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特許7630620ヒーターエレメント、ヒーターユニット及び車室暖房用ヒーターシステム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2025-02-06
(45)【発行日】2025-02-17
(54)【発明の名称】ヒーターエレメント、ヒーターユニット及び車室暖房用ヒーターシステム
(51)【国際特許分類】
H05B 3/03 20060101AFI20250207BHJP
H05B 3/14 20060101ALI20250207BHJP
【ＦＩ】
H05B3/03 ZHV
H05B3/14 A
【請求項の数】
12
(21)【出願番号】P 2023529578
(86)(22)【出願日】2022-03-22
(86)【国際出願番号】 JP2022013315
(87)【国際公開番号】W WO2022270070
(87)【国際公開日】2022-12-29
【審査請求日】2023-11-29
(31)【優先権主張番号】P 2021104974
(32)【優先日】2021-06-24
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【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】桝田 昌明
(72)【発明者】
【氏名】中島 拓哉
(72)【発明者】
【氏名】山口 浩文
(72)【発明者】
【氏名】早瀬 徹
(72)【発明者】
【氏名】葛谷 晃司
【審査官】河野 俊二
(56)【参考文献】
【文献】実開昭５６－０２６９０３（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開２００３－０９８１３５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６１－０２４１８６（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０２０／０３６０６７（ＷＯ，Ａ１）
【文献】実開昭５１－０２７４６０（ＪＰ，Ｕ）
【文献】実開平０２－０１４６８７（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開２０１３－０９３３０２（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開昭６０－０７８９７６（ＪＰ，Ｕ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０５Ｂ ３／０３
Ｈ０５Ｂ ３／１４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
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、前記外周壁及び前記隔壁がＰＴＣ特性を有する材料で構成されたハニカム構造体と、前記第１端面及び前記第２端面の前記外周壁及び前記隔壁に設けられた一対の電極層と、
前記電極層と導線とを電気的に接続可能な端子と
を備え、
前記電極層の少なくとも一部は、前記第１端面及び前記第２端面の外縁よりも外側に延出した延出部を有し、
前記端子は、前記延出部に接続され、前記ハニカム構造体の側面に沿って且つ前記側面と対向するように配置されているヒーターエレメント。
【請求項2】
前記ハニカム構造体の側面と前記端子との間に設けられた絶縁部を更に備える、請求項１に記載のヒーターエレメント。
【請求項3】
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、前記第１端面及び前記第２端面の外縁領域の少なくとも一部において前記第１端面及び前記第２端面の両方の前記セルが目封止された目封止部とを有し、前記外周壁及び前記隔壁がＰＴＣ特性を有する材料で構成されたハニカム構造体と、前記第１端面及び前記第２端面の前記外周壁、前記隔壁及び前記目封止部に設けられた一対の電極層と、
前記電極層と導線とを電気的に接続可能な端子と、
を備え、
前記端子は、前記ハニカム構造体の流路方向において前記目封止部と対向する位置に設けられているヒーターエレメント。
【請求項4】
前記目封止部は、熱膨張率が８～１５ｐｐｍ／Ｋの材料で構成されている、請求項３に記載のヒーターエレメント。
【請求項5】
前記目封止部は、ＰＴＣ特性を有する材料で構成されている、請求項３に記載のヒーターエレメント。
【請求項6】
前記電極層が二層構造を有する、請求項１～５のいずれか一項に記載のヒーターエレメント。
【請求項7】
前記ハニカム構造体は、前記隔壁の厚さが０．１２５ｍｍ以下、セル密度が９３セル／ｃｍ2以下、セルピッチが１．０ｍｍ以上である、請求項１～６のいずれか一項に記載のヒーターエレメント。
【請求項8】
前記ハニカム構造体は、前記隔壁の厚さが０．１４～０．３６ｍｍ、セル密度が２．５４～４６．５セル／ｃｍ2、セルの開口率が８０％以上である、請求項１～６のいずれか一項に記載のヒーターエレメント。
【請求項9】
前記ハニカム構造体の２５℃における体積抵抗率が０．５～２００Ω・ｃｍである、請求項１～８のいずれか一項に記載のヒーターエレメント。
【請求項10】
前記ＰＴＣ特性を有する材料は、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ある、請求項１～９のいずれか一項に記載のヒーターエレメント。
【請求項11】
請求項１～１０のいずれか一項に記載のヒーターエレメントを２個以上含むヒーターユニット。
【請求項12】
請求項１～１１のいずれか一項に記載のヒーターエレメント、又は前記ヒーターエレメントを２個以上含むヒーターユニットと、外気導入部又は車室と前記ヒーターエレメント又は前記ヒーターユニットの流入口とを連通する流入配管と、
前記ヒーターエレメント又は前記ヒーターユニットに電圧を印加するためのバッテリーと、
前記ヒーターエレメント又は前記ヒーターユニットの流出口と前記車室とを連通する流出配管と
を備える車室暖房用ヒーターシステム。
【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、ヒーターユニット及び車室暖房用ヒーターシステムに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、電気自動車の車室暖房用ヒーターシステムとして、蒸気圧縮ヒートポンプを主たるヒーターとして使用しつつ、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を補助的に使用するヒーターシステムが採用されてきた。
このヒーターシステムで用いられるジュール熱を利用したヒーターとして、特許文献１には、ＰＴＣ素子をアルミニウムフィンと一体化したヒーターエレメントが積層配列されたヒーターユニットが提案されている。
しかしながら、このヒーターエレメントは、ＰＴＣ素子及びアルミニウムフィン以外にも絶縁板や導電板などの多くの部品を備えているため、複雑な構造を有するとともに、組立コストがかかり、高価であるという課題がある。
このヒーターシステムで用いられるジュール熱を利用したヒーターとして、特許文献１には、ＰＴＣ素子をアルミニウムフィンと一体化したヒーターエレメントが積層配列されたヒーターユニットが提案されている。
しかしながら、このヒーターエレメントは、ＰＴＣ素子及びアルミニウムフィン以外にも絶縁板や導電板などの多くの部品を備えているため、複雑な構造を有するとともに、組立コストがかかり、高価であるという課題がある。
【0003】
そこで、特許文献２には、コンパクトで体積当たりの熱伝達面積を大きくすることが可能なハニカム構造体を用いたヒーターエレメントが提案されている。このハニカム構造体を用いたヒーターエレメントは、上述のヒーターエレメントに比べて単純な構造であるという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２００７－１５７５２８号公報
【文献】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】
【0005】
特許文献２に記載のヒーターエレメントは、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ハニカム構造体を備え、ハニカム構造体の両端面に一対の電極が、電極材料の塗布・焼き付けによって形成されている。一対の電極において、外部電源に接続された導電線との電気接続法としては、一対の電極と接するリング状の導電部材を介して導電線と間接的に接合すること、又は一対の電極に導電線を直接的に接合することが挙げられる。リング状の導電部材を用いるのは、導電線と一対の電極との間の接触面積を増加させることで電気抵抗を下げるためである。他方、一対の電極に導電線を直接的に接合する方法は、導通面積が小さく十分な通電性を維持することに関して信頼性が乏しい。また、リング状の導電部材は、ハニカム構造体の外周壁とともに外周壁に隣接するセルも塞ぐように接合されている。したがって、このリングの導電部材を備えるヒーターエレメントは、空気の流路が少なく、圧力損失が増大する。その結果、ハニカム構造体のセルを通過する空気の流速が増加するので隔壁から空気への熱伝達が不十分になり、暖房性能が低下する。
