積層型熱交換器、それを用いた熱媒体加熱装置および車両用空調装置
【課題】扁平熱交チューブ間にＰＴＣヒータを挟み押圧して密接させる際の出入口ヘッダ部のシール部分の変形によるシール性の低下を防止できる積層型熱交換器、それを用いた熱媒体加熱装置および車両用空調装置を提供する。
【解決手段】扁平チューブ部の両端に出入口ヘッダ部２２，２３が設けられている２枚の成形プレート１７Ａ，１７Ｂを接合して構成される扁平熱交チューブ１７と、出入口ヘッダ部２２，２３が連通穴２４，２５を介して互いに連通されるように積層された扁平熱交チューブ１７を押圧して密着させる熱交押え部材１６と、を備えた積層型熱交換器１８にあって、出入口ヘッダ部２２，２３に対して、熱交押え部材１６による押圧力の入力位置Ｐ１と、該押圧力が２枚の成形プレートの接合部分に伝わる位置Ｐ２と、押圧力が出入口ヘッダ部間のシール部分に伝わる位置Ｐ３との少なくとも１つが、押圧力方向の同一線Ｌ上から外れた位置に設定されている。
【解決手段】扁平チューブ部の両端に出入口ヘッダ部２２，２３が設けられている２枚の成形プレート１７Ａ，１７Ｂを接合して構成される扁平熱交チューブ１７と、出入口ヘッダ部２２，２３が連通穴２４，２５を介して互いに連通されるように積層された扁平熱交チューブ１７を押圧して密着させる熱交押え部材１６と、を備えた積層型熱交換器１８にあって、出入口ヘッダ部２２，２３に対して、熱交押え部材１６による押圧力の入力位置Ｐ１と、該押圧力が２枚の成形プレートの接合部分に伝わる位置Ｐ２と、押圧力が出入口ヘッダ部間のシール部分に伝わる位置Ｐ３との少なくとも１つが、押圧力方向の同一線Ｌ上から外れた位置に設定されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱媒体を加熱するための積層型熱交換器、それを用いた熱媒体加熱装置および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。かかる熱媒体加熱装置において、特許文献１には、熱媒体の出入口を備えたハウジング内を隔壁により多数の加熱室と熱媒体循環室とに区画し、加熱室側に隔壁と接触するように挿入設置されたＰＴＣ素子により、循環室内を流れる熱媒体を加熱するように構成した熱媒体加熱装置が開示されている。
【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出入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し、更にその外面に基板収容ボックスを配設した構成の熱媒体加熱装置が示されている。一方、特許文献３，４には、チューブエレメントの両端に設けられるヘッダ部（タンク部）の連通穴周りにバーリングを形成し、それを嵌合することによって積層時の位置合わせを容易化するとともに、接合時の位置ずれによる接合不良を防止するように構成した積層型熱交換器が開示されている。
【０００４】
さらに、特許文献５には、冷却媒体が流通される扁平冷却管を電子部品の両面を挟持するように複数組積層した積層型冷却器であって、冷却管の開口部に伸縮可能な連通部材を接続して隣接する冷却管の開口部間を連通するとともに、該開口部の特定周囲部にリブを設け、冷却管の厚さ方向の圧縮強度を積層型冷却器の製造時にかかる荷重に対して充分に大きくしているものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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２００５−３０７０１号公報
【特許文献４】特許第４１７８６８２号公報
【特許文献５】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】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に示すものは、隔壁により形成された加熱室内にＰＴＣ素子を挿入設置した構成としているため、伝熱面となる隔壁間にＰＴＣ素子を密接させて挿入することは容易でなく、隔壁とＰＴＣ素子間の接触熱抵抗が大きくなり、伝熱効率が低下する等の課題があった。また、特許文献２に示すものは、ＰＴＣヒータの両面に放熱フィンを有する一対の熱媒体流通ボックスを積層するとともに、その外側に基板収容ボックスおよび蓋体を設けて熱媒体流路を密閉し、それをボルトで一体に締結した積層構造としているため、ＰＴＣヒータと熱媒体流通ボックス間の接触熱抵抗を小さくできるが、熱媒体流通ボックスや基板収容ボックスを耐熱性や伝熱性を考慮して、アルミダイカスト製としており、小型軽量化には限界があるとともに、高価になる等の課題があった。
【０００７】
上記の課題を解消すべく、熱媒体加熱装置に積層型熱交換器を適用することが考えられている。しかし、積層型熱交換器の場合、特許文献３，４に示されるように、ロウ材がクラッドされた材料で成形されたチューブエレメントとフィンとを積層して炉中ロウ付けするのが一般的である。従って、治具を用いて仮組み立てした熱交換器を炉中に投入してロウ付けすればよく、積層時の位置合わせを容易化し、接合時の位置ずれを防止することにより良好なシール性が得られるが、ＰＴＣヒータを挟み込んでチューブエレメントと密接させる必要がある上記熱媒体加熱装置では、このような手法を採ることはできない。
【０００８】
