KR101142810B1 - 차량탑재용 히터 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 차량탑재용 히터는, 발열 소자와; 발열 소자에 접하여 중첩된 전극 부재와; 발열 소자와 전극 부재를 에워싸는 절연 시트와; 절연 시트로 에워싸인 발열 소자 및 전극 부재를 내부에 수용한 통체를 가지는 발열체 유닛과; 발열체 유닛에 적층된 방열체 유닛과; 발열체 유닛의 단부에 장착된 캡을 포함하고, 전극 부재는, 통체의 단부 개구로부터 통체의 외부로 도출(導出)되는 동시에 굴곡되어 캡을 관통하여 캡의 외부로 도출된 단자부를 가진다.

Description

차량탑재용 히터 및 그 제조 방법{ON-VEHICLE HEATER AND ITS MANUFACTURING METHOD}
본 발명은, 자동차에 탑재되는 차량탑재용 히터에 관한 것이며, 특히 PTC(Positive Temperture Coefficient) 소자를 발열원으로 사용한 차량탑재용 히터에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차 실내의 난방용의 주열원으로서는, 엔진 냉각수의 폐열을 이용하여 공기를 가열하는 온수식 히터가 사용되고 있지만, 엔진 시동 시에는 엔진 냉각수의 온도가 낮기 때문에 보조 열원으로서 전기식 히터도 구비하고 있다. 또한, 금후, 전기 자동차의 보급이 진행됨에 따라 전기식 히터의 탑재도 촉진될 것으로 생각된다.
전기식 히터에서의 발열체로서는 PTC 소자가 되고 사용되고 있다(예를 들면, 특허 문헌 1). 특허 문헌 1에 개시된 PTC 히터는, PTC 소자의 상하에 핀(fin)을 배치하는 동시에, 핀에 접하여 전극 부재를 설치한 히터 유닛이 2개 적층된 구조를 가진다.
특허 문헌 1: 일본공개특허 1993-169967호 공보
특허 문헌 1에 개시된 히터에서는, 전극 부재, 핀 및 PTC 소자가 전기적으로 접속되고, 이들 통전 부분이 노출된 구조로 되어 있고, 특히 외기(外氣)를 입수하여 히터에 보내는 경우에, 눈비가 내리는 환경 하에서 수분이 히터에 보내지면 누전의 우려가 있었다. 또한, 차량탑재용 히터에 있어서는 주행시의 진동에 견딜 수 있는 성능도 요구된다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서, 차량탑재용에 있어서 요구되는 내진동성이나 방수성이 우수한 차량탑재용 히터를 제공한다.
본 발명의 일태양에 의하면, 발열 소자와; 상기 발열 소자에 접하여 중첩된 전극 부재와; 상기 발열 소자와 상기 전극 부재를 에워싸는 절연 시트와; 상기 절연 시트에 에워싸인 발열 소자 및 상기 전극 부재를 내부에 수용한 통체를 가지는 발열체 유닛과; 상기 발열체 유닛에 적층된 방열체 유닛과; 상기 발열체 유닛의 단부에 장착된 캡을 포함하고, 상기 전극 부재는, 상기 통체의 단부 개구로부터 상기 통체의 외부로 도출되는 동시에 굴곡되어 상기 캡을 관통하고 상기 캡의 외부로 도출된 단자부를 가지는 것을 특징으로 하는 차량탑재용 히터가 제공된다.
또한, 본 발명의 다른 일태양에 의하면, 발열 소자와, 상기 발열 소자에 접하여 중첩된 전극 부재와, 상기 발열 소자와 상기 전극 부재를 에워싸는 절연 시트와, 상기 절연 시트에 에워싸인 상기 발열 소자 및 상기 전극 부재를 내부에 수용한 통체를 가지는 발열체 유닛과, 방열체 유닛을 적층하는 공정과; 상기 전극 부재의 단자부가 도출된 상기 통체에서의 단부 개구 근방의 내부에, 전기 절연성 및 방수성을 가지는 제1 밀봉재를 충전하는 공정과; 상기 제1 밀봉재가 경화된 후, 상기 단자부를 굴곡시키고, 이 굴곡된 부분에 내측 캡을 장착하는 공정과; 내부에 전기 절연성 및 방수성을 가지는 제2 밀봉재를 도포한 외측 캡을 상기 내측 캡에 장착함으로써, 상기 내측 캡으로부터 돌출하는 상기 단자부의 선단을 상기 제2 밀봉재로 덮는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량탑재용 히터의 제조 방법이 제공된다.
본 발명은, 차량탑재용에 있어서 요구되는 내진동성이나 방수성이 우수한 차량탑재용 히터를 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 관한 차량탑재용 히터의 평면도이다.
