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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】P2024144205
(43)【公開日】2024-10-11
(54)【発明の名称】ヒーターエレメント組立物
(51)【国際特許分類】
H05B 3/14 20060101AFI20241003BHJP
【ＦＩ】
H05B3/14 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】18
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024037400
(22)【出願日】2024-03-11
(31)【優先権主張番号】P 2023056760
(32)【優先日】2023-03-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(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】宮入 由紀夫
(72)【発明者】
【氏名】昆野 由規
【テーマコード（参考）】
3K092
【Ｆターム（参考）】
3K092PP15
3K092QA08
3K092QB05
3K092QB21
3K092QB37
3K092VV31
3K092VV34
(57)【要約】
【課題】ＰＴＣ特性をもつハニカム構造部を備えるヒーターエレメント及び枠体を備えるヒーターエレメント組立物であって、当該ヒーターエレメントに対する保護性能に優れ、且つ、熱損低減にも寄与するヒーターエレメント組立物を提供する。
【解決手段】ヒーターエレメント、緩衝材及び枠体を備えるヒーターエレメント組立物であって、前記ヒーターエレメントは、外周壁と、前記外周壁の内周側に配設され、第一端面から第二端面まで延びる流路を形成する複数のセルを区画形成する隔壁であって、ＰＴＣ特性を有する材料を含有する隔壁とを有し、通電発熱可能なハニカム構造部を備え；前記枠体は、前記ハニカム構造部の前記外周壁の外周面に、前記緩衝材を介して嵌合する内周面をもつ樹脂製の第一枠部を有する、ヒーターエレメント組立物。
【選択図】図２Ａ
【解決手段】ヒーターエレメント、緩衝材及び枠体を備えるヒーターエレメント組立物であって、前記ヒーターエレメントは、外周壁と、前記外周壁の内周側に配設され、第一端面から第二端面まで延びる流路を形成する複数のセルを区画形成する隔壁であって、ＰＴＣ特性を有する材料を含有する隔壁とを有し、通電発熱可能なハニカム構造部を備え；前記枠体は、前記ハニカム構造部の前記外周壁の外周面に、前記緩衝材を介して嵌合する内周面をもつ樹脂製の第一枠部を有する、ヒーターエレメント組立物。
【選択図】図２Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ヒーターエレメント、緩衝材及び枠体を備えるヒーターエレメント組立物であって、
前記ヒーターエレメントは、
外周壁と、前記外周壁の内周側に配設され、第一端面から第二端面まで延びる流路を形成する複数のセルを区画形成する隔壁であって、ＰＴＣ特性を有する材料を含有する隔壁とを有し、通電発熱可能なハニカム構造部；
前記第一端面を形成する隔壁の表面の一部又は全部を被覆する第一電極層；
前記第二端面を形成する隔壁の表面の一部又は全部を被覆する第二電極層；
前記第一電極層の外表面に接続されている第一端子；及び
前記第二電極層の外表面に接続されている第二端子；
を有し、
前記枠体は、
前記ハニカム構造部の前記外周壁の外周面に、前記緩衝材を介して嵌合する内周面をもつ樹脂製の第一枠部を有する、
ヒーターエレメント組立物。
前記ヒーターエレメントは、
外周壁と、前記外周壁の内周側に配設され、第一端面から第二端面まで延びる流路を形成する複数のセルを区画形成する隔壁であって、ＰＴＣ特性を有する材料を含有する隔壁とを有し、通電発熱可能なハニカム構造部；
前記第一端面を形成する隔壁の表面の一部又は全部を被覆する第一電極層；
前記第二端面を形成する隔壁の表面の一部又は全部を被覆する第二電極層；
前記第一電極層の外表面に接続されている第一端子；及び
前記第二電極層の外表面に接続されている第二端子；
を有し、
前記枠体は、
前記ハニカム構造部の前記外周壁の外周面に、前記緩衝材を介して嵌合する内周面をもつ樹脂製の第一枠部を有する、
ヒーターエレメント組立物。
【請求項2】
前記第一枠部を構成する樹脂は、ＡＳＴＭ Ｄ７８５－２００８ Ｒ１５に準拠して測定されるロックウェル硬さが１５０ＨＲＲ以下であるか、及び／又は、１２０ＨＲＭ以下である請求項１に記載のヒーターエレメント組立物。
【請求項3】
前記第一枠部を構成する樹脂は、ＪＩＳ Ｋ７１９１－１：２０１５に準拠して測定される荷重たわみ温度が１４５℃以上である請求項１又は２に記載のヒーターエレメント組立物。
【請求項4】
前記第一枠部を構成する樹脂は、融点が２５０℃以上である請求項１又は２に記載のヒーターエレメント組立物。
【請求項5】
前記第一枠部を構成する樹脂は、ＪＩＳ Ｒ１６１１：２０１０に準拠して測定される２５℃における熱伝導率が０．５Ｗ／ｍ／Ｋ以下である請求項１又は２に記載のヒーターエレメント組立物。
【請求項6】
前記第一枠部を構成する樹脂は、ＪＩＳ Ｃ２１３９：２００８に準拠して測定される２５℃における体積抵抗率が１．０×１０16Ω・ｃｍ以上である請求項１又は２に記載のヒーターエレメント組立物。
【請求項7】
前記第一枠部を構成する樹脂は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）及びポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）から選択される一種又は二種を含有する請求項１又は２に記載のヒーターエレメント組立物。
【請求項8】
前記緩衝材のヤング率が０．０５～０．３ＭＰａである請求項１又は２に記載のヒーターエレメント組立物。
【請求項9】
前記緩衝材がシリコンゴムスポンジ製である請求項１又は２に記載のヒーターエレメント組立物。
【請求項10】
前記緩衝材の圧縮方向の厚みが０．５～５．０ｍｍである請求項１又は２に記載のヒーターエレメント組立物。
【請求項11】
前記第一端面及び前記第二端面の面積が５０～１５０ｃｍ2である請求項１又は２に記載のヒーターエレメント組立物。
【請求項12】
前記第一端面の外周輪郭よりも内周側に向かって延設され、前記第一端面の外周部の少なくとも一部を囲う樹脂製の第二枠部と、
前記第二端面の外周輪郭よりも内周側に向かって配設され、前記第二端面の外周部の少なくとも一部を囲う樹脂製の第三枠部と、
を有する請求項１又は２に記載のヒーターエレメント組立物。
前記第二端面の外周輪郭よりも内周側に向かって配設され、前記第二端面の外周部の少なくとも一部を囲う樹脂製の第三枠部と、
を有する請求項１又は２に記載のヒーターエレメント組立物。
【請求項13】
前記第二枠部が前記第一端面を囲う領域の幅は、前記第一端面の外周輪郭から前記第一端面の重心に向かう方向の長さで表して１０ｍｍ以下である、及び／又は
前記第三枠部が前記第二端面を囲う領域の幅は、前記第二端面の外周輪郭から前記第二端面の重心に向かう方向の長さで表して１０ｍｍ以下である、
請求項１２に記載のヒーターエレメント組立物。
前記第三枠部が前記第二端面を囲う領域の幅は、前記第二端面の外周輪郭から前記第二端面の重心に向かう方向の長さで表して１０ｍｍ以下である、
請求項１２に記載のヒーターエレメント組立物。
【請求項14】
前記枠体は、一対の半割れ部材が、前記ハニカム構造部の前記流路の延びる方向に対して垂直な方向から連結することによって形成されている請求項１又は２に記載のヒーターエレメント組立物。
【請求項15】
前記一対の半割れ部材は、嵌合構造によって連結されている請求項１４に記載のヒーターエレメント組立物。
【請求項16】
前記枠体は、前記第一枠部を有する樹脂製の第一管状分割部と、前記第一管状分割部の内周面に嵌合可能な外周面を有する樹脂製の第二管状分割部とが、前記ハニカム構造部の前記流路の延びる方向に対して平行な方向から連結することによって形成されている請求項１又は２に記載のヒーターエレメント組立物。
【請求項17】
前記第一管状分割部の内周面は、前記ハニカム構造部の前記外周壁の外周面に前記緩衝材を介して嵌合する第一内周面と、前記第一内周面の一端に連結し、前記第一内周面の一端から遠ざかるにつれて拡径する第二内周面と、前記第二内周面の一端に連結し、前記第二内周面の一端から遠ざかるにつれて縮径する第三内周面とを有し、
前記第二管状分割部の外周面は、前記第二内周面に嵌合する第一外周面と、前記第三内周面に嵌合する第二外周面を有する、
請求項１６に記載のヒーターエレメント組立物。
前記第二管状分割部の外周面は、前記第二内周面に嵌合する第一外周面と、前記第三内周面に嵌合する第二外周面を有する、
請求項１６に記載のヒーターエレメント組立物。
【請求項18】
前記ハニカム構造部の前記隔壁の少なくとも一部並びに前記第一電極層及び第二電極層の少なくとも一部が、水、二酸化炭素、及び有機ガス成分から選択される一種又は二種以上を吸着可能な吸着剤で被覆されている請求項１又は２に記載のヒーターエレメント組立物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ヒーターエレメント及び枠体を備えるヒーターエレメント組立物に関する。
【背景技術】
【0002】
自動車等の各種車両において、車室環境の改善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等の有害な揮発成分を除去すること等が挙げられる。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悪化を招く。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】
そこで、特許文献１及び特許文献２には、車室の空気中の水蒸気及びＣＯ2等の除去対象成分を吸着材等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室浄化システムが開示されている。このような車室浄化システムでは、除去対象成分の捕捉性能を確保するために空気と機能材との接触ができるだけ多いこと、及び機能材の再生を促進するために機能材を所定の温度に加熱できることが求められる。再生は、例えば、機能材に吸着した物質を酸化反応により除去する方法、及び、機能材に吸着した物質を脱離させて排出する方法等により行われるが、何れにしても吸着物質に応じて機能材を適切な温度に加熱することが必要である。
【0004】
加熱手段としては、熱効率の観点から蒸気圧縮ヒートポンプが優れているが、蒸気圧縮ヒートポンプは外気が極低温の時に作動が困難であること、及び車両始動時に急速に車室を温めることが困難であるといった問題がある。そこで、蒸気圧縮ヒートポンプを主たる加熱装置として使用しつつ、車両始動時の急速加熱が必要なときや外気温が非常に低い時に、ジュール熱を利用したヒーターエレメントを補助的に活用することは実用的であると考えられる。
【0005】
しかしながら、ジュール熱を利用したヒーターエレメントは、大型化し易く、車内スペースを圧迫するという問題がある。このため、よりコンパクトなヒーターエレメントが提供されることが望ましい。この点、ＰＴＣ特性をもつハニカム構造部を備えるヒーターエレメントは、単位体積当たりの熱伝達面積を大きくすることができ、また、過剰発熱を防止できるため有利であることが知られている（特許文献３）。
【0006】
特許文献３には、外周側壁と、外周側壁の内側に配設され、第１の底面から第２の底面まで流路を形成する複数のセルを区画形成するＰＴＣ特性をもつ隔壁と、を有する柱状ハニカム構造部を備えるヒーターエレメントが記載されている。特許文献３には、一対の電極をヒーターエレメントに接合した上で、一対の電極間に電圧を印加することで発熱させることも記載されている。
【0007】
また、特許文献４には、多数の貫通孔を有する正特性磁器により発熱体の全部または一部を構成し、その貫通孔に気体又は液体を対流させる手段を備えたことを特徴とする発熱装置が記載されている。そして、正特性磁器（ＰＴＣＲ）とファンを円筒状の枠の中に対置させ、ＰＴＣＲを耐熱性の絶縁性支持体で枠に固定したことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開２０２０－１０４７７４号公報
【特許文献2】特開２０２０－１１１２８２号公報
【特許文献3】国際公開第２０２０／０３６０６７号
【特許文献4】特開昭４９－１１４１３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
ＰＴＣ特性をもつハニカム構造部を備えるヒーターエレメントを車両に設置する場合は、車両の空調システムであるＨＶＡＣ内の通風路内に設置されることが想定される。この場合、ヒーターエレメントを枠体で保護した状態で設置することが好ましいと考えられる。この点、特許文献４にはＰＴＣＲを耐熱性の絶縁性支持体で枠に固定したことが記載されているものの、ＰＴＣＲの保護及び熱損低減の観点では検討が不十分である。
【0010】
本発明は上記事情に鑑みて創作されたものであり、一実施形態において、ＰＴＣ特性をもつハニカム構造部を備えるヒーターエレメント及び枠体を備えるヒーターエレメント組立物であって、当該ヒーターエレメントに対する保護性能に優れ、且つ、熱損低減及び熱応力低減にも寄与するヒーターエレメント組立物を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明者は上記課題を解決すべく鋭意検討したところ、ＰＴＣ特性をもつハニカム構造部を備えるヒーターエレメントを、外周面側から緩衝材を介して樹脂製の枠体で保護することが有利であることを見出した。当該知見に基づき完成した本発明は以下のように例示される。
【0012】
［１］
ヒーターエレメント、緩衝材及び枠体を備えるヒーターエレメント組立物であって、
前記ヒーターエレメントは、
外周壁と、前記外周壁の内周側に配設され、第一端面から第二端面まで延びる流路を形成する複数のセルを区画形成する隔壁であって、ＰＴＣ特性を有する材料を含有する隔壁とを有し、通電発熱可能なハニカム構造部；
前記第一端面を形成する隔壁の表面の一部又は全部を被覆する第一電極層；
前記第二端面を形成する隔壁の表面の一部又は全部を被覆する第二電極層；
前記第一電極層の外表面に接続されている第一端子；及び
前記第二電極層の外表面に接続されている第二端子；
を有し、
前記枠体は、
前記ハニカム構造部の前記外周壁の外周面に、前記緩衝材を介して嵌合する内周面をもつ樹脂製の第一枠部を有する、
ヒーターエレメント組立物。
［２］
前記第一枠部を構成する樹脂は、ＡＳＴＭ Ｄ７８５－２００８ Ｒ１５に準拠して測定されるロックウェル硬さが１５０ＨＲＲ以下であるか、及び／又は、１２０ＨＲＭ以下である［１］に記載のヒーターエレメント組立物。
［３］
前記第一枠部を構成する樹脂は、ＪＩＳ Ｋ７１９１－１：２０１５に準拠して測定される荷重たわみ温度が１４５℃以上である［１］又は［２］に記載のヒーターエレメント組立物。
［４］
前記第一枠部を構成する樹脂は、融点が２５０℃以上である［１］～［３］の何れか一項に記載のヒーターエレメント組立物。
［５］
前記第一枠部を構成する樹脂は、ＪＩＳ Ｒ１６１１：２０１０に準拠して測定される２５℃における熱伝導率が０．５Ｗ／ｍ／Ｋ以下である［１］～［４］の何れか一項に記載のヒーターエレメント組立物。
［６］
前記第一枠部を構成する樹脂は、ＪＩＳ Ｃ２１３９：２００８に準拠して測定される２５℃における体積抵抗率が１．０×１０16Ω・ｃｍ以上である［１］～［５］の何れか一項に記載のヒーターエレメント組立物。
［７］
前記第一枠部を構成する樹脂は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）及びポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）から選択される一種又は二種を含有する［１］～［６］の何れか一項に記載のヒーターエレメント組立物。
［８］
前記緩衝材のヤング率が０．０５～０．３ＭＰａである［１］～［７］の何れか一項に記載のヒーターエレメント組立物。
［９］
前記緩衝材がシリコンゴムスポンジ製である［１］～［８］の何れか一項に記載のヒーターエレメント組立物。
［１０］
前記緩衝材の圧縮方向の厚みが０．５～５．０ｍｍである［１］～［９］の何れか一項に記載のヒーターエレメント組立物。
［１１］
前記第一端面及び前記第二端面の面積が５０～１５０ｃｍ2である［１］～［１０］の何れか一項に記載のヒーターエレメント組立物。
［１２］
前記第一端面の外周輪郭よりも内周側に向かって延設され、前記第一端面の外周部の少なくとも一部を囲う樹脂製の第二枠部と、
前記第二端面の外周輪郭よりも内周側に向かって配設され、前記第二端面の外周部の少なくとも一部を囲う樹脂製の第三枠部と、
を有する［１］～［１１］の何れか一項に記載のヒーターエレメント組立物。
［１３］
前記第二枠部が前記第一端面を囲う領域の幅は、前記第一端面の外周輪郭から前記第一端面の重心に向かう方向の長さで表して１０ｍｍ以下である、及び／又は
前記第三枠部が前記第二端面を囲う領域の幅は、前記第二端面の外周輪郭から前記第二端面の重心に向かう方向の長さで表して１０ｍｍ以下である、
［１２］に記載のヒーターエレメント組立物。
［１４］
前記枠体は、一対の半割れ部材が、前記ハニカム構造部の前記流路の延びる方向に対して垂直な方向から連結することによって形成されている［１］～［１３］の何れか一項に記載のヒーターエレメント組立物。
［１５］
前記一対の半割れ部材は、嵌合構造によって連結されている［１４］に記載のヒーターエレメント組立物。
［１６］
前記枠体は、前記第一枠部を有する樹脂製の第一管状分割部と、前記第一管状分割部の内周面に嵌合可能な外周面を有する樹脂製の第二管状分割部とが、前記ハニカム構造部の前記流路の延びる方向に対して平行な方向から連結することによって形成されている［１］～［１５］の何れか一項に記載のヒーターエレメント組立物。
［１７］
前記第一管状分割部の内周面は、前記ハニカム構造部の前記外周壁の外周面に前記緩衝材を介して嵌合する第一内周面と、前記第一内周面の一端に連結し、前記第一内周面の一端から遠ざかるにつれて拡径する第二内周面と、前記第二内周面の一端に連結し、前記第二内周面の一端から遠ざかるにつれて縮径する第三内周面とを有し、
前記第二管状分割部の外周面は、前記第二内周面に嵌合する第一外周面と、前記第三内周面に嵌合する第二外周面を有する、
［１６］に記載のヒーターエレメント組立物。
［１８］
前記ハニカム構造部の前記隔壁の少なくとも一部並びに前記第一電極層及び第二電極層の少なくとも一部が、水、二酸化炭素、及び有機ガス成分から選択される一種又は二種以上を吸着可能な吸着剤で被覆されている［１］～［１７］の何れか一項に記載のヒーターエレメント組立物。
ヒーターエレメント、緩衝材及び枠体を備えるヒーターエレメント組立物であって、
前記ヒーターエレメントは、
外周壁と、前記外周壁の内周側に配設され、第一端面から第二端面まで延びる流路を形成する複数のセルを区画形成する隔壁であって、ＰＴＣ特性を有する材料を含有する隔壁とを有し、通電発熱可能なハニカム構造部；
前記第一端面を形成する隔壁の表面の一部又は全部を被覆する第一電極層；
前記第二端面を形成する隔壁の表面の一部又は全部を被覆する第二電極層；
前記第一電極層の外表面に接続されている第一端子；及び
前記第二電極層の外表面に接続されている第二端子；
を有し、
前記枠体は、
前記ハニカム構造部の前記外周壁の外周面に、前記緩衝材を介して嵌合する内周面をもつ樹脂製の第一枠部を有する、
ヒーターエレメント組立物。
［２］
前記第一枠部を構成する樹脂は、ＡＳＴＭ Ｄ７８５－２００８ Ｒ１５に準拠して測定されるロックウェル硬さが１５０ＨＲＲ以下であるか、及び／又は、１２０ＨＲＭ以下である［１］に記載のヒーターエレメント組立物。
［３］
前記第一枠部を構成する樹脂は、ＪＩＳ Ｋ７１９１－１：２０１５に準拠して測定される荷重たわみ温度が１４５℃以上である［１］又は［２］に記載のヒーターエレメント組立物。
［４］
前記第一枠部を構成する樹脂は、融点が２５０℃以上である［１］～［３］の何れか一項に記載のヒーターエレメント組立物。
［５］
前記第一枠部を構成する樹脂は、ＪＩＳ Ｒ１６１１：２０１０に準拠して測定される２５℃における熱伝導率が０．５Ｗ／ｍ／Ｋ以下である［１］～［４］の何れか一項に記載のヒーターエレメント組立物。
［６］
前記第一枠部を構成する樹脂は、ＪＩＳ Ｃ２１３９：２００８に準拠して測定される２５℃における体積抵抗率が１．０×１０16Ω・ｃｍ以上である［１］～［５］の何れか一項に記載のヒーターエレメント組立物。
［７］
前記第一枠部を構成する樹脂は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）及びポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）から選択される一種又は二種を含有する［１］～［６］の何れか一項に記載のヒーターエレメント組立物。