そこで、特許文献５に示されるように、電子部品の両面と冷却管とを確実に密接させるため、冷却管の開口部間を伸縮可能な連通部材で接続する構成とし、この連通部材を加圧状態でロウ付けできるように、冷却管の開口部周りにリブを設け、冷却管の厚さ方向の圧縮強度を高めて加圧時の変形を防止するようにしたものが提案されている。しかし、伸縮可能な連通部材が必要な上に、連通部材を加圧状態でロウ付けするため、冷却管の開口部周りにリブを設けて変形を防止する等、部品点数の増加や構成の複雑化は避け難く、コストアップ要因とな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、複数組の扁平熱交チューブを積層し、その間にＰＴＣヒータを挟み押圧して密接させる際の入口ヘッダ部および出口ヘッダ部のシール部分の変形によるシール性の低下を防止できる積層型熱交換器、それを用いた熱媒体加熱装置および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、本発明の積層型熱交換器、それを用いた熱媒体加熱装置および車両用空調装置は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる積層型熱交換器は、熱媒体が流通される扁平チューブ部の両端に入口ヘッダ部および出口ヘッダ部が設けられている２枚の成形プレートを接合して構成される扁平熱交チューブと、前記入口ヘッダ部および前記出口ヘッダ部が連通穴を介して互いに連通されるように積層された複数組の前記扁平熱交チューブを押圧して密着させる熱交押え部材と、を備えた積層型熱交換器にあって、前記入口ヘッダ部および前記出口ヘッダ部に対して、前記熱交押え部材による押圧力の入力位置と、該押圧力が前記２枚の成形プレートの接合部分に伝わる位置と、前記押圧力が前記入口ヘッダ部および前記出口ヘッダ部間のシール部分に伝わる位置との少なくとも１つが、前記押圧力方向の同一線上から外れた位置に設定されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、複数組の扁平熱交チューブが熱交押え部材により押圧され、互いに密着されている積層型熱交換器にあって、入口ヘッダ部および出口ヘッダ部に対して、熱交押え部材による押圧力の入力位置と、押圧力が２枚の成形プレートの接合部分に伝わる位置と、押圧力が入口ヘッダ部および出口ヘッダ部間のシール部分に伝わる位置との少なくとも１つが、押圧力方向の同一線上から外れた位置に設定されているため、熱交押え部材による押圧力が、２枚の成形プレートの接合部分または入口ヘッダ部および出口ヘッダ部間のシール部分で分散され、該押圧力が入口ヘッダ部および出口ヘッダ部間のシール部分の特定部位に強く当たることがなくなり、該押圧力が特定の部位に強く当たることによる周りの変形を抑制し、シール面での隙間の発生を阻止することができる。従って、扁平熱交チューブ内に内圧が負荷された際のシール性を向上し、熱媒体の漏れを防止することができる。
【００１２】
さらに、本発明の積層型熱交換器は、上記の積層型熱交換器において、前記入口ヘッダ部および前記出口ヘッダ部の前記連通穴周りに、互いにインロー嵌合されるバーリングが設けられていることを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、入口ヘッダ部および出口ヘッダ部の連通穴周りに、互いにインロー嵌合されるバーリングが設けられているため、入口ヘッダ部および出口ヘッダ部の連通穴周りの強度をバーリングにより向上し、熱交押え部材による押圧時の変形をより小さくすることができるとともに、該バーリングを扁平熱交チューブの積層時の位置決めに利用できることから、位置ずれによるシール不良をも防止することができる。従って、複数組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間のシール性を向上し、熱媒体の漏えいを確実に防止することができる。
【００１４】
さらに、本発明の積層型熱交換器は、上記の積層型熱交換器において、前記バーリングは、テーパー状とされていることを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、バーリングが、テーパー状とされているため、複数組の扁平熱交チューブを積層して入口ヘッダ部および出口ヘッダ部を熱交押え部材により押圧して互いに密接させた際の微小変形をテーパー部分で吸収し、入口ヘッダ部および出口ヘッダ部同士を確実に密接させることができるとともに、出入口ヘッダ部を含む扁平熱交チューブの寸法交差もテーパー部分で吸収することができる。従って、複数組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間のシール性を更に向上することができ、熱媒体の漏えいを確実に防止することができる。
【００１６】
さらに、本発明の積層型熱交換器は、上述のいずれかの積層型熱交換器において、前記入口ヘッダ部および前記出口ヘッダ部間は、それぞれシール面に介在されたシール材を介してシールされていることを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、入口ヘッダ部および出口ヘッダ部間が、それぞれシール面に介在されたシール材を介してシールされているため、複数組の扁平熱交チューブを積層する際、その入口ヘッダ部および出口ヘッダ部間のシール面にシール材（液状ガスケット、Ｏリング等）を介在させ、それらを熱交押え部材により押圧して入口ヘッダ部および出口ヘッダ部間を密接させることによって、入口ヘッダ部および出口ヘッダ部間をシールすることができる。従って、入口ヘッダ部および出口ヘッダ部間のシール性を十分に確保し、熱媒体の漏えい防止に対する信頼性を向上することができるとともに、シール構造の簡素化、組み立ての容易化を図ることができる。
【００１８】
さらに、本発明の積層型熱交換器は、上述のいずれかの積層型熱交換器において、前記熱交押え部材は、扁平熱交チューブの長さ方向に対応した四辺形状とされ、その両端各２箇所の締め付け固定部を押圧力の入力位置としたとき、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設けられている前記連通穴の中心が、前記両端各２箇所の入力位置を結ぶ線上に位置されていることを特徴とする。
【００１９】
