车厢供暖用加热器构件、加热器单元及加热器系统、以及车厢净化用加热器构件

技术领域

本发明涉及车厢供暖用加热器构件、加热器单元及加热器系统、以及车厢净化用加热器构件。

背景技术

近年来，作为电动汽车的车厢供暖用加热器系统，采用了如下的加热器系统：其将蒸气压缩热泵作为主加热器使用、并且在需要车辆启动时的急速加热时或外部气温非常低时辅助性使用利用了焦耳热的加热器。

作为该加热器系统中使用的利用焦耳热的加热器，在专利文献1中，提出了使用紧凑型且能够增大单位体积的导热面积的蜂窝结构体的加热器构件。该加热器构件具备：蜂窝结构体，其具有外周壁和间隔壁，该间隔壁配设于外周壁的内侧、划分形成从第1端面到第2端面形成流路的多个隔室；以及一对电极层，其配设于第1端面和第2端面，通过在一对电极间施加电压而在流路方向上进行通电，从而能够使该加热器构件发热。

然而，专利文献1所记载的加热器构件由于电极面向气体的流路，因此有可能产生电极的腐蚀等，无法说可靠性是充分的。

因此，在专利文献2中提出了在蜂窝结构体的外周壁的表面配设一对电极层的加热器构件。该加热器构件由于电极层不面向气体的流路，因此能够抑制电极层的腐蚀。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2020/036067号

专利文献2：日本特开2020-59443号公报

发明内容

然而，专利文献2所记载的加热器构件通过电线进行电极层与外部(例如电池)的连接。在该加热器单元中，电线与电极层的接触面积小，因此来自外部的供电量受到限制，存在发热性能不充分的问题。另外，专利文献2的加热器构件中使用的蜂窝结构体由不具有PTC特性的材料构成，通过伴随与蜂窝结构体的外周壁相接的PTC材料层的温度上升的电阻的增加而控制电流。因此，与蜂窝结构体由具有PTC特性的材料构成的情况相比，温度控制的灵敏度也较低。

本发明是为了解决上述课题而完成的，其目的在于，提供能够提高来自外部的供电量并提高发热性能的车厢供暖用加热器构件、以及使用了该加热器构件的车厢供暖用加热器单元及加热器系统。另外，本发明的目的在于提供一种也能用作车厢净化用的加热器构件。

上述课题通过以下的本发明来解决，本发明确定如下。

即，本发明为一种加热器构件，其是具备蜂窝结构体和一对电极层的车厢供暖用加热器构件，所述蜂窝结构体具有外周壁、和配设在外周壁的内侧且划分形成从第1端面到第2端面而形成流路的多个隔室的间隔壁，所述外周壁以及所述间隔壁由具有PTC特性的材料构成，所述一对电极层配设于所述外周壁的表面，其中，

在与中心轴正交的截面中，所述蜂窝结构体为具有长轴以及短轴的形状，

所述一对电极层形成为与所述中心轴平行地延伸的带状，并且在与所述中心轴正交的截面中，以隔着从所述蜂窝结构体的重心通过的长轴而对置的方式配设于所述外周壁的表面，

所述加热器构件还具备板状的外部连接部件，所述外部连接部件配设于各电极层的端部侧，与各电极层以平面相接。

另外，本发明一种加热器单元，其是包括2个以上的所述加热器构件的车厢供暖用加热器单元，其中，

所述加热器构件以包括所述第1端面以及所述第2端面的长边的所述蜂窝结构体的所述外周壁的表面彼此对置的方式层叠排列。

另外，本发明为车厢供暖用加热器系统，其具备：

前述加热器单元；

流入配管，其将外部气体导入部或车厢与所述加热器单元的流入口连通；

电池，其用于对所述加热器单元施加电压；以及

流出配管，其将所述加热器单元的流出口与所述车厢连通。

进一步，本发明为一种加热器构件，其是具备蜂窝结构体、一对电极层和含功能材料层的车厢净化用加热器构件，所述蜂窝结构体具有外周壁、和配设在外周壁的内侧且划分形成从第1端面到第2端面而形成流路的多个隔室的间隔壁，所述外周壁以及所述间隔壁由具有PTC特性的材料构成，所述一对电极层配设于所述外周壁的表面，所述含功能材料层设置于所述间隔壁的表面，其中，

在与中心轴正交的截面中，所述蜂窝结构体为具有长轴以及短轴的形状，

所述一对电极层形成为与所述中心轴平行地延伸的带状，并且在与所述中心轴正交的截面中，以隔着从所述蜂窝结构体的重心通过的长轴而对置的方式配设于所述外周壁的表面，

所述加热器构件还具备板状的外部连接部件，所述外部连接部件配设于各电极层的端部侧，与各电极层以平面相接。

发明效果

根据本发明，可以提供能够提高来自外部的供电量并提高发热性能的车厢供暖用加热器构件、以及使用了该加热器构件的车厢供暖用加热器单元及加热器系统。另外，根据本发明，能够提供一种也能用作车厢净化用的加热器构件。

附图说明

图1是本发明实施方式的加热器构件的示意性立体图。

图2是与蜂窝结构体的中心轴正交的图1的加热器构件的示意性截面图。

图3是与蜂窝结构体的中心轴正交的本发明的实施方式的另一加热器构件的示意性截面图。

图4是与蜂窝结构体的中心轴正交的本发明的实施方式的另一加热器构件的示意性截面图。

图5是与蜂窝结构体的中心轴正交的本发明的实施方式的另一加热器构件的示意性截面图。

图6是与蜂窝结构体的中心轴正交的本发明的实施方式的另一加热器构件的示意性截面图。

图7是图2的加热器构件中的蜂窝结构体的局部放大图。

图8是具有5个蜂窝单元的蜂窝接合体的与中心轴正交的示意性截面图。

图9是与蜂窝结构体的中心轴正交的本发明的实施方式的另一加热器构件的示意性局部放大截面图。

图10是从加热器构件的第1端面侧观察到的本发明的实施方式的加热器单元的示意性主视图。

图11是从加热器构件的第1端面侧观察到的本发明的实施方式的另一加热器单元的示意性主视图。

图12是从加热器构件的第1端面侧观察到的本发明的实施方式的另一加热器单元的示意性主视图。

图13是示出本发明的实施方式的加热器系统的构成例的示意图。

图14是实施例1中制作的加热器构件的与蜂窝接合体的中心轴正交的示意性截面图。

图15是实施例中使用的评价箱的概要图。

图16是实施例1及2中制作的加热器构件的电流密度分布的结果。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行具体说明。本发明并不限定于以下的实施方式，应当理解：可以在不脱离本发明的主旨的范围内基于本领域技术人员的常识而对以下的实施方式适当地施加变更、改良等，这些也包含在本发明的范围内。