【0006】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、圧力損失の増大を抑制し、暖房性能が高いヒーターエレメント、ヒーターユニット及び車室暖房用ヒーターシステム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】
【0007】
上記の課題は、以下の本発明によって解決されるものであり、本発明は以下の通りである。
【0008】
本発明は、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、前記外周壁及び前記隔壁がＰＴＣ特性を有する材料で構成されたハニカム構造体と、
前記第１端面及び前記第２端面の前記外周壁及び前記隔壁に設けられた一対の電極層と、
前記電極層と導線とを電気的に接続可能な端子と
を備え、
前記電極層の少なくとも一部は、前記第１端面及び前記第２端面の外縁よりも外側に延出した延出部を有し、
前記端子は、前記延出部に接続され、前記ハニカム構造体の側面に沿って且つ前記側面と対向するように配置されているヒーターエレメントである。
前記第１端面及び前記第２端面の前記外周壁及び前記隔壁に設けられた一対の電極層と、
前記電極層と導線とを電気的に接続可能な端子と
を備え、
前記電極層の少なくとも一部は、前記第１端面及び前記第２端面の外縁よりも外側に延出した延出部を有し、
前記端子は、前記延出部に接続され、前記ハニカム構造体の側面に沿って且つ前記側面と対向するように配置されているヒーターエレメントである。
【0009】
また、本発明は、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、前記第１端面及び前記第２端面の外縁領域の少なくとも一部において前記第１端面及び前記第２端面の両方の前記セルが目封止された目封止部とを有し、前記外周壁及び前記隔壁がＰＴＣ特性を有する材料で構成されたハニカム構造体と、
前記第１端面及び前記第２端面の前記外周壁、前記隔壁及び前記目封止部に設けられた一対の電極層と、
前記電極層と導線とを電気的に接続可能な端子と、
を備え、
前記端子は、前記ハニカム構造体の流路方向において前記目封止部と対向する位置に設けられているヒーターエレメントである。
前記第１端面及び前記第２端面の前記外周壁、前記隔壁及び前記目封止部に設けられた一対の電極層と、
前記電極層と導線とを電気的に接続可能な端子と、
を備え、
前記端子は、前記ハニカム構造体の流路方向において前記目封止部と対向する位置に設けられているヒーターエレメントである。
【0010】
また、本発明は、前記ヒーターエレメントを２個以上含むヒーターユニットである。
【0011】
さらに、本発明は、前記ヒーターエレメント、又は前記ヒーターエレメントを２個以上含むヒーターユニットと、
外気導入部又は車室と前記ヒーターエレメント又は前記ヒーターユニットの流入口とを連通する流入配管と、
前記ヒーターエレメント又は前記ヒーターユニットに電圧を印加するためのバッテリーと、
前記ヒーターエレメント又は前記ヒーターユニットの流出口と前記車室とを連通する流出配管と
を備える車室暖房用ヒーターシステムである。
外気導入部又は車室と前記ヒーターエレメント又は前記ヒーターユニットの流入口とを連通する流入配管と、
前記ヒーターエレメント又は前記ヒーターユニットに電圧を印加するためのバッテリーと、
前記ヒーターエレメント又は前記ヒーターユニットの流出口と前記車室とを連通する流出配管と
を備える車室暖房用ヒーターシステムである。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、圧力損失の増大を抑制し、暖房性能が高いヒーターエレメント、ヒーターユニット及び車室暖房用ヒーターシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明の実施形態１に係るヒーターエレメントの端面の模式図である。
【図3】ハニカム構造体の流路方向に平行な、本発明の実施形態１に係る別のヒーターエレメントの断面の模式図である。
【図4】本発明の実施形態１に係るヒーターシステムの構成例を示す模式図である。
【図5】本発明の実施形態２に係るヒーターエレメントの端面の模式図である。
【図7】ハニカム構造体の流路方向に平行な、本発明の実施形態２に係る別のヒーターエレメントの断面の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
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。
【0015】
＜実施形態１＞
（１．ヒーターエレメント）
本発明の実施形態１に係るヒーターエレメントは、車両の車室暖房用のヒーターエレメント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、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１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。
（１．ヒーターエレメント）
本発明の実施形態１に係るヒーターエレメントは、車両の車室暖房用のヒーターエレメント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、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１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。
【0016】
図１は、本発明の実施形態１に係るヒーターエレメントの端面の模式図である。図２は、ハニカム構造体の流路方向に平行な図１のヒーターエレメントの断面の模式図である。
図１及び２に示されるように、本発明の実施形態１に係るヒーターエレメント１００は、外周壁１１と、外周壁１１の内側に配設され、第１端面１３ａから第２端面１３ｂまで延びる流路となる複数のセル１４を区画形成する隔壁１２とを有するハニカム構造体１０と、第１端面１３ａ及び第２端面１３ｂの外周壁１１及び隔壁１２に設けられた一対の電極層２０と、電極層２０と導線とを電気的に接続可能な端子３０とを備える。外周壁１１及び隔壁１２は、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）特性を有する材料で構成されている。電極層２０の少なくとも一部は、第１端面１３ａ及び第２端面１３ｂの外縁よりも外側に延出した延出部２２を有する。端子３０は、延出部２２に接続され、且つハニカム構造体１０の側面と対向するように配置されている。このようにして端子３０を接続及び配置することにより、セル１４を塞ぐことなく、電極層２０と端子３０との接触面積を増大させることができ、外部からの給電量を高め易くなるため、暖房性能を向上させることができる。
以下、ヒーターエレメント１００の各構成部材について詳細に説明する。
図１及び２に示されるように、本発明の実施形態１に係るヒーターエレメント１００は、外周壁１１と、外周壁１１の内側に配設され、第１端面１３ａから第２端面１３ｂまで延びる流路となる複数のセル１４を区画形成する隔壁１２とを有するハニカム構造体１０と、第１端面１３ａ及び第２端面１３ｂの外周壁１１及び隔壁１２に設けられた一対の電極層２０と、電極層２０と導線とを電気的に接続可能な端子３０とを備える。外周壁１１及び隔壁１２は、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）特性を有する材料で構成されている。電極層２０の少なくとも一部は、第１端面１３ａ及び第２端面１３ｂの外縁よりも外側に延出した延出部２２を有する。端子３０は、延出部２２に接続され、且つハニカム構造体１０の側面と対向するように配置されている。このようにして端子３０を接続及び配置することにより、セル１４を塞ぐことなく、電極層２０と端子３０との接触面積を増大させることができ、外部からの給電量を高め易くなるため、暖房性能を向上させることができる。
以下、ヒーターエレメント１００の各構成部材について詳細に説明する。
【0017】
（１－１．ハニカム構造体１０）
ハニカム構造体１０の形状は、外周壁１１と、外周壁１１の内側に配設され、第１端面１３ａから第２端面１３ｂまで延びる流路となる複数のセル１４を区画形成する隔壁１２とを有していれば特に限定されない。ハニカム構造体１０の形状としては、例えば、流路方向（セル１４が延びる方向）に直交する断面（外形）を、多角形（四角形（長方形、正方形）、五角形、六角形、七角形、八角形など）、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１３ａ及び第２端面１３ｂ）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、角部は面取りしてもよい。