本発明によれば、熱交押え部材が、扁平熱交チューブの長さ方向に対応した四辺形状とされ、その両端各２箇所の締め付け固定部を押圧力の入力位置としたとき、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設けられている連通穴の中心が、両端各２箇所の入力位置を結ぶ線上に位置されているため、熱交押え部材を締め付け固定して扁平熱交チューブに押圧力を加えたとき、入口ヘッダ部および出口ヘッダ部の連通穴周方向に力が分散され、連通穴周りのシール部分において局所的に強く当たる部分をなくすることができる。従って、連通穴周りのシール部分での変形を抑制し、シール面での隙間の発生を阻止して入口ヘッダ部および出口ヘッダ部間のシール性を向上することができる。
【００２０】
さらに、本発明にかかる熱媒体加熱装置は、上述の積層型熱交換器における複数組の前記扁平熱交チューブの前記扁平チューブ部間に複数組のＰＴＣヒータが組み込まれ、該ＰＴＣヒータにより前記扁平熱交チューブ内を流通される熱媒体が加熱可能とされていることを特徴とする。
【００２１】
本発明によれば、上述の積層型熱交換器における複数組の扁平熱交チューブの扁平チューブ部間に複数組のＰＴＣヒータが組み込まれ、該ＰＴＣヒータにより扁平熱交チューブ内を流通される熱媒体が加熱可能とされているため、複数組の扁平熱交チューブ間に組み込まれる複数組のＰＴＣヒータと、各扁平熱交チューブの扁平チューブ部とを熱交押え部材の押圧力により確実に密接させ、ＰＴＣヒータと扁平熱交チューブ間の接触熱抵抗を低減することができる。従って、ＰＴＣヒータと扁平熱交チューブ間の伝熱効率を高めて加熱性能を向上し、熱媒体加熱装置を高性能化することができるともに、熱媒体の漏えい等を確実に解消することができる。
【００２２】
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、上記の熱媒体加熱装置とされていることを特徴とする。
【００２３】
本発明によれば、空気流路中に配設されている放熱器に対して、上述の熱媒体加熱装置により加熱された熱媒体が循環可能に構成されているため、放熱器に対する熱媒体循環回路中での熱媒体の漏えい等を確実に解消することができるとともに、熱媒体加熱装置による熱媒体の加熱性能を高めることができる。従って、車両用空調装置の信頼性向上と空調性能の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の積層型熱交換器によると、熱交押え部材による押圧力が、２枚の成形プレートの接合部分または入口ヘッダ部および出口ヘッダ部間のシール部分で分散され、該押圧力が入口ヘッダ部および出口ヘッダ部間のシール部分の特定部位に強く当たることがなくなり、該押圧力が特定の部位に強く当たることによる周りの変形を抑制し、シール面での隙間の発生を阻止することができるため、扁平熱交チューブ内に内圧が負荷された際のシール性を向上し、熱媒体の漏れを防止することができる。
【００２５】
また、本発明の熱媒体加熱装置によると、複数組の扁平熱交チューブ間に組み込まれる複数組のＰＴＣヒータと、各扁平熱交チューブの扁平チューブ部とを熱交押え部材の押圧力により確実に密接させ、ＰＴＣヒータと扁平熱交チューブ間の接触熱抵抗を低減することができるため、ＰＴＣヒータと扁平熱交チューブ間の伝熱効率を高めて加熱性能を向上し、熱媒体加熱装置を高性能化することができるともに、熱媒体の漏えい等を確実に解消することができる。
【００２６】
さらに、本発明の車両用空調装置によると、放熱器に対する熱媒体循環回路中での熱媒体の漏えい等を確実に解消することができるとともに、熱媒体加熱装置による熱媒体の加熱性能を高めることができるため、車両用空調装置の信頼性向上と空調性能の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る積層型熱交換器および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平面図（Ａ）とその側面図（Ｂ）である。
【図４】図２および図３に示す熱媒体加熱装置に組み込まれる積層型熱交換器の縦断面図（Ａ）とその扁平チューブ部の断面図（Ｂ）である。
【図５】図４に示す積層型熱交換器の出入口ヘッダ部の積層状態を表す拡大斜視図である。
【図６】図４に示す積層型熱交換器の出入口ヘッダ部の接合状態を表す拡大斜視図（Ａ）とその比較例図（Ｂ）である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る積層型熱交換器の出入口ヘッダ部分の側面図である。
【図８】図７に示す積層型熱交換器の出入口ヘッダ部分の変形例の側面図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る積層型熱交換器の扁平熱交チューブと熱交押え部材による押圧力の入力位置との関係を示す平面配置図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１ないし図６を用いて説明する。
図１には、本発明の第１実施形態に係る積層型熱交換器および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路２を形成するケーシング３を備えている。
【００２９】
ケーシング３の内部には、空気流路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させることによって、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。
【００３０】
ケーシング３の下流側は、図示しない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って、そこを通過する空気を冷却するものである。放熱器６は、タンク８、ポンプ９、および熱媒体加熱装置１０と共に熱媒体循環回路１０Ａを構成し、熱媒体加熱装置１０により高温に加熱された熱媒体（例えば、不凍液等）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。
【００３１】