도 2는 도 1에 있어서 1개의 히터 유닛을 추출한 확대 평면도이다.
도 3은 상기 히터 유닛에 있어서의 발열체 유닛의 평면도이다.
도 4는 도 3에서의 A-A선 확대 단면도이다.
도 5는 상기 히터 유닛의 전극 부재와 외부 접속용 케이블과의 접속 부분을 나타낸 모식도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 관한 차량탑재용 히터에 있어서 캡 장착 전의 전극 부재 단자부 근방을 나타낸 모식도이다.
도 7은 도 6의 상태에 대하여 제1 내측 캡이 장착된 상태를 나타낸 모식도이다.
도 8은 도 7의 상태에 대하여 제2 내측 캡이 장착된 상태를 나타낸 모식도이다.
도 9는 도 8의 상태에 대하여 외측 캡이 장착된 상태를 나타낸 모식도이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.
도 1은, 본 발명의 실시예에 관한 차량탑재용 히터의 평면도이다.
본 실시예에 관한 차량탑재용 히터는, 발열 소자를 통체(11)의 내부에 수용g한 복수 개의 발열체 유닛(3)과, 핀(fin)(21)을 가지는 복수 개의 방열체 유닛(4)을 적층한 구조를 가진다. 예를 들면, 2개의 방열체 유닛(4)과 1개의 발열체 유닛(3)을 사이에 두고, 1개의 히터 유닛(5)이 구성된다.
본 실시예에 관한 차량탑재용 히터에서는, 예를 들면, 3개의 히터 유닛(5)을 적층한 구조를 가진다. 도 2는, 1개의 히터 유닛(5)을 추출하여 확대하여 나타낸다.
방열체 유닛(4)은 핀(21)과 금속판(22)을 가진다. 핀(21)은, 예를 들면, 알루미늄으로 이루어지는 판재를 지그재그로 절곡하여 구성하며, 금속판(22)과 발열체 유닛(3)의 통체(11)와의 사이에 설치되어 있다.
도 3은 발열체 유닛(3)의 평면도이다.
도 4는 도 3에 있어서의 A-A선 확대 단면도이다.
발열체 유닛(3)은, 발열 소자(20)와, 발열 소자(20)를 협지하도록 설치된 한쌍의 전극 부재(40a, 40b)와, 발열 소자(20)와 전극 부재(40a, 40b)를 에워싸는 절연 시트(15)와, 절연 시트(15)에 에워싸인 발열 소자(20) 및 전극 부재(40a, 40b)를 내부에 수용하는 통체(11)를 가진다.
발열 소자(20)는, 플러스 온도 특성을 가지는 PTC 세라믹 소자이며, 큐리점 이상의 온도가 되면 급격하게 저항이 증가하여 그 이상의 온도 상승이 제한된다. 도 3에 있어서 점선으로 나타낸 바와 같이, 복수 개의 발열 소자(20)가 통체(11)의 길이 방향을 따라 배치되어 있다. 발열 소자(20)는, 예를 들면, 사각의 박판(薄板)의 편형(片形)으로 형성되고, 다른 면보다 면적이 큰 표리(表裏) 양면에는, 예를 들면, 은이나 알루미늄 등의 금속으로 이루어지는 전극면이 형성되어 있다. 발열 소자(20)의 이들 양 전극면에는, 각각, 전극 부재(40a, 40b)가 접하여 중첩되어 있다. 전극 부재(40a, 40b)에는, 각각 역극성의 전압이 인가된다.
전극 부재(40a)는, 예를 들면, 알루미늄 등의 금속으로 이루어지고, 밴드판형의 평판부(41)와, 그 평판부(41)의 일단 측에 일체로 설치된 단자부(42a)를 가진다. 다른 쪽의 전극 부재(40b)도 마찬가지로, 예를 들면, 알루미늄 등의 금속으로 이루어지고, 밴드판형의 평판부(41)와, 그 평판부(41)의 일단 측에 일체로 설치된 단자부(42b)를 가진다.
평판부(41)는, 발열 소자(20)의 전극면에 접하여 중첩되어 있다. 평판부(41)와 발열 소자(20)의 전극면은, 열전도성이 우수한, 예를 들면, 실리콘계 접착제에 의해 접착되어 있다.
발열 소자(20)의 전극면은, 예를 들면, 알루미늄을 용사(溶射)함으로써 형성하거나, 또는 은을 도포한 후에 알루미늄을 용사함으로써 형성되므로, 전극면 표면에는 미세한 요철(凹凸)이 형성된다. 따라서, 발열 소자(20)와 전극 부재의 평판부(41)를 접착하기 위한 접착제가 절연성이라도, 상기 전극면 표면의 요철에서의 볼록부가 접착제를 관통하여 평판부(41)와 접하므로, 발열 소자(20)와 전극 부재와의 도통은 확보된다.