［８］
前記緩衝材のヤング率が０．０５～０．３ＭＰａである［１］～［７］の何れか一項に記載のヒーターエレメント組立物。
［９］
前記緩衝材がシリコンゴムスポンジ製である［１］～［８］の何れか一項に記載のヒーターエレメント組立物。
［１０］
前記緩衝材の圧縮方向の厚みが０．５～５．０ｍｍである［１］～［９］の何れか一項に記載のヒーターエレメント組立物。
［１１］
前記第一端面及び前記第二端面の面積が５０～１５０ｃｍ2である［１］～［１０］の何れか一項に記載のヒーターエレメント組立物。
［１２］
前記第一端面の外周輪郭よりも内周側に向かって延設され、前記第一端面の外周部の少なくとも一部を囲う樹脂製の第二枠部と、
前記第二端面の外周輪郭よりも内周側に向かって配設され、前記第二端面の外周部の少なくとも一部を囲う樹脂製の第三枠部と、
を有する［１］～［１１］の何れか一項に記載のヒーターエレメント組立物。
［１３］
前記第二枠部が前記第一端面を囲う領域の幅は、前記第一端面の外周輪郭から前記第一端面の重心に向かう方向の長さで表して１０ｍｍ以下である、及び／又は
前記第三枠部が前記第二端面を囲う領域の幅は、前記第二端面の外周輪郭から前記第二端面の重心に向かう方向の長さで表して１０ｍｍ以下である、
［１２］に記載のヒーターエレメント組立物。
［１４］
前記枠体は、一対の半割れ部材が、前記ハニカム構造部の前記流路の延びる方向に対して垂直な方向から連結することによって形成されている［１］～［１３］の何れか一項に記載のヒーターエレメント組立物。
［１５］
前記一対の半割れ部材は、嵌合構造によって連結されている［１４］に記載のヒーターエレメント組立物。
［１６］
前記枠体は、前記第一枠部を有する樹脂製の第一管状分割部と、前記第一管状分割部の内周面に嵌合可能な外周面を有する樹脂製の第二管状分割部とが、前記ハニカム構造部の前記流路の延びる方向に対して平行な方向から連結することによって形成されている［１］～［１５］の何れか一項に記載のヒーターエレメント組立物。
［１７］
前記第一管状分割部の内周面は、前記ハニカム構造部の前記外周壁の外周面に前記緩衝材を介して嵌合する第一内周面と、前記第一内周面の一端に連結し、前記第一内周面の一端から遠ざかるにつれて拡径する第二内周面と、前記第二内周面の一端に連結し、前記第二内周面の一端から遠ざかるにつれて縮径する第三内周面とを有し、
前記第二管状分割部の外周面は、前記第二内周面に嵌合する第一外周面と、前記第三内周面に嵌合する第二外周面を有する、
［１６］に記載のヒーターエレメント組立物。
［１８］
前記ハニカム構造部の前記隔壁の少なくとも一部並びに前記第一電極層及び第二電極層の少なくとも一部が、水、二酸化炭素、及び有機ガス成分から選択される一種又は二種以上を吸着可能な吸着剤で被覆されている［１］～［１７］の何れか一項に記載のヒーターエレメント組立物。
【発明の効果】
【0013】
本発明の一実施形態に係るヒーターエレメント組立物よれば、樹脂製の枠体が、ＰＴＣ特性をもつハニカム構造部を備えるヒーターエレメントを、外周面側から緩衝材を介して保護する。このことにより、例えば以下のような効果が得られる。
（１）枠体が金属に比べて柔らかい樹脂製であり、且つ、緩衝材が介在することで、ヒーターエレメントに破損が生じに難くなる。
（２）緩衝材が介在することでヒーターエレメントが熱変形しやすく、熱応力が低減される。
（３）樹脂は金属に比べて一般に熱伝導率が低いので、枠体を樹脂製としたことで、熱損が低減される。
（４）枠体は外周面側からヒーターエレメントを保護しているので、ヒーターエレメントを保護するために枠体によってセルの開口を塞ぐ必要はない。枠体がヒーターエレメントの端面側を補助的に保護する場合でも、セルの開口を塞ぐ面積は最小限にすることができる。このため、ヒーターエレメントの性能（加熱性能、浄化性能等）を十分に発揮することができる。
（１）枠体が金属に比べて柔らかい樹脂製であり、且つ、緩衝材が介在することで、ヒーターエレメントに破損が生じに難くなる。
（２）緩衝材が介在することでヒーターエレメントが熱変形しやすく、熱応力が低減される。
（３）樹脂は金属に比べて一般に熱伝導率が低いので、枠体を樹脂製としたことで、熱損が低減される。
（４）枠体は外周面側からヒーターエレメントを保護しているので、ヒーターエレメントを保護するために枠体によってセルの開口を塞ぐ必要はない。枠体がヒーターエレメントの端面側を補助的に保護する場合でも、セルの開口を塞ぐ面積は最小限にすることができる。このため、ヒーターエレメントの性能（加熱性能、浄化性能等）を十分に発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1A】本発明の一実施形態に係るヒーターエレメントを第一端面側から見たときの模式図である。
【図1C】本発明の別の実施形態に係るヒーターエレメントを第一端面側から見たときの模式図である。
【図2A】ヒーターエレメントを外周壁の外周面側から保持する枠体を備えるヒーターエレメント組立物の例を第一端面側から見たときの模式図である。
【図2C】一対の半割れ部材が、ヒーターエレメントを挟んで、ハニカム構造部の流路の延びる方向に対して垂直な方向から近づく様子を模式的に示す図である。
【図3A】ヒーターエレメントを外周壁の外周面側から保持する枠体を備えるヒーターエレメント組立物の別の例を第一端面側から見たときの模式図である。
【図4A】ヒーターエレメントを外周壁の外周面側からから保持する枠体を備えるヒーターエレメント組立物の更に別の例を第一端面側から見たときの模式図である。
【図4C】第一管状分割部及び第二管状分割部が、ヒーターエレメントを挟んで、ハニカム構造部の流路の延びる方向に対して平行な方向から近づく様子を模式的に示す図である。
【図5】本発明の一実施形態に係る空調システムの構成例を示す模式図である。
【0015】
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、改良等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。
【0016】
（１．ヒーターエレメント）
本発明の実施形態に係るヒーターエレメントは、自動車等の各種車両における室内環境の改善のために好適に使用できる。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）等を用いるガス燃料車、燃料電池自動車、電気自動車及びプラグインハイブリッド自動車が挙げられる。本発明の実施形態に係るヒーターエレメントは、特に電気自動車及び電車のような内燃機関を持たない車両に好適に利用可能である。
本発明の実施形態に係るヒーターエレメントは、自動車等の各種車両における室内環境の改善のために好適に使用できる。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）等を用いるガス燃料車、燃料電池自動車、電気自動車及びプラグインハイブリッド自動車が挙げられる。本発明の実施形態に係るヒーターエレメントは、特に電気自動車及び電車のような内燃機関を持たない車両に好適に利用可能である。
【0017】
また、本発明の実施形態に係るヒーターエレメントは、車両以外にも、住宅、オフィス、工場、店舗、倉庫、冷凍庫のような建築物、及び、船舶、飛行機のような乗り物の室内空間の改善のために使用できる。
【0018】
本発明の実施形態に係るヒーターエレメントは、暖房目的に使用できるのはもちろん、空気中の除去対象成分を除去する機能を付加することができ、室内環境の改善に寄与することが可能となる。例えば、当該ヒーターエレメントのセル内部の流路を形成する隔壁の表面に水蒸気、二酸化炭素、及びにおい成分といった空気中の除去対象成分を吸着する機能等を有する機能材含有層を設けることで、当該機能を付加可能である。
【0019】
図１Ａには、本発明の一実施形態に係るヒーターエレメント１００を第一端面側から見たときの模式図が示されている。図１Ｂには、図１Ａの模式的なＸ－Ｘ線断面図が示されている。図１Ｃには、本発明の別の実施形態に係るヒーターエレメント１００を第一端面側から見たときの模式図が示されている。図１Ｄには、図１Ｃの模式的なＸ－Ｘ線断面図が示されている。
【0020】
ヒーターエレメント１００は、外周壁１０３と、外周壁１０３の内周側に配設され、第一端面１０１ａから第二端面１０１ｂまで延びる流路を形成する複数のセル１０４を区画形成する隔壁１０６とを有するハニカム構造部を備える。
ヒーターエレメント１００は、第一端面１０１ａを形成する隔壁１０６の表面の一部又は全部を被覆する第一電極層１０２ａと、第二端面１０１ｂを形成する隔壁１０６の表面の一部又は全部を被覆する第二電極層１０２ｂとを備える。
ヒーターエレメント１００は、第一電極層１０２ａの外表面の一部を被覆する（これにより、第一端面１０１ａを間接的に被覆する）第一機能材含有層１０７ａと、第二電極層１０２ｂの外表面の一部を被覆する（これにより、第二端面１０１ｂを間接的に被覆する）第二機能材含有層１０７ｂとを備える。
ヒーターエレメント１００は、第一電極層１０２ａの外表面（第一機能材含有層１０７ａが設けられている場合は、第一電極層１０２ａの外表面のうち、第一機能材含有層１０７ａによって被覆されていない部分であることが好ましい。）に接続されている第一端子１０９ａと、第二電極層１０２ｂの外表面（第二機能材含有層１０７ｂが設けられている場合は、第二電極層１０２ｂの外表面のうち、第二機能材含有層１０７ｂによって被覆されていない部分であることが好ましい。）に接続されている第二端子１０９ｂとを備える。
ヒーターエレメント１００は、第一端子１０９ａの外表面の一部を被覆する第三機能材含有層１１１ａと、第二端子１０９ｂの外表面の一部を被覆する第四機能材含有層１１１ｂとを備える。
ヒーターエレメント１００は、セル１０４内部の流路を形成する隔壁１０６の表面の一部又は全部を被覆する第五機能材含有層１１３を備える。
以下、ヒーターエレメント１００の構成について詳細に説明する。
ヒーターエレメント１００は、第一端面１０１ａを形成する隔壁１０６の表面の一部又は全部を被覆する第一電極層１０２ａと、第二端面１０１ｂを形成する隔壁１０６の表面の一部又は全部を被覆する第二電極層１０２ｂとを備える。
ヒーターエレメント１００は、第一電極層１０２ａの外表面の一部を被覆する（これにより、第一端面１０１ａを間接的に被覆する）第一機能材含有層１０７ａと、第二電極層１０２ｂの外表面の一部を被覆する（これにより、第二端面１０１ｂを間接的に被覆する）第二機能材含有層１０７ｂとを備える。
ヒーターエレメント１００は、第一電極層１０２ａの外表面（第一機能材含有層１０７ａが設けられている場合は、第一電極層１０２ａの外表面のうち、第一機能材含有層１０７ａによって被覆されていない部分であることが好ましい。）に接続されている第一端子１０９ａと、第二電極層１０２ｂの外表面（第二機能材含有層１０７ｂが設けられている場合は、第二電極層１０２ｂの外表面のうち、第二機能材含有層１０７ｂによって被覆されていない部分であることが好ましい。）に接続されている第二端子１０９ｂとを備える。
ヒーターエレメント１００は、第一端子１０９ａの外表面の一部を被覆する第三機能材含有層１１１ａと、第二端子１０９ｂの外表面の一部を被覆する第四機能材含有層１１１ｂとを備える。
ヒーターエレメント１００は、セル１０４内部の流路を形成する隔壁１０６の表面の一部又は全部を被覆する第五機能材含有層１１３を備える。
以下、ヒーターエレメント１００の構成について詳細に説明する。
【0021】
（１－１．ハニカム構造部）
ハニカム構造部の形状は、特に限定されない。例えば、ハニカム構造部の流路の延びる方向（セル１０４の延びる方向）に直交する断面の外形を、多角形（四角形（長方形、正方形）、五角形、六角形、七角形、八角形等）、ラウンド形状（円形、楕円形、オーバル形、卵形、長円形、丸みのある四角形（各辺及び各角が曲線で構成され、各辺の曲率半径が各角の曲率半径よりも大きい、全体的に曲線で構成された四角形）等）等にすることができる。また、当該断面の外形が多角形の場合、角部は面取りしてもよい。ハニカム構造部の破損防止、及び、外周面に緩衝材を巻き付けやすいという理由により、角部は特にＲ面取りされた形状とすることが好ましく、曲率半径が５ｍｍ以下の角部を有しないことがより好ましく、角部の曲率半径が１０ｍｍ以上であることが更により好ましく、２０ｍｍ以上であることが更により好ましい。角部の曲率半径の上限は、限定的ではないが、４０ｍｍ以下とすることができ、３０ｍｍ以下とすることが典型的である。ヒーターエレメント１００の角部の曲率半径が小さい場合等には角部の緩衝材を省いてもよいが、緩衝材を省いた箇所にガスのバイパス流れが発生しないように、枠体が当該箇所を被覆するバッフルを有することが好ましい。
なお、端面（第一端面１０１ａ及び第二端面１０１ｂ）は、当該断面と同一の形状である。図１Ａ及び図１Ｂに示すヒーターエレメント１００は、ハニカム構造部の当該断面の外形が円形であり、ハニカム構造部の外形は全体として円柱状である。図１Ｃ及び図１Ｄに示すヒーターエレメント１００は、ハニカム構造部の当該断面の外形がＲ面取りされた長方形であり、ハニカム構造部の外形は全体としてＲ面取りされた四角柱状である。
ハニカム構造部の形状は、特に限定されない。例えば、ハニカム構造部の流路の延びる方向（セル１０４の延びる方向）に直交する断面の外形を、多角形（四角形（長方形、正方形）、五角形、六角形、七角形、八角形等）、ラウンド形状（円形、楕円形、オーバル形、卵形、長円形、丸みのある四角形（各辺及び各角が曲線で構成され、各辺の曲率半径が各角の曲率半径よりも大きい、全体的に曲線で構成された四角形）等）等にすることができる。また、当該断面の外形が多角形の場合、角部は面取りしてもよい。ハニカム構造部の破損防止、及び、外周面に緩衝材を巻き付けやすいという理由により、角部は特にＲ面取りされた形状とすることが好ましく、曲率半径が５ｍｍ以下の角部を有しないことがより好ましく、角部の曲率半径が１０ｍｍ以上であることが更により好ましく、２０ｍｍ以上であることが更により好ましい。角部の曲率半径の上限は、限定的ではないが、４０ｍｍ以下とすることができ、３０ｍｍ以下とすることが典型的である。ヒーターエレメント１００の角部の曲率半径が小さい場合等には角部の緩衝材を省いてもよいが、緩衝材を省いた箇所にガスのバイパス流れが発生しないように、枠体が当該箇所を被覆するバッフルを有することが好ましい。
なお、端面（第一端面１０１ａ及び第二端面１０１ｂ）は、当該断面と同一の形状である。図１Ａ及び図１Ｂに示すヒーターエレメント１００は、ハニカム構造部の当該断面の外形が円形であり、ハニカム構造部の外形は全体として円柱状である。図１Ｃ及び図１Ｄに示すヒーターエレメント１００は、ハニカム構造部の当該断面の外形がＲ面取りされた長方形であり、ハニカム構造部の外形は全体としてＲ面取りされた四角柱状である。
【0022】
セル１０４の開口形状は、特に限定されないが、ハニカム構造部の流路の延びる方向に直交する断面において、多角形（四角形（長方形、正方形）、五角形、六角形、七角形、八角形等）、ラウンド形状（円形、楕円形、オーバル形、卵形、長円形等）等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１０４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。セル１０４の開口形状が多角形の場合、角部はＲ面取りしてもよい。なお、図示のヒーターエレメント１００は、セル１０４の開口形状が正方形である。
【0023】
ハニカム構造部は、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１０４の総断面積を増やすことが可能となる。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、水等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１０３及び隔壁１０６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。
【0024】
ハニカム構造部の強度確保、空気がセル１０４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１０４内を流れる空気との接触面積の確保、端面間の電気抵抗等の観点から、隔壁１０６の厚さ、セル密度、及びセルピッチ（又はセルの開口率）を好適に組み合わせることが望ましい。
本明細書において隔壁１０６の厚さとは、流路の延びる方向に直交する断面において、隣接するセル１０４の重心同士を線分で結んだときに当該線分が隔壁１０６を横切る長さを指す。隔壁１０６の厚さは、全ての隔壁１０６の厚さの平均値を指す。
本明細書においてセル密度とは、ハニカム構造部の一方の端面の面積（外周壁１０３を除く隔壁１０６及びセル１０４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、ハニカム構造部の一方の端面の面積（外周壁１０３を除く隔壁１０６及びセル１０４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１０４の開口率とは、ハニカム構造部の流路の延びる方向に直交する断面において、隔壁１０６によって区画されるセル１０４の合計面積を、一方の端面の面積（外周壁１０３を除く隔壁１０６及びセル１０４の合計面積）で除して得られた値である。なお、セル１０４の開口率を算出するに当たり、電極層及び機能材含有層のような隔壁１０６上に設けられる層は考慮しない。
本明細書において隔壁１０６の厚さとは、流路の延びる方向に直交する断面において、隣接するセル１０４の重心同士を線分で結んだときに当該線分が隔壁１０６を横切る長さを指す。隔壁１０６の厚さは、全ての隔壁１０６の厚さの平均値を指す。
本明細書においてセル密度とは、ハニカム構造部の一方の端面の面積（外周壁１０３を除く隔壁１０６及びセル１０４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、ハニカム構造部の一方の端面の面積（外周壁１０３を除く隔壁１０６及びセル１０４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１０４の開口率とは、ハニカム構造部の流路の延びる方向に直交する断面において、隔壁１０６によって区画されるセル１０４の合計面積を、一方の端面の面積（外周壁１０３を除く隔壁１０６及びセル１０４の合計面積）で除して得られた値である。なお、セル１０４の開口率を算出するに当たり、電極層及び機能材含有層のような隔壁１０６上に設けられる層は考慮しない。
【0025】
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、隔壁の厚さが０．１８０ｍｍ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、隔壁の厚さが０．１３０ｍｍ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、隔壁の厚さが０．１００ｍｍ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。
【0026】
上記の各実施形態において、ハニカム構造部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より好ましい。
上記の各実施形態において、ハニカム構造部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機能材による反応、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より好ましい。
上記の各実施形態において、ハニカム構造部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機能材による反応、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より好ましい。
上記の各実施形態において、ハニカム構造部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機能材による反応、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より好ましい。
上記の各実施形態において、ハニカム構造部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機能材による反応、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より好ましい。
【0027】