図２には、図１に示された熱媒体加熱装置１０を組み立てる手順を説明するための分解斜視図が示され、図３には、その熱媒体加熱装置１０の平面図（Ａ）とその側面図（Ｂ）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、電極板１４（図３（Ｂ）参照）と、ＩＧＢＴ等からなる複数個の半導体スイッチング素子１２（図３（Ｂ）参照）と、熱交押え部材（押圧部材）１６と、複数組（例えば、３組）の扁平熱交チューブ１７を積層した積層型熱交換器１８と、複数組のＰＴＣ素子（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）１９ａ（図３（Ｂ）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、積層型熱交換器１８、ＰＴＣ素子１９ａおよび熱交押え部材１６等を収容するケーシング１１と、を備えている。なお、電極板１４、ＰＴＣ素子１９ａおよび後述する絶縁体等により、複数組のＰＴＣヒータ１９が構成されている。
【００３２】
ケーシング１１は、上半部と下半部とに２分割された構成となっており、上半部に位置するアッパケース１１ａ（図３（Ｂ）参照）と、下半部に位置するロアケース１１ｂとを備えている。また、アッパケース１１ａおよびロアケース１１ｂの内部には、ロアケース１１ｂの上方からロアケース１１ｂの開口部１１ｃにアッパケース１１ａを載置することによって、上記の制御基板１３、半導体スイッチング素子１２、熱交押え部材１６、積層型熱交換器１８、電極板１４、および複数組のＰＴＣヒータ１９等を収容する空間が形成されるようになっている。
【００３３】
ロアケース１１ｂの下面には、積層型熱交換器１８に導入される熱媒体の導くための熱媒体入口路（熱媒体導出入路）１１ｄおよび積層型熱交換器１８内を流通した熱媒体を導出するための熱媒体出口路（熱媒体導出入路）１１ｅが一体的に設けられている。ロアケース１１ｂは、その内部空間に収容される扁平熱交チューブ１７を形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、ＰＢＴ）により成形されている。なお、アッパケース１１ａも、ロアケース１１ｂと同じ樹脂材による成形品とすることが望ましい。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。
【００３４】
また、ロアケース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３（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１９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によっ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。
【００３５】
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１９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１９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。そして、この複数組のＰＴＣヒータ１９をその両面側から挟み込むように、積層型熱交換器１８を構成する複数組の扁平熱交チューブ１７が積層されている。
【００３６】
積層型熱交換器１８を構成している扁平熱交チューブ１７は、図４（Ａ）に示されるように、アルミ合金製の２枚の成形プレート１７Ａ，１７Ｂをロウ付け接合して構成されたものであり、扁平チューブ部２０と、その両端に形成されている熱媒体を供給する入口ヘッダ部２２および熱媒体が導出される出口ヘッダ部２３とを備えている。ここでの積層型熱交換器１８は、例えば３組の扁平熱交チューブ１７が互いに平行になるように積層された構成とされている。３組の扁平熱交チューブ１７は、下段、中段、上段の扁平熱交チューブ１７ｃ、１７ｂ、１７ａの順に積層される。
【００３７】
扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの扁平チューブ部２０内には、図４（Ｂ）に示されるように、コルゲート状のインナーフィン２１が形成され、これによって、各扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃ内には、その軸方向に連通している複数の熱媒体流通路が形成されている。また、各扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃ内にインナーフィン２１が形成されることによって剛性が増大される。このため、後述する基板サブアッセンブリ１５の熱交押え部材１６により３組の扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃが、ロアケース１１ｂの内底面に対して押圧された場合においても、各扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃが変形され難くされている。
【００３８】
扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃは、平面視した場合、軸方向（図４（Ａ）において左右方向）に長い扁平状を呈している。この扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃは、扁平方向、すなわち、軸方向と直交する方向（図４（Ｂ）において上下方向）に幅広となっている。さらに、各扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの軸方向の両端部、すなわち、扁平チューブ部２０の両端部には、入口ヘッダ部２２と出口ヘッダ部２３とが形成されており、この入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３の中心部には、それぞれ連通穴２４，２５が設けられている。
