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】小型高性能化を図るとともに、出・入口ヘッダ部の密着性を向上し、出・入口ヘッダ部に設けられている連通穴周りのシール性を確保することができる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】扁平熱交チューブ１７とＰＴＣヒータとを多層に積層し、その一面側を熱交押え部材により押圧してケーシング１１の内底面に締め付け固定した熱媒体加熱装置１０において、熱交押え部材を締め付け固定するボス部１１ｅを、扁平熱交チューブ１７の４コーナー部に対応したケーシング１１の４隅のデッドスペース部に設けるとともに、該４隅のボス部１１ｅ以外の第５ボス部１１ｆを、扁平熱交チューブ１７の出・入口ヘッダ部２１，２２間であって、該出・入口ヘッダ部２１，２２側の２隅に設けられているボス部１１ｅの中心と、該ボス部１１ｅと対応する出・入口ヘッダ部２１，２２の中心を通る線の交点付近に設けた。
【解決手段】扁平熱交チューブ１７とＰＴＣヒータとを多層に積層し、その一面側を熱交押え部材により押圧してケーシング１１の内底面に締め付け固定した熱媒体加熱装置１０において、熱交押え部材を締め付け固定するボス部１１ｅを、扁平熱交チューブ１７の４コーナー部に対応したケーシング１１の４隅のデッドスペース部に設けるとともに、該４隅のボス部１１ｅ以外の第５ボス部１１ｆを、扁平熱交チューブ１７の出・入口ヘッダ部２１，２２間であって、該出・入口ヘッダ部２１，２２側の２隅に設けられているボス部１１ｅの中心と、該ボス部１１ｅと対応する出・入口ヘッダ部２１，２２の中心を通る線の交点付近に設けた。
【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、低コスト化するには限界があった。
【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換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。また、このような積層構造の熱交換エレメントを用いたものにおいて、特許文献３には、積層された扁平熱交チューブに対して積層方向から圧縮荷重をかけて組み立て製造することにより、扁平熱交チューブ間に積層されている被冷却部品と扁平熱交チューブとを密着させることができるようにしたものが開示されている。
【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】
上記の如く、扁平熱交チューブとＰＴＣヒータとを多層に積層したエレメントを用いたものでは、それを押圧して組み付けることにより、両者間の接触熱抵抗を低減し、伝熱効率を向上することができる。しかしながら、扁平熱交チューブの一端側に設けられている入口ヘッダ部および出口ヘッダ部の連通穴周りをＯリング等のシール材によりシールするには、出・入口ヘッダ部の直上部を押圧してシール材を密着させることが望ましく、この場合、押圧用の部材を出・入口ヘッダ部の直上部で締め付け固定する必要がある。
【０００８】
然るに、押圧用の部材を出・入口ヘッダ部の直上部で締め付け固定するには、熱交換エレメント等を収容設置するケーシング側に設けられるボス部を、図４（Ｂ）に示されるように、出・入口ヘッダ部の両側位置に配設する必要があり、このため、ケーシング幅が大きくなって熱媒体加熱装置が大型化してしまい、狭いエンジンルーム内に設置されることから、小型化のニーズが非常に高い車両用空調装置の熱媒体加熱装置として、車両への搭載性が低下する等の課題があった。
【０００９】
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、ケーシング幅を小さくして熱媒体加熱装置をコンパクト化し、小型高性能化するとともに、出・入口ヘッダ部の密着性を向上し、出・入口ヘッダ部に設けられている連通穴周りのシール性を確保することができる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】
【００１０】
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、一端側に入口ヘッダ部および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他端側のＵターン部で折返し、前記出口ヘッダ部から流出される略長方形状をなす複数枚の扁平熱交チューブと、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、前記扁平熱交チューブおよび前記ＰＴＣヒータが交互に多層に積層されて組み込まれるケーシングと、多層に積層された前記扁平熱交チューブの一面側を押圧し、前記ケーシングの内底面に対して締め付け固定する熱交押え部材と、を備えた熱媒体加熱装置であって、前記熱交押え部材を締め付け固定するボス部を、前記扁平熱交チューブの４コーナー部に対応した前記ケーシングの４隅のデッドスペース部に設けるとともに、該４隅のボス部以外の第５ボス部を、前記扁平熱交チューブの前記出・入口ヘッダ部間であって、該出・入口ヘッダ部側の２隅に設けられている前記ボス部の中心と、該ボス部と対応する前記出・入口ヘッダ部の中心とを通る線の交点付近に設けたことを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、扁平熱交チューブとＰＴＣヒータとが交互に多層に積層され、その扁平熱交チューブの一面側が熱交押え部材により押圧されてケーシングの内底面に締め付け固定される熱媒体加熱装置にあって、熱交押え部材を締め付け固定するボス部を、扁平熱交チューブの４コーナー部に対応したケーシングの４隅のデッドスペース部に設けるとともに、該４隅のボス部以外の第５ボス部を、扁平熱交チューブの出・入口ヘッダ部間であって、該出・入口ヘッダ部側の２隅に設けられているボス部の中心と、該ボス部と対応する出・入口ヘッダ部の中心を通る線の交点付近に設けた構成としているため、熱交押え部材をケーシング側に締め付け固定するボス部を４隅のデッドスペース部に設けたことによって、入口ヘッダ部の中心と出口ヘッダ部の中心とを結ぶ線の延長線上の扁平熱交チューブの両側にボス部を設けた場合に比べ、その延長線方向のケーシング幅寸法を小さくすることができるとともに、出・入口ヘッダ部側のボス部をケーシングの２隅のデッドスペース部に設けたとしても、その２隅のボス部と出・入口ヘッダ部間に設けられた第５ボス部との間で熱交押え部材を締め付け固定することにより、該熱交押え部材を介して出・入口ヘッダ部をその中心を通る線上でケーシングの内底面に対して押圧することができる。従って、ケーシング幅を小さくして熱媒体加熱装置をコンパクト化し、小型高性能化することができるとともに、出・入口ヘッダ部の密着性を向上し、出・入口ヘッダ部に設けられている連通穴周りのシール性を確保することができる。
【００１２】
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の前記入口ヘッダ部間および前記出口ヘッダ部間には、各々の連通穴周りをシールするシール材が、前記熱交押え部材による前記出・入口ヘッダ部の押圧により密着シールされるように設置されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、扁平熱交チューブの入口ヘッダ部間および出口ヘッダ部間に、各々の連通穴周りをシールするシール材が、熱交押え部材による出・入口ヘッダ部の押圧により密着シールされるように設置されているため、出・入口ヘッダ部の連通穴周りに設置されているＯリングや液状ガスケット等のシール材を、出・入口ヘッダ部の中心を通る線上で熱交押え部材を締め付け該出・入口ヘッダ部を押圧することにより、その全周を略均一に押圧して密着させることができる。従って、シール材によるシール性を確保し、熱媒体の漏れ防止に対する信頼性を向上することができる。
【００１４】
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、前記第５ボス部は、前記ケーシングの内底面に、複数枚の前記扁平熱交チューブの前記出・入口ヘッダ部間のスペースに設けられている開口部を貫通してその上面側に突出されるように設けられていることを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、第５ボス部が、ケーシングの内底面に、複数枚の扁平熱交チューブの出・入口ヘッダ部間のスペースに設けられている開口部を貫通してその上面側に突出されるように設けられているため、第５ボス部に対しても、他の４隅のボス部と同様に熱交押え部材をネジ等で締め付け固定することにより、ケーシングの２隅のデッドスペース部に設けられている２隅のボス部と第５ボス部との間で、出・入口ヘッダ部を各々の中心を通る線上で熱交押え部材を介してケーシングの内底面に対して押圧することができる。従って、Ｏリングや液状ガスケット等のシール材を確実に密着させ、連通穴周りのシール性を確保することができる。