(1.加热器构件)

本发明的实施方式的加热器构件能够合适地用作车辆的车厢供暖用加热器构件。作为车辆，没有特别限定，可以举出汽车以及电车。作为汽车，没有特别限定，可以举出汽油车、柴油车、使用CNG(压缩天然气)或LNG(液化天然气)等的气体燃料车、燃料电池汽车、电动汽车以及插电式混合动力汽车。本发明的实施方式的加热器构件尤其能够合适地利用于电动汽车以及电车等不具有内燃机的车辆。

图1是本发明的实施方式的加热器构件的示意性立体图。图2是与蜂窝结构体的中心轴正交的图1的加热器构件的示意性截面图。

本发明的实施方式的加热器构件100具备：蜂窝结构体10，其具有外周壁11和间隔壁12，该间隔壁12配设在外周壁11的内侧、划分形成从第1端面13a到第2端面13b而形成流路的多个隔室14；和一对电极层20，其配设在外周壁11的表面。在与中心轴X1正交的截面中，蜂窝结构体10为具有长轴X2以及短轴X3的形状。一对电极层20形成为与中心轴X1平行地延伸的带状，并且在与中心轴X1正交的截面中，以隔着从蜂窝结构体10的重心通过的长轴X2而对置的方式配设在外周壁11的表面。另外，加热器构件100还具备板状的外部连接部件30，该外部连接部件30配设于各电极层20的端部侧，与各电极层20以平面相接。通过如此配设电极层20以及外部连接部件30，电极层20和外部连接部件30面接触，容易提高来自外部的供电量，因此能够提高发热性能。

以下，对加热器构件100的各构成部件进行详细说明。

(1-1.蜂窝结构体10)

蜂窝结构体10在与中心轴X1正交的截面中只要是具有长轴X2以及短轴X3的形状，就没有特别限定。作为蜂窝结构体10的形状，例如能够使与中心轴X1正交的截面(外形)为矩形、蛋形(卵形、椭圆形、长圆形、圆角长方形等)、多边形(对置的至少2条边比其它边长的六边形、八边形等)。其中，优选该截面为矩形。需要说明的是，端面(第1端面13a及第2端面13b)是与该截面相同的形状。

在该截面为矩形的情况下，该截面具有短边15和长边16。并且，在包含该长边16的外周壁11的两面配设有一对电极层20。

短边15的长度与长边16的长度之比没有特别限定，优选为1：2～1：15，更优选为1：2～1：10，进一步优选为1：3～1：8。通过控制为这样的范围的比，容易使其适合于现有的加热器单元所使用的加热器构件的尺寸。

长边16的长度例如可以为30mm～250mm。另外，短边15的长度例如可以为5mm～200mm。特别是，通过使短边15的长度为10mm以下而减小一对电极层20之间的距离，从而即使施加电压为10V左右的低电压也能够进行加热。

与中心轴X1正交的截面中的隔室14的形状没有特别限定，优选为四边形(长方形、正方形)、六边形、八边形、或者这些形状的2种以上的组合。这些之中，优选四边形及六边形，更优选六边形。通过使隔室14的形状为这样的形状，能够减小气体通过时的压力损失。

需要说明的是，图1和图2是在与中心轴X1正交的截面中截面为矩形、隔室14的形状为正方形的蜂窝结构体10的例子。

此处，图3～图6中示出了具备具有其它形状的蜂窝结构体10的加热器构件的例子。

图3是具备蜂窝结构体10的加热器构件200的例子，在与中心轴X1正交的截面中，该蜂窝结构体10的截面为圆角长方形(跑道形)、隔室14的形状为正方形。

图4是具备蜂窝结构体10的加热器构件300的例子，在与中心轴X1正交的截面中，该蜂窝结构体10的截面为椭圆形、隔室14的形状为长方形。

图5是具备蜂窝结构体10的加热器构件400的例子，在与中心轴X1正交的截面中，该蜂窝结构体10的截面为圆角长方形(跑道形)、隔室14的形状为六边形。

图6是具备蜂窝结构体10的加热器构件500的例子，在与中心轴X1正交的截面中，该蜂窝结构体10的截面为设置有电极层20的对置的两条边比其它边长的六边形、隔室14的形状为长方形。

对于上述的加热器构件200、300、400、500的任一者而言，在与中心轴X1正交的截面中，以隔着从蜂窝结构体10的重心通过的长轴X2而对置的方式在外周壁11的表面配设有一对电极层20，在各电极层20的端部侧配设有与各电极层20以平面相接的板状的外部连接部件30。

需要说明的是，以下以加热器构件100为中心进行说明，但加热器构件200、300、400、500也是同样的。

优选的是，蜂窝结构体10在与中心轴X1正交的截面中不具有与长轴X2平行的间隔壁12。通过采用这样的构成，在加热使用时能够均匀地加热隔室14，并且能够抑制隔室14的变形以及龟裂。

此处，图7中示出了图2的加热器构件100中的蜂窝结构体10的局部放大图。如图7所示，间隔壁12相对于长轴X2具有角度α、β。该角度α、β优选为30°～60°。通过将间隔壁12相对于长轴X2的角度α、β控制在该范围，能够在加热使用时稳定地得到抑制隔室14的变形以及龟裂的效果。

蜂窝结构体10也可以是具有多个蜂窝单元和将多个蜂窝单元之间接合的接合层的蜂窝接合体。通过使用蜂窝接合体，能够抑制裂纹的产生，并且增加对于确保气体的流量重要的隔室14的总截面积。

此处，作为一例，图8中示出了具有5个蜂窝单元的蜂窝接合体的与中心轴X1正交的示意性截面图。

如图8所示，蜂窝接合体17具有5个蜂窝单元18、和将蜂窝单元18之间接合的接合层19。各蜂窝单元18具有外周壁11和间隔壁12，该间隔壁12配设在外周壁11的内侧、划分形成从第1端面13a到第2端面13b而形成流路的多个隔室14。

