熱媒体加熱装置
【課題】熱媒体流路を構成する部材の腐食を抑え、高い品質を確保することのできる熱媒体加熱装置を提供することを目的とする。
【解決手段】ＰＴＣヒータユニット１００を構成する各チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの扁平チューブ部２０は、互いに対向するプレート部２０ａ、２０ｂに、コルゲート状の凹凸２１ａ、２１ｂが形成されている。そして、一方のプレート部２０ａの凹凸２１ａと、他方のプレート部２０ｂの凹凸２１ｂとの間が、熱媒体流路１１０とされている。一方のプレート部２０ａの凹凸２１ａと、他方のプレート部２０ｂの凹凸２１ｂとは、間隔を隔てて対向しており、非接触とされている。
【解決手段】ＰＴＣヒータユニット１００を構成する各チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの扁平チューブ部２０は、互いに対向するプレート部２０ａ、２０ｂに、コルゲート状の凹凸２１ａ、２１ｂが形成されている。そして、一方のプレート部２０ａの凹凸２１ａと、他方のプレート部２０ｂの凹凸２１ｂとの間が、熱媒体流路１１０とされている。一方のプレート部２０ａの凹凸２１ａと、他方のプレート部２０ｂの凹凸２１ｂとは、間隔を隔てて対向しており、非接触とされている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）ヒータを用いて熱媒体を加熱する熱媒体加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、被加熱媒体を加熱する熱媒体加熱装置の１つとして、正特性サーミスタ素子（ＰＴＣ素子）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。
ＰＴＣヒータは、正特性のサーミスタ特性を有しており、温度の上昇と共に抵抗値が上昇し、これによって消費電流が制御されるとともに温度上昇が緩やかになり、その後、消費電流および発熱部の温度が飽和領域に達して安定するものであり、自己温度制御特性を備えている。
上記のように、ＰＴＣヒータは、ヒータの温度が上昇すると消費電流が低くなり、その後一定温度の飽和領域に達すると、消費電流が低い値で安定するという特性を有する。この特性を利用することにより、消費電力を節減することができるとともに、発熱部温度の異常上昇を防止することができるという利点が得られる。
このような特長を有することから、ＰＴＣヒータは、多くの技術分野において用いられており、空調の分野においても、例えば、車両用空調装置において、空気加温用の放熱器に供給する熱媒体（ここでは、エンジンの冷却水）を加熱するための加熱装置に適用したものが提案されている。
【０００３】
ＰＴＣヒータを用いた熱媒体加熱装置は、流通路を流れる熱媒体がＰＴＣヒータで発生した熱の伝達を受けて加熱される。
ＰＴＣヒータで発生した熱を熱媒体に伝達するのに、波形形状のフィンをＰＴＣヒータに接して設け、このフィンにより熱媒体の加熱を形成するものがある（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００４】
特許文献１に記載されているように、このようなフィンは、扁平形状のチューブの内部空間に設けられており、このチューブを熱媒体の流通路とするものである。チューブ内を流れる熱媒体は、フィン、およびフィンに接するチューブ自体と接触することで熱交換し、これによって熱媒体が加熱されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２８７１０８号公報
【特許文献２】特開２００１−３５１７６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述したようなフィンを用いたチューブを熱媒体流路とした場合、チューブの内部において、チューブとフィンとの接合部分に腐食が生じる可能性がある。これは、チューブの内周面とチューブとをロウ付けするために、チューブの内周面にクラッド層が形成されており、熱媒体流路の一部を形成するクラッド層とフィンとの接合部分において腐食が生じるためである。
腐食が生じると、熱媒体の漏れ等の問題が生じる可能性があるため、品質保証上、この腐食は抑える必要がある。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、熱媒体流路を構成する部材の腐食を抑え、高い品質を確保することのできる熱媒体加熱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】
【０００７】
かかる目的のもとになされた本発明の熱媒体加熱装置は、ヒータユニットと、ヒータユニットを収容するハウジングと、を備え、ヒータユニットは、熱媒体が内部を流れる断面扁平状の熱媒体流路と、熱媒体流路を加熱するプレート状のヒータと、が積層され、少なくともヒータに接する領域の熱媒体流路は、互いに対向する一方の内表面と他方の内表面にそれぞれ凹凸が形成され、かつ一方の内表面の凹凸と、他方の内表面の凹凸とが互いに間隔を隔てて対向して非接触とされていることを特徴とする。
このように、熱媒体流路の互いに対向する内表面にそれぞれ凹凸を形成し、これらを非接触とすることで、別体のフィンを熱媒体流路の内部に設けることなく、熱媒体流路内を流れる熱媒体の熱交換面積を増大させることができる。
【０００８】
このとき、熱媒体流路において、ヒータ側の内表面を、ヒータの表面により形成することができる。つまり、ヒータの表面自体に凹凸を形成することができる。
【０００９】
また、熱媒体流路を形成する断面扁平状の管体が設けられ、管体の内表面自体に凹凸を形成することもできる。
この場合、凹凸は、ヒータ側に平面部を有し、ヒータに面接触するようにしても良い。
管体においてヒータ側の凹凸とヒータの表面との隙間に充填体を充填しても良い。この場合、充填体は、ヒータの表面と同材料、管体の内表面と同材料、金属材料、アルミナのいずれかであるのが好ましい。これによりヒータから凹凸への伝熱性が高まる。
【００１０】
また、管体に接続され、管体において熱交換される熱媒体が流入する入口ヘッダと、管体に接続され、管体において熱交換された熱媒体が流出する出口ヘッダと、をさらに備えることもでき、その場合、入口ヘッダに、入口ヘッダに熱媒体を流入させる流入口から熱媒体流路の幅方向に広がるガイド部材を設けることができる。
【００１１】
ヒータユニットを挟み込む押えプレートをさらに備えることもできる。このとき、押えプレートは、ヒータユニットよりも硬度の高い材料で形成することもできる。これにより、押えプレートでヒータユニットを挟み込むと、ヒータユニットが弾性変形し、ヒータユニットを構成する熱媒体流路やフィンの密着性が高まる。
【００１２】
熱媒体流路の内表面に、熱媒体流路を形成する母材よりも耐食性の高い表面処理を施すこともできる。
【００１３】
また、本発明は、ヒータユニットと、ヒータユニットを収容するハウジングと、を備え、ヒータユニットは、熱媒体が内部を流れる断面扁平状の管体と、管体に積層して設けられ、管体を加熱するプレート状のヒータと、を備え、管体の内表面自体に凹凸が形成されていることを特徴とする熱媒体加熱装置とすることもできる。
【００１４】