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、隔壁の厚さが０．０８ｍｍ以上０．３６ｍｍ以下、セル密度が２．５４セル／ｃｍ2以上１４０セル／ｃｍ2以下、セルの開口率が０．７０以上である。好ましい実施形態においては、隔壁の厚さが０．０９ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下、セル密度が１５セル／ｃｍ2以上１００セル／ｃｍ2以下、セルの開口率が０．７５以上である。より好ましい実施形態においては、隔壁の厚さが０．１０ｍｍ以上０．３０ｍｍ以下、セル密度が２０セル／ｃｍ2以上９０セル／ｃｍ2以下、セルの開口率が０．７７以上である。
【0028】
上記の各実施形態において、ハニカム構造部の強度を確保する観点から、セルの開口率の上限は、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より好ましい。
【0029】
外周壁１０３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、ハニカム構造部を補強するという観点から、外周壁１０３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１０３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１０３の厚さとは、流路の延びる方向に直交する断面において、外周壁１０３と最も外周側のセル１０４又は隔壁１０６との境界からハニカム構造部の外周面までの、当該外周面の法線方向の長さを指す。
本明細書において外周壁１０３の厚さとは、流路の延びる方向に直交する断面において、外周壁１０３と最も外周側のセル１０４又は隔壁１０６との境界からハニカム構造部の外周面までの、当該外周面の法線方向の長さを指す。
【0030】
ハニカム構造部の流路の延びる方向の長さ及び流路の延びる方向に直交する断面積は、要求されるヒーターエレメント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ヒーターエレメントに用いられる場合、ハニカム構造部は、流路の延びる方向の長さを２～５０ｍｍ、典型的には５～５０ｍｍ、流路の延びる方向に直交する断面積を３０～４００ｃｍ2、典型的には５０～１５０ｃｍ2とすることができる。
【0031】
ハニカム構造部を構成する隔壁１０６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１０３も隔壁１０６と同様にＰＴＣ特性を有する材料で構成されていてもよい。
【0032】
隔壁１０６上に機能材含有層を設ける場合、発熱する隔壁１０６（及び必要に応じて外周壁１０３）からの伝熱によって機能材含有層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１０６（及び必要に応じて外周壁１０３）は、ヒーターエレメント１００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、ヒーターエレメント１００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の熱劣化を抑制することも可能である。
【0033】
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く、１０Ω・ｃｍ以上であることが更により好ましい。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、２０Ω・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。従って、ＰＴＣ特性を有する材料の２５℃における体積抵抗率の範囲は、例えば１０Ω・ｃｍ以上３０Ω・ｃｍ以下とすることができる。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。
【0034】
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１０３及び隔壁１０６は、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）を主成分とする材料であることが好ましく、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。
【0035】
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。
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。
【0036】
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、更により好ましくは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％以下、好ましくは９８質量％以下である。
【0037】
外周壁１０３及び隔壁１０６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１０３及び隔壁１０６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１０６に接触させることで加温された空気をヒト等の生物に安全に当てることができる。なお、外周壁１０３及び隔壁１０６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。
【0038】
外周壁１０３及び隔壁１０６を構成する材料のキュリー点の下限は、空気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、室内、特に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℃以下であり、より好ましくは２２５℃以下であり、更に好ましくは２００℃以下であり、更により好ましくは１５０℃以下であり、更により好ましくは１３０℃以下である。従って、外周壁１０３及び隔壁１０６を構成する材料のキュリー点の範囲は、例えば１００℃以上１３０℃以下とすることができる。
【0039】
外周壁１０３及び隔壁１０６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。
【0040】
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。
【0041】
（１－２．電極層）
第一電極層１０２ａは第一端面１０１ａ上に設けられ、第二電極層１０２ｂは、第二端面１０１ｂ上に設けられる。第一電極層１０２ａ及び第二電極層１０２ｂ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部を発熱させることが可能となる。
第一電極層１０２ａは第一端面１０１ａ上に設けられ、第二電極層１０２ｂは、第二端面１０１ｂ上に設けられる。第一電極層１０２ａ及び第二電極層１０２ｂ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部を発熱させることが可能となる。
【0042】
具体的には、第一電極層１０２ａは、第一端面１０１ａを形成する隔壁１０６の表面の一部又は全部を被覆する。第二電極層１０２ｂは、第二端面１０１ｂを形成する隔壁１０６の表面の一部又は全部を被覆する。電流を第一端面１０１ａの全体に広げやすくするため、第一電極層１０２ａは、第一端面１０１ａにおけるセル１０４の開口部を除く部分（隔壁部分及び外周壁部分）の面積のうち、８０％以上を被覆することが好ましく、９０％以上を被覆することがより好ましく、９９％以上を被覆することが更により好ましい。同様に、電流を第二端面１０１ｂの全体に広げやすくするため、第二電極層１０２ｂは、第二端面１０１ｂにおけるセル１０４の開口部を除く部分（隔壁部分及び外周壁部分）の面積のうち、８０％以上を被覆することが好ましく、９０％以上を被覆することがより好ましく、９９％以上を被覆することが更により好ましい。
【0043】
第一電極層１０２ａ及び第二電極層１０２ｂ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。好ましい実施形態において、第一電極層１０２ａ及び第二電極層１０２ｂは、純アルミニウム及び／又はアルミニウム合金を含有する。また、ＰＴＣ特性を有する外周壁１０３及び／又は隔壁１０６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、第一電極層１０２ａ及び第二電極層１０２ｂ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。第一電極層１０２ａ及び第二電極層１０２ｂ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。好ましい実施形態において、第一電極層１０２ａ及び第二電極層１０２ｂは、純アルミニウムの単層、Ａｌ－Ｎｉ合金層と純銀層の二層構造、又は、Ａｌ－Ｎｉ合金層と純アルミニウム層の二層構造を有する。
【0044】
第一電極層１０２ａ及び第二電極層１０２ｂの厚みは、特に限定されず、第一電極層１０２ａ及び第二電極層１０２ｂの形成方法に応じて適宜設定することができる。第一電極層１０２ａ及び第二電極層１０２ｂ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、溶射によっても電極層を形成することもできる。さらに、セルの開口部に対応する箇所に貫通穴を有するパンチングメタルのような金属板又は合金板を接合することによって電極層としてもよい。
【0045】
第一電極層１０２ａ及び第二電極層１０２ｂの平均厚みは、限定的ではないが、例えば５μｍ以上１００μｍ以下とすることができる。第一電極層１０２ａ及び第二電極層１０２ｂの平均厚みの下限が５μｍ以上、好ましくは１０μｍ以上、より好ましくは２０μｍ以上であることによって、電極層での異常発熱が回避できるという利点が得られる。第一電極層１０２ａ及び第二電極層１０２ｂの平均厚みの上限が１００μｍ以下、好ましくは８０μｍ以下、より好ましくは６０μｍ以下であることによって、電極層の剛性を抑制でき、ハニカム構造部の端面からはがれにくいという利点が得られる。
【0046】
第一電極層１０２ａの平均厚みは、以下の手順で測定される。まず、走査型電子顕微鏡等で５０倍程度の第一電極層の断面画像を取得する。断面としては、ハニカム構造部の流路の延びる方向に平行な断面である。断面画像においては、図１Ｂの部分拡大図に例示されるように、隔壁毎に第一電極層が視認されるので、それぞれの第一電極層について、当該第一電極層によって被覆される第一端面を形成する隔壁の流路の延びる方向に垂直な方向の長さの中央位置における厚みＴ1を一つの断面画像につき２箇所測定する。厚みの方向は、流路の延びる方向に平行な方向である。このようにして、第一電極層の多数の断面画像をヒーターエレメントの第一端面近傍から偏りなく取得し、全体で１０箇所以上の第一電極層の厚みＴ1を測定する。測定されたすべての厚みＴ1の平均値を第一電極層の平均厚みとする。第二電極層１０２ｂの平均厚みについても同様の手順で測定する。
【0047】
端子は外周部に配置されることが好ましい。このため、外周部及び端子との接続箇所における電極層の厚みは大きい方が、接合時に電極層の材料が溶融し、端子との接合面積を十分に確保することが可能となり、端子との接合強度を高めることが可能となる。更に、端子との接合面積を十分に確保できることから電極層と端子の間の導通性能を高めることが可能となる。よって、ヒーターエレメント１００は、以下の（１）及び（２）の少なくとも一方の条件を満足することが好ましく、両方の条件を満足することがより好ましい。
（１）第一端面１０１ａの外周部及び第一端子１０９ａとの接続箇所における第一電極層１０２ａの厚みの平均値が、それ以外の部分における第一電極層１０２ａの厚みの平均値よりも大きい。
（２）第二端面１０１ｂの外周部及び第二端子１０９ｂとの接続箇所における第二電極層１０２ｂの厚みの平均値が、それ以外の部分における第二電極層１０２ｂの厚みの平均値よりも大きい。
（１）第一端面１０１ａの外周部及び第一端子１０９ａとの接続箇所における第一電極層１０２ａの厚みの平均値が、それ以外の部分における第一電極層１０２ａの厚みの平均値よりも大きい。
（２）第二端面１０１ｂの外周部及び第二端子１０９ｂとの接続箇所における第二電極層１０２ｂの厚みの平均値が、それ以外の部分における第二電極層１０２ｂの厚みの平均値よりも大きい。
【0048】
第一端面１０１ａ（第二端面１０１ｂ）の外周部及び第一端子１０９ａ（第二端子１０９ｂ）との接続箇所における第一電極層１０２ａ（第二電極層１０２ｂ）の厚みの平均値は、それ以外の部分における第一電極層１０２ａ（第二電極層１０２ｂ）の厚みの平均値に対して、１．１～２．０倍であることが好ましく、１．５～１．６倍であることがより好ましい。
【0049】
第一端面１０１ａ（第二端面１０１ｂ）の外周部及び第一端子１０９ａ（第二端子１０９ｂ）との接続箇所における第一電極層１０２ａ（第二電極層１０２ｂ）の厚みの平均値は、限定的ではないが、例えば５．５μｍ以上２００μｍ以下とすることができる。当該平均値の下限が５．５μｍ以上、好ましくは１１μｍ以上、より好ましくは２２μｍ以上であることによって、良好な導通性能を確保できるという利点が得られる。当該平均値の上限が２００μｍ以下、好ましくは１６０μｍ以下、より好ましくは１２０μｍ以下であることによって、セル１０４の開口を確保することにより、送風時の圧損を低減できるという利点が得られる。
【0050】
第一端面１０１ａの外周部及び第一端子１０９ａとの接続箇所における第一電極層１０２ａの厚みの平均値は、以下の手順で測定される。まず、走査型電子顕微鏡等で第一端面の外周部及び第一端子との接続箇所における５０倍程度の第一電極層の断面画像を取得する。断面としては、ハニカム構造部の流路の延びる方向に平行な断面である。断面画像においては、図１Ｂの部分拡大図に例示されるように、隔壁毎に第一電極層が視認されるので、第一端面の外周部及び第一端子との接続箇所におけるそれぞれの第一電極層について、当該第一電極層によって被覆される第一端面を形成する隔壁の流路の延びる方向に垂直な方向の長さの中央位置における厚みＴ1を一つの断面画像につき２箇所測定する。厚みの方向は、流路の延びる方向に平行な方向である。このようにして、第一端面の外周部及び第一端子との接続箇所における第一電極層の多数の断面画像をヒーターエレメントの第一端面近傍から偏りなく取得し、全体で１０箇所以上の第一電極層の厚みＴ1を測定する。測定されたすべての厚みＴ1の平均値を第一端面１０１ａの外周部及び第一端子１０９ａとの接続箇所における第一電極層１０２ａの平均厚みとする。第二端面１０１ｂの外周部及び第二端子１０９ｂとの接続箇所における第二電極層１０２ｂの平均厚みについても同様の手順で測定する。なお、外周部の定義については後述する。
【0051】
第一端面１０１ａの外周部及び第一端子１０９ａとの接続箇所以外の部分における第一電極層１０２ａの厚みの平均値は、以下の手順で測定される。まず、走査型電子顕微鏡等で第一端面の外周部及び第一端子との接続箇所以外の部分における５０倍程度の第一電極層の断面画像を取得する。断面としては、ハニカム構造部の流路の延びる方向に平行な断面である。断面画像においては、図１Ｂの部分拡大図に例示されるように、隔壁毎に第一電極層が視認されるので、第一端面の外周部及び第一端子との接続箇所以外の部分におけるそれぞれの第一電極層について、当該第一電極層によって被覆される第一端面を形成する隔壁の流路の延びる方向に垂直な方向の長さの中央位置における厚みＴ1を一つの断面画像につき２箇所測定する。厚みの方向は、流路の延びる方向に平行な方向である。このようにして、第一端面の外周部及び第一端子との接続箇所以外の部分における第一電極層の多数の断面画像をヒーターエレメントの第一端面近傍から偏りなく取得し、全体で１０箇所以上の第一電極層の厚みＴ1を測定する。測定されたすべての厚みＴ1の平均値を第一端面１０１ａの外周部及び第一端子１０９ａとの接続箇所以外の部分における第一電極層１０２ａの平均厚みとする。第二端面１０１ｂの外周部及び第二端子１０９ｂとの接続箇所以外の部分における第二電極層１０２ｂの平均厚みについても同様の手順で測定する。なお、外周部の定義については後述する。
【0052】
上述したように、外周部及び端子との接続箇所における電極層の厚みは大きい方が、端子を電極層に強固に接続され、電極層と端子の間の導通性能を高めることが可能となる。一方で、端子が接続される領域の自由度を高めるためには、外周部全体の電極層の厚みを大きくしておくことが好ましい。よって、ヒーターエレメント１００は、以下の（３）及び（４）の少なくとも一方の条件を満足することが好ましく、両方の条件を満足することがより好ましい。
（３）第一端面１０１ａの外周部全体における第一電極層１０２ａの厚みの平均値が、それ以外の部分における第一電極層１０２ａの厚みの平均値よりも大きい。
（４）第二端面１０１ｂの外周部全体における第二電極層１０２ｂの厚みの平均値が、それ以外の部分における第二電極層１０２ｂの厚みの平均値よりも大きい。
（３）第一端面１０１ａの外周部全体における第一電極層１０２ａの厚みの平均値が、それ以外の部分における第一電極層１０２ａの厚みの平均値よりも大きい。
（４）第二端面１０１ｂの外周部全体における第二電極層１０２ｂの厚みの平均値が、それ以外の部分における第二電極層１０２ｂの厚みの平均値よりも大きい。
【0053】
第一端面１０１ａの外周部全体における第一電極層１０２ａの厚みの平均値は、以下の手順で測定される。まず、走査型電子顕微鏡等で第一端面の外周部の任意の箇所における５０倍程度の第一電極層の断面画像を取得する。断面としては、ハニカム構造部の流路の延びる方向に平行な断面である。断面画像においては、図１Ｂの部分拡大図に例示されるように、隔壁毎に第一電極層が視認されるので、第一端面の外周部におけるそれぞれの第一電極層について、当該第一電極層によって被覆される第一端面を形成する隔壁の流路の延びる方向に垂直な方向の長さの中央位置における厚みＴ1を一つの断面画像につき２箇所測定する。厚みの方向は、流路の延びる方向に平行な方向である。このようにして、第一端面の外周部における第一電極層の断面画像をヒーターエレメントの第一端面近傍から周方向に等間隔に取得し、全体で１０箇所以上の第一電極層の厚みＴ1を測定する。測定されたすべての厚みＴ1の平均値を第一端面１０１ａの外周部全体における第一電極層１０２ａの平均厚みとする。第二端面１０１ｂの外周部全体における第二電極層１０２ｂの平均厚みについても同様の手順で測定する。なお、外周部の定義については後述する。
【0054】
第一端面１０１ａの外周部以外の部分における第一電極層１０２ａの厚みの平均値は、以下の手順で測定される。まず、走査型電子顕微鏡等で第一端面の外周部以外の部分における５０倍程度の第一電極層の断面画像を取得する。断面としては、ハニカム構造部の流路の延びる方向に平行な断面である。断面画像においては、図１Ｂの部分拡大図に例示されるように、隔壁毎に第一電極層が視認されるので、第一端面の外周部以外の部分におけるそれぞれの第一電極層について、当該第一電極層によって被覆される第一端面を形成する隔壁の流路の延びる方向に垂直な方向の長さの中央位置における厚みＴ1を一つの断面画像につき２箇所測定する。厚みの方向は、流路の延びる方向に平行な方向である。このようにして、第一端面の外周部以外の部分における第一電極層の多数の断面画像をヒーターエレメントの第一端面近傍から偏りなく取得し、全体で１０箇所以上の第一電極層の厚みＴ1を測定する。測定されたすべての厚みＴ1の平均値を第一端面１０１ａの外周部以外の部分における第一電極層１０２ａの平均厚みとする。第二端面１０１ｂの外周部以外の部分における第二電極層１０２ｂの平均厚みについても同様の手順で測定する。なお、外周部の定義については後述する。
【0055】
第一電極層１０２ａ及び第二電極層１０２ｂの２５℃における体積抵抗率の下限は、特に制限は無いが、通常実現可能な範囲は１．０×１０-7Ω・ｃｍ以上である。第一電極層１０２ａ及び第二電極層１０２ｂの２５℃における体積抵抗率の上限は、面内に十分電流が行き渡り温度分布を均一にする観点からは、１．０×１０-5Ω・ｃｍ以下であることが好ましく、１．０×１０-6Ω・ｃｍ以下であることが好ましく、５．０×１０-7Ω・ｃｍ以下であることがより好ましく、３．０×１０-7Ω・ｃｍ以下であることが更に好ましい。従って、第一電極層１０２ａ及び第二電極層１０２ｂの２５℃における体積抵抗率の範囲は、例えば１．０×１０-7Ω・ｃｍ以上１．０×１０-5Ω・ｃｍ以下とすることができる。本明細書において、第一電極層１０２ａ及び第二電極層１０２ｂの２５℃における体積抵抗率はＪＩＳ Ｋ６２７１：２００８に従って測定される。
【0056】
（１－３．第一及び第二機能材含有層）