接合层19可以使用接合材料形成。作为接合材料，没有特别限定，可以使用在陶瓷材料中加入水等溶剂而形成糊状的材料。接合材料可以含有具有PTC特性的陶瓷，也可以含有与外周壁11及间隔壁12相同的陶瓷。接合材料除了将蜂窝单元18彼此接合的作用之外，还能够用作将蜂窝单元18接合后的外周涂层材料。

蜂窝结构体10的各端面的面积没有特别限定，例如可以为20～500cm

(1-1-1.蜂窝结构体10的材质)

蜂窝结构体10的外周壁11和间隔壁12由因通电而能够发热的材料构成。因此，外部气体或车厢内空气这样的气体从第1端面13a流入后通过多个隔室14从第2端面13b流出之前，能够利用来自发热的外周壁11及间隔壁12的导热来加热该气体。

另外，外周壁11以及间隔壁12由具有PTC(Positive Temperature Coefficient：正温度系数)特性的材料构成。即，外周壁11以及间隔壁12具有下述特性：若温度上升而超过居里点，则电阻值急剧上升而使电流难以流通。通过使外周壁11及间隔壁12具有PTC特性，从而在加热器构件100变为高温时，流过它们的电流受到限制，因此加热器构件100的过度发热得到抑制。

从能够通电发热且具有PTC特性的观点出发，外周壁11以及间隔壁12优选为由以Ba的一部分被稀土类元素取代的钛酸钡(BaTiO

Ba的一部分被稀土类元素取代的BaTiO

A只要是稀土元素就没有特别限定，优选为选自由Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Eu、Gd、Dy、Ho、Er和Yb组成的组中的1种以上，更优选为La。从抑制室温下的电阻变得过高的观点出发，x优选为0.001以上，更优选为0.0015以上，进一步优选为0.002以上。另一方面，从抑制因烧结不足而室温下的电阻变得过高的观点出发，x优选为0.010以下，更优选为0.009以下，进一步优选为0.008以下。

对于Ba的一部分被稀土类元素取代的BaTiO

Ba的一部分被稀土类元素取代的BaTiO

该BaTiO

Ba的一部分被稀土类元素取代的BaTiO

该BaTiO

用于外周壁11及间隔壁12的陶瓷优选包含Ba

陶瓷中的Ba

用于外周壁11及间隔壁12的陶瓷可以进一步包含BaCO

由于BaCO

除了上述晶粒之外，用于外周壁11及间隔壁12的陶瓷还可以包含在PTC材料中常用添加的成分。作为这样的成分，可以举出移相剂、特性改良材料、金属氧化物和导电体粉末等添加剂、以及不可避免的杂质。

从减轻环境负荷的观点出发，用于外周壁11及间隔壁12的陶瓷优选实质上不含铅(Pb)。具体而言，陶瓷的Pb含量优选为0.01质量％以下，更优选为0.001质量％以下，进一步优选为0质量％。通过使Pb含量少，例如，能够使由于与陶瓷接触而加热的空气安全地与人等生物接触。需要说明的是，在陶瓷中，Pb含量换算成PbO时，优选小于0.03质量％，更优选小于0.01质量％，进一步优选0质量％。铅的含量例如可以通过荧光X射线分析、ICP-MS(电感耦合等离子体质量分析)等求出。

用于外周壁11及间隔壁12的陶瓷优选实质上不包含有可能影响室温下的电阻的碱金属。具体而言，陶瓷中碱金属的含量优选为0.01质量％以下，更优选为0.001质量％以下，进一步优选为0质量％。通过将碱金属的含量控制在这样的范围，能够使室温下的电阻稳定地降低。碱金属的含量例如可以通过荧光X射线分析、ICP-MS(电感耦合等离子体质量分析)等求出。

从为了供暖而高效地加热空气的观点出发，构成外周壁11及间隔壁12的材料的居里点优选为100℃以上，更优选为110℃以上，进一步优选为125℃以上。另外，关于居里点的上限值，从作为放置于车厢或车厢附近的部件的安全性的观点出发，优选为250℃，更优选为225℃，进一步优选为200℃，更进一步优选为150℃。

构成外周壁11及间隔壁12的材料的居里点能够通过移相剂的种类及添加量来调整。例如，钛酸钡(BaTiO

在本发明中，居里点通过以下方法测定。将试样安装在测定用的试样支架上，装配在测定槽(例如：MINI-SUBZERO MC-810P Tabai Espec公司制)内，使用直流电阻计(例如：万用表3478A YHP制)测定从10℃升温时的试样的电阻相对于温度变化的变化。根据由测定得到的电阻-温度曲线，将电阻值变成室温(20℃)下的电阻值的2倍时的温度作为居里点。

(1-1-2.蜂窝结构体10的间隔壁12的厚度)

从抑制初始电流的观点出发，减小电流通路来增大电阻是有利的。因此，蜂窝结构体10中的间隔壁12的厚度优选为0.3mm以下，更优选为0.25mm以下，进一步优选为0.2mm以下。另一方面，从确保蜂窝结构体10的强度的观点出发，间隔壁12的厚度优选为0.02mm以上，更优选为0.04mm以上，进一步优选为0.06mm以上。间隔壁12的厚度是指在与隔室14的流路方向正交的截面中，用线段将相邻的隔室14的重心彼此连接时该线段横切间隔壁12的长度。间隔壁12的厚度是指所有间隔壁12的厚度的平均值。

从增强蜂窝结构体10的观点出发，外周壁11的厚度优选为0.05mm以上，更优选为0.06mm以上，进一步优选为0.08mm以上。但是，从增大电阻、抑制初始电流的观点和降低气体通过时的压力损失的观点出发，外周壁11的厚度优选为1.0mm以下，更优选为0.5mm以下，进一步优选为0.4mm以下，更进一步优选为0.3mm以下。外周壁11的厚度是指在与隔室14的流路正交的截面中，从外周壁11与最外周侧的隔室14或间隔壁12的边界到蜂窝结构体10的侧面的该侧面的法线方向的长度。

(1-1-3.蜂窝结构体10的隔室密度和隔室间距)

蜂窝结构体10的隔室密度优选为93隔室/cm

需要说明的是，蜂窝结构体10的隔室密度的下限值没有特别限定，优选为10隔室/cm

蜂窝结构体10的隔室密度是隔室数除以蜂窝结构体10的各端面的面积而得到的值。另外，蜂窝结构体10的隔室间距是指在蜂窝结构体10的各端面上将相邻的2个隔室14的重心彼此连接的线段的长度。