本発明は、ヒータユニットと、ヒータユニットを収容するハウジングと、を備え、ヒータユニットは、熱媒体が内部を流れる断面扁平状の熱媒体流路と、熱媒体流路に接して設けられ、熱媒体流路を加熱するプレート状のヒータと、を備え、ヒータの表面に凹凸が形成され、この表面が熱媒体流路の内表面を形成していることを特徴とする熱媒体加熱装置とすることもできる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、別体のフィンを熱媒体流路の内部に設けることなく、熱媒体流路内を流れる熱媒体の熱交換面積を増大させることができる。したがって、フィンと管体とをロウ付けすることもないので、熱媒体流路を構成する部材の腐食を抑え、高い品質を確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施の形態における熱媒体加熱装置の分解斜視図である。
【図２】図１に示す熱媒体加熱装置を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側縦面図である。
【図３】図１に示す熱媒体加熱装置に適用する扁平状のチューブを示し、（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は（Ｂ）の３Ｃ−３Ｃ断面図である。
【図４】第一実施形態におけるチューブの構成を示す断面図である。
【図５】第一実施形態の変形例を示す断面図である。
【図６】第一実施形態のさらなる変形例を示す断面図である。
【図７】第一実施形態のさらなる変形例を示す断面図である。
【図８】第二実施形態におけるＰＴＣヒータユニットの構成を示す断面図である。
【図９】第二実施形態の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
［第一実施形態］
本実施形態に係る熱媒体加熱装置１０（熱交換器）は、図１〜図３に示されるように、制御基板１３と、複数枚の熱交換用のチューブ１７とＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）素子（ヒータ）１８ａ（図２（Ｂ）参照）とを積層してなるＰＴＣヒータユニット１００と、これら制御基板１３およびＰＴＣヒータユニット１００を収容するハウジング１１と、を備えている。
【００１８】
＜ハウジング＞
ハウジング１１は、上半部と下半部とに２分割された構成になっており、上半部を構成する上部ハウジング１１ａ（図２（Ｂ）参照）と、下半部を構成する下部ハウジング１１ｂとを備えている。また、上部ハウジング１１ａおよび下部ハウジング１１ｂの内部には、下部ハウジング１１ｂの上方から下部ハウジング１１ｂの開口部１１ｃに上部ハウジング１１ａを載置することによって、制御基板１３、ＰＴＣヒータユニット１００等を収容する空間が形成されるようになっている。
【００１９】
下部ハウジング１１ｂの下面には、ＰＴＣヒータユニット１００に導入される熱媒体を導くための熱媒体入口路１１ｄおよびＰＴＣヒータユニット１００内を流通した熱媒体を導出するための熱媒体出口路１１ｅが一体的に形成されている。下部ハウジング１１ｂは、その内部空間に収容されるＰＴＣヒータユニット１００のチューブ１７を形成しているアルミニウム合金と線膨張係数ができるだけ近い樹脂材料（例えば、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート（polybutylene terephthalate））により形成されていることが、ハウジング１１の軽量化、低コスト化にとって好ましい。なお、上部ハウジング１１ａも下部ハウジング１１ｂと同様の樹脂材料により成形されていることが好ましい。
【００２０】
また、下部ハウジング１１ｂ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１１ｆおよびＬＶハーネス用孔１１ｇ（図２（Ａ）参照）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ヒータユニット１００に電力を供給するものであり、先端部が二股状に分岐され、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に電源ハーネス接続用ネジ１３ｂによってネジ止めされる。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。
【００２１】
ＰＴＣヒータユニット１００を構成するチューブ１７は、アルミニウム合金製であり、図３（Ａ）に示されるように、例えば３枚のチューブ１７が互いに平行になるように積層されている。この３枚のチューブ１７は、下段、中段および上段のチューブ１７ｃ、１７ｂ、１７ａの順に積層されている。
【００２２】
各チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃは、図３に示されるように、扁平チューブ部（管体）２０と、その一端に形成され、熱媒体を供給する入口ヘッダ２２と、扁平チューブ部２０の他端に形成され、熱媒体が導出される出口ヘッダ２３とを備えている。また、各チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃは、平面視した場合、軸方向（図３（Ｂ）において左右方向）に長い扁平状を呈している。このチューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃは、扁平方向、すなわち、軸方向と直交する厚さ方向（図３（Ｂ）において上下方向）に幅広となっている。
【００２３】
入口ヘッダ２２および出口ヘッダ２３の中心部には、それぞれ連通孔２４、２５が設けられており、各チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃを、上記のように積層することによって、上段のチューブ１７ａ、中段のチューブ１７ｂおよび下段のチューブ１７の各連通孔２４、２５が連通され、入口ヘッダ２２同士および出口ヘッダ２３同士が互いに連通されている。
そして、各連通孔２４、２５の周囲が液状ガスケット２６によって密封状態にシールされるようになっている。
【００２４】
チューブ１７の入口ヘッダ２２には入口配管２２ａが接続され、また、出口ヘッダ２３には出口配管２３ａが接続されている。入口ヘッダ２２と入口配管２２ａの境界、出口ヘッダ２３と出口配管２３ａの境界から、熱媒体が容易に漏れないように接続方法が選択されるべきであるが、本実施形態では管端部にフランジ２２ｂ、２３ｂを形成することで、かしめにより接合している。
これら入口配管２２ａ、出口配管２３ａは、チューブ１７が下部ハウジング１１ｂの所定位置に配置された状態で、入口配管２２ａは熱媒体入口路１１ｄの内部に嵌挿され、また、出口配管２３ａは熱媒体出口路１１ｅの内部に嵌挿される。
【００２５】
ＰＴＣヒータ１８は、ＰＴＣ素子１８ａの両面側に電極板１４が設けられることで構成されている。各チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃは、図２（Ｂ）に示されるように、ＰＴＣヒータ１８の両面側に設けられる電極板１４を両側から挟みこむように積層されている。
【００２６】
電極板１４は、ＰＴＣ素子１８ａに電力を供給するものであり、平面視において、矩形状を呈するアルミニウム合金製の板材とされている。
各電極板１４は、各チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの扁平チューブ部２０と略同形とされている。各電極板１４は、その長辺側に１つの端子１４ａが設けられている。電極板１４に設けられている端子１４ａは、各電極板１４を積層させた場合に重なることなく、電極板１４の長辺に沿って位置している。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。