第一機能材含有層１０７ａによって、第一電極層１０２ａの外表面の一部を被覆し、第二機能材含有層１０７ｂは第二電極層１０２ｂの外表面の一部を被覆してもよい。機能材含有層がヒーターエレメントの端面側に存在することで、機能材がもたらす機能をヒーターエレメントに付与することができる。例えば、第一機能材含有層１０７ａ及び第二機能材含有層１０７ｂが吸湿材を含有する場合は、電極層中の金属成分がマイグレーションを起こして電極層間で短絡するのを抑制可能である。第一電極層１０２ａの外表面とは、第一電極層１０２ａが第一端面１０１ａと接する面の反対側の面を指す。第二電極層１０２ｂの外表面とは、第二電極層１０２ｂが第二端面１０１ｂと接する面の反対側の面を指す。
第一機能材含有層１０７ａによって、第一電極層１０２ａの外表面の一部を被覆し、第二機能材含有層１０７ｂは第二電極層１０２ｂの外表面の一部を被覆してもよい。機能材含有層がヒーターエレメントの端面側に存在することで、機能材がもたらす機能をヒーターエレメントに付与することができる。例えば、第一機能材含有層１０７ａ及び第二機能材含有層１０７ｂが吸湿材を含有する場合は、電極層中の金属成分がマイグレーションを起こして電極層間で短絡するのを抑制可能である。第一電極層１０２ａの外表面とは、第一電極層１０２ａが第一端面１０１ａと接する面の反対側の面を指す。第二電極層１０２ｂの外表面とは、第二電極層１０２ｂが第二端面１０１ｂと接する面の反対側の面を指す。
【0057】
第一機能材含有層１０７ａが第一電極層１０２ａの外表面の“一部”を被覆することとしたのは、第一電極層１０２ａの外表面のうち、第一端子１０９ａが接続される部分は、第一機能材含有層１０７ａによって被覆されるべきではなく、このため全部を被覆するものではないからである。同様に、第二機能材含有層１０７ｂが第二電極層１０２ｂの外表面の“一部”を被覆することとしたのは、第二電極層１０２ｂの外表面のうち、第二端子１０９ｂが接続される部分は、第二機能材含有層１０７ｂによって被覆されるべきではなく、このため全部を被覆するものではないからである。
【0058】
機能材による性能を高めるためには、第一機能材含有層１０７ａは第一電極層１０２ａの外表面のうち、第一端子１０９ａが接続されていない部分の面積の８０％以上を被覆することが好ましく、９０％以上を被覆することがより好ましく、９９％以上を被覆することが更により好ましい。同様に、第二機能材含有層１０７ｂは第二電極層１０２ｂの外表面のうち、第二端子１０９ｂが接続されていない部分の面積の８０％以上を被覆することが好ましく、９０％以上を被覆することがより好ましく、９９％以上を被覆することが更により好ましい。
【0059】
第一機能材含有層１０７ａ及び第二機能材含有層１０７ｂは、絶縁性であることが好ましい。第一端面１０１ａ付近及び第二端面１０１ｂ付近は外来の飛来物が付着しやすいところ、飛来物が導電性を有していると短絡の原因となる。第一機能材含有層１０７ａ及び第二機能材含有層１０７ｂが絶縁性であることで、飛来物による短絡を予防することができる。本明細書において第一機能材含有層１０７ａ及び第二機能材含有層１０７ｂが絶縁性であるとは、第一機能材含有層１０７ａ及び第二機能材含有層１０７ｂがそれぞれ以下の電気抵抗に関する条件を満たすことをいう。
【0060】
第一端面１０１ａ（第二端面１０１ｂ）の重心Ｏの座標値を０とし、重心Ｏから第一端面１０１ａ（第二端面１０１ｂ）の外周輪郭Ｃに向かう方向に座標軸を取り、外周輪郭Ｃにおける座標値を１．００Ｒとする。そして、重心Ｏと、座標値０．９０Ｒの任意の点Ｄを結ぶ線分の間で最も距離が離れている第一機能材含有層１０７ａ（第二機能材含有層１０７ｂ）の外表面の二点間の２５℃における電気抵抗をシャント法により測定する（図１Ａ参照）。第一機能材含有層１０７ａ（第二機能材含有層１０７ｂ）の外表面とは、第一機能材含有層１０７ａ（第二機能材含有層１０７ｂ）が第一電極層１０２ａ（第二電極層１０２ｂ）と接する面の反対側の面を指す。次いで、重心Ｏを回転の中心として点Ｄを３０°回転移動させて、同様に電気抵抗を測定する。このようにして点Ｄを３０°ずつ回転移動させながら、重心Ｏと点Ｄの間の電気抵抗を一周分測定（１２箇所）する。得られた１２箇所の電気抵抗の下限が１．０×１０4Ω以上であるときに、第一機能材含有層１０７ａ（第二機能材含有層１０７ｂ）が絶縁性であると定義する。
なお、点Ｄを回転移動させた箇所の点Ｄと重心Ｏを結ぶ線分の間に第一端子１０９ａ（第二端子１０９ｂ）が存在する場合は、第一端子１０９ａ（第二端子１０９ｂ）が存在しない位置まで点Ｄを更に回転移動させてから測定する。
なお、点Ｄを回転移動させた箇所の点Ｄと重心Ｏを結ぶ線分の間に第一端子１０９ａ（第二端子１０９ｂ）が存在する場合は、第一端子１０９ａ（第二端子１０９ｂ）が存在しない位置まで点Ｄを更に回転移動させてから測定する。
【0061】
第一機能材含有層１０７ａ及び第二機能材含有層１０７ｂは、上記の手順で電気抵抗測定を行ったときの電気抵抗の下限が１．０×１０5Ω以上であることが好ましく、５．０×１０5Ω以上であることがより好ましい。第一機能材含有層１０７ａ及び第二機能材含有層１０７ｂには、電気抵抗の上限は特に設定されないが、上記の手順で電気抵抗測定を行ったときの電気抵抗の範囲が１．０×１０5Ω～１．０×１０7Ωであるのが通常であり、２．０×１０5Ω～１．０×１０6Ωであるのが典型である。
【0062】
第一機能材含有層１０７ａ及び第二機能材含有層１０７ｂは吸湿材を含有することが好ましい。本明細書において、吸湿材とは、室温（２５℃）、相対湿度５０％の環境下に一時間放置したときに、自身の乾燥質量１ｇ当たり吸着できる水の質量（ｇ）が５ｇ／ｇ以上である性質を有する物質を指す。吸湿材は、水分を－２０～４０℃で吸着し、６０℃以上、好ましくは７０～１８０℃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。このように吸湿材が水分を低温で吸着し、高温で脱離する機能を有する場合、通電、非通電を繰り返すことで吸湿材を何度も使用可能である。
【0063】
吸湿材の種類には特に制限はないが、シリカゲル、セピオライト、酸化カルシウム、ケイソウ土、活性炭、活性白土、ゼオライト、ホワイトカーボン、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、酢酸カリウム、第二リン酸ナトリウム、クエン酸ナトリウム、吸水性ポリマー、結晶質ケイ酸アルミニウム、非晶質ケイ酸アルミニウム等が挙げられる。これらの中でも、比較的低温域で放湿可能であるという理由により、ゼオライト、非晶質ケイ酸アルミニウムが好ましく、非晶質ケイ酸アルミニウムがより好ましい。吸湿材は一種類を単独使用してもよく、二種類以上を組み合わせて使用してもよい。上記の吸湿材は例示であり、これらに限られない。
【0064】
第一機能材含有層１０７ａ及び第二機能材含有層１０７ｂは、バインダを含有してもよい。バインダとしては有機バインダ及び無機バインダの両者が挙げられるが、無機バインダが好ましい。無機バインダの種類には特に制限はないが、アルミナゾル、シリカゾル、モンモリロナイト、ベーマイト、ガンマアルミナ、アタパルジャイトが挙げられる。これらは一種類を単独使用してもよく、二種類以上を組み合わせて使用してもよい。中でも、接着力を確保しやすいという理由により、アルミナゾル、シリカゾルが好ましく、シリカゾルがより好ましい。
【0065】
第一機能材含有層１０７ａ及び第二機能材含有層１０７ｂは、吸湿材に加えて、又は、吸湿材に代えて、二酸化炭素及び／又は有機ガス成分等の空気中の除去対象成分を吸着する機能を有する機能材を含有してもよい。とりわけ、二酸化炭素及び／又は有機ガス成分を－２０～４０℃で吸着し、６０℃以上、好ましくは７０～１８０℃の高温で離脱することが可能な機能を有する機能材を含有することが好ましい。このように機能材が空気中の除去対象成分を低温で吸着し、高温で脱離する機能を有する場合、通電、非通電を繰り返すことで機能材を何度も使用可能である。
【0066】
除去対象となり得る空気中に含まれる有機ガス成分は、例えば、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）やにおい成分等である。有害な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）フェニル等が挙げられる。
【0067】
上述した吸湿材にはこのような機能を兼備するものもあり、記載が一部重複するが、機能材の種類としては、例えば、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、非晶質ケイ酸アルミニウム塩複合体等が挙げられる。機能材の種類は、除去対象成分の種類に応じて適宜選択すればよい。機能材は一種類を単独使用してもよく、二種類以上を組み合わせて使用してもよい。
【0068】
第一機能材含有層１０７ａ及び第二機能材含有層１０７ｂは、更に、除去対象成分を浄化する、又は、機能材（吸湿材を含む）による除去対象成分の捕捉機能を高める等の目的で、触媒を含有してもよい。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等の金属触媒、ＣｅＯ2、ＺｒＯ2等の酸化物触媒等が挙げられる。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。
【0069】
第一機能材含有層１０７ａ及び第二機能材含有層１０７ｂの少なくとも一方、望ましくは両方の平均厚みは、限定的ではないが、例えば１０μｍ以上５００μｍ以下とすることができる。第一機能材含有層１０７ａ及び第二機能材含有層１０７ｂの少なくとも一方、望ましくは両方の平均厚みの下限が１０μｍ以上、好ましくは３０μｍ以上、より好ましくは５０μｍ以上であることによって、絶縁性が確保できるとともに機能材による機能を発揮しやすいという利点が得られる。第一機能材含有層１０７ａ及び第二機能材含有層１０７ｂの平均厚みの上限が５００μｍ以下、好ましくは３００μｍ以下、より好ましくは２００μｍ以下であることによって、機能材含有層の剛性を小さくでき剥がれにくくできるという利点が得られる。
【0070】
第一機能材含有層１０７ａの平均厚みは、以下の手順で測定される。まず、走査型電子顕微鏡等で５０倍程度の第一機能材含有層の断面画像を取得する。断面としては、ハニカム構造部の流路の延びる方向に平行な断面である。断面画像においては、図１Ｂの部分拡大図に例示されるように、隔壁毎に第一機能材含有層が視認されるので、それぞれの第一機能材含有層について、当該第一機能材含有層によって間接的に被覆される第一端面を形成する隔壁の流路の延びる方向に垂直な方向の長さの中央位置における厚みＴ2を一つの断面画像につき２箇所測定する。厚み方向は流路の延びる方向に平行な方向である。そして、第一機能材含有層の多数の断面画像をヒーターエレメントの第一端面近傍から偏りなく取得し、１０箇所以上の第一機能材含有層の厚みＴ2を測定する。測定されたすべての厚みＴ2の平均値を第一機能材含有層の平均厚みとする。第二機能材含有層１０７ｂの平均厚みについても同様の手順で測定する。
【0071】
第一機能材含有層１０７ａは、第一電極層１０２ａの外表面のみならず、第一電極層１０２ａの他の露出面（例えば第一電極層１０２ａの厚み方向に平行な面）の一部又は全部を被覆することが好ましく、全部を被覆することがより好ましい。同様に、第二機能材含有層１０７ｂは、第二電極層１０２ｂの外表面のみならず、第二電極層１０２ｂの他の露出面（例えば第二電極層１０２ｂの厚み方向に平行な面）の一部又は全部を被覆することが好ましく、全部を被覆することがより好ましい。
【0072】
（１－４．端子）
第一端子１０９ａは、第一電極層１０２ａの外表面（第一機能材含有層１０７ａが設けられている場合は、第一電極層１０２ａの外表面のうち、第一機能材含有層１０７ａによって被覆されていない部分であることが好ましい。）に接続される。第二端子１０９ｂは、第二電極層１０２ｂの外表面（第二機能材含有層１０７ｂが設けられている場合は、第二電極層１０２ｂの外表面のうち、第二機能材含有層１０７ｂによって被覆されていない部分であることが好ましい。）に接続される。第一端子１０９ａ（第二端子１０９ｂ）は、少なくとも一部が第一端面１０１ａ（第二端面１０１ｂ）の外周部に配置されることが好ましく、全部が外周部に配置されることがより好ましい。
第一端子１０９ａは、第一電極層１０２ａの外表面（第一機能材含有層１０７ａが設けられている場合は、第一電極層１０２ａの外表面のうち、第一機能材含有層１０７ａによって被覆されていない部分であることが好ましい。）に接続される。第二端子１０９ｂは、第二電極層１０２ｂの外表面（第二機能材含有層１０７ｂが設けられている場合は、第二電極層１０２ｂの外表面のうち、第二機能材含有層１０７ｂによって被覆されていない部分であることが好ましい。）に接続される。第一端子１０９ａ（第二端子１０９ｂ）は、少なくとも一部が第一端面１０１ａ（第二端面１０１ｂ）の外周部に配置されることが好ましく、全部が外周部に配置されることがより好ましい。
【0073】
第一電極層１０２ａと第一端子１０９ａの間、及び、第二電極層１０２ｂと第二端子１０９ｂの間の接続方法は、両者が導通していれば特に限定されず、例えば、溶接、ろう付け又は機械的接触等によって接続することができる。第一端子１０９ａ及び第二端子１０９ｂ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、単体金属及び合金等を採用することもできるが、湿度の高い環境で酸化しにくく、湿潤条件でもマイグレーションや電蝕を起こしにくく、電極との接合が容易である材料を選択するという観点から、純アルミニウム、アルミニウム合金及びステンレスから選択される１種又は２種以上を含有することが好ましく、例えば、純アルミニウム製、アルミニウム合金製又はステンレス製とすることができる。その他、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ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を用いることもでき、中でもＦｅ－Ｎｉ合金及びリン青銅は好適に使用できる。端子は、端面上の電極層に近い材質であることが電蝕回避の観点から好ましい。例示的には、電極層及び端子が共に純アルミニウム及び／又はアルミニウム合金であることが好ましい。
【0074】
第一端子１０９ａ及び第二端子１０９ｂの形状は、限定的ではないが、例えば、平板状とすることができる。その場合の端子の板厚は、限定的ではないが、例えば、０．１～４ｍｍとすることができ、０．３～２ｍｍとすることが好ましい。
【0075】
第一端子１０９ａが第一電極層１０２ａに接続されていることにより、第一端子１０９ａによって（間接的に）被覆される第一端面１０１ａの部分の面積には特に制限はないが、第一端子１０９ａが小さ過ぎると第一端子１０９ａに通電部品を接続するのが難しくなる。逆に、第一端子１０９ａが大き過ぎるとセル１０４の開口部を塞ぐ面積が大きくなり、ヒーターエレメント１００に流すことのできる空気の流量が低下する。そこで、第一端面１０１ａの面積に対して、第一端子１０９ａが第一端面１０１ａを被覆する面積の割合の下限は、０．５％以上であることが好ましく、１％以上であることがより好ましく、２％以上であることが更により好ましい。また、第一端面１０１ａの面積に対して、第一端子１０９ａが第一端面１０１ａを被覆する面積の割合の上限は、１０％以下であることが好ましく、８％以下であることがより好ましく、５％以下であることが更により好ましい。従って、第一端面１０１ａの面積に対して、第一端子１０９ａが第一端面１０１ａを被覆する面積の割合の範囲は、例えば０．５％以上１０％以下とすることができる。第二端面１０１ｂの面積に対して、第二端子１０９ｂが第二端面１０１ｂを被覆する面積の割合についても同様である。
【0076】
第一端子１０９ａ及び第二端子１０９ｂの２５℃における体積抵抗率の下限は、特に制限は無いが、通常実現可能な範囲は１．０×１０-7Ω・ｃｍ以上である。第一端子１０９ａ及び第二端子１０９ｂの２５℃における体積抵抗率の上限は、端子での発熱・エネルギーロス低減観点からは、１．０×１０-6Ω・ｃｍ以下であることが好ましく、５．０×１０-7Ω・ｃｍ以下であることが好ましく、３．０×１０-7Ω・ｃｍ以下であることがより好ましく、２．０×１０-7Ω・ｃｍ以下であることが更に好ましい。従って、第一端子１０９ａ及び第二端子１０９ｂの２５℃における体積抵抗率の範囲は、例えば１．０×１０-7Ω・ｃｍ以上１．０×１０-6Ω・ｃｍ以下とすることができる。本明細書において、第一端子１０９ａ及び第二端子１０９ｂの２５℃における体積抵抗率はＪＩＳ Ｋ６２７１：２００８に従って測定される。
【0077】
（１－５．第三及び第四機能材含有層）
第三機能材含有層１１１ａは、第一端子１０９ａの外表面の一部を被覆し、第四機能材含有層１１１ｂは第二端子１０９ｂの外表面の一部を被覆してもよい。機能材含有層が端子の外表面に存在することで、機能材がもたらす機能をヒーターエレメントに付与することができる。例えば、第三機能材含有層１１１ａ及び第四機能材含有層１１１ｂが吸湿材を含有する場合は、端子中の金属成分がマイグレーションを起こして短絡するのを抑制可能である。第一端子１０９ａの外表面とは、第一端子１０９ａが第一電極層１０２ａと接する面の反対側の面を指す。第二端子１０９ｂの外表面とは、第二端子１０９ｂが第二電極層１０２ｂと接する面の反対側の面を指す。
第三機能材含有層１１１ａは、第一端子１０９ａの外表面の一部を被覆し、第四機能材含有層１１１ｂは第二端子１０９ｂの外表面の一部を被覆してもよい。機能材含有層が端子の外表面に存在することで、機能材がもたらす機能をヒーターエレメントに付与することができる。例えば、第三機能材含有層１１１ａ及び第四機能材含有層１１１ｂが吸湿材を含有する場合は、端子中の金属成分がマイグレーションを起こして短絡するのを抑制可能である。第一端子１０９ａの外表面とは、第一端子１０９ａが第一電極層１０２ａと接する面の反対側の面を指す。第二端子１０９ｂの外表面とは、第二端子１０９ｂが第二電極層１０２ｂと接する面の反対側の面を指す。
【0078】
第三機能材含有層１１１ａが第一端子１０９ａの外表面の“一部”を被覆することとしたのは、第一端子１０９ａの外表面のうち、通電部品１０５ａが接続される部分は、第三機能材含有層１１１ａによって被覆されるべきではなく、このため全部を被覆するものではないからである。同様に、第四機能材含有層１１１ｂが第二端子１０９ｂの外表面の“一部”を被覆することとしたのは、第二端子１０９ｂの外表面のうち、通電部品１０５ｂが接続される部分は、第四機能材含有層１１１ｂによって被覆されるべきではなく、このため全部を被覆するものではないからである。
【0079】
機能材による性能を高めるためには、第三機能材含有層１１１ａは第一端子１０９ａの外表面のうち、通電部品１０５ａが接続されていない部分の面積の８０％以上を被覆することが好ましく、９０％以上を被覆することがより好ましく、９９％以上を被覆することが更により好ましい。同様に、第四機能材含有層１１１ｂは第二端子１０９ｂの外表面のうち、通電部品１０５ｂが接続されていない部分の面積の８０％以上を被覆することが好ましく、９０％以上を被覆することがより好ましく、９９％以上を被覆することが更により好ましい。
【0080】
第三機能材含有層１１１ａ及び第四機能材含有層１１１ｂは、第一機能材含有層１０７ａ及び第二機能材含有層１０７ｂと同様の理由により、絶縁性であることが好ましい。第三機能材含有層１１１ａ及び第四機能材含有層１１１ｂが絶縁性であるとは、第三機能材含有層１１１ａ及び第四機能材含有層１１１ｂがそれぞれ以下の電気抵抗に関する条件を満たすことをいう。
【0081】
第三機能材含有層１１１ａ（第四機能材含有層１１１ｂ）の外表面において距離が３ｍｍ離れた任意の二点間の２５℃における電気抵抗をシャント法により測定する。但し、二点間を結ぶ線分の間に通電部品１０５ａが存在しないように二点間を選択する。測定点をずらして３箇所測定したとき、得られた電気抵抗の下限が１．０×１０4Ω以上であるときに、第三機能材含有層１１１ａ（第四機能材含有層１１１ｂ）が絶縁性であると定義する。
【0082】
第三機能材含有層１１１ａ及び第四機能材含有層１１１ｂは、上記の手順で電気抵抗測定を行ったときの電気抵抗の下限が１．０×１０5Ω以上であることが好ましく、５．０×１０5Ω以上であることがより好ましい。第三機能材含有層１１１ａ及び第四機能材含有層１１１ｂには、電気抵抗の上限は特に設定されないが、上記の手順で電気抵抗測定を行ったときの電気抵抗の範囲が５．０×１０5Ω～１．０×１０7Ωであるのが通常であり、１．０×１０6Ω～５．０×１０6Ωであるのが典型である。
【0083】
第三機能材含有層１１１ａ及び第四機能材含有層１１１ｂが含有する機能材については、好ましい実施態様を含め、第一機能材含有層１０７ａ及び第二機能材含有層１０７ｂの説明で述べた通りである。
【0084】
第三機能材含有層１１１ａ及び第四機能材含有層１１１ｂは、バインダを含有してもよい。バインダについては、好ましい実施態様を含め、第一機能材含有層１０７ａ及び第二機能材含有層１０７ｂの説明で述べた通りである。
【0085】
第三機能材含有層１１１ａ及び第四機能材含有層１１１ｂは、更に、除去対象成分を浄化する、又は、機能材（吸湿材を含む）による除去対象成分の捕捉機能を高める等の目的で、触媒を含有してもよい。触媒については、好ましい実施態様を含め、第一機能材含有層１０７ａ及び第二機能材含有層１０７ｂの説明で述べた通りである。