(1-1-4.蜂窝结构体10的体积电阻率)

蜂窝结构体10(外周壁11以及间隔壁12)在室温(25℃)下的体积电阻率优选为0.5～1000Ω·cm。只要为如此范围的体积电阻率，则可以说室温下的电阻低。并且，通过降低室温下的电阻，从而能够确保供暖所需的发热性能，并且能够抑制消耗电力变大。特别是，在蜂窝结构体10的外周壁11的表面设置一对电极层20的情况下，与在蜂窝结构体10的端面(第1端面13a、第2端面13b)设置一对电极层20的情况相比，电极间距离变大，但通过调整为如此范围的体积电阻率，能够得到供暖所需的发热性能。

在从电源所施加的最大电压为100V～800V的范围的高电压的情况下，蜂窝结构体在室温(25℃)下的体积电阻率优选为10～1000Ω·cm。另外，在从电源所施加的最大电压为12V～60V的范围的低电压的情况下，蜂窝结构体在室温(25℃)下的体积电阻率优选为0.5～100Ω·cm。

蜂窝结构体10的体积电阻率如下测定。利用切削加工从蜂窝结构体10随机地采取2个以上的尺寸为30mm×30mm×15mm的试验片。然后，通过二端子法来测定在测定温度下的电阻，根据试验片的形状算出体积电阻率。将所有试验片的体积电阻率的平均值作为测定温度下的测定值。

(1-1-5.蜂窝结构体10的开口率)

蜂窝结构体10的开口率优选为80％以上，更优选为85％以上。通过将开口率控制在该范围，能够抑制气体通过时的压力损失。

需要说明的是，蜂窝结构体10的开口率的上限值没有特别限定，优选为95％，更优选为90％。通过将开口率控制在该范围，能够保持蜂窝结构体10的强度。

蜂窝结构体10的开口率为下述值：在蜂窝结构体10的与中心轴X1正交的截面中，以百分率表示将隔室14的面积除以截面整体的面积(外周壁11、间隔壁12及隔室14的总面积)而得到的值，得到上述开口率。

(1-2.电极层20)

本发明的实施方式的加热器构件100具备配设在外周壁11的表面的一对电极层20。一对电极层20形成为与蜂窝结构体10的中心轴X1平行地延伸的带状。另外，在与蜂窝结构体10的中心轴X1正交的截面中，一对电极层20以隔着从蜂窝结构体10的重心通过的长轴X2而对置的方式配设在外周壁11的表面。利用以这种方式配设的一对电极层20施加电压，从而能够通电而利用焦耳热使蜂窝结构体10发热。

作为电极层20，没有特别限定，例如可以使用含有选自Cu、Ag、Al、Ni和Si中的至少一种的金属或合金。另外，也可以使用能够与具有PTC特性的外周壁11和/或间隔壁12欧姆接触的欧姆电极层。欧姆电极层例如能够使用含有选自Au、Ag及In中的至少一种作为基底金属、含有选自n型半导体用的Ni、Si、Ge、Sn、Se及Te中的至少一种作为掺杂物的欧姆电极层。另外，电极层20既可以是1层，也可以是2层以上。在电极层20为2层以上的情况下，各个层的材质既可以是相同的种类，也可以是不同的种类。

电极层20的厚度没有特别限定，可以根据电极层20的形成方法适当设定。作为电极层20的形成方法，可以举出溅射、蒸镀、电解析出、化学析出这样的金属析出法。另外，也可以在涂布电极糊之后，通过烘烤形成电极层20。进而，电极层20也能够通过喷镀而形成。

电极层20的厚度优选如下：电极糊的烘烤的情况下为5～30μm左右，溅射以及蒸镀这样的干式镀覆的情况下为100～1000nm左右，喷镀的情况下为10～100μm左右，电解析出以及化学析出这样的湿式镀覆的情况下为5～30μm左右。

(1-3.外部连接部件30)

本发明的实施方式的加热器构件100具备板状的外部连接部件30，该外部连接部件30配设在各电极层20的端部侧，与各电极层20以平面相接。通过如此在各电极层20配设板状的外部连接部件30，从而容易提高从外部向电极层20的供电量，因此能够提高发热性能。

此处，在本说明书中，“各电极层20的端部侧”是指，在从蜂窝结构体10的重心通过的长轴X2方向上，从各电极层20的端部到各电极层20的整体长度的30％的区域。

外部连接部件30只要配设在各电极层20的端部侧即可，未必与各电极层20的端部接触。例如，如图4所示，也可以在外部连接部件30形成弯曲部，将弯曲部与各电极层20连接。

外部连接部件30优选具有与配设有外部连接部件30的一侧的电极层20的端部的宽度大致相同的宽度。通过采用这样的构成，电极层20与外部连接部件30的接触面积变大，因此提高发热性能的效果变高。

此处，在本说明书中，“与电极层20的端部的宽度大致相同的宽度”是指电极层20的端部的宽度的±20％以内。

外部连接部件30分别配设在与中心轴X1平行的电极层20的一个端部侧。配设有外部连接部件30的一个端部侧在蜂窝结构体10的长轴X2方向上可以为同一侧(例如图1～图5)，也可以不同(例如图6)。更优选该一个端部侧为同一侧。而且，优选外部连接部件30分别从其端部侧向外部在同一方向上延伸。通过采用这样的构成，在适用于加热器构件100的情况下能够实现紧凑化。

作为外部连接部件30的材质，没有特别限定，例如可以为金属。作为金属，能够采用单质金属及合金等，但从耐腐蚀性、电阻率及线膨胀率的观点出发，例如优选为包含选自由Cr、Fe、Co、Ni、Cu及Ti组成的组中的至少一种的合金，更优选不锈钢及Fe-Ni合金、磷青铜。

外部连接部件30的形状和大小没有特别限定，只要根据所制作的加热器单元的结构适当调整即可。

外部连接部件30与电极层20的连接方法只要电连接就没有特别限定，例如可以通过扩散接合、机械加压机构、焊接等连接。

(1-4.加热器构件100的制造方法)