【００２７】
制御基板１３は、上位制御装置（例えば、ＥＣＵ（Engine Control Unit）からの指示に基づいてＰＴＣヒータユニット１００を構成する複数組の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る。制御基板１３は、ＩＧＢＴ等の複数個の半導体スイッチング素子１２を備え、これらを半導体スイッチング素子１２により複数組のＰＴＣヒータ１８の電極板１４に対する通電状態が切替えできるように構成されている。
【００２８】
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、その一辺の下面に直列に４つの端子１３ａが配列されている。また、４つの端子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。
【００２９】
この制御基板１３は、ＰＴＣヒータユニット１００を下部ハウジング１１ｂに固定する押え部材１６と一体にユニット化され、基板サブアッセンブリ１５を構成している。
【００３０】
押え部材１６は、平面視した際に扁平状のアルミニウム合金製板材とされている。この押え部材１６は、制御基板１３よりも軸方向（図２（Ａ）の左右方向）に大きくされたものであり、各チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃを覆うことができる大きさとされている。制御基板１３よりも軸方向に大きくなっている押え部材１６には、該押え部材１６を下部ハウジング１１ｂに固定する基板サブアッセンブリ固定用ネジ１５ｂ（図２（Ａ）参照）が貫通可能な孔（図示せず）が４箇所に設けられている。
【００３１】
図２（Ｂ）に示すように、ＩＧＢＴ等からなる半導体スイッチング素子１２は、略長方形状に樹脂成形されたトランジスタである。この半導体スイッチング素子１２は、作動することによって熱を生じる発熱素子であり、押え部材１６の上面であって、上段のチューブ１７ａの入口ヘッダ２２近傍に接続用ネジ１２ａを介してねじ止めされ、押え部材１６をヒートシンクとして冷却されるようになっている。
【００３２】
基板サブアッセンブリ１５は、制御基板１３と押え部材１６とを互いに平行に配設し、押え部材１６の上面に設置されているＩＧＢＴ等の複数個の半導体スイッチング素子１２を間に挟み込むよう構成されている。制御基板１３と押え部材１６は、例えば４本の基板サブアッセンブリ接続用ネジ１５ａで固定されており、これによって、基板サブアッセンブリ１５は、一体化されている。
【００３３】
基板サブアッセンブリ１５は、押え部材１６を４本の基板サブアッセンブリ固定用ネジ１５ｂを介して下部ハウジング１１ｂにネジ止めすることにより、ＰＴＣヒータユニット１００を挟みこんで固定している。
【００３４】
このようなＰＴＣヒータユニット１００において、熱媒体入口路１１ｄ（入口配管２２ａ）から導かれた熱媒体は、各入口ヘッダ２２から各チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの扁平チューブ部２０内へと供給される。この熱媒体は、扁平チューブ部２０内を流通する過程でＰＴＣヒータ１８により昇温される。この熱媒体は、各出口ヘッダ２３に流出し、熱媒体出口路１１ｅ（出口配管２３ａ）を経て熱媒体加熱装置１０の外部へと導出されるようになっている。
【００３５】
さて、上記したような構成において、本実施形態では、図４に示すように、各チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの扁平チューブ部２０は、互いに対向するプレート部２０ａ、２０ｂに、コルゲート状の凹凸２１ａ、２１ｂが形成されている。そして、一方のプレート部２０ａの凹凸２１ａと、他方のプレート部２０ｂの凹凸２１ｂとの間が、熱媒体流路１１０とされている。
【００３６】
ここで、一方のプレート部２０ａの凹凸２１ａと、他方のプレート部２０ｂの凹凸２１ｂとは、間隔を隔てて対向しており、非接触とされている。
また、一方のプレート部２０ａの凹凸２１ａと、他方のプレート部２０ｂの凹凸２１ｂは、同材料により形成するのが好ましい。
一方のプレート部２０ａの凹凸２１ａと、他方のプレート部２０ｂの凹凸２１ｂは、例えば、プレート部２０ａ、２０ｂのそれぞれに、プレス加工を施すことにより形成することができる。
また、一方のプレート部２０ａと他方のプレート部２０ｂに、凹凸２１ａ、２１ｂを形成するコルゲート状のフィンを、例えば金属材料、シリコン製のシート材等により形成して取り付けても良い。
【００３７】
なお、図５に示すように、ＰＴＣ素子１８ａと、一方のプレート部２０ａおよび他方のプレート部２０ｂのいずれかとの間の空間は、樹脂、金属材料、アルミナ、フィンと同じ材料等の充填体２９でここを埋めるようにしても良い。特に、ＰＴＣ素子１８ａと、一方のプレート部２０ａおよび他方のプレート部２０ｂのいずれかとの間の空間に、充填体２９としてアルミナや金属材料を充填することで、ＰＴＣ素子１８ａと凹凸２１ａ、２１ｂとの間での熱伝導性を高めることができる。
【００３８】
ここで、図６に示すように、凹凸２１ａが形成された一方のプレート部２０ａと、凹凸２１ｂが形成された他方のプレート部２０ｂの凹凸２１ｂは、例えばその芯材（母材）２１ｓをＡ３００３系、Ａ５０００系、Ａ６０００系等の耐食性に優れたアルミ合金で形成することもできる。このとき、熱媒体流路１１０に臨む側に、Ａ７０７２系アルミ合金等によりクラッド化したクラッド層２１ｃを形成することもできる。
また、プレート部２０ａの凹凸２１ａと、他方のプレート部２０ｂの凹凸２１ｂに、アルマイト処理や化成皮膜処理（クロメート皮膜処理）、ベーマイト処理を施すことができる。これらの処理は適宜組み合わせることができる
【００３９】
さらに、図３に示したように、各チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃにおいて、入口ヘッダ２２、出口ヘッダ２３は、扁平チューブ部２０から離間するに従い、その幅が漸次縮小する形状とされている。そして、入口ヘッダ２２の内部空間には、入口配管２２ａから扁平チューブ部２０側に向けて、その間隔が漸次拡大する複数のガイドフィン（ガイド部材）１１５が設けられている。ここで、出口ヘッダ２３には、ガイドフィン１１５は設けられていない。
【００４０】
このような構成によれば、チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃにおいて、一方のプレート部２０ａの凹凸２１ａと、他方のプレート部２０ｂの凹凸２１ｂとが、間隔を隔てて対向し、これらの間の空間が熱媒体流路１１０とされている。一方のプレート部２０ａの凹凸２１ａと、他方のプレート部２０ｂの凹凸２１ｂとは、非接触とされているので、腐食の心配もなく、高い品質、信頼性、耐久性を確保することができる。
しかも、プレート部２０ａ、２０ｂ自体に凹凸２１ａ、２１ｂを形成することで、チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃにフィンを組み込む必要が無くなり、その組み立てを容易化するとともに、低コスト化を図ることができる。
【００４１】