【００３９】
上記した下段、中段、上段の３組の扁平熱交チューブ１７ｃ、１７ｂ、１７ａは、積層される際に入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３に介在された、例えば、シール面に塗布された液状ガスケットまたはＯリング等のシール材２６により、連通穴２４，２５の周りがシールされるようになっている。そして、この３組の扁平熱交チューブ１７ｃ、１７ｂ、１７ａの扁平チューブ部２０間に、複数組のＰＴＣヒータ１９が、その両面に設けられている電極板１４を介して両側から挟み込まれることによって、平行に積層されている。なお、扁平熱交チューブ１７ｃ、１７ｂ、１７ａの入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３内にスペーサ２９を挿入してもよい。
【００４０】
さらに、各扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３は、上記のように積層され、後述する基板サブアッセンブリ１５の熱交押え部材１６によりロアケース１１ｂの内底面に向け押圧されて締め付け固定される際に、その押圧力が特定の部位に強く当たることにより該部位の周辺が変形し、隙間が生じることによるシール性の低下を防止するため、図５に示されるように、入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３に対して、熱交押え部材１６による押圧力が押圧力方向の同一線Ｌ上の特定部位に集中され、該部位に強く当たることがないように構成されている。
【００４１】
つまり、入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３に対して、熱交押え部材１６による押圧力の入力位置をＰ１、その押圧力が２枚の成形プレート１７Ａ，１７Ｂの接合部分に伝達される位置をＰ２、該押圧力が入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３間のシール部分に伝達される位置をＰ３としたとき、このＰ１，Ｐ２，Ｐ３の３点が押圧力方向の同一線Ｌ上に位置されないように、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の少なくとも１つが、押圧力方向の同一線Ｌ上から外れた位置に設定されるようにしている。
【００４２】
このように、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３位置の少なくとも１つを押圧力方向の同一線Ｌ上からずらすには、扁平熱交チューブ１７を構成している２枚の成形プレート１７Ａ，１７Ｂの成形金型を、予め解析した結果に基づき、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３位置の少なくとも１つの位置がずれるような形状とした型構造とし、該金型で成形された成形プレート１７Ａ，１７Ｂを用いて扁平熱交チューブ１７を構成すればよい。
【００４３】
上記構成とされた３組の扁平熱交チューブ１７ｃ、１７ｂ、１７ａは、この順に積層され、後述する基板サブアッセンブリ１５を介してロアケース１１ｂの内底面に向け押圧されることによって、シール材（液状ガスケット、Ｏリング等）２６を介して中段扁平熱交チューブ１７ｂの入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３の下面と、その下方に位置している下段扁平熱交チューブ１７ｃの入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３の上面との間、および中段扁平熱交チューブ１７ｂの入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３の上面と、その上方に位置している上段扁平熱交チューブ１７ａの入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３の下面との間がそれぞれ密接されるようになっている。
【００４４】
また、積層型熱交換器１８を構成している扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃを上記のように積層することによって、上段の扁平熱交チューブ１７ａ、中段の扁平熱交チューブ１７ｂおよび下段の扁平熱交チューブ１７の各々の連通穴２４，２５が互いに連通され、入口ヘッダ部２２同士および出口ヘッダ部２３同士が互いに連通されるようになるとともに、各連通穴２４，２５の周囲がシール材２６によって密封状態にシールされるようになっている。
【００４５】
これによって、熱媒体入口路１１ｄから導かれた熱媒体は、積層型熱交換器１８の各入口ヘッダ部２２から各扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの扁平チューブ部２０内へと導かれる。この熱媒体は、扁平チューブ部２０内を流通する過程において、ＰＴＣヒータ１９により加熱されて昇温され、各出口ヘッダ部２３に流出し、熱媒体出口路１１ｅ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。熱媒体加熱装置１０から導出された熱媒体は、熱媒体循環回路１０Ａ（図１参照）を介して放熱器６に供給されることになる。
【００４６】
また、電極板１４は、図３（Ｂ）に示されるように、ＰＴＣ素子１９ａ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合金製の板材とされている。電極板１４は、ＰＴＣ素子１９ａを挟んでその両面に、ＰＴＣ素子１９ａの上面に接するように一枚、ＰＴＣ素子１９ａ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１９ａの上面と、ＰＴＣ素子１９ａの下面とが挟み込まれるようになっている。