【００１６】
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、前記出・入口ヘッダ部の間隔は、前記ケーシングの底面に前記出・入口ヘッダ部の連通穴と連通するように設けられ、その底面から互いに平行に延長されている熱媒体入口流路および熱媒体出口流路のホース接続時に必要な最小流路間ピッチと略同一間隔とされていることを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、出・入口ヘッダ部の間隔が、ケーシングの底面に出・入口ヘッダ部の連通穴と連通するように設けられ、その底面から互いに平行に延長されている熱媒体入口流路および熱媒体出口流路のホース接続時に必要な最小流路間ピッチと略同一間隔とされているため、熱媒体入口流路および熱媒体出口流路に対して接続される熱媒体循環用ホースの接続スペースを確保した状態で、出・入口ヘッダ部の間隔をその最小流路間ピッチと略同一間隔とすることにより、ケーシングの幅寸法を扁平熱交チューブ、熱交押え部材等を収容設置するための最小幅寸法とすることができる。従って、熱媒体加熱装置の外形寸法を更に小さくし、小型高性能化することができるとともに、車両に対する搭載性を向上することができる。
【００１８】
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。
【００１９】
本発明によれば、空気流路中に配設されている放熱器に循環される熱媒体を、上述のようにケーシング内のデッドスペースを減少して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、車両用空調装置の空調性能、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】
【００２０】
本発明の熱媒体加熱装置によると、熱交押え部材をケーシング側に締め付け固定するボス部を４隅のデッドスペース部に設けたことにより、入口ヘッダ部の中心と出口ヘッダ部の中心とを結ぶ線の延長線上の扁平熱交チューブの両側にボス部を設けた場合に比べ、その延長線方向のケーシング幅寸法を小さくすることができるとともに、出・入口ヘッダ部側のボス部をケーシングの２隅のデッドスペース部に設けたとしても、その２隅のボス部と出・入口ヘッダ部間に設けられた第５ボス部との間で熱交押え部材を締め付け固定することにより、該熱交押え部材を介して出・入口ヘッダ部をその中心を通る線上でケーシングの内底面に対して押圧することができるため、ケーシング幅を小さくして熱媒体加熱装置をコンパクト化し、小型高性能化することができる。また、出・入口ヘッダ部の密着性を向上し、出・入口ヘッダ部に設けられている連通穴周りのシール性を確保することができる。
【００２１】
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に循環される熱媒体を、ケーシング内のデッドスペースを減少して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ため、車両用空調装置の空調性能、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】
【００２２】
【図１】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（または熱媒体出口路）に沿った縦断面相当図である。
【図４】図２に示す熱媒体加熱装置のケーシングに対する扁平熱交チューブの収納設置状態を示す平面視図（Ａ）とその比較例の平面視図（Ｂ）である。
【図５】図４中のＡ−Ａ断面相当図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、本発明の一実施形態について、図１ないし図５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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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（または熱媒体出口路）に沿った縦断面相当図が示されている。
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３参照）と、制御基板１３上に設けられたＩＧＢＴ等の複数個のパワートランジスタ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３参照）と、複数枚の絶縁シート１９と、これら制御基板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および熱伝導性絶縁シート１９等を収容するケーシング１１とを備えている。
【００２７】
なお、上記の電極板１４、ＰＴＣ素子１８ａおよび熱伝導性絶縁シード１９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るようになっている。
【００２８】
ロアケース１１ａの底面には、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流路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流路１１ｄが一体に形成されている。この熱媒体入口流路１１ｃおよび熱媒体出口流路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、その内部に収容される扁平熱交チューブ１７を構成するアルミ合金材と線膨張が近い樹脂材（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。
【００２９】
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およびパワートランジスタ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にコネクタを介して接続可能とされている。
【００３０】
パワートランジスタ１２および制御基板１３は、上位の制御装置（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回路を構成するものであり、ＩＧＢＴ等の複数個のパワートランジスタ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。
【００３１】
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が形成される構成とされている。
【００３２】
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と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。この出・入口ヘッダ部２１，２２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および熱伝導性絶縁シート１９等で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って、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。
【００３３】
また、扁平熱交チューブ１７は、積層されたとき、図３、図５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リングが用いられている。）によってシールされるようになっている。
【００３４】
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。
【００３５】
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および熱伝導性絶縁シート１９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、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、図３に示されるように、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。