また、入口ヘッダ２２にガイドフィン１１５を設けたことで、入口配管２２ａから入口ヘッダ２２内へと流れ込んだ熱媒体は、ガイドフィン１１５によって、入口ヘッダ２２内で外側に導くことができる。これにより、扁平チューブ部２０内において幅方向両側の領域にも熱媒体を確実に送り込み、これによって扁平チューブ部２０の幅方向における熱媒体の分布を均一化することができ、熱交換効率を高めることができる。
一方、出口ヘッダ２３にはガイドフィン１１５を設けていないので、出口側における圧力損失が低下してしまうのを回避することができる。
【００４２】
なお、上記実施形態では、一方のプレート部２０ａに凹凸２１ａを形成し、他方のプレート部２０ｂに凹凸２１ｂを形成するようにしたが、ＰＴＣ素子１８ａの表面自体に凹凸２１ａ、２１ｂを形成しても良い。
【００４３】
また、凹凸２１ａ、２１ｂは、図７に示すように、一方のプレート部２０ａの凹凸２１ａと、他方のプレート部２０ｂの凹凸２１ｂとを互い違いに入れ子にすることもできる。この場合、凹凸２１ａ、２１ｂは、ＰＴＣ素子１８ａに接する部分に平面部１３０を設けても良い。これにより、ＰＴＣ素子１８ａとの密着性を高め、熱伝達効率を高めることができる。
【００４４】
［第二実施形態］
次に、本発明に係る第二実施形態について説明する。ここでは、上記第一の実施形態と異なる構成を中心に説明し、上記第一の実施形態と共通する構成についてはその説明を省略する。
図８に示すように、本実施形態におけるＰＴＣヒータユニット１００Ｂは、上記第一の実施形態と同様のＰＴＣヒータユニット１００を、補強プレート（押えプレート）１２０、１２０で挟み込んだ構成を有している。
上下の補強プレート１２０、１２０は、ボルト・ナット１４０によって締結・固定されている。この補強プレート１２０、１２０により、ＰＴＣヒータユニット１００が、熱媒体の圧力によって積層方向に広がってしまうのを防ぐ。
ここで、ボルト・ナット１４０に代えて、例えばコ字状のフレーム材により、上下の補強プレート１２０、１２０を挟み込むようにしても良い。
【００４５】
また、図９に示すように、補強プレート１２０、１２０は、両端部１２０ａ、１２０ａに対し、中間部１２０ｂを厚く形成しても良い。これにより、中間部１２０ｂの剛性を高めることができ、ＰＴＣヒータユニット１００を強固に挟み込むことができる。
【００４６】
さらに、補強プレート１２０、１２０を形成する材料に対し、ＰＴＣヒータユニット１００を形成する材料を、柔らかい材料で形成することもできる。このようにすると、補強プレート１２０、１２０によってＰＴＣヒータユニット１００を挟み込む力により、ＰＴＣヒータユニット１００を構成するチューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、ＰＴＣ素子１８ａを、その厚さ方向に弾性変形させることで、その反発力によって互いに押し付け合って密着性を高めることができる。その結果、チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃ間におけるシール性が高まる。これにより、チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃ間には液状ガスケット２６に代えてＯリングを用いることが可能となり、組み立て性が向上する。
【００４７】
上記した以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、適宜組み合わせたり、他の構成に変更することが可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１０…熱媒体加熱装置、１１…ハウジング、１１ａ…上部ハウジング、１１ｂ…下部ハウジング、１３…制御基板、１４…電極板、１５…基板サブアッセンブリ、１７、１７ａ、１７ｂ、１７ｃ…チューブ、１８…ヒータ、１８ａ…ＰＴＣ素子（ヒータ）、２０…扁平チューブ部（管体）、２０ａ…プレート部、２０ｂ…プレート部、２１ｃ…クラッド層、２１ｓ…芯材（母材）、２１ａ、２１ｂ…凹凸、２２…入口ヘッダ、２３…出口ヘッダ、２４…連通孔、２６…液状ガスケット、２７…電源ハーネス、２８…ハーネス、２９…充填体、１００、１００Ｂ…ヒータユニット、１１０…熱媒体流路、１１５…ガイドフィン（ガイド部材）、１２０…補強プレート（押えプレート）、１３０…平面部、１４０…ボルト・ナット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）ヒータを用いて熱媒体を加熱する熱媒体加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、被加熱媒体を加熱する熱媒体加熱装置の１つとして、正特性サーミスタ素子（ＰＴＣ素子）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。
ＰＴＣヒータは、正特性のサーミスタ特性を有しており、温度の上昇と共に抵抗値が上昇し、これによって消費電流が制御されるとともに温度上昇が緩やかになり、その後、消費電流および発熱部の温度が飽和領域に達して安定するものであり、自己温度制御特性を備えている。
上記のように、ＰＴＣヒータは、ヒータの温度が上昇すると消費電流が低くなり、その後一定温度の飽和領域に達すると、消費電流が低い値で安定するという特性を有する。この特性を利用することにより、消費電力を節減することができるとともに、発熱部温度の異常上昇を防止することができるという利点が得られる。
このような特長を有することから、ＰＴＣヒータは、多くの技術分野において用いられており、空調の分野においても、例えば、車両用空調装置において、空気加温用の放熱器に供給する熱媒体（ここでは、エンジンの冷却水）を加熱するための加熱装置に適用したものが提案されている。
【０００３】
ＰＴＣヒータを用いた熱媒体加熱装置は、流通路を流れる熱媒体がＰＴＣヒータで発生した熱の伝達を受けて加熱される。
ＰＴＣヒータで発生した熱を熱媒体に伝達するのに、波形形状のフィンをＰＴＣヒータに接して設け、このフィンにより熱媒体の加熱を形成するものがある（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００４】
特許文献１に記載されているように、このようなフィンは、扁平形状のチューブの内部空間に設けられており、このチューブを熱媒体の流通路とするものである。チューブ内を流れる熱媒体は、フィン、およびフィンに接するチューブ自体と接触することで熱交換し、これによって熱媒体が加熱されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２８７１０８号公報
【特許文献２】特開２００１−３５１７６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述したようなフィンを用いたチューブを熱媒体流路とした場合、チューブの内部において、チューブとフィンとの接合部分に腐食が生じる可能性がある。これは、チューブの内周面とチューブとをロウ付けするために、チューブの内周面にクラッド層が形成されており、熱媒体流路の一部を形成するクラッド層とフィンとの接合部分において腐食が生じるためである。
腐食が生じると、熱媒体の漏れ等の問題が生じる可能性があるため、品質保証上、この腐食は抑える必要がある。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、熱媒体流路を構成する部材の腐食を抑え、高い品質を確保することのできる熱媒体加熱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】