ハニカム構造体１０の形状は、外周壁１１と、外周壁１１の内側に配設され、第１端面１３ａから第２端面１３ｂまで延びる流路となる複数のセル１４を区画形成する隔壁１２とを有していれば特に限定されない。ハニカム構造体１０の形状としては、例えば、流路方向（セル１４が延びる方向）に直交する断面（外形）を、多角形（四角形（長方形、正方形）、五角形、六角形、七角形、八角形など）、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１３ａ及び第２端面１３ｂ）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、角部は面取りしてもよい。
【0018】
セル１４の形状は、特に限定されないが、流路方向に直交する断面において、多角形（四角形、五角形、六角形、七角形、八角形など）、円形、オーバル形状にすることができる。これらの形状は、単独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１４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。なお、図１及び２は、流路方向に直交する断面において、断面（外径）及びセル１４の形状が四角形であるハニカム構造体１０を一例として示している。
【0019】
ハニカム構造体１０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１４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特性を有するセラミックスを含有してもよく、外周壁１１及び隔壁１２と同一のセラミックスを含有してもよい。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特性を有するセラミックスを含有してもよく、外周壁１１及び隔壁１２と同一のセラミックスを含有してもよい。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。
【0020】
ハニカム構造体１０を構成する外周壁１１及び隔壁１２は、ＰＴＣ特性を有する材料で構成されている。
ＰＴＣ特性を有する材料は、通電によって発熱可能な材料である。そのため、車室の空気が第１端面１３ａから流入し、複数のセル１４を通過して第２端面１３ｂから流出するまでに、発熱する外周壁１１及び隔壁１２からの伝熱によって当該空気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１２（必要に応じて外周壁１１）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。
ＰＴＣ特性を有する材料は、通電によって発熱可能な材料である。そのため、車室の空気が第１端面１３ａから流入し、複数のセル１４を通過して第２端面１３ｂから流出するまでに、発熱する外周壁１１及び隔壁１２からの伝熱によって当該空気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１２（必要に応じて外周壁１１）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。
【0021】
ＰＴＣ特性を有する材料としては、特に限定されないが、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、例えば、蛍光Ｘ線分析、ＥＤＡＸ（エネルギー分散型Ｘ線）分析など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。また、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）を主成分とする材料の熱膨張率は８～１５ｐｐｍ／Ｋである。ここで、熱膨張率とは、ＪＩＳ Ｒ１６１８：２００２「ファインセラミックスの熱機械分析による熱膨張の測定方法」によって測定された熱膨張率を意味する。
【0022】
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、０．００１≦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Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ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、更に好ましくは０．００２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０．０１０以下、より好ましくは０．００９以下、更に好ましくは０．００８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Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ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、更に好ましくは０．００２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０．０１０以下、より好ましくは０．００９以下、更に好ましくは０．００８以下である。
【0023】
Ｂａの一部が希土類元素で置換されたＢａＴｉＯ3系結晶粒子は、（Ｂａ＋希土類元素）／Ｔｉ比が、好ましくは１．００５～１．０５０である。このような範囲に（Ｂａ＋希土類元素）／Ｔｉ比を制御することにより、室温における電気抵抗を安定して低下させることができる。Ｂａ、希土類元素及びＴｉの元素比は、例えば、蛍光Ｘ線分析、ＩＣＰ－ＭＳ（誘導結合プラズマ質量分析）などにより求めることができる。
【0024】
Ｂａの一部が希土類元素で置換されたＢａＴｉＯ3系結晶粒子は、平均結晶粒径が、好ましくは５～２００μｍ、より好ましくは５～１８０μｍ、更に好ましくは５～１６０μｍである。このような範囲に平均結晶粒径を制御することにより、室温における電気抵抗を安定して低下させることができる。
このＢａＴｉＯ3系結晶粒子の平均結晶粒径は、次のようにして測定することができる。セラミックスから、５ｍｍ×５ｍｍ×５ｍｍの角状試料を切り出し、樹脂で包埋する。包埋した試料を機械研磨により鏡面研磨してＳＥＭ観察する。ＳＥＭ観察は、例えば株式会社日立ハイテク製の型式Ｓ－３４００Ｎを使用し、加速電圧１５ｋＶ、倍率３０００で行う。ＳＥＭ観察像（縦３０μｍ×横４５μｍ）において、視野の縦方向全体にまたがる太さ０．３μｍの直線を１０μｍの間隔で４本引き、この直線が一部でも通過するＢａＴｉＯ3系結晶粒子の数を数える。直線の長さをＢａＴｉＯ3系結晶粒子の数で割ったものの４カ所以上のＳＥＭ観察像の平均を平均結晶粒径とする。
このＢａＴｉＯ3系結晶粒子の平均結晶粒径は、次のようにして測定することができる。セラミックスから、５ｍｍ×５ｍｍ×５ｍｍの角状試料を切り出し、樹脂で包埋する。包埋した試料を機械研磨により鏡面研磨してＳＥＭ観察する。ＳＥＭ観察は、例えば株式会社日立ハイテク製の型式Ｓ－３４００Ｎを使用し、加速電圧１５ｋＶ、倍率３０００で行う。ＳＥＭ観察像（縦３０μｍ×横４５μｍ）において、視野の縦方向全体にまたがる太さ０．３μｍの直線を１０μｍの間隔で４本引き、この直線が一部でも通過するＢａＴｉＯ3系結晶粒子の数を数える。直線の長さをＢａＴｉＯ3系結晶粒子の数で割ったものの４カ所以上のＳＥＭ観察像の平均を平均結晶粒径とする。
【0025】
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、例えば、蛍光Ｘ線分析、ＥＤＡＸ（エネルギー分散型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。
このＢａＴｉＯ3系結晶粒子の含有量は、例えば、蛍光Ｘ線分析、ＥＤＡＸ（エネルギー分散型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。
【0026】
外周壁１１及び隔壁１２に用いられるセラミックスは、Ｂａ6Ｔｉ17Ｏ40結晶粒子を含むことが好ましい。セラミックスにおいてＢａ6Ｔｉ17Ｏ40結晶粒子を存在させることにより、室温における電気抵抗を低下させることができる。理論によって本発明が限定されることを意図するものではないが、Ｂａ6Ｔｉ17Ｏ40結晶粒子は、焼成過程で液相化してＢａＴｉＯ3系結晶粒子の再配列、粒成長及び緻密化を促進させるため、室温における電気抵抗が低下するものと考えられる。
【0027】
セラミックスにおけるＢａ6Ｔｉ17Ｏ40結晶粒子の含有量は、１．０～１０．０質量％、好ましくは１．２～８．０質量％、より好ましくは１．５～６．０質量％である。Ｂａ6Ｔｉ17Ｏ40結晶粒子を１．０質量％以上とすることにより、Ｂａ6Ｔｉ17Ｏ40結晶粒子の存在による効果（すなわち、室温における電気抵抗を低下させる効果）を得ることができる。また、Ｂａ6Ｔｉ17Ｏ40結晶粒子を１０．０質量％以下とすることにより、ＰＴＣ特性を確保することができる。
【0028】