【００３６】
そして、ＰＴＣ素子１８ａの上面側に配置される電極板１４は、その上面が熱伝導性絶縁シート１９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、その下面が熱伝導性絶縁シート１９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ている。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間にそれぞれ熱伝導性絶縁シート１９を介して積層されるようになっている。
【００３７】
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。
【００３８】
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とを熱伝導性絶縁シート２９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されたものである。なお、制御基板１３上に設けられているＩＧＢＴ等のパワートランジスタ１２は、発熱電気部品であり、その発熱は、パワートランジスタ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３０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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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が設置されている。熱交押え部材１６は、図２、図３に示されるように、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１１ｅに固定する基板サブアッセンブリ固定用ネジ１５ｂを通す貫通穴１６ａが設けられている。
【００４２】
基板サブアッセンブリ１５は、積層された最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の下面が最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配置される。該基板サブアッセンブリ１５は、熱交押え部材１６をロアケース１１ａ側のボス部１１ｅ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１７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。
【００４３】
これにより、熱媒体入口流路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内に導入され、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から熱媒体出口流路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。
【００４４】
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。これによって、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等のパワートランジスタ（発熱電気部品）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。
【００４５】
さらに、熱交押え部材１６をケーシング１１にネジ止め固定するボス部１１ｅは、図４（Ａ）に示されるように、ロアケース１１ａの４隅のデッドスペース部に設けられる。つまり、この４つのボス部１１ｅは、４コーナー部がＲ形状とされている扁平熱交チューブ１７の４コーナー部に対応したロアケース１１ａの４隅のデッドスペース部を利用して設けられており、これによって、ケーシング１１の幅寸法（図４（Ａ）の上下方向寸法）を極力小さめにしている。一方、ロアケース１１ａの４隅のデッドスペース部に４つのボス部１１ｅを設けることにより、出・入口ヘッダ部２１，２２をその中心を通る線上で熱交押え部材１６により押圧することができなくなる。
【００４６】
そこで、本実施形態では、４隅のボス部１１ｅ以外の第５ボス部１１ｆを、扁平熱交チューブ１７の出・入口ヘッダ部２１，２２間であって、その出・入口ヘッダ部２１，２２側の２隅に設けられているボス部１１ｅの中心と、該ボス部１１ｅと対応する出・入口ヘッダ部２１，２２の中心とを通る線の交点付近に設け、この第５ボス部１１ｆと、出・入口ヘッダ部２１，２２側の２隅に設けられているボス部１１ｅとの間で熱交押え部材１６を締め付け固定することにより、出・入口ヘッダ部２１，２２をその中心を通る線上で熱交押え部材１６を介して押圧可能な構成としている。
【００４７】
第５ボス部１１ｆは、図５に示されるように、３枚の扁平熱交チューブ１７の出・入口ヘッダ部２１，２２間のスペースに設けられている開口部３１を貫通するように、ロアケース１１ａの内底面より上方に立ち上げられている。該第５ボス部１１ｆの上面は、他の４隅のボス部１１ｅと同一高さとされており、他のボス部１１ｅと同様、５本目の基板サブアッセンブリ固定用ネジ１５ｂを介して熱交押え部材１６が締め付け固定されるように構成されている。
【００４８】
なお、ケーシング１１の幅寸法を小さくするには、出・入口ヘッダ部２１，２２間の間隔を小さくすればよいが、その間隔を小さくすると、出・入口ヘッダ部２１，２２と連通するようにロアケース１１ａの底面に設けられている熱媒体入口流路１１ｃと熱媒体出口流路１１ｄ間の間隔が小さくなり、熱媒体循環用ホースの接続スペースを確保することが困難となる。このため、熱媒体入口流路１１ｃと熱媒体出口流路１１ｄとの間には、最小流路間ピッチＰが存在し、その最小流路間ピッチＰより出・入口ヘッダ部２１，２２間の間隔を小さくすることができない。
【００４９】
従って、ケーシング１１の幅寸法を小さくするには、出・入口ヘッダ部２１，２２間の間隔を最小流路間ピッチＰと略同一間隔とした上で、熱交押え部材１６を締め付け固定するためのボス部１１ｅ，１１ｆを如何に配設するかにかかっており、図４（Ｂ）に示される比較例ように、入口ヘッダ部２１の中心と出口ヘッダ部２２の中心とを結ぶ線の延長線上の扁平熱交チューブ１７の両側位置にボス部１１ｅを設けたものに比べ、図４（Ａ）に示すように、４隅のボス部１１ｅと第５ボス部１１ｆとを設けた構成の方が、ケーシング１１内のデットスペースを縮小できることから、その分だけケーシング１１を小型化することができる。
【００５０】
以上に説明の熱媒体加熱装置１０は、３枚の扁平熱交チューブ１７および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２６を配置し、その上に下段の扁平熱交チューブ１７ｃを載置する。この下段の扁平熱交チューブ１７ｃの上面に、ＰＴＣヒータ１８およびシール材２６を配置し、そ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２６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とを、出・入口ヘッダ部２１，２２の連通穴２１ａ，２２ａ周りにシール材２６を介装しながら、多層に積層して組み込むことができる。
【００５１】
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５本の固定用ネジ１５ｂを介してロアケース１１ａ側のボス部１１ｅ，１１ｆに締付け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・入口ヘッダ部２１，２２の連通穴２１ａ，２２ａ周りに配設された３個のシール材２６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。
【００５２】
この際、出・入口ヘッダ部２１，２２については、該出・入口ヘッダ部２１，２２側の２コーナー部に対応して設けられている２隅のボス部１１ｅと、第５ボス部１１ｆとの間で熱交押え部材１６を締め付け固定することにより、それぞれの中心を通る線上で出・入口ヘッダ部２１，２２を締め付けることができる。従って、出・入口ヘッダ部２１，２２の連通穴２１ａ，２２ａ周りに配設されているシール材（Ｏリング）２６を全周に亘り略均一に押圧して密着せしめることができる。
【００５３】
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等をコネクタ接続することにより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。