【０００７】
かかる目的のもとになされた本発明の熱媒体加熱装置は、ヒータユニットと、ヒータユニットを収容するハウジングと、を備え、ヒータユニットは、熱媒体が内部を流れる断面扁平状の熱媒体流路と、熱媒体流路を加熱するプレート状のヒータと、が積層され、少なくともヒータに接する領域の熱媒体流路は、互いに対向する一方の内表面と他方の内表面にそれぞれ凹凸が形成され、かつ一方の内表面の凹凸と、他方の内表面の凹凸とが互いに間隔を隔てて対向して非接触とされていることを特徴とする。
このように、熱媒体流路の互いに対向する内表面にそれぞれ凹凸を形成し、これらを非接触とすることで、別体のフィンを熱媒体流路の内部に設けることなく、熱媒体流路内を流れる熱媒体の熱交換面積を増大させることができる。
【０００８】
このとき、熱媒体流路において、ヒータ側の内表面を、ヒータの表面により形成することができる。つまり、ヒータの表面自体に凹凸を形成することができる。
【０００９】
また、熱媒体流路を形成する断面扁平状の管体が設けられ、管体の内表面自体に凹凸を形成することもできる。
この場合、凹凸は、ヒータ側に平面部を有し、ヒータに面接触するようにしても良い。
管体においてヒータ側の凹凸とヒータの表面との隙間に充填体を充填しても良い。この場合、充填体は、ヒータの表面と同材料、管体の内表面と同材料、金属材料、アルミナのいずれかであるのが好ましい。これによりヒータから凹凸への伝熱性が高まる。
【００１０】
また、管体に接続され、管体において熱交換される熱媒体が流入する入口ヘッダと、管体に接続され、管体において熱交換された熱媒体が流出する出口ヘッダと、をさらに備えることもでき、その場合、入口ヘッダに、入口ヘッダに熱媒体を流入させる流入口から熱媒体流路の幅方向に広がるガイド部材を設けることができる。
【００１１】
ヒータユニットを挟み込む押えプレートをさらに備えることもできる。このとき、押えプレートは、ヒータユニットよりも硬度の高い材料で形成することもできる。これにより、押えプレートでヒータユニットを挟み込むと、ヒータユニットが弾性変形し、ヒータユニットを構成する熱媒体流路やフィンの密着性が高まる。
【００１２】
熱媒体流路の内表面に、熱媒体流路を形成する母材よりも耐食性の高い表面処理を施すこともできる。
【００１３】
また、本発明は、ヒータユニットと、ヒータユニットを収容するハウジングと、を備え、ヒータユニットは、熱媒体が内部を流れる断面扁平状の管体と、管体に積層して設けられ、管体を加熱するプレート状のヒータと、を備え、管体の内表面自体に凹凸が形成されていることを特徴とする熱媒体加熱装置とすることもできる。
【００１４】
本発明は、ヒータユニットと、ヒータユニットを収容するハウジングと、を備え、ヒータユニットは、熱媒体が内部を流れる断面扁平状の熱媒体流路と、熱媒体流路に接して設けられ、熱媒体流路を加熱するプレート状のヒータと、を備え、ヒータの表面に凹凸が形成され、この表面が熱媒体流路の内表面を形成していることを特徴とする熱媒体加熱装置とすることもできる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、別体のフィンを熱媒体流路の内部に設けることなく、熱媒体流路内を流れる熱媒体の熱交換面積を増大させることができる。したがって、フィンと管体とをロウ付けすることもないので、熱媒体流路を構成する部材の腐食を抑え、高い品質を確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施の形態における熱媒体加熱装置の分解斜視図である。
【図２】図１に示す熱媒体加熱装置を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側縦面図である。
【図３】図１に示す熱媒体加熱装置に適用する扁平状のチューブを示し、（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は（Ｂ）の３Ｃ−３Ｃ断面図である。
【図４】第一実施形態におけるチューブの構成を示す断面図である。
【図５】第一実施形態の変形例を示す断面図である。
【図６】第一実施形態のさらなる変形例を示す断面図である。
【図７】第一実施形態のさらなる変形例を示す断面図である。
【図８】第二実施形態におけるＰＴＣヒータユニットの構成を示す断面図である。
【図９】第二実施形態の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
［第一実施形態］
本実施形態に係る熱媒体加熱装置１０（熱交換器）は、図１〜図３に示されるように、制御基板１３と、複数枚の熱交換用のチューブ１７とＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）素子（ヒータ）１８ａ（図２（Ｂ）参照）とを積層してなるＰＴＣヒータユニット１００と、これら制御基板１３およびＰＴＣヒータユニット１００を収容するハウジング１１と、を備えている。
【００１８】
＜ハウジング＞
ハウジング１１は、上半部と下半部とに２分割された構成になっており、上半部を構成する上部ハウジング１１ａ（図２（Ｂ）参照）と、下半部を構成する下部ハウジング１１ｂとを備えている。また、上部ハウジング１１ａおよび下部ハウジング１１ｂの内部には、下部ハウジング１１ｂの上方から下部ハウジング１１ｂの開口部１１ｃに上部ハウジング１１ａを載置することによって、制御基板１３、ＰＴＣヒータユニット１００等を収容する空間が形成されるようになっている。
【００１９】
下部ハウジング１１ｂの下面には、ＰＴＣヒータユニット１００に導入される熱媒体を導くための熱媒体入口路１１ｄおよびＰＴＣヒータユニット１００内を流通した熱媒体を導出するための熱媒体出口路１１ｅが一体的に形成されている。下部ハウジング１１ｂは、その内部空間に収容されるＰＴＣヒータユニット１００のチューブ１７を形成しているアルミニウム合金と線膨張係数ができるだけ近い樹脂材料（例えば、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート（polybutylene terephthalate））により形成されていることが、ハウジング１１の軽量化、低コスト化にとって好ましい。なお、上部ハウジング１１ａも下部ハウジング１１ｂと同様の樹脂材料により成形されていることが好ましい。
【００２０】
また、下部ハウジング１１ｂ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１１ｆおよびＬＶハーネス用孔１１ｇ（図２（Ａ）参照）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ヒータユニット１００に電力を供給するものであり、先端部が二股状に分岐され、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に電源ハーネス接続用ネジ１３ｂによってネジ止めされる。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。
【００２１】
ＰＴＣヒータユニット１００を構成するチューブ１７は、アルミニウム合金製であり、図３（Ａ）に示されるように、例えば３枚のチューブ１７が互いに平行になるように積層されている。この３枚のチューブ１７は、下段、中段および上段のチューブ１７ｃ、１７ｂ、１７ａの順に積層されている。
