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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024142082
(43)【公開日】2024-10-10
(54)【発明の名称】車両用空調システム、及び空調デバイスの再生方法
(51)【国際特許分類】
B60H 3/00 20060101AFI20241003BHJP
F24F 8/167 20210101ALI20241003BHJP
B60H 3/06 20060101ALI20241003BHJP
【ＦＩ】
B60H3/00 A
B60H3/00 F
B60H3/00 Z
F24F8/167
B60H3/00 B
B60H3/06
【審査請求】未請求
【請求項の数】18
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023054070
(22)【出願日】2023-03-29
(71)【出願人】
【識別番号】000004064
【氏名又は名称】日本碍子株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000523
【氏名又は名称】アクシス国際弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】齋藤 浩貴
【テーマコード（参考）】
3L211
【Ｆターム（参考）】
3L211BA04
3L211BA09
3L211DA72
3L211GA63
3L211GA72
3L211GA74
(57)【要約】
【課題】機能材（機能材含有層）の再生時に最適な電力を投入し、消費電力を抑えることが可能な車両用空調システムを提供する。
【解決手段】空気が流通可能な空調ダクト１０と、空調ダクト１０内に配置された空調デバイス２０と、空調デバイス２０を制御する制御部３０とを備える車両用空調システム１００である。空調デバイス２０は、外周壁２２と、外周壁２２の内側に配設され、第１端面２３ａから第２端面２３ｂまで延びる流路となる複数のセル２４を区画形成する隔壁２５とを有し、少なくとも隔壁２５がＰＴＣ特性を有する材料で構成されたハニカム構造体２１と、ハニカム構造体２１に設けられた一対の電極２６ａ，２６ｂと、隔壁２５の表面上に形成された機能材含有層２７とを含む。制御部３０は、一対の電極２６ａ，２６ｂに対して電圧印加を行い、ハニカム構造体２１を加熱して機能材含有層２７を再生するとともに、ハニカム構造体２１のキュリー点に到達した段階で一対の電極２６ａ，２６ｂに対する電圧印加を停止する。
【選択図】図１
【解決手段】空気が流通可能な空調ダクト１０と、空調ダクト１０内に配置された空調デバイス２０と、空調デバイス２０を制御する制御部３０とを備える車両用空調システム１００である。空調デバイス２０は、外周壁２２と、外周壁２２の内側に配設され、第１端面２３ａから第２端面２３ｂまで延びる流路となる複数のセル２４を区画形成する隔壁２５とを有し、少なくとも隔壁２５がＰＴＣ特性を有する材料で構成されたハニカム構造体２１と、ハニカム構造体２１に設けられた一対の電極２６ａ，２６ｂと、隔壁２５の表面上に形成された機能材含有層２７とを含む。制御部３０は、一対の電極２６ａ，２６ｂに対して電圧印加を行い、ハニカム構造体２１を加熱して機能材含有層２７を再生するとともに、ハニカム構造体２１のキュリー点に到達した段階で一対の電極２６ａ，２６ｂに対する電圧印加を停止する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
空気が流通可能な空調ダクトと、
前記空調ダクト内に配置された空調デバイスと、
前記空調デバイスを制御する制御部と
を備え、
前記空調デバイスは、外周壁と、前記外周壁の内側に配設され、第１端面から第２端面まで延びる流路となる複数のセルを区画形成する隔壁とを有し、少なくとも前記隔壁がＰＴＣ特性を有する材料で構成されたハニカム構造体と、前記ハニカム構造体に設けられた一対の電極と、前記隔壁の表面上に形成された機能材含有層とを含み、
前記制御部は、前記一対の電極に対して電圧印加を行い、前記ハニカム構造体を加熱して前記機能材含有層を再生するとともに、前記ハニカム構造体のキュリー点に到達した段階で前記一対の電極に対する電圧印加を停止する、車両用空調システム。
前記空調ダクト内に配置された空調デバイスと、
前記空調デバイスを制御する制御部と
を備え、
前記空調デバイスは、外周壁と、前記外周壁の内側に配設され、第１端面から第２端面まで延びる流路となる複数のセルを区画形成する隔壁とを有し、少なくとも前記隔壁がＰＴＣ特性を有する材料で構成されたハニカム構造体と、前記ハニカム構造体に設けられた一対の電極と、前記隔壁の表面上に形成された機能材含有層とを含み、
前記制御部は、前記一対の電極に対して電圧印加を行い、前記ハニカム構造体を加熱して前記機能材含有層を再生するとともに、前記ハニカム構造体のキュリー点に到達した段階で前記一対の電極に対する電圧印加を停止する、車両用空調システム。
【請求項2】
前記制御部は、前記ハニカム構造体の初期抵抗に対する電圧印加時の経時抵抗の抵抗比を算出することにより、前記ハニカム構造体のキュリー点に到達した段階を判断する、請求項１に記載の車両用空調システム。
【請求項3】
前記制御部は、所定の時間あたりの前記抵抗比の変動量を算出し、前記変動量の最大値を確認した後、前記変動量が前記変動量の最大値の２／３以下となった段階で前記一対の電極に対する電圧印加を停止する、請求項２に記載の車両用空調システム。
【請求項4】
電圧印加を停止する前記変動量が前記変動量の最大値の１／２以下である、請求項３に記載の車両用空調システム。
【請求項5】
前記所定の時間が５～２５秒である、請求項３又は４に記載の車両用空調システム。
【請求項6】
前記空調デバイスは、前記一対の電極に接続された端子を更に含む、請求項１～４のいずれか一項に記載の車両用空調システム。
【請求項7】
ＰＴＣ特性を有する前記材料はチタン酸バリウムを主成分とし、鉛を実質的に含まない材料で構成されている、請求項１～４のいずれか一項に記載の車両用空調システム。
【請求項8】
ＰＴＣ特性を有する前記材料の２５℃における体積抵抗率が０．５～３０Ω・ｃｍである、請求項１～４のいずれか一項に記載の車両用空調システム。
【請求項9】
前記ハニカム構造体は、前記隔壁の厚さが０．３００ｍｍ以下、セル密度が１００セル／ｃｍ2以下、且つセルピッチが１．０ｍｍ以上である、請求項１～４のいずれか一項に記載の車両用空調システム。
【請求項10】
前記ハニカム構造体は、前記隔壁の厚さが０．０８～０．３６ｍｍ、セル密度が２．５４～１４０セル／ｃｍ2、前記セルの開口率が０．７０以上である、請求項１～４のいずれか一項に記載の車両用空調システム。
【請求項11】
前記機能材含有層が水蒸気、二酸化炭素、及び揮発成分から選択される一種又は二種以上を吸着する機能を有する機能材を含有する、請求項１～４のいずれか一項に記載の車両用空調システム。
【請求項12】
前記機能材含有層は触媒を更に含有する、請求項１１に記載の車両用空調システム。
【請求項13】
外周壁と、前記外周壁の内側に配設され、第１端面から第２端面まで延びる流路となる複数のセルを区画形成する隔壁とを有し、少なくとも前記隔壁がＰＴＣ特性を有する材料で構成されたハニカム構造体と、前記ハニカム構造体に設けられた一対の電極と、前記隔壁の表面上に形成された機能材含有層とを含む空調デバイスにおいて、
前記一対の電極に対して電圧印加を行い、前記ハニカム構造体を加熱して前記機能材含有層を再生するとともに、前記ハニカム構造体のキュリー点に到達した段階で前記一対の電極に対する電圧印加を停止する、空調デバイスの再生方法。
前記一対の電極に対して電圧印加を行い、前記ハニカム構造体を加熱して前記機能材含有層を再生するとともに、前記ハニカム構造体のキュリー点に到達した段階で前記一対の電極に対する電圧印加を停止する、空調デバイスの再生方法。
【請求項14】
前記ハニカム構造体のキュリー点に到達した段階は、前記ハニカム構造体の初期抵抗に対する電圧印加時の経時抵抗の抵抗比を算出することにより判断される、請求項１３に記載の空調デバイスの再生方法。
【請求項15】
所定の時間あたりの前記抵抗比の変動量を算出し、前記変動量の最大値を確認した後、前記変動量が前記変動量の最大値の２／３以下となった段階で前記一対の電極に対する電圧印加を停止する、請求項１４に記載の空調デバイスの再生方法。
【請求項16】
電圧印加を停止する前記変動量が前記変動量の最大値の１／２以下である、請求項１５に記載の空調デバイスの再生方法。
【請求項17】
前記所定の時間が５～２５秒である、請求項１５又は１６に記載の空調デバイスの再生方法。
【請求項18】
前記空調デバイスは、前記一対の電極に接続された端子を更に含む、請求項１３～１６のいずれか一項に記載の空調デバイスの再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、車両用空調システム、及び空調デバイスの再生方法に関する。
【背景技術】
【0002】
自動車などの各種車両において、車室環境の向上に対する要求が高まっている。具体的な要求としては、車室内のＣＯ2を低減して運転者の眠気を抑制すること、車室内を調湿すること、及び車室内のにおい成分やアレルギー誘因成分などの有害な揮発成分を除去することなどが挙げられる。このような要求に有効な対策として換気が挙げられるが、換気は、冬場のヒーターエネルギーを大きくロスする要因となり、冬場のエネルギー効率の低下を招く。特に電気自動車（ＢＥＶ：Ｂａｔｔｅｒｙ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）では、そのエネルギーロスにより、航続距離が大幅に減少するという問題がある。
【0003】
上記の問題を解決する方法として、車室の空気中の水蒸気、ＣＯ2などの除去対象成分を吸着材などの機能材に捕捉した後、加熱によって除去対象成分を反応又は離脱させて車外に放出し、機能材を再生する車両用空調システムが知られている。
【0004】
例えば、特許文献１には、再生可能なＣＯ2収着剤と、ＣＯ2除去導管と、再生導管とを含むＣＯ2除去アセンブリを備えた、ビークル（車両）の乗客キャビン（車室）の雰囲気を制御するためのシステムが開示されている。このシステムでは、乗客キャビンの内部からの空気（内気）を再生可能なＣＯ2収着剤の上に流し、処理された空気をＣＯ2除去導管によって乗客キャビンに戻すとともに、ヒーターによって加熱した脱離ガスを再生可能なＣＯ2収着剤の上に流してＣＯ2をＣＯ2収着剤から脱離させ、脱離させたＣＯ2を再生導管によって乗客キャビン外の位置で排出する。
しかしながら、このシステムでは、ＣＯ2を脱離させる状態からＣＯ2を吸着する状態に切り替えたとしても、しばらくの間は、ＣＯ2を脱離させる状態が継続されるため、制御によってＣＯ2を脱離させる状態が終了した後も、ＣＯ2収着剤が所定温度以上である状態が継続し、脱離させた浄化対象物質が車室内に戻されてしまうという問題がある。
しかしながら、このシステムでは、ＣＯ2を脱離させる状態からＣＯ2を吸着する状態に切り替えたとしても、しばらくの間は、ＣＯ2を脱離させる状態が継続されるため、制御によってＣＯ2を脱離させる状態が終了した後も、ＣＯ2収着剤が所定温度以上である状態が継続し、脱離させた浄化対象物質が車室内に戻されてしまうという問題がある。
【0005】