【0086】
第三機能材含有層１１１ａ及び第四機能材含有層１１１ｂの平均厚みは、限定的ではないが、例えば１０μｍ以上５００μｍ以下とすることができる。第三機能材含有層１１１ａ及び第四機能材含有層１１１ｂの平均厚みの下限が１０μｍ以上、好ましくは２０μｍ以上、より好ましくは３０μｍ以上であることによって、絶縁性を確保できるとともに機能材による機能が発揮されやすいという利点が得られる。第三機能材含有層１１１ａ及び第四機能材含有層１１１ｂの平均厚みの上限が５００μｍ以下、好ましくは３００μｍ以下、より好ましくは２００μｍ以下であることによって、機能材含有層の剛性を小さくでき、剥がれ難くできるという利点が得られる。
【0087】
第三機能材含有層１１１ａの平均厚みは、ＪＩＳ Ｋ５６００－１－７：２０１４に準拠する断面法を用いて任意の５箇所以上の第三機能材含有層の厚みを測定したときの平均値を第三機能材含有層の平均厚みとする。第四機能材含有層１１１ｂの平均厚みについても同様の手順で測定する。
【0088】
第三機能材含有層１１１ａは、第一端子１０９ａの外表面のみならず、第一端子１０９ａの他の露出面（例えば第一端子１０９ａが平板状の場合の板厚方向に平行な面）の一部又は全部を被覆することが好ましく、全部を被覆することがより好ましい。同様に、第四機能材含有層１１１ｂは、第二端子１０９ｂの外表面のみならず、第二端子１０９ｂの他の露出面（例えば第二端子１０９ｂが平板状の場合の板厚方向に平行な面）の一部又は全部を被覆することが好ましく、全部を被覆することがより好ましい。
【0089】
（１－６．第五機能材含有層）
セル１０４内部の流路を形成する隔壁１０６の表面の一部又は全部を被覆する第五機能材含有層１１３を有することが好ましい。セル１０４内部の流路を除去対象成分を含む空気が通過するため、流路を形成する隔壁１０６の表面を機能材で被覆することにより、ヒーターエレメント１００の全体として機能材による性能を高めることが可能となる。
セル１０４内部の流路を形成する隔壁１０６の表面の一部又は全部を被覆する第五機能材含有層１１３を有することが好ましい。セル１０４内部の流路を除去対象成分を含む空気が通過するため、流路を形成する隔壁１０６の表面を機能材で被覆することにより、ヒーターエレメント１００の全体として機能材による性能を高めることが可能となる。
【0090】
機能材による性能を高めるためには、第五機能材含有層１１３はセル１０４内部の流路を形成する隔壁１０６の表面の面積の８０％以上を被覆することが好ましく、９０％以上を被覆することがより好ましく、９９％以上を被覆することが更により好ましい。セル１０４内部の流路を形成する隔壁１０６の表面の面積のうち、第五機能材含有層１１３によって被覆される面積の割合は、以下の手順で測定する。
（１）ヒーターエレメント１００から、第一端面１０１ａ（第二端面１０１ｂ）の重心Ｏを通り、セル１０４の延びる方向に平行な断面を切り出す。
（２）得られた断面を画像化し、画像解析により、各セル１０４について、セル１０４内部の流路を形成する隔壁１０６の表面のセルの延びる方向の長さのうち、第五機能材含有層１１３によって被覆されている部分の長さの割合を求める。当該断面におけるすべてのセル１０４について測定した当該割合の平均値を、セル１０４内部の流路を形成する隔壁１０６の表面の面積のうち、第五機能材含有層１１３によって被覆される面積の割合とみなす。画像解析としては、光学顕微鏡（倍率５０倍）で撮影することで得た画像上で、第五機能材含有層と隔壁を構成する各画素の輝度を測定し、その平均値を閾値として２値化処理を行い、第五機能材含有層と隔壁の領域を区別する方法が採用できる。両者を区別した後、隔壁が第五機能材含有層によって被覆されている部分の長さを特定し、セルの長さ（ハニカム構造体の長さ）で除することで、第五機能材含有層によって被覆されている部分の長さの割合を求めることができる。
（１）ヒーターエレメント１００から、第一端面１０１ａ（第二端面１０１ｂ）の重心Ｏを通り、セル１０４の延びる方向に平行な断面を切り出す。
（２）得られた断面を画像化し、画像解析により、各セル１０４について、セル１０４内部の流路を形成する隔壁１０６の表面のセルの延びる方向の長さのうち、第五機能材含有層１１３によって被覆されている部分の長さの割合を求める。当該断面におけるすべてのセル１０４について測定した当該割合の平均値を、セル１０４内部の流路を形成する隔壁１０６の表面の面積のうち、第五機能材含有層１１３によって被覆される面積の割合とみなす。画像解析としては、光学顕微鏡（倍率５０倍）で撮影することで得た画像上で、第五機能材含有層と隔壁を構成する各画素の輝度を測定し、その平均値を閾値として２値化処理を行い、第五機能材含有層と隔壁の領域を区別する方法が採用できる。両者を区別した後、隔壁が第五機能材含有層によって被覆されている部分の長さを特定し、セルの長さ（ハニカム構造体の長さ）で除することで、第五機能材含有層によって被覆されている部分の長さの割合を求めることができる。
【0091】
第五機能材含有層１１３は、第一機能材含有層１０７ａ及び第二機能材含有層１０７ｂと同様の理由により、絶縁性であることが好ましい。第五機能材含有層１１３が絶縁性であるとは、第五機能材含有層１１３が以下の条件を満たすことをいう。
ヒーターエレメント１００から、ハニカム構造部の流路の延びる方向に平行な断面を切り出し、隔壁１０６の表面を被覆する第五機能材含有層１１３を露出する。任意の一つのセル１０４を被覆する第五機能材含有層１１３の表面について、セル１０４の延伸方向に距離が３ｍｍ離れた任意の５箇所の二点間の２５℃における電気抵抗をシャント法により測定する。得られた電気抵抗が１．０×１０4Ω以上であるときに、当該セルを被覆する第五機能材含有層１１３は絶縁性を有すると定義する。他のセルを被覆する第五機能材含有層１１３についても同様に測定することができるが、第五機能材含有層１１３を形成する材質が実質的に同じであることが明らかであれば結果は同じであるので測定を省略してもよい。
ヒーターエレメント１００から、ハニカム構造部の流路の延びる方向に平行な断面を切り出し、隔壁１０６の表面を被覆する第五機能材含有層１１３を露出する。任意の一つのセル１０４を被覆する第五機能材含有層１１３の表面について、セル１０４の延伸方向に距離が３ｍｍ離れた任意の５箇所の二点間の２５℃における電気抵抗をシャント法により測定する。得られた電気抵抗が１．０×１０4Ω以上であるときに、当該セルを被覆する第五機能材含有層１１３は絶縁性を有すると定義する。他のセルを被覆する第五機能材含有層１１３についても同様に測定することができるが、第五機能材含有層１１３を形成する材質が実質的に同じであることが明らかであれば結果は同じであるので測定を省略してもよい。
【0092】
第五機能材含有層１１３は、上記の手順で電気抵抗測定を行ったときの電気抵抗の下限が１．０×１０5Ω以上であることが好ましく、５．０×１０5Ω以上であることがより好ましい。第五機能材含有層１１３には、電気抵抗の上限は特に設定されないが、上記の手順で電気抵抗測定を行ったときの電気抵抗の範囲が５．０×１０5Ω～１．０×１０7Ωであるのが通常であり、１．０×１０6Ω～５．０×１０6Ωであるのが典型である。
【0093】
第五機能材含有層１１３が含有する機能材については、好ましい実施態様を含め、第一機能材含有層１０７ａ及び第二機能材含有層１０７ｂの説明で述べた通りである。
【0094】
第五機能材含有層１１３は、バインダを含有してもよい。バインダについては、好ましい実施態様を含め、第一機能材含有層１０７ａ及び第二機能材含有層１０７ｂの説明で述べた通りである。
【0095】
第五機能材含有層１１３は、更に、除去対象成分を浄化する、又は、機能材（吸湿材を含む）による除去対象成分の捕捉機能を高める等の目的で、触媒を含有してもよい。触媒については、好ましい実施態様を含め、第一機能材含有層１０７ａ及び第二機能材含有層１０７ｂの説明で述べた通りである。
【0096】
第五機能材含有層１１３の平均厚みは、限定的ではないが、例えば１０μｍ以上５００μｍ以下とすることができる。第五機能材含有層１１３の平均厚みの下限が１０μｍ以上、好ましくは２０μｍ以上、より好ましくは３０μｍ以上であることによって、機能材による機能を発揮しやすいという利点が得られる。第五機能材含有層１１３の平均厚みの上限が５００μｍ以下、好ましくは３００μｍ以下、より好ましくは２００μｍ以下であることによって、セルの開口面積を大きく保てるので、通気抵抗を低く抑えられるという利点が得られる。
【0097】
第五機能材含有層１１３の平均厚みは、以下の手順で測定される。まず、走査型電子顕微鏡等で５０倍程度の第五機能材含有層１１３の断面画像を取得する。断面としては、ハニカム構造部の流路の延びる方向に平行な断面である。断面画像においては、図１Ｂの部分拡大図に例示されるように、隔壁毎に隔壁を挟む二箇所の第五機能材含有層１１３が視認されるので、それぞれの第五機能材含有層１１３の第一端面１０１ａから第二端面１０１ｂまでの全体の断面積を、当該第五機能材含有層によって被覆されている隔壁の第一端面１０１ａから第二端面１０１ｂまでの長さで除することでそれぞれの第五機能材含有層１１３の厚みを算出する。そして、第五機能材含有層１１３の多数の断面画像をヒーターエレメントから偏りなく取得して、５箇所以上の第五機能材含有層１１３の厚みを測定する。測定されたすべての第五機能材含有層１１３の厚みの平均値を第五機能材含有層の平均厚みとする。
【0098】
なお、上述した第一から第五までの各種の機能材含有層の分類は便宜上のものである。従って、それぞれ独立した層が形成されることを要するものではなく、異なる分類の機能材含有層が連続していることは何ら妨げられず、単一工程で異なる分類の機能材含有層が同時に形成されることも何ら妨げられない。
【0099】
（１－７．通電部品）
第一端子１０９ａ及び第二端子１０９ｂはそれぞれ通電部品１０５ａ、１０５ｂを接続可能である。通電部品１０５ａ、１０５ｂを構成する導通材料としては、ステンレス、アルミニウム、アルミニウム合金、銅合金、銅が挙げられる。第一端子１０９ａと通電部品１０５ａの間、及び、第二端子１０９ｂと通電部品１０５ｂの間の接続方法は、両者が導通していれば特に限定されず、例えば、溶接、ろう付け又は機械的接触等によって接続することができる。通電部品１０５ａ、１０５ｂは一実施形態において、電源と第一端子１０９ａ（第二端子１０９ｂ）の間の電線自体、すなわち銅線、銅合金線、アルミニウム線、アルミニウム合金線、ステンレス線であってもよい。通電部品１０５ａ、１０５ｂは別の一実施形態において、電線と第一端子１０９ａ（第二端子１０９ｂ）を接続する仲介部品であってもよい。仲介部品は、例えば溶接、ハンダ付け、ろう付け、加締め、及びボルト締めの何れか、その他の方法で電線に接続することができる。
第一端子１０９ａ及び第二端子１０９ｂはそれぞれ通電部品１０５ａ、１０５ｂを接続可能である。通電部品１０５ａ、１０５ｂを構成する導通材料としては、ステンレス、アルミニウム、アルミニウム合金、銅合金、銅が挙げられる。第一端子１０９ａと通電部品１０５ａの間、及び、第二端子１０９ｂと通電部品１０５ｂの間の接続方法は、両者が導通していれば特に限定されず、例えば、溶接、ろう付け又は機械的接触等によって接続することができる。通電部品１０５ａ、１０５ｂは一実施形態において、電源と第一端子１０９ａ（第二端子１０９ｂ）の間の電線自体、すなわち銅線、銅合金線、アルミニウム線、アルミニウム合金線、ステンレス線であってもよい。通電部品１０５ａ、１０５ｂは別の一実施形態において、電線と第一端子１０９ａ（第二端子１０９ｂ）を接続する仲介部品であってもよい。仲介部品は、例えば溶接、ハンダ付け、ろう付け、加締め、及びボルト締めの何れか、その他の方法で電線に接続することができる。
【0100】
（２．外周面保持型の枠体を備えるヒーターエレメント組立物）
本発明の一実施形態に係るヒーターエレメントは、枠体に保持されたヒーターエレメント組立物として提供される。枠体による保護作用によって、ヒーターエレメントを通風路内に設置するときにヒーターエレメントが損傷を受けにくくなり、また、周囲部品との電気絶縁性を確保しつつ、空調システム内へ装着しやすい形状とすることができる。
本発明の一実施形態に係るヒーターエレメントは、枠体に保持されたヒーターエレメント組立物として提供される。枠体による保護作用によって、ヒーターエレメントを通風路内に設置するときにヒーターエレメントが損傷を受けにくくなり、また、周囲部品との電気絶縁性を確保しつつ、空調システム内へ装着しやすい形状とすることができる。
【0101】
図２Ａ及び図２Ｂには、ヒーターエレメント１００を外周壁１０３の外周面側から保持する枠体１４０を備えるヒーターエレメント組立物の例が示されている。枠体１４０は、ハニカム構造部の外周壁１０３の外周面１０３ｅに、緩衝材１５０を介して嵌合する内周面１４１ｉをもつ樹脂製の第一枠部１４１を有する。当該構成により、枠体１４０はハニカム構造部に対する損傷を抑制しながらヒーターエレメント１００を保持することが可能である。また、緩衝材１５０はヒーターエレメント１００の熱変形に追随して変形し、熱応力を緩和することもできる。これによりヒーターエレメント１００におけるクラックの発生を抑制可能である。
【0102】
ヒーターエレメント１００を安定して保持し、且つ、ヒーターエレメント１００に対する保護性能を高めるという観点から、枠体１４０は、ハニカム構造部の外周壁１０３の外周面１０３ｅの全面に対して、緩衝材１５０を介して嵌合する内周面１４１ｉをもつ樹脂製の第一枠部１４１を有することが好ましい。
【0103】
一実施形態において、図２Ａ及び図２Ｂに示す枠体１４０は、筒状の一体品として提供することができる。代替的には、枠体１４０は、互いに分割されている二部品を連結することで形成してもよい。枠体１４０が互いに分割されている場合に両者を結合する方法としては、限定的ではないが、例えば、締結具によって連結する方法、嵌合構造によって連結する方法、及び接着剤によって連結する方法が挙げられる。
【0104】
図２Ａ及び図２Ｂに示す枠体１４０は、一対の半割れ部材１４０ａ、１４０ｂが、ハニカム構造部の流路の延びる方向に対して垂直な方向から連結することによって形成されてもよい。図２Ｃには、一対の半割れ部材１４０ａ、１４０ｂが、ヒーターエレメント１００を挟んで、ハニカム構造部の流路の延びる方向に対して垂直な方向から近づく様子が示されている。
【0105】
図２Ａの模式的な部分拡大断面図には、一対の半割れ部材１４０ａ、１４０ｂが嵌合構造を有する連結部１４４によって連結されている様子が示されている。図示の連結部１４４は、プレスフィット方式の凸部１４４ａ及び凹部１４４ｂを有する。凸部１４４ａを凹部１４４ｂに弾性変形させながら押し込むと、連結状態が凸部１４４ａ及び凹部１４４ｂの復元力によって維持される。連結部１４４は、プレスフィット方式以外にもスナップフィット方式その他の嵌合構造を有することができる。一対の半割れ部材１４０ａ、１４０ｂの間には、緩衝材１４５を挟み込むことが好ましい。両者間に挟み込まれることで圧縮された緩衝材１４５は弾性変形によりスプリングの役割を果たし、一対の半割れ部材１４０ａ、１４０ｂの間の連結状態の緩みを防止できる。
【0106】
図３Ａ及び図３Ｂには、ヒーターエレメント１００を外周壁１０３の外周面側から保持する枠体１４０を備えるヒーターエレメント組立物の別の例が示されている。図３Ａ及び図３Ｂに示す枠体１４０は、第一枠部１４１に加えて、第一端面１０１ａの外周輪郭Ｃよりも内周側に向かって配設され、第一端面１０１ａの外周部の少なくとも一部を囲う第二枠部１４２と、第二端面１０１ｂの外周輪郭Ｃよりも内周側に向かって配設され、第二端面１０１ｂの外周部の少なくとも一部を囲う第三枠部１４３とを更に有する点で、図２Ａ及び図２Ｂに示す枠体１４０と異なる。第二枠部１４２及び第三枠部１４３は、第一枠部１４１から延設させることができる。第一枠部１４１から延設された第二枠部１４２及び第三枠部１４３であって、第二枠部１４２及び第三枠部１４３は、ヒーターエレメント１００に角部が存在する等によって部分的に緩衝材１５０が省かれた場合、緩衝材１５０を省いた箇所にガスのバイパス流れが発生するのを防止するバッフルの役割を果たすこともできる。
【0107】
本明細書において、第一端面１０１ａ（第二端面１０１ｂ）の重心Ｏの座標値を０とし、重心Ｏから第一端面１０１ａ（第二端面１０１ｂ）の外周輪郭Ｃに向かう方向に座標軸を取り、外周輪郭Ｃにおける座標値を１．００Ｒとすると、０．９０Ｒ～１．００Ｒに位置する点の集合を、第一端面１０１ａ（第二端面１０１ｂ）の外周部とする。
【0108】
枠体１４０が第二枠部１４２及び第三枠部１４３を有することで、ヒーターエレメント１００が枠体１４０から流路の延びる方向に動いて脱離するのを予防する効果が得られる。第二枠部１４２（第三枠部１４３）は、ヒーターエレメント１００の第一端面１０１ａ（第二端面１０１ｂ）側の表面に接触しなくてもよいが、第一端子１０９ａ（第二端子１０９ｂ）を第一端面１０１ａ（第二端面１０１ｂ）に向かって押し付ける部分を有することが好ましい。その場合は、第二枠部１４２（第三枠部１４３）は、緩衝材１２９を介して、第一端子１０９ａ（第二端子１０９ｂ）を第一端面１０１ａ（第二端面１０１ｂ）に向かって押し付けるように構成してもよい。
【0109】
第二枠部１４２（第三枠部１４３）は、図３Ａに示すように一箇所又は複数箇所が局所的に内周側に突出するようにして第一端面１０１ａ（第二端面１０１ｂ）の外周部を部分的に囲ってもよい。第二枠部１４２（第三枠部１４３）が局所的に内周側に突出するようにして複数箇所に設置される場合は、ヒーターエレメント組立物を第一端面１０１ａ（第二端面１０１ｂ）側から見たときの第一端面１０１ａ（第二端面１０１ｂ）の周方向に等間隔に、及び／又は、重心Ｏを対称中心として点対称に４～８箇所設置することが好ましい（図３Ａ参照）。別法として、第二枠部１４２（第三枠部１４３）は、図４Ａに示すように第一端面１０１ａ（第二端面１０１ｂ）の外周部を全周にわたって囲っても良い。
【0110】
第一端子１０９ａ（第二端子１０９ｂ）の外表面のうち、第二枠部１４２（第三枠部１４３）によって第一端面１０１ａ（第二端面１０１ｂ）に向かって押し付けられる部分の面積の割合は、大きい方が第一端面１０１ａ（第二端面１０１ｂ）の脱落予防効果が高まる。このことから、当該面積の割合の下限は、１０％以上であることが好ましく、１５％以上であることがより好ましく、２０％以上であることが更により好ましい。一方で、当該面積の割合は小さい方が通電部品のスペースが確保されやすく、通電部品１０５ａ（１０５ｂ）を接合しやすい。このことから、当該面積の割合の上限は、８０％以下であることが好ましく、７５％以下であることがより好ましく、７０％以下であることが更により好ましい。従って、当該面積の割合の範囲は例えば１０～８０％とすることができる。
【0111】
第二枠部１４２（第三枠部１４３）が第一端面１０１ａ（第二端面１０１ｂ）を囲う領域の幅Ｙの上限は、ヒーターエレメント１００内に出入りするガスの流れを妨げないという観点から、１０ｍｍ以下であることが好ましく、７ｍｍ以下であることがより好ましく、５ｍｍ以下であることが更により好ましい。また、第二枠部１４２（第三枠部１４３）が第一端面１０１ａ（第二端面１０１ｂ）を囲う領域の幅Ｙの下限は、ヒーターエレメント１００に対する保持性能を高めるという観点から、１ｍｍ以上であることが好ましく、２ｍｍ以上であることがより好ましく、３ｍｍ以上であることが更により好ましい。従って第二枠部１４２（第三枠部１４３）が第一端面１０１ａ（第二端面１０１ｂ）を囲う領域の幅Ｙの範囲は、例えば１ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることができる。ここで、第二枠部１４２（第三枠部１４３）が第一端面１０１ａ（第二端面１０１ｂ）を囲う領域の幅Ｙは、第一端面１０１ａ（第二端面１０１ｂ）の外周輪郭Ｃから第一端面１０１ａ（第二端面１０１ｂ）の重心Ｏに向かう方向の第二枠部１４２（第三枠部１４３）の長さを意味する。
【0112】
第二枠部１４２（第三枠部１４３）を、第一端面１０１ａ（第二端面１０１ｂ）側から観察したときに（図３Ａ参照）、第二枠部１４２（第三枠部１４３）の面積（第二枠部１４２（第三枠部１４３）が複数ある場合はそれらの合計面積を指す。）が、第一端面１０１ａ（第二端面１０１ｂ）の面積に対して占める割合の上限は、ヒーターエレメント１００内に出入りするガスの流れを妨げないという観点から、１０％以下であることが好ましく、５％以下であることがより好ましく、３％以下であることが更により好ましい。一方、ヒーターエレメント１００に対する保持性能を高めるという観点から、第二枠部１４２（第三枠部１４３）の面積が、第一端面１０１ａ（第二端面１０１ｂ）の面積に対して占める割合の下限は、０．５％以上であることが好ましく、１％以上であることがより好ましく、２％以上であることが更により好ましい。従って、第二枠部１４２（第三枠部１４３）の面積が、第一端面１０１ａ（第二端面１０１ｂ）の面積に対して占める割合の範囲は、例えば０．５％以上１０％以下とすることができる。
【0113】