【００２２】
各チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃは、図３に示されるように、扁平チューブ部（管体）２０と、その一端に形成され、熱媒体を供給する入口ヘッダ２２と、扁平チューブ部２０の他端に形成され、熱媒体が導出される出口ヘッダ２３とを備えている。また、各チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃは、平面視した場合、軸方向（図３（Ｂ）において左右方向）に長い扁平状を呈している。このチューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃは、扁平方向、すなわち、軸方向と直交する厚さ方向（図３（Ｂ）において上下方向）に幅広となっている。
【００２３】
入口ヘッダ２２および出口ヘッダ２３の中心部には、それぞれ連通孔２４、２５が設けられており、各チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃを、上記のように積層することによって、上段のチューブ１７ａ、中段のチューブ１７ｂおよび下段のチューブ１７の各連通孔２４、２５が連通され、入口ヘッダ２２同士および出口ヘッダ２３同士が互いに連通されている。
そして、各連通孔２４、２５の周囲が液状ガスケット２６によって密封状態にシールされるようになっている。
【００２４】
チューブ１７の入口ヘッダ２２には入口配管２２ａが接続され、また、出口ヘッダ２３には出口配管２３ａが接続されている。入口ヘッダ２２と入口配管２２ａの境界、出口ヘッダ２３と出口配管２３ａの境界から、熱媒体が容易に漏れないように接続方法が選択されるべきであるが、本実施形態では管端部にフランジ２２ｂ、２３ｂを形成することで、かしめにより接合している。
これら入口配管２２ａ、出口配管２３ａは、チューブ１７が下部ハウジング１１ｂの所定位置に配置された状態で、入口配管２２ａは熱媒体入口路１１ｄの内部に嵌挿され、また、出口配管２３ａは熱媒体出口路１１ｅの内部に嵌挿される。
【００２５】
ＰＴＣヒータ１８は、ＰＴＣ素子１８ａの両面側に電極板１４が設けられることで構成されている。各チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃは、図２（Ｂ）に示されるように、ＰＴＣヒータ１８の両面側に設けられる電極板１４を両側から挟みこむように積層されている。
【００２６】
電極板１４は、ＰＴＣ素子１８ａに電力を供給するものであり、平面視において、矩形状を呈するアルミニウム合金製の板材とされている。
各電極板１４は、各チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの扁平チューブ部２０と略同形とされている。各電極板１４は、その長辺側に１つの端子１４ａが設けられている。電極板１４に設けられている端子１４ａは、各電極板１４を積層させた場合に重なることなく、電極板１４の長辺に沿って位置している。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。
【００２７】
制御基板１３は、上位制御装置（例えば、ＥＣＵ（Engine Control Unit）からの指示に基づいてＰＴＣヒータユニット１００を構成する複数組の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る。制御基板１３は、ＩＧＢＴ等の複数個の半導体スイッチング素子１２を備え、これらを半導体スイッチング素子１２により複数組のＰＴＣヒータ１８の電極板１４に対する通電状態が切替えできるように構成されている。
【００２８】
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、その一辺の下面に直列に４つの端子１３ａが配列されている。また、４つの端子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。
【００２９】
この制御基板１３は、ＰＴＣヒータユニット１００を下部ハウジング１１ｂに固定する押え部材１６と一体にユニット化され、基板サブアッセンブリ１５を構成している。
【００３０】
押え部材１６は、平面視した際に扁平状のアルミニウム合金製板材とされている。この押え部材１６は、制御基板１３よりも軸方向（図２（Ａ）の左右方向）に大きくされたものであり、各チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃを覆うことができる大きさとされている。制御基板１３よりも軸方向に大きくなっている押え部材１６には、該押え部材１６を下部ハウジング１１ｂに固定する基板サブアッセンブリ固定用ネジ１５ｂ（図２（Ａ）参照）が貫通可能な孔（図示せず）が４箇所に設けられている。
【００３１】
図２（Ｂ）に示すように、ＩＧＢＴ等からなる半導体スイッチング素子１２は、略長方形状に樹脂成形されたトランジスタである。この半導体スイッチング素子１２は、作動することによって熱を生じる発熱素子であり、押え部材１６の上面であって、上段のチューブ１７ａの入口ヘッダ２２近傍に接続用ネジ１２ａを介してねじ止めされ、押え部材１６をヒートシンクとして冷却されるようになっている。
【００３２】
基板サブアッセンブリ１５は、制御基板１３と押え部材１６とを互いに平行に配設し、押え部材１６の上面に設置されているＩＧＢＴ等の複数個の半導体スイッチング素子１２を間に挟み込むよう構成されている。制御基板１３と押え部材１６は、例えば４本の基板サブアッセンブリ接続用ネジ１５ａで固定されており、これによって、基板サブアッセンブリ１５は、一体化されている。
【００３３】
基板サブアッセンブリ１５は、押え部材１６を４本の基板サブアッセンブリ固定用ネジ１５ｂを介して下部ハウジング１１ｂにネジ止めすることにより、ＰＴＣヒータユニット１００を挟みこんで固定している。
【００３４】
このようなＰＴＣヒータユニット１００において、熱媒体入口路１１ｄ（入口配管２２ａ）から導かれた熱媒体は、各入口ヘッダ２２から各チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの扁平チューブ部２０内へと供給される。この熱媒体は、扁平チューブ部２０内を流通する過程でＰＴＣヒータ１８により昇温される。この熱媒体は、各出口ヘッダ２３に流出し、熱媒体出口路１１ｅ（出口配管２３ａ）を経て熱媒体加熱装置１０の外部へと導出されるようになっている。
【００３５】
さて、上記したような構成において、本実施形態では、図４に示すように、各チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの扁平チューブ部２０は、互いに対向するプレート部２０ａ、２０ｂに、コルゲート状の凹凸２１ａ、２１ｂが形成されている。そして、一方のプレート部２０ａの凹凸２１ａと、他方のプレート部２０ｂの凹凸２１ｂとの間が、熱媒体流路１１０とされている。
【００３６】
ここで、一方のプレート部２０ａの凹凸２１ａと、他方のプレート部２０ｂの凹凸２１ｂとは、間隔を隔てて対向しており、非接触とされている。
また、一方のプレート部２０ａの凹凸２１ａと、他方のプレート部２０ｂの凹凸２１ｂは、同材料により形成するのが好ましい。