【００５４】
この熱媒体加熱装置１０は、熱媒体入口流路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１７ａ、１７ｂ、１７ｃに対して、入口ヘッダ部２１により分流してそれぞれ流通させ、複数組のＰＴＣヒータ１８で加熱した後、出口ヘッダ部２２で合流させ、熱媒体出口流路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用に供することができる。
【００５５】
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、出・入口ヘッダ部２１，２２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とを多層に積層し、それを出・入口ヘッダ部２１，２２と連通する熱媒体入口流路１１ｃおよび熱媒体出口流路１１ｄを備えたケーシング１１内に組み込み、その最上段の扁平熱交チューブ１７の一面側を熱交押え部材１６で押圧してケーシング１１の内底面に締め付け固定している熱媒体加熱装置１０にあって、熱交押え部材１６を締め付け固定するためのボス部１１ｅを、扁平熱交チューブ１７の４コーナー部に対応したケーシング１１の４隅のデッドスペース部に設けるとともに、この４隅のボス部１１ｅ以外の第５ボス部１１ｆを、扁平熱交チューブ１７の出・入口ヘッダ部２１，２２間であって、該出・入口ヘッダ部２１，２２側の２隅に設けられているボス部１１ｅの中心と、該ボス部１１ｅと対応する出・入口ヘッダ部２１，２２の中心とを通る線の交点付近に設けた構成としている。
【００５６】
このように、熱交押え部材１６をケーシング１１側に締め付け固定するボス部１１ｅをケーシング１１の４隅のデッドスペース部に設けたことによって、入口ヘッダ部２１の中心と出口ヘッダ部２２の中心とを結ぶ線の延長線上の扁平熱交チューブ１７の両側にボス部を設けた図４（Ｂ）に示す比較例に比べ、その延長線方向におけるケーシング１１の幅寸法を小さくすることができる。また、出・入口ヘッダ部２１，２２側のボス部１１ｅをケーシング１１の２隅のデッドスペース部に設けたとしても、その２隅のボス部１１ｅと出・入口ヘッダ部２１，２２間に設けられた第５ボス部１１ｆとの間で熱交押え部材１６を締め付け固定することにより、熱交押え部材１６を介して出・入口ヘッダ部２１，２２をその中心を通る線上でケーシング１１の内底面に対して押圧することができる。
【００５７】
従って、ケーシング１１内のデッドスペースを縮小することで、そのケーシング幅を小さくして熱媒体加熱装置１０をコンパクト化し、熱媒体加熱装置１０の小型高性能化を図ることができるとともに、出・入口ヘッダ部２１，２２の密着性を向上し、出・入口ヘッダ部２１，２２に設けられている連通穴２１ａ，２２ａ周りのシール性を確保することができる。
【００５８】
また、複数枚の扁平熱交チューブ１７の入口ヘッダ部２１間および出口ヘッダ部２２間に、各々の連通穴２１ａ，２２ａ周りをシールするシール材２６が、熱交押え部材１６による出・入口ヘッダ部２１，２２の押圧によって密着シールされるように設置されているため、出・入口ヘッダ部２１，２２の連通穴２１ａ，２２ａ周りに設置されているＯリングや液状ガスケット等のシール材２６を、出・入口ヘッダ部２１，２２の中心を通る線上において熱交押え部材１６を締め付け固定し、出・入口ヘッダ部２１，２２を押圧することにより、その全周を略均一に押圧して密着させることができる。従って、シール材２６によるシール性を確保し、熱媒体の漏れ防止に対する信頼性を向上することができる。
【００５９】
また、上記第５ボス部１１ｆは、ケーシング１１の内底面に、複数枚の扁平熱交チューブ１７の出・入口ヘッダ部２１，２２間のスペースに設けられている開口部３１を貫通してその上面側に突出されるように設けられている。このため、該第５ボス部１１ｆに対しても、他の４隅のボス部１１ｅと同様に熱交押え部材１６をネジ１５ｂで締め付け固定することによって、ケーシング１１の２隅のデッドスペース部に設けられている２隅のボス部１１ｅと第５ボス部１１ｆとの間で、出・入口ヘッダ部２１，２２を各々の中心を通る線上において熱交押え部材１６によりケーシング１１の内底面に対して押圧することができる。従って、Ｏリングや液状ガスケット等のシール材２６を確実に密着させ、連通穴２１ａ，２２ａ周りのシール性を確保することができる。
【００６０】
さらに、本実施形態では、出・入口ヘッダ部２１，２２の間隔を、ケーシング１１の底面に出・入口ヘッダ部２１，２２の連通穴２１ａ，２２ａと連通するように設けられ、その底面から互いに平行に延長されている熱媒体入口流路１１ｃおよび熱媒体出口流路１１ｄのホース接続時に必要な最小流路間ピッチＰと略同一間隔としている。このため、熱媒体入口流路１１ｃおよび熱媒体出口流路１１ｄに対して接続される熱媒体循環回路１０Ａの一部を構成する熱媒体循環用ホースの接続スペースを確保した状態で、出・入口ヘッダ部２１，２２の間隔をその最小流路間ピッチＰと略同一間隔とすることで、ケーシング１１の幅寸法を扁平熱交チューブ１７、熱交押え部材１６等を収容設置するための最小幅寸法とすることができる。従って、熱媒体加熱装置１０の外形寸法を更に小さくし、小型高性能化することができるとともに、車両に対する搭載性を向上することができる。
【００６１】
また、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に対して循環される熱媒体を、ケーシング１１内のデッドスペースを減少して小型高性能化を図った熱媒体加熱装置１０により加熱し、循環させることができるため、車両用空調装置１の空調性能、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。
【００６２】
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。
【００６３】
さらに、上記実施形態では、ケーシング１１（ロアケース１１ａ）に設けられている熱媒体入口流路１１ｃおよび熱媒体出口流路１１ｄを、その底面から側方に水平に互いに平行に延長している例について説明したが、これら熱媒体入口流路１１ｃおよび熱媒体出口流路１１ｄの延長方向は、これに限定されるものではなく、例えば、鉛直下向きに延長する等、上記以外の構成としてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
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 熱媒体入口流路
１１ｄ 熱媒体出口流路
１１ｅ ボス部
１１ｆ 第５ボス部
１６ 熱交押え部材
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
２６ シール材
３１ 開口部
Ｐ 最小流路間ピッチ
【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、低コスト化するには限界があった。
【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換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。また、このような積層構造の熱交換エレメントを用いたものにおいて、特許文献３には、積層された扁平熱交チューブに対して積層方向から圧縮荷重をかけて組み立て製造することにより、扁平熱交チューブ間に積層されている被冷却部品と扁平熱交チューブとを密着させることができるようにしたものが開示されている。
【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】
上記の如く、扁平熱交チューブとＰＴＣヒータとを多層に積層したエレメントを用いたものでは、それを押圧して組み付けることにより、両者間の接触熱抵抗を低減し、伝熱効率を向上することができる。しかしながら、扁平熱交チューブの一端側に設けられている入口ヘッダ部および出口ヘッダ部の連通穴周りをＯリング等のシール材によりシールするには、出・入口ヘッダ部の直上部を押圧してシール材を密着させることが望ましく、この場合、押圧用の部材を出・入口ヘッダ部の直上部で締め付け固定する必要がある。
【０００８】
然るに、押圧用の部材を出・入口ヘッダ部の直上部で締め付け固定するには、熱交換エレメント等を収容設置するケーシング側に設けられるボス部を、図４（Ｂ）に示されるように、出・入口ヘッダ部の両側位置に配設する必要があり、このため、ケーシング幅が大きくなって熱媒体加熱装置が大型化してしまい、狭いエンジンルーム内に設置されることから、小型化のニーズが非常に高い車両用空調装置の熱媒体加熱装置として、車両への搭載性が低下する等の課題があった。