そこで、この問題を解決するために、特許文献２には、車両の車室と連通する２つの流路（第１流路及び第２流路）を有し、それぞれの流路にＣＯ2などの除去対象成分を吸着する吸着ブロックが配置されるとともに、それぞれの流路に、除去対象成分が除去された空気を車両の車室に戻す流路と、吸着ブロックから除去対象成分を脱離させた空気を車室の外部に排気する流路とを設けたシステムが開示されている。このシステムでは、第１流路と第２流路のうち浄化対象成分を脱離させている側の流路から車室に空気が流れるのを抑制可能なタイミングでそれぞれの構成要素を制御するため、いずれか一方の吸着ブロックが浄化対象成分を吸着して浄化した空気を車両の車室に戻す動作と、他方の吸着ブロックが浄化対象成分を脱離させた空気を車室の外部に排気する動作とを同時期に実現するとともに、浄化できていない空気が車室内に流れるのを抑制することができる。
【0006】
上記のような従来のシステムでは、ヒーターなどの加熱装置によって加熱した空気を用いて吸着材の再生（浄化対象成分の脱離）を行っている。しかしながら、このような加熱装置を用いる場合、吸着材の再生時間に時間がかかるとともに、システムが大型化してしまう。
そこで、自己発熱が可能なヒーターエレメントを、ＣＯ2などの除去対象成分を吸着する機能材の担体として用いることが考えられる。例えば、特許文献３には、外周壁と、外周壁の内側に配設され、第１端面から第２端面まで流路を形成する複数のセルを区画形成する隔壁とを有する柱状ハニカム構造体を備え、隔壁がＰＴＣ特性を有しており、隔壁の平均厚さが０．１３ｍｍ以下であり、第１端面及び第２端面における開口率が０．８１以上であるヒーターエレメントが開示されている。このヒーターエレメントは、車室の暖房用途に用いられるものであるが、ハニカム構造を有することで加熱面積を大きくすることができるので、効率の良い加熱手段である。したがって、このようなヒーターエレメントを機能材の担体として用いると、機能材の再生時間の短縮化に貢献できると考えられる。特に、このヒーターエレメントは、通電による加熱が可能であり且つＰＴＣ特性を有するため、機能材を容易に加熱できる一方で、過剰な発熱を抑制し、機能材の熱劣化を抑制することもできると考えられる。また、過剰な温度になってしまう恐れが回避されるので、初期抵抗を小さく設定して加熱速度を速めても安全を確保でき、短時間での昇温が可能である。
そこで、自己発熱が可能なヒーターエレメントを、ＣＯ2などの除去対象成分を吸着する機能材の担体として用いることが考えられる。例えば、特許文献３には、外周壁と、外周壁の内側に配設され、第１端面から第２端面まで流路を形成する複数のセルを区画形成する隔壁とを有する柱状ハニカム構造体を備え、隔壁がＰＴＣ特性を有しており、隔壁の平均厚さが０．１３ｍｍ以下であり、第１端面及び第２端面における開口率が０．８１以上であるヒーターエレメントが開示されている。このヒーターエレメントは、車室の暖房用途に用いられるものであるが、ハニカム構造を有することで加熱面積を大きくすることができるので、効率の良い加熱手段である。したがって、このようなヒーターエレメントを機能材の担体として用いると、機能材の再生時間の短縮化に貢献できると考えられる。特に、このヒーターエレメントは、通電による加熱が可能であり且つＰＴＣ特性を有するため、機能材を容易に加熱できる一方で、過剰な発熱を抑制し、機能材の熱劣化を抑制することもできると考えられる。また、過剰な温度になってしまう恐れが回避されるので、初期抵抗を小さく設定して加熱速度を速めても安全を確保でき、短時間での昇温が可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特表２０１７－５２８３１６号公報
【特許文献2】特開２０２０－１０４７７４号公報
【特許文献3】国際公開第２０２０／０３６０６７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
ヒーターエレメントを機能材の担体として用いる場合、ヒーターエレメントを所定の時間通電することによって機能材の再生が行われるが、機能材の再生温度に達した後も通電が継続されてしまうことがある。すなわち、機能材の再生に過剰の電力を投入してしまうことがあり、無駄な消費電力がかかることがある。
【0009】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、機能材（機能材含有層）の再生時に最適な電力を投入し、消費電力を抑えることが可能な車両用空調システム、及び空調デバイスの再生方法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】
【0010】
本発明者らは、所定のハニカム構造体と、所定のハニカム構造体に設けられた一対の電極と、所定のハニカム構造体の隔壁の表面上に形成された機能材含有層とを含む空調デバイスを備える車両用空調システムについて鋭意研究を行った結果、ハニカム構造体を加熱して機能材含有層を再生するとともに、ハニカム構造体のキュリー点に到達した段階で一対の電極に対する電圧印加を停止することにより、上記の課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、以下のように例示される。
【0011】
［１］ 空気が流通可能な空調ダクトと、
前記空調ダクト内に配置された空調デバイスと、
前記空調デバイスを制御する制御部と
を備え、
前記空調デバイスは、外周壁と、前記外周壁の内側に配設され、第１端面から第２端面まで延びる流路となる複数のセルを区画形成する隔壁とを有し、少なくとも前記隔壁がＰＴＣ特性を有する材料で構成されたハニカム構造体と、前記ハニカム構造体に設けられた一対の電極と、前記隔壁の表面上に形成された機能材含有層とを含み、
前記制御部は、前記一対の電極に対して電圧印加を行い、前記ハニカム構造体を加熱して前記機能材含有層を再生するとともに、前記ハニカム構造体のキュリー点に到達した段階で前記一対の電極に対する電圧印加を停止する、車両用空調システム。
前記空調ダクト内に配置された空調デバイスと、
前記空調デバイスを制御する制御部と
を備え、
前記空調デバイスは、外周壁と、前記外周壁の内側に配設され、第１端面から第２端面まで延びる流路となる複数のセルを区画形成する隔壁とを有し、少なくとも前記隔壁がＰＴＣ特性を有する材料で構成されたハニカム構造体と、前記ハニカム構造体に設けられた一対の電極と、前記隔壁の表面上に形成された機能材含有層とを含み、
前記制御部は、前記一対の電極に対して電圧印加を行い、前記ハニカム構造体を加熱して前記機能材含有層を再生するとともに、前記ハニカム構造体のキュリー点に到達した段階で前記一対の電極に対する電圧印加を停止する、車両用空調システム。
【0012】
［２］ 前記制御部は、前記ハニカム構造体の初期抵抗に対する電圧印加時の経時抵抗の抵抗比を算出することにより、前記ハニカム構造体のキュリー点に到達した段階を判断する、［１］に記載の車両用空調システム。
【0013】
［３］ 前記制御部は、所定の時間あたりの前記抵抗比の変動量を算出し、前記変動量の最大値を確認した後、前記変動量が前記変動量の最大値の２／３以下となった段階で前記一対の電極に対する電圧印加を停止する、［２］に記載の車両用空調システム。
【0014】
［４］ 電圧印加を停止する前記変動量が前記変動量の最大値の１／２以下である、［３］に記載の車両用空調システム。
【0015】
［５］ 前記所定の時間が５～２５秒である、［３］又は［４］に記載の車両用空調システム。
【0016】
［６］ 前記空調デバイスは、前記一対の電極に接続された端子を更に含む、［１］～［５］のいずれか一つに記載の車両用空調システム。
【0017】
［７］ ＰＴＣ特性を有する前記材料はチタン酸バリウムを主成分とし、鉛を実質的に含まない材料で構成されている、［１］～［６］のいずれか一つに記載の車両用空調システム。
【0018】
［８］ ＰＴＣ特性を有する前記材料の２５℃における体積抵抗率が０．５～３０Ω・ｃｍである、［１］～［７］のいずれか一つに記載の車両用空調システム。
【0019】
［９］ 前記ハニカム構造体は、前記隔壁の厚さが０．３００ｍｍ以下、セル密度が１００セル／ｃｍ2以下、且つセルピッチが１．０ｍｍ以上である、［１］～［８］のいずれか一つに記載の車両用空調システム。
【0020】
［１０］ 前記ハニカム構造体は、前記隔壁の厚さが０．０８～０．３６ｍｍ、セル密度が２．５４～１４０セル／ｃｍ2、前記セルの開口率が０．７０以上である、［１］～［８］のいずれか一つに記載の車両用空調システム。
【0021】
［１１］ 前記機能材含有層が水蒸気、二酸化炭素、及び揮発成分から選択される一種又は二種以上を吸着する機能を有する機能材を含有する、［１］～［１０］のいずれか一項に記載の車両用空調システム。
【0022】
［１２］ 前記機能材含有層は触媒を更に含有する、［１１］に記載の車両用空調システム。
【0023】
［１３］ 外周壁と、前記外周壁の内側に配設され、第１端面から第２端面まで延びる流路となる複数のセルを区画形成する隔壁とを有し、少なくとも前記隔壁がＰＴＣ特性を有する材料で構成されたハニカム構造体と、前記ハニカム構造体に設けられた一対の電極と、前記隔壁の表面上に形成された機能材含有層とを含む空調デバイスにおいて、
前記一対の電極に対して電圧印加を行い、前記ハニカム構造体を加熱して前記機能材含有層を再生するとともに、前記ハニカム構造体のキュリー点に到達した段階で前記一対の電極に対する電圧印加を停止する、空調デバイスの再生方法。
前記一対の電極に対して電圧印加を行い、前記ハニカム構造体を加熱して前記機能材含有層を再生するとともに、前記ハニカム構造体のキュリー点に到達した段階で前記一対の電極に対する電圧印加を停止する、空調デバイスの再生方法。
【0024】
［１４］ 前記ハニカム構造体のキュリー点に到達した段階は、前記ハニカム構造体の初期抵抗に対する電圧印加時の経時抵抗の抵抗比を算出することにより判断される、［１３］に記載の空調デバイスの再生方法。
【0025】
［１５］ 所定の時間あたりの前記抵抗比の変動量を算出し、前記変動量の最大値を確認した後、前記変動量が前記変動量の最大値の２／３以下となった段階で前記一対の電極に対する電圧印加を停止する、［１４］に記載の空調デバイスの再生方法。
【0026】
［１６］ 電圧印加を停止する前記変動量が前記変動量の最大値の１／２以下である、［１５］に記載の空調デバイスの再生方法。
【0027】
［１７］ 前記所定の時間が５～２５秒である、［１５］又は［１６］に記載の空調デバイスの再生方法。
【0028】
［１８］ 前記空調デバイスは、前記一対の電極に接続された端子を更に含む、［１３］～［１７］のいずれか一つに記載の空調デバイスの再生方法。
【発明の効果】
【0029】
本発明によれば、機能材（機能材含有層）の再生時に最適な電力を投入し、消費電力を抑えることが可能な車両用空調システム、及び空調デバイスの再生方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0030】
【図1】本発明の実施形態に係る車両用空調システムの全体概略構成図である。
【図2A】本発明の実施形態に係る車両用空調システム及び空調デバイスの再生方法に用いられる空調デバイスの流路方向に平行な断面の模式図である。
【図3】ハニカム構造体に対する電圧印加時間と、所定の時間ごとの抵抗比との関係を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0031】
