熱媒体加熱装置およびそれを備えた車両用空調装置
【課題】扁平熱交チューブとＰＴＣヒータとを多層に積層した熱媒体加熱装置で、扁平熱交チューブの出入口ヘッダ部での圧損を低減し、性能向上を図った熱媒体加熱装置およびそれを備えた車両用空調装置を提供することを目的とする。
【解決手段】連通穴２１ａ（２２ａ）を有する出入口ヘッダ部２１（２２）を備えた扁平熱交チューブ（１７）とＰＴＣヒータ１８とを多層に積層し、それを出入口ヘッダ部２１（２２）と連通する熱媒体入口路１１ｃおよび熱媒体出口路（１１ｄ）を備えたケーシング１１内に組み込んだ熱媒体加熱装置１０であって、ケーシング１１と最下層の扁平熱交チューブ１７ｃの入口ヘッダ部２１および出口ヘッダ部（２２）との間に配設されるシール材２６ｃの径Ｄ１および該シール材２６ｃでシールされる連通穴２１ａ（２２ａ）の径Ｄ２が、他層のシール材２６ａ，２６ｂの径ｄ１および連通穴２１ａの径ｄ２よりも大きくされている。
【解決手段】連通穴２１ａ（２２ａ）を有する出入口ヘッダ部２１（２２）を備えた扁平熱交チューブ（１７）とＰＴＣヒータ１８とを多層に積層し、それを出入口ヘッダ部２１（２２）と連通する熱媒体入口路１１ｃおよび熱媒体出口路（１１ｄ）を備えたケーシング１１内に組み込んだ熱媒体加熱装置１０であって、ケーシング１１と最下層の扁平熱交チューブ１７ｃの入口ヘッダ部２１および出口ヘッダ部（２２）との間に配設されるシール材２６ｃの径Ｄ１および該シール材２６ｃでシールされる連通穴２１ａ（２２ａ）の径Ｄ２が、他層のシール材２６ａ，２６ｂの径ｄ１および連通穴２１ａの径ｄ２よりも大きくされている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＴＣヒータを用いて熱媒体を加熱する熱媒体加熱装置およびそれを備えた車両用空調装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車やハイブリッド車等に適用される車両用空調装置にあって、暖房用の熱源となる被加熱媒体を加熱する熱媒体加熱装置の１つに、正特性サーミスタ素子（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ；以下、ＰＴＣ素子という。）を発熱要素とするＰＴＣヒータを用いたものが知られている。このような熱媒体加熱装置において、特許文献１には、熱媒体の入口および出口を備えたハウジング内を加熱室と熱媒体の循環室とに分割する多数の隔壁を設け、該隔壁により区画された加熱室側に隔壁と接するようにＰＴＣ加熱素子を挿入設置し、隔壁を挟んで循環室側を流通する熱媒体を加熱するようにしたものが提示されている。
【０００３】
また、特許文献２には、ＰＴＣ素子を挟んでその両面に電極板、絶縁層および伝熱層を設けて平板状のＰＴＣヒータを構成し、該ＰＴＣヒータの両面に、熱媒体の入口および出口を備えた互いに連通されている一対の熱媒体流通ボックスを積層するとともに、更にその外面側に制御基板を収容する基板収容ボックスおよび蓋体を設けた積層構造の熱媒体加熱装置が提示されている。
【０００４】
しかし、特許文献１のものでは、伝熱面となる隔壁間にＰＴＣ加熱素子を密着させて挿入設置するのは難しく、隔壁とＰＴＣ加熱素子間の接触熱抵抗が大きくなり、伝熱効率が低下するという課題があった。また、特許文献２のものでは、ＰＴＣヒータと熱媒体流通ボックスとの密着性を高め、接触熱抵抗を低減させることができるが、ＰＴＣヒータを多層配置することが困難なため、平面面積が大きくなるとともに、熱媒体流通ボックスや専用の基板収容ボックスが必要で、小型軽量化、低コスト化には限界があった。
【０００５】
そこで、扁平構造の熱交チューブを用い、該扁平熱交チューブとＰＴＣヒータとを多層に積層した熱交エレメントをケーシング内に組み込んだ構成の熱媒体加熱装置が開発されている。かかる構成の熱交エレメントでは、扁平熱交チューブに設けられている熱媒体が流出入する入口ヘッダ部および出口ヘッダ部の連通穴同士を互いに連通させ、その連通穴の周りをシールする必要がある。このような技術として、例えば、特許文献３に示されるように、連通穴の周りにＯリングを配設したもの、特許文献４に示されるように、連通部材を配設しそれをロウ付けしたもの等が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−７１０６号公報
【特許文献２】特開２００８−５６０４４号公報
【特許文献３】特開２０１０−２０９４号公報
【特許文献４】特許第４１００３２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の如く、連通穴の周りをＯリング等のシール材でシールする場合、以下のような課題がある。扁平熱交チューブは、通常、扁平チューブ部と入口ヘッダ部および出口ヘッダ部が一体にプレス成形されたアルミ合金材製の薄い一対の成形プレート部材を重ね合わせ、ロウ付けすることにより構成されるので、Ｏリング等のシール材を設置する部位の周囲に、出入口ヘッダ部同士の接触面を成形するためのプレス型設置スペースが必要となる。このため、制約された大きさの出入口ヘッダ部において、熱媒体が流通される連通穴の径が縮小される傾向があり、出入口ヘッダ部での圧損が増大し、性能が低下する等の課題があった。特に、熱媒体の全流量が通過することになる、ケーシング側の熱媒体入口路および熱媒体出口路と接続される最下層の扁平熱交チューブの出入口ヘッダ部での圧損が大きくなり易かった。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、扁平熱交チューブとＰＴＣヒータとを多層に積層した熱媒体加熱装置にあって、その出入口ヘッダ部での熱媒体の圧損を低減し、性能向上を図った熱媒体加熱装置およびそれを備えた車両用空調装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記した課題を解決するために、本発明の熱媒体加熱装置およびそれを備えた車両用空調装置は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる熱媒体加熱装置は、入口ヘッダ部から流入した熱媒体が扁平チューブ部を流通後、出口ヘッダ部から流出される複数枚の扁平熱交チューブと、前記入口ヘッダ部および出口ヘッダ部に設けられている連通穴周りに配設され、前記扁平熱交チューブが複数枚積層されることで互いに連通される前記連通穴周りをシールするシール材と、積層される複数枚の前記扁平熱交チューブ間に組み込まれるＰＴＣヒータと、底面に前記扁平熱交チューブの前記入口ヘッダ部および出口ヘッダ部と連通する熱媒体入口路および熱媒体出口路が設けられ、その内底面に前記扁平熱交チューブおよび前記ＰＴＣヒータが多層に積層されて組み込まれるケーシングと、を備え、前記ケーシングと最下層の前記扁平熱交チューブの前記入口ヘッダ部および出口ヘッダ部との間に配設される前記シール材の径および該シール材でシールされる前記連通穴の径が、他層のシール材の径および連通穴の径よりも大きくされていることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、連通穴を有する出入口ヘッダ部を備えた扁平熱交チューブとＰＴＣヒータとを多層に積層し、それを出入口ヘッダ部と連通する熱媒体入口路および熱媒体出口路を備えたケーシング内に組み込んだ熱媒体加熱装置にあって、ケーシングと最下層の扁平熱交チューブの入口ヘッダ部および出口ヘッダ部との間に配設されるシール材の径および該シール材でシールされる連通穴の径を、他層のシール材の径および連通穴の径よりも大きくした構成としているため、多層に積層された複数枚の扁平熱交チューブ内を流通する熱媒体の全流量が通過することになる、熱媒体入口路から扁平熱交チューブの入口ヘッダ部への流入部位および扁平熱交チューブの出口ヘッダ部から熱媒体出口路への流出部位において、連通穴の径およびシール材の径が大きくされている分だけ、それぞれの部位での流路圧損を低減することができる。これによって、複数の扁平熱交チューブ内を流通する熱媒体の圧損を低減し、ＰＴＣヒータから熱媒体への伝熱効率を向上させることができる結果、熱媒体加熱装置を高性能化し、小型化することができる。
【００１１】
さらに、本発明の熱媒体加熱装置は、上記の熱媒体加熱装置において、前記扁平熱交チューブは、一端側に前記入口ヘッダ部および前記出口ヘッダ部が並設され、前記入口ヘッダ部から流入した熱媒体が前記扁平チューブ部を流通した後、他端側のＵターン部で折返し、再び前記扁平チューブ部を流通した後、前記出口ヘッダ部から流出されるＵターン流路を備えた扁平熱交チューブとされていることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、扁平熱交チューブが、一端側に入口ヘッダ部および出口ヘッダ部が並設され、入口ヘッダ部から流入した熱媒体が他端側のＵターン部で折返し、出口ヘッダ部から流出されるＵターン流路を備えた扁平熱交チューブとされているため、入口ヘッダ部および出口ヘッダ部を一端側に並設することでチューブ長さを短縮できる反面、Ｕターン流路が形成されることで流路圧損が大きくなる扁平熱交チューブにあって、熱媒体の入口ヘッダ部への流入部位および出口ヘッダ部からの流出部位での流路圧損を低減し、扁平熱交チューブ内での流路圧損を可及的に小さくすることができる。従って、Ｕターン流路を備えた扁平熱交チューブの特長を最大限活かし、熱媒体加熱装置を小型化することができるとともに、熱媒体の圧損低減により、該熱媒体加熱装置を高性能化することができる。
【００１３】
