒータユニット１９を通る空気流に直接露出されるような態様で、ヒータユニット１９のフレーム２１の長さ全体にわたって延伸する。

さらに、ヒータモジュール２７は、正温度係数（ＰＴＣ）タイプの抵抗素子を含んでもよい。これらの素子は、過熱または過電流から保護される。

図３に示す変形例では、ヒータモジュール２７が、２つの長手電極３１を含み、各長手電極３１は、例えば、屈曲形の金属ストリップまたは波形の金属ストリップで形成された脱熱材３３を取り囲み、かつ、ＰＴＣ抵抗素子またはストーン３５を担持する。より明確にするために、図３では、脱熱材３３の全体を図示しているわけではない。脱熱材３３が、電極３１の長さの全体にわたって延伸することは、言うまでもない。

ヒータモジュール２７（図示せず）の別の変形例では、電極は、抵抗素子を挟み、かつ、金属ストリップによって形成された脱熱材は、前記電極の解放された外面に対して配置される。言い換えれば、ヒータモジュール２７は、２つの電極を取り囲む２つの脱熱材から構成され、２つの電極の間には、ＰＴＣストーンまたは抵抗素子が配置される。

ヒータモジュール２７の２つの電極３１は、２つの第１の電気端子３７によって異なる電位、例えば、バッテリ電圧などの自動車で利用可能な第１の電位、および、グラウンドなどの第２の電位、に接続される。

図２に示す例では、３つのヒータモジュール２７が設けられた場合には、電気エネルギーが供給されるべき６つの端子３７の列が存在する。

図２、図４および図５を参照すると、フレーム２１が、ガイド手段と、任意に、フレーム２１のハウジング２９にヒータモジュール２７を保持する手段とを含む。

ガイド手段を参照すると、フレーム２１は、空気入口面Ａおよび空気出口面Ｂに、例えば、一般にＸ字状の複数のガイドリブ３９を含み、これらのガイドリブ３９は、例えば、２°〜８８°の範囲の角度で、矢印で表されるように、フレーム２１のハウジング２９にヒータモジュールを挿入する角度Ｄに対して斜め方向に配向される。

この種の配向により、ヒータモジュール２７をフレーム２１内に挿入する際に、ヒータモジュール２７をガイドしやすくなる。

さらに、これらのガイドリブ３９は、また、フレーム２１の構造的強化を与えて、フレーム２１の柔軟性を制限し、それによって、フレーム２１のねじれの機械的挙動を改善する。挿入方向Ｄに対して垂直な追加のリブ４１が、フレーム２１の局所的な強化のために、ハウジング２９のレベルおよび／または穿孔領域３０に与えられてもよい。

リブ３９は、ヒータモジュール２７を受けるためのフレーム２１のハウジング２９の両側と、フレーム２１の穿孔領域３０の両側とに設けられてもよい。ヒータモジュール２７がフレーム２１のハウジング２９内に挿入されると、ヒータモジュール２７との接触点は、ハウジング２９のレベルで、リブ３９に沿って移動する。

リブ３９は、フレーム２１の空気入口面Ａおよび空気出口面Ｂに交互に均等に設けられてもよい。さらに正確に言えば、第１のリブ３９が空気入口面Ａに設けられた場合には、次のリブは、空気出口面Ｂに設けられる。この場合には、２つの対向する面Ａ、Ｂのリブ３９は、対面せず、ヘッドロスの均衡をとるように、ずれる。

フレーム２１およびリブ３９が、プラスチック材料を成形することによって作られる単一の一体部品を形成することに留意されたい。

したがって、ヒータモジュール２７が、挿入方向Ｄにおいて、図２および図４の左からフレーム２１の関連するハウジング２９に挿入されると、ヒータモジュール２７は、連続したリブ３９によって、ハウジング２９に沿って継続的にガイドされる。

このため、２つの連続リブ３９間の距離ｄ、さらに正確に言えば、第１のリブ３９と、挿入された暖房モジュール２７との最後の接触点Ｐ_１と、次の第２のリブ３９の最初の接触点Ｐ_２との間の距離ｄは、挿入中に、ヒータモジュール２７の継続的なガイドを保証するように、算出される。

さらに、リブ３９は、上／下、および／または、左／右のヘッドロスの均衡をとるように、フレーム２１の対称軸Ａ１およびＡ２の一方または両方に対して、略対称的に配設されてもよい。

特に、３つの連続したＸ字状のリブ３９の交差点が、同軸に整列されないため、これらの交差点は、ヒータモジュール２７を導入する方向Ｄに対して垂直な方向、すなわち、方向Ａ２において、互いにずれることに留意されたい。

また、Ｘ字状のリブ３９の１つ以上の交差点が、ハウジング２９を画定する縁部に、すなわち、ハウジングと隣接する穿孔領域３０との間の境界である壁に沿って、配置されることに留意されたい。これにより、このような交差が、フレームの別の構造的要素と重なることによって生じ得るヘッドロスへ及ぼす負の影響が制限される。

同様に、Ｘ字状のリブ３９の１つ以上の交差点が、ヒータモジュール２７のＰＴＣストーンまたは抵抗素子に沿って、配置される。

フレーム２１はまた、ハウジング２９の内部の方に延伸するハウジング２９の壁に設けられた１つ以上の突出部４３などの、ヒータモジュール２７をガイドする追加の他の手段を含んでもよい。