本発明の実施形態に係る車両用空調システムは、空気が流通可能な空調ダクトと、空調ダクト内に配置された空調デバイスと、空調デバイスを制御する制御部とを備え；空調デバイスは、外周壁と、外周壁の内側に配設され、第１端面から第２端面まで延びる流路となる複数のセルを区画形成する隔壁とを有し、少なくとも隔壁がＰＴＣ特性を有する材料で構成されたハニカム構造体と、ハニカム構造体に設けられた一対の電極と、隔壁の表面上に形成された機能材含有層とを含み；制御部は、一対の電極に対して電圧印加を行い、ハニカム構造体を加熱して機能材含有層を再生するとともに、ハニカム構造体のキュリー点に到達した段階で一対の電極に対する電圧印加を停止するものである。本発明の実施形態に係る車両用空調システムは、このような構成とすることにより、機能材含有層の再生温度に達した後に速やかに電圧印加を停止するため、機能材含有層の再生に過剰の電力が投入されることを抑制できる。したがって、機能材含有層の再生時に最適な電力を投入し、消費電力を抑えることができる。
【0032】
本発明の実施形態に係る空調デバイスの再生方法は、外周壁と、外周壁の内側に配設され、第１端面から第２端面まで延びる流路となる複数のセルを区画形成する隔壁とを有し、少なくとも隔壁がＰＴＣ特性を有する材料で構成されたハニカム構造体と、ハニカム構造体に設けられた一対の電極と、隔壁の表面上に形成された機能材含有層とを含む空調デバイスにおいて、一対の電極に対して電圧印加を行い、ハニカム構造体を加熱して機能材含有層を再生するとともに、ハニカム構造体のキュリー点に到達した段階で一対の電極に対する電圧印加を停止するものである。本発明の実施形態に係る空調デバイスの再生方法は、このような構成とすることにより、機能材含有層の再生温度に達した後に速やかに電圧印加を停止するため、機能材含有層の再生に過剰の電力が投入されることを抑制できる。したがって、機能材含有層の再生時に最適な電力を投入し、消費電力を抑えることができる。
【0033】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施形態に対し変更、改良などが適宜加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。
【0034】
＜車両用空調システム＞
本発明の実施形態に係る車両用空調システムは、車両における空調システムとして好適に利用可能である。車両としては、特に限定されないが、自動車及び電車が挙げられる。自動車としては、特に限定されないが、ガソリン車、ディーゼル車、ＣＮＧ（圧縮天然ガス）やＬＮＧ（液化天然ガス）などを用いるガス燃料車、燃料電池自動車、プラグインハイブリッド自動車、電気自動車が挙げられる。これらの中でも、消費電力の低減が特に要求される電気自動車に用いるのに好適である。
本発明の実施形態に係る車両用空調システムは、車両における空調システムとして好適に利用可能である。車両としては、特に限定されないが、自動車及び電車が挙げられる。自動車としては、特に限定されないが、ガソリン車、ディーゼル車、ＣＮＧ（圧縮天然ガス）やＬＮＧ（液化天然ガス）などを用いるガス燃料車、燃料電池自動車、プラグインハイブリッド自動車、電気自動車が挙げられる。これらの中でも、消費電力の低減が特に要求される電気自動車に用いるのに好適である。
【0035】
図１は、本発明の実施形態に係る車両用空調システムの全体概略構成図である。図２Ａは、本発明の実施形態に係る車両用空調システムに用いられる空調デバイスの流路方向に平行な断面の模式図である。図２Ｂは、図２Ａの空調デバイスにおけるａ－ａ’線の断面の模式図である。
【0036】
図１に示されるように、本発明の実施形態に係る車両用空調システム１００は、空気が流通可能な空調ダクト１０と、空調ダクト１０内に配置された空調デバイス２０と、空調デバイス２０を制御する制御部３０とを備える。
図２Ａ及び２Ｂに示されるように、空調デバイス２０は、外周壁２２と、外周壁２２の内側に配設され、第１端面２３ａから第２端面２３ｂまで延びる流路となる複数のセル２４を区画形成する隔壁２５とを有し、少なくとも隔壁２５がＰＴＣ特性を有する材料で構成されたハニカム構造体２１と、ハニカム構造体２１に設けられた一対の電極２６ａ，２６ｂと、隔壁２５の表面上に形成された機能材含有層２７とを含む。
図２Ａ及び２Ｂに示されるように、空調デバイス２０は、外周壁２２と、外周壁２２の内側に配設され、第１端面２３ａから第２端面２３ｂまで延びる流路となる複数のセル２４を区画形成する隔壁２５とを有し、少なくとも隔壁２５がＰＴＣ特性を有する材料で構成されたハニカム構造体２１と、ハニカム構造体２１に設けられた一対の電極２６ａ，２６ｂと、隔壁２５の表面上に形成された機能材含有層２７とを含む。
【0037】
上記のような構成を有する車両用空調システム１００では、車室からの空気が、空調ダクト１０を通って空調デバイス２０に流入し、空調デバイス２０を通過する間に機能材含有層２７で空気中の除去対象成分が捕捉（除去）される。そして、除去対象成分が除去された空気は、車室へと返送される。機能材含有層２７の性能は、除去対象成分の捕捉量が多くなるにつれて徐々に低下するため、機能材含有層２７を再生しなければならない。機能材含有層２７の再生は、空調デバイス２０の一対の電極２６ａ，２６ｂに対して電圧印加を行い、ハニカム構造体２１を加熱することにより行われる。ハニカム構造体２１の加熱によって機能材含有層２７も加熱されるため、機能材含有層２７に捕捉された除去対象成分が機能材含有層２７から脱離又は反応して放出され、車外に排出される。
【0038】
機能材含有層２７の再生は、制御部３０によって実行される。制御部３０は、ハニカム構造体２１のキュリー点に到達した段階で一対の電極２６ａ，２６ｂに対する電圧印加を停止する。ＰＴＣ特性を有する材料は、温度が上昇してキュリー点を超えると、急激に抵抗値が上昇して電気が流れ難くなるという特性を有するため、上記の段階で電圧印加を停止することにより、機能材含有層２７の再生に過剰の電力が投入されることを抑制できる。また、機能材含有層２７の過剰な発熱が抑制されるため、機能材含有層２７の熱劣化を抑制することもできる。
【0039】
制御部３０は、ハニカム構造体２１の初期抵抗に対する電圧印加時の経時抵抗の抵抗比を算出することにより、ハニカム構造体２１のキュリー点に到達した段階を判断することが好ましい。このようにしてハニカム構造体２１のキュリー点に到達した段階を判断することにより、ハニカム構造体２１のキュリー点を予め求めた上でハニカム構造体２１の温度を継続的に測定することが不要となるため、制御部３０による電圧印加状態の制御が容易になる。
なお、初期抵抗及び経時抵抗は、ハニカム構造体２１に流れる電流及び電圧の大きさから算出することができる。
なお、初期抵抗及び経時抵抗は、ハニカム構造体２１に流れる電流及び電圧の大きさから算出することができる。
【0040】
制御部３０は、所定の時間あたりの抵抗比の変動量（以下、「抵抗比変動量」という）を算出し、抵抗比変動量の最大値を確認した後、抵抗比変動量が抵抗比変動量の最大値の１／２以下となった段階で一対の電極２６ａ，２６ｂに対する電圧印加を停止することが好ましい。所定の時間あたりの抵抗比変動量は、所定の時間の始点及び終点における抵抗を測定し、初期抵抗に対する当該抵抗の抵抗比をそれぞれ算出した後、所定の時間の終点における抵抗比と所定の時間の始点における抵抗比との差を求めることによって得ることができる。
ここで、ハニカム構造体２１に電圧が印加される時間（電圧印加時間）と、所定の時間あたりの抵抗比変動量との関係を表すグラフを図３に示す。
図３に示されるように、所定の時間あたりの抵抗比変動量は、電圧印加時間の経過に伴って増大し、電圧印加時間Ｔ１で最大値Ｐとなる。その後、抵抗比変動量は電圧印加時間の経過に伴って徐々に低下する。
ここで、ハニカム構造体２１に電圧が印加される時間（電圧印加時間）と、所定の時間あたりの抵抗比変動量との関係を表すグラフを図３に示す。
図３に示されるように、所定の時間あたりの抵抗比変動量は、電圧印加時間の経過に伴って増大し、電圧印加時間Ｔ１で最大値Ｐとなる。その後、抵抗比変動量は電圧印加時間の経過に伴って徐々に低下する。
【0041】
ＰＴＣ特性を有する材料は、温度が上昇してキュリー点を超えると、急激に抵抗値が上昇して電気が流れ難くなるという特性を有するため、抵抗比変動量の最大値Ｐ付近がハニカム構造体２１のキュリー点であると考えられる。したがって、抵抗比変動量の最大値Ｐを超えた段階（電圧印加時間がＴ１を超えた段階）が、ハニカム構造体２１のキュリー点に到達した段階であると推定できる。ただし、抵抗比変動量の最大値Ｐを超えた直後であると、ハニカム構造体２１のキュリー点に到達していない恐れもある。そのため、抵抗比変動量の最大値Ｐを超えた後、抵抗比変動量が抵抗比変動量の最大値Ｐの２／３以下となった段階（電圧印加時間がＴ２を超えた段階）を、ハニカム構造体２１のキュリー点に到達した段階とすることが好ましい。ここで、抵抗比変動量が抵抗比変動量の最大値Ｐの２／３以下となった段階とは、抵抗比変動量が抵抗比変動量の最大値Ｐの２／３以下の範囲のいずれかの値（例えば、２／３、１／２、１／３、１／４など）となったときを意味する。典型的な実施形態では、抵抗比変動量の最大値Ｐが０．６程度であるため、抵抗比変動量が０．４程度となった段階をハニカム構造体２１のキュリー点に到達した段階とすればよい。
【0042】
電圧印加を停止する抵抗比変動量は抵抗比変動量の最大値Ｐの１／２以下であることがより好ましい。この段階（電圧印加時間がＴ３を超えた段階）であれば、ハニカム構造体２１のキュリー点に確実に到達した段階であるということができる。ここで、抵抗比変動量が抵抗比変動量の最大値Ｐの１／２以下となった段階とは、抵抗比変動量が抵抗比変動量の最大値Ｐの１／２以下の範囲のいずれかの値（例えば、１／２、１／３、１／４、１／５など）となったときを意味する。
なお、電圧印加を停止する抵抗比の下限値は、特に限定されないが、例えば、１／５である。
なお、電圧印加を停止する抵抗比の下限値は、特に限定されないが、例えば、１／５である。
【0043】
抵抗比変動量を算出するための所定の時間は、特に限定されないが、５～２５秒であることが好ましい。このような範囲であれば、抵抗の測定頻度を最小限に抑えつつ、抵抗比の変動量を確実に捉えることができる。
【0044】
以下、車両用空調システム１００の各構成要素について詳細に説明する。
【0045】
（１．空調ダクト１０）
空調ダクト１０は、空気が流通可能な流路である。空調ダクト１０は、車室からの空気を流入させるとともに、空調デバイス２０を通過した空気を車室に流入又は車外に排出させる。したがって、空調ダクト１０は、空調デバイス２０の下流側において、車室に流入する第１経路１０ａと車外に排出する第２経路１０ｂとに分岐していることが好ましい。
空調ダクト１０は、空気が流通可能な流路である。空調ダクト１０は、車室からの空気を流入させるとともに、空調デバイス２０を通過した空気を車室に流入又は車外に排出させる。したがって、空調ダクト１０は、空調デバイス２０の下流側において、車室に流入する第１経路１０ａと車外に排出する第２経路１０ｂとに分岐していることが好ましい。
【0046】
空調ダクト１０内には、空気の流れを第１経路１０ａと第２経路１０ｂとの間で切替え可能な切替バルブ４０を有することができる。切替バルブ４０としては、電気で駆動し、流路を切換える機能を有するバルブであれば特に限定されず、電磁弁及び電動弁などを用いることができる。たとえば、切替バルブ４０は、回転軸に支持された開閉ドアと、回転軸を回動操作するモータなどのアクチュエータを備える。アクチュエータは制御部３０によって制御可能に構成することができる。