각 전극부재(40a, 40b)의 단자부(42a, 42b)는, 통체(11)의 일단 측의 단부 개구로부터 통체(11)의 외부로 돌출되어 있다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 전극 부재(22a, 22b) 및 이들 사이에 협지된 발열 소자(20)는, 절연 시트(15)에 의해 에워싸여 있다. 절연 시트(15)는, 가요성, 열전도성 및 전기 절연성을 가지고, 예를 들면, 폴리이미드 필름으로 이루어진다. 절연 시트(15)의 양단 둘레부(15a, 15b)는 서로 중첩되고, 절연 시트(15)는, 발열 소자(20) 및 전극 부재(40a, 40b)에서의 양단 이외의 부분을 완전히 덮고 있다. 상기 절연 시트(15)의 양단 에지부(15a, 15b)는, 전극 부재(40a, 40b) 상에서가 아니고, 발열 소자(20) 및 전극 부재(40a, 40b)의 측면에 대향하는 부분에서 중첩되어 있다. 즉, 절연 시트(15)의 양단 에지부(15a, 15b)는, 통체(11)에서의 방열면(12)이 아니고 측면(13)의 배면 측에서 중첩되어 있다.
통체(11)는, 서로 대향하는 한쌍의 방열면(12)과, 이 방열면(12)에 대하여 대략 직각으로 형성되고, 서로 대향하는 한쌍의 측면(13)을 가지는 각통형으로 형성되어 있다. 방열면(12) 측이 측면(13)보다 폭이 넓고 면적이 크다. 통체(11)는, 예를 들면, 알루미늄 등의 열전도성 및 가공 용이성을 가지는 재료로 이루어진다.
발열 소자(20) 및 전극 부재(40a, 40b)는, 이들 양단 이외의 부분이 절연 시트(15)로 덮힌(에워싸인) 상태에서, 통체(11)의 중공부(中空部)(11a) 내에 수용된다. 통체(11)는 그 양단에만 개구가 형성되고, 이들 개구를 통해서만 중공부(11a)는 외부와 연통 가능하게 되어 있다.
발열 소자(20)의 전극면은 통체(11)의 방열면(12)의 배면과 대향하고, 이들 전극면과 방열면(12)의 배면과의 사이에는, 전극 부재(40a, 40b) 중 어느 한쪽과 절연 시트(15)가 개재된다. 조립 전의 상태에 있어서는, 통체(11)의 내부 치수(도 4에서의 상하 방향의 치수)는, 도 4에 도시한 상태보다 약간 크게 되어 있다. 그리고, 발열 소자(20)와 전극 부재(40a, 40b)를 조립하여 절연 시트(15)로 에워싼 상태의 구조체를 통체(11) 중에 삽입하고, 통체(11)의 방열면(12)에 기계적 압력을 가하여 도 4의 상하 방향으로 통체(11)를 누름으로써, 발열 소자(20), 전극 부재(40a, 40b) 및 절연 시트(15)는, 통체(11)의 한쌍의 방열면(12)의 배면 사이에서 협압(狹壓)된 상태로 되어 중공부(11a) 내에서 고정된다.
전술한 통체(11)의 가압량은, 예를 들면, 0.5mm이다. 여기서, 통체(11)의 양 측면(13)에는, 도 4에 나타낸 바와 같이 길이 방향을 따라 홈(13a)이 형성되어 있으므로, 통체(11)를 눌렀을 때 그 측면(13)이 외측으로 팽창되어 버리는 것(바깥 치수의 증대)을 막을 수 있다. 통체(11)의 측면(13)이 볼록면으로 되지 않기 때문에, 측면(13)에, 예를 들면, 열전대(熱電對) 등의 온도 센서를 장착하기 쉬워지고, 또한 장착한 후의 안정성도 양호하다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 방열체 유닛(4)의 금속판(22)은, 통체(11)의 방열면(12)에 대하여 대략 평행하게 되어 서로 마주 향하고, 이들 금속판(22)과 방열면(12)과의 사이에 핀(21)이 설치되어 있다.
금속판(22)은, 방열면(12)과 대략 같은 면적의 평면을 가지는 박판형으로 형성되고, 예를 들면, 알루미늄 등의 열전도성이 우수한 금속으로 이루어진다. 금속판(22)과 핀(21)은, 내열성 및 열전도성이 우수한, 예를 들면, 실리콘계의 접착제에 의해 서로 접착되어 고정되어 있다. 핀(21)과 방열면(12)도, 동일하게 내열성 및 열전도성이 우수한, 예를 들면, 실리콘계의 접착제에 의해 서로 접착되어 고정되어 있다.