さらに、本発明の熱媒体加熱装置は、上述のいずれかの熱媒体加熱装置において、前記熱媒体入口路および前記熱媒体出口路は、前記ケーシングの底面に沿って水平方向に延長されており、前記扁平熱交チューブの前記入口ヘッダ部および前記出口ヘッダ部に対して上方に向って連通されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、熱媒体入口路および熱媒体出口路が、ケーシングの底面から水平方向に延長されており、扁平熱交チューブの入口ヘッダ部および出口ヘッダ部に対して上方に向って連通されているため、熱媒体入口路から扁平熱交チューブの入口ヘッダ部への熱媒体の流入部位および扁平熱交チューブの出口ヘッダ部から熱媒体出口路への熱媒体の流出部位が湾曲された流路となり、熱媒体の流れが偏った流れとなるが、該部位の連通穴径およびシール材の径が大きくされていることから、該部での流路圧損を効果的に低減することができる。従って、熱媒体入口路および熱媒体出口路を水平配置とし、熱媒体加熱装置を小型化することができるとともに、流路圧損の低減により、該熱媒体加熱装置を高性能化することができる。
【００１５】
さらに、本発明の熱媒体加熱装置は、上述のいずれかの熱媒体加熱装置において、前記熱媒体入口路および前記熱媒体出口路は、前記ケーシングから同一方向に延長されていることを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、熱媒体入口路および熱媒体出口路が、ケーシングから同一方向に延長されているため、熱媒体加熱装置に対して同一方向から熱媒体の循環回路を接続することができる。従って、熱媒体の循環回路の引き回しを簡素化、容易化し、熱媒体加熱装置の車両への搭載性を向上することができる。
【００１７】
さらに、本発明にかかる車両用空調装置は、空気流路中に配設されている放熱器に対して、熱媒体加熱装置で加熱された熱媒体が循環可能に構成されている車両用空調装置において、前記熱媒体加熱装置が、上述のいずれかの熱媒体加熱装置とされていることを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、空気流路中に配設されている放熱器へと循環される熱媒体を、その圧損を低減してＰＴＣヒータから熱媒体への伝熱効率を高めることにより、小型・高性能化を図った熱媒体加熱装置により加熱し、循環させることができる。従って、車両用空調装置における空調性能、特に暖房性能の向上を図ることができるとともに、車両に対する空調装置の搭載性を向上することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の熱媒体加熱装置によると、多層に積層された複数枚の扁平熱交チューブ内を流通する熱媒体の全流量が通過することになる、熱媒体入口路から扁平熱交チューブの入口ヘッダ部への流入部位および扁平熱交チューブの出口ヘッダ部から熱媒体出口路への流出部位において、連通穴の径およびシール材の径が大きくされている分だけ、それぞれの部位での流路圧損を低減することができるため、複数枚の扁平熱交チューブ内を流通する熱媒体の圧損を低減し、ＰＴＣヒータから熱媒体への伝熱効率を向上させることができる結果、熱媒体加熱装置を高性能化、小型化することができる。
【００２０】
また、本発明の車両用空調装置によると、空気流路中に配設されている放熱器へと循環される熱媒体を、小型・高性能化された熱媒体加熱装置により加熱し、循環させることができるため、車両用空調装置における空調性能、特に暖房性能の向上を図ることができるとともに、車両に対する空調装置の搭載性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る熱媒体加熱装置を備えた車両用空調装置の概略構成図である。
【図２】図１に示す熱媒体加熱装置の組み立て手順を説明するための分解斜視図である。
【図３】図２に示す熱媒体加熱装置の熱媒体入口路に沿った縦断面図である。
【図４】図２に示す熱媒体加熱装置の熱媒体出口路に沿った縦断面図である。
【図５】図４に示す熱媒体加熱装置のロアケースのみの斜視図である。
【図６】図５に示すロアケースの熱媒体出口路の周りに配設されるＯリングの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、本発明の一実施形態について、図１ないし図６を参照して説明する。
図１には、本発明の一実施形態に係る熱媒体加熱装置を備えた車両用空調装置の概略構成図が示されている。
車両用空調装置１は、外気または車室内空気を取り込んで温調した後、それを車室内へと導くための空気流通路２を形成するケーシング３を備えている。
【００２３】
このケーシング３の内部には、空気流通路２の上流側から下流側にかけて順次、外気または車室内空気を吸い込んで昇圧し、それを下流側へと圧送するブロア４と、該ブロア４により圧送される空気を冷却する冷却器５と、冷却器５を通過して冷却された空気を加熱する放熱器６と、放熱器６を通過する空気量と放熱器６をバイパスする空気量との流量割合を調整し、その下流側でエアミックスすることにより、温調風の温度を調節するエアミックスダンパ７とが設置されている。
【００２４】
ケーシング３の下流側は、図示省略された吹き出しモード切替えダンパおよびダクトを介して温調された空気を車室内に吹き出す複数の吹き出し口に接続されている。
冷却器５は、図示省略された圧縮機、凝縮器、膨張弁等と共に冷媒回路を構成し、膨張弁で断熱膨張された冷媒を蒸発させることにより、そこを通過する空気を冷却するものである。また、放熱器６は、タンク８、ポンプ９および熱媒体加熱装置１０とともに熱媒体循環回路１０Ａを構成し、熱媒体加熱装置１０で高温に加熱された熱媒体（例えば、不凍液、温水等）がポンプ９を介して循環されることにより、そこを通過する空気を加温するものである。
【００２５】
図２には、図１に示された熱媒体加熱装置１０の組み立て手順を説明するための分解斜視図が示され、図３には、該熱媒体加熱装置１０の熱媒体入口路に沿った縦断面図、図４には、該熱媒体加熱装置１０の熱媒体出口路に沿った縦断面図が示されている。
熱媒体加熱装置１０は、図２に示されるように、制御基板１３と、複数枚の電極板１４（図３，図４参照）と、制御基板１３上に配設されたＩＧＢＴ等の複数個の半導体スイッチング素子１２（図３参照）と、熱交押え部材１６と、複数枚（例えば、３枚）の扁平熱交チューブ１７と、複数組のＰＴＣ素子１８ａ（図３，図４参照）と、これらの制御基板１３、電極板１４、半導体スイッチング素子１２、扁平熱交チューブ１７、熱交押え部材１６、ＰＴＣ素子１８ａ等を収容するケーシング１１とを備えている。
【００２６】
なお、上記電極板１４、ＰＴＣ素子１８ａおよび絶縁部材（図示せず）等によってＰＴＣヒータ１８が構成されている。
ケーシング１１は、上半部と下半部とに２分割されており、上半部を構成するアッパケース（図示省略）と、下半部を構成するロアケース１１ａとを備えている。このアッパケースおよびロアケース１１ａの内部には、ロアケース１１ａの上方からロアケース１１ａの開口部１１ｂにアッパケースを載置することによって、上記制御基板１３、半導体スイッチング素子１２、電極板１４、熱交押え部材１６、複数枚の扁平熱交チューブ１７および複数組のＰＴＣヒータ１８等を収容する空間が形成されている。
【００２７】
ロアケース１１ａの底面には、積層された３枚の扁平熱交チューブ１７に導入される熱媒体を導くための熱媒体入口路１１ｃおよび扁平熱交チューブ１７内を流通した熱媒体を導出するための熱媒体出口路１１ｄが一体に形成されている。この熱媒体入口路１１ｃおよび熱媒体出口路１１ｄは、ロアケース１１ａの底面から同一の水平方向に互いに平行に延長され、ロアケース１１ａの一端から側方に突出されている。なお、アッパケースおよびロアケース１１ａは、その内部空間に収容される扁平熱交チューブ１７を構成しているアルミ合金材と線膨張が近い樹脂材料（例えば、ＰＰＳ）により成形されている。このように、ケーシング１１を樹脂材料で構成することにより、軽量化を図ることができる。
【００２８】
また、ロアケース１１ａの下面には、電源ハーネス２７およびＬＶハーネス２８の先端部を貫通するための電源ハーネス用孔およびＬＶハーネス用孔（いずれも図示省略）が開口されている。電源ハーネス２７は、制御基板１３および半導体スイッチング素子１２を介してＰＴＣヒータ１８に電力を供給するものであり、先端部が２又状に分岐され、制御基板１３に設けられている２つの電源ハーネス用端子台１３ｃに電極ハーネス接続用ネジ１３ｂを介してネジ止め可能とされている。また、ＬＶハーネス２８は、制御基板１３に制御用の信号を送信するものであり、その先端部は、制御基板１３にコネクタ接続可能とされている。
【００２９】
半導体スイッチング素子１２および制御基板１３は、上位制御装置（ＥＣＵ）からの指令に基づいて複数組のＰＴＣヒータ１８に対する通電制御を行う制御系を構成するものであり、ＩＧＢＴ等の複数個の半導体スイッチング素子１２を介して複数組のＰＴＣヒータ１８に対する通電状態が切替え可能な構成とされている。そして、この複数組のＰＴＣヒータ１８をその両面側から挟み込むように複数枚の扁平熱交チューブ１７が積層されるようになっている。
【００３０】
扁平熱交チューブ１７は、アルミ合金材製のチューブであり、図２ないし図４に示されるように、３枚の扁平熱交チューブ１７が互いに平行になるように、下段、中段および上段の扁平熱交チューブ１７ｃ、１７ｂ、１７ａの順に積層されるようになっている。これらの扁平熱交チューブ１７は、図２ないし図４に示されるように、扁平チューブ部２０の一端部に入口ヘッダ部２１および出口ヘッダ部２２が並設され、他端部に熱媒体流れをＵターンさせるＵターン部２３が形成されているとともに、扁平チューブ部２０に入口ヘッダ部２１からＵターン部２３を経て出口ヘッダ部２２に至るＵターン流路２４が形成された構成とされている。
【００３１】
扁平熱交チューブ１７は、扁平チューブ部２０と入口ヘッダ部２１および出口ヘッダ部２２が一体成形されたアルミ合金材製の薄い一対の成形プレート部材２５ａ，２５ｂを重ね合わせ、ロウ付け接合したものである。入口ヘッダ部２１および出口ヘッダ部２２の厚さ方向寸法は、Ｕターン流路２４を形成している扁平チューブ部２０の厚さ方向寸法よりも厚くされており、３枚の扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃを積層したとき、扁平チューブ部２０間に所定寸法の隙間が形成されるようになっている。この隙間に、上下両面を電極板１４および図示省略の絶縁体等によってサンドイッチされたＰＴＣヒータ１８が挟み込まれることにより、３枚の扁平熱交チューブ１７と２組のＰＴＣヒータ１８が多層に積層されるようになっている。