一方のプレート部２０ａの凹凸２１ａと、他方のプレート部２０ｂの凹凸２１ｂは、例えば、プレート部２０ａ、２０ｂのそれぞれに、プレス加工を施すことにより形成することができる。
また、一方のプレート部２０ａと他方のプレート部２０ｂに、凹凸２１ａ、２１ｂを形成するコルゲート状のフィンを、例えば金属材料、シリコン製のシート材等により形成して取り付けても良い。
【００３７】
なお、図５に示すように、ＰＴＣ素子１８ａと、一方のプレート部２０ａおよび他方のプレート部２０ｂのいずれかとの間の空間は、樹脂、金属材料、アルミナ、フィンと同じ材料等の充填体２９でここを埋めるようにしても良い。特に、ＰＴＣ素子１８ａと、一方のプレート部２０ａおよび他方のプレート部２０ｂのいずれかとの間の空間に、充填体２９としてアルミナや金属材料を充填することで、ＰＴＣ素子１８ａと凹凸２１ａ、２１ｂとの間での熱伝導性を高めることができる。
【００３８】
ここで、図６に示すように、凹凸２１ａが形成された一方のプレート部２０ａと、凹凸２１ｂが形成された他方のプレート部２０ｂの凹凸２１ｂは、例えばその芯材（母材）２１ｓをＡ３００３系、Ａ５０００系、Ａ６０００系等の耐食性に優れたアルミ合金で形成することもできる。このとき、熱媒体流路１１０に臨む側に、Ａ７０７２系アルミ合金等によりクラッド化したクラッド層２１ｃを形成することもできる。
また、プレート部２０ａの凹凸２１ａと、他方のプレート部２０ｂの凹凸２１ｂに、アルマイト処理や化成皮膜処理（クロメート皮膜処理）、ベーマイト処理を施すことができる。これらの処理は適宜組み合わせることができる
【００３９】
さらに、図３に示したように、各チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃにおいて、入口ヘッダ２２、出口ヘッダ２３は、扁平チューブ部２０から離間するに従い、その幅が漸次縮小する形状とされている。そして、入口ヘッダ２２の内部空間には、入口配管２２ａから扁平チューブ部２０側に向けて、その間隔が漸次拡大する複数のガイドフィン（ガイド部材）１１５が設けられている。ここで、出口ヘッダ２３には、ガイドフィン１１５は設けられていない。
【００４０】
このような構成によれば、チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃにおいて、一方のプレート部２０ａの凹凸２１ａと、他方のプレート部２０ｂの凹凸２１ｂとが、間隔を隔てて対向し、これらの間の空間が熱媒体流路１１０とされている。一方のプレート部２０ａの凹凸２１ａと、他方のプレート部２０ｂの凹凸２１ｂとは、非接触とされているので、腐食の心配もなく、高い品質、信頼性、耐久性を確保することができる。
しかも、プレート部２０ａ、２０ｂ自体に凹凸２１ａ、２１ｂを形成することで、チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃにフィンを組み込む必要が無くなり、その組み立てを容易化するとともに、低コスト化を図ることができる。
【００４１】
また、入口ヘッダ２２にガイドフィン１１５を設けたことで、入口配管２２ａから入口ヘッダ２２内へと流れ込んだ熱媒体は、ガイドフィン１１５によって、入口ヘッダ２２内で外側に導くことができる。これにより、扁平チューブ部２０内において幅方向両側の領域にも熱媒体を確実に送り込み、これによって扁平チューブ部２０の幅方向における熱媒体の分布を均一化することができ、熱交換効率を高めることができる。
一方、出口ヘッダ２３にはガイドフィン１１５を設けていないので、出口側における圧力損失が低下してしまうのを回避することができる。
【００４２】
なお、上記実施形態では、一方のプレート部２０ａに凹凸２１ａを形成し、他方のプレート部２０ｂに凹凸２１ｂを形成するようにしたが、ＰＴＣ素子１８ａの表面自体に凹凸２１ａ、２１ｂを形成しても良い。
【００４３】
また、凹凸２１ａ、２１ｂは、図７に示すように、一方のプレート部２０ａの凹凸２１ａと、他方のプレート部２０ｂの凹凸２１ｂとを互い違いに入れ子にすることもできる。この場合、凹凸２１ａ、２１ｂは、ＰＴＣ素子１８ａに接する部分に平面部１３０を設けても良い。これにより、ＰＴＣ素子１８ａとの密着性を高め、熱伝達効率を高めることができる。
【００４４】
［第二実施形態］
次に、本発明に係る第二実施形態について説明する。ここでは、上記第一の実施形態と異なる構成を中心に説明し、上記第一の実施形態と共通する構成についてはその説明を省略する。
図８に示すように、本実施形態におけるＰＴＣヒータユニット１００Ｂは、上記第一の実施形態と同様のＰＴＣヒータユニット１００を、補強プレート（押えプレート）１２０、１２０で挟み込んだ構成を有している。
上下の補強プレート１２０、１２０は、ボルト・ナット１４０によって締結・固定されている。この補強プレート１２０、１２０により、ＰＴＣヒータユニット１００が、熱媒体の圧力によって積層方向に広がってしまうのを防ぐ。
ここで、ボルト・ナット１４０に代えて、例えばコ字状のフレーム材により、上下の補強プレート１２０、１２０を挟み込むようにしても良い。
【００４５】
また、図９に示すように、補強プレート１２０、１２０は、両端部１２０ａ、１２０ａに対し、中間部１２０ｂを厚く形成しても良い。これにより、中間部１２０ｂの剛性を高めることができ、ＰＴＣヒータユニット１００を強固に挟み込むことができる。
【００４６】
さらに、補強プレート１２０、１２０を形成する材料に対し、ＰＴＣヒータユニット１００を形成する材料を、柔らかい材料で形成することもできる。このようにすると、補強プレート１２０、１２０によってＰＴＣヒータユニット１００を挟み込む力により、ＰＴＣヒータユニット１００を構成するチューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、ＰＴＣ素子１８ａを、その厚さ方向に弾性変形させることで、その反発力によって互いに押し付け合って密着性を高めることができる。その結果、チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃ間におけるシール性が高まる。これにより、チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃ間には液状ガスケット２６に代えてＯリングを用いることが可能となり、組み立て性が向上する。
【００４７】
上記した以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、適宜組み合わせたり、他の構成に変更することが可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１０…熱媒体加熱装置、１１…ハウジング、１１ａ…上部ハウジング、１１ｂ…下部ハウジング、１３…制御基板、１４…電極板、１５…基板サブアッセンブリ、１７、１７ａ、１７ｂ、１７ｃ…チューブ、１８…ヒータ、１８ａ…ＰＴＣ素子（ヒータ）、２０…扁平チューブ部（管体）、２０ａ…プレート部、２０ｂ…プレート部、２１ｃ…クラッド層、２１ｓ…芯材（母材）、２１ａ、２１ｂ…凹凸、２２…入口ヘッダ、２３…出口ヘッダ、２４…連通孔、２６…液状ガスケット、２７…電源ハーネス、２８…ハーネス、２９…充填体、１００、１００Ｂ…ヒータユニット、１１０…熱媒体流路、１１５…ガイドフィン（ガイド部材）、１２０…補強プレート（押えプレート）、１３０…平面部、１４０…ボルト・ナット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒータユニットと、前記ヒータユニットを収容するハウジングと、を備え、