【００４７】
さらに、ＰＴＣ素子１９ａの上面側に位置する電極板１４は、その上面が扁平熱交チューブ１７の下面に接するように配置され、ＰＴＣ素子１９ａの下面側に位置する電極板１４は、その下面が扁平熱交チューブ１７の上面に接するように配置されている。本実施形態の場合には、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、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枚配置されている。
【００４８】
４枚の各電極板１４は、扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃと略同一形状とされている。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。すなわち、各電極板１４に設けられている端子１４ａは、その長辺に沿って少しずつ位置がずらされて設けられ、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。
【００４９】
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を平行に配設し、熱交押え部材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を間に挟み込んでいるものである。制御基板１３と熱交押え部材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。
【００５０】
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、その一辺の下面に直列に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の下面から下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、積層型熱交換器１８の扁平熱交チューブ１７の長辺に沿って直列に配設されている。
【００５１】
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１１ｂの開口部１１ｃよりも少し上方に位置されるように設けられている。このため、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の先端部が固定しやすくなっている。
【００５２】
図３（Ｂ）に示すように、ＩＧＢＴ等からなる半導体スイッチング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１２は、作動することによって熱を生じる発熱素子であり、熱交押え部材１６の上面であって、積層型熱交換器１８の上段の扁平熱交チューブ１７ａの入口ヘッダ部２２近傍に接続用ネジ１２ａを介してねじ止めされ、熱交押え部材１６をヒートシンクとして冷却されるようになっている。
【００５３】
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、平面視した際に扁平な四辺形状（長方形状）のアルミ合金製板材とされている。この熱交押え部材１６は、制御基板１３よりも軸方向（図３（Ａ）の左右方向）に大きくされたものであり、積層型熱交換器１８の扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの上面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された熱交押え部材１６の四隅には、該熱交押え部材１６をロアケース１１ｂに固定する基板サブアッセンブリ固定用ネジ１５ｂ（図３（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。
【００５４】
基板サブアッセンブリ１５は、積層型熱交換器１８の上段の扁平熱交チューブ１７ａの上方に載置されている。すなわち、基板サブアッセンブリ１５は、熱交押え部材１６の下面が上段の扁平熱交チューブ１７ａの上面に接するようにして配置されている。該基板サブアッセンブリ１５は、熱交押え部材１６を４本の基板サブアッセンブリ固定用ネジ１５ｂを介してロアケース１１ｂにネジ止めすることにより、熱交押え部材１６の下面とロアケース１１ｂの内底面との間で、積層された３組の扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃと、その間に挟まれている２組のＰＴＣヒータ１９を挟み込んでいる。
【００５５】
このように、基板サブアッセンブリ１５をロアケース１１ｂにネジ止め固定することにより、ロアケース１１ｂの内底面方向に積層された３組の扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃと、その間に挟まれている２組のＰＴＣヒータ１９が押圧されるようになっている。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、アルミ合金製板材であるため、積層型熱交換器１８の扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃ内を流れる熱媒体の冷熱を介して、熱交押え部材１６上に設置されているＩＧＢＴ等の半導体スイッチング素子１２を冷却するヒートシンクとして用いられるようになっている。
【００５６】
次に、図２および図３を用いて本実施形態に係る積層型熱交換器１８および熱媒体加熱装置１０の組み立て手順について説明する。
まず、ロアケース１１ｂの内底面に略平行になるように、積層型熱交換器１８を構成している３組の扁平熱交チューブ１７の中の下段扁平熱交チューブ１７ｃをロアケース１１ｂの内部空間に設置する。次に、この扁平熱交チューブ１７ｃの扁平チューブ部２０上にＰＴＣヒータ１９の両面を絶縁シート（図示せず）によって挟み、下段扁平熱交チューブ１７ｃの上方から積層する。