また、空調ダクト１０内には、車室からの空気を空調デバイス２０に流入させるための通風機（図示していない）を備えることができる。通風機の位置は、特に限定されないが、例えば、空調デバイス２０の上流側に設けることができる。
また、空調ダクト１０内には、車室からの空気を空調デバイス２０に流入させるための通風機（図示していない）を備えることができる。通風機の位置は、特に限定されないが、例えば、空調デバイス２０の上流側に設けることができる。
【0047】
（２．空調デバイス２０）
空調デバイス２０は、図２Ａ及び２Ｂに示されるように、外周壁２２と、外周壁２２の内側に配設され、第１端面２３ａから第２端面２３ｂまで延びる流路となる複数のセル２４を区画形成する隔壁２５とを有するハニカム構造体２１と、ハニカム構造体２１に設けられた一対の電極２６ａ，２６ｂと、隔壁２５の表面上に形成された機能材含有層２７とを含む。空調デバイス２０は、一対の電極２６ａ，２６ｂに接続された端子２８を更に含むことができる。端子２８を設けることにより、外部電源に接続された導線との接続が容易になる。
（２－１．ハニカム構造体２１）
ハニカム構造体２１の形状は、特に限定されない。例えば、ハニカム構造体２１の流路方向（セル２４が延びる方向）に直交する断面の外形を、四角形（長方形、正方形）、五角形、六角形、七角形、八角形などの多角形、円形、オーバル形状（卵形、楕円形、長円形、角丸長方形など）などにすることができる。なお、端面（第１端面２３ａ及び第２端面２３ｂ）は、当該断面と同一の形状である。また、断面及び端面が多角形の場合、角部を面取りしてもよい。
空調デバイス２０は、図２Ａ及び２Ｂに示されるように、外周壁２２と、外周壁２２の内側に配設され、第１端面２３ａから第２端面２３ｂまで延びる流路となる複数のセル２４を区画形成する隔壁２５とを有するハニカム構造体２１と、ハニカム構造体２１に設けられた一対の電極２６ａ，２６ｂと、隔壁２５の表面上に形成された機能材含有層２７とを含む。空調デバイス２０は、一対の電極２６ａ，２６ｂに接続された端子２８を更に含むことができる。端子２８を設けることにより、外部電源に接続された導線との接続が容易になる。
（２－１．ハニカム構造体２１）
ハニカム構造体２１の形状は、特に限定されない。例えば、ハニカム構造体２１の流路方向（セル２４が延びる方向）に直交する断面の外形を、四角形（長方形、正方形）、五角形、六角形、七角形、八角形などの多角形、円形、オーバル形状（卵形、楕円形、長円形、角丸長方形など）などにすることができる。なお、端面（第１端面２３ａ及び第２端面２３ｂ）は、当該断面と同一の形状である。また、断面及び端面が多角形の場合、角部を面取りしてもよい。
【0048】
セル２４の形状は、特に限定されないが、ハニカム構造体２１の流路方向に直交する断面において、四角形、五角形、六角形、七角形、八角形などの多角形、円形、オーバル形状にすることができる。これらの形状は、単一であってもよいし、又は二種以上を組み合わせてもよい。また、これらの形状の中でも四角形又は六角形が好ましい。このような形状のセル２４を設けることにより、空気が流通する際の圧力損失を小さくすることができる。
【0049】
ハニカム構造体２１は、複数のハニカムセグメントと、複数のハニカムセグメントの外周側面同士間を接合する接合層とを有するハニカム接合体であってもよい。ハニカム接合体を用いることにより、クラックの発生を抑えながら空気の流量確保に重要なセル２４の総断面積を増やすことが可能となる。
なお、接合層は、接合材を用いて形成することができる。接合材としては、特に限定されないが、セラミックス材料に、水などの溶媒を加えてペースト状にしたものを用いることができる。接合材は、ＰＴＣ特性を有する材料を含有してもよく、外周壁２２及び隔壁２５と同一の材料を含有してもよい。接合材は、ハニカムセグメント同士を接合する役割に加えて、ハニカムセグメントを接合した後の外周コート材として用いることも可能である。
なお、接合層は、接合材を用いて形成することができる。接合材としては、特に限定されないが、セラミックス材料に、水などの溶媒を加えてペースト状にしたものを用いることができる。接合材は、ＰＴＣ特性を有する材料を含有してもよく、外周壁２２及び隔壁２５と同一の材料を含有してもよい。接合材は、ハニカムセグメント同士を接合する役割に加えて、ハニカムセグメントを接合した後の外周コート材として用いることも可能である。
【0050】
ハニカム構造体２１の強度確保、空気がセル２４を通過する際の圧力損失の低減、機能材の担持量確保、及び、セル２４内を流れる空気との接触面積の確保等の観点から、隔壁２５の厚さ、セル密度、及びセルピッチ（又はセル２４の開口率）を好適に組み合わせることが望ましい。
本明細書においてセル密度とは、ハニカム構造体２１の一方の端面（第１端面２３ａ又は第２端面２３ｂ）の面積（外周壁２２を除く隔壁２５及びセル２４の合計面積）でセル数を除して得られる値である。
本明細書においてセルピッチとは、以下の計算によって求められる値を指す。まず、セル数で、ハニカム構造体２１の一方の端面（第１端面２３ａ又は第２端面２３ｂ）の面積（外周壁２２を除く隔壁２５及びセル２４の合計面積）を除して１セル当たりの面積を算出する。次いで、１セル当たりの面積の平方根を算出し、これをセルピッチとする。
本明細書においてセル２４の開口率とは、ハニカム構造体２１の流路方向に直交する断面において、隔壁２５によって区画されるセル２４の合計面積を、一方の端面（第１端面２３ａ又は第２端面２３ｂ）の面積（外周壁２２を除く隔壁２５及びセル２４の合計面積）で除して得られた値である。なお、セル２４の開口率を算出するに当たり、一対の電極２６ａ，２６ｂ及び機能材含有層２７は考慮しない。
本明細書においてセル密度とは、ハニカム構造体２１の一方の端面（第１端面２３ａ又は第２端面２３ｂ）の面積（外周壁２２を除く隔壁２５及びセル２４の合計面積）でセル数を除して得られる値である。
本明細書においてセルピッチとは、以下の計算によって求められる値を指す。まず、セル数で、ハニカム構造体２１の一方の端面（第１端面２３ａ又は第２端面２３ｂ）の面積（外周壁２２を除く隔壁２５及びセル２４の合計面積）を除して１セル当たりの面積を算出する。次いで、１セル当たりの面積の平方根を算出し、これをセルピッチとする。
本明細書においてセル２４の開口率とは、ハニカム構造体２１の流路方向に直交する断面において、隔壁２５によって区画されるセル２４の合計面積を、一方の端面（第１端面２３ａ又は第２端面２３ｂ）の面積（外周壁２２を除く隔壁２５及びセル２４の合計面積）で除して得られた値である。なお、セル２４の開口率を算出するに当たり、一対の電極２６ａ，２６ｂ及び機能材含有層２７は考慮しない。
【0051】
十分な量の機能材を担持する観点で有利な実施形態においては、隔壁２５の厚さが０．３００ｍｍ以下、セル密度が１００セル／ｃｍ2以下、且つセルピッチが１．０ｍｍ以上である。好ましい実施形態においては、隔壁２５の厚さが０．２００ｍｍ以下、セル密度が７０セル／ｃｍ2以下、且つセルピッチが１．２ｍｍ以上である。より好ましい実施形態においては、隔壁２５の厚さが０．１３０ｍｍ以下、セル密度が６５セル／ｃｍ2以下、且つセルピッチが１．３ｍｍ以上である。
【0052】
ハニカム構造体２１の強度を確保すること、及び電気抵抗を低く保つ観点から、隔壁２５の厚さの下限は、０．０１０ｍｍ以上であることが好ましく、０．０２０ｍｍ以上であることがより好ましく、０．０３０ｍｍ以上であることが更に好ましい。
ハニカム構造体２１の強度を確保すること、電気抵抗を低く保つこと、及び表面積を増やして反応、吸着、離脱を促進する観点から、セル密度の下限は、３０セル／ｃｍ2以上であることが好ましく、３５セル／ｃｍ2以上であることがより好ましく、４０セル／ｃｍ2以上であることが更に好ましい。
ハニカム構造体２１の強度を確保すること、電気抵抗を低く保つこと、及び表面積を増やして反応、吸着、離脱を促進する観点から、セルピッチの上限は、２．０ｍｍ以下であることが好ましく、１．８ｍｍ以下であることがより好ましく、１．６ｍｍ以下であることが更に好ましい。
ハニカム構造体２１の強度を確保すること、電気抵抗を低く保つこと、及び表面積を増やして反応、吸着、離脱を促進する観点から、セル密度の下限は、３０セル／ｃｍ2以上であることが好ましく、３５セル／ｃｍ2以上であることがより好ましく、４０セル／ｃｍ2以上であることが更に好ましい。
ハニカム構造体２１の強度を確保すること、電気抵抗を低く保つこと、及び表面積を増やして反応、吸着、離脱を促進する観点から、セルピッチの上限は、２．０ｍｍ以下であることが好ましく、１．８ｍｍ以下であることがより好ましく、１．６ｍｍ以下であることが更に好ましい。
【0053】
圧力損失の低減と強度の維持とを両立する観点で有利な実施形態においては、隔壁２５の厚さが０．０８～０．３６ｍｍ、セル密度が２．５４～１４０セル／ｃｍ2、セル２４の開口率が０．７０以上である。好ましい実施形態においては、隔壁２５の厚さが０．０９～０．３５ｍｍ、セル密度が１５～１００セル／ｃｍ2、セル２４の開口率が０．８０以上である。より好ましい実施形態においては、隔壁２５の厚さが０．１４～０．３０ｍｍ、セル密度が２０～９０セル／ｃｍ2、セル２４の開口率が０．８５以上である。
【0054】
ハニカム構造体２１の強度を確保する観点から、セル２４の開口率の上限は、０．９４以下であることが好ましく、０．９２以下であることがより好ましく、０．９０以下であることが更に好ましい。
【0055】
外周壁２２の厚さは、特に限定されないが、次の観点に基づいて決定することが好ましい。まず、ハニカム構造体２１を補強するという観点から、外周壁２２の厚さは、好ましくは０．０５ｍｍ以上、より好ましくは０．０６ｍｍ以上、更に好ましくは０．０８ｍｍ以上である。一方、電気抵抗を大きくして初期電流を抑える観点、及び空気が流通する際の圧力損失を低減する観点から、外周壁２２の厚さは、好ましくは１．０ｍｍ以下、より好ましくは０．５ｍｍ以下、更に好ましくは０．４ｍｍ以下、更により好ましくは０．３ｍｍ以下である。
本明細書において外周壁２２の厚さとは、流路方向に直交する断面において、外周壁２２と最も外周側のセル２４又は隔壁２５との境界からハニカム構造体２１の側面までの、当該側面の法線方向の長さを指す。
本明細書において外周壁２２の厚さとは、流路方向に直交する断面において、外周壁２２と最も外周側のセル２４又は隔壁２５との境界からハニカム構造体２１の側面までの、当該側面の法線方向の長さを指す。
【0056】
ハニカム構造体２１の流路方向の長さ及び流路方向に直交する断面積は、要求される空調デバイス２０のサイズに合わせて調整すればよく、特に限定されない。例えば、所定の機能を確保しつつコンパクトな空調デバイス２０に用いられる場合、ハニカム構造体２１は、流路方向の長さを２～２０ｍｍ、流路方向に直交する断面積を１０ｃｍ2以上とすることができる。なお、流路方向に直交する断面積の上限値は、特に限定されないが、例えば、３００ｃｍ2以下である。
【0057】
ハニカム構造体２１を構成する隔壁２５は、通電によって発熱可能な材料で構成されており、具体的にはＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）特性を有する材料で構成される。必要に応じて外周壁２２も隔壁２５と同様にＰＴＣ特性を有する材料で構成されていてもよい。このような構成とすることにより、発熱する隔壁２５（及び必要に応じて外周壁２２）からの伝熱によって機能材含有層２７を加熱することが可能である。また、ＰＴＣ特性を有する材料は、温度が上昇してキュリー点を超えると、急激に抵抗値が上昇して電気が流れ難くなるという特性を有する。そのため、隔壁２５（及び必要に応じて外周壁２２）が高温になったときに、これらに流れる電流が制限されるので、ハニカム構造体２１の過剰な発熱が抑制される。したがって、過剰な発熱に起因する機能材含有層２７の熱劣化を抑制することも可能である。