그리고, 금속판(22)이, 다른 히터 유닛(5)의 금속판(22)과 내열성 및 열전도성이 우수한, 예를 들면, 실리콘계의 접착제에 의해 접착됨으로써, 도 1에 나타낸 바와 같이, 복수 개(도시한 예는 3개)의 히터 유닛(5)이 적층된 구조를 얻을 수 있다.
상기 적층 구조체의 일단부에는, 3개의 캡(6)~캡(8)이 장착되고, 타단부에는 캡(9)이 장착되어 있다. 이들 캡(6)~캡(9)에 의해, 통체(11)의 중공부는 폐색(閉塞)된다. 각 캡(6, 7, 8, 9)은, 내열성 및 전기 절연성을 가지는 수지 재료로 이루어진다.
여기서, 일단부 측의 캡(6)~캡(8)의 장착 방법에 대하여, 도 6 내지 도 10을 참조하여 설명한다.
도 6은, 복수 개(예를 들면, 3개)의 히터 유닛(5)의 적층 구조체에 있어서, 캡(6)~캡(8)이 장착되기 전의 단자부(42a, 42b)의 도출부 근방을 나타낸다.
각 히터 유닛(5)이 가지는 전술한 한쌍의 전극 부재(40a, 40b)의 일단부는 외부와의 전기적 접속을 담당하는 단자부(42a, 42b)로서 기능하고, 통체(11)의 일단부 측의 단부 개구로부터 통체(11)의 외부로 도출(導出)되어 있다. 단자부(42a, 42b)는 서로 이격되고, 접촉(단락)되어 있지 않고, 단자부(42a, 42b) 중 한쪽은 전원선에 접속되고, 다른 쪽은 그라운드선에 접속된다.
캡 장착 전, 통체(11)에 있어서, 단자부(42a, 42b)가 외부로 도출된 측의 단부 개구로부터 그 내부에, 전기 절연성 및 방수성을 가지는 예를 들면, 실리콘계 수지를 사용한 밀봉재(71)가 도입되고, 그 단부 개구 근방의 통체(11) 내부에 밀봉재(71)가 충전되어 단부 개구는 폐색된다.
밀봉재(71)를 충전한 후, 충분히 건조시켜 경화시킨다. 이 후, 도 7에 나타낸 바와 같이, 제1 내측 캡(6)을 히터 유닛(5)의 일단부에 장착한다. 제1 내측 캡(6)은, 내열성을 가지는 접착제에 의해 히터 유닛(5)의 일단부에 접착되어 고정된다.
발열체 유닛(3)의 일단부는 방열체 유닛(4)의 일단부에 대하여 돌출되어 있고, 방열체 유닛(4)의 일단부는, 제1 내측 캡(6)에 형성된 오목부에 끼워넣어지고, 발열체 유닛(3)의 일단부는, 제1 내측 캡(6)에 있어서 상기 오목부의 바닥으로부터 반대측의 단면에 걸쳐 관통하여 형성된 관통공 내에 삽입된다. 단자부(42a, 42b)는, 제1 내측 캡(6)의 관통공을 관통하여 제1 내측 캡(6)의 외부로 돌출된다.
다음에, 도 8에 나타낸 바와 같이, 단자부(42a, 42b)를 굴곡시킨 후, 이 굴곡된 부분을 덮도록, 제1 내측 캡(6)에 대하여 제2 내측 캡(7)을, 예를 들면, 접착제를 사용하여 장착한다. 단자부(42a, 42b)에 있어서, 통체(11)의 단부 개구에 가까운 측의 부분이 굴곡되고, 선단측의 부분은 제2 내측 캡(7)에 형성된 관통공을 관통하여 제2 내측 캡(7)의 외부로 돌출한다.
단자부(42a, 42b)는, 통체(11)의 단부 개구 근방 부분으로부터, 제2 내측 캡(7)의 내부를 통한 부분에 걸쳐 대략 직각으로 굴곡되어 있다. 각 발열체 유닛(3)이 가지는 한쌍의 단자부(42a, 42b)는, 복수 개의 발열체 유닛(3)과 복수 개의 방열체 유닛(4)과의 적층 방향(도 8의 지면 상에 있어서는 상하 방향)으로 서로 이격되어 넓어질 수 있도록 절곡되는 동시에, 또한 그 앞의 부분이 외측(도 8에 있어서 우측)을 향해 대략 직각으로 절곡되고, 그 부분은 제2 내측 캡(7)에 형성된 두께 방향의 관통공을 관통한다. 각 발열체 유닛(3)이 가지는 한쌍의 단자부(42a, 42b)에 있어서 제2 내측 캡(7)의 내부를 관통하여 외측으로 돌출하는 부분의 서로의 이격 거리는, 도 4를 참조하여 전술한 발열 소자(20)를 사이에 두고 대향하는 한쌍의 전극 부재(40a, 40b) 사이의 대향 거리보다 넓게 할 수 있고, 또한 통체(11)의 측면(13)의 폭(단척(短尺) 방향의 폭)보다 크게 넓게 할 수 있다. 제2 내측 캡(7)의 길이 방향에서 볼 때, 복수 개(본 실시예에서는 예를 들면, 6개)의 단자부(42a, 42b)는 위치가 치우치는 일 없이 분산되어 위치하고 있다.