接着，示例性地对制造本发明的实施方式的加热器构件100的方法进行说明。

在构成加热器构件100的蜂窝结构体10的材质为陶瓷的情况下，蜂窝结构体10的制造方法包括成型工序以及烧成工序。

在成型工序中，将含有陶瓷原料的坯料成型，制作相对密度为60％以上的蜂窝成型体，所述陶瓷原料包含BaCO

陶瓷原料通过以成为所期望的组成的方式将各粉末干式混合而得到。

坯料可以通过在陶瓷原料中添加分散介质、粘合剂、增塑剂以及分散剂进行混炼而得到。坯料可以根据需要含有移相剂、金属氧化物、特性改善剂、导电体粉末等添加剂。

陶瓷原料以外的成分的混配量只要是使蜂窝成型体的相对密度为60％那样的量即可，没有特别限定。

此处，本说明书中，“蜂窝成型体的相对密度”是指蜂窝成型体的密度相对于陶瓷原料整体的真密度的比例。具体而言，能够通过下式求得。

蜂窝成型体的相对密度(％)＝蜂窝成型体的密度(g/cm

蜂窝成型体的密度能够通过以纯水为介质的阿基米德法来测定。另外，陶瓷原料整体的真密度可以通过将各原料的质量的合计值(g)除以各原料的实际体积的合计值(cm

作为分散介质，可以举出水或水与醇等有机溶剂的混合溶剂等，特别优选使用水。

作为粘合剂，能够例示出甲基纤维素、羟基丙氧基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、聚乙烯醇等有机粘合剂。特别优选合用甲基纤维素以及羟基丙氧基纤维素。粘合剂既可以单独使用一种，也可以组合两种以上使用，但优选不含有碱金属元素。

作为增塑剂，能够例示出聚氧化烯烷基醚、聚羧酸系高分子、烷基磷酸酯等。

分散剂可以使用聚氧化烯烷基醚、乙二醇、糊精、脂肪酸皂、多元醇等表面活性剂。分散剂既可以单独使用一种，也可以组合两种以上使用。

蜂窝成型体可以通过将坯料挤出成型而制作。在进行挤出成型时，能够使用具有所期望的整体形状、隔室形状、间隔壁厚度、隔室密度等的模具。

通过挤出成型得到的蜂窝成型体的相对密度为60％以上，优选为61％以上。通过将蜂窝成型体的相对密度控制在这样的范围内，能够使蜂窝成型体致密化，降低室温下的电阻。需要说明的是，蜂窝成型体的相对密度的上限值没有特别限定，一般为80％，优选为75％。

蜂窝成型体可以在烧成工序之前干燥。作为干燥方法，没有特别限定，可以使用例如热风干燥、微波干燥、介电干燥、减压干燥、真空干燥、冷冻干燥等现有公知的干燥方法。这些之中，从能够迅速且均匀地干燥整个成型体的观点来看，优选组合热风干燥和微波干燥或介电干燥的干燥方法。

烧成工序包括在1150～1250℃保持后，以20～500℃/小时的升温速度升温至1360～1430℃的最高温度并保持0.5～10小时。

通过将蜂窝成型体在1360～1430℃的最高温度保持0.5～10小时，能够得到以Ba的一部分被稀土类元素取代的BaTiO

另外，通过在1150～1250℃保持，在烧成过程中生成的Ba

进而，通过使从1150～1250℃到1360～1430℃的最高温度的升温速度为20～500℃/小时，可以使蜂窝结构体10生成1.0～10.0质量％的Ba

在1150～1250℃的保持时间没有特别限定，优选为0.5～10小时。通过为这样的保持时间，在烧成过程中生成的Ba

烧成工序优选包括在900～950℃保持0.5～5小时。通过在900～950℃保持0.5～5小时，BaCO

需要说明的是，在烧成工序之前，可以进行用于除去粘合剂的脱脂工序。为了完全分解有机成分，脱脂工序的气氛优选为大气气氛。

另外，从电特性的控制和制造成本的观点出发，烧成工序的气氛也优选为大气气氛。

作为用于烧成工序、脱脂工序的烧成炉，没有特别限定，可以使用电炉、燃气炉等。

在如此得到的蜂窝结构体10的外周壁11的规定表面形成电极层20。电极层20可以通过上述方法形成。电极层20可以是单层，也可以是组成不同的多层。

接着，将外部连接部件30连接于电极层20。作为电极层20与外部连接部件30的连接方法，可以使用上述方法。

(1-5.加热器构件100的使用方法)

本发明的实施方式的加热器构件100例如能够通过从外部连接部件30经由一对电极层20施加电压而使蜂窝结构体10发热。作为施加电压，从快速加热的观点出发，优选施加200V以上的电压，更优选施加250V以上的电压。

在加热器构件100因电压的施加而发热时，通过使气体在隔室14中流动，能够对气体进行加热。作为流入隔室14的气体的温度，例如可以为-60℃～20℃，典型地为-10℃～20℃。

本发明的实施方式的加热器构件100通过如上述那样配设电极层20以及外部连接部件30，容易提高从外部向电极层20的供电量，因此能够提高发热性能。另外，本发明的实施方式的加热器构件100具有与隔着绝缘陶瓷板将PTC构件和铝翅片一体化的现有的加热器构件相比简单的结构，并且能够抑制加热器单元大型化。另外，现有的加热器构件由于PTC构件不与气体直接接触，因此气体的升温速度(升温时间)不充分，但本发明的实施方式的加热器构件100中，外周壁11及间隔壁12由具有PTC特性的材料构成的蜂窝结构体10与气体直接接触，因此能够提高气体的升温速度。

在其它方式中，本发明的实施方式的加热器构件也能够优选用作车辆的车厢净化用加热器构件。

此处，在图9中示出了该方式中所使用的加热器构件的与蜂窝结构体10的中心轴正交的示意性的局部放大截面图。

如图9所示，该方式中所使用的加热器构件还具备设置于蜂窝结构体10的间隔壁12的表面的含功能材料层40。通过形成具有这种构成的加热器构件，使包含水蒸气、二氧化碳、异味成分等除去对象成分的空气在隔室14中流通，从而能够利用含功能材料层40捕捉除去对象成分。需要说明的是，该方式中所使用的加热器构件除了进一步具备含功能材料层40以外，具有与上述的加热器构件100相同的构成，因此省略详细的说明。