【0058】
ＰＴＣ特性を有する材料の２５℃における体積抵抗率の下限は、適度な発熱を得る観点からは、０．５Ω・ｃｍ以上であることが好ましく、１Ω・ｃｍ以上であることがより好ましく、５Ω・ｃｍ以上であることが更に好ましい。ＰＴＣ特性を有する材料の２５℃における体積抵抗率の上限は、低い駆動電圧で発熱させるという観点からは、３０Ω・ｃｍ以下であることが好ましく、１８Ω・ｃｍ以下であることがより好ましく、１６Ω・ｃｍ以下であることが更に好ましい。本明細書において、ＰＴＣ特性を有する材料の２５℃における体積抵抗率はＪＩＳ Ｋ６２７１：２００８に従って測定される。
【0059】
通電発熱可能であり、且つＰＴＣ特性を有するという観点から、外周壁２２及び隔壁２５は、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）を主成分とする材料から構成されていることが好ましい。また、この材料は、Ｂａの一部が希土類元素で置換されたチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）系結晶粒子を主成分とする材料で構成されるセラミックスであることがより好ましい。なお、本明細書において「主成分」とは、成分全体に占める割合が５０質量％を超える成分のことを意味する。ＢａＴｉＯ3系結晶粒子の含有量は、蛍光Ｘ線分析により求めることができる。その他の結晶粒子についても、この方法と同様にして測定することができる。
【0060】
Ｂａの一部が希土類元素で置換されたＢａＴｉＯ3系結晶粒子の組成式は、（Ｂａ1-xＡx）ＴｉＯ3で表すことができる。組成式中、Ａは一種以上の希土類元素を表し、０．０００１≦ｘ≦０．０１０である。
Ａは、希土類元素であれば特に限定されないが、好ましくはＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｙ及びＹｂからなる群から選択される一種以上であり、より好ましくはＬａである。ｘは、室温における電気抵抗が高くなり過ぎることを抑制する観点から、好ましくは０．００１以上、より好ましくは０．００１５以上である。一方、ｘは、焼結不足となって室温における電気抵抗が高くなりすぎることを抑制する観点から、好ましくは０．００９以下である。
Ｂａの一部が希土類元素で置換されたＢａＴｉＯ3系結晶粒子のセラミックスにおける含有量は、主成分となる量であれば特に限定されないが、好ましくは９０質量％以上、より好ましくは９２質量％以上、より好ましくは９４質量％以上である。なお、ＢａＴｉＯ3系結晶粒子の含有量の上限値は、特に限定されないが、一般的に９９質量％、好ましくは９８質量％である。
このＢａＴｉＯ3系結晶粒子の含有量は、蛍光Ｘ線分析によって測定することができる。その他の結晶粒子についても、この方法と同様にして測定することができる。
Ａは、希土類元素であれば特に限定されないが、好ましくはＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｙ及びＹｂからなる群から選択される一種以上であり、より好ましくはＬａである。ｘは、室温における電気抵抗が高くなり過ぎることを抑制する観点から、好ましくは０．００１以上、より好ましくは０．００１５以上である。一方、ｘは、焼結不足となって室温における電気抵抗が高くなりすぎることを抑制する観点から、好ましくは０．００９以下である。
Ｂａの一部が希土類元素で置換されたＢａＴｉＯ3系結晶粒子のセラミックスにおける含有量は、主成分となる量であれば特に限定されないが、好ましくは９０質量％以上、より好ましくは９２質量％以上、より好ましくは９４質量％以上である。なお、ＢａＴｉＯ3系結晶粒子の含有量の上限値は、特に限定されないが、一般的に９９質量％、好ましくは９８質量％である。
このＢａＴｉＯ3系結晶粒子の含有量は、蛍光Ｘ線分析によって測定することができる。その他の結晶粒子についても、この方法と同様にして測定することができる。
【0061】
外周壁２２及び隔壁２５に用いられる材料は、環境負荷を軽減するという観点から、鉛（Ｐｂ）を実質的に含まないことが望ましい。具体的には、外周壁２２及び隔壁２５は、Ｐｂ含有量が、好ましくは０．０１質量％以下、より好ましくは０．００１質量％以下、更に好ましくは０質量％である。Ｐｂ含有量が少ないことにより、例えば、発熱中の隔壁２５に接触させることで加温された空気をヒトなどの生物に安全に当てることができる。なお、外周壁２２及び隔壁２５において、Ｐｂ含有量は、ＰｂＯに換算すると、好ましくは０．０３質量％未満、より好ましくは０．０１質量％未満、更に好ましくは０質量％である。鉛の含有量は、ＩＣＰ－ＭＳ（誘導結合プラズマ質量分析）により求めることができる。
【0062】
外周壁２２及び隔壁２５を構成する材料のキュリー点の下限は、機能材含有層２７を効率良く加熱する観点から、好ましくは１００℃以上、より好ましくは１１０℃以上、更に好ましくは１２５℃以上である。また、キュリー点の上限については、車室又は車室近傍に置かれる部品としての安全性の観点から、好ましくは２５０℃以下、より好ましくは２２５℃以下、更に好ましくは２００℃以下、更により好ましくは１５０℃以下である。
【0063】
外周壁２２及び隔壁２５を構成する材料のキュリー点は、シフターの種類及び添加量によって調整可能である。例えば、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）のキュリー点は約１２０℃であるが、Ｂａ及びＴｉの一部をＳｒ、Ｓｎ及びＺｒの一種以上で置換することにより、キュリー点を低温側にシフトさせることができる。
【0064】
本明細書において、キュリー点は以下の方法により測定される。試料を測定用の試料ホルダーに取りつけ、測定槽（例：ＭＩＮＩ－ＳＵＢＺＥＲＯ ＭＣ－８１０Ｐ エスペック株式会社製）内に装着して、１０℃から昇温したときの温度変化に対する試料の電気抵抗の変化を、直流抵抗計（例：マルチメーター３４７８Ａ ＹＯＫＯＧＡＷＡ ＨＥＷＬＥＴＴ ＰＡＣＫＡＲＤ，ＬＴＤ製）を用いて測定する。測定により得られた電気抵抗－温度プロットにより、抵抗値が室温（２０℃）における抵抗値の２倍になるときの温度をキュリー点とする。
【0065】
（２－２．一対の電極２６ａ，２６ｂ）
一対の電極２６ａ，２６ｂの位置は、特に限定されないが、図２Ａに示されるように、第１端面２３ａ及び第２端面２３ｂに設けることができる。また、一対の電極２６ａ，２６ｂは、セル２４が延びる方向に平行な一対の外周壁２２に設けてもよい。
一対の電極２６ａ，２６ｂの間に電圧を印加することで、ジュール熱によりハニカム構造体２１を発熱させることが可能となる。
一対の電極２６ａ，２６ｂの位置は、特に限定されないが、図２Ａに示されるように、第１端面２３ａ及び第２端面２３ｂに設けることができる。また、一対の電極２６ａ，２６ｂは、セル２４が延びる方向に平行な一対の外周壁２２に設けてもよい。
一対の電極２６ａ，２６ｂの間に電圧を印加することで、ジュール熱によりハニカム構造体２１を発熱させることが可能となる。
【0066】
一対の電極２６ａ，２６ｂとしては、特に限定されないが、例えば、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｎｉ及びＳｉから選択される少なくとも一種を含有する金属又は合金を使用することができる。また、ＰＴＣ特性を有する外周壁２２及び／又は隔壁２５とオーミック接触が可能なオーミック電極を使用することもできる。オーミック電極は、例えば、ベース金属としてＡｌ、Ａｕ、Ａｇ及びＩｎから選択される少なくとも一種を含有し、ドーパントとしてｎ型半導体用のＮｉ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｅ及びＴｅから選択される少なくとも一種を含有するオーミック電極を使用することができる。また、一対の電極２６ａ，２６ｂは、１層構造としてもよいし、２層以上の積層構造としてもよい。一対の電極２６ａ，２６ｂが２層以上の積層構造を有する場合、各層の材質は、同じ種類であってもよいし、異なる種類であってもよい。
【0067】
一対の電極２６ａ，２６ｂの厚さは、一対の電極２６ａ，２６ｂの形成方法に応じて適宜設定することができる。一対の電極２６ａ，２６ｂの形成方法としては、スパッタリング、蒸着、電解析出、化学析出のような金属析出法が挙げられる。また、電極ペーストを塗布した後、焼き付ける方法や、溶射によっても一対の電極２６ａ，２６ｂを形成することもできる。さらに、金属板又は合金板を接合することによって一対の電極２６ａ，２６ｂとしてもよい。
【0068】
一対の電極２６ａ，２６ｂの厚さは、例えば、電極ペーストの焼付けでは５～３０μｍ程度、スパッタリング及び蒸着のような乾式めっきでは１００～１０００ｎｍ程度、溶射では１０～１００μｍ程度、電解析出及び化学析出のような湿式めっきでは５～３０μｍ程度とすることが好ましい。また、金属板又は合金板の接合では、それらの厚さを５～１００μｍ程度とすることが好ましい。
【0069】
（２－３．端子２８）
端子２８は、一対の電極２６ａ，２６ｂの少なくとも一部に設けられる。端子２８を設けることにより、外部電源との接続が容易になる。端子２８は、外部電源に接続された導線に接続される。
端子２８は、一対の電極２６ａ，２６ｂの少なくとも一部に設けられる。端子２８を設けることにより、外部電源との接続が容易になる。端子２８は、外部電源に接続された導線に接続される。
【0070】
端子２８の材質としては、特に限定されないが、例えば、金属とすることができる。金属としては、単体金属及び合金などを採用することもできるが、耐食性、電気抵抗率及び線膨張率の観点から、例えば、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ及びＴｉよりなる群から選択される少なくとも一種を含む合金とすることが好ましく、ステンレス鋼及びＦｅ－Ｎｉ合金、リン青銅がより好ましい。
【0071】
端子２８の大きさ及び形状は、特に限定されない。例えば、図２Ａに示されるように、外周壁２２上の一対の電極２６ａ，２６ｂの全体に端子２８を設けることができる。また、端子２８は、外周壁２２上の一対の電極２６ａ，２６ｂの一部に設けてもよいし、外周壁２２上の一対の電極２６ａ，２６ｂの外縁よりも外側に延出するように設けてもよい。さらに、端子２８は、隔壁２５上の一対の電極２６ａ，２６ｂの一部に設けてもよく、一部のセル２４を塞ぐように設けてもよい。
また、端子２８の厚さは、特に限定されないが、例えば、０．０１～１０ｍｍ、典型的に０．０５～５ｍｍである。
また、端子２８の厚さは、特に限定されないが、例えば、０．０１～１０ｍｍ、典型的に０．０５～５ｍｍである。
【0072】
端子２８と一対の電極２６ａ，２６ｂとの接続方法は、電気的に接続されていれば特に限定されず、例えば、拡散接合、機械的な加圧機構、溶接などによって接続することができる。
【0073】
空調デバイス２０において、一対の電極２６ａ，２６ｂの体積抵抗率［Ω・ｃｍ］をρ１、一対の電極２６ａ，２６ｂの厚さ［ｍｍ］をｔ１、隔壁２５の体積抵抗率［Ω・ｃｍ］をρ２、隔壁２５の厚さ［ｍｍ］をｔ２、端子２８の体積抵抗率［Ω・ｃｍ］をρ３、端子２８の厚さ［ｍｍ］をｔ３とする。