【０００９】
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、ケーシング幅を小さくして熱媒体加熱装置をコンパクト化し、小型高性能化するとともに、出・入口ヘッダ部の密着性を向上し、出・入口ヘッダ部に設けられている連通穴周りのシール性を確保することができる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】
【００１０】
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、一端側に入口ヘッダ部および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他端側のＵターン部で折返し、前記出口ヘッダ部から流出される略長方形状をなす複数枚の扁平熱交チューブと、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、前記扁平熱交チューブおよび前記ＰＴＣヒータが交互に多層に積層されて組み込まれるケーシングと、多層に積層された前記扁平熱交チューブの一面側を押圧し、前記ケーシングの内底面に対して締め付け固定する熱交押え部材と、を備えた熱媒体加熱装置であって、前記熱交押え部材を締め付け固定するボス部を、前記扁平熱交チューブの４コーナー部に対応した前記ケーシングの４隅のデッドスペース部に設けるとともに、該４隅のボス部以外の第５ボス部を、前記扁平熱交チューブの前記出・入口ヘッダ部間であって、該出・入口ヘッダ部側の２隅に設けられている前記ボス部の中心と、該ボス部と対応する前記出・入口ヘッダ部の中心とを通る線の交点付近に設けたことを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、扁平熱交チューブとＰＴＣヒータとが交互に多層に積層され、その扁平熱交チューブの一面側が熱交押え部材により押圧されてケーシングの内底面に締め付け固定される熱媒体加熱装置にあって、熱交押え部材を締め付け固定するボス部を、扁平熱交チューブの４コーナー部に対応したケーシングの４隅のデッドスペース部に設けるとともに、該４隅のボス部以外の第５ボス部を、扁平熱交チューブの出・入口ヘッダ部間であって、該出・入口ヘッダ部側の２隅に設けられているボス部の中心と、該ボス部と対応する出・入口ヘッダ部の中心を通る線の交点付近に設けた構成としているため、熱交押え部材をケーシング側に締め付け固定するボス部を４隅のデッドスペース部に設けたことによって、入口ヘッダ部の中心と出口ヘッダ部の中心とを結ぶ線の延長線上の扁平熱交チューブの両側にボス部を設けた場合に比べ、その延長線方向のケーシング幅寸法を小さくすることができるとともに、出・入口ヘッダ部側のボス部をケーシングの２隅のデッドスペース部に設けたとしても、その２隅のボス部と出・入口ヘッダ部間に設けられた第５ボス部との間で熱交押え部材を締め付け固定することにより、該熱交押え部材を介して出・入口ヘッダ部をその中心を通る線上でケーシングの内底面に対して押圧することができる。従って、ケーシング幅を小さくして熱媒体加熱装置をコンパクト化し、小型高性能化することができるとともに、出・入口ヘッダ部の密着性を向上し、出・入口ヘッダ部に設けられている連通穴周りのシール性を確保することができる。
【００１２】
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の前記入口ヘッダ部間および前記出口ヘッダ部間には、各々の連通穴周りをシールするシール材が、前記熱交押え部材による前記出・入口ヘッダ部の押圧により密着シールされるように設置されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、扁平熱交チューブの入口ヘッダ部間および出口ヘッダ部間に、各々の連通穴周りをシールするシール材が、熱交押え部材による出・入口ヘッダ部の押圧により密着シールされるように設置されているため、出・入口ヘッダ部の連通穴周りに設置されているＯリングや液状ガスケット等のシール材を、出・入口ヘッダ部の中心を通る線上で熱交押え部材を締め付け該出・入口ヘッダ部を押圧することにより、その全周を略均一に押圧して密着させることができる。従って、シール材によるシール性を確保し、熱媒体の漏れ防止に対する信頼性を向上することができる。
【００１４】
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、前記第５ボス部は、前記ケーシングの内底面に、複数枚の前記扁平熱交チューブの前記出・入口ヘッダ部間のスペースに設けられている開口部を貫通してその上面側に突出されるように設けられていることを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、第５ボス部が、ケーシングの内底面に、複数枚の扁平熱交チューブの出・入口ヘッダ部間のスペースに設けられている開口部を貫通してその上面側に突出されるように設けられているため、第５ボス部に対しても、他の４隅のボス部と同様に熱交押え部材をネジ等で締め付け固定することにより、ケーシングの２隅のデッドスペース部に設けられている２隅のボス部と第５ボス部との間で、出・入口ヘッダ部を各々の中心を通る線上で熱交押え部材を介してケーシングの内底面に対して押圧することができる。従って、Ｏリングや液状ガスケット等のシール材を確実に密着させ、連通穴周りのシール性を確保することができる。
【００１６】
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、前記出・入口ヘッダ部の間隔は、前記ケーシングの底面に前記出・入口ヘッダ部の連通穴と連通するように設けられ、その底面から互いに平行に延長されている熱媒体入口流路および熱媒体出口流路のホース接続時に必要な最小流路間ピッチと略同一間隔とされていることを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、出・入口ヘッダ部の間隔が、ケーシングの底面に出・入口ヘッダ部の連通穴と連通するように設けられ、その底面から互いに平行に延長されている熱媒体入口流路および熱媒体出口流路のホース接続時に必要な最小流路間ピッチと略同一間隔とされているため、熱媒体入口流路および熱媒体出口流路に対して接続される熱媒体循環用ホースの接続スペースを確保した状態で、出・入口ヘッダ部の間隔をその最小流路間ピッチと略同一間隔とすることにより、ケーシングの幅寸法を扁平熱交チューブ、熱交押え部材等を収容設置するための最小幅寸法とすることができる。従って、熱媒体加熱装置の外形寸法を更に小さくし、小型高性能化することができるとともに、車両に対する搭載性を向上することができる。
【００１８】
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。
【００１９】
本発明によれば、空気流路中に配設されている放熱器に循環される熱媒体を、上述のようにケーシング内のデッドスペースを減少して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、車両用空調装置の空調性能、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】
【００２０】
本発明の熱媒体加熱装置によると、熱交押え部材をケーシング側に締め付け固定するボス部を４隅のデッドスペース部に設けたことにより、入口ヘッダ部の中心と出口ヘッダ部の中心とを結ぶ線の延長線上の扁平熱交チューブの両側にボス部を設けた場合に比べ、その延長線方向のケーシング幅寸法を小さくすることができるとともに、出・入口ヘッダ部側のボス部をケーシングの２隅のデッドスペース部に設けたとしても、その２隅のボス部と出・入口ヘッダ部間に設けられた第５ボス部との間で熱交押え部材を締め付け固定することにより、該熱交押え部材を介して出・入口ヘッダ部をその中心を通る線上でケーシングの内底面に対して押圧することができるため、ケーシング幅を小さくして熱媒体加熱装置をコンパクト化し、小型高性能化することができる。また、出・入口ヘッダ部の密着性を向上し、出・入口ヘッダ部に設けられている連通穴周りのシール性を確保することができる。
【００２１】
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に循環される熱媒体を、ケーシング内のデッドスペースを減少して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ため、車両用空調装置の空調性能、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】