外周壁１１及び隔壁１２に用いられるセラミックスは、ＢａＣＯ3結晶粒子を更に含むことができる。ＢａＣＯ3結晶粒子は、セラミックスの原料であるＢａＣＯ3粉末に由来する結晶粒子である。
ＢａＣＯ3結晶粒子は、セラミックスの室温における電気抵抗にはほとんど影響しないため、セラミックスに含まれていなくてもよい。ただし、セラミックスにおけるＢａＣＯ3結晶粒子の含有量が多すぎると、室温における電気抵抗に影響する可能性がある上、他の結晶粒子が少なくなって所望の特性が得られない可能性がある。そのため、ＢａＣＯ3結晶粒子の含有量は、好ましくは２．０質量％以下、より好ましくは１．８質量％以下、更に好ましくは１．５質量％以下である。なお、ＢａＣＯ3結晶粒子の含有量の下限値は、特に限定されないが、一般的に０．１質量％、好ましくは０．２質量％である。
ＢａＣＯ3結晶粒子は、セラミックスの室温における電気抵抗にはほとんど影響しないため、セラミックスに含まれていなくてもよい。ただし、セラミックスにおけるＢａＣＯ3結晶粒子の含有量が多すぎると、室温における電気抵抗に影響する可能性がある上、他の結晶粒子が少なくなって所望の特性が得られない可能性がある。そのため、ＢａＣＯ3結晶粒子の含有量は、好ましくは２．０質量％以下、より好ましくは１．８質量％以下、更に好ましくは１．５質量％以下である。なお、ＢａＣＯ3結晶粒子の含有量の下限値は、特に限定されないが、一般的に０．１質量％、好ましくは０．２質量％である。
【0029】
外周壁１１及び隔壁１２に用いられるセラミックスは、上記の結晶粒子に加えて、ＰＴＣ特性を有する材料に慣用的に添加されている成分を更に含んでいてもよい。このような成分としては、シフター、特性改善剤、金属酸化物及び導電体粉末などの添加剤の他、不可避的不純物が挙げられる。
【0030】
外周壁１１及び隔壁１２に用いられるセラミックスは、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、セラミックスは、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、セラミックスに接触させることで加温し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、セラミックスにおいて、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、例えば、蛍光Ｘ線分析、ＩＣＰ－ＭＳ（誘導結合プラズマ質量分析）などにより求めることができる。
【0031】
外周壁１１及び隔壁１２に用いられるセラミックスは、室温における電気抵抗に影響を与える可能性があるアルカリ金属を実質的に含まないことが好ましい。具体的には、セラミックスは、アルカリ金属の含有量が、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。このような範囲にアルカリ金属の含有量を制御することにより、室温における電気抵抗を安定して低下させることができる。アルカリ金属の含有量は、例えば、蛍光Ｘ線分析、ＩＣＰ－ＭＳ（誘導結合プラズマ質量分析）などにより求めることができる。
【0032】
外周壁１１及び隔壁１２を構成する材料のキュリー点は、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、キュリー点の上限値については、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℃、より好ましくは２２５℃、更に好ましくは２００℃、更により好ましくは１５０℃である。
【0033】
外周壁１１及び隔壁１２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。
【0034】
本発明において、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 ＹＨＰ社製）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。
【0035】
ハニカム構造体１０は、一態様において、隔壁１２の厚さが０．１２５ｍｍ以下、セル密度が９３セル／ｃｍ2以下、セルピッチが１．０ｍｍ以上である。このような範囲に隔壁１２の厚さ、セル密度及びセルピッチを制御することにより、空気がセル１４を通過する際の圧力損失の増大を抑制することができるため、送風機などの出力を抑制することができる。このような効果を安定して得る観点から、隔壁１２の厚さは０．０７５ｍｍ以下、セル密度が６２セル／ｃｍ2以下、セルピッチが１．３ｍｍ以上であることが好ましい。
なお、隔壁１２の厚さの下限値は、特に限定されないが、好ましくは０．０２ｍｍ、より好ましくは０．０５ｍｍである。また、セル密度の下限値も、特に限定されないが、好ましくは１０セル／ｃｍ2、より好ましくは２０セル／ｃｍ2である。また、セルピッチの上限値も、特に限定されないが、好ましくは３．０ｍｍ、より好ましくは２．０ｍｍである。
ここで、隔壁１２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１４の重心同士を線分で結んだときに当該線分が隔壁１２を横切る長さを指す。隔壁１２の厚さは、全ての隔壁１２の厚さの平均値を指す。また、セル密度とは、ハニカム構造体１０の各端面の面積でセル数を除して得られる値である。さらに、セルピッチは、ハニカム構造体１０の各端面において、隣接する２つのセル１４の重心同士を結ぶ線分の長さを指す。
なお、隔壁１２の厚さの下限値は、特に限定されないが、好ましくは０．０２ｍｍ、より好ましくは０．０５ｍｍである。また、セル密度の下限値も、特に限定されないが、好ましくは１０セル／ｃｍ2、より好ましくは２０セル／ｃｍ2である。また、セルピッチの上限値も、特に限定されないが、好ましくは３．０ｍｍ、より好ましくは２．０ｍｍである。
ここで、隔壁１２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１４の重心同士を線分で結んだときに当該線分が隔壁１２を横切る長さを指す。隔壁１２の厚さは、全ての隔壁１２の厚さの平均値を指す。また、セル密度とは、ハニカム構造体１０の各端面の面積でセル数を除して得られる値である。さらに、セルピッチは、ハニカム構造体１０の各端面において、隣接する２つのセル１４の重心同士を結ぶ線分の長さを指す。
【0036】
ハニカム構造体１０は、別の態様において、隔壁１２の厚さが０．１４～０．３６ｍｍ、セル密度が２．５４～４６．５セル／ｃｍ2、セル１４の開口率が８０％以上である。このような範囲に隔壁１２の厚さ、セル密度及びセル１４の開口率を制御することにより、圧力損失の増大を抑制しつつ、ハニカム構造体１０の強度及び空気との接触面積を増大させることができる。このような効果を安定して得る観点から、隔壁１２の厚さが０．１５～０．３５ｍｍ、セル密度が２．８０～４５．０セル／ｃｍ2、セル１４の開口率が８３％以上であることが好ましい。
なお、セル１４の開口率の上限値は、特に限定されないが、好ましくは９４％、より好ましくは９２％である。
ここで、ハニカム構造体１０のセル１４の開口率とは、ハニカム構造体１０の流路方向に直交する断面において、セル１４の面積を、断面全体の面積（外周壁１１、隔壁１２及びセル１４の合計面積）で除して得られた値を百分率で表した値である。
なお、セル１４の開口率の上限値は、特に限定されないが、好ましくは９４％、より好ましくは９２％である。
ここで、ハニカム構造体１０のセル１４の開口率とは、ハニカム構造体１０の流路方向に直交する断面において、セル１４の面積を、断面全体の面積（外周壁１１、隔壁１２及びセル１４の合計面積）で除して得られた値を百分率で表した値である。
【0037】
ハニカム構造体１０は、２５℃における体積抵抗率が、好ましくは０．５～２００Ω・ｃｍである。このような範囲の体積抵抗率であれば、室温（２５℃）における電気抵抗が低いということができる。そして、室温における電気抵抗を低くすることで、暖房に必要な発熱性能を確保することができるとともに、消費電力が大きくなるのを抑制することができる。
なお、ハニカム構造体１０の体積抵抗率は、以下のように測定することで得られる。ハニカム構造体１０から、３０ｍｍ×３０ｍｍ×１５ｍｍの寸法の試験片をランダムに２個以上切削加工し採取する。そして、測定温度における電気抵抗を２端子法にて測定し、試験片の形状から体積抵抗率を算出する。全ての試験片の体積抵抗率の平均値を測定温度における測定値とする。
なお、ハニカム構造体１０の体積抵抗率は、以下のように測定することで得られる。ハニカム構造体１０から、３０ｍｍ×３０ｍｍ×１５ｍｍの寸法の試験片をランダムに２個以上切削加工し採取する。そして、測定温度における電気抵抗を２端子法にて測定し、試験片の形状から体積抵抗率を算出する。全ての試験片の体積抵抗率の平均値を測定温度における測定値とする。
【0038】
ハニカム構造体１０の流路方向の長さ及び流路方向に直交する断面積は、要求されるヒーターエレメント１００のサイズにあ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１００に用いられる場合、ハニカム構造体１０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である。