この場合、空調デバイス２０は、（ρ１／ｔ１）／（ρ２／ｔ２）が０．００３以下である。このような範囲に（ρ１／ｔ１）／（ρ２／ｔ２）の値を制御することにより、一対の電極２６ａ，２６ｂの電気抵抗が、ハニカム構造体２１の基材（隔壁２５）の電気抵抗よりも十分に低くなる。その結果、一対の電極２６ａ，２６ｂから隔壁２５へ電流が均一に広がり易くなるため、電流の偏りが抑制され、空調デバイス２０内の温度分布を均一にすることができる。この効果を安定して確保する観点から、（ρ１／ｔ１）／（ρ２／ｔ２）は、０．００１以下が好ましく、０．０００１以下がより好ましい。なお、（ρ１／ｔ１）／（ρ２／ｔ２）の値は小さいほど上記の効果が得られ易いため、その下限値は特に限定されないが、例えば、０．００００００１である。
この場合、空調デバイス２０は、（ρ１／ｔ１）／（ρ２／ｔ２）が０．００３以下である。このような範囲に（ρ１／ｔ１）／（ρ２／ｔ２）の値を制御することにより、一対の電極２６ａ，２６ｂの電気抵抗が、ハニカム構造体２１の基材（隔壁２５）の電気抵抗よりも十分に低くなる。その結果、一対の電極２６ａ，２６ｂから隔壁２５へ電流が均一に広がり易くなるため、電流の偏りが抑制され、空調デバイス２０内の温度分布を均一にすることができる。この効果を安定して確保する観点から、（ρ１／ｔ１）／（ρ２／ｔ２）は、０．００１以下が好ましく、０．０００１以下がより好ましい。なお、（ρ１／ｔ１）／（ρ２／ｔ２）の値は小さいほど上記の効果が得られ易いため、その下限値は特に限定されないが、例えば、０．００００００１である。
【0074】
また、空調デバイス２０は、（ρ１／ｔ１）／（ρ３／ｔ３）が０．０２以上である。このような範囲に（ρ１／ｔ１）／（ρ３／ｔ３）の値を制御することにより、端子２８からの電流が一対の電極２６ａ，２６ｂに均一に広がり易くなる。その結果、一対の電極２６ａ，２６ｂから隔壁２５へも電流が均一に広がり易くなるため、電流の偏りが抑制され、空調デバイス２０内の温度分布を均一にすることができる。なお、（ρ１／ｔ１）／（ρ３／ｔ３）が０．０２未満であると、端子内で電流を広げる前に一対の電極２６ａ，２６ｂの一部に電流が流れるため、電流の偏りが生じてしまう。上記の効果を安定して確保する観点から、（ρ１／ｔ１）／（ρ３／ｔ３）は、１以上が好ましく、１０以上がより好ましい。なお、（ρ１／ｔ１）／（ρ３／ｔ３）の値は大きいほど上記の効果が得られ易いため、その上限値は特に限定されないが、例えば、５０００である。
【0075】
ここで、本明細書において一対の電極２６ａ，２６ｂの厚さは、全ての電極２６ａ，２６ｂの厚さの平均値を指す。また、隔壁２５の厚さとは、流路方向に直交する断面において、隣接するセル２４の重心同士を線分で結んだときに当該線分が隔壁２５を横切る長さを指す。隔壁２５の厚さは、全ての隔壁２５の厚さの平均値を指す。さらに、端子２８の厚さは、全ての端子２８の厚さの平均値を指す。
一対の電極２６ａ，２６ｂ及び端子２８の厚さは、流路方向に平行な断面において測定することができる。或いは、一対の電極２６ａ，２６ｂ及び端子２８に用いた材料の厚さを、一対の電極２６ａ，２６ｂ及び端子２８の厚さとしてもよい。また、隔壁２５の厚さは、流路方向に直交する断面において測定することができる。
一対の電極２６ａ，２６ｂ及び端子２８の厚さは、流路方向に平行な断面において測定することができる。或いは、一対の電極２６ａ，２６ｂ及び端子２８に用いた材料の厚さを、一対の電極２６ａ，２６ｂ及び端子２８の厚さとしてもよい。また、隔壁２５の厚さは、流路方向に直交する断面において測定することができる。
【0076】
一対の電極２６ａ，２６ｂ、隔壁２５及び端子２８の体積抵抗率は、２５℃における体積抵抗率を指す。２５℃における体積抵抗率はＪＩＳ Ｋ６２７１：２００８に従って測定される。
【0077】
空調デバイス２０において、端子２８が一対の電極２６ａ，２６ｂと接触する面の面積［ｍｍ2］をＳ１、ハニカム構造体２１の第１端面２３ａ又は第２端面２３ｂの面積［ｍｍ2］をＳ２とする。
この場合、空調デバイス２０は、Ｓ１／Ｓ２が０．０１０以上であることが好ましい。このような範囲にＳ１／Ｓ２の値を制御することにより、端子２８からハニカム構造体２１に電流が流れる領域の面積（通電面積）を大きくすることができるため、電流の偏りが抑制され、空調デバイス２０内の温度分布を均一にし易くなる。この効果を安定して確保する観点から、Ｓ１／Ｓ２は、０．０５０以上がより好ましく、０．１５０以上が更に好ましい。他方、Ｓ１／Ｓ２が大きいと、空気が流れる領域（セル２４）の面積が小さくなる。そのため、Ｓ１／Ｓ２は０．４３０以下が好ましく、０．３００以下がより好ましく、０．２５０以下が更に好ましい。
この場合、空調デバイス２０は、Ｓ１／Ｓ２が０．０１０以上であることが好ましい。このような範囲にＳ１／Ｓ２の値を制御することにより、端子２８からハニカム構造体２１に電流が流れる領域の面積（通電面積）を大きくすることができるため、電流の偏りが抑制され、空調デバイス２０内の温度分布を均一にし易くなる。この効果を安定して確保する観点から、Ｓ１／Ｓ２は、０．０５０以上がより好ましく、０．１５０以上が更に好ましい。他方、Ｓ１／Ｓ２が大きいと、空気が流れる領域（セル２４）の面積が小さくなる。そのため、Ｓ１／Ｓ２は０．４３０以下が好ましく、０．３００以下がより好ましく、０．２５０以下が更に好ましい。
【0078】
ここで、本明細書において、ハニカム構造体２１の第１端面２３ａ又は第２端面２３ｂの面積とは、外周壁２２、セル２４及び隔壁２５から構成される第１端面２３ａ又は第２端面２３ｂの面積のことを指す。
【0079】
空調デバイス２０は、必要に応じて、一対の電極２６ａ，２６ｂと端子２８との間に中間材を更に備えることができる。
このような構造を有する空調デバイス２０において、端子２８が中間材と接触する面の面積［ｍｍ2］をＳ３、中間材が一対の電極２６ａ，２６ｂと接触する面の面積［ｍｍ2］をＳ４とする。
この場合、空調デバイス２０は、Ｓ４／Ｓ３が０．５０～２．００であることが好ましい。このような範囲にＳ４／Ｓ３の値を制御することにより、一対の電極２６ａ，２６ｂと端子２８との間の電流の流れをスムーズにすることができるため、電流の偏りが抑制され、空調デバイス２０内の温度分布を均一にし易くなる。Ｓ４／Ｓ３が２．００よりも大きくなると、上記の効果（電力の偏りによる局所発熱の抑制効果）は得られる一方で、中間材によって空気の流れが阻害されてしまうため、機能材と空気との接触面積が低下し、機能材の性能が十分に得られ難い。また、Ｓ４／Ｓ３が０．５０未満であると、上記の効果（電力の偏りによる局所発熱の抑制効果）が得られ難い。上記の効果を安定して確保する観点から、Ｓ４／Ｓ３は、０．５０～１．２０がより好ましく、０．８０～１．２０が更に好ましい。
このような構造を有する空調デバイス２０において、端子２８が中間材と接触する面の面積［ｍｍ2］をＳ３、中間材が一対の電極２６ａ，２６ｂと接触する面の面積［ｍｍ2］をＳ４とする。
この場合、空調デバイス２０は、Ｓ４／Ｓ３が０．５０～２．００であることが好ましい。このような範囲にＳ４／Ｓ３の値を制御することにより、一対の電極２６ａ，２６ｂと端子２８との間の電流の流れをスムーズにすることができるため、電流の偏りが抑制され、空調デバイス２０内の温度分布を均一にし易くなる。Ｓ４／Ｓ３が２．００よりも大きくなると、上記の効果（電力の偏りによる局所発熱の抑制効果）は得られる一方で、中間材によって空気の流れが阻害されてしまうため、機能材と空気との接触面積が低下し、機能材の性能が十分に得られ難い。また、Ｓ４／Ｓ３が０．５０未満であると、上記の効果（電力の偏りによる局所発熱の抑制効果）が得られ難い。上記の効果を安定して確保する観点から、Ｓ４／Ｓ３は、０．５０～１．２０がより好ましく、０．８０～１．２０が更に好ましい。
【0080】
なお、中間材は、一対の電極２６ａ，２６ｂと端子２８との間の接続の構造的な自由度を高めるための部材である。
中間材の材質としては、特に限定されず、上記した端子２８の材質と同様にすることができる。また、中間材は、上記した端子２８の材質と異なっていてもよい。この場合、中間材は、はんだ、ろう材、導電性接着剤などから形成することができる。
中間材の材質としては、特に限定されず、上記した端子２８の材質と同様にすることができる。また、中間材は、上記した端子２８の材質と異なっていてもよい。この場合、中間材は、はんだ、ろう材、導電性接着剤などから形成することができる。
【0081】
中間材の大きさ及び形状は、特に限定されない。例えば、外周壁２２上の一対の電極２６ａ，２６ｂの全体に中間材を設けることができる。また、中間材は、外周壁２２上の一対の電極２６ａ，２６ｂの一部に設けてもよいし、外周壁２２上の一対の電極２６ａ，２６ｂの外縁よりも外側に延出するように設けてもよい。さらに、中間材は、隔壁２５上の一対の電極２６ａ，２６ｂの一部に設けてもよく、一部のセル２４を塞ぐように設けてもよい。
中間材の厚さは、特に限定されず、例えば、端子２８の厚さと同程度とすることができる。
中間材の厚さは、特に限定されず、例えば、端子２８の厚さと同程度とすることができる。
【0082】
中間材と端子２８及び一対の電極２６ａ，２６ｂとの接続方法は、電気的に接続されていれば特に限定されず、例えば、拡散接合、機械的な加圧機構、溶接などによって接続することができる。
【0083】
（２－４．機能材含有層２７）
機能材含有層２７は、隔壁２５（最外周のセル２４の場合は、最外周のセル２４を区画形成する隔壁２５及び外周壁２２）の表面上に設けることができる。このように機能材含有層２７を設けることにより、再生時に機能材を加熱し易くなるため、機能材による所望の機能を再生させることができる。
機能材含有層２７は、隔壁２５（最外周のセル２４の場合は、最外周のセル２４を区画形成する隔壁２５及び外周壁２２）の表面上に設けることができる。このように機能材含有層２７を設けることにより、再生時に機能材を加熱し易くなるため、機能材による所望の機能を再生させることができる。
【0084】
機能材含有層２７に含有される機能材としては、所望の機能を発揮させることができる材料であれば特に限定されないが、吸着材、触媒などを用いることができる。吸着材は、空気中の除去対象成分、例えば水蒸気、二酸化炭素、及び揮発成分から選択される一種又は二種以上を吸着する機能を有することが好ましい。また、触媒を用いることにより、除去対象成分を浄化することができる。更に、吸着材による除去対象成分の捕捉機能を高めるなどの目的で、吸着材と触媒とを併用してもよい。
【0085】
吸着材は、除去対象成分、例えば、水蒸気、二酸化炭素及び揮発成分などを－２０～４０℃で吸着し、６０℃以上の高温で離脱することが可能な機能を有することが好ましい。このような機能を有する吸着材としては、ゼオライト、シリカゲル、活性炭、アルミナ、シリカ、低結晶性粘土、非晶質アルミニウムケイ酸塩複合体などが挙げられる。吸着材の種類は、除去対象成分の種類に応じて適宜選択すればよい。吸着材は一種を単独使用してもよく、二種以上を組み合わせて使用してもよい。
【0086】
触媒としては、酸化還元反応を促進させることが可能な機能を有することが好ましい。このような機能を有する触媒としては、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｇなどの金属触媒、ＣｅＯ2、ＺｒＯ2などの酸化物触媒などが挙げられる。触媒は一種を単独使用してもよく、二種以上を組み合わせて使用してもよい。
【0087】