그리고, 제2 내측 캡(7)을 장착하는 데 있어서는, 그 장착 전에 미리, 단자부(42a, 42b)에 있어서 통체(11)의 단부 개구 부근으로부터 굴곡부를 거쳐 제2 내측 캡(7)의 내부에 들어가는 부분에, 전기 절연성 및 방수성을 가지는 밀봉재(72)를 도포하여 둔다. 그 밀봉재(72)가 도포된 단자부(42a, 42b)를 제2 내측 캡(7)에 대하여 관통시켜 제2 내측 캡(7)을 장착한다.
이로써, 제2 내측 캡(7)의 관통공으로부터 통체(11)의 단부 개구 근방의 내부에 걸쳐 밀봉재(72, 71)가 충전된 구조로 된다. 즉, 통체(11)의 단부 개구 근방의 내부로부터 제2 내측 캡(7)의 관통공에 걸친 단자부(42a, 42b)의 도출 경로가 밀봉재(71, 72)로 밀봉되고, 그 부분에 존재하는 단자부(42a, 42b)가 밀봉재(71, 72)로 덮혀 방수 가능하게 실링된다.
제2 내측 캡(7)으로부터 외부로 돌출하는 단자부(42a, 42b)의 선단부는, 접속 부재를 통하여 도 1에 나타낸 케이블(50)과 전기적으로 접속된다.
도 5에, 각 단자부(42a, 42b)에 접속 부재(30)가 장착된 상태를 모식적으로 나타낸다.
접속 부재(30)는, 각 단자부(42a, 42b)의 선단을 협지하도록 접혀져 각 단자부(42a, 42b)의 선단에 장착된 장착부(31)와, 이 장착부(31)의 상단부에 일체로 설치된 단면이 대략 C자형의 케이블 삽입부(32)를 가지는 도전성 재료로 이루어진다.
케이블 삽입부(32)의 내부에, 도 1에 나타낸 케이블(50)의 일단이 삽입되고, 케이블 삽입부(32)를 축경 방향으로 누름으로써, 케이블 삽입부(32)에 케이블(50)의 일단이 고정된다. 케이블(50)은, 예를 들면, 수지로 이루어지는 피복재에 의해 도선을 피복하여 이루어지고, 그 케이블(50)에 있어서, 케이블 삽입부(32)에 고정되는 부분 중 적어도 선단측 도선의 일부는 피복재로부터 노출되어 케이블 삽입부(32)에 접하고 있다. 이로써, 통체(11) 내부의 발열 소자(20)의 전극면에 대하여, 접속 부재(30)와 전극 부재(40a, 40b)의 단자부(42a, 42b)를 통하여 케이블(50)로부터 전력이 공급된다.
각 단자부(42a, 42b)에 상기 접속 부재(30)를 장착한 후, 도 9에 나타낸 바와 같이, 제2 내측 캡(7)에 대하여 외측 캡(8)을 장착한다. 외측 캡(8)을 장착하는 데 있어서는, 미리 외측 캡(8)의 내부에 전기 절연성 및 방수성을 가지는 밀봉재(73)를 도포하여 두고, 상기 밀봉재(73)를 내부에 수용한 제2 내측 캡(7)의 단면을 덮도록 외측 캡(8)을 장착한다.
전술한 제1 내측 캡(6), 제2 내측 캡(7) 및 외측 캡(8)은, 도 9에 나타낸 바와 같이, 외측 캡(8) 측으로부터 나사삽입되는 나사(80)에 의해 서로 체결된다. 제2 내측 캡(7)의 단면으로부터 돌출하는 단자부(42a, 42b) 및 이에 장착된 접속 부재(30)는, 외측 캡(8)의 내부에 수용되지만, 이 때 외측 캡(8)의 내부에 전술한 바와 같이, 밀봉재(73)가 미리 도포되어 있으므로, 단자부(42a, 42b) 및 접속 부재(30)는 상기 밀봉재(73)로 덮힌 상태로 외측 캡(8)의 내부에 위치하고, 방수 가능하게 실링된다. 이 때, 나사(80)에 의한 체결력에 의해 외측 캡(8)은 제2 내측 캡(7)에 가압되고, 그 내부에 수용된 밀봉재(73)도 제2 내측 캡(7) 측으로 가압되고, 단자부(42a, 42b) 및 접속 부재(30)를 간극없이 확실하게 밀봉재(73)로 덮을 수 있다.