【００２２】
【図１】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（または熱媒体出口路）に沿った縦断面相当図である。
【図４】図２に示す熱媒体加熱装置のケーシングに対する扁平熱交チューブの収納設置状態を示す平面視図（Ａ）とその比較例の平面視図（Ｂ）である。
【図５】図４中のＡ−Ａ断面相当図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、本発明の一実施形態について、図１ないし図５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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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（または熱媒体出口路）に沿った縦断面相当図が示されている。
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３参照）と、制御基板１３上に設けられたＩＧＢＴ等の複数個のパワートランジスタ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３参照）と、複数枚の絶縁シート１９と、これら制御基板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および熱伝導性絶縁シート１９等を収容するケーシング１１とを備えている。
【００２７】
なお、上記の電極板１４、ＰＴＣ素子１８ａおよび熱伝導性絶縁シード１９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るようになっている。
【００２８】
ロアケース１１ａの底面には、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流路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流路１１ｄが一体に形成されている。この熱媒体入口流路１１ｃおよび熱媒体出口流路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、その内部に収容される扁平熱交チューブ１７を構成するアルミ合金材と線膨張が近い樹脂材（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。
【００２９】
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およびパワートランジスタ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にコネクタを介して接続可能とされている。
【００３０】
パワートランジスタ１２および制御基板１３は、上位の制御装置（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回路を構成するものであり、ＩＧＢＴ等の複数個のパワートランジスタ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。
【００３１】
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が形成される構成とされている。
【００３２】
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と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。この出・入口ヘッダ部２１，２２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および熱伝導性絶縁シート１９等で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って、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。
【００３３】
また、扁平熱交チューブ１７は、積層されたとき、図３、図５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リングが用いられている。）によってシールされるようになっている。
【００３４】
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。
【００３５】
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および熱伝導性絶縁シート１９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、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、図３に示されるように、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。
【００３６】
そして、ＰＴＣ素子１８ａの上面側に配置される電極板１４は、その上面が熱伝導性絶縁シート１９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、その下面が熱伝導性絶縁シート１９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ている。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間にそれぞれ熱伝導性絶縁シート１９を介して積層されるようになっている。
【００３７】
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。
【００３８】
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とを熱伝導性絶縁シート２９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されたものである。なお、制御基板１３上に設けられているＩＧＢＴ等のパワートランジスタ１２は、発熱電気部品であり、その発熱は、パワートランジスタ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３０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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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が設置されている。熱交押え部材１６は、図２、図３に示されるように、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１１ｅに固定する基板サブアッセンブリ固定用ネジ１５ｂを通す貫通穴１６ａが設けられている。
【００４２】
基板サブアッセンブリ１５は、積層された最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の下面が最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配置される。該基板サブアッセンブリ１５は、熱交押え部材１６をロアケース１１ａ側のボス部１１ｅ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１７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。
【００４３】
これにより、熱媒体入口流路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内に導入され、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から熱媒体出口流路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。
【００４４】
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。これによって、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等のパワートランジスタ（発熱電気部品）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。