車室の空気中に含まれる揮発成分は、例えば、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）や、ＶＯＣ以外のにおい成分などである。揮発成分の具体例としては、アンモニア、酢酸、イソ吉草酸、ノネナール、ホルムアルデヒド、トルエン、キシレン、パラジクロロベンゼン、エチルベンゼン、スチレン、クロルピリホス、フタル酸ジ－ｎ－ブチル、テトラデカン、フタル酸ジ－２－エチルヘキシル、ダイアジノン、アセトアルデヒド、Ｎ－メチルカルバミン酸－２－（１－メチルプロピル）フェニルなどが挙げられる。
【0088】
機能材含有層２７の厚さは、セル２４の大きさに応じて決定すればよく、特に限定されない。例えば、機能材含有層２７の厚さは、空気との接触を十分確保する観点から、好ましくは２０μｍ以上、より好ましくは２５μｍ以上、更に好ましくは３０μｍ以上である。一方、隔壁２５や外周壁２２から機能材含有層２７が剥離することを抑制する観点から、機能材含有層２７の厚さは、好ましくは４００μｍ以下、より好ましくは３８０μｍ以下、更に好ましくは３５０μｍ以下である。
【0089】
機能材含有層２７の厚さは、以下の手順で測定する。ハニカム構造体２１の流路方向に平行な任意の断面を切り出し、走査型電子顕微鏡などで５０倍程度の断面画像を取得する。また、この断面は、ハニカム構造体２１の流路に直交する断面における重心位置を通るようにする。断面画像から視認される各機能材含有層２７について、断面積をセル２４の流路方向の長さで除することで厚さを算出する。この計算を当該断面画像から視認される全ての機能材含有層２７について行い、全体の平均値を機能材含有層２７の厚さとする。
【0090】
空調デバイス２０内で所望の機能を発揮するという観点から、機能材含有層２７の量は、ハニカム構造体２１の容積に対して、５０～５００ｇ／Ｌであることが好ましく、１００～４００ｇ／Ｌであることがより好ましく、１５０～３５０ｇ／Ｌであることが更に好ましい。なお、ハニカム構造体２１の容積は、ハニカム構造体２１の外形寸法により定まる値である。
【0091】
（２－５．空調デバイス２０の製造方法）
空調デバイス２０の製造方法は、特に限定されず、公知の方法に準じて行うことができる。以下、空調デバイス２０を製造する方法について例示的に説明する。
空調デバイス２０を構成するハニカム構造体２１の製造方法は、成形工程及び焼成工程を含む。
成形工程では、ＢａＣＯ3粉末、ＴｉＯ2粉末、及び希土類の硝酸塩又は水酸化物の粉末を含むセラミックス原料を含有する坏土を成形し、相対密度が６０％以上のハニカム成形体を作製する。
セラミックス原料は、所望する組成となるように各粉末を乾式混合することによって得ることができる。
坏土は、セラミックス原料に、分散媒、バインダ、可塑剤及び分散剤を添加して混練することによって得ることができる。坏土には、シフター、金属酸化物、特性改善剤、導電体粉末などの添加剤を必要に応じて含有させてもよい。
セラミックス原料以外の成分の配合量は、ハニカム成形体の相対密度が６０％以上となるような量であれば特に限定されない。
空調デバイス２０の製造方法は、特に限定されず、公知の方法に準じて行うことができる。以下、空調デバイス２０を製造する方法について例示的に説明する。
空調デバイス２０を構成するハニカム構造体２１の製造方法は、成形工程及び焼成工程を含む。
成形工程では、ＢａＣＯ3粉末、ＴｉＯ2粉末、及び希土類の硝酸塩又は水酸化物の粉末を含むセラミックス原料を含有する坏土を成形し、相対密度が６０％以上のハニカム成形体を作製する。
セラミックス原料は、所望する組成となるように各粉末を乾式混合することによって得ることができる。
坏土は、セラミックス原料に、分散媒、バインダ、可塑剤及び分散剤を添加して混練することによって得ることができる。坏土には、シフター、金属酸化物、特性改善剤、導電体粉末などの添加剤を必要に応じて含有させてもよい。
セラミックス原料以外の成分の配合量は、ハニカム成形体の相対密度が６０％以上となるような量であれば特に限定されない。
【0092】
ここで、本明細書において「ハニカム成形体の相対密度」とは、セラミックス原料全体の真密度に対するハニカム成形体の密度の割合のことを意味する。具体的には、以下の式によって求めることができる。
ハニカム成形体の相対密度（％）＝ハニカム成形体の密度（ｇ／ｃｍ3）／セラミックス原料全体の真密度（ｇ／ｃｍ3）×１００
ハニカム成形体の密度は、純水を媒体とするアルキメデス法により測定することができる。また、セラミックス原料全体の真密度は、各原料の質量を合計した値（ｇ）を、各原料の実の体積を合計した値（ｃｍ3）で除することによって求めることができる。
ハニカム成形体の相対密度（％）＝ハニカム成形体の密度（ｇ／ｃｍ3）／セラミックス原料全体の真密度（ｇ／ｃｍ3）×１００
ハニカム成形体の密度は、純水を媒体とするアルキメデス法により測定することができる。また、セラミックス原料全体の真密度は、各原料の質量を合計した値（ｇ）を、各原料の実の体積を合計した値（ｃｍ3）で除することによって求めることができる。
【0093】
分散媒としては、水、又は水とアルコールなどの有機溶媒との混合溶媒などを挙げることができるが、特に水を好適に用いることができる。
【0094】
バインダとしては、メチルセルロース、ヒドロキシプロポキシルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコールなどの有機バインダを例示することができる。特に、メチルセルロース及びヒドロキシプロポキシルセルロースを併用することが好適である。バインダは一種を単独で使用してもよいし、二種以上を組み合わせて使用してもよいが、アルカリ金属元素を含有していないことが好ましい。
【0095】
可塑剤としては、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリカルボン酸系高分子、アルキルリン酸エステルなどを例示することができる。
【0096】
分散剤には、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸石鹸、ポリアルコールなどの界面活性剤を用いることができる。分散剤は、一種を単独で使用するものであっても、二種以上を組み合わせて使用するものであってもよい。
【0097】
ハニカム成形体は、坏土を押出成形することによって作製することができる。押出成形に際しては、所望の全体形状、セル形状、隔壁厚さ、セル密度などを有する口金を用いることができる。
【0098】
押出成形によって得られるハニカム成形体の相対密度は、６０％以上、好ましくは６５％以上である。このような範囲にハニカム成形体の相対密度を制御することにより、ハニカム成形体を緻密化し、室温における電気抵抗を低下させることが可能となる。なお、ハニカム成形体の相対密度の上限値は、特に限定されないが、一般に８０％、好ましくは７５％である。
【0099】
ハニカム成形体は、焼成工程の前に乾燥させることができる。乾燥方法としては、特に限定されないが、例えば、熱風乾燥、マイクロ波乾燥、誘電乾燥、減圧乾燥、真空乾燥、凍結乾燥などの従来公知の乾燥方法を用いることができる。これらの中でも、成形体全体を迅速かつ均一に乾燥することができる点で、熱風乾燥と、マイクロ波乾燥又は誘電乾燥とを組み合わせた乾燥方法が好ましい。
【0100】
焼成工程は、１１５０～１２５０℃で保持した後、２０～６００℃／時の昇温速度で１３６０～１４３０℃の最高温度に昇温させて０．５～１０時間保持することを含む。
ハニカム成形体を１３６０～１４３０℃の最高温度で０．５～１０時間保持することにより、Ｂａの一部が希土類元素で置換されたＢａＴｉＯ3系結晶粒子を主成分とするハニカム構造体２１を得ることができる。
また、１１５０～１２５０℃で保持することにより、焼成過程で生成するＢａ2ＴｉＯ4結晶粒子が除去され易くなるため、ハニカム構造体２１を緻密化させることができる。
さらに、１１５０～１２５０℃から１３６０～１４３０℃の最高温度までの昇温速度を２０～６００℃／時とすることにより、１．０～１０．０質量％のＢａ6Ｔｉ17Ｏ40結晶粒子をハニカム構造体２１に生成させることができる。
ハニカム成形体を１３６０～１４３０℃の最高温度で０．５～１０時間保持することにより、Ｂａの一部が希土類元素で置換されたＢａＴｉＯ3系結晶粒子を主成分とするハニカム構造体２１を得ることができる。
また、１１５０～１２５０℃で保持することにより、焼成過程で生成するＢａ2ＴｉＯ4結晶粒子が除去され易くなるため、ハニカム構造体２１を緻密化させることができる。
さらに、１１５０～１２５０℃から１３６０～１４３０℃の最高温度までの昇温速度を２０～６００℃／時とすることにより、１．０～１０．０質量％のＢａ6Ｔｉ17Ｏ40結晶粒子をハニカム構造体２１に生成させることができる。
【0101】
１１５０～１２５０℃での保持時間は、特に限定されないが、好ましくは０．５～１０時間である。このような保持時間とすることにより、焼成過程で生成するＢａ2ＴｉＯ4結晶粒子が安定して除去され易くなる。
【0102】
焼成工程は、昇温時に９００～９５０℃で０．５～５時間保持することを含むことが好ましい。９００～９５０℃で０．５～５時間保持することにより、ＢａＣＯ3が効率良く分解し、所定の組成を有するハニカム構造体２１が得られ易くなる。
【0103】
なお、焼成工程の前には、バインダを除去するための脱脂工程を行ってもよい。脱脂工程の雰囲気は、有機成分を完全に分解するために大気雰囲気とすることが好ましい。
また、焼成工程の雰囲気も、電気特性の制御と製造コストの観点から大気雰囲気とすることが好ましい。
焼成工程や脱脂工程に用いられる焼成炉としては、特に限定されないが、電気炉、ガス炉などを用いることができる。
また、焼成工程の雰囲気も、電気特性の制御と製造コストの観点から大気雰囲気とすることが好ましい。
焼成工程や脱脂工程に用いられる焼成炉としては、特に限定されないが、電気炉、ガス炉などを用いることができる。
【0104】
このようにして得られたハニカム構造体２１に、一対の電極２６ａ，２６ｂを形成する。一対の電極２６ａ，２６ｂは、スパッタリング、蒸着、電解析出、化学析出のような金属析出法によって形成することができる。また、一対の電極２６ａ，２６ｂは、電極ペーストを塗布した後、焼き付けることによっても形成することもできる。さらに、一対の電極２６ａ，２６ｂは、溶射によって形成することもできる。一対の電極２６ａ，２６ｂは単層で構成してもよいが、組成の異なる複数の電極層で構成することもできる。以下、一対の電極２６ａ，２６ｂの代表的な形成方法を説明する。
【0105】
まず、電極材、有機バインダ及び分散媒を含む電極スラリーを調製し、ハニカム構造体２１の第１端面２３ａ又は第２端面２３ｂに塗布する。分散媒は、水、有機溶媒（例：トルエン、キシレン、エタノール、ｎ－ブタノール、酢酸エチル、酢酸ブチル、テルピネオール、ジヒドロテルピネオール、テキサノール、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテル）又はこれらの混合液とすることができる。ハニカム構造体２１の外周の余分なスラリーをブロー及び拭き取りによって除去する。その後、スラリーを乾燥させることによってハニカム構造体２１の第１端面２３ａ又は第２端面２３ｂに一対の電極２６ａ，２６ｂを形成することができる。乾燥は、例えば１２０～６００℃程度の温度にヒーターエレメントを加熱しながら行うことができる。塗布、スラリー除去、及び乾燥の一連の工程は１回のみ実施してもよいが、複数回繰り返すことによって所望の厚さの一対の電極２６ａ，２６ｂを設けることができる。