【００５７】
更に、下段扁平熱交チューブ１７ｃの入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３の上面のシール面に液状ガスケット、Ｏリング等のシール材２６を介在し、その上に上方から中段扁平熱交チューブ１７ｂを積層する。この中段扁平熱交チューブ１７ｂの扁平チューブ部２０上に、上記と同様にＰＴＣヒータ１９の両面を絶縁シートで挟み、中段扁平熱交チューブ１７ｂの上方から積層する。次に、中段扁平熱交チューブ１７ｂの入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３の上面のシール面に上記と同様のシール材２６を塗布し、該中段扁平熱交チューブ１７ｂの上方から上段扁平熱交チューブ１７ａを積層する。
【００５８】
こうして積層された上段扁平熱交チューブ１７ａの上方から基板サブアッセンブリ１５を熱交押え部材１６が下方となるように積層した後、上段の扁平熱交チューブ１７ａ上に積層されている基板サブアッセンブリ１５の熱交押え部材１６を、基板サブアッセンブリ固定用ネジ１５ｂによってロアケース１１ｂに締め付け固定する。これによって、各扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの入口ヘッダ部２２間および出口ヘッダ部２３間がロアケース１１ｂの内底面方向に押圧されて密接され、各々の入口ヘッダ部２２間および出口ヘッダ部２３間の連通穴２４，２５の周りがシール材２６によってシールされることとなる。
【００５９】
なお、シール材２６として液状ガスケットを用いた場合、入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３に塗布された液状ガスケットは、３組の扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃが押圧されて密接されることによって、その一部が合わせ面にはみ出し、空気と接触されることにより空気中の水分と反応して硬化される。また、この押圧により各扁平熱交チューブ１７の入口ヘッダ部２２間および出口ヘッダ部２３間が密接されるため、下段扁平熱交チューブ１７ｃと中段扁平熱交チューブ１７ｂ間、および中段扁平熱交チューブ１７ｂと上段扁平熱交チューブ１７ａ間に挟まれていたＰＴＣヒータ１９および電極板１４も、それぞれ扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの扁平チューブ部２０の外表面と密接され、その間の接触熱抵抗が低減されることとなる。
【００６０】
続いて、基板サブアッセンブリ１５を構成する制御基板１３に設けられている各端子台１３ａと、各電極板１４の端子１４ａとを端子接続用ネジ１４ｂによって本止めするとともに、電源ハーネス用孔１１ｆに電源ハーネス２７を挿入してその先端部と、制御基板１３に設けられている各電源ハーネス用端子台１３ｃとを電源ハーネス接続用ネジ１３ｂによりねじ止めする。更に、ＬＶハーネス２８の先端部をロアケース１１ｂの側壁に開口されているＬＶハーネス用孔１１ｇからロアケース１１ｂ内に挿入し、制御基板１３に対してコネクタ接続する。次いで、電源ハーネス２７をロアケース１１ｂの外底面から電源ハーネス固定用ネジ２７ａにより固定し、ＬＶハーネス用孔１１ｇにＬＶハーネス２８を固定する。
【００６１】
その後、ロアケース１１ｂの開口部１１ｃにシール材（上記の入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３の上面に介在したものと同様の液状ガスケットまたはＯリングでよい）を介在し、更にそのロアケース１１ｂの開口部１１ｃ上に、上方からアッパケース１１ａを載置し、アッパケース１１ａに設けられているクリップ部（図示せず）をロアケース１１ｂに設けられている爪部（図示せず）に引っ掛け、アッパケース１１ａとロアケース１１ｂとを締結することによって、熱媒体加熱装置１０の組み立てが完了（終了）する。
【００６２】
なお、本実施形態で用いられている液状ガスケット（シール材）２６とは、耐熱性に優れており、高温に晒される扁平熱交チューブ１７の入口ヘッダ部２２間および出口ヘッダ部２３間等のシールに適した、空気中の水分と接することによって硬化する硬化性の液状のシール材であり、例えば、株式会社スリーボンド製のシリコーンを主成分とする製品番号１２０７ｄのシリコーン系液状ガスケットを用いることができる。
【００６３】
斯くして、本実施形態に係る積層型熱交換器１８、それを用いた熱媒体加熱装置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。
ＰＴＣヒータ１９を挟んで少なくともその両面に順次積層されている複数組（３組）の扁平熱交チューブ１７を互いに平行に積層し、その上段扁平熱交チューブ１７ａの上面に制御基板１３と熱交押え部材（押圧部材）１６とを組み合わせた基板サブアッセンブリ１５を設け、これをロアケース１１ｂに締め付け固定することにより、積層された３組の扁平熱交チューブ１７と２組のＰＴＣヒータ１９を圧着しながら、積層型熱交換器１８を組み立てている。
【００６４】
この圧着により、積層型熱交換器１８の入口ヘッダ部２２間および出口ヘッダ部２３間に介在したシール材（液状ガスケット、Ｏリング等）２６を密着させ、複数組の扁平熱交チューブ１７と、その間に積層されているＰＴＣヒータ１９間の密接性を高めることができる。従って、各扁平熱交チューブ１７とＰＴＣヒータ１９間の接触熱抵抗を低減することができ、ＰＴＣヒータ１９から扁平熱交チューブ１７への伝熱効率を向上させ、積層型熱交換器１８および熱媒体加熱装置１０を高性能化することができる。また、ＰＴＣヒータ１９と熱媒体とを、複数組の扁平熱交チューブ１７を積層して構成した積層型熱交換器１８を介して熱交換させることができるため、ダイカスト製の大型部品である熱媒体流通ボックス等が不要とすることができ、従って、熱媒体加熱装置１０の小型軽量化、低コスト化を図ることができる。