【0039】
（１－２．電極層２０）
電極層２０は、第１端面１３ａ及び第２端面１３ｂの外周壁１１及び隔壁１２に設けられる。このように設けられた一対の電極層２０によって流路方向に電圧を印加することにより、通電してジュール熱によりハニカム構造体１０を発熱させることが可能となる。
電極層２０は、少なくとも一部が、第１端面１３ａ及び第２端面１３ｂの外縁よりも外側に延出した延出部２２を有する。延出部２２を設けることにより、電極層２０と端子３０との接触面積を増大させることができるため、外部からの給電量を高め易くなり、ヒーターエレメント１００の暖房性能を向上させることができる。
電極層２０は、第１端面１３ａ及び第２端面１３ｂの外周壁１１及び隔壁１２に設けられる。このように設けられた一対の電極層２０によって流路方向に電圧を印加することにより、通電してジュール熱によりハニカム構造体１０を発熱させることが可能となる。
電極層２０は、少なくとも一部が、第１端面１３ａ及び第２端面１３ｂの外縁よりも外側に延出した延出部２２を有する。延出部２２を設けることにより、電極層２０と端子３０との接触面積を増大させることができるため、外部からの給電量を高め易くなり、ヒーターエレメント１００の暖房性能を向上させることができる。
【0040】
電極層２０は、単層構造であっても二層以上の構造であってもよいが、ハニカム構造体１０の第１端面１３ａ及び第２端面１３ｂに対する接合性を高めるとともに、端子３０から外周壁１１及び隔壁１２への良好な導電性を維持するために、二層構造であることが好ましい。例えば、ハニカム構造体１０の第１端面１３ａ及び第２端面１３ｂに対する接合性が良好な第１電極層２１ａと、第１電極層２１ａ及び端子３０に対する接合性が良好な第２電極層２１ｂとの二層構造とすればよい。二層構造の電極層２０の場合、延出部２２は、第１電極層２１ａ、第２電極層２１ｂ又はそれらの両方に設けることができるが、製造性の観点から、第２電極層２１ｂに設けることが好ましい。
【0041】
電極層２０としては、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１１及び／又は隔壁１２とオーミック接触が可能なオーミック電極層を使用することもできる。オーミック電極層は、例えば、ベース金属として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、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層を使用することができる。特に、オーミック電極層は、第１電極層２１ａとして用いるのに適している。
電極層２０の構成例としては、第１電極層２１ａとしてＡｌ－Ｚｎ層、第２電極層２１ｂとしてＡｌ層を有する二層構造が挙げられる。
電極層２０の構成例としては、第１電極層２１ａとしてＡｌ－Ｚｎ層、第２電極層２１ｂとしてＡｌ層を有する二層構造が挙げられる。
【0042】
電極層２０の厚みは、特に限定されず、電極層２０の形成方法に応じて適宜設定することができる。電極層２０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２０を形成することもできる。さらに、金属又は合金板を接合することによって電極層２０としてもよい。
電極層２０の厚みは、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、金属又は合金板の接合では電極層２０の厚みを５～１００μｍ程度とすることが好ましい。
電極層２０の厚みは、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、金属又は合金板の接合では電極層２０の厚みを５～１００μｍ程度とすることが好ましい。
【0043】
（１－３．端子３０）
端子３０は、電極層２０と導線とを電気的に接続するための部材である。
端子３０は、延出部２２に接続され、且つハニカム構造体１０の側面と対向するように配置される。このように端子３０を接続及び配置することにより、電極層２０と端子３０との接触面積を増大させることができるため、外部からの給電量を高め易くなり、ヒーターエレメント１００の暖房性能を向上させることができる。また、外周壁１１付近のセル１４の閉塞を避けて、空気の流路を確保可能であるため、圧力損失の増大を抑制することができる。端子３０がハニカム構造体１０の側面に沿って配置されるため、ヒーターエレメント１００をコンパクト化することもできる。
端子３０は、電極層２０と導線とを電気的に接続するための部材である。
端子３０は、延出部２２に接続され、且つハニカム構造体１０の側面と対向するように配置される。このように端子３０を接続及び配置することにより、電極層２０と端子３０との接触面積を増大させることができるため、外部からの給電量を高め易くなり、ヒーターエレメント１００の暖房性能を向上させることができる。また、外周壁１１付近のセル１４の閉塞を避けて、空気の流路を確保可能であるため、圧力損失の増大を抑制することができる。端子３０がハニカム構造体１０の側面に沿って配置されるため、ヒーターエレメント１００をコンパクト化することもできる。
【0044】
端子３０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。
端子３０の形状及び大きさは、特に限定されず、電極層２０の延出部２２の構造などに応じて適宜調整すればよい。例えば、端子３０は、図３に示されるような流路方向に平行な断面がＬ字型の形状とすることができる。このような形状とすることにより、端子３０を導線と接続する際の構造的な自由度が高くなる。
端子３０の形状及び大きさは、特に限定されず、電極層２０の延出部２２の構造などに応じて適宜調整すればよい。例えば、端子３０は、図３に示されるような流路方向に平行な断面がＬ字型の形状とすることができる。このような形状とすることにより、端子３０を導線と接続する際の構造的な自由度が高くなる。
【0045】
端子３０と電極層２０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。
【0046】
（１－４．絶縁部４０）
本発明の実施形態１に係るヒーターエレメント１００は、必要に応じて、ハニカム構造体１０の側面と端子３０との間に絶縁部４０を設けてもよい。絶縁部４０を設けることにより、ハニカム構造体１０の側面からの通電によってハニカム構造体１０が不均一に加熱されることを抑制することができる。また、絶縁部４０は、ハニカム構造体１０の側面に端子３０を支持する機能も有する。
本発明の実施形態１に係るヒーターエレメント１００は、必要に応じて、ハニカム構造体１０の側面と端子３０との間に絶縁部４０を設けてもよい。絶縁部４０を設けることにより、ハニカム構造体１０の側面からの通電によってハニカム構造体１０が不均一に加熱されることを抑制することができる。また、絶縁部４０は、ハニカム構造体１０の側面に端子３０を支持する機能も有する。
【0047】
絶縁部４０としては、特に限定されないが、例えば、アルミナやセラミックス、耐熱樹脂などの絶縁材料から形成された皮膜（例えば、印刷塗布による塗工膜）などを用いることができる。
絶縁部４０の厚みは、特に限定されないが、好ましくは１０μｍ以上、より好ましくは５０μｍ以上である。この範囲の厚みであれば、ハニカム構造体１０の側面と端子３０との間の絶縁性を確保しつつ、ハニカム構造体１０の側面に端子３０を安定して支持することができる。
絶縁部４０の厚みは、特に限定されないが、好ましくは１０μｍ以上、より好ましくは５０μｍ以上である。この範囲の厚みであれば、ハニカム構造体１０の側面と端子３０との間の絶縁性を確保しつつ、ハニカム構造体１０の側面に端子３０を安定して支持することができる。
【0048】
（１－５．ヒーターエレメント１００の製造方法）
次に、本発明の実施形態１に係るヒーターエレメント１００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１００を構成するハニカム構造体１０の材質をセラミックスとする場合、ハニカム構造体１０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錬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％となるような量であれば特に限定されない。
次に、本発明の実施形態１に係るヒーターエレメント１００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１００を構成するハニカム構造体１０の材質をセラミックスとする場合、ハニカム構造体１０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錬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％となるような量であれば特に限定されない。
【0049】
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。
【0050】
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。