另外，在该方式中所使用的加热器构件中，一对电极层20形成为与中心轴X1平行地延伸的带状，且在与中心轴X1正交的截面中，以隔着从蜂窝结构体10的重心通过的长轴X2而对置的方式配设在外周壁11的表面。因此，与在蜂窝结构体10的两端面(第1端面13a、第2端面13b)设置有一对电极层20的形式相比，能够均匀地加热蜂窝结构体10，因此能够均匀地加热含功能材料层40，有效地体现出功能材料的功能。产生这种效果的理由推测如下。对于在蜂窝结构体10的两端面(第1端面13a、第2端面13b)设置有一对电极层20的加热器构件而言，在使空气从蜂窝结构体10的入口(例如第1端面13a)侧流入时，入口侧的蜂窝结构体10的温度被冷却。其结果，蜂窝结构体10未被均匀地加热，入口侧的功能材料未被加热到其活性温度，因此，功能材料的功能难以体现。与此相对，通过在外周壁11的表面(侧面)设置一对电极层20，在施加电压时，冷却的入口(例如第1端面13a)侧的蜂窝结构体10成为低电阻，从而电流集中，另一方面，相对热的出口(例如第2端面13b)侧成为高电阻，电流受限。认为由此而容易将蜂窝结构体10整体均匀地加热，能够有效地体现功能材料的功能。

作为含功能材料层40中含有的功能材料，没有特别限定，可以使用吸附材料、催化剂等。

含功能材料层40例如优选包含吸附材料。通过含有吸附材料，能够捕捉车厢的空气中的除去对象成分。

含功能材料层40可包含催化剂。通过使用催化剂，能够将除去对象成分净化。另外，出于提高吸附材料对除去对象成分的捕捉功能等目的，也可以合用吸附材料和催化剂。

作为吸附材料，优选具有将除去对象成分(例如水蒸气、二氧化碳、异味成分)吸附的功能，更优选具有能够在-20～40℃吸附除去对象成分、在60℃以上的高温使其脱离的功能。作为具有这种功能的吸附材料，可举出沸石、硅胶、活性炭、氧化铝、二氧化硅、低结晶性粘土、非晶质铝硅酸盐复合体等。吸附材料的种类根据除去对象成分的种类适当选择即可。

作为催化剂，优选具有能够促进氧化还原反应的功能。作为具有这种功能的催化剂，可举出Pt、Pd、Ag等金属催化剂；CeO

车厢的空气中所含的除去对象成分例如为水蒸气、二氧化碳、异味成分。作为异味成分的具体例，可举出氨、乙酸、异戊酸、壬烯醛、甲醛、甲苯、二甲苯、对二氯苯、乙苯、苯乙烯、毒死蜱、邻苯二甲酸二正丁酯、十四烷、邻苯二甲酸二-2-乙基己酯、二嗪农、乙醛、2-(1-甲基丙基)苯基N-甲基氨基甲酸酯等。

对于该方式中使用的加热器构件的蜂窝结构体10而言，从使蜂窝结构体10负载足够量的功能材料的观点出发，间隔壁12的厚度优选为0.125mm以下，更优选为0.10mm以下，进一步优选为0.08mm以下。另外，从同样的观点出发，隔室密度优选为100隔室/cm

(2.加热器单元)

本发明的实施方式的加热器单元能够优选用作车辆的车厢供暖用加热器单元。特别是，在本发明的实施方式的加热器单元中，由于使用了发热性能高的加热器构件100，因此能够提高加热器单元的发热性能。另外，由于能够使加热器构件100紧凑化，因此也能够抑制加热器单元的大型化。

图10是从加热器构件的第1端面侧观察到的本发明的实施方式的加热器单元的示意性的主视图。

如图10所示，本发明的实施方式的加热器单元600包括2个以上的加热器构件100。另外，在该加热器单元600中，加热器构件100是以包括第1端面13a和第2端面13b的长边16的蜂窝结构体10的外周壁11的表面彼此对置的方式层叠排列的。通过采用这样的构成，能够制作紧凑的加热器单元600。

本发明的实施方式的加热器单元600还能够具备壳体(壳部件)610。

作为壳体610的材质，没有特别限定，可举出金属、树脂等。其中，壳体610的材质优选为树脂。通过为树脂制的壳体610，即使不接地也能够抑制触电。

作为壳体610的形状及尺寸，没有特别限定，可与现有的加热器单元相同。

本发明的实施方式的加热器单元600还具备配置于层叠排列的加热器构件100之间的绝缘件620。通过采用这样的构成，能够抑制多个加热器构件100之间的电短路。

作为绝缘件620，可以使用由氧化铝、陶瓷等绝缘材料形成的板材、垫片、布等。

本发明的实施方式的加热器单元600具有能够控制加热器构件100的布线结构。具体而言，本发明的实施方式的加热器单元600可以还具备与加热器构件100的外部连接部件30连接的布线630。

作为布线结构，没有特别限定，但如图10所示，可以为能够对加热器构件100分别独立地进行控制的布线结构。具体而言，能够将布线630与加热器构件100的外部连接部件30分别连接。需要说明的是，布线630与外部电源(未图示)连接。通过为这样的布线结构，能够对加热器构件100分别独立地进行控制，因此能够进行精细的温度调整。

如图11所示，布线结构也可以是能够总括地控制2个以上的加热器构件100的并联布线结构。具体而言，只要将并联布线640a连接于各加热器构件100的一个外部连接部件30，将一个并联布线640b连接于另一外部连接部件30即可。通过为这样的布线结构，能够抑制加热器单元700的消耗电力。

另外，如图12所示，也可以将层叠排列的加热器构件100之间的电极层20设为层叠排列的加热器构件100所共用的1个电极层20，并形成能够统括地控制2个以上的加热器构件100的并联布线结构。具体而言，可以将外部连接部件30配设于电极层20的端部，将并联布线640a连接于各加热器构件100的一个外部连接部件30，将一个并联布线640b连接于另一外部连接部件30。通过为这样的结构，可以在层叠排列的加热器构件100之间不配置绝缘材料620，因此能够实现加热器单元800的紧凑化，而且能够抑制消耗电力。

(3.加热器系统)

本发明的实施方式的加热器系统可以优选用作车辆的车厢供暖用加热器系统。特别是，在本发明的实施方式的加热器系统中，由于使用了发热性能高的加热器单元600，因此能够提高加热器系统的发热性能。另外，由于能够使加热器单元600紧凑化，因此也能够抑制加热器系统大型化。需要说明的是，也可以使用加热器单元700、800来代替加热器单元600。