외측 캡(8)에는, 단자부(42a, 42b)의 수에 대응하여 절결(切缺)(8a)이 형성되어 있고, 이 절결(8a)을 통하여 접속 부재(30)가 외부에 노출되고, 도 1에 나타낸 케이블(50)과 접속된다.
이상 설명한 바와 같이 구성되는 본 실시예에 관한 차량탑재용 히터는, 자동차에 탑재되고, 이른바 카 에어콘용의 히터로서 사용된다. 예를 들면, 본 실시예에 관한 차량탑재용 히터는, 자동차에 있어서 차 밖 또는 차 실내의 공기가 받아들여져 공기의 흐름이 형성되는 통로에 배치되고, 핀(21)의 사이를 공기가 통과하도록, 도 1에 있어서 지면을 관통하는 방향으로 공기가 흐르도록, 차량탑재용 히터가 배치된다.
그리고, 그 자동차에 탑재된 배터리로부터의 전력이, 도시하지 않은 제어 회로, 케이블(50), 접속 부재(30), 및 전극 부재(40a, 40b)를 통하여, 발열 소자(20)에 공급되어, 발열 소자(20)는 발열한다. 발열 소자(20)가 발하는 열은, 모두 열전도성을 가지는 전극 부재(40a, 40b), 절연 시트(15)를 통하여 통체(11)의 방열면(12)으로 전해지고, 또한 방열면(12) 상에 설치된 핀(21)으로 전해진다. 그 핀(21) 사이를 공기가 흐름으로써 그 공기는 가온되어 차 실내에 공급된다.
그리고, 본 실시예에서는, 발열 소자(20), 및 상기 전극면에 접하는 전극 부재(40a, 40b)는 캡(6)~캡(9)에 의해 밀폐되는 통체(11) 내부에 수용되고, 또한 외부와의 전기적 접속을 담당하는 전극 부재(40a, 40b)의 단자부(42a, 42b), 및 그 도출 경로는 방수성의 밀봉재(71)~(73)에 의해 덮힌 구조로 되어 있으므로, 이들 통전 부분이 외부에 노출되지 않고, 방수 가능하게 밀봉되어 있다. 또한, 전극 부재(40a, 40b)와 통체(11)와의 사이에는 절연 시트(15)가 개재되고, 이들 사이는 절연 분리되어 있으므로, 통체(11), 핀(21) 및 금속판(22)도 통전되지 않는다.
이와 같이, 본 실시예에 관한 차량탑재용 히터에서는, 통전 부분이 외부에 노출되지 않고 또한 방수 가능하게 밀봉된 구조로 되어 있으므로, 차량탑재용 히터에 보내지는 공기 중에 빗물, 눈, 티끌, 먼지 등이 혼입되어 있어도 누전을 일으키지 않아 안전하다.
또한, 단자부(42a, 42b)의 도출 부분에 밀봉재를 공급하는 공정에 있어서, 1회의 공정으로 한번에 밀봉재를 공급하면 경화 수축 등에 의해 공극(空隙) 부분이 생기기 쉬워 방수 밀봉이 불완전하게 이루어지는 것이 염려된다.
그러나, 본 실시예에서는, 전술한 바와 같이, 통체(11) 내부로의 밀봉재(71)의 충전과, 단자부(42a, 42b)에서의 굴곡부 및 제2 내측 캡(7) 내에 삽입된 부분을 덮는 밀봉재(72)의 공급과, 외측 캡(8) 내의 단자부(42a, 42b) 선단 및 접속 부재(30)를 덮는 밀봉재(73)의 공급을 1회의 공정으로 한번에 행하지 않고, 3회의 공정으로 나누어 행하므로, 밀봉재 중에 공극이 생기는 것을 막아 확실하게 간극없이 상기 부분을 방수 밀봉할 수 있다. 그 결과, 통전 부분에 대한 수분 등의 침수를 확실하게 막아 높은 전기 절연성을 얻을 수 있다.
여기서, 본 발명자 등은, 본 실시예에 관한 차량탑재용 히터의 절연 저항(방수 밀봉부의 방수성)을 확인하기 위해, 하기 조건 하에서 압력 쿠커 시험을 행하였다.