【0051】
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。
【0052】
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。
【0053】
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。
【0054】
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、セル密度などを有する口金を用いることができる。
【0055】
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６１％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。
【0056】
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。
【0057】
焼成工程は、１１５０～１２５０℃で保持した後、２０～５００℃／時の昇温速度で１３６０～１４３０℃の最高温度に昇温させて０．５～５時間保持すること含む。
ハニカム成形体を１３６０～１４３０℃の最高温度で０．５～５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１０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１０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２０～５００℃／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１０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０．５～５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１０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１０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２０～５００℃／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１０に生成させることができる。
【0058】
１１５０～１２５０℃での保持時間は、特に限定されないが、好ましくは０．５～５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。
【0059】
焼成工程は、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１０が得られ易くなる。
【0060】
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。
【0061】
このようにして得られたハニカム構造体１０の第１端面１３ａ及び第２端面１３ｂの外周壁１１及び隔壁１２に電極層２０を形成する。電極層２０は上述の方法によって形成することができる。
次に、ハニカム構造体１０の側面と端子３０との間に絶縁部４０を設ける場合、ハニカム構造体１０の側面に絶縁材料を塗布等して絶縁部４０を形成する。
次に、端子３０を所定の位置に配置し、電極層２０に端子３０を接続する。電極層２０と端子３０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３０は、ハニカム構造体１０の側面より外側へ延出させてもよい。この場合、端子３０を複数の金属部品で構成して接合してもよい。また、複数の金属部品間の接続は、ろう付けでも、溶接でも、バネ接点式などのその他の機械的接続でもよい。
次に、ハニカム構造体１０の側面と端子３０との間に絶縁部４０を設ける場合、ハニカム構造体１０の側面に絶縁材料を塗布等して絶縁部４０を形成する。
次に、端子３０を所定の位置に配置し、電極層２０に端子３０を接続する。電極層２０と端子３０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３０は、ハニカム構造体１０の側面より外側へ延出させてもよい。この場合、端子３０を複数の金属部品で構成して接合してもよい。また、複数の金属部品間の接続は、ろう付けでも、溶接でも、バネ接点式などのその他の機械的接続でもよい。
【0062】
（１－６．ヒーターエレメント１００の使用方法）
本発明の実施形態１に係るヒーターエレメント１００は、例えば、端子３０から一対の電極層２０を介して電圧を印加することでハニカム構造体１０を発熱させることができる。ハニカム構造体１０に使用する材料の体積抵抗やハニカム構造体１０の大きさを選択することにより、使用（印加）電圧は、１２Ｖから８００Ｖまで適宜調整することができる。
本発明の実施形態１に係るヒーターエレメント１００は、例えば、端子３０から一対の電極層２０を介して電圧を印加することでハニカム構造体１０を発熱させることができる。ハニカム構造体１０に使用する材料の体積抵抗やハニカム構造体１０の大きさを選択することにより、使用（印加）電圧は、１２Ｖから８００Ｖまで適宜調整することができる。
【0063】
ヒーターエレメント１００が、電圧の印加によって発熱しているときに、セル１４に空気を流すことで、空気を加熱することができる。セル１４に流入する空気の温度としては、例えば－６０℃～２０℃とすることができ、典型的には－１０℃～２０℃とすることができる。
【0064】
本発明の実施形態１に係るヒーターエレメント１００は、上記のように、ハニカム構造体１０の第１端面１３ａ及び第２端面１３ｂに設けられた電極層２０の延出部２２に端子３０を接続及び配置しているため、セル１４を塞ぐことなく、電極層２０と端子３０との接触面積を増大させることができる。そのため、外部からの給電量を高め易くなるため、暖房性能を向上させることができる。さらに、外周壁１１付近のセル１４の閉塞を避けて、空気の流路を確保可能であるため、圧力損失の増大を抑制することができる。また、本発明の実施形態１に係るヒーターエレメント１００は、ＰＴＣ素子とアルミニウムフィンとを、絶縁セラミックス板を介して一体化した既存のヒーターエレメントよりも単純な構造を有するとともに、ヒーターユニットが大型化することを抑制可能である。また、既存のヒーターエレメントは、ＰＴＣ素子が空気と直接接しないため、空気の昇温速度（昇温時間）が十分でないが、本発明の実施形態１に係るヒーターエレメント１００は、外周壁１１及び隔壁１２がＰＴＣ特性を有する材料で構成されたハニカム構造体１０が空気と直接接するため、空気の昇温速度を高めることができる。
【0065】
（２．ヒーターユニット）
本発明の実施形態１に係るヒーターユニットは、車両の車室暖房用のヒーターユニットとして好適に利用可能である。本発明の実施形態１に係るヒーターユニットは、ヒーターエレメント１００を２個以上含む。特に、本発明の実施形態１に係るヒーターユニットでは、発熱性能が高いヒーターエレメント１００を用いているため、ヒーターユニットの発熱性能を向上させることができる。また、ヒーターエレメント１００はコンパクト化が可能であるため、ヒーターユニットが大型化することも抑制可能である。
本発明の実施形態１に係るヒーターユニットは、車両の車室暖房用のヒーターユニットとして好適に利用可能である。本発明の実施形態１に係るヒーターユニットは、ヒーターエレメント１００を２個以上含む。特に、本発明の実施形態１に係るヒーターユニットでは、発熱性能が高いヒーターエレメント１００を用いているため、ヒーターユニットの発熱性能を向上させることができる。また、ヒーターエレメント１００はコンパクト化が可能であるため、ヒーターユニットが大型化することも抑制可能である。
【0066】
本発明の実施形態１に係るヒーターユニットにおいて、ヒーターエレメント１００の配列方法としては、特に限定されないが、例えば、ハニカム構造体１０の流路方向に平行であり且つ電極層２０が設けられていない側面が対向するようにヒーターエレメント１００を積層配列すればよい。
また、積層配列されるヒーターエレメント１００は、筐体（ハウジング部材）に収容されていることが好ましい。筐体の材質としては、特に限定されず、金属、樹脂などが挙げられる。その中でも筐体の材質は樹脂であることが好ましい。樹脂製の筐体とすることにより、接地しなくても感電を抑制することができる。
さらに、積層配列されるヒーターエレメント１００の間には、絶縁材が配置されていてもよい。このような構成とすることにより、複数のヒーターエレメント１００の間の電気的なショートを抑制することができる。絶縁材としては、アルミナやセラミックスなどの絶縁材料から形成された板材、マットやクロスなどを用いることができる。
また、積層配列されるヒーターエレメント１００は、筐体（ハウジング部材）に収容されていることが好ましい。筐体の材質としては、特に限定されず、金属、樹脂などが挙げられる。その中でも筐体の材質は樹脂であることが好ましい。樹脂製の筐体とすることにより、接地しなくても感電を抑制することができる。