图13是示出本发明的实施方式的加热器系统的构成例的示意图。

如图13所示，本发明的实施方式的加热器系统900具备：本发明的实施方式的加热器单元600；流入配管920a、920b，其将外部气体导入部或车厢910与加热器单元600的流入口650连通；电池940，其用于向加热器单元600施加电压；以及流出配管930，其将加热器单元600的流出口660与车厢910连通。

加热器单元600例如能够构成为：用电线950与电池940连接，通过使其中途设置的电源开关为接通而能够使加热器单元600通电发热。

在加热器单元600的上游侧能够设置蒸气压缩热泵960。在加热器系统900中，蒸气压缩热泵960构成为主供暖装置，加热器单元600构成为辅助加热器。蒸气压缩热泵960能够具备热交换器，该热交换器包括蒸发器961和冷凝器962，蒸发器961在制冷时发挥从外部吸收热而使制冷剂蒸发的作用，冷凝器962在供暖时发挥使制冷剂气体液化而向外部释放热的作用。需要说明的是，作为蒸气压缩热泵960，没有特别限定，能够使用在该技术领域中公知的蒸气压缩热泵。

能够在加热器单元600的上游侧和/或下游侧设置通风机970。从尽可能将高电压的部件远离车厢910配置来确保安全的观点出发，优选将通风机970设置在加热器单元600的上游侧。当驱动通风机970时，空气从车厢910内或车厢910外通过流入配管920a、920b流入加热器单元600。在从发热中的加热器单元600通过的期间，空气被加热。被加热的空气从加热器单元600流出，从流出配管930通过而被输送至车厢910内。流出配管930的出口既可以配置于乘客的脚附近以便在车厢910内也特别地提高供暖效果，也可以将配管出口配置于座位内而从内侧对座位进行加热，还可以配置于车窗附近而兼有抑制车窗起雾的效果。

流入配管920a和流入配管920b在中途汇合。在流入配管920a及流入配管920b，在比汇合地点更靠上游侧的位置，能够分别设置阀921a、921b。通过控制阀921a、921b的开闭，能够在向加热器单元600导入外部气体的模式与向加热器单元600导入车厢910内的空气的模式之间进行切换。例如，当打开阀921a而关闭阀921b时，成为将外部气体导入加热器单元600的模式。也可以将阀921a及阀921b两者打开，将外部气体及车厢910内的空气同时导入加热器单元600。

实施例

以下，通过实施例对本发明进行更具体的说明，但本发明不受这些实施例的任何限定。

(实施例1)

制作了与蜂窝接合体的中心轴正交的截面为如图14所示的形状的加热器构件A1。具体而言，如下制作了加热器构件A1。

作为陶瓷原料，准备了BaCO

将该坯料投入到挤出成型机中，以在烧成后与中心轴正交的截面成为图14所示那样的形状的蜂窝单元的方式使用规定的口模进行挤出成型，从而得到蜂窝成型体(烧成后的尺寸为32mm×32mm×14mm)。然后，按照上述方法对蜂窝成型体的密度进行测定。

接着，对所得到的蜂窝成型体进行介电干燥及热风干燥后，在烧成炉内，在大气气氛下进行脱脂(450℃×4小时)，接着在大气气氛下进行烧成，从而得到蜂窝单元。烧成如下依次进行：在950℃保持1小时，升温至1200℃，在1200℃保持1小时，以200℃/小时升温至1400℃(最高温度)，在1400℃保持2小时。

所得到的蜂窝单元的详细情况如下。

BaTiO

Ba

BaCO

BaTiO

BaTiO

BaTiO

需要说明的是，各晶粒的含量使用X射线衍射装置来确定。作为X射线衍射装置，使用了多功能粉末X射线衍射装置(Bruker公司制，D8Advance)。X射线衍射测定的条件为CuKα射线源、10kV、20mA、2θ＝5°～100°。然后，使用解析软件TOPAS(BrukerAXS公司制)并通过Rietveld法，对所得到的X射线衍射数据进行解析从而鉴定晶粒。

各晶粒的含量使用X射线衍射装置来测定。作为X射线衍射装置，使用与上述同样的装置以及解析软件，通过Rietveld法求出各晶粒的含量。

陶瓷的化学组成通过ICP发射光谱法进行分析，求出La、Ba、Ti等元素的原子比。

陶瓷的平均结晶粒径根据上述方法测定。使用日立高新技术公司制造的型号S-3400N，以15kV的加速电压、3000的倍率进行SEM观察。

上述的测定条件在以下的实施例中也是同样的。

接着，准备5个上述蜂窝单元，在蜂窝单元的侧面涂布接合材料进行接合，由此得到蜂窝接合体。作为接合材料，使用在陶瓷材料中加入水等溶剂而形成糊状的材料。

所得到的蜂窝接合体的详细情况如下。需要说明的是，物性值通过上述方法测定。

与中心轴正交的截面中的蜂窝接合体的形状：矩形

与中心轴正交的截面中的隔室的形状：正方形

间隔壁厚度：0.10mm

隔室密度：64隔室/cm

隔室间距：1.27mm

与隔室延伸方向正交的截面：32mm×180mm

隔室延伸的方向的长度：14mm

端面的面积：57.6cm

间隔壁相对于长轴的角度：0°及90°

室温(25℃)下的体积电阻率：14Ω·cm

开口率：85％

居里点：120℃

接着，在蜂窝接合体的包括矩形的截面的长边的外周壁的两面形成电极层。作为电极层，首先，在外周壁的两面涂布Al-Ni电极用糊后，涂布银电极用糊并在700℃进行烘烤，由此形成Al-Ni电极层以及银电极层。

接着，在各电极层的一个端部侧连接磷青铜制的板状的外部连接部件，得到加热器构件A1。

(实施例2)

使用如图8所示的形状的蜂窝接合体作为蜂窝接合体，除此之外，与实施例1同样地制作加热器构件A2。具体而言，如下制作了加热器构件A2。

作为陶瓷原料，准备了BaCO

将该坯料投入到挤出成型机中，以在烧成后与中心轴正交的截面成为图8所示那样的形状的蜂窝单元的方式使用规定的口模进行挤出成型，从而得到蜂窝成型体(烧成后的尺寸为32mm×32mm×14mm)。然后，按照上述方法对蜂窝成型体的密度进行测定。