【００３２】
また、各扁平熱交チューブ１７は、積層されたとき、図３，４に示されるように、入口ヘッダ部２１および出口ヘッダ部２２同士が互いに密着され、入口ヘッダ部２１および出口ヘッダ部２２に設けられている連通穴２１ａ，２２ａ同士が互いに連通されるようになっている。この際、各連通穴２１ａ，２２ａは、その周りに配設されるＯリング、ガスケット、液状ガスケット等のシール材２６（本例では、Ｏリングを用いられている。）によってシールされるようになっている。
【００３３】
シール材（Ｏリング）２６は、扁平熱交チューブ１７ａと扁平熱交チューブ１７ｂの出入口ヘッダ部２１，２２間、扁平熱交チューブ１７ｂと扁平熱交チューブ１７ｃの出入口ヘッダ部２１，２２間、および扁平熱交チューブ１７ｃの出入口ヘッダ部２１，２２とロアケース１１ａの内底面間において、扁平熱交チューブ１７ｂ，１７ｃを構成する成形プレート部材２５ｂ側の連通穴２１ａ，２２ａ周り、およびロアケース１１ａの内底面に形成されているシール材２６の配設部位に設置されるようになっている。
【００３４】
このシール材（Ｏリング）２６のうち、扁平熱交チューブ１７ｂ，１７ｃの出入口ヘッダ部２１，２２の連通穴２１ａ，２２ａ周りに設けられるシール材２６ａ，２６ｂは、出入口ヘッダ部２１、２２のシール材２６の配設部位の周囲に、出入口ヘッダ部２１，２２同士の接触面を成形するためのプレス型設置スペースが必要なことから、制約された大きさの出入口ヘッダ部２１，２２において、接触面よりも小さい径ｄ１のシール材（Ｏリング）２６ａ，２６ｂとする必要がある。また、連通穴２１ａ，２２ａの穴径ｄ２は、そのシール材２６ａ，２６ｂの径ｄ１よりも更に小さく（ｄ２＜ｄ１）されることになる。
【００３５】
一方、最下層の扁平熱交チューブ１７ｃの出入口ヘッダ部２１，２２とロアケース１１ａとの間に配設されるシール材（Ｏリング）２６ｃは、その配設部位がロアケース１１ａ側に設けられていることから、上記のような制約を受けることがなく、シール材２６ｃの径Ｄ１および連通穴２１ａ，２２ａの穴径Ｄ２を可及的に大きくし、それぞれを、ｄ１＜Ｄ１、ｄ２＜Ｄ２とすることができる。また、シール材（Ｏリング）２６ｃのうち、出口ヘッダ部２２側のシール材（Ｏリング）２６ｃｅｘは、図５，６に示されるように、ロアケース１１ａに設けられた熱媒体出口路１１ｄの開口部１１ｅに形成されるエッジ１１ｆを滑らかな湾曲面となす舌部２６ｄが一体に設けられた構成とされている。なお、上記エッジ１１ｆは、ロアケース１１ａの成形時、湾曲面に成形することは困難である。
【００３６】
さらに、上記３枚の扁平熱交チューブ１７の扁平チューブ部２０間には、そのチューブ間の隙間に対して、複数組のＰＴＣヒータ１８が、電極板１４および図示省略の絶縁シート等を介して以下に記載の如く組み込まれるようになっている。
電極板１４は、図３，４に示されるように、ＰＴＣ素子１８ａに電力を供給するためのものであり、平面視において、矩形状を呈するアルミ合金製の板材とされている。この電極板１４は、ＰＴＣ素子１８ａを挟んでその両面に、ＰＴＣ素子１８ａの上面に接するように一枚、ＰＴＣ素子１８ａの下面に接するように一枚それぞれ積層されている。これら２枚の電極板１４によって、ＰＴＣ素子１８ａの上面と、下面とが上下から挟み込まれるようになっている。
【００３７】
そして、ＰＴＣ素子１８ａの上面側に配置される電極板１４は、その上面が絶縁部材を介して扁平熱交チューブ１７の下面に接するように配置され、ＰＴＣ素子１８ａの下面側に配置される電極板１４は、その下面が絶縁部材を介して扁平熱交チューブ１７の上面に接するように配置される。本実施形態において、電極板１４は、下段の扁平熱交チューブ１７ｃと中段の扁平熱交チューブ１７ｂとの間、および中段の扁平熱交チューブ１７ｂと上段の扁平熱交チューブ１７ａとの間に各々２枚、合計４枚が配置され、これらの電極板１４で挟まれた状態でＰＴＣヒータ１８が、３枚の扁平熱交チューブ１７の扁平チューブ部２０間にそれぞれ積層配設されるようになっている。
【００３８】
４枚の各電極板１４は、各扁平熱交チューブ１７の扁平チューブ部２０と略同形とされている。各電極板１４には、その長辺側に端子１４ａ（図２参照）が設けられ、この端子１４ａは、各電極板１４を積層したとき、互いに重ならないように、電極板１４の長辺方向に沿って配置されている。つまり、各電極板１４に設けられている端子１４ａは、その長辺方向に少しずつ位置をずらして設けられ、各電極板１４が積層された場合に直列に配列されるように設けられている。各端子１４ａは、上方に突出するように設けられ、制御基板１３に設けられている端子台１３ａに端子接続用ネジ１４ｂを介して接続されるようになっている。
【００３９】
基板サブアッセンブリ１５は、制御基板１３と熱交押え部材１６とを絶縁シート等を挟み込み、例えば４本の基板サブアッセンブリ接続用ネジ１５ａを介して締結することにより一体化したものである。なお、制御基板１３上に設けられているＩＧＢＴ等の半導体スイッチング素子１２は、発熱部品であり、その発熱は、半導体スイッチング素子１２の設置部に対応して制御基板１３に設けられている熱貫通部を経て熱交押え部材１６側に放熱され、扁平熱交チューブ１７内を流通する熱媒体により冷却されるようになっている。
【００４０】
また、基板サブアッセンブリ１５を構成している制御基板１３には、各電極板１４に直列に配列されている４つの端子１４ａに対応して、その一辺に直列に４つの端子台１３ａが配列されている。また、４つの端子台１３ａと両端側に直列に並ぶように、電源ハーネス２７の２分岐されている先端部と接続される２つの電源ハーネス用端子台１３ｃが設けられている。これらの端子台１３ａおよび電源ハーネス用端子台１３ｃは、制御基板１３から下方（または上方）に突出するように設けられている。また、各端子台１３ａおよび電源ハーネス用端子台１３ｃは、積層された扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの長辺に沿って直列に配設されている。
【００４１】
さらに、制御基板１３に設けられている各端子台１３ａおよび電源ハーネス用端子台１３ｃは、ロアケース１１ａの開口部１１ｂよりも少し上方に位置されるように設けられている。これによって、各端子台１３ａおよび電源ハーネス用端子台１３ｃに接続される電極板１４の端子１４ａや電源ハーネス２７の先端部が固定し易い構成とされている。
【００４２】
一方、基板サブアッセンブリ１５を構成している熱交押え部材１６は、平面視において扁平状のアルミ合金製板材とされている。熱交押え部材１６の上面には、上記したように制御基板１３が配置されている。熱交押え部材１６は、各扁平熱交チューブ１７の扁平チューブ部２０および出入口ヘッダ部２１，２２の上面を覆うことができる大きさとされており、その４コーナー部には、熱交押え部材１６をロアケース１１ａのボス部に固定する基板サブアッセンブリ固定用ネジ１５ｂを通す貫通孔が設けられている。
【００４３】
基板サブアッセンブリ１５は、積層された上段の扁平熱交チューブ１７ａの上面に載せられ、熱交押え部材１６の下面が、上段の扁平熱交チューブ１７ａの扁平チューブ部２０および出入口ヘッダ部２１，２２の上面に接するようにして配設されている。この基板サブアッセンブリ１５は、熱交押え部材１６を上記の如くロアケース１１ａ側にネジ止め固定することにより、熱交押え部材１６の下面とロアケース１１ａの内底面との間で、積層された扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの扁平チューブ部２０と、その間に挟まれている各２枚のＰＴＣヒータ１８とを押圧して互いに密着させるとともに、各扁平熱交チューブ１７の出入口ヘッダ部２１，２２に設けられている連通穴２１ａ，２２ａの周りに配設されているシール材（本例では、Ｏリング）２６を密着させて締め付け固定できる構成とされている。
【００４４】
これによって、熱媒体入口路１１ｃから流入された熱媒体は、各扁平熱交チューブ１７の入口ヘッダ部２１から扁平チューブ部２０内へと導入され、扁平チューブ部２０のＵターン流路２４内を流通する間に、ＰＴＣヒータ１８により加熱、昇温されて出口ヘッダ部２２に至り、出口ヘッダ部２２から熱媒体出口路１１ｄを経て外部に流出される流路内を流通されるようになっている。熱媒体加熱装置１０から流出された熱媒体は、熱媒体循環回路１０Ａ（図１参照）を介して放熱器６に供給されるように構成されている。
【００４５】
また、基板サブアッセンブリ１５を構成している熱交押え部材１６は、熱伝導性が良好なアルミ合金材製とされ、その下面が最上段の扁平熱交チューブ１７ａの上面と接触されるように構成されている。これにより、熱交押え部材１６は、上記の如く、扁平熱交チューブ１７内を流れる熱媒体を冷熱源とし、制御基板１３上に設置されているＩＧＢＴ等の半導体スイッチング素子１２を冷却するためのヒートシンクとしても機能されるようになっている。
【００４６】
上記の熱媒体加熱装置１０は、３枚の扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃと上下２組のＰＴＣヒータ１８を、以下のようにしてロアケース１１ａ内に組み込むことができる。まず、ロアケース１１ａの内底面に開口している熱媒体入口路１１ｃおよび熱媒体出口路１１ｄの開口部周りにシール材２６ｃを配置し、その上に最下層の扁平熱交チューブ１７ｃを載せ、この扁平熱交チューブ１７ｃの上面にＰＴＣヒータ１８とシール材２６ｂを配置し、それらの上に中段の扁平熱交チューブ１７ｂを重ね、更に中段の扁平熱交チューブ１７ｂの上面にＰＴＣヒータ１８とシール材２６ａを配置し、その上に上段の扁平熱交チューブ１７ａを重ねることにより、３枚の扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃと上下２組のＰＴＣヒータ１８を、出入口ヘッダ２１，２２の連通穴２１ａ，２２ａ周りにシール材２６ａ，２６ｂ，２６ｃを介装し、多層に積層して組み込むことができる。