さらに、積層配列されるヒーターエレメント１００の間には、絶縁材が配置されていてもよい。このような構成とすることにより、複数のヒーターエレメント１００の間の電気的なショートを抑制することができる。絶縁材としては、アルミナやセラミックスなどの絶縁材料から形成された板材、マットやクロスなどを用いることができる。
【0067】
（３．ヒーターシステム）
本発明の実施形態に係るヒーターシステムは、車両の車室暖房用のヒーターシステムとして好適に利用可能である。特に、本発明の実施形態１に係るヒーターシステムでは、発熱性能が高いヒーターエレメント１００又はヒーターエレメント１００を２個以上含むヒーターユニットを用いているため、ヒーターシステムの発熱性能を向上させることができる。また、ヒーターエレメント１００及びヒーターユニットはコンパクト化が可能であるため、ヒーターシステムが大型化することも抑制可能である。
本発明の実施形態に係るヒーターシステムは、車両の車室暖房用のヒーターシステムとして好適に利用可能である。特に、本発明の実施形態１に係るヒーターシステムでは、発熱性能が高いヒーターエレメント１００又はヒーターエレメント１００を２個以上含むヒーターユニットを用いているため、ヒーターシステムの発熱性能を向上させることができる。また、ヒーターエレメント１００及びヒーターユニットはコンパクト化が可能であるため、ヒーターシステムが大型化することも抑制可能である。
【0068】
図４は、本発明の実施形態１に係るヒーターシステムの構成例を示す模式図である。
図４に示されるように、本発明の実施形態１に係るヒーターシステム９００は、本発明の実施形態に係るヒーターエレメント又はヒーターユニット６００、外気導入部又は車室９１０とヒーターエレメント又はヒーターユニット６００の流入口６５０とを連通する流入配管９２０ａ，９２０ｂ、ヒーターエレメント又はヒーターユニット６００に電圧を印加するためのバッテリー９４０、及びヒーターエレメント又はヒーターユニット６００の流出口６６０と車室９１０とを連通する流出配管９３０を備える。
図４に示されるように、本発明の実施形態１に係るヒーターシステム９００は、本発明の実施形態に係るヒーターエレメント又はヒーターユニット６００、外気導入部又は車室９１０とヒーターエレメント又はヒーターユニット６００の流入口６５０とを連通する流入配管９２０ａ，９２０ｂ、ヒーターエレメント又はヒーターユニット６００に電圧を印加するためのバッテリー９４０、及びヒーターエレメント又はヒーターユニット６００の流出口６６０と車室９１０とを連通する流出配管９３０を備える。
【0069】
ヒーターエレメント又はヒーターユニット６００は、例えば、バッテリー９４０と導線（電線）９５０で接続し、その途中の電源スイッチをＯＮにすることでヒーターエレメント又はヒーターユニット６００を通電発熱するように構成することが可能である。
【0070】
ヒーターエレメント又はヒーターユニット６００の上流側には蒸気圧縮ヒートポンプ９６０を設置することができる。ヒーターシステム９００において、蒸気圧縮ヒートポンプ９６０が主暖房装置として構成されており、ヒーターエレメント又はヒーターユニット６００が補助ヒーターとして構成されている。蒸気圧縮ヒートポンプ９６０は、冷房時に外部から熱を吸収して冷媒を蒸発させる働きをする蒸発器９６１、及び暖房時に冷媒ガスを液化させて熱を外部へ放出する働きをする凝縮器９６２を含む熱交換器を備えることができる。なお、蒸気圧縮ヒートポンプ９６０としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。
【0071】
ヒーターエレメント又はヒーターユニット６００の上流側及び／又は下流側には送風機９７０を設置することができる。高電圧の部品をできるだけ車室９１０から離して配置して安全を確保する観点から、送風機９７０はヒーターエレメント又はヒーターユニット６００の上流側に設置することが好ましい。送風機９７０を駆動すると、車室９１０内又は車室９１０外から空気が流入配管９２０ａ，９２０ｂを通ってヒーターエレメント又はヒーターユニット６００に流入する。発熱中のヒーターエレメント又はヒーターユニット６００を通過する間に空気は加熱される。加熱された空気は、ヒーターエレメント又はヒーターユニット６００から流出し、流出配管９３０を通って車室９１０内に送られる。流出配管９３０の出口は車室９１０内でも特に暖房効果が高くなるよう乗員の足元近傍に配置してもよいし、座席シート内へ配管出口を配置して座席シートを内側から温めるようにしてもよいし、ウィンドウ近傍に配置してウィンドウの曇りを抑制する効果を合わせ持たせてもよい。
【0072】
流入配管９２０ａと流入配管９２０ｂとは途中で合流する。流入配管９２０ａ及び流入配管９２０ｂには、合流地点よりも上流側において、バルブ９２１ａ，９２１ｂをそれぞれ設置することができる。バルブ９２１ａ，９２１ｂの開閉を制御することで、外気をヒーターエレメント又はヒーターユニット６００に導入するモードと、車室９１０内の空気をヒーターエレメント又はヒーターユニット６００に導入するモードの間で切り替えることができる。例えば、バルブ９２１ａを開き、バルブ９２１ｂを閉じると、外気をヒーターエレメント又はヒーターユニット６００に導入するモードとなる。バルブ９２１ａ及びバルブ９２１ｂの両者を開いて、外気及び車室９１０内の空気を同時にヒーターエレメント又はヒーターユニット６００に導入することも可能である。
【0073】
＜実施形態２＞
（１．ヒーターエレメント）
本発明の実施形態２に係るヒーターエレメントは、本発明の実施形態１に係るヒーターエレメント１００と同様に、車両の車室暖房用のヒーターエレメントとして好適に利用可能である。
図５は、本発明の実施形態２に係るヒーターエレメントの端面の模式図である。図６は、ハニカム構造体の流路方向に平行な図５のヒーターエレメントの断面（ａ－ａ’線の断面）の模式図である。
図５及び６に示されるように、本発明の実施形態２に係るヒーターエレメント２００は、外周壁１１と、外周壁１１の内側に配設され、第１端面１３ａから第２端面１３ｂまで延びる流路となる複数のセル１４を区画形成する隔壁１２と、第１端面１３ａ及び第２端面１３ｂの外縁領域の少なくとも一部のセル１４が目封止された目封止部１５とを有するハニカム構造体１０と、第１端面１３ａ及び第２端面１３ｂの外周壁１１、隔壁１２及び目封止部１５に設けられた一対の電極層２０と、電極層２０と導線とを電気的に接続可能な端子３０とを備える。外周壁１１及び隔壁１２は、ＰＴＣ特性を有する材料で構成されている。端子３０は、ハニカム構造体１０の流路方向において目封止部１５と対向する位置に設けられている。このようにして端子３０を接続及び配置することにより、外周壁１１に隣接するセル１４の一部しか塞がれないようにすることができる。また、電極層２０と端子３０との接触面積を増大させることができるため、外部からの給電量を高め易くなり、暖房性能を向上させることができる。また、セル１４の一部しか閉塞されないので、外周壁１１付近のセル１４の閉塞を低減し、空気の流路を確保可能であるため、圧力損失の増大を抑制することができる。
以下、ヒーターエレメント２００の構成部材について詳細に説明する。なお、ヒーターエレメント２００に用いられる各構成部材は、ヒーターエレメント１００に用いられる各構成部材と基本的に共通しているため、共通する構成部材は同一の符号を付して説明を省略し、相違する構成部材のみについて説明する。
（１．ヒーターエレメント）
本発明の実施形態２に係るヒーターエレメントは、本発明の実施形態１に係るヒーターエレメント１００と同様に、車両の車室暖房用のヒーターエレメントとして好適に利用可能である。
図５は、本発明の実施形態２に係るヒーターエレメントの端面の模式図である。図６は、ハニカム構造体の流路方向に平行な図５のヒーターエレメントの断面（ａ－ａ’線の断面）の模式図である。
図５及び６に示されるように、本発明の実施形態２に係るヒーターエレメント２００は、外周壁１１と、外周壁１１の内側に配設され、第１端面１３ａから第２端面１３ｂまで延びる流路となる複数のセル１４を区画形成する隔壁１２と、第１端面１３ａ及び第２端面１３ｂの外縁領域の少なくとも一部のセル１４が目封止された目封止部１５とを有するハニカム構造体１０と、第１端面１３ａ及び第２端面１３ｂの外周壁１１、隔壁１２及び目封止部１５に設けられた一対の電極層２０と、電極層２０と導線とを電気的に接続可能な端子３０とを備える。外周壁１１及び隔壁１２は、ＰＴＣ特性を有する材料で構成されている。端子３０は、ハニカム構造体１０の流路方向において目封止部１５と対向する位置に設けられている。このようにして端子３０を接続及び配置することにより、外周壁１１に隣接するセル１４の一部しか塞がれないようにすることができる。また、電極層２０と端子３０との接触面積を増大させることができるため、外部からの給電量を高め易くなり、暖房性能を向上させることができる。また、セル１４の一部しか閉塞されないので、外周壁１１付近のセル１４の閉塞を低減し、空気の流路を確保可能であるため、圧力損失の増大を抑制することができる。