【００４５】
さらに、熱交押え部材１６をケーシング１１にネジ止め固定するボス部１１ｅは、図４（Ａ）に示されるように、ロアケース１１ａの４隅のデッドスペース部に設けられる。つまり、この４つのボス部１１ｅは、４コーナー部がＲ形状とされている扁平熱交チューブ１７の４コーナー部に対応したロアケース１１ａの４隅のデッドスペース部を利用して設けられており、これによって、ケーシング１１の幅寸法（図４（Ａ）の上下方向寸法）を極力小さめにしている。一方、ロアケース１１ａの４隅のデッドスペース部に４つのボス部１１ｅを設けることにより、出・入口ヘッダ部２１，２２をその中心を通る線上で熱交押え部材１６により押圧することができなくなる。
【００４６】
そこで、本実施形態では、４隅のボス部１１ｅ以外の第５ボス部１１ｆを、扁平熱交チューブ１７の出・入口ヘッダ部２１，２２間であって、その出・入口ヘッダ部２１，２２側の２隅に設けられているボス部１１ｅの中心と、該ボス部１１ｅと対応する出・入口ヘッダ部２１，２２の中心とを通る線の交点付近に設け、この第５ボス部１１ｆと、出・入口ヘッダ部２１，２２側の２隅に設けられているボス部１１ｅとの間で熱交押え部材１６を締め付け固定することにより、出・入口ヘッダ部２１，２２をその中心を通る線上で熱交押え部材１６を介して押圧可能な構成としている。
【００４７】
第５ボス部１１ｆは、図５に示されるように、３枚の扁平熱交チューブ１７の出・入口ヘッダ部２１，２２間のスペースに設けられている開口部３１を貫通するように、ロアケース１１ａの内底面より上方に立ち上げられている。該第５ボス部１１ｆの上面は、他の４隅のボス部１１ｅと同一高さとされており、他のボス部１１ｅと同様、５本目の基板サブアッセンブリ固定用ネジ１５ｂを介して熱交押え部材１６が締め付け固定されるように構成されている。
【００４８】
なお、ケーシング１１の幅寸法を小さくするには、出・入口ヘッダ部２１，２２間の間隔を小さくすればよいが、その間隔を小さくすると、出・入口ヘッダ部２１，２２と連通するようにロアケース１１ａの底面に設けられている熱媒体入口流路１１ｃと熱媒体出口流路１１ｄ間の間隔が小さくなり、熱媒体循環用ホースの接続スペースを確保することが困難となる。このため、熱媒体入口流路１１ｃと熱媒体出口流路１１ｄとの間には、最小流路間ピッチＰが存在し、その最小流路間ピッチＰより出・入口ヘッダ部２１，２２間の間隔を小さくすることができない。
【００４９】
従って、ケーシング１１の幅寸法を小さくするには、出・入口ヘッダ部２１，２２間の間隔を最小流路間ピッチＰと略同一間隔とした上で、熱交押え部材１６を締め付け固定するためのボス部１１ｅ，１１ｆを如何に配設するかにかかっており、図４（Ｂ）に示される比較例ように、入口ヘッダ部２１の中心と出口ヘッダ部２２の中心とを結ぶ線の延長線上の扁平熱交チューブ１７の両側位置にボス部１１ｅを設けたものに比べ、図４（Ａ）に示すように、４隅のボス部１１ｅと第５ボス部１１ｆとを設けた構成の方が、ケーシング１１内のデットスペースを縮小できることから、その分だけケーシング１１を小型化することができる。
【００５０】
以上に説明の熱媒体加熱装置１０は、３枚の扁平熱交チューブ１７および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２６を配置し、その上に下段の扁平熱交チューブ１７ｃを載置する。この下段の扁平熱交チューブ１７ｃの上面に、ＰＴＣヒータ１８およびシール材２６を配置し、そ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２６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とを、出・入口ヘッダ部２１，２２の連通穴２１ａ，２２ａ周りにシール材２６を介装しながら、多層に積層して組み込むことができる。
【００５１】
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５本の固定用ネジ１５ｂを介してロアケース１１ａ側のボス部１１ｅ，１１ｆに締付け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・入口ヘッダ部２１，２２の連通穴２１ａ，２２ａ周りに配設された３個のシール材２６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。
【００５２】
この際、出・入口ヘッダ部２１，２２については、該出・入口ヘッダ部２１，２２側の２コーナー部に対応して設けられている２隅のボス部１１ｅと、第５ボス部１１ｆとの間で熱交押え部材１６を締め付け固定することにより、それぞれの中心を通る線上で出・入口ヘッダ部２１，２２を締め付けることができる。従って、出・入口ヘッダ部２１，２２の連通穴２１ａ，２２ａ周りに配設されているシール材（Ｏリング）２６を全周に亘り略均一に押圧して密着せしめることができる。
【００５３】
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等をコネクタ接続することにより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。
【００５４】
この熱媒体加熱装置１０は、熱媒体入口流路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１７ａ、１７ｂ、１７ｃに対して、入口ヘッダ部２１により分流してそれぞれ流通させ、複数組のＰＴＣヒータ１８で加熱した後、出口ヘッダ部２２で合流させ、熱媒体出口流路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用に供することができる。
【００５５】
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、出・入口ヘッダ部２１，２２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とを多層に積層し、それを出・入口ヘッダ部２１，２２と連通する熱媒体入口流路１１ｃおよび熱媒体出口流路１１ｄを備えたケーシング１１内に組み込み、その最上段の扁平熱交チューブ１７の一面側を熱交押え部材１６で押圧してケーシング１１の内底面に締め付け固定している熱媒体加熱装置１０にあって、熱交押え部材１６を締め付け固定するためのボス部１１ｅを、扁平熱交チューブ１７の４コーナー部に対応したケーシング１１の４隅のデッドスペース部に設けるとともに、この４隅のボス部１１ｅ以外の第５ボス部１１ｆを、扁平熱交チューブ１７の出・入口ヘッダ部２１，２２間であって、該出・入口ヘッダ部２１，２２側の２隅に設けられているボス部１１ｅの中心と、該ボス部１１ｅと対応する出・入口ヘッダ部２１，２２の中心とを通る線の交点付近に設けた構成としている。
【００５６】
このように、熱交押え部材１６をケーシング１１側に締め付け固定するボス部１１ｅをケーシング１１の４隅のデッドスペース部に設けたことによって、入口ヘッダ部２１の中心と出口ヘッダ部２２の中心とを結ぶ線の延長線上の扁平熱交チューブ１７の両側にボス部を設けた図４（Ｂ）に示す比較例に比べ、その延長線方向におけるケーシング１１の幅寸法を小さくすることができる。また、出・入口ヘッダ部２１，２２側のボス部１１ｅをケーシング１１の２隅のデッドスペース部に設けたとしても、その２隅のボス部１１ｅと出・入口ヘッダ部２１，２２間に設けられた第５ボス部１１ｆとの間で熱交押え部材１６を締め付け固定することにより、熱交押え部材１６を介して出・入口ヘッダ部２１，２２をその中心を通る線上でケーシング１１の内底面に対して押圧することができる。
【００５７】
従って、ケーシング１１内のデッドスペースを縮小することで、そのケーシング幅を小さくして熱媒体加熱装置１０をコンパクト化し、熱媒体加熱装置１０の小型高性能化を図ることができるとともに、出・入口ヘッダ部２１，２２の密着性を向上し、出・入口ヘッダ部２１，２２に設けられている連通穴２１ａ，２２ａ周りのシール性を確保することができる。
【００５８】
また、複数枚の扁平熱交チューブ１７の入口ヘッダ部２１間および出口ヘッダ部２２間に、各々の連通穴２１ａ，２２ａ周りをシールするシール材２６が、熱交押え部材１６による出・入口ヘッダ部２１，２２の押圧によって密着シールされるように設置されているため、出・入口ヘッダ部２１，２２の連通穴２１ａ，２２ａ周りに設置されているＯリングや液状ガスケット等のシール材２６を、出・入口ヘッダ部２１，２２の中心を通る線上において熱交押え部材１６を締め付け固定し、出・入口ヘッダ部２１，２２を押圧することにより、その全周を略均一に押圧して密着させることができる。従って、シール材２６によるシール性を確保し、熱媒体の漏れ防止に対する信頼性を向上することができる。