【００４７】
こうして３枚の扁平熱交チューブ１７と上下２組のＰＴＣヒータ１８をロアケース１１ａ内底面の所定位置に組み込んだ後、最上端の扁平熱交チューブ１７ａの上面に基板サブアッセンブリ１５を載せ、基板サブアッセンブリ１５の熱交押え部材１６を４本の固定用ネジ１５ｂを介してロアケース１１ａ側のボス部にネジ止め固定することにより、３枚の扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの扁平チューブ部２０と各ＰＴＣヒータ１８および出入口ヘッダ２１，２２の連通穴２１ａ，２２ａ周りに配設された３個のシール材２６ａ，２６ｂ，２６ｃを、熱交押え部材１６の押圧力により互いに密着させた状態でロアケース１１ａ内に組み込むことができる。
【００４８】
その後、熱交押え部材１６の上面に設けられている制御基板１３の端子台１３ａ，１３ｃに対して、電源ハーネス２７の端子および電極板１４の端子１４ａをネジ１３ｂ，１４ｂを介してネジ止め固定するとともに、ＬＶハーネス２８をコネクタ接続することによって電気系統の結線を行い、最後にその上部覆うように、図示省略のアッパケースをロアケース１１ａに対してネジ止め固定することにより、熱媒体加熱装置１０を組み立てることができる。
【００４９】
この熱媒体加熱装置１０は、熱媒体入口路１１ｃを経て入口ヘッダ部２１に流入された熱媒体を３枚の扁平熱交チューブ１７に対し入口ヘッダ部２１で分流して流通させ、ＰＴＣヒータ１８によって加熱した後、出口ヘッダ部２２から熱媒体出口路１１ｄを介して流出させることにより、車両用空調装置１の熱媒体循環回路１０Ａ内を循環される熱媒体の加熱に供することができる。
【００５０】
斯くして、本実施形態の熱媒体加熱装置１０および車両用空調装置１によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態では、連通穴２１ａ，２２ａを有する出入口ヘッダ２１，２２部を備えた複数枚の扁平熱交チューブ１７と複数組のＰＴＣヒータ１８とを多層に積層配設し、それを出入口ヘッダ部２１，２２と連通する熱媒体入口路１１ｃおよび熱媒体出口路１１ｄを備えたケーシング１１内に組み込んだ熱媒体加熱装置１０にあって、ケーシング１１（ロアケース１１ａ）と最下層の扁平熱交チューブ１１ｃの入口ヘッダ部２１および出口ヘッダ部２２との間に配設されるシール材（Ｏリング）２６ｃの径Ｄ１、および該シール材２６ｃでシールされる連通穴２１ａ，２２ａの径Ｄ２を、他層のシール材２６ａ，２６ｂの径ｄ１および連通穴２１ａ，２２ａの径ｄ２よりも大きくしている。
【００５１】
このため、多層に積層された複数枚の扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃ内を流通する熱媒体の全流量が通過することになる、熱媒体入口路１１ｃから扁平熱交チューブ１７ｃの入口ヘッダ部２１への流入部位および扁平熱交チューブ１７ｃの出口ヘッダ部２２から熱媒体出口路１１ｄへの流出部位において、連通穴２１ａ，２２ａの径Ｄ２およびシール材２６ｃの径Ｄ１が大きくされている分だけ、それぞれの部位での流路圧損を低減することができる。これによって、各扁平熱交チューブ１７内を流通する熱媒体の圧損を低減し、ＰＴＣヒータ１８から熱媒体への伝熱効率を高めることができる結果、熱媒体加熱装置１０を高性能化し、小型化することができる。
【００５２】
また、上記した各扁平熱交チューブ１７が、一端側に入口ヘッダ部２１および出口ヘッダ部２２が並設され、入口ヘッダ部２１から流入した熱媒体が他端側のＵターン部２３で折返し、出口ヘッダ部２２から流出されるＵターン流路２４を備えた扁平熱交チューブ１７とされている。このため、扁平熱交チューブの両端に入口ヘッダ部と出口ヘッダ部とを設けた両端タンク構造の扁平熱交チューブを用いたものに比べ、扁平熱交チューブ１７のチューブ長さを短くすることができ、熱媒体加熱装置１０の小型化、低コスト化を図ることができる。
【００５３】
さらに、入口ヘッダ部２１および出口ヘッダ部２２を一端側に並設することで、上記の如くチューブ長さを短縮できる反面、Ｕターン流路２４が形成されることにより流路圧損が大きくなるが、熱媒体の入口ヘッダ部２１への流入部位および出口ヘッダ部２２からの流出部位での流路圧損を低減し、扁平熱交チューブ１７内での流路圧損を可及的に小さくすることができる。このため、Ｕターン流路２４を備えた扁平熱交チューブ１７の特長を最大限活かし、熱媒体加熱装置１０を小型化することができるとともに、熱媒体の圧損低減により、該熱媒体加熱装置１０を高性能化することができる。
【００５４】
また、本実施形態では、熱媒体入口路１１ｃおよび熱媒体出口路１１ｄが、ケーシング１１の底面から水平方向に延長されており、各扁平熱交チューブ１７の入口ヘッダ部２１および出口ヘッダ部２２に対して上方に向って連通されている。このため、熱媒体入口路１１ｃから扁平熱交チューブ１７ｃの入口ヘッダ部２１への熱媒体の流入部位および扁平熱交チューブ１７ｃの出口ヘッダ部２２から熱媒体出口路１１ｄへの熱媒体の流出部位が湾曲された流路となり、熱媒体の流れが偏った流れとなるが、該部位の連通穴２１ａ，２２ａの径Ｄ２およびシール材２６ｃの径Ｄ１が大きくされていることから、該部での流路圧損を効果的に低減することができる。従って、熱媒体入口路１１ｃおよび熱媒体出口路１１ｄを水平配置とし、熱媒体加熱装置１０を小型化することができるとともに、流路圧損の低減により、熱媒体加熱装置１０を高性能化することができる。
【００５５】
また、扁平熱交チューブ１７の出口ヘッダ部２２から熱媒体出口路１１ｄへの熱媒体の流出部位が湾曲された流路となり、その湾曲部のケーシングの成形上、エッジ部１１ｆが形成されるが、該エッジ部１１ｆをその開口部に配設されるシール材（Ｏリング）２６ｃｅｘに設けられた舌部２６ｄにより滑らかな曲面とすることができる。このため、エッジ部１１ｆでの熱媒体の流れの剥離を防止し、圧損を低減することができ、これによっても熱媒体加熱装置１０の性能を向上することができる。
【００５６】
また、上記熱媒体入口路１１ｃおよび熱媒体出口路１１ｄが、ケーシング１１から同一方向に延長された構成とされているため、熱媒体加熱装置１０に対して同一方向から熱媒体の循環回路１０Ａを接続することができる。従って、熱媒体の循環回路１０Ａの引き回しを簡素化、容易化し、熱媒体加熱装置１０の車両への搭載性を向上することができる。
【００５７】
さらに、本実施形態の車両用空調装置１によれば、空気流路２中に配設されている放熱器６へと循環される熱媒体を、圧損を低減してＰＴＣヒータ１８から熱媒体への伝熱効率を高めることにより、小型・高性能化された熱媒体加熱装置１０により加熱し、循環させることができる。このため、車両用空調装置１における空調性能、特に暖房性能の向上を図ることができるとともに、車両に対する空調装置１の搭載性を向上することができる。
【００５８】
なお、本発明は、上記実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。例えば、上記した実施形態では、扁平熱交チューブ１７を３層に積層し、各々の間にＰＴＣヒータ１８を組み込んだ構成としているが、これに限らず、扁平熱交チューブ１７およびＰＴＣヒータ１８の積層枚数を増減してもよいことはもちろんである。また、ケーシング１１を樹脂成形品とした例について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、アルミ合金等の金属製としてもよいことは云うまでもない。
【符号の説明】
【００５９】
１ 車両用空調装置
６ 放熱器
１０ 熱媒体加熱装置
１０Ａ 熱媒体循環回路
１１ ケーシング
１１ｃ 熱媒体入口路
１１ｄ 熱媒体出口路
１７，１７ａ，１７ｂ，１７ｃ 扁平熱交チューブ
１８ ＰＴＣヒータ
２１ 入口ヘッダ部
２１ａ 連通穴
２２ 出口ヘッダ部
２２ａ 連通穴
２３ Ｕターン部
２４ Ｕターン流路
２６，２６ａ，２６ｂ，２６ｃ シール材
Ｄ１ ケーシングと最下層の扁平熱交チューブ間のシール材の径
Ｄ２ 最下層の扁平熱交チューブの連通穴の径
ｄ１ 他層の扁平熱交チューブ間のシール材の径
ｄ２ 他層の扁平熱交チューブの連通穴の径
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＴＣヒータを用いて熱媒体を加熱する熱媒体加熱装置およびそれを備えた車両用空調装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車やハイブリッド車等に適用される車両用空調装置にあって、暖房用の熱源となる被加熱媒体を加熱する熱媒体加熱装置の１つに、正特性サーミスタ素子（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ；以下、ＰＴＣ素子という。）を発熱要素とするＰＴＣヒータを用いたものが知られている。このような熱媒体加熱装置において、特許文献１には、熱媒体の入口および出口を備えたハウジング内を加熱室と熱媒体の循環室とに分割する多数の隔壁を設け、該隔壁により区画された加熱室側に隔壁と接するようにＰＴＣ加熱素子を挿入設置し、隔壁を挟んで循環室側を流通する熱媒体を加熱するようにしたものが提示されている。
【０００３】
また、特許文献２には、ＰＴＣ素子を挟んでその両面に電極板、絶縁層および伝熱層を設けて平板状のＰＴＣヒータを構成し、該ＰＴＣヒータの両面に、熱媒体の入口および出口を備えた互いに連通されている一対の熱媒体流通ボックスを積層するとともに、更にその外面側に制御基板を収容する基板収容ボックスおよび蓋体を設けた積層構造の熱媒体加熱装置が提示されている。
【０００４】
しかし、特許文献１のものでは、伝熱面となる隔壁間にＰＴＣ加熱素子を密着させて挿入設置するのは難しく、隔壁とＰＴＣ加熱素子間の接触熱抵抗が大きくなり、伝熱効率が低下するという課題があった。また、特許文献２のものでは、ＰＴＣヒータと熱媒体流通ボックスとの密着性を高め、接触熱抵抗を低減させることができるが、ＰＴＣヒータを多層配置することが困難なため、平面面積が大きくなるとともに、熱媒体流通ボックスや専用の基板収容ボックスが必要で、小型軽量化、低コスト化には限界があった。