以下、ヒーターエレメント２００の構成部材について詳細に説明する。なお、ヒーターエレメント２００に用いられる各構成部材は、ヒーターエレメント１００に用いられる各構成部材と基本的に共通しているため、共通する構成部材は同一の符号を付して説明を省略し、相違する構成部材のみについて説明する。
【0074】
ハニカム構造体１０は、外周壁１１及び隔壁１２に加えて、第１端面１３ａ及び第２端面１３ｂの外縁領域の少なくとも一部のセル１４が目封止された目封止部１５を有する。目封止部１５を設けることにより、目封止部１５、並びにその周辺の外周壁１１及び隔壁１２上に形成された電極層２０の面積を増大させることができるため、電極層２０と端子３０との接触面積を増大させることができる。目封止部１５が設けられるセル１４の数としては、対向して配置される端子３０と電極層２０との接続性の点から、例えば、２個以上１００個以下とすることができる。
ここで、「第１端面１３ａ及び第２端面１３ｂの外縁領域」とは、外周壁１１から第１端面１３ａ及び第２端面１３ｂの直径（円形でない場合は、円相当径）の１／４までの領域のことを意味する。
ここで、「第１端面１３ａ及び第２端面１３ｂの外縁領域」とは、外周壁１１から第１端面１３ａ及び第２端面１３ｂの直径（円形でない場合は、円相当径）の１／４までの領域のことを意味する。
【0075】
目封止部１５の材質は、特に限定されないが、外周壁１１及び隔壁１２を構成するＰＴＣ特性を有する材料と熱膨張の程度を揃える観点から、熱膨張率が８～１５ｐｐｍ／Ｋの材料で構成されていることが好ましい。この範囲の熱膨張率であれば、ヒーターエレメント２００の使用時に、外周壁１１及び隔壁１２と目封止部１５との間の熱膨張の程度の違いによるクラックなどの発生を抑制することができる。
【0076】
目封止部１５は、外周壁１１及び隔壁１２と同様に、ＰＴＣ特性を有する材料で構成されていることが好ましい。ＰＴＣ特性を有する材料で目封止部１５を構成することにより、通電によって外周壁１１及び隔壁１２とともに目封止部１５も発熱させることができるため、ハニカム構造体１０の発熱性能が向上する。
なお、目封止部１５の材質は、外周壁１１及び隔壁１２の材質と異なっていてもよいが、生産性の観点から、同一であることが好ましい。
なお、目封止部１５の材質は、外周壁１１及び隔壁１２の材質と異なっていてもよいが、生産性の観点から、同一であることが好ましい。
【0077】
目封止部１５は、当該技術分野において公知の目封止処理によって形成することができる。目封止処理は、ハニカム成形体を焼成する前に行ってもよいし、焼成した後に行ってもよい。例えば、目封止部１５を形成すべきハニカム成形体又はハニカム構造体１０の端面（第１端面１３ａ及び第２端面１３ｂ）のセル１４に対応する箇所が開口した薄膜フィルムを貼り付ける。そして、ハニカム成形体又はハニカム構造体１０の端面をスラリー状の目封止材に浸漬し、薄膜フィルムで塞がれていないハニカム成形体又はハニカム構造体１０のセル１４に目封止材を進入させることにより、目封止材が充填された目封止部１５を形成することができる。目封止材に用いられる材料としては、ハニカム成形体の作製に用いられる材料を用いることができる。
【0078】
電極層２０は、第１端面１３ａ及び第２端面１３ｂの外周壁１１、隔壁１２及び目封止部１５に設けられる。このような位置に電極層２０を設けることにより、目封止部１５、並びにその周辺の外周壁１１及び隔壁１２上に、電極層２０の面積が大きい領域を形成することができる。
【0079】
端子３０は、ハニカム構造体１０の流路方向において目封止部１５と対向する位置に設けられる。このような位置に端子３０を設けることにより、電極層２０の面積が大きい領域と端子３０を接続することができる。そのため、電極層２０と端子３０との接触面積の増大によって外部からの給電量を高め易くなり、暖房性能を向上させることができる。なお、端子３０は、図７に示されるような流路方向に平行な断面がＬ字型などの形状とすることができる。Ｌ字型などの端子３０は、複数の形状の金属部材の機械的結合で作製されていてもよい。端子３０を構成する金属部材は、ハニカム構造体１０の外縁よりも内側におさめられる形態であってもよいし、ハニカム構造体１０の外縁よりも外側まで伸びる形態であってもよい。また、端子３０の形状は、Ｌ字型以外に、Ｌ字の先端がさらに折れ曲がったコの字型であってもよいし、曲面を有してもよい。このような形状とすることにより、端子３０を導線と接続する際の構造的な自由度が高くなる。なお、図７に示されるような構造のＬ字型の端子３０を設ける場合、端子３０と外周壁１１の側面（流路方向に平行な外周面）とが直接的に接しないように構成することが好ましい。具体的には、端子３０と外周壁１１の側面との間に絶縁部４０を配置したり、端子３０と外周壁１１の側面との間に空間を設けたりすればよい。
また、本発明の実施形態２に係るヒーターエレメント２００は、ヒーターエレメント１００と同様にして使用することができる。
また、本発明の実施形態２に係るヒーターエレメント２００は、ヒーターエレメント１００と同様にして使用することができる。
【0080】
（２．ヒーターユニット）
本発明の実施形態２に係るヒーターユニットは、本発明の実施形態１に係るヒーターユニットと同様に、車両の車室暖房用のヒーターユニットとして好適に利用可能である。本発明の実施形態２に係るヒーターユニットは、ヒーターエレメント２００を２個以上含む。特に、本発明の実施形態２に係るヒーターユニットでは、発熱性能が高いヒーターエレメント２００を用いているため、ヒーターユニットの発熱性能を向上させることができる。また、ヒーターエレメント２００はコンパクト化が可能であるため、ヒーターユニットが大型化することも抑制可能である。
なお、本発明の実施形態２に係るヒーターユニットの構造は、本発明の実施形態１に係るヒーターユニットと同様にすることができるため、説明を省略する。
本発明の実施形態２に係るヒーターユニットは、本発明の実施形態１に係るヒーターユニットと同様に、車両の車室暖房用のヒーターユニットとして好適に利用可能である。本発明の実施形態２に係るヒーターユニットは、ヒーターエレメント２００を２個以上含む。特に、本発明の実施形態２に係るヒーターユニットでは、発熱性能が高いヒーターエレメント２００を用いているため、ヒーターユニットの発熱性能を向上させることができる。また、ヒーターエレメント２００はコンパクト化が可能であるため、ヒーターユニットが大型化することも抑制可能である。
なお、本発明の実施形態２に係るヒーターユニットの構造は、本発明の実施形態１に係るヒーターユニットと同様にすることができるため、説明を省略する。
【0081】
（３．ヒーターシステム）
本発明の実施形態２に係るヒーターシステムは、車両の車室暖房用のヒーターシステムとして好適に利用可能である。特に、本発明の実施形態２に係るヒーターシステムでは、発熱性能が高いヒーターエレメント２００又はヒーターエレメント２００を２個以上含むヒーターユニットを用いているため、ヒーターシステムの発熱性能を向上させることができる。また、ヒーターエレメント２００及びヒーターユニットはコンパクト化が可能であるため、ヒーターシステムが大型化することも抑制可能である。
なお、本発明の実施形態２に係るヒーターシステムの構造は、本発明の実施形態１に係るヒーターシステムと同様にすることができるため、説明を省略する。
本発明の実施形態２に係るヒーターシステムは、車両の車室暖房用のヒーターシステムとして好適に利用可能である。特に、本発明の実施形態２に係るヒーターシステムでは、発熱性能が高いヒーターエレメント２００又はヒーターエレメント２００を２個以上含むヒーターユニットを用いているため、ヒーターシステムの発熱性能を向上させることができる。また、ヒーターエレメント２００及びヒーターユニットはコンパクト化が可能であるため、ヒーターシステムが大型化することも抑制可能である。
なお、本発明の実施形態２に係るヒーターシステムの構造は、本発明の実施形態１に係るヒーターシステムと同様にすることができるため、説明を省略する。
【符号の説明】
【0082】
１０ ハニカム構造体
１１ 外周壁
１２ 隔壁
１３ａ 第１端面
１３ｂ 第２端面
１４ セル
１５ 目封止部
２０ 電極層
２１ａ 第１電極層
２１ｂ 第２電極層
２２ 延出部
３０ 端子
４０ 絶縁部
１００，２００ ヒーターエレメント
６００ ヒーターエレメント又はヒーターユニット
９００ ヒーターシステム
９１０ 車室
９２０ａ，９２０ｂ 流入配管
９２１ａ，９２１ｂ バルブ
９３０ 流出配管
９４０ バッテリー
９５０ 導線
９６０ 蒸気圧縮ヒートポンプ
９６１ 蒸発器
９６２ 凝縮器
９７０ 送風機
１１ 外周壁
１２ 隔壁
１３ａ 第１端面
１３ｂ 第２端面
１４ セル
１５ 目封止部
２０ 電極層
２１ａ 第１電極層
２１ｂ 第２電極層
２２ 延出部
３０ 端子
４０ 絶縁部
１００，２００ ヒーターエレメント
６００ ヒーターエレメント又はヒーターユニット
９００ ヒーターシステム
９１０ 車室
９２０ａ，９２０ｂ 流入配管
９２１ａ，９２１ｂ バルブ
９３０ 流出配管
９４０ バッテリー
９５０ 導線
９６０ 蒸気圧縮ヒートポンプ
９６１ 蒸発器
９６２ 凝縮器
９７０ 送風機
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】