前記ヒータユニットは、
熱媒体が内部を流れる断面扁平状の熱媒体流路と、
前記熱媒体流路を加熱するプレート状のヒータと、が積層され、
少なくとも前記ヒータに接する領域の前記熱媒体流路は、互いに対向する一方の内表面と他方の内表面にそれぞれ凹凸が形成され、かつ一方の前記内表面の前記凹凸と、他方の前記内表面の前記凹凸とが互いに間隔を隔てて対向して非接触とされていることを特徴とする熱媒体加熱装置。
【請求項２】
前記熱媒体流路において、前記ヒータ側の前記内表面が、前記ヒータの表面により形成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】
前記熱媒体流路を形成する断面扁平状の管体が設けられ、
前記管体の内表面に前記凹凸が形成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】
前記凹凸は、前記ヒータ側に平面部を有し、前記ヒータに面接触することを特徴とする請求項３に記載の熱媒体加熱装置。
【請求項５】
前記管体において前記ヒータ側の前記凹凸と前記ヒータの表面との隙間に充填体が充填されていることを特徴とする請求項３または４に記載の熱媒体加熱装置。
【請求項６】
前記充填体が、前記ヒータの表面と同材料、前記管体の内表面と同材料、金属材料、アルミナのいずれかであることを特徴とする請求項５に記載の熱媒体加熱装置。
【請求項７】
前記管体に接続され、前記管体において熱交換される前記熱媒体が流入する入口ヘッダと、
前記管体に接続され、前記管体において熱交換された前記熱媒体が流出する出口ヘッダと、を有し、
前記入口ヘッダに、前記入口ヘッダに前記熱媒体を流入させる流入口から前記熱媒体流路の幅方向に広がるガイド部材が設けられていることを特徴とする請求項３から６のいずれか一項に記載の熱媒体加熱装置。
【請求項８】
前記ヒータユニットを挟み込む押えプレートをさらに備えることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の熱媒体加熱装置。
【請求項９】
前記押えプレートは、前記ヒータユニットよりも硬度の高い材料で形成されていることを特徴とする請求項８に記載の熱媒体加熱装置。
【請求項１０】
前記熱媒体流路の内表面に、前記熱媒体流路を形成する母材よりも耐食性の高い表面処理が施されていることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の熱媒体加熱装置。
【請求項１１】
ヒータユニットと、前記ヒータユニットを収容するハウジングと、を備え、
前記ヒータユニットは、
熱媒体が内部を流れる断面扁平状の管体と、
前記管体に積層して設けられ、前記管体を加熱するプレート状のヒータと、を備え、
前記管体の内表面自体に凹凸が形成されていることを特徴とする熱媒体加熱装置。
【請求項１２】
ヒータユニットと、前記ヒータユニットを収容するハウジングと、を備え、
前記ヒータユニットは、
熱媒体が内部を流れる断面扁平状の熱媒体流路と、
前記熱媒体流路に接して設けられ、前記熱媒体流路を加熱するプレート状のヒータと、を備え、
前記ヒータの表面に凹凸が形成され、前記表面が前記熱媒体流路の内表面を形成していることを特徴とする熱媒体加熱装置。
【請求項１】
ヒータユニットと、前記ヒータユニットを収容するハウジングと、を備え、
前記ヒータユニットは、
熱媒体が内部を流れる断面扁平状の熱媒体流路と、
前記熱媒体流路を加熱するプレート状のヒータと、が積層され、
少なくとも前記ヒータに接する領域の前記熱媒体流路は、互いに対向する一方の内表面と他方の内表面にそれぞれ凹凸が形成され、かつ一方の前記内表面の前記凹凸と、他方の前記内表面の前記凹凸とが互いに間隔を隔てて対向して非接触とされていることを特徴とする熱媒体加熱装置。
【請求項２】
前記熱媒体流路において、前記ヒータ側の前記内表面が、前記ヒータの表面により形成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】
前記熱媒体流路を形成する断面扁平状の管体が設けられ、
前記管体の内表面に前記凹凸が形成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】
前記凹凸は、前記ヒータ側に平面部を有し、前記ヒータに面接触することを特徴とする請求項３に記載の熱媒体加熱装置。
【請求項５】
前記管体において前記ヒータ側の前記凹凸と前記ヒータの表面との隙間に充填体が充填されていることを特徴とする請求項３または４に記載の熱媒体加熱装置。
【請求項６】
前記充填体が、前記ヒータの表面と同材料、前記管体の内表面と同材料、金属材料、アルミナのいずれかであることを特徴とする請求項５に記載の熱媒体加熱装置。
【請求項７】
前記管体に接続され、前記管体において熱交換される前記熱媒体が流入する入口ヘッダと、
前記管体に接続され、前記管体において熱交換された前記熱媒体が流出する出口ヘッダと、を有し、
前記入口ヘッダに、前記入口ヘッダに前記熱媒体を流入させる流入口から前記熱媒体流路の幅方向に広がるガイド部材が設けられていることを特徴とする請求項３から６のいずれか一項に記載の熱媒体加熱装置。
【請求項８】
前記ヒータユニットを挟み込む押えプレートをさらに備えることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の熱媒体加熱装置。
【請求項９】
前記押えプレートは、前記ヒータユニットよりも硬度の高い材料で形成されていることを特徴とする請求項８に記載の熱媒体加熱装置。
【請求項１０】
前記熱媒体流路の内表面に、前記熱媒体流路を形成する母材よりも耐食性の高い表面処理が施されていることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の熱媒体加熱装置。
【請求項１１】
ヒータユニットと、前記ヒータユニットを収容するハウジングと、を備え、
前記ヒータユニットは、
熱媒体が内部を流れる断面扁平状の管体と、
前記管体に積層して設けられ、前記管体を加熱するプレート状のヒータと、を備え、
前記管体の内表面自体に凹凸が形成されていることを特徴とする熱媒体加熱装置。
【請求項１２】
ヒータユニットと、前記ヒータユニットを収容するハウジングと、を備え、
前記ヒータユニットは、
熱媒体が内部を流れる断面扁平状の熱媒体流路と、
前記熱媒体流路に接して設けられ、前記熱媒体流路を加熱するプレート状のヒータと、を備え、
前記ヒータの表面に凹凸が形成され、前記表面が前記熱媒体流路の内表面を形成していることを特徴とする熱媒体加熱装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１５４５７９（Ｐ２０１２−１５４５７９Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５０９６（Ｐ２０１１−１５０９６）
【出願日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【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２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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