【０００５】
そこで、扁平構造の熱交チューブを用い、該扁平熱交チューブとＰＴＣヒータとを多層に積層した熱交エレメントをケーシング内に組み込んだ構成の熱媒体加熱装置が開発されている。かかる構成の熱交エレメントでは、扁平熱交チューブに設けられている熱媒体が流出入する入口ヘッダ部および出口ヘッダ部の連通穴同士を互いに連通させ、その連通穴の周りをシールする必要がある。このような技術として、例えば、特許文献３に示されるように、連通穴の周りにＯリングを配設したもの、特許文献４に示されるように、連通部材を配設しそれをロウ付けしたもの等が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−７１０６号公報
【特許文献２】特開２００８−５６０４４号公報
【特許文献３】特開２０１０−２０９４号公報
【特許文献４】特許第４１００３２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の如く、連通穴の周りをＯリング等のシール材でシールする場合、以下のような課題がある。扁平熱交チューブは、通常、扁平チューブ部と入口ヘッダ部および出口ヘッダ部が一体にプレス成形されたアルミ合金材製の薄い一対の成形プレート部材を重ね合わせ、ロウ付けすることにより構成されるので、Ｏリング等のシール材を設置する部位の周囲に、出入口ヘッダ部同士の接触面を成形するためのプレス型設置スペースが必要となる。このため、制約された大きさの出入口ヘッダ部において、熱媒体が流通される連通穴の径が縮小される傾向があり、出入口ヘッダ部での圧損が増大し、性能が低下する等の課題があった。特に、熱媒体の全流量が通過することになる、ケーシング側の熱媒体入口路および熱媒体出口路と接続される最下層の扁平熱交チューブの出入口ヘッダ部での圧損が大きくなり易かった。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、扁平熱交チューブとＰＴＣヒータとを多層に積層した熱媒体加熱装置にあって、その出入口ヘッダ部での熱媒体の圧損を低減し、性能向上を図った熱媒体加熱装置およびそれを備えた車両用空調装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記した課題を解決するために、本発明の熱媒体加熱装置およびそれを備えた車両用空調装置は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる熱媒体加熱装置は、入口ヘッダ部から流入した熱媒体が扁平チューブ部を流通後、出口ヘッダ部から流出される複数枚の扁平熱交チューブと、前記入口ヘッダ部および出口ヘッダ部に設けられている連通穴周りに配設され、前記扁平熱交チューブが複数枚積層されることで互いに連通される前記連通穴周りをシールするシール材と、積層される複数枚の前記扁平熱交チューブ間に組み込まれるＰＴＣヒータと、底面に前記扁平熱交チューブの前記入口ヘッダ部および出口ヘッダ部と連通する熱媒体入口路および熱媒体出口路が設けられ、その内底面に前記扁平熱交チューブおよび前記ＰＴＣヒータが多層に積層されて組み込まれるケーシングと、を備え、前記ケーシングと最下層の前記扁平熱交チューブの前記入口ヘッダ部および出口ヘッダ部との間に配設される前記シール材の径および該シール材でシールされる前記連通穴の径が、他層のシール材の径および連通穴の径よりも大きくされていることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、連通穴を有する出入口ヘッダ部を備えた扁平熱交チューブとＰＴＣヒータとを多層に積層し、それを出入口ヘッダ部と連通する熱媒体入口路および熱媒体出口路を備えたケーシング内に組み込んだ熱媒体加熱装置にあって、ケーシングと最下層の扁平熱交チューブの入口ヘッダ部および出口ヘッダ部との間に配設されるシール材の径および該シール材でシールされる連通穴の径を、他層のシール材の径および連通穴の径よりも大きくした構成としているため、多層に積層された複数枚の扁平熱交チューブ内を流通する熱媒体の全流量が通過することになる、熱媒体入口路から扁平熱交チューブの入口ヘッダ部への流入部位および扁平熱交チューブの出口ヘッダ部から熱媒体出口路への流出部位において、連通穴の径およびシール材の径が大きくされている分だけ、それぞれの部位での流路圧損を低減することができる。これによって、複数の扁平熱交チューブ内を流通する熱媒体の圧損を低減し、ＰＴＣヒータから熱媒体への伝熱効率を向上させることができる結果、熱媒体加熱装置を高性能化し、小型化することができる。
【００１１】
さらに、本発明の熱媒体加熱装置は、上記の熱媒体加熱装置において、前記扁平熱交チューブは、一端側に前記入口ヘッダ部および前記出口ヘッダ部が並設され、前記入口ヘッダ部から流入した熱媒体が前記扁平チューブ部を流通した後、他端側のＵターン部で折返し、再び前記扁平チューブ部を流通した後、前記出口ヘッダ部から流出されるＵターン流路を備えた扁平熱交チューブとされていることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、扁平熱交チューブが、一端側に入口ヘッダ部および出口ヘッダ部が並設され、入口ヘッダ部から流入した熱媒体が他端側のＵターン部で折返し、出口ヘッダ部から流出されるＵターン流路を備えた扁平熱交チューブとされているため、入口ヘッダ部および出口ヘッダ部を一端側に並設することでチューブ長さを短縮できる反面、Ｕターン流路が形成されることで流路圧損が大きくなる扁平熱交チューブにあって、熱媒体の入口ヘッダ部への流入部位および出口ヘッダ部からの流出部位での流路圧損を低減し、扁平熱交チューブ内での流路圧損を可及的に小さくすることができる。従って、Ｕターン流路を備えた扁平熱交チューブの特長を最大限活かし、熱媒体加熱装置を小型化することができるとともに、熱媒体の圧損低減により、該熱媒体加熱装置を高性能化することができる。
【００１３】
さらに、本発明の熱媒体加熱装置は、上述のいずれかの熱媒体加熱装置において、前記熱媒体入口路および前記熱媒体出口路は、前記ケーシングの底面に沿って水平方向に延長されており、前記扁平熱交チューブの前記入口ヘッダ部および前記出口ヘッダ部に対して上方に向って連通されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、熱媒体入口路および熱媒体出口路が、ケーシングの底面から水平方向に延長されており、扁平熱交チューブの入口ヘッダ部および出口ヘッダ部に対して上方に向って連通されているため、熱媒体入口路から扁平熱交チューブの入口ヘッダ部への熱媒体の流入部位および扁平熱交チューブの出口ヘッダ部から熱媒体出口路への熱媒体の流出部位が湾曲された流路となり、熱媒体の流れが偏った流れとなるが、該部位の連通穴径およびシール材の径が大きくされていることから、該部での流路圧損を効果的に低減することができる。従って、熱媒体入口路および熱媒体出口路を水平配置とし、熱媒体加熱装置を小型化することができるとともに、流路圧損の低減により、該熱媒体加熱装置を高性能化することができる。
【００１５】
さらに、本発明の熱媒体加熱装置は、上述のいずれかの熱媒体加熱装置において、前記熱媒体入口路および前記熱媒体出口路は、前記ケーシングから同一方向に延長されていることを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、熱媒体入口路および熱媒体出口路が、ケーシングから同一方向に延長されているため、熱媒体加熱装置に対して同一方向から熱媒体の循環回路を接続することができる。従って、熱媒体の循環回路の引き回しを簡素化、容易化し、熱媒体加熱装置の車両への搭載性を向上することができる。
【００１７】
さらに、本発明にかかる車両用空調装置は、空気流路中に配設されている放熱器に対して、熱媒体加熱装置で加熱された熱媒体が循環可能に構成されている車両用空調装置において、前記熱媒体加熱装置が、上述のいずれかの熱媒体加熱装置とされていることを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、空気流路中に配設されている放熱器へと循環される熱媒体を、その圧損を低減してＰＴＣヒータから熱媒体への伝熱効率を高めることにより、小型・高性能化を図った熱媒体加熱装置により加熱し、循環させることができる。従って、車両用空調装置における空調性能、特に暖房性能の向上を図ることができるとともに、車両に対する空調装置の搭載性を向上することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の熱媒体加熱装置によると、多層に積層された複数枚の扁平熱交チューブ内を流通する熱媒体の全流量が通過することになる、熱媒体入口路から扁平熱交チューブの入口ヘッダ部への流入部位および扁平熱交チューブの出口ヘッダ部から熱媒体出口路への流出部位において、連通穴の径およびシール材の径が大きくされている分だけ、それぞれの部位での流路圧損を低減することができるため、複数枚の扁平熱交チューブ内を流通する熱媒体の圧損を低減し、ＰＴＣヒータから熱媒体への伝熱効率を向上させることができる結果、熱媒体加熱装置を高性能化、小型化することができる。
【００２０】
また、本発明の車両用空調装置によると、空気流路中に配設されている放熱器へと循環される熱媒体を、小型・高性能化された熱媒体加熱装置により加熱し、循環させることができるため、車両用空調装置における空調性能、特に暖房性能の向上を図ることができるとともに、車両に対する空調装置の搭載性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る熱媒体加熱装置を備えた車両用空調装置の概略構成図である。
【図２】図１に示す熱媒体加熱装置の組み立て手順を説明するための分解斜視図である。