주위 조건은, 하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 1.5기압에서 온도 115℃, 습도 90%의 조건과, 1.8기압에서 온도 121℃, 습도 90%의 조건과, 2.0기압에서 온도 124℃, 습도 90%의 조건과의 3조건 하에서의 측정을 행하였다. 시험 시간은, 각 조건 하에서 24시간 방치했다. 시험 설비는, 요코가와 덴키 가부시키가이샤제의 절연 저항계(2406E)를 사용하였다. 시험 결과를 표 1에 나타낸다.
Figure 112010038071239-pct00001
표 1에 있어서, 공시품(供試品) No.1, No.2는 전술한 바와 같이, 밀봉재(71, 72, 73)를 이 순서로 3회에 나누어 공급하여 얻은 구조이며, 공시품 No.3 ~ No.5는 밀봉재(71, 72, 73)를 1회의 공정에서 한번에 공급하여 얻은 구조이다.
모든 공시품에 대하여, 절연 저항값의 시험전 초기값은 2000ＭΩ이상이며, 또한 시험 후 24시간 방치의 대기 중에서의 절연 저항값도 2000ＭΩ이상이었다. 표 1로부터, 가장 작은 절연 저항값에서도 7ＭΩ가 얻어지고, 그 결과로서는 어떤 공시품의 어느 조건에 있어서도, 누전 등의 문제가 없는 절연 저항값을 얻을 수 있었다. 또한, 모든 공시품에 대하여 시험 후의 파손, 변형, 느슨함의 이상(異常)도 없었다.
또한, 특히 기압, 온도가 보다 높은 환경 하에 있어서, 통체(11)의 단부 개구 부근의 내부로부터 접속 부재(30)에 걸친 단자부(42a, 42b)의 도출 부분을 덮는 밀봉재를 복수회로 나누어 공급한 공시품 No.1, No.2 측이, 밀봉재를 1회의 공정에서 한번에 공급한 공시품 No.3 ~ No.5보다 높은 절연 저항값을 얻을 수 있고, 보다 확실하게 상기 도출부의 방수성을 확보하는 관점으로부터는 밀봉재를 복수회로 나누어 공급하는 것이 바람직하다고 할 수 있다.
본 실시예에 관한 차량탑재용 히터는, 복수 개의 유닛을 서로 접착되어 고정하여 일체의 적층 구조체로 하고, 또한 그 적층 구조체의 양 단부를 캡(6, 9)과 결합시킨 구조로 하고 있으므로, 각 유닛이 서로 견고하게 고정되고, 차량탑재용 히터 전체로서의 기계적 강도나 내진동성이 우수하고, 특히 험로 등의 주행 중에 받는 진동에 의해 각 유닛이 덜거덕거리는 것이나 파손이나 분리를 막을 수 있다.
또한, 통체(11)의 단부 개구로부터 통체(11)의 외부로 도출된 전극 부재(40a, 40b)의 단자부(42a, 42b)가, 굴곡되어 내측 캡(7)을 관통하고 있으므로, 내측 캡(7)이, 도 9의 지면 상에 있어서 가로 방향(내측 캡(7)이 내측 캡(6)으로부터 이격되는 방향)이나, 상하 방향(내측 캡(7)이 각 유닛의 적층 방향으로 어긋나는 방향)으로 움직이는 것이 단자부(42a, 42b)의 굴곡부에 의해 규제되므로, 내측 캡(7)의 덜거덕거림이 억제된다.
그 결과, 그 내측 캡(7)을 사이에 두고 장착된 내측 캡(6)과 외측 캡(8)의 덜거덕거림도 억제되고, 이들 캡 내부에 위치하는 단자부(42a, 42b)의 단선이나, 단자부(42a, 42b)와 접속 부재(30)과의 분리나, 접속 부재(30)와 케이블(50)과의 분리를 방지할 수 있다.
또한, 핀(21)과 함께 방열체 유닛(4)을 구성하는 금속판(22)은, 핀(21)을 보강하는 것은 물론, 각 유닛의 적층 구조체 전체의 기계적 강도를 높이는 보강판으로서도 기능하고, 이것도 내진동성의 향상에 기여하고 있다.
여기서, 본 발명자 등은, 본 실시예에 관한 차량탑재용 히터에 대하여, JIS D 1801 3종 B종 4.5G에 기초한 시험 조건에 의해 진동 시험을 행하였다.
결과는, 각 부의 느슨함 등이 없어 사양을 만족시키고, 평가 기준 5.1.1, 5.1.2, 5.1.3을 만족시킨다. 여기서, 평가 기준 5.1.1은 시험 전후의 외관 확인이며, 파손, 용손(溶損), 변형 등 외관에 이상이 없는 것이다. 평가 기준 5.1.2는 시험 전후의 작동 확인이며, 상온, 정격 풍량시의 정격 전류, 소비 전력, 돌입 전류를 측정하여 스펙을 만족시키는 것이다. 평가 기준 5.1.3은 시험 전후의 전압 강하 확인이며, 시험 후 하네스부(harness portion)의 저항 및 전압 강하를 확인하고, 시험 전의 2배 이하인 것이다.