【0106】
次に、一対の電極２６ａ，２６ｂの所定の位置に端子２８を配置し、一対の電極２６ａ，２６ｂと端子２８とを接続する。一対の電極２６ａ，２６ｂと端子２８との接続方法としては、上述の方法を用いることができる。
なお、端子２８の設置は、下記の機能材含有層２７を形成した後に行ってもよい。
なお、端子２８の設置は、下記の機能材含有層２７を形成した後に行ってもよい。
【0107】
次いで、ハニカム構造体２１の隔壁２５などの表面に機能材含有層２７を形成する。
機能材含有層２７の形成方法は、特に限定されないが、例えば、以下の工程により形成可能である。機能材、有機バインダ及び分散媒を含むスラリーにハニカム構造体２１を所定時間浸漬し、ハニカム構造体２１の端面及び外周の余分なスラリーをブロー及び拭き取りによって除去する。分散媒は、水、有機溶媒（例：トルエン、キシレン、エタノール、ｎ－ブタノール、酢酸エチル、酢酸ブチル、テルピネオール、ジヒドロテルピネオール、テキサノール、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテル）又はこれらの混合液とすることができる。その後、スラリーを乾燥させることによって隔壁２５の表面に機能材含有層２７を形成することができる。乾燥は、例えば１２０～６００℃程度の温度にハニカム構造体２１を加熱しながら行うことができる。浸漬、スラリー除去、及び乾燥の一連の工程は１回のみ実施してもよいが、複数回繰り返すことによって所望の厚さの機能材含有層２７を隔壁２５などの表面に設けることができる。
機能材含有層２７の形成方法は、特に限定されないが、例えば、以下の工程により形成可能である。機能材、有機バインダ及び分散媒を含むスラリーにハニカム構造体２１を所定時間浸漬し、ハニカム構造体２１の端面及び外周の余分なスラリーをブロー及び拭き取りによって除去する。分散媒は、水、有機溶媒（例：トルエン、キシレン、エタノール、ｎ－ブタノール、酢酸エチル、酢酸ブチル、テルピネオール、ジヒドロテルピネオール、テキサノール、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテル）又はこれらの混合液とすることができる。その後、スラリーを乾燥させることによって隔壁２５の表面に機能材含有層２７を形成することができる。乾燥は、例えば１２０～６００℃程度の温度にハニカム構造体２１を加熱しながら行うことができる。浸漬、スラリー除去、及び乾燥の一連の工程は１回のみ実施してもよいが、複数回繰り返すことによって所望の厚さの機能材含有層２７を隔壁２５などの表面に設けることができる。
【0108】
（３．制御部３０）
制御部３０は、空調デバイス２０を制御する部分であり、空調デバイス２０と電気的に接続されている。制御部３０は、空調デバイス２０の一対の電極２６ａ，２６ｂに電圧を印加するためのバッテリーなどの電源（図示していない）を制御することにより、ハニカム構造体２１の加熱状態を調整することができる。
また、制御部３０は、切替バルブ４０にも電気的に接続されており、切替バルブ４０も制御することができる。さらに、制御部３０は、通風機（図示していない）にも電気的に接続させて通風機を制御することもできる。
制御部３０は、空調デバイス２０を制御する部分であり、空調デバイス２０と電気的に接続されている。制御部３０は、空調デバイス２０の一対の電極２６ａ，２６ｂに電圧を印加するためのバッテリーなどの電源（図示していない）を制御することにより、ハニカム構造体２１の加熱状態を調整することができる。
また、制御部３０は、切替バルブ４０にも電気的に接続されており、切替バルブ４０も制御することができる。さらに、制御部３０は、通風機（図示していない）にも電気的に接続させて通風機を制御することもできる。
【0109】
制御部３０としては、特に限定されないが、一般にＥＣＵ（Engine (electronic) Control Unit）である。ＥＣＵは、各種演算処理を実行するＣＰＵ、その制御に必要なプログラムやデータが記憶されたＲＯＭ、ＣＰＵでの演算結果などが一時的に記憶されるＲＡＭ、外部との間で信号を入出力するための入出力ポートを備える。制御部３０は、ハニカム構造体２１に流れる電流及び電圧の大きさから抵抗を算出し、その結果に基づいて一対の電極２６ａ，２６ｂに対する電圧印加の要否を決定する。
【0110】
制御部３０は、車室中の空気に含まれる除去対象成分を捕捉（除去）するモードの場合、第１経路１０ａを空気が流通するように切替バルブ４０を切替え、通風機を起動させる。このとき、空調デバイス２０は加熱しない。このように制御することにより、車室中の空気の浄化又は除湿などが行われる。具体的には、車室からの空気は、空調ダクト１０を通って空調デバイス２０に流入し、空調デバイス２０を通過する間に車室中の空気に含まれる除去対象成分が機能材含有層２７によって捕捉される。そして、空調デバイス２０から流出した、浄化又は除湿などが行われた空気は、第１経路１０ａを通って車室へと返送される。
【0111】
制御部３０は、機能材含有層２７を再生するモードの場合、第２経路１０ｂを空気が流通するように切替バルブ４０を切替え、一対の電極２６ａ，２６ｂに電圧を印加するとともに通風機を起動させる。このように制御することにより、機能材含有層２７の再生が行われる。具体的には、車室からの空気は、空調ダクト１０を通って空調デバイス２０に流入し、空調デバイス２０を通過する間に、機能材含有層２７に捕捉された除去対象成分を離脱又は反応させる。そして、空調デバイス２０から流出した除去対象成分を含む空気は、第２経路１０ｂを通って車外へと排出される。なお、一対の電極２６ａ，２６ｂに対する電圧印加を停止するタイミングは、上記で説明した通りである。
【0112】
機能材含有層２７を再生するモードにおいて、機能材に捕捉などされた除去対象成分の離脱を促進するため、機能材の種類に応じて離脱温度以上に機能材を加熱することが好ましい。例えば、機能材として吸着材を使用する場合は機能材の少なくとも一部、好ましくは全部を７０～１５０℃に加熱することが好ましく、８０～１４０℃に加熱することがより好ましく、９０～１３０℃に加熱することが更に好ましい。
【0113】
上記の制御を安定して行う観点から、空調デバイス２０は車室に近い位置に配置されることが望ましい。したがって、感電防止などの観点から、空調デバイス２０の駆動電圧が６０Ｖ以下であることが好ましい。空調デバイス２０に用いられているハニカム構造体２１は、室温における電気抵抗が低いため、この低い駆動電圧でのハニカム構造体２１の加熱が可能である。なお、駆動電圧の下限は、特に限定されないが、１０Ｖ以上であることが好ましい。駆動電圧が１０Ｖ未満であると、ハニカム構造体２１の加熱時の電流が大きくなるため、導線を太くする必要がある。
【0114】
＜空調デバイスの再生方法＞
本発明の実施形態に係る空調デバイスの再生方法は、車両における空調デバイスの再生に好適に利用可能である。
図２Ａ及び２Ｂに示されるように、本発明の実施形態に係る空調デバイスの再生方法に用いられる空調デバイス２０は、外周壁２２と、外周壁２２の内側に配設され、第１端面２３ａから第２端面２３ｂまで延びる流路となる複数のセル２４を区画形成する隔壁２５とを有し、少なくとも隔壁２５がＰＴＣ特性を有する材料で構成されたハニカム構造体２１と、ハニカム構造体２１に設けられた一対の電極２６ａ，２６ｂと、隔壁２５の表面上に形成された機能材含有層２７とを含む。空調デバイス２０は、一対の電極２６ａ，２６ｂに接続された端子２８を更に含むことができる。
なお、空調デバイス２０の詳細については、上記で説明した通りであるため、その説明を省略する。
本発明の実施形態に係る空調デバイスの再生方法は、車両における空調デバイスの再生に好適に利用可能である。
図２Ａ及び２Ｂに示されるように、本発明の実施形態に係る空調デバイスの再生方法に用いられる空調デバイス２０は、外周壁２２と、外周壁２２の内側に配設され、第１端面２３ａから第２端面２３ｂまで延びる流路となる複数のセル２４を区画形成する隔壁２５とを有し、少なくとも隔壁２５がＰＴＣ特性を有する材料で構成されたハニカム構造体２１と、ハニカム構造体２１に設けられた一対の電極２６ａ，２６ｂと、隔壁２５の表面上に形成された機能材含有層２７とを含む。空調デバイス２０は、一対の電極２６ａ，２６ｂに接続された端子２８を更に含むことができる。
なお、空調デバイス２０の詳細については、上記で説明した通りであるため、その説明を省略する。
【0115】
空調デバイス２０を再生する場合、一対の電極２６ａ，２６ｂに対して電圧印加を行い、ハニカム構造体２１を加熱することにより行われる。これにより、機能材含有層２７に捕捉された除去対象成分が機能材含有層２７から脱離又は反応して放出されるため、機能材含有層２７が再生する。
また、一対の電極２６ａ，２６ｂに対する電圧印加は、ハニカム構造体２１のキュリー点に到達した段階で停止する。このような段階で電圧印加を停止することにより、機能材含有層２７の再生に過剰の電力が投入されることを抑制できる。また、機能材含有層２７の過剰な発熱が抑制されるため、機能材含有層２７の熱劣化を抑制することもできる。
また、一対の電極２６ａ，２６ｂに対する電圧印加は、ハニカム構造体２１のキュリー点に到達した段階で停止する。このような段階で電圧印加を停止することにより、機能材含有層２７の再生に過剰の電力が投入されることを抑制できる。また、機能材含有層２７の過剰な発熱が抑制されるため、機能材含有層２７の熱劣化を抑制することもできる。
【0116】
ハニカム構造体２１のキュリー点に到達した段階は、ハニカム構造体２１の初期抵抗に対する電圧印加時の経時抵抗の抵抗比を算出することにより判断されることが好ましい。このようにしてハニカム構造体２１のキュリー点に到達した段階を判断することにより、ハニカム構造体２１のキュリー点を予め求めた上でハニカム構造体２１の温度を継続的に測定することが不要となるため、制御部３０による電圧印加状態の制御が容易になる。
【0117】
一対の電極２６ａ，２６ｂに対する電圧印加は、所定の時間あたりの抵抗比変動量を算出し、抵抗比変動量の最大値を確認した後、抵抗比変動量が、抵抗比変動量の最大値の２／３以下となった段階で停止することが好ましく、抵抗比変動量の最大値の１／２以下となった段階で停止することがより好ましい。このような構成とすることにより、ハニカム構造体２１のキュリー点に到達した段階で一対の電極２６ａ，２６ｂに対する電圧印加を安定して停止することができる。
【0118】
抵抗比変動量を算出するための所定の時間は、特に限定されないが、５～２５秒であることが好ましい。このような範囲であれば、抵抗の測定頻度を最小限に抑えつつ、抵抗比の変動量を確実に捉えることができる。
【符号の説明】
【0119】
１０ 空調ダクト
１０ａ 第１経路
１０ｂ 第２経路
２０ 空調デバイス
２１ ハニカム構造体
２２ 外周壁
２３ａ 第１端面
２３ｂ 第２端面
２４ セル
２５ 隔壁
２６ａ，２６ｂ 一対の電極
２７ 機能材含有層
２８ 端子
３０ 制御部
４０ 切替バルブ
１００ 車両用空調システム
１０ａ 第１経路
１０ｂ 第２経路
２０ 空調デバイス
２１ ハニカム構造体
２２ 外周壁
２３ａ 第１端面
２３ｂ 第２端面
２４ セル
２５ 隔壁
２６ａ，２６ｂ 一対の電極
２７ 機能材含有層
２８ 端子
３０ 制御部
４０ 切替バルブ
１００ 車両用空調システム
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3】