図３Ａ及び図３Ｂに示す枠体１４０は、互いに分割されている二部品を連結することで形成するのが好ましい。枠体１４０が第二枠部１４２及び第三枠部１４３を有する関係で、ヒーターエレメント１００を枠体１４０に収容する作業を容易にするためである。枠体１４０が互いに分割されている場合に両者を結合する方法としては、限定的ではないが、例えば、締結具によって連結する方法、嵌合構造によって連結する方法、及び接着剤によって連結する方法が挙げられる。図３Ａ及び図３Ｂに示す枠体１４０は、一対の半割れ部材１４０ａ、１４０ｂが、ハニカム構造部の流路の延びる方向に対して垂直な方向から連結することによって形成される。嵌合構造の具体例は図２Ａに示した通りである。
【0114】
第一枠部１４１、好ましくは第一枠部１４１に加えて第二枠部１４２及び第三枠部１４３を構成する樹脂は、ヒーターエレメント１００が損傷し難いようにある程度の柔らかさを有していることが望ましい。従って、一実施形態において、第一枠部１４１、好ましくは第一枠部１４１に加えて第二枠部１４２及び第三枠部１４３を構成する樹脂は、ＡＳＴＭ Ｄ７８５－２００８ Ｒ１５に準拠して測定されるロックウェル硬さの上限が１５０ＨＲＲ以下であることが好ましく、１３０ＨＲＲ以下であることがより好ましく、１２０ＨＲＲ以下であることが更により好ましい。別の一実施形態において、第一枠部１４１、好ましくは第一枠部１４１に加えて第二枠部１４２及び第三枠部１４３を構成する樹脂は、ＡＳＴＭ Ｄ７８５－２００８ Ｒ１５に準拠して測定されるロックウェル硬さの上限が１２０ＨＲＭ以下であることが好ましく、１００ＨＲＭ以下であることがより好ましく、９０ＨＲＭ以下であることが更により好ましい。第一枠部１４１、好ましくは第一枠部１４１に加えて第二枠部１４２及び第三枠部１４３を構成する樹脂は、上述したロックウェル硬さＨＲＲ及びＨＲＭの何れか一方の上限値に関する条件を満たすことができ、両方の条件を満たすことが望ましい。
【0115】
一方、ヒーターエレメント１００に対する保持性能を高めるという観点からは、第一枠部１４１、好ましくは第一枠部１４１に加えて第二枠部１４２及び第三枠部１４３を構成する樹脂は、ある程度の硬さを有していることが望ましい。従って、一実施形態において、第一枠部１４１、好ましくは第一枠部１４１に加えて第二枠部１４２及び第三枠部１４３を構成する樹脂は、ＡＳＴＭ Ｄ７８５－２００８ Ｒ１５に準拠して測定されるロックウェル硬さの下限が７０ＨＲＲ以上であることが好ましく、８０ＨＲＲ以上であることがより好ましく、９０ＨＲＲ以上であることが更により好ましい。別の一実施形態において、第一枠部１４１、好ましくは第一枠部１４１に加えて第二枠部１４２及び第三枠部１４３を構成する樹脂は、ＡＳＴＭ Ｄ７８５－２００８ Ｒ１５に準拠して測定されるロックウェル硬さの下限が４０ＨＲＭ以上であることが好ましく、５０ＨＲＭ以上であることがより好ましく、７０ＨＲＭ以上であることが更により好ましい。第一枠部１４１、好ましくは第一枠部１４１に加えて第二枠部１４２及び第三枠部１４３を構成する樹脂は、上述したロックウェル硬さＨＲＲ及びＨＲＭの何れか一方の下限値に関する条件を満たすことができ、両方の条件を満たすことが望ましい。
【0116】
従って、一実施形態において、第一枠部１４１、好ましくは第一枠部１４１に加えて第二枠部１４２及び第三枠部１４３を構成する樹脂は、ＡＳＴＭ Ｄ７８５－２００８ Ｒ１５に準拠して測定されるロックウェル硬さの範囲が、例えば７０ＨＲＲ以上１５０ＨＲＲ以下である。別の一実施形態において、第一枠部１４１、好ましくは第一枠部１４１に加えて第二枠部１４２及び第三枠部１４３を構成する樹脂は、ＡＳＴＭ Ｄ７８５－２００８ Ｒ１５に準拠して測定されるロックウェル硬さの範囲が、例えば４０ＨＲＭ以上１２０ＨＲＭ以下である。
【0117】
第一枠部１４１、第二枠部１４２及び第三枠部１４３を構成する樹脂の種類には特段の制限はないが、耐熱性、耐食性の観点からは、第一枠部１４１、好ましくは第一枠部１４１に加えて第二枠部１４２及び第三枠部１４３は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）及びポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）の一方又は両方を含有することが好ましく、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）及びポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）を合計で８０質量％以上含有することがより好ましく、９０質量％以上含有することが更により好ましく、１００質量％含有してもよい。
【0118】
第一枠部１４１、好ましくは第一枠部１４１に加えて第二枠部１４２及び第三枠部１４３を構成する樹脂は、耐熱性を有することが望ましい。従って、第一枠部１４１、好ましくは第一枠部１４１に加えて第二枠部１４２及び第三枠部１４３は、ＪＩＳ Ｋ７１９１－１：２０１５に準拠して測定される荷重たわみ温度の下限が１４５℃以上であることが好ましく、１６０℃以上であることがより好ましく、１８０℃以上であることが更により好ましい。荷重たわみ温度の上限は特に設定されないが、入手容易性の観点からは、通常は３００℃以下であり、典型的には２５０℃以下である。従って、第一枠部１４１及び第二枠部１４２の少なくとも一方、好ましくは両方を構成する樹脂は、当該荷重たわみ温度の範囲が、例えば１４５℃以上３００℃以下である。
【0119】
第一枠部１４１、好ましくは第一枠部１４１に加えて第二枠部１４２及び第三枠部１４３を構成する樹脂は、加熱時に融解しないような高い融点を有することが望ましい。従って、第一枠部１４１、好ましくは第一枠部１４１に加えて第二枠部１４２及び第三枠部１４３は、融点の下限が２５０℃以上であることが好ましく、２８０℃以上であることがより好ましく、３００℃以上であることが更により好ましい。融点の上限は特に設定されないが、入手容易性の観点からは、通常は４００℃以下であり、典型的には３５０℃以下である。従って、第一枠部１４１、好ましくは第一枠部１４１に加えて第二枠部１４２及び第三枠部１４３を構成する樹脂は、融点の範囲が、例えば２５０℃以上４００℃以下である。
【0120】
本明細書において、樹脂の融点は、ＴＧ－ＤＴＡ（ ｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｙ - ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｔｈｅｒｍａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ）測定を行ったときに、融解による吸熱ピークが見られる温度のうちの最低温度を指す。
【0121】
第一枠部１４１、好ましくは第一枠部１４１に加えて第二枠部１４２及び第三枠部１４３を構成する樹脂は、熱損失を低減するために熱伝導率が低いことが望ましい。従って、第一枠部１４１、好ましくは第一枠部１４１に加えて第二枠部１４２及び第三枠部１４３は、ＪＩＳ Ｒ１６１１：２０１０に準拠して測定される２５℃における熱伝導率の上限が０．５Ｗ／ｍ／Ｋ以下であることが好ましく、０．３Ｗ／ｍ／Ｋ以下であることがより好ましく、０．２Ｗ／ｍ／Ｋ以下であることが更により好ましい。熱伝導率の下限は特に設定されないが、入手容易性の観点からは、通常は０．１Ｗ／ｍ／Ｋ以上であり、典型的には０．１５Ｗ／ｍ／Ｋ以上である。従って、第一枠部１４１、好ましくは第一枠部１４１に加えて第二枠部１４２及び第三枠部１４３を構成する樹脂は、当該熱伝導率の範囲が、例えば０．１Ｗ／ｍ／Ｋ以上０．５Ｗ／ｍ／Ｋ以下である。
【0122】
第一枠部１４１、好ましくは第一枠部１４１に加えて第二枠部１４２及び第三枠部１４３を構成する樹脂は、短絡を抑制するために、絶縁性であることが好ましい。従って、第一枠部１４１、好ましくは第一枠部１４１に加えて第二枠部１４２及び第三枠部１４３は、ＪＩＳ Ｃ ２１３９：２００８のブリッジ法に準拠して測定される２５℃における体積抵抗率の下限が１．０×１０16Ω・ｃｍ以上であることが好ましく、２．０×１０16Ω・ｃｍ以上であることが好ましく、５．０×１０16Ω・ｃｍ以上であることがより好ましい。体積抵抗率の上限は特に設定されないが、入手容易性の観点からは、通常は１．０×１０18Ω・ｃｍ以下であり、典型的には１．０×１０17Ω・ｃｍ以下である。従って、第一枠部１４１、好ましくは第一枠部１４１に加えて第二枠部１４２及び第三枠部１４３を構成する樹脂は、当該体積抵抗率の範囲が、例えば１．０×１０16Ω・ｃｍ以上１．０×１０18Ω・ｃｍ以下である。
【0123】
第一枠部１４１の内周面１４１ｉと、ハニカム構造部の外周壁１０３の外周面１０３ｅの間に挟まれて圧力を受けることで圧縮された緩衝材１５０の圧縮方向の厚みは、十分な緩衝効果が得られる変形代を確保する観点から、下限が０．５ｍｍ以上であることが好ましく、１．０ｍｍ以上であることがより好ましく、２．０ｍｍ以上であることが更により好ましい。第一枠部１４１の内周面１４１ｉと、ハニカム構造部の外周壁１０３の外周面１０３ｅの間に挟まれて圧力を受けることで圧縮された緩衝材１５０の圧縮方向の厚みは、コンパクト化して搭載に必要なスペースを小さくする観点から、上限が７．０ｍｍ以下であることが好ましく、５．０ｍｍ以下であることがより好ましく、４．０ｍｍ以下であることが更により好ましい。従って、第一枠部１４１の内周面１４１ｉと、ハニカム構造部の外周壁１０３の外周面１０３ｅの間に挟まれて圧力を受けることで圧縮された緩衝材１５０の圧縮方向の厚みの範囲は、例えば０．５ｍｍ以上７．０ｍｍ以下とすることができる。
【0124】
第二枠部１４２（第三枠部１４３）によって圧力を受けることで圧縮された緩衝材１２９の圧縮方向の厚みは、十分な緩衝効果が得られる変形代を確保する観点から、下限が０．５ｍｍ以上であることが好ましく、１．０ｍｍ以上であることがより好ましく、２．０ｍｍ以上であることが更により好ましい。第二枠部１４２（第三枠部１４３）によって圧力を受けることで圧縮された緩衝材１２９の圧縮方向の厚みは、コンパクト化して搭載に必要なスペースを小さくする観点から、上限が７．０ｍｍ以下であることが好ましく、５．０ｍｍ以下であることがより好ましく、４．０ｍｍ以下であることが更により好ましい。従って、第二枠部１４２（第三枠部１４３）によって圧力を受けることで圧縮された緩衝材１２９の厚みの圧縮方向の範囲は、例えば０．５ｍｍ以上７．０ｍｍ以下とすることができる。
【0125】
緩衝材１２９が第二枠部１４２（第三枠部１４３）から受ける圧力の下限は、０．００２ＭＰａ以上であることが好ましく、０．００５ＭＰａ以上であることがより好ましい。緩衝材１２９が第二枠部１４２（第三枠部１４３）から受ける圧力の上限は、０．２ＭＰａ以下であることが好ましく、０．１ＭＰａ以下であることがより好ましい。従って、緩衝材１２９が第二枠部１４２（第三枠部１４３）から受ける圧力は、例えば０．００２ＭＰａ～０．２ＭＰａであることが好ましく、０．００５ＭＰａ～０．１ＭＰａであることがより好ましい。緩衝材１２９が第二枠部１４２（第三枠部１４３）から受ける圧力は、緩衝材１２９のヤング率と変位量から求められる。
【0126】
緩衝材１５０及び緩衝材１２９のヤング率は、ハニカムヒーターエレメントに対する保持力を確保する観点から、下限が０．０５ＭＰａ以上であることが好ましく、０．０６ＭＰａ以上であることがより好ましく、０．１ＭＰａ以上であることが更により好ましい。緩衝材１５０及び緩衝材１２９のヤング率は、緩衝効果を発揮するための変形代を確保する観点から、上限が０．３ＭＰａ以下であることが好ましく、０．２５ＭＰａ以下であることがより好ましく、０．２ＭＰａ以下であることが更により好ましい。従って、緩衝材１５０及び緩衝材１２９のヤング率の範囲は、例えば０．０５ＭＰａ以上０．３ＭＰａ以下とすることができる。
【0127】
緩衝材１５０及び緩衝材１２９のヤング率は、シート状の緩衝材に面圧を徐々にかけて圧縮したときの、面圧と厚さ変化（変位量）の関係から求める。
【0128】
緩衝材１５０及び緩衝材１２９を構成する材料の種類には特段の制限はないが、十分な変形代を確保する観点からは、ゴム製であることが好ましく、ゴムスポンジ製であることがより好ましい。ゴム及びゴムスポンジは、天然ゴム、スチレン・ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、エチレン・プロピレンゴム、ブチルゴム、フッ素ゴム、アクリロニトリル・ブタジエンゴム、シリコーンゴム、イソプレンゴム、ウレタンゴム、クロロスルフォン化ポリエチレン、水素化ニトリルゴム、エピクロロヒドリンゴム、アクリルゴム、エチレンアクリルゴム、ノルボルネンゴム等の種々のゴムを含有することができ、これらを１種単独で含有してもよく、２種以上混合して含有してもよい。これらの中でも、緩衝材１５０は、シリコーンゴムを主成分（好ましくは６０質量％以上、より好ましくは８０質量％以上）とするシリコンゴムスポンジ製であることがより好ましい。
【0129】
緩衝材１４５のヤング率は、凸部１４４ａと凹部１４４ｂに対する保持面圧を確保する観点から、下限が０．０５ＭＰａ以上であることが好ましく、０．０６ＭＰａ以上であることがより好ましく、０．１ＭＰａ以上であることが更により好ましい。緩衝材１４５のヤング率は、十分な緩衝効果を得るための変形代を確保する観点から、上限が０．３ＭＰａ以下であることが好ましく、０．２５ＭＰａ以下であることがより好ましく、０．２ＭＰａ以下であることが更により好ましい。従って、緩衝材１４５のヤング率の範囲は、例えば０．０５ＭＰａ以上０．３ＭＰａ以下とすることができる。
【0130】
緩衝材１４５のヤング率の測定方法は、緩衝材１５０の説明で述べた通りである。
【0131】
緩衝材１４５を構成する材料は、好ましい実施形態を含め、緩衝材１５０の説明で述べた通りである。
【0132】
互いに分割されている二部品を連結することで枠体１４０を形成する方法としては、二部品をハニカム構造部の流路の延びる方向に対して平行な方向から連結する方法も考えられる。図４Ａ及び図４Ｂには、ヒーターエレメント１００を外周壁１０３の外周面側から保持する枠体１４０を備えるヒーターエレメント組立物の更に別の例が示されている。図４Ａ及び図４Ｂに示す枠体１４０においても、ハニカム構造部の外周壁１０３の外周面１０３ｅに、緩衝材１５０を介して嵌合する内周面１４１ｉをもつ樹脂製の第一枠部１４１を有する。また、図４Ａ及び図４Ｂに示す枠体１４０は、第一枠部１４１に加えて、第一端面１０１ａの外周輪郭Ｃよりも内周側に向かって延設され、第一端面１０１ａの外周部の少なくとも一部を囲う第二枠部１４２と、第二端面１０１ｂの外周輪郭Ｃよりも内周側に向かって配設され、第二端面１０１ｂの外周部の少なくとも一部を囲う第三枠部１４３とを更に有してもよい。
【0133】
図４Ａ及び図４Ｂに示す枠体１４０は、第一枠部１４１を有する樹脂製の第一管状分割部１４０ｃと、第一管状分割部１４０ｃの内周面に嵌合可能な外周面を有する樹脂製の第二管状分割部１４０ｄとが、ハニカム構造部の流路の延びる方向に対して平行な方向から連結することによって形成可能である。図４Ｃには、第一管状分割部１４０ｃ及び第二管状分割部１４０ｄが、ヒーターエレメント１００を挟んで、ハニカム構造部の流路の延びる方向に対して平行な方向から近づく様子が示されている。図４Ａ及び図４Ｂに示す枠体１４０においては、第一管状分割部１４０ｃは第一枠部１４１に加えて第二枠部１４２を有しており、第二管状分割部１４０ｄは第三枠部１４３を有する。
【0134】
図４Ａ及び図４Ｂに示す枠体１４０においては、第一管状分割部１４０ｃの内周面は、ハニカム構造部の外周壁１０３の外周面１０３ｅに緩衝材１５０を介して嵌合する第一内周面１４１ｉと、第一内周面１４１ｉの一端に連結し、第一内周面１４１ｉの一端から遠ざかるにつれて拡径する（逆テーパー状の）第二内周面１４１ｊと、第二内周面１４１ｊの一端に連結し、第二内周面１４１ｊの一端から遠ざかるにつれて縮径する（テーパー状の）第三内周面１４１ｋとをこの順に有する。また、第二管状分割部１４０ｄの外周面は、第二内周面１４１ｊに嵌合する第一外周面１４１ｅと、第三内周面１４１ｋに嵌合する第二外周面１４１ｆを有する。第一外周面１４１ｅは、ヒーターエレメント１００の第二端面１０１ｂから遠ざかるにつれて拡径する。第二外周面１４１ｆは、第一外周面１４１ｅの一端に連結しており、第一外周面１４１ｅの一端から遠ざかるにつれて縮径する。
【0135】
図４Ｃを参照すると、ハニカム構造部の流路の延びる方向に対して第二内周面１４１ｊがなす角度θ1は、例えば０．５°～２．０°とすることができ、０．８°～１．３°とすることが好ましく、０．９°～１．２°とすることがより好ましい。また、ハニカム構造部の流路の延びる方向に対して第三内周面１４１ｋがなす角度θ2は、例えば１．０°～３．０°とすることができ、１．６°～２．５°とすることが好ましく、１．７°～２．４°とすることがより好ましい。
【0136】
第一管状分割部１４０ｃが逆テーパー状の第二内周面１４１ｊを有することで、外周壁１０３が緩衝材１５０によって被覆された状態のヒーターエレメント１００を第一管状分割部１４０ｃに嵌め込む際、徐々に緩衝材１５０を圧縮させることができ、円滑な嵌め込み操作が実現できる。また、第一管状分割部１４０ｃが逆テーパー状の第二内周面１４１ｊを有することで、弾性変形によって第二管状分割部１４０ｄを第一管状分割部１４０ｃに嵌め込む操作を円滑に行うことができる。更に、第一管状分割部１４０ｃがテーパー状の第三内周面１４１ｋを有し、第二管状分割部１４０ｄが第三内周面１４１ｋに嵌合する第二外周面１４１ｆを有することによって、第一管状分割部１４０ｃと第一管状分割部１４０ｃを強固に連結することが可能である。
【0137】
図４Ａ及び図４Ｂに示す枠体１４０における第一枠部１４１、第二枠部１４２、第三枠部１４３、緩衝材１５０、緩衝材１２９等の既出の構成要素については、好ましい実施形態を含め、特段の説明のない限り、図２Ａ及び図２Ｂに示す枠体１４０、及び図３Ａ及び図３Ｂに示す枠体１４０に関して述べた通りであるので、重複する説明を省略する。
【0138】
上記何れの実施形態に係るヒーターエレメント組立物においても、第一枠部１４１の内周面１４１ｉは、ヒーターエレメント１００をしっかりと固定するため、ハニカム構造部の外周壁１０３の外周面１０３ｅと緩衝材１５０を介して強い摩擦力で嵌合していることが好ましい。具体的には、第一枠部１４１に保持されているヒーターエレメント１００に対して、ハニカム構造部の流路の延びる方向に平行な方向に荷重をかけることで、第一枠部１４１からヒーターエレメント１００を押し抜くのに必要な荷重（「押し抜き荷重」という。）の下限が１５Ｎ以上であることが好ましく、２０Ｎ以上であることがより好ましく、２５Ｎ以上であることが更により好ましい。押し抜き荷重の上限は特に設定されないが、押し抜き荷重を高めようとしてヒーターエレメント１００を過度に締め付けるとヒーターエレメントが破損するリスクが生じる。そこで、押し抜き荷重の上限は８０Ｎ以下であることが好ましく、７０Ｎ以下であることがより好ましく、６０Ｎ以下であることが更により好ましい。押し抜き荷重は、例えば、緩衝材１５０の材質、第一枠部１４１の内径、摩擦係数等によって調整可能である。
【0139】
押し抜き荷重の測定は、以下の手順で行う。ヒーターエレメント組立物をセルの延びる方向が鉛直方向となるようにして、第一枠部のセルの延びる方向の両端を挟み、ヒーターエレメント組立物の一方の端面の中央部に荷重の影響が無視可能な剛性を有する円形薄板（ＳＵＳ材等）を設置し、万能試験（例：Ｉｎｓｔｒｏｎ社製６８ＦＭ－３０）のロードセルで押し抜き荷重を付加することで、ヒーターエレメントを第一枠部から押し抜く。この際の荷重-変位のグラフから、荷重の最高値を読み取り、測定値とする。
なお、第二枠部及び第三枠部が存在する場合、上記押し抜き荷重の測定は、押し抜き方向前方に存在する第二枠部及び第三枠部を除去してから行う。
なお、第二枠部及び第三枠部が存在する場合、上記押し抜き荷重の測定は、押し抜き方向前方に存在する第二枠部及び第三枠部を除去してから行う。
【0140】
（３．ヒーターエレメントの製造方法）
次に、本発明に係るヒーターエレメントを製造する方法について例示的に説明する。
ヒーターエレメントを構成するハニカム構造部の製造方法は、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、導電体粉末等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。
次に、本発明に係るヒーターエレメントを製造する方法について例示的に説明する。
ヒーターエレメントを構成するハニカム構造部の製造方法は、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、導電体粉末等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。
【0141】
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。
【0142】