接着，对所得到的蜂窝成型体进行介电干燥及热风干燥后，在烧成炉内，在大气气氛下进行脱脂(450℃×4小时)，接着在大气气氛下进行烧成，从而得到蜂窝单元。烧成如下依次进行：在950℃保持1小时，升温至1200℃，在1200℃保持1小时，以50℃/小时升温至1400℃(最高温度)，在1400℃保持2小时。

所得到的蜂窝单元的详细情况如下。

BaTiO

Ba

BaCO

BaTiO

BaTiO

BaTiO

接着，准备5个上述蜂窝单元，在蜂窝单元的侧面涂布接合材料进行接合，由此得到如图8所示的蜂窝接合体。作为接合材料，使用在陶瓷材料中加入水等溶剂而形成糊状的材料。

所得到的蜂窝接合体的详细情况如下。需要说明的是，物性值通过上述方法测定。

与中心轴正交的截面中的蜂窝接合体的形状：矩形

与中心轴正交的截面中的隔室的形状：正方形

间隔壁厚度：0.10mm

隔室密度：64隔室/cm

隔室间距：1.27mm

与隔室延伸方向正交的截面：32mm×180mm

隔室延伸的方向的长度：14mm

端面的面积：57.6cm

间隔壁相对于长轴的角度：45°

室温(25℃)下的体积电阻率：30Ω·cm

开口率：85％

居里点：120℃

接着，在蜂窝接合体的包括矩形的截面的长边的外周壁的两面形成电极层。作为电极层，首先，在外周壁的两面涂布Al-Ni电极用糊后，涂布银电极用糊并在700℃进行烘烤，由此形成Al-Ni电极层以及银电极层。

接着，在各电极层的一个端部侧连接磷青铜制的板状的外部连接部件，得到加热器构件A2。

(实施例3)

使用与实施例1同样的坯料，制作了与蜂窝结构体的中心轴正交的截面为如图2所示的形状的加热器构件A3。具体而言，如下制作了加热器构件A3。

以得到与中心轴正交的截面为如图2所示的形状的蜂窝结构体的方式进行挤出成型，除此之外，在与实施例1相同的条件下得到蜂窝结构体。

所得到的蜂窝结构体的详细情况如下。需要说明的是，物性值通过上述方法测定。

与中心轴正交的截面中的蜂窝结构体的形状：矩形

与中心轴正交的截面中的隔室的形状：正方形

间隔壁厚度：0.13mm

隔室密度：64隔室/cm

隔室间距：1.30mm

与隔室延伸方向正交的截面：32mm×175mm

隔室延伸的方向的长度：14mm

端面的面积：57.6cm

间隔壁相对于长轴的角度：45°

室温(25℃)下的体积电阻率：14Ω·cm

开口率：85％

居里点：120℃

接着，在蜂窝结构体的包括矩形的截面的长边的外周壁的两面形成电极层。作为电极层，首先，在外周壁的两面涂布Al-Ni电极用糊后，涂布银电极用糊并在700℃进行烘烤，由此形成Al-Ni电极层以及银电极层。

接着，在各电极层的一个端部侧连接磷青铜制的板状的外部连接部件，得到加热器构件A3。

(加热器构件的评价)

将上述得到的加热器构件A1和A2配置于如图15所示的具有气体的流入口和流出口的评价箱。一边从气体的流入口以400L/分钟使气体流入评价箱内，一边对加热器构件A1和A2施加200V，进行通电加热试验。

在通电加热试验中，对气体的流出口处的气体的温度进行了测定。测定点设为到加热器构件A1以及A2的端部的距离L为100mm的位置。

其结果，在加热器构件A1的情况下以10秒达到60℃。此外，在加热器构件A2的情况下以10秒达到80℃。

需要说明的是，在加热器构件A3中，使气体的流量为400L/分钟、使施加电压为200V，同样地进行了试验，其结果，以10秒达到80℃。

此外，在通电加热试验中，将1小时的通电加热以及利用室温(25℃)的气体流通进行30分钟的冷却作为1个循环，在100个循环后测定了外部连接部件间的电阻值。其结果，在加热器构件A1的情况下，电阻值从初始值(100Ω)增加至200Ω，另一方面，在加热器构件A2的情况下始终为100Ω。

此外，在通电加热试验时的自施加电压起2.5秒后，对距构成加热器构件A1和A2的蜂窝接合体的端面1mm的位置处的截面中的蜂窝接合体的电流密度分布进行了估算。其结果示于图16。在图16中，(A)是加热器构件A1的蜂窝结构体的电流密度分布的结果，(B)是加热器构件A2的蜂窝结构体的电流密度分布的结果。

如图16所示，在加热器构件A2的蜂窝接合体中，电流在全部的间隔壁大致均匀地流动，与此相对，在加热器构件A1的蜂窝接合体中，电流集中在相对于长轴为90°的间隔壁，电流未充分地流动在相对于长轴为0°(平行)的间隔壁。因此，认为加热器构件A2比加热器构件A1更能够均匀地加热蜂窝接合体。

进一步，在通电加热试验中持续施加电力，其结果，在加热器构件A1中，在电极层附近的间隔壁产生变形以及龟裂，与此相对，在加热器构件A2中，未产生这样的变形以及龟裂。因此，认为加热器构件A2还能够进一步抑制蜂窝结构体的间隔壁的变形以及龟裂。

由以上的结果可知，根据本发明，可以提供能够提高来自外部的供电量并提高发热性能的车厢供暖用加热器构件、以及使用了该加热器构件的车厢供暖用加热器单元及加热器系统。另外，根据本发明，能够提供一种还可用作车厢净化用的加热器构件。

符号说明

10蜂窝结构体

11外周壁

12间隔壁

13a第1端面

13b第2端面

14隔室

15短边

16长边

17蜂窝接合体

18蜂窝单元

19接合层

20电极层

30外部连接部件

40含功能材料层

100、200、300、400、500加热器构件

600加热器单元

610壳体

620绝缘材料

630布线

640a、640b并联布线

650流入口

660流出口

700、800加热器单元

900加热器系统

910车厢

920a、920b流入配管

921a、921b阀

930流出配管

940电池

950电线

960蒸气压缩热泵

961蒸发器

962冷凝器

970通风机

X1中心轴

X2长轴

X3短轴