【図３】図２に示す熱媒体加熱装置の熱媒体入口路に沿った縦断面図である。
【図４】図２に示す熱媒体加熱装置の熱媒体出口路に沿った縦断面図である。
【図５】図４に示す熱媒体加熱装置のロアケースのみの斜視図である。
【図６】図５に示すロアケースの熱媒体出口路の周りに配設されるＯリングの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、本発明の一実施形態について、図１ないし図６を参照して説明する。
図１には、本発明の一実施形態に係る熱媒体加熱装置を備えた車両用空調装置の概略構成図が示されている。
車両用空調装置１は、外気または車室内空気を取り込んで温調した後、それを車室内へと導くための空気流通路２を形成するケーシング３を備えている。
【００２３】
このケーシング３の内部には、空気流通路２の上流側から下流側にかけて順次、外気または車室内空気を吸い込んで昇圧し、それを下流側へと圧送するブロア４と、該ブロア４により圧送される空気を冷却する冷却器５と、冷却器５を通過して冷却された空気を加熱する放熱器６と、放熱器６を通過する空気量と放熱器６をバイパスする空気量との流量割合を調整し、その下流側でエアミックスすることにより、温調風の温度を調節するエアミックスダンパ７とが設置されている。
【００２４】
ケーシング３の下流側は、図示省略された吹き出しモード切替えダンパおよびダクトを介して温調された空気を車室内に吹き出す複数の吹き出し口に接続されている。
冷却器５は、図示省略された圧縮機、凝縮器、膨張弁等と共に冷媒回路を構成し、膨張弁で断熱膨張された冷媒を蒸発させることにより、そこを通過する空気を冷却するものである。また、放熱器６は、タンク８、ポンプ９および熱媒体加熱装置１０とともに熱媒体循環回路１０Ａを構成し、熱媒体加熱装置１０で高温に加熱された熱媒体（例えば、不凍液、温水等）がポンプ９を介して循環されることにより、そこを通過する空気を加温するものである。
【００２５】
図２には、図１に示された熱媒体加熱装置１０の組み立て手順を説明するための分解斜視図が示され、図３には、該熱媒体加熱装置１０の熱媒体入口路に沿った縦断面図、図４には、該熱媒体加熱装置１０の熱媒体出口路に沿った縦断面図が示されている。
熱媒体加熱装置１０は、図２に示されるように、制御基板１３と、複数枚の電極板１４（図３，図４参照）と、制御基板１３上に配設されたＩＧＢＴ等の複数個の半導体スイッチング素子１２（図３参照）と、熱交押え部材１６と、複数枚（例えば、３枚）の扁平熱交チューブ１７と、複数組のＰＴＣ素子１８ａ（図３，図４参照）と、これらの制御基板１３、電極板１４、半導体スイッチング素子１２、扁平熱交チューブ１７、熱交押え部材１６、ＰＴＣ素子１８ａ等を収容するケーシング１１とを備えている。
【００２６】
なお、上記電極板１４、ＰＴＣ素子１８ａおよび絶縁部材（図示せず）等によってＰＴＣヒータ１８が構成されている。
ケーシング１１は、上半部と下半部とに２分割されており、上半部を構成するアッパケース（図示省略）と、下半部を構成するロアケース１１ａとを備えている。このアッパケースおよびロアケース１１ａの内部には、ロアケース１１ａの上方からロアケース１１ａの開口部１１ｂにアッパケースを載置することによって、上記制御基板１３、半導体スイッチング素子１２、電極板１４、熱交押え部材１６、複数枚の扁平熱交チューブ１７および複数組のＰＴＣヒータ１８等を収容する空間が形成されている。
【００２７】
ロアケース１１ａの底面には、積層された３枚の扁平熱交チューブ１７に導入される熱媒体を導くための熱媒体入口路１１ｃおよび扁平熱交チューブ１７内を流通した熱媒体を導出するための熱媒体出口路１１ｄが一体に形成されている。この熱媒体入口路１１ｃおよび熱媒体出口路１１ｄは、ロアケース１１ａの底面から同一の水平方向に互いに平行に延長され、ロアケース１１ａの一端から側方に突出されている。なお、アッパケースおよびロアケース１１ａは、その内部空間に収容される扁平熱交チューブ１７を構成しているアルミ合金材と線膨張が近い樹脂材料（例えば、ＰＰＳ）により成形されている。このように、ケーシング１１を樹脂材料で構成することにより、軽量化を図ることができる。
【００２８】
また、ロアケース１１ａの下面には、電源ハーネス２７およびＬＶハーネス２８の先端部を貫通するための電源ハーネス用孔およびＬＶハーネス用孔（いずれも図示省略）が開口されている。電源ハーネス２７は、制御基板１３および半導体スイッチング素子１２を介してＰＴＣヒータ１８に電力を供給するものであり、先端部が２又状に分岐され、制御基板１３に設けられている２つの電源ハーネス用端子台１３ｃに電極ハーネス接続用ネジ１３ｂを介してネジ止め可能とされている。また、ＬＶハーネス２８は、制御基板１３に制御用の信号を送信するものであり、その先端部は、制御基板１３にコネクタ接続可能とされている。
【００２９】
半導体スイッチング素子１２および制御基板１３は、上位制御装置（ＥＣＵ）からの指令に基づいて複数組のＰＴＣヒータ１８に対する通電制御を行う制御系を構成するものであり、ＩＧＢＴ等の複数個の半導体スイッチング素子１２を介して複数組のＰＴＣヒータ１８に対する通電状態が切替え可能な構成とされている。そして、この複数組のＰＴＣヒータ１８をその両面側から挟み込むように複数枚の扁平熱交チューブ１７が積層されるようになっている。
【００３０】
扁平熱交チューブ１７は、アルミ合金材製のチューブであり、図２ないし図４に示されるように、３枚の扁平熱交チューブ１７が互いに平行になるように、下段、中段および上段の扁平熱交チューブ１７ｃ、１７ｂ、１７ａの順に積層されるようになっている。これらの扁平熱交チューブ１７は、図２ないし図４に示されるように、扁平チューブ部２０の一端部に入口ヘッダ部２１および出口ヘッダ部２２が並設され、他端部に熱媒体流れをＵターンさせるＵターン部２３が形成されているとともに、扁平チューブ部２０に入口ヘッダ部２１からＵターン部２３を経て出口ヘッダ部２２に至るＵターン流路２４が形成された構成とされている。
【００３１】
扁平熱交チューブ１７は、扁平チューブ部２０と入口ヘッダ部２１および出口ヘッダ部２２が一体成形されたアルミ合金材製の薄い一対の成形プレート部材２５ａ，２５ｂを重ね合わせ、ロウ付け接合したものである。入口ヘッダ部２１および出口ヘッダ部２２の厚さ方向寸法は、Ｕターン流路２４を形成している扁平チューブ部２０の厚さ方向寸法よりも厚くされており、３枚の扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃを積層したとき、扁平チューブ部２０間に所定寸法の隙間が形成されるようになっている。この隙間に、上下両面を電極板１４および図示省略の絶縁体等によってサンドイッチされたＰＴＣヒータ１８が挟み込まれることにより、３枚の扁平熱交チューブ１７と２組のＰＴＣヒータ１８が多層に積層されるようになっている。
【００３２】
また、各扁平熱交チューブ１７は、積層されたとき、図３，４に示されるように、入口ヘッダ部２１および出口ヘッダ部２２同士が互いに密着され、入口ヘッダ部２１および出口ヘッダ部２２に設けられている連通穴２１ａ，２２ａ同士が互いに連通されるようになっている。この際、各連通穴２１ａ，２２ａは、その周りに配設されるＯリング、ガスケット、液状ガスケット等のシール材２６（本例では、Ｏリングを用いられている。）によってシールされるようになっている。
【００３３】
シール材（Ｏリング）２６は、扁平熱交チューブ１７ａと扁平熱交チューブ１７ｂの出入口ヘッダ部２１，２２間、扁平熱交チューブ１７ｂと扁平熱交チューブ１７ｃの出入口ヘッダ部２１，２２間、および扁平熱交チューブ１７ｃの出入口ヘッダ部２１，２２とロアケース１１ａの内底面間において、扁平熱交チューブ１７ｂ，１７ｃを構成する成形プレート部材２５ｂ側の連通穴２１ａ，２２ａ周り、およびロアケース１１ａの内底面に形成されているシール材２６の配設部位に設置されるようになっている。
【００３４】
このシール材（Ｏリング）２６のうち、扁平熱交チューブ１７ｂ，１７ｃの出入口ヘッダ部２１，２２の連通穴２１ａ，２２ａ周りに設けられるシール材２６ａ，２６ｂは、出入口ヘッダ部２１、２２のシール材２６の配設部位の周囲に、出入口ヘッダ部２１，２２同士の接触面を成形するためのプレス型設置スペースが必要なことから、制約された大きさの出入口ヘッダ部２１，２２において、接触面よりも小さい径ｄ１のシール材（Ｏリング）２６ａ，２６ｂとする必要がある。また、連通穴２１ａ，２２ａの穴径ｄ２は、そのシール材２６ａ，２６ｂの径ｄ１よりも更に小さく（ｄ２＜ｄ１）されることになる。
【００３５】
一方、最下層の扁平熱交チューブ１７ｃの出入口ヘッダ部２１，２２とロアケース１１ａとの間に配設されるシール材（Ｏリング）２６ｃは、その配設部位がロアケース１１ａ側に設けられていることから、上記のような制約を受けることがなく、シール材２６ｃの径Ｄ１および連通穴２１ａ，２２ａの穴径Ｄ２を可及的に大きくし、それぞれを、ｄ１＜Ｄ１、ｄ２＜Ｄ２とすることができる。また、シール材（Ｏリング）２６ｃのうち、出口ヘッダ部２２側のシール材（Ｏリング）２６ｃｅｘは、図５，６に示されるように、ロアケース１１ａに設けられた熱媒体出口路１１ｄの開口部１１ｅに形成されるエッジ１１ｆを滑らかな湾曲面となす舌部２６ｄが一体に設けられた構成とされている。なお、上記エッジ１１ｆは、ロアケース１１ａの成形時、湾曲面に成形することは困難である。
【００３６】
さらに、上記３枚の扁平熱交チューブ１７の扁平チューブ部２０間には、そのチューブ間の隙間に対して、複数組のＰＴＣヒータ１８が、電極板１４および図示省略の絶縁シート等を介して以下に記載の如く組み込まれるようになっている。
電極板１４は、図３，４に示されるように、ＰＴＣ素子１８ａに電力を供給するためのものであり、平面視において、矩形状を呈するアルミ合金製の板材とされている。この電極板１４は、ＰＴＣ素子１８ａを挟んでその両面に、ＰＴＣ素子１８ａの上面に接するように一枚、ＰＴＣ素子１８ａの下面に接するように一枚それぞれ積層されている。これら２枚の電極板１４によって、ＰＴＣ素子１８ａの上面と、下面とが上下から挟み込まれるようになっている。