分散媒としては、水、又は水とアルコール等の有機溶媒との混合溶媒等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。
【0143】
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等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。
【0144】
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等を例示することができる。
【0145】
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、ポリアルコール等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。
【0146】
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、隔壁厚み、セル密度等を有する口金を用いることができる。
【0147】
押出成形によって得られるハニカム成形体の相対密度の下限は、好ましくは６０％以上であり、より好ましくは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は、特に限定されないが、一般に８０％以下であり、好ましくは７５％以下である。
【0148】
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、凍結乾燥等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。
【0149】
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部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、ハニカム構造部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部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部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、ハニカム構造部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部に生成させることができる。
【0150】
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。
【0151】
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部が得られ易くなる。
【0152】
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、ガス炉等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、ガス炉等を用いることができる。
【0153】
このようにして得られたハニカム構造部に、一対の電極層（第一電極層１０２ａ及び第二電極層１０２ｂ）を接合することで、ヒーターエレメントを製造することができる。第一電極層１０２ａ及び第二電極層１０２ｂは、ハニカム構造部の第一端面１０１ａ及び第二端面１０１ｂに、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、第一電極層１０２ａ及び第二電極層１０２ｂは、ハニカム構造部の第一端面１０１ａ及び第二端面１０１ｂに、電極ペーストを塗布した後、焼き付けることによって形成することもできる。更には溶射によって形成することもできる。第一電極層１０２ａ及び第二電極層１０２ｂ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。上記の方法で第一電極層１０２ａ及び第二電極層１０２ｂを端面上に形成するとき、電極層の厚みを過度に大きくならないように設定すれば、セルを塞がないようにすることができる。
【0154】
第一電極層１０２ａ及び第二電極層１０２ｂの形成方法は、限定的ではないが、電極ペーストの焼付け、スパッタリング及び蒸着のような乾式めっき、電解析出及び化学析出のような湿式めっき、金属板又は合金板の接合が挙げられる。それぞれの方法において好適な厚み範囲がある。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程度とすることができる。また、金属板又は合金板の接合では電極層の厚みを５～１００μｍ程度とすることができる。
【0155】
次いで、第一電極層１０２ａの外表面に第一端子１０９ａを、第二電極層１０２ｂの外表面に第二端子１０９ｂを接続する。両者の接続方法としては、先述したように、溶接、ろう付け又は機械的接触等の方法が挙げられる。また、第一電極層１０２ａ（第二電極層１０２ｂ）を形成するための電極ペーストの焼付け時に、第一端子１０９ａ（第二端子１０９ｂ）を同時に焼き付けすることで接続してもよい。
【0156】
次いで、必要に応じて、第一端子１０９ａ及び第二端子１０９ｂに通電部品１０５ａ、１０５ｂをそれぞれ接続する。両者の接続方法としては、先述したように、溶接、ろう付け又は機械的接触等の方法が挙げられる。
【0157】
次いで、第一電極層１０２ａの外表面の一部を被覆する第一機能材含有層１０７ａ、及び、第二電極層１０２ｂの外表面の一部を被覆する第二機能材含有層１０７ｂを形成する。好ましい実施形態においては、第一端子１０９ａの外表面の一部を被覆する第三機能材含有層１１１ａ、及び、第二端子１０９ｂの外表面の一部を被覆する第四機能材含有層１１１ｂを更に形成する。より好ましい実施形態においては、セル１０４内部の流路を形成する隔壁１０６の表面の一部又は全部を被覆する第五機能材含有層１１３を更に形成する。
【0158】
第一機能材含有層１０７ａ、第二機能材含有層１０７ｂ、第三機能材含有層１１１ａ、第四機能材含有層１１１ｂ及び第五機能材含有層１１３は、個別に形成してもよいし、同時に形成することもできる。これらの機能材含有層は、例えば、以下の工程により同時に形成可能である。吸湿材等の機能材、バインダ及び分散媒を含むスラリーに機能材含有層を形成前のヒーターエレメントを所定時間浸漬し、ハニカム構造部の外周面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これらの機能材含有層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。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を電極層等の表面に設けることができる。
【0159】
バインダとしては有機バインダを使用してもよいが、熱によって発煙し、煙中の成分が車室へ流れ込んで車室環境を悪化する懸念があるという理由により、無機バインダを使用することが好ましい。無機バインダの好適な種類は先述した通りである。
【0160】
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。
【0161】
（４．空調システム）
本発明の一実施形態によれば、上述したヒーターエレメントを備える空調システムが提供される。当該空調システムは、自動車等の各種車両の他、住宅、オフィス、工場、店舗、倉庫、冷凍庫のような建築物、船舶、飛行機のような乗り物の室内空間の改善のために使用できる。
本発明の一実施形態によれば、上述したヒーターエレメントを備える空調システムが提供される。当該空調システムは、自動車等の各種車両の他、住宅、オフィス、工場、店舗、倉庫、冷凍庫のような建築物、船舶、飛行機のような乗り物の室内空間の改善のために使用できる。
【0162】
（４－１．第一空調システム１０００）
図５は、本発明の一実施形態に係る第一空調システム１０００の構成を示す模式図である。
第一空調システム１０００は、
少なくとも一つのヒーターエレメント１００と、
ヒーターエレメント１００に電圧を印加するためのバッテリー等の電源２００と、
車室等の室内とヒーターエレメント１００の入口端面とを連通する流入配管４００と、
ヒーターエレメント１００の出口端面と室内とを連通する第一経路５００ａを有する流出配管５００と、
室内からの空気を流入配管４００を介してヒーターエレメント１００の入口端面に流入させるための通風機６００と、
を備える。
図５は、本発明の一実施形態に係る第一空調システム１０００の構成を示す模式図である。
第一空調システム１０００は、
少なくとも一つのヒーターエレメント１００と、
ヒーターエレメント１００に電圧を印加するためのバッテリー等の電源２００と、
車室等の室内とヒーターエレメント１００の入口端面とを連通する流入配管４００と、
ヒーターエレメント１００の出口端面と室内とを連通する第一経路５００ａを有する流出配管５００と、
室内からの空気を流入配管４００を介してヒーターエレメント１００の入口端面に流入させるための通風機６００と、
を備える。
【0163】
図５に示す空調システムにおいて、ヒーターエレメント１００は、入口端面が第一端面１０１ａであり、出口端面が第二端面１０１ｂであるように配置されている。しかしながら、ヒーターエレメント１００は、入口端面が第二端面１０１ｂであり、出口端面が第一端面１０１ａであるように配置することも可能である。ヒーターエレメント１００は一つでもよいが、直列又は並列に複数配置してもよい。
【0164】
流出配管５００は、第一経路５００ａに加えて、ヒーターエレメント１００の出口端面と車外等の室外とを連通する第二経路５００ｂを有することができる。また、流出配管５００は、流出配管５００を流通する空気の流れを第一経路５００ａと第二経路５００ｂの間で切替え可能な切替えバルブ３００を有することができる。
【0165】
第一空調システム１０００は、
電源２００からの印加電圧をオフとし、流出配管５００を流通する空気が第一経路５００ａを通るように切替えバルブ３００を切替え、通風機６００をオンとする第１のモードと、
電源２００からの印加電圧をオンとし、流出配管５００を流通する空気が第二経路５００ｂを通るように切替えバルブ３００を切替え、通風機６００をオンとする第２のモードと、
の運転モードを有することができる。
電源２００からの印加電圧をオフとし、流出配管５００を流通する空気が第一経路５００ａを通るように切替えバルブ３００を切替え、通風機６００をオンとする第１のモードと、
電源２００からの印加電圧をオンとし、流出配管５００を流通する空気が第二経路５００ｂを通るように切替えバルブ３００を切替え、通風機６００をオンとする第２のモードと、
の運転モードを有することができる。
【0166】
第一空調システム１０００は、第１のモードと第２のモードの間の切り替えを実行可能な制御部９００を備えることができる。制御部９００は、例えば、第１のモードと第２のモードを交互に実行することができるように構成してもよい。第１のモードと第２のモードの切替えを一定サイクルで繰り返すことにより、室内の水蒸気等の除去対象成分を安定的に車外に排出することが可能となる。
【0167】
第１のモードでは、空気中の除去対象成分が除去される。具体的には、室内からの空気は、流入配管４００を通ってヒーターエレメント１００の入口端面から流入し、ヒーターエレメント１００内を通過した後、ヒーターエレメント１００の出口端面から流出する。室内からの空気の除去対象成分はヒーターエレメント１００を通過する間に除湿材等の機能材に捕捉等されることにより除去される。ヒーターエレメント１００の出口端面から流出する除去対象が除去された空気は、流出配管５００の第一経路５００ａを通って室内へと返送される。当該空気は、他の空調システム（例：車両のＨＶＡＣ）に供給してもよい。
【0168】
第２のモードでは、除湿材等の機能材の再生が行われる。具体的には、室内からの空気は、流入配管４００を通ってヒーターエレメント１００の入口端面から流入し、ヒーターエレメント１００内を通過した後、ヒーターエレメント１００の出口端面から流出する。ヒーターエレメント１００は通電により発熱し、これによりヒーターエレメント１００に担持されている機能材が加熱されるため、機能材に捕捉等された除去対象成分は機能材から離脱、又は反応する。
【0169】
機能材に捕捉等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。機能材として吸湿材を使用する場合は吸湿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より好ましい。また、第２のモードは、機能材の再生が十分に行われるまでの時間行うことが望ましい。機能材の種類にもよるが、例えば、機能材として吸湿材を使用する場合、第２のモードでは機能材は上記温度範囲に１～１０分間加熱されることが好ましく、２～８分間加熱されることがより好ましく、３～６分間加熱されることが更により好ましい。
【0170】
第２のモードでは、室内からの空気は、ヒーターエレメント１００を通過する間に機能材から離脱した除去対象成分を同伴しながらヒーターエレメント１００の出口端面から流出する。ヒーターエレメント１００の出口端面から流出する除去対象成分を含む空気は、流出配管５００の第二経路５００ｂを通って室外へと排出される。
【0171】
ヒーターエレメント１００に対する印加電圧のオン及びオフの切り替えは、例えば、電源２００とヒーターエレメント１００の一対の端子１０９ａ、１０９ｂとを電線８１０で電気的に接続し、その途中に設けた電源スイッチ９１０を操作することで可能である。電源スイッチ９１０の操作は制御部９００が実行可能である。
【0172】
通風機６００のオン及びオフの切り替えは、例えば、制御部９００と通風機６００を電線８２０又は無線で電気的に接続し、通風機６００のスイッチ（図示せず）を制御部９００によって操作することで可能である。通風機６００は、通風量を制御部９００によって変化させることができるように構成することもできる。
【0173】
切替えバルブ３００の切り替えは、例えば、制御部９００と切替えバルブ３００を電線８３０又は無線で電気的に接続し、切替えバルブ３００のスイッチ（図示せず）を制御部９００によって操作することで可能である。
【0174】
切替えバルブ３００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制限はないが、電磁弁及び電動弁が挙げられる。一実施形態において、切替えバルブ３００は、回転軸３１０に支持された開閉ドア３１２と、回転軸３１０を回動操作するモータ等のアクチュエータ３１４を備える。アクチュエータ３１４は制御部９００によって制御可能に構成される。
【0175】
第一空調システム１０００は、上記の機能を安定して確保する観点から、ヒーターエレメント１００が室内に近い位置に配置されることが望ましい。よって、感電防止等の観点から、駆動電圧が６０Ｖ以下であることが好ましい。ヒーターエレメント１００に用いられているハニカム構造部は、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部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、ハニカム構造部の加熱時の電流が大きくなるため、電線８１０を太くする必要がある。従って、第一空調システム１０００の駆動電圧は、例えば１０Ｖ以上６０Ｖ以下とすることができる。
【0176】
図５に示す実施形態において、通風機６００は、ヒーターエレメント１００の上流側に設置されている。より詳細には、通風機６００は、ヒーターエレメント１００と室内とを連通する流入配管４００の途中に設置されており、通風機６００を通過した空気がヒーターエレメント１００に対して押し込まれるように流入する。別法として、通風機６００は、ヒーターエレメント１００の下流側に設置してもよい。この場合、通風機６００は例えば流出配管５００の途中に設置することができ、流入配管４００を通過した空気はヒーターエレメント１００に吸い込まれるように流入する。
【実施例0177】
［１．ハニカム構造部の仕様］
以下の仕様のハニカム構造部を用意した。
・流路の延びる方向に直交するハニカム構造部の断面及び端面の形状：四角（曲率半径６ｍｍ以上）
・流路の延びる方向に直交するセルの開口形状：角部がＲ面取りされた正方形
・隔壁の厚さ：０．１００ｍｍ
・外周壁の厚さ：０．３ｍｍ
・セル密度：８０セル／ｃｍ2
・セルピッチ：１．１１ｍｍ
・セルの開口率：０．７９７
・ハニカム構造部の流路の延びる方向に直交する断面のサイズ：９０ｍｍ×９０ｍｍ
・ハニカム構造部の流路の延びる方向の長さ：１２ｍｍ
・外周壁及び隔壁を構成する材料の２５℃における体積抵抗率：１５Ω・ｃｍ
・外周壁及び隔壁を構成する材料のキュリー点：１２０℃
・外周壁及び隔壁を構成する材料：チタン酸バリウム
・外周壁及び隔壁を構成する材料の密度：５７５０ｋｇ／ｍ3
・外周壁及び隔壁を構成する材料の比熱：５５０Ｊ／ｋｇ／Ｋ
以下の仕様のハニカム構造部を用意した。
・流路の延びる方向に直交するハニカム構造部の断面及び端面の形状：四角（曲率半径６ｍｍ以上）
・流路の延びる方向に直交するセルの開口形状：角部がＲ面取りされた正方形
・隔壁の厚さ：０．１００ｍｍ
・外周壁の厚さ：０．３ｍｍ
・セル密度：８０セル／ｃｍ2
・セルピッチ：１．１１ｍｍ
・セルの開口率：０．７９７
・ハニカム構造部の流路の延びる方向に直交する断面のサイズ：９０ｍｍ×９０ｍｍ
・ハニカム構造部の流路の延びる方向の長さ：１２ｍｍ
・外周壁及び隔壁を構成する材料の２５℃における体積抵抗率：１５Ω・ｃｍ
・外周壁及び隔壁を構成する材料のキュリー点：１２０℃
・外周壁及び隔壁を構成する材料：チタン酸バリウム
・外周壁及び隔壁を構成する材料の密度：５７５０ｋｇ／ｍ3
・外周壁及び隔壁を構成する材料の比熱：５５０Ｊ／ｋｇ／Ｋ
【0178】
［２．使用した機能材（吸湿材）の特性］
吸湿材として市販の非晶質ケイ酸アルミニウムを用意した。１８０℃で２時間以上乾燥後の非晶質ケイ酸アルミニウム５ｇを、室温（２５℃）、相対湿度５０％の恒温恒湿器内に一時間放置した。恒温恒湿器から取り出した非晶質ケイ酸アルミニウムの増加質量から、乾燥質量１ｇ当たり吸着できる水の質量（ｇ）を求めたところ、１５ｇ／ｇであった。
吸湿材として市販の非晶質ケイ酸アルミニウムを用意した。１８０℃で２時間以上乾燥後の非晶質ケイ酸アルミニウム５ｇを、室温（２５℃）、相対湿度５０％の恒温恒湿器内に一時間放置した。恒温恒湿器から取り出した非晶質ケイ酸アルミニウムの増加質量から、乾燥質量１ｇ当たり吸着できる水の質量（ｇ）を求めたところ、１５ｇ／ｇであった。
【0179】
１８０℃で２時間以上乾燥後の非晶質ケイ酸アルミニウム５ｇを、相対湿度５０％の恒温恒湿器内に入れ、種々の温度で一時間放置したときの質量変化を調査した。これにより、乾燥質量１ｇ当たり吸着できる水の質量（ｇ）が５ｇ／ｇ以上である温度範囲を求めたところ、１０℃～２５℃であった。
【0180】
１８０℃で２時間以上乾燥後の非晶質ケイ酸アルミニウム５ｇを、室温（２５℃）、相対湿度５０％の恒温恒湿器内に一時間放置することで水分吸着させた。水分吸着後の非晶質ケイ酸アルミニウムを、相対湿度５０％の恒温恒湿器内に入れ、種々の温度で０．１時間放置したときの質量変化を調査した。水分吸着後の非晶質ケイ酸アルミニウムに対する質量の減少割合が、３０％となる最低温度を水分離脱温度としたところ、７０℃であった。
【0181】
［３．ヒーターエレメント組立物の製造］
以下の実施例及び比較例に係るヒーターエレメントをそれぞれ、各種分析及び試験に必要なだけ製造した。
以下の実施例及び比較例に係るヒーターエレメントをそれぞれ、各種分析及び試験に必要なだけ製造した。
【0182】
＜実施例１＞
上記ハニカム構造部の両端面（第一端面１０１ａ及び第二端面１０１ｂ）に、アルミニウム粉末をバインダー樹脂と混合したペーストを塗布し、焼き付けし、一対の電極層（第一電極層１０２ａ及び第二電極層１０２ｂ）を、それぞれ焼成による焼き付けより接合した（２５℃における体積抵抗率：２．０×１０-7Ω・ｃｍ）。
第一端面１０１ａ（第二端面１０１ｂ）におけるセル１０４の開口部を除く部分（隔壁部分及び外周壁部分）の面積のうち、第一電極層１０２ａ（第二電極層１０２ｂ）によって第一端面１０１ａ（第二端面１０１ｂ）が被覆された面積の割合（被覆率）を、両者の面積に基づき算出したところ、９９％であった。
また、第一電極層１０２ａ（第二電極層１０２ｂ）の厚み全体の平均値、外周部以外の部分における厚みの平均値及び外周部における厚みの平均値を先述した測定方法により測定した。結果を表１に示す。
なお、第一電極層１０２ａ及び第二電極層１０２ｂの条件は同一である。
上記ハニカム構造部の両端面（第一端面１０１ａ及び第二端面１０１ｂ）に、アルミニウム粉末をバインダー樹脂と混合したペーストを塗布し、焼き付けし、一対の電極層（第一電極層１０２ａ及び第二電極層１０２ｂ）を、それぞれ焼成による焼き付けより接合した（２５℃における体積抵抗率：２．０×１０-7Ω・ｃｍ）。