フレーム２１においてヒータモジュール２７を保持する手段を参照すると、フレーム２１は、可撓性フック４５を含んでもよく、このフック４５は、略Ｓ字状であり、例えば、ヒータモジュール２７の端部との柔軟な当接としての役割を果たす。

フレーム２１は、ヒータモジュール２７に摩擦力をかける可撓性舌部４７をさらに含んでもよい。このため、舌部４７は、ハウジング２９にヒータモジュール２７を挿入する方向Ｄに対して非ゼロ角度にある。

さらに、フレーム２１は、モジュール２３に固定され、例えば、クリップ留めされてもよく、このため、クリップ被覆５１を含んでもよいが、このクリップ被覆５１には、モジュール２３によって保持される相補的なクリップ部材５３が挿入される。

これに関し、この制御モジュール２３は、暖房装置１７の動作時に達する高温に耐えられる材料で作られ、例えば、クリップ手段５４によるクリップ留めなどで固定された、モジュール本体２３ａおよび蓋２３ｂから形成されてもよい。

さらに、モジュール２３は、プリント回路基板などの支持体に実装され、かつ、「バスバー」としても知られる２つの金属導体５５および５５’によって電源に接続される、電源回路を含み、２つの導体のうち、第１の導体５５は、第１の電位であってもよく、第２の導体５５’は、第２の電位であってもよい。例えば、電源回路は、ヒータモジュール２７における電流の流れを許容または阻止するための電子トランジスタ（図示せず）を含む。

さらに、導体５５、５５’に接続された端子５７が、着目するトランジスタに電流が流れることを許容すると、ヒータモジュール２７の端子３７に電流を送る。電気暖房装置１７が３つのヒータモジュール２７を含む例では、ヒータモジュール２７の対応する６つの端子３７に電力を供給するために、６つの端子５７が設けられる。このため、端子３７および５７が接続され、例えば、はんだ付けや締め付けがなされるが、締め付けの場合には、接続によって締め付け点５９が作られる。

さらに、電源回路は、コネクタ６１を介して送られる電力に関する情報を受信してもよい。

さらに、暖められるべき空気流が通過する端子３７および５７の接続に必要な開口によって生じるヘッドロスの不均衡を補償するために、モジュール２３の反対側にあるヒール２５は、暖められるべき空気流が通過するように構成された開口６３を含む、ヘッドロス均衡ヒールであってもよい。

フレーム２１内への挿入中にヒータモジュール２７をガイドすることと、フレームを構造的に強化することとの両方の役割を果たすリブ３９を有するフレーム２１の構造により、暖房装置１７が組み立てやすくなり、かつ、ヒータモジュール２７を保持するフレーム２１の過度な柔軟性によって生じ得るヒータモジュール２７の劣化を回避することができる。

Claims (10)

1. 空気流を暖めるための電気暖房装置であって、前記電気暖房装置は、空気入口面（Ａ）と、反対側の空気出口面（Ｂ）とを有する、略平行六面体の一般的な形状のフレーム（２１）を含み、前記フレーム（２１）は、通過する空気流を暖めるように構成されたフレーム（２１）の関連するハウジング（２９）に所定数の電気ヒータモジュール（２７）を受けるものであり、前記フレーム（２１）が、前記フレーム（２１）の前記空気入口面（Ａ）および前記空気出口面（Ｂ）に、構造的な強化のため、かつ、前記フレーム（２１）の関連するハウジング（２９）に前記ヒータモジュール（２７）をガイドするための、複数のリブ（３９）を含み、前記複数のリブ（３９）が、前記ハウジング（２９）に前記ヒータモジュール（２７）を挿入する方向（Ｄ）に対して斜め方向に配向されることを特徴とする、電気暖房装置。
2. 前記複数のリブ（３９）は、略Ｘ字状である、請求項１に記載の電気暖房装置。
3. 前記Ｘ字状のリブ（３９）の１つ以上の交差点が、前記ハウジング（２９）と穿孔領域（３０）との境界を画定する端部に配置される、請求項２に記載の電気暖房装置。
4. 前記Ｘ字状のリブ（３９）の１つ以上の交差点が、ヒータモジュール（２７）の正温度係数（ＰＴＣ）ストーンまたは抵抗素子に沿って、配置される、請求項２に記載の電気暖房装置。
5. ２つの連続した強化ガイドリブ（３９）が、前記フレーム（２１）の前記空気入口面（Ａ）および前記空気出口面（Ｂ）のそれぞれに、設けられる、請求項１または２に記載の電気暖房装置。
6. ２つの連続した強化ガイドリブ間の距離（ｄ）が、前記ヒータモジュール（２７）の継続的なガイドを保証するように選択される、請求項１乃至５の何れかに記載の電気暖房装置。
7. 前記複数のリブ（３９）が、前記フレーム（２１）の対称軸（Ａ１，Ａ２）に対して略対照的に配設される、請求項１乃至６の何れかに記載の電気暖房装置。
8. 前記複数のリブ（３９）が、前記挿入方向に対して２°〜８８°の範囲の角度にある、請求項１乃至７の何れかに記載の電気暖房装置。
9. 前記フレーム（２１）および前記複数のリブ（３９）は、一体部品を形成する、請求項１乃至８の何れかに記載の電気暖房装置。
10. 請求項１乃至９の何れかに記載の電気暖房装置（１７）を備えることを特徴とする、自動車用のヒータおよび／または空調装置。

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