【００５９】
また、上記第５ボス部１１ｆは、ケーシング１１の内底面に、複数枚の扁平熱交チューブ１７の出・入口ヘッダ部２１，２２間のスペースに設けられている開口部３１を貫通してその上面側に突出されるように設けられている。このため、該第５ボス部１１ｆに対しても、他の４隅のボス部１１ｅと同様に熱交押え部材１６をネジ１５ｂで締め付け固定することによって、ケーシング１１の２隅のデッドスペース部に設けられている２隅のボス部１１ｅと第５ボス部１１ｆとの間で、出・入口ヘッダ部２１，２２を各々の中心を通る線上において熱交押え部材１６によりケーシング１１の内底面に対して押圧することができる。従って、Ｏリングや液状ガスケット等のシール材２６を確実に密着させ、連通穴２１ａ，２２ａ周りのシール性を確保することができる。
【００６０】
さらに、本実施形態では、出・入口ヘッダ部２１，２２の間隔を、ケーシング１１の底面に出・入口ヘッダ部２１，２２の連通穴２１ａ，２２ａと連通するように設けられ、その底面から互いに平行に延長されている熱媒体入口流路１１ｃおよび熱媒体出口流路１１ｄのホース接続時に必要な最小流路間ピッチＰと略同一間隔としている。このため、熱媒体入口流路１１ｃおよび熱媒体出口流路１１ｄに対して接続される熱媒体循環回路１０Ａの一部を構成する熱媒体循環用ホースの接続スペースを確保した状態で、出・入口ヘッダ部２１，２２の間隔をその最小流路間ピッチＰと略同一間隔とすることで、ケーシング１１の幅寸法を扁平熱交チューブ１７、熱交押え部材１６等を収容設置するための最小幅寸法とすることができる。従って、熱媒体加熱装置１０の外形寸法を更に小さくし、小型高性能化することができるとともに、車両に対する搭載性を向上することができる。
【００６１】
また、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に対して循環される熱媒体を、ケーシング１１内のデッドスペースを減少して小型高性能化を図った熱媒体加熱装置１０により加熱し、循環させることができるため、車両用空調装置１の空調性能、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。
【００６２】
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。
【００６３】
さらに、上記実施形態では、ケーシング１１（ロアケース１１ａ）に設けられている熱媒体入口流路１１ｃおよび熱媒体出口流路１１ｄを、その底面から側方に水平に互いに平行に延長している例について説明したが、これら熱媒体入口流路１１ｃおよび熱媒体出口流路１１ｄの延長方向は、これに限定されるものではなく、例えば、鉛直下向きに延長する等、上記以外の構成としてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
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 熱媒体入口流路
１１ｄ 熱媒体出口流路
１１ｅ ボス部
１１ｆ 第５ボス部
１６ 熱交押え部材
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
２６ シール材
３１ 開口部
Ｐ 最小流路間ピッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端側に入口ヘッダ部および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他端側のＵターン部で折返し、前記出口ヘッダ部から流出される略長方形状をなす複数枚の扁平熱交チューブと、
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、
前記扁平熱交チューブおよび前記ＰＴＣヒータが交互に多層に積層されて組み込まれるケーシングと、
多層に積層された前記扁平熱交チューブの一面側を押圧し、前記ケーシングの内底面に対して締め付け固定する熱交押え部材と、を備えた熱媒体加熱装置であって、
前記熱交押え部材を締め付け固定するボス部を、前記扁平熱交チューブの４コーナー部に対応した前記ケーシングの４隅のデッドスペース部に設けるとともに、
該４隅のボス部以外の第５ボス部を、前記扁平熱交チューブの前記出・入口ヘッダ部間であって、該出・入口ヘッダ部側の２隅に設けられている前記ボス部の中心と、該ボス部と対応する前記出・入口ヘッダ部の中心とを通る線の交点付近に設けた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の前記入口ヘッダ部間および前記出口ヘッダ部間には、各々の連通穴周りをシールするシール材が、前記熱交押え部材による前記出・入口ヘッダ部の押圧により密着シールされるように設置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】
前記第５ボス部は、前記ケーシングの内底面に、複数枚の前記扁平熱交チューブの前記出・入口ヘッダ部間のスペースに設けられている開口部を貫通してその上面側に突出されるように設けら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】
前記出・入口ヘッダ部の間隔は、前記ケーシングの底面に前記出・入口ヘッダ部の連通穴と連通するように設けられ、その底面から互いに平行に延長されている熱媒体入口流路および熱媒体出口流路のホース接続時に必要な最小流路間ピッチと略同一間隔と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】
一端側に入口ヘッダ部および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他端側のＵターン部で折返し、前記出口ヘッダ部から流出される略長方形状をなす複数枚の扁平熱交チューブと、
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、
前記扁平熱交チューブおよび前記ＰＴＣヒータが交互に多層に積層されて組み込まれるケーシングと、
多層に積層された前記扁平熱交チューブの一面側を押圧し、前記ケーシングの内底面に対して締め付け固定する熱交押え部材と、を備えた熱媒体加熱装置であって、
前記熱交押え部材を締め付け固定するボス部を、前記扁平熱交チューブの４コーナー部に対応した前記ケーシングの４隅のデッドスペース部に設けるとともに、
該４隅のボス部以外の第５ボス部を、前記扁平熱交チューブの前記出・入口ヘッダ部間であって、該出・入口ヘッダ部側の２隅に設けられている前記ボス部の中心と、該ボス部と対応する前記出・入口ヘッダ部の中心とを通る線の交点付近に設けた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の前記入口ヘッダ部間および前記出口ヘッダ部間には、各々の連通穴周りをシールするシール材が、前記熱交押え部材による前記出・入口ヘッダ部の押圧により密着シールされるように設置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】
前記第５ボス部は、前記ケーシングの内底面に、複数枚の前記扁平熱交チューブの前記出・入口ヘッダ部間のスペースに設けられている開口部を貫通してその上面側に突出されるように設けら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】
前記出・入口ヘッダ部の間隔は、前記ケーシングの底面に前記出・入口ヘッダ部の連通穴と連通するように設けられ、その底面から互いに平行に延長されている熱媒体入口流路および熱媒体出口流路のホース接続時に必要な最小流路間ピッチと略同一間隔と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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−７５６１６（Ｐ２０１３−７５６１６Ａ）
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１７０１０（Ｐ２０１１−２１７０１０）
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【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２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]