第一端面１０１ａ（第二端面１０１ｂ）におけるセル１０４の開口部を除く部分（隔壁部分及び外周壁部分）の面積のうち、第一電極層１０２ａ（第二電極層１０２ｂ）によって第一端面１０１ａ（第二端面１０１ｂ）が被覆された面積の割合（被覆率）を、両者の面積に基づき算出したところ、９９％であった。
また、第一電極層１０２ａ（第二電極層１０２ｂ）の厚み全体の平均値、外周部以外の部分における厚みの平均値及び外周部における厚みの平均値を先述した測定方法により測定した。結果を表１に示す。
なお、第一電極層１０２ａ及び第二電極層１０２ｂの条件は同一である。
【0183】
次いで、純アルミニウム製（Ａ１０５０）（２５℃における体積抵抗率：２.０×１０-7Ω・ｃｍ）の平面寸法が１００ｍｍ×４ｍｍ、厚みが１ｍｍの矩形板状の第一端子１０９ａ及び第二端子１０９ｂを、第一電極層１０２ａ及び第二電極層１０２ｂの外表面であって、第一端面１０１ａ及び第二端面１０１ｂの外周部のみにそれぞれはんだ付けにより接続した。
【0184】
第一端面１０１ａ（第二端面１０１ｂ）の面積に対して、第一端子１０９ａ（第二端子１０９ｂ）が第一端面１０１ａ（第二端面１０１ｂ）を被覆する面積の割合（被覆率）を両者の面積に基づいて算出したところ、３％であった。
なお、第一端子１０９ａ及び第二端子１０９ｂの条件は同一である。
なお、第一端子１０９ａ及び第二端子１０９ｂの条件は同一である。
【0185】
次いで、非晶質ケイ酸アルミニウム粉末、シリカ粉末、溶媒（水）を質量比で非晶質ケイ酸アルミニウム：シリカ：溶媒＝９５：５：１００となるように混合し、攪拌することで吸湿材スラリーを作製した。得られた吸湿材スラリーを第一電極層１０２ａの外表面及び第二電極層１０２ｂの外表面に刷毛塗りの方法で塗布した後、乾燥機内で１９０℃で２時間乾燥することで、第一機能材含有層１０７ａ及び第二機能材含有層１０７ｂを形成し、ヒーターエレメントを作製した。
なお、第一機能材含有層１０７ａ及び第二機能材含有層１０７ｂの作製条件は同一である。
なお、第一機能材含有層１０７ａ及び第二機能材含有層１０７ｂの作製条件は同一である。
【0186】
第一電極層１０２ａ（第二電極層１０２ｂ）の外表面のうち、第一端子１０９ａ（第二端子１０９ｂ）が接続されていない部分の面積に対して、第一機能材含有層１０７ａ（第二機能材含有層１０７ｂ）が第一電極層１０２ａ（第二電極層１０２ｂ）の外表面を被覆する面積の割合（被覆率）を両者の面積に基づいて算出したところ、９５％以上であった。また、第一機能材含有層１０７ａ（第二機能材含有層１０７ｂ）の平均厚みを先述した測定方法により測定したところ、２００μｍであった。
【0187】
先述した手順により、第一機能材含有層１０７ａ及び第二機能材含有層１０７ｂに対して、電気抵抗測定をそれぞれ１２箇所行った。このときの電気抵抗の範囲（最小値～最大値）は何れも３．０×１０6～４．０×１０6Ωであった。
【0188】
上記の手順で得られたヒーターエレメントのハニカム構造部の外周壁１０３の外周面１０３ｅに対応する断面略四角形状の内周面１４１ｉをもつ樹脂製の第一枠部１４１を有する筒状の枠体１４０を射出成形又は母材からの切削加工により成形した。この枠体１４０は、第二枠部１４２及び第三枠部１４３を何れも有しない。当該ヒーターエレメントのハニカム構造部の外周壁１０３の外周面１０３ｅに環状の緩衝材１５０を嵌め込んだ。次いで、ハニカム構造部の外周壁１０３の外周面１０３ｅに、緩衝材１５０を介して第一枠部１４１の内周面１４１ｉに嵌合するように、枠体１４０を当該ヒーターエレメントに嵌め込むことで、ヒーターエレメント組立物を組み立てた。
【0189】
表１に、第一枠部１４１に使用した市販の樹脂について以下の条件を示す。
Ｒ１：種類
Ｒ２：ＡＳＴＭ Ｄ７８５－２００８ Ｒ１５に準拠して測定されるロックウェル硬さ（ＨＲＲ及びＨＲＭ）
Ｒ３：ＪＩＳ Ｒ１６１１：２０１０に準拠して測定される２５℃における熱伝導率
Ｒ４：ＪＩＳ Ｋ７１９１－１：２０１５に規定される荷重たわみ温度
Ｒ５：融点
Ｒ６：ＪＩＳ Ｃ２１３９：２００８に準拠して測定される２５℃における体積抵抗率
Ｒ１：種類
Ｒ２：ＡＳＴＭ Ｄ７８５－２００８ Ｒ１５に準拠して測定されるロックウェル硬さ（ＨＲＲ及びＨＲＭ）
Ｒ３：ＪＩＳ Ｒ１６１１：２０１０に準拠して測定される２５℃における熱伝導率
Ｒ４：ＪＩＳ Ｋ７１９１－１：２０１５に規定される荷重たわみ温度
Ｒ５：融点
Ｒ６：ＪＩＳ Ｃ２１３９：２００８に準拠して測定される２５℃における体積抵抗率
【0190】
表１に、ハニカム構造部の外周壁１０３の外周面１０３ｅと、第一枠部１４１の内周面１４１ｉの間に配置された緩衝材１５０について、材料、ヤング率、圧縮方向の厚み変位率、及び、緩衝材が受ける圧力を示す。表中、圧縮された緩衝材の圧縮方向の厚み変位率は、次式により求めた。変位率（％）＝（１－圧縮後の緩衝材の厚み／圧縮前の緩衝材の厚み）×１００
【0191】
＜実施例２、３＞
第一枠部１４１に使用した樹脂のロックウェル硬さを表１に記載の条件に変更した他は、実施例１と同様の条件でヒーターエレメント組立物を組み立てた。なお、使用した樹脂は市販のものである。
第一枠部１４１に使用した樹脂のロックウェル硬さを表１に記載の条件に変更した他は、実施例１と同様の条件でヒーターエレメント組立物を組み立てた。なお、使用した樹脂は市販のものである。
【0192】
＜実施例４～７＞
表１に記載の種類及びヤング率を有する市販の緩衝材１５０を使用し、ハニカム構造部の外周壁１０３の外周面１０３ｅと、第一枠部１４１の内周面１４１ｉの間に、緩衝材１５０を表１に記載の条件で配置した他は、実施例１と同様の条件でヒーターエレメント組立物を組み立てた。
表１に記載の種類及びヤング率を有する市販の緩衝材１５０を使用し、ハニカム構造部の外周壁１０３の外周面１０３ｅと、第一枠部１４１の内周面１４１ｉの間に、緩衝材１５０を表１に記載の条件で配置した他は、実施例１と同様の条件でヒーターエレメント組立物を組み立てた。
【0193】
＜実施例８＞
実施例１と同じ製造条件でヒーターエレメント組立物を組み立てた後、第一枠部１４１から第一端面１０１ａの外周輪郭Ｃよりも内周側に向かって延設され、第一端面１０１ａの外周部の一部を囲う第二枠部１４２と、第一枠部１４１から第二端面１０１ｂの外周輪郭Ｃよりも内周側に向かって延設され、第二端面１０１ｂの外周部の一部を囲う第三枠部１４３を、接着剤により、第一端面１０１ａ及び第二端面１０１ｂの周方向に等間隔にそれぞれ１個取り付けた。この際、第二枠部１４２（第三枠部１４３）は、緩衝材１２９を介して、第一端子１０９ａ（第二端子１０９ｂ）を第一端面１０１ａ（第二端面１０１ｂ）に向かって押し付けるように固定した。緩衝材１２９について、材料、ヤング率、圧縮方向の厚み変位率、及び、緩衝材が受ける圧力は表１に示す。
実施例１と同じ製造条件でヒーターエレメント組立物を組み立てた後、第一枠部１４１から第一端面１０１ａの外周輪郭Ｃよりも内周側に向かって延設され、第一端面１０１ａの外周部の一部を囲う第二枠部１４２と、第一枠部１４１から第二端面１０１ｂの外周輪郭Ｃよりも内周側に向かって延設され、第二端面１０１ｂの外周部の一部を囲う第三枠部１４３を、接着剤により、第一端面１０１ａ及び第二端面１０１ｂの周方向に等間隔にそれぞれ１個取り付けた。この際、第二枠部１４２（第三枠部１４３）は、緩衝材１２９を介して、第一端子１０９ａ（第二端子１０９ｂ）を第一端面１０１ａ（第二端面１０１ｂ）に向かって押し付けるように固定した。緩衝材１２９について、材料、ヤング率、圧縮方向の厚み変位率、及び、緩衝材が受ける圧力は表１に示す。
【0194】
第二枠部１４２及び第三枠部１４３の材質は第一枠部１４１と同じである。
第二枠部１４２（第三枠部１４３）が第一端面１０１ａ（第二端面１０１ｂ）を囲う領域の幅Ｙは、５ｍｍとした。
第二枠部１４２（第三枠部１４３）を、第一端面１０１ａ（第二端面１０１ｂ）側から観察したときに、第二枠部１４２（第三枠部１４３）の面積（第二枠部１４２（第三枠部１４３）が複数ある場合はそれらの合計面積を指す。）が、第一端面１０１ａ（第二端面１０１ｂ）の面積に対して占める割合は５％とした。
第二枠部１４２（第三枠部１４３）が第一端面１０１ａ（第二端面１０１ｂ）を囲う領域の幅Ｙは、５ｍｍとした。
第二枠部１４２（第三枠部１４３）を、第一端面１０１ａ（第二端面１０１ｂ）側から観察したときに、第二枠部１４２（第三枠部１４３）の面積（第二枠部１４２（第三枠部１４３）が複数ある場合はそれらの合計面積を指す。）が、第一端面１０１ａ（第二端面１０１ｂ）の面積に対して占める割合は５％とした。
【0195】
＜実施例９＞
ハンディーローラーを用いて、第一電極層１０２ａ及び第二電極層１０２ｂの外周部における平均厚みを表１に記載の値に変更した以外は、実施例１と同様の条件でヒーターエレメント組立物を組み立てた。
ハンディーローラーを用いて、第一電極層１０２ａ及び第二電極層１０２ｂの外周部における平均厚みを表１に記載の値に変更した以外は、実施例１と同様の条件でヒーターエレメント組立物を組み立てた。
【0196】
＜実施例１０（径方向分割タイプの枠体）＞
実施例１と同じ手順で得られたヒーターエレメントのハニカム構造部の外周壁１０３の外周面１０３ｅに環状の緩衝材１５０を嵌め込んだ。次いで、図２Ｃに示すような一対の半割れ部材１４０ａ、１４０ｂ（但し、ヒーターエレメントの外周面に対応する断面略コ字状の内周面をもつ。）を、ハニカム構造部の流路の延びる方向に対して垂直な方向から、緩衝材１５０付きのヒーターエレメントを挟むようにして、連結部１４４によって連結することで枠体１４０を構築し、ヒーターエレメント組立物を組み立てた。なお、一対の半割れ部材１４０ａ、１４０ｂは射出成形又は母材からの切削加工により成形した。
実施例１と同じ手順で得られたヒーターエレメントのハニカム構造部の外周壁１０３の外周面１０３ｅに環状の緩衝材１５０を嵌め込んだ。次いで、図２Ｃに示すような一対の半割れ部材１４０ａ、１４０ｂ（但し、ヒーターエレメントの外周面に対応する断面略コ字状の内周面をもつ。）を、ハニカム構造部の流路の延びる方向に対して垂直な方向から、緩衝材１５０付きのヒーターエレメントを挟むようにして、連結部１４４によって連結することで枠体１４０を構築し、ヒーターエレメント組立物を組み立てた。なお、一対の半割れ部材１４０ａ、１４０ｂは射出成形又は母材からの切削加工により成形した。
【0197】
連結部１４４は、プレスフィット方式の凸部１４４ａ及び凹部１４４ｂを有しており、一方の半割れ部材１４０ａが有する凸部１４４ａを他方の半割れ部材１４０ｂが有する凹部１４４ｂに弾性変形させながら押し込むと、連結状態が凸部１４４ａ及び凹部１４４ｂの復元力によって維持される。この際、一対の半割れ部材１４０ａ、１４０ｂの間には、表１に記載の材料、圧縮方向の厚み変位率及びヤング率を有する緩衝材１４５を挟み込んだ。その他、特段の断りのない条件は、実施例１と同じである。
【0198】
＜実施例１１（軸方向分割タイプの枠体）＞
実施例１と同じ手順で得られたヒーターエレメントのハニカム構造部の外周壁１０３の外周面１０３ｅに環状の緩衝材１５０を嵌め込んだ。次いで、図４Ｃに示すような、第一枠部１４１及び第二枠部１４２を有する第一管状分割部１４０ｃと、第三枠部１４３を有する第二管状分割部１４０ｄとを、緩衝材１５０付きのヒーターエレメントを挟むようにして、ハニカム構造部の流路の延びる方向に対して平行な方向から連結することで枠体１４０を構築し、ヒーターエレメント組立物を組み立てた。この際、第二枠部１４２とハニカム構造部の第一端面１０１ａの外周部の間、及び、第三枠部１４３とハニカム構造部の第二端面１０１ｂの外周部の間にそれぞれ緩衝材１２９を挟み込んだ。なお、第一管状分割部１４０ｃ及び第二管状分割部１４０ｄは、射出成形又は母材からの切削加工により成形した。
実施例１と同じ手順で得られたヒーターエレメントのハニカム構造部の外周壁１０３の外周面１０３ｅに環状の緩衝材１５０を嵌め込んだ。次いで、図４Ｃに示すような、第一枠部１４１及び第二枠部１４２を有する第一管状分割部１４０ｃと、第三枠部１４３を有する第二管状分割部１４０ｄとを、緩衝材１５０付きのヒーターエレメントを挟むようにして、ハニカム構造部の流路の延びる方向に対して平行な方向から連結することで枠体１４０を構築し、ヒーターエレメント組立物を組み立てた。この際、第二枠部１４２とハニカム構造部の第一端面１０１ａの外周部の間、及び、第三枠部１４３とハニカム構造部の第二端面１０１ｂの外周部の間にそれぞれ緩衝材１２９を挟み込んだ。なお、第一管状分割部１４０ｃ及び第二管状分割部１４０ｄは、射出成形又は母材からの切削加工により成形した。
【0199】
第一管状分割部１４０ｃは、ハニカム構造部の外周壁１０３の外周面１０３ｅに対応する断面略四角形状の内周面であって、この外周面１０３ｅに緩衝材１５０を介して嵌合する第一内周面１４１ｉと、第一内周面１４１ｉの一端に連結し、第一内周面１４１ｉの一端から遠ざかるにつれて拡径する（逆テーパー状の）第二内周面１４１ｊと、第二内周面１４１ｊの一端に連結し、第二内周面１４１ｊの一端から遠ざかるにつれて縮径する（テーパー状の）第三内周面１４１ｋとをこの順に有する。また、第二管状分割部１４０ｄの外周面は、第二内周面１４１ｊに嵌合する第一外周面１４１ｅと、第三内周面１４１ｋに嵌合する第二外周面１４１ｆを有する。第一外周面１４１ｅは、ヒーターエレメント１００の第二端面１０１ｂから遠ざかるにつれて拡径する。第二外周面１４１ｆは、第一外周面１４１ｅの一端に連結しており、第一外周面１４１ｅの一端から遠ざかるにつれて縮径する。
【0200】
ハニカム構造部の流路の延びる方向に対して第二内周面１４１ｊがなす角度θ1は、２．０°とした。
ハニカム構造部の流路の延びる方向に対して第三内周面１４１ｋがなす角度θ2は、２．０°とした。
ハニカム構造部の流路の延びる方向に対して第三内周面１４１ｋがなす角度θ2は、２．０°とした。
【0201】
枠体を構成する第一枠部１４１、第二枠部１４２及び第三枠部１４３の材質は表１に記載の通りである。緩衝材１５０及び緩衝材１２９の条件は表１に記載の通りである。その他、特段の断りのない条件は、実施例１と同じである。
【0202】
＜比較例１＞
第一枠部の内径を３％縮め、緩衝材１５０を使用しなかった他は、実施例１と同じ製造条件でヒーターエレメント組立物を組み立てた。
第一枠部の内径を３％縮め、緩衝材１５０を使用しなかった他は、実施例１と同じ製造条件でヒーターエレメント組立物を組み立てた。
【0203】
[４．ヒーターエレメント組立物の特性]
＜押し抜き荷重＞
先述した測定方法に従い、万能試験機（Ｉｎｓｔｒｏｎ社製６８ＦＭ－３０）を用いて第一枠部１４１からヒーターエレメント１００を押し抜くのに必要な荷重（押し抜き荷重）を測定した。結果を表１に示す。
＜押し抜き荷重＞
先述した測定方法に従い、万能試験機（Ｉｎｓｔｒｏｎ社製６８ＦＭ－３０）を用いて第一枠部１４１からヒーターエレメント１００を押し抜くのに必要な荷重（押し抜き荷重）を測定した。結果を表１に示す。
【0204】
＜ヒーターエレメントの保持性＞
上記の手順で得られた各実施例及び比較例に係るヒーターエレメント組立物の第一端子及び第二端子の間に１３Ｖの電圧を印加することで通電しながら、流量４０Ｌ／ｍｉｎで空気（２５℃）をヒーターエレメント組立物の流路に流すことで、３分間加熱し、ヒーターエレメントが平均１２０℃以上に到達することを確認した。通電を停止後、２５℃の空気を３分間７５０Ｌ／ｍｉｎ流通させ、ヒーターエレメントを平均２５℃以下に冷却した。その後、再度１３Ｖの電圧を印加し、流量４０Ｌ／ｍｉｎで空気（２５℃）をヒーターエレメント組立物の流路に流すことで、３分間加熱したときに、ヒーターエレメントが破損又は枠体から脱落せずに、平均１２０℃以上に到達可能か否かを調査した。ヒーターエレメントの枠体への保持性を以下の基準に基づき評価した。
〇：再加熱時にヒーターエレメントが破損又は枠体から脱落せずに、平均１２０℃以上に到達した。
×：再加熱時にヒーターエレメントが破損又は枠体から脱落した。
上記の手順で得られた各実施例及び比較例に係るヒーターエレメント組立物の第一端子及び第二端子の間に１３Ｖの電圧を印加することで通電しながら、流量４０Ｌ／ｍｉｎで空気（２５℃）をヒーターエレメント組立物の流路に流すことで、３分間加熱し、ヒーターエレメントが平均１２０℃以上に到達することを確認した。通電を停止後、２５℃の空気を３分間７５０Ｌ／ｍｉｎ流通させ、ヒーターエレメントを平均２５℃以下に冷却した。その後、再度１３Ｖの電圧を印加し、流量４０Ｌ／ｍｉｎで空気（２５℃）をヒーターエレメント組立物の流路に流すことで、３分間加熱したときに、ヒーターエレメントが破損又は枠体から脱落せずに、平均１２０℃以上に到達可能か否かを調査した。ヒーターエレメントの枠体への保持性を以下の基準に基づき評価した。
〇：再加熱時にヒーターエレメントが破損又は枠体から脱落せずに、平均１２０℃以上に到達した。
×：再加熱時にヒーターエレメントが破損又は枠体から脱落した。
【0205】
＜圧力損失＞
上記の手順で得られた各実施例及び比較例に係るヒーターエレメント組立物の流路に、一方の端面側から流量７５０Ｌ／ｍｉｎで空気（２５℃）を流したときの両端面間の圧力損失を測定した。評価は以下の基準に基づいて行った。
×：ヒーターエレメントが保持できないため、圧力損失を測定できなかった。
〇：圧力損失が５８．２Ｐａ超、６０Ｐａ未満
上記の手順で得られた各実施例及び比較例に係るヒーターエレメント組立物の流路に、一方の端面側から流量７５０Ｌ／ｍｉｎで空気（２５℃）を流したときの両端面間の圧力損失を測定した。評価は以下の基準に基づいて行った。
×：ヒーターエレメントが保持できないため、圧力損失を測定できなかった。
〇：圧力損失が５８．２Ｐａ超、６０Ｐａ未満
【0206】
上記の冷熱試験の結果から、緩衝材を介して樹脂製の枠体でヒーターエレメントを保護することで、金属枠に比べてヒーターエレメントに対する保持性能が高い、すなわちヒーターエレメントに対する保護性能が高いヒーターエレメント組立物が得られることが理解できる。また、上記の圧力損失の測定結果から、実施例に係る枠体はガスを流す際に圧力損失を最小限に抑えることが可能である。これは、実施例に係る枠体はセルの開口を塞ぐ必要はなく、また、ヒーターエレメントの端面側を補助的に保護する場合でもセルの開口を塞ぐ面積を最小限にすることができるからである。
【0207】
【表1-1】
【0208】
【表1-2】
【符号の説明】
【0209】
１００ ：ヒーターエレメント
１０１ａ ：第一端面
１０１ｂ ：第二端面
１０２ａ ：第一電極層
１０２ｂ ：第二電極層
１０３ ：外周壁
１０３ｅ ：外周面
１０４ ：セル
１０５ａ ：通電部品
１０５ｂ ：通電部品
１０６ ：隔壁
１０７ａ ：第一機能材含有層
１０７ｂ ：第二機能材含有層
１０９ａ ：第一端子
１０９ｂ ：第二端子
１１１ａ ：第三機能材含有層
１１１ｂ ：第四機能材含有層
１１３ ：第五機能材含有層
１２９ ：緩衝材
１４０ ：枠体
１４０ａ ：半割れ部材
１４０ｂ ：半割れ部材
１４０ｃ ：第一管状分割部
１４０ｄ ：第二管状分割部
１４１ ：第一枠部
１４１ｅ ：第一外周面
１４１ｆ ：第二外周面
１４１ｉ ：内周面（第一内周面）
１４１ｊ ：第二内周面
１４１ｋ ：第三内周面
１４２ ：第二枠部
１４３ ：第三枠部
１４４ ：連結部
１４４ａ ：凸部
１４４ｂ ：凹部
１４５ ：緩衝材
１５０ ：緩衝材
２００ ：電源
３００ ：切替えバルブ
３１０ ：回転軸
３１２ ：開閉ドア
３１４ ：アクチュエータ
４００ ：流入配管
５００ ：流出配管
５００ａ ：第一経路
５００ｂ ：第二経路
６００ ：通風機
８１０ ：電線
８２０ ：電線
８３０ ：電線
９００ ：制御部
９１０ ：電源スイッチ
１０００ ：第一空調システム
１０１ａ ：第一端面
１０１ｂ ：第二端面
１０２ａ ：第一電極層
１０２ｂ ：第二電極層
１０３ ：外周壁
１０３ｅ ：外周面
１０４ ：セル
１０５ａ ：通電部品
１０５ｂ ：通電部品
１０６ ：隔壁
１０７ａ ：第一機能材含有層
１０７ｂ ：第二機能材含有層
１０９ａ ：第一端子
１０９ｂ ：第二端子
１１１ａ ：第三機能材含有層
１１１ｂ ：第四機能材含有層
１１３ ：第五機能材含有層
１２９ ：緩衝材
１４０ ：枠体
１４０ａ ：半割れ部材
１４０ｂ ：半割れ部材
１４０ｃ ：第一管状分割部
１４０ｄ ：第二管状分割部
１４１ ：第一枠部
１４１ｅ ：第一外周面
１４１ｆ ：第二外周面
１４１ｉ ：内周面（第一内周面）
１４１ｊ ：第二内周面
１４１ｋ ：第三内周面
１４２ ：第二枠部
１４３ ：第三枠部
１４４ ：連結部
１４４ａ ：凸部
１４４ｂ ：凹部
１４５ ：緩衝材
１５０ ：緩衝材
２００ ：電源
３００ ：切替えバルブ
３１０ ：回転軸
３１２ ：開閉ドア
３１４ ：アクチュエータ
４００ ：流入配管
５００ ：流出配管
５００ａ ：第一経路
５００ｂ ：第二経路
６００ ：通風機
８１０ ：電線
８２０ ：電線
８３０ ：電線
９００ ：制御部
９１０ ：電源スイッチ
１０００ ：第一空調システム
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図1D】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5】