【００６５】
また、３組の扁平熱交チューブ１７と２組のＰＴＣヒータ１９を熱交押え部材１６により押圧して圧着させる際、入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３に対して、熱交押え部材１６による押圧力の入力位置Ｐ１と、押圧力が２枚の成形プレート１７Ａ，１７Ｂの接合部分に伝わる位置Ｐ２と、押圧力が入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３間のシール部分に伝わる位置Ｐ３との少なくとも１つが、図５に示されるように、押圧力方向の同一線Ｌ上から外れるように設定されている。このため、熱交押え部材１６による押圧力が、２枚の成形プレート１７Ａ，１７Ｂの接合部分または入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３間のシール部分で分散され、押圧力が入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３間のシール部分の特定部位に強く当たることがなくなる。
【００６６】
これによって、熱交押え部材１６による押圧力が、入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３の特定の部位に強く当たることによる周りの変形を抑制し、その周辺におけるシール面での隙間の発生を阻止することができる。その結果、扁平熱交チューブ１７内に内圧が負荷された際のシール性を向上し、熱媒体の漏れを防止することができる。図６（Ａ）および図６（Ｂ）に、上記Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３が押圧力方向の同一線Ｌ上に位置された場合の解析結果（Ｂ）と、その１つＰ２が押圧力方向の同一線Ｌ上からずれた位置に設定された場合の解析結果（Ａ）とが示されている。
【００６７】
この結果を見ると、（Ｂ）の場合は、入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３の特定部位の周りが変形し、隙間Ｓが発生してシール性が低下する可能性があり、扁平熱交チューブ１７内に内圧が負荷されたとき、熱媒体の漏えいが懸念される。これに対して、本実施形態による（Ａ）の場合は、入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３のシール部分の変形が殆んどなく、その懸念が払しょくされていることが明らかである。
【００６８】
また、入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３間が、シール面に介在された液状ガスケット、Ｏリング等のシール材２６を介してシールされている。このため、複数組の扁平熱交チューブ１７を積層する際、その入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３のシール面に上記のようなシール材２６を介在し、それらを熱交押え部材１６により押圧して入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３間に密接させることにより、入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３間を確実にシールすることができる。従って、入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３間のシール性を十分に確保し、熱媒体の漏えい防止に対する信頼性を向上することができるとともに、シール構造の簡素化、組み立ての容易化を図ることができる。
【００６９】
さらに、アルミ合金製の熱交押え部材１６と制御基板１３との間に、発熱素子であるＩＧＢＴ等の半導体スイッチング１２を設けている。このため、熱交押え部材１６および制御基板１３により、積層された扁平熱交チューブ１７およびＰＴＣヒータ１９を押圧するとともに、熱交押え部材１６をヒートシンクとして半導体スイッチング１２を扁平熱交チューブ１７からの冷熱によって冷却することができる。従って、半導体スイッチング１２の冷却性能を確保し、熱媒体加熱装置１０をより高性能化することができる。また、積層された扁平熱交チューブ１７の押圧と半導体スイッチング１２の冷却とを熱交押え部材１６によって兼用化しているため、熱媒体加熱装置１０を構成する部品点数を減らすことができ、従って、熱媒体加熱装置１０全体を小型化することができる。
【００７０】
また、熱媒体の導入を行う熱媒体入口路（熱媒体導出入路）１１ｄと熱媒体の導出を行う熱媒体出口路（熱媒体導出入路）１１ｅとをロアケース１１ｂに一体的に形成した構成としている。このため、熱媒体を熱媒体加熱装置１０に供給する際に、積層された扁平熱交チューブ１７にかかる応力を分散することができ、従って、扁平熱交チューブ１７に係る荷重を低減することができる。
【００７１】
また、ＰＴＣヒータ１９に対する通電を制御する制御基板１３および半導体スイッチング１２からなる制御系を、基板サブアッセンブリ１５として一体化し、これをケーシング１１内に内蔵したことにより、各電極板１４との電気的な接続においては、基板サブアッセンブリ１５を構成している制御基板１３に設けられている各端子台１３ａと、各電極板１４に設けられている端子１４ａとを端子接続用ネジ１４ｂで固定するのみでよく、電気的に接続するための配線（ハーネス）を不要とすることができる。このため、配線経路が複雑化することがなく、組み付け性を容易化することができるとともに、部品数を削減することができ、制御系の配線経路を簡素化して、扁平熱交チューブ１７、ＰＴＣヒータ１９およびその制御系を、ケーシング１１内に一体に内蔵した高性能でコンパクトな熱媒体加熱装置１０を得ることができる。
【００７２】
また、制御基板１３に接続されるＩＧＢＴ等の半導体スイッチング（発熱素子）１２を扁平熱交チューブ１