【００３７】
そして、ＰＴＣ素子１８ａの上面側に配置される電極板１４は、その上面が絶縁部材を介して扁平熱交チューブ１７の下面に接するように配置され、ＰＴＣ素子１８ａの下面側に配置される電極板１４は、その下面が絶縁部材を介して扁平熱交チューブ１７の上面に接するように配置される。本実施形態において、電極板１４は、下段の扁平熱交チューブ１７ｃと中段の扁平熱交チューブ１７ｂとの間、および中段の扁平熱交チューブ１７ｂと上段の扁平熱交チューブ１７ａとの間に各々２枚、合計４枚が配置され、これらの電極板１４で挟まれた状態でＰＴＣヒータ１８が、３枚の扁平熱交チューブ１７の扁平チューブ部２０間にそれぞれ積層配設されるようになっている。
【００３８】
４枚の各電極板１４は、各扁平熱交チューブ１７の扁平チューブ部２０と略同形とされている。各電極板１４には、その長辺側に端子１４ａ（図２参照）が設けられ、この端子１４ａは、各電極板１４を積層したとき、互いに重ならないように、電極板１４の長辺方向に沿って配置されている。つまり、各電極板１４に設けられている端子１４ａは、その長辺方向に少しずつ位置をずらして設けられ、各電極板１４が積層された場合に直列に配列されるように設けられている。各端子１４ａは、上方に突出するように設けられ、制御基板１３に設けられている端子台１３ａに端子接続用ネジ１４ｂを介して接続されるようになっている。
【００３９】
基板サブアッセンブリ１５は、制御基板１３と熱交押え部材１６とを絶縁シート等を挟み込み、例えば４本の基板サブアッセンブリ接続用ネジ１５ａを介して締結することにより一体化したものである。なお、制御基板１３上に設けられているＩＧＢＴ等の半導体スイッチング素子１２は、発熱部品であり、その発熱は、半導体スイッチング素子１２の設置部に対応して制御基板１３に設けられている熱貫通部を経て熱交押え部材１６側に放熱され、扁平熱交チューブ１７内を流通する熱媒体により冷却されるようになっている。
【００４０】
また、基板サブアッセンブリ１５を構成している制御基板１３には、各電極板１４に直列に配列されている４つの端子１４ａに対応して、その一辺に直列に４つの端子台１３ａが配列されている。また、４つの端子台１３ａと両端側に直列に並ぶように、電源ハーネス２７の２分岐されている先端部と接続される２つの電源ハーネス用端子台１３ｃが設けられている。これらの端子台１３ａおよび電源ハーネス用端子台１３ｃは、制御基板１３から下方（または上方）に突出するように設けられている。また、各端子台１３ａおよび電源ハーネス用端子台１３ｃは、積層された扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの長辺に沿って直列に配設されている。
【００４１】
さらに、制御基板１３に設けられている各端子台１３ａおよび電源ハーネス用端子台１３ｃは、ロアケース１１ａの開口部１１ｂよりも少し上方に位置されるように設けられている。これによって、各端子台１３ａおよび電源ハーネス用端子台１３ｃに接続される電極板１４の端子１４ａや電源ハーネス２７の先端部が固定し易い構成とされている。
【００４２】
一方、基板サブアッセンブリ１５を構成している熱交押え部材１６は、平面視において扁平状のアルミ合金製板材とされている。熱交押え部材１６の上面には、上記したように制御基板１３が配置されている。熱交押え部材１６は、各扁平熱交チューブ１７の扁平チューブ部２０および出入口ヘッダ部２１，２２の上面を覆うことができる大きさとされており、その４コーナー部には、熱交押え部材１６をロアケース１１ａのボス部に固定する基板サブアッセンブリ固定用ネジ１５ｂを通す貫通孔が設けられている。
【００４３】
基板サブアッセンブリ１５は、積層された上段の扁平熱交チューブ１７ａの上面に載せられ、熱交押え部材１６の下面が、上段の扁平熱交チューブ１７ａの扁平チューブ部２０および出入口ヘッダ部２１，２２の上面に接するようにして配設されている。この基板サブアッセンブリ１５は、熱交押え部材１６を上記の如くロアケース１１ａ側にネジ止め固定することにより、熱交押え部材１６の下面とロアケース１１ａの内底面との間で、積層された扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの扁平チューブ部２０と、その間に挟まれている各２枚のＰＴＣヒータ１８とを押圧して互いに密着させるとともに、各扁平熱交チューブ１７の出入口ヘッダ部２１，２２に設けられている連通穴２１ａ，２２ａの周りに配設されているシール材（本例では、Ｏリング）２６を密着させて締め付け固定できる構成とされている。
【００４４】
これによって、熱媒体入口路１１ｃから流入された熱媒体は、各扁平熱交チューブ１７の入口ヘッダ部２１から扁平チューブ部２０内へと導入され、扁平チューブ部２０のＵターン流路２４内を流通する間に、ＰＴＣヒータ１８により加熱、昇温されて出口ヘッダ部２２に至り、出口ヘッダ部２２から熱媒体出口路１１ｄを経て外部に流出される流路内を流通されるようになっている。熱媒体加熱装置１０から流出された熱媒体は、熱媒体循環回路１０Ａ（図１参照）を介して放熱器６に供給されるように構成されている。
【００４５】
また、基板サブアッセンブリ１５を構成している熱交押え部材１６は、熱伝導性が良好なアルミ合金材製とされ、その下面が最上段の扁平熱交チューブ１７ａの上面と接触されるように構成されている。これにより、熱交押え部材１６は、上記の如く、扁平熱交チューブ１７内を流れる熱媒体を冷熱源とし、制御基板１３上に設置されているＩＧＢＴ等の半導体スイッチング素子１２を冷却するためのヒートシンクとしても機能されるようになっている。
【００４６】
上記の熱媒体加熱装置１０は、３枚の扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃと上下２組のＰＴＣヒータ１８を、以下のようにしてロアケース１１ａ内に組み込むことができる。まず、ロアケース１１ａの内底面に開口している熱媒体入口路１１ｃおよび熱媒体出口路１１ｄの開口部周りにシール材２６ｃを配置し、その上に最下層の扁平熱交チューブ１７ｃを載せ、この扁平熱交チューブ１７ｃの上面にＰＴＣヒータ１８とシール材２６ｂを配置し、それらの上に中段の扁平熱交チューブ１７ｂを重ね、更に中段の扁平熱交チューブ１７ｂの上面にＰＴＣヒータ１８とシール材２６ａを配置し、その上に上段の扁平熱交チューブ１７ａを重ねることにより、３枚の扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃと上下２組のＰＴＣヒータ１８を、出入口ヘッダ２１，２２の連通穴２１ａ，２２ａ周りにシール材２６ａ，２６ｂ，２６ｃを介装し、多層に積層して組み込むことができる。
【００４７】
こうして３枚の扁平熱交チューブ１７と上下２組のＰＴＣヒータ１８をロアケース１１ａ内底面の所定位置に組み込んだ後、最上端の扁平熱交チューブ１７ａの上面に基板サブアッセンブリ１５を載せ、基板サブアッセンブリ１５の熱交押え部材１６を４本の固定用ネジ１５ｂを介してロアケース１１ａ側のボス部にネジ止め固定することにより、３枚の扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの扁平チューブ部２０と各ＰＴＣヒータ１８および出入口ヘッダ２１，２２の連通穴２１ａ，２２ａ周りに配設された３個のシール材２６ａ，２６ｂ，２６ｃを、熱交押え部材１６の押圧力により互いに密着させた状態でロアケース１１ａ内に組み込むことができる。
【００４８】
その後、熱交押え部材１６の上面に設けられている制御基板１３の端子台１３ａ，１３ｃに対して、電源ハーネス２７の端子および電極板１４の端子１４ａをネジ１３ｂ，１４ｂを介してネジ止め固定するとともに、ＬＶハーネス２８をコネクタ接続することによって電気系統の結線を行い、最後にその上部覆うように、図示省略のアッパケースをロアケース１１ａに対してネジ止め固定することにより、熱媒体加熱装置１０を組み立てることができる。
【００４９】
この熱媒体加熱装置１０は、熱媒体入口路１１ｃを経て入口ヘッダ部２１に流入された熱媒体を３枚の扁平熱交チューブ１７に対し入口ヘッダ部２１で分流して流通させ、ＰＴＣヒータ１８によって加熱した後、出口ヘッダ部２２から熱媒体出口路１１ｄを介して流出させることにより、車両用空調装置１の熱媒体循環回路１０Ａ内を循環される熱媒体の加熱に供することができる。
【００５０】
斯くして、本実施形態の熱媒体加熱装置１０および車両用空調装置１によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態では、連通穴２１ａ，２２ａを有する出入口ヘッダ２１，２２部を備えた複数枚の扁平熱交チューブ１７と複数組のＰＴＣヒータ１８とを多層に積層配設し、それを出入口ヘッダ部２１，２２と連通する熱媒体入口路１１ｃおよび熱媒体出口路１１ｄを備えたケーシング１１内に組み込んだ熱媒体加熱装置１０にあって、ケーシング１１（ロアケース１１ａ）と最下層の扁平熱交チューブ１１ｃの入口ヘッダ部２１および出口ヘッダ部２２との間に配設されるシール材（Ｏリング）２６ｃの径Ｄ１、および該シール材２６ｃでシールされる連通穴２１ａ，２２ａの径Ｄ２を、他層のシール材２６ａ，２６ｂの径ｄ１および連通穴２１ａ，２２ａの径ｄ２よりも大きくしている。
【００５１】
このため、多層に積層された複数枚の扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃ内を流通する熱媒体の全流量が通過することになる、熱媒体入口路１１ｃから扁平熱交チューブ１７ｃの入口ヘッダ部２１への流入部位および扁平熱交チューブ１７ｃの出口ヘッダ部２２から熱媒体出口路１１ｄへの流出部位において、連通穴２１ａ，２２ａの径Ｄ２およびシール材２６ｃの径Ｄ１が大きくされている分だけ、それぞれの部位での流路圧損を低減することができる。これによって、各扁平熱交チューブ１７内を流通する熱媒体の圧損を低減し、ＰＴＣヒータ１８から熱媒体への伝熱効率を高めることができる結果、熱媒体加熱装置１０を高性能化し、小型化することができる。