이상, 구체예를 참조하면서 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은, 이들에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상에 따라 각종의 변형이 가능하다.
전술한 실시예에서는, 1개의 발열체 유닛(3)을 2개의 방열체 유닛(4)으로 협지한 구조를 1개의 단위로 하는 히터 유닛(5)를 3개 적층시킨 구조, 즉 3개의 발열체 유닛(3)과, 6개의 방열체 유닛(4)과의 적층 구조로 하였으나, 1개의 히터 유닛(5)에서의 방열체 유닛(4)의 개수나, 전체의 적층 구조에서의 각 유닛의 개수는 상기 개수에 한정되지 않는다.
또한, 핀(21)과 금속판(22), 핀(21)과 통체(11), 금속판(22)끼리를 접착제에 의해 고정시키는 것에 한정되지 않고, 왁스 접착이나, 땜납 등에 의해 서로 고정시켜도 된다.
3: 발열체 유닛
4: 방열체 유닛
5: 히터 유닛
6: 제1 내측 캡
7: 제2 내측 캡
8: 외측 캡
11: 통체
15: 절연 시트
20: 발열 소자
21: 핀
40a, 40b: 전극 부재
42a, 42b: 단자부
50: 케이블
71 ~ 73: 밀봉재

Claims (7)

  1. 발열 소자와; 상기 발열 소자에 접하여 중첩된 전극 부재와; 상기 발열 소자와 상기 전극 부재를 에워싸는 절연 시트와; 상기 절연 시트에 에워싸인 상기 발열 소자 및 상기 전극 부재를 내부에 수용한 통체를 가지는 발열체 유닛과,
    상기 발열체 유닛에 적층된 방열체 유닛과,
    상기 발열체 유닛의 단부에 장착된 제1 캡과,
    상기 제1 캡에 대하여 장착된 제2 캡
    을 포함하고,
    상기 전극 부재는, 상기 통체의 단부 개구로부터 상기 통체의 외부로 도출(導出)되는 동시에 굴곡된 단자부를 가지고,
    상기 단자부의 굴곡된 부분은, 상기 제1 캡과 상기 제2 캡과의 사이에 끼워넣어지면서 상기 제2 캡에 형성된 관통공을 관통함으로써, 상기 단자부의 굴곡 형상에 맞추어 굴곡된 도출 경로 내를 통하고 있는,
    차량탑재용 히터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단자부는, 상기 제1 캡과 상기 제2 캡으로 끼워넣어진 부분으로부터, 상기 제2 캡의 내부를 통한 부분에 걸쳐 직각으로 굴곡되어 있는, 차량탑재용 히터.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 단자부는, 전기 절연성 및 방수성을 가지는 밀봉재로 덮혀져 있는, 차량탑재용 히터.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 통체에 있어서 상기 단자부가 도출된 단부 개구 근방의 내부에, 전기 절연성 및 방수성을 가지는 밀봉재가 충전되어 있는, 차량탑재용 히터.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 발열 소자는, PTC(Positive Temperature Coefficient) 세라믹 소자인, 차량탑재용 히터.
  6. 발열 소자와; 상기 발열 소자에 접하여 중첩된 전극 부재와; 상기 발열 소자와 상기 전극 부재를 에워싸는 절연 시트와; 상기 절연 시트에 에워싸인 상기 발열 소자 및 상기 전극 부재를 내부에 수용한 통체를 가지는 발열체 유닛과; 방열체 유닛을 적층하는 공정과,
    상기 전극 부재의 단자부가 도출된 상기 통체에서의 단부 개구 근방의 내부에, 전기 절연성 및 방수성을 가지는 제1 밀봉재를 충전하는 공정과,
    상기 제1 밀봉재가 경화된 후, 상기 단자부를 굴곡시키고, 이 굴곡된 부분에 내측 캡을 장착하는 공정과,
    내부에 전기 절연성 및 방수성을 가지는 제2 밀봉재를 도포한 외측 캡을 상기 내측 캡에 장착함으로써, 상기 내측 캡으로부터 돌출하는 상기 단자부의 선단을 상기 제2 밀봉재로 덮는 공정
    을 포함하는, 차량탑재용 히터의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 단자부의 굴곡된 부분에 전기 절연성 및 방수성을 가지는 제3 밀봉재를 도포하고 나서 상기 단자부를 관통시켜 상기 내측 캡을 장착하는, 차량탑재용 히터의 제조 방법.
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