【００５２】
また、上記した各扁平熱交チューブ１７が、一端側に入口ヘッダ部２１および出口ヘッダ部２２が並設され、入口ヘッダ部２１から流入した熱媒体が他端側のＵターン部２３で折返し、出口ヘッダ部２２から流出されるＵターン流路２４を備えた扁平熱交チューブ１７とされている。このため、扁平熱交チューブの両端に入口ヘッダ部と出口ヘッダ部とを設けた両端タンク構造の扁平熱交チューブを用いたものに比べ、扁平熱交チューブ１７のチューブ長さを短くすることができ、熱媒体加熱装置１０の小型化、低コスト化を図ることができる。
【００５３】
さらに、入口ヘッダ部２１および出口ヘッダ部２２を一端側に並設することで、上記の如くチューブ長さを短縮できる反面、Ｕターン流路２４が形成されることにより流路圧損が大きくなるが、熱媒体の入口ヘッダ部２１への流入部位および出口ヘッダ部２２からの流出部位での流路圧損を低減し、扁平熱交チューブ１７内での流路圧損を可及的に小さくすることができる。このため、Ｕターン流路２４を備えた扁平熱交チューブ１７の特長を最大限活かし、熱媒体加熱装置１０を小型化することができるとともに、熱媒体の圧損低減により、該熱媒体加熱装置１０を高性能化することができる。
【００５４】
また、本実施形態では、熱媒体入口路１１ｃおよび熱媒体出口路１１ｄが、ケーシング１１の底面から水平方向に延長されており、各扁平熱交チューブ１７の入口ヘッダ部２１および出口ヘッダ部２２に対して上方に向って連通されている。このため、熱媒体入口路１１ｃから扁平熱交チューブ１７ｃの入口ヘッダ部２１への熱媒体の流入部位および扁平熱交チューブ１７ｃの出口ヘッダ部２２から熱媒体出口路１１ｄへの熱媒体の流出部位が湾曲された流路となり、熱媒体の流れが偏った流れとなるが、該部位の連通穴２１ａ，２２ａの径Ｄ２およびシール材２６ｃの径Ｄ１が大きくされていることから、該部での流路圧損を効果的に低減することができる。従って、熱媒体入口路１１ｃおよび熱媒体出口路１１ｄを水平配置とし、熱媒体加熱装置１０を小型化することができるとともに、流路圧損の低減により、熱媒体加熱装置１０を高性能化することができる。
【００５５】
また、扁平熱交チューブ１７の出口ヘッダ部２２から熱媒体出口路１１ｄへの熱媒体の流出部位が湾曲された流路となり、その湾曲部のケーシングの成形上、エッジ部１１ｆが形成されるが、該エッジ部１１ｆをその開口部に配設されるシール材（Ｏリング）２６ｃｅｘに設けられた舌部２６ｄにより滑らかな曲面とすることができる。このため、エッジ部１１ｆでの熱媒体の流れの剥離を防止し、圧損を低減することができ、これによっても熱媒体加熱装置１０の性能を向上することができる。
【００５６】
また、上記熱媒体入口路１１ｃおよび熱媒体出口路１１ｄが、ケーシング１１から同一方向に延長された構成とされているため、熱媒体加熱装置１０に対して同一方向から熱媒体の循環回路１０Ａを接続することができる。従って、熱媒体の循環回路１０Ａの引き回しを簡素化、容易化し、熱媒体加熱装置１０の車両への搭載性を向上することができる。
【００５７】
さらに、本実施形態の車両用空調装置１によれば、空気流路２中に配設されている放熱器６へと循環される熱媒体を、圧損を低減してＰＴＣヒータ１８から熱媒体への伝熱効率を高めることにより、小型・高性能化された熱媒体加熱装置１０により加熱し、循環させることができる。このため、車両用空調装置１における空調性能、特に暖房性能の向上を図ることができるとともに、車両に対する空調装置１の搭載性を向上することができる。
【００５８】
なお、本発明は、上記実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。例えば、上記した実施形態では、扁平熱交チューブ１７を３層に積層し、各々の間にＰＴＣヒータ１８を組み込んだ構成としているが、これに限らず、扁平熱交チューブ１７およびＰＴＣヒータ１８の積層枚数を増減してもよいことはもちろんである。また、ケーシング１１を樹脂成形品とした例について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、アルミ合金等の金属製としてもよいことは云うまでもない。
【符号の説明】
【００５９】
１ 車両用空調装置
６ 放熱器
１０ 熱媒体加熱装置
１０Ａ 熱媒体循環回路
１１ ケーシング
１１ｃ 熱媒体入口路
１１ｄ 熱媒体出口路
１７，１７ａ，１７ｂ，１７ｃ 扁平熱交チューブ
１８ ＰＴＣヒータ
２１ 入口ヘッダ部
２１ａ 連通穴
２２ 出口ヘッダ部
２２ａ 連通穴
２３ Ｕターン部
２４ Ｕターン流路
２６，２６ａ，２６ｂ，２６ｃ シール材
Ｄ１ ケーシングと最下層の扁平熱交チューブ間のシール材の径
Ｄ２ 最下層の扁平熱交チューブの連通穴の径
ｄ１ 他層の扁平熱交チューブ間のシール材の径
ｄ２ 他層の扁平熱交チューブの連通穴の径
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口ヘッダ部から流入した熱媒体が扁平チューブ部を流通後、出口ヘッダ部から流出される複数枚の扁平熱交チューブと、
前記入口ヘッダ部および出口ヘッダ部に設けられている連通穴周りに配設され、前記扁平熱交チューブが複数枚積層されることで互いに連通される前記連通穴周りをシールするシール材と、
積層される複数枚の前記扁平熱交チューブ間に組み込まれるＰＴＣヒータと、
底面に前記扁平熱交チューブの前記入口ヘッダ部および出口ヘッダ部と連通する熱媒体入口路および熱媒体出口路が設けられ、その内底面に前記扁平熱交チューブおよび前記ＰＴＣヒータが多層に積層されて組み込まれるケーシングと、を備え、
前記ケーシングと最下層の前記扁平熱交チューブの前記入口ヘッダ部および出口ヘッダ部との間に配設される前記シール材の径および該シール材でシールされる前記連通穴の径が、他層のシール材の径および連通穴の径よりも大きくされていることを特徴とする熱媒体加熱装置。
【請求項２】
前記扁平熱交チューブは、一端側に前記入口ヘッダ部および前記出口ヘッダ部が並設され、前記入口ヘッダ部から流入した熱媒体が前記扁平チューブ部を流通した後、他端側のＵターン部で折返し、再び前記扁平チューブ部を流通した後、前記出口ヘッダ部から流出されるＵターン流路を備えた扁平熱交チューブとされていることを特徴とする請求項１に記載の熱媒体加熱装置。
【請求項３】
前記熱媒体入口路および前記熱媒体出口路は、前記ケーシングの底面に沿って水平方向に延長されており、前記扁平熱交チューブの前記入口ヘッダ部および前記出口ヘッダ部に対して上方に向って連通されていることを特徴とする請求項１または２に記載の熱媒体加熱装置。
【請求項４】
前記熱媒体入口路および前記熱媒体出口路は、前記ケーシングから同一方向に延長されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の熱媒体加熱装置。
【請求項５】
空気流路中に配設されている放熱器に対して、熱媒体加熱装置で加熱された熱媒体が循環可能に構成されている車両用空調装置において、
前記熱媒体加熱装置が、請求項１ないし４のいずれかに記載の熱媒体加熱装置とされていることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項１】
入口ヘッダ部から流入した熱媒体が扁平チューブ部を流通後、出口ヘッダ部から流出される複数枚の扁平熱交チューブと、
前記入口ヘッダ部および出口ヘッダ部に設けられている連通穴周りに配設され、前記扁平熱交チューブが複数枚積層されることで互いに連通される前記連通穴周りをシールするシール材と、
積層される複数枚の前記扁平熱交チューブ間に組み込まれるＰＴＣヒータと、
底面に前記扁平熱交チューブの前記入口ヘッダ部および出口ヘッダ部と連通する熱媒体入口路および熱媒体出口路が設けられ、その内底面に前記扁平熱交チューブおよび前記ＰＴＣヒータが多層に積層されて組み込まれるケーシングと、を備え、
前記ケーシングと最下層の前記扁平熱交チューブの前記入口ヘッダ部および出口ヘッダ部との間に配設される前記シール材の径および該シール材でシールされる前記連通穴の径が、他層のシール材の径および連通穴の径よりも大きくされていることを特徴とする熱媒体加熱装置。
【請求項２】
前記扁平熱交チューブは、一端側に前記入口ヘッダ部および前記出口ヘッダ部が並設され、前記入口ヘッダ部から流入した熱媒体が前記扁平チューブ部を流通した後、他端側のＵターン部で折返し、再び前記扁平チューブ部を流通した後、前記出口ヘッダ部から流出されるＵターン流路を備えた扁平熱交チューブとされていることを特徴とする請求項１に記載の熱媒体加熱装置。
【請求項３】
前記熱媒体入口路および前記熱媒体出口路は、前記ケーシングの底面に沿って水平方向に延長されており、前記扁平熱交チューブの前記入口ヘッダ部および前記出口ヘッダ部に対して上方に向って連通されていることを特徴とする請求項１または２に記載の熱媒体加熱装置。
【請求項４】
前記熱媒体入口路および前記熱媒体出口路は、前記ケーシングから同一方向に延長されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の熱媒体加熱装置。
【請求項５】
空気流路中に配設されている放熱器に対して、熱媒体加熱装置で加熱された熱媒体が循環可能に構成されている車両用空調装置において、
前記熱媒体加熱装置が、請求項１ないし４のいずれかに記載の熱媒体加熱装置とされていることを特徴とする車両用空調装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−６００９８（Ｐ２０１３−６００９８Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９９４９４（Ｐ２０１１−１９９４９４）
【出願日】平成２３年９月１３日（２０１１．９．１３）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１３日（２０１１．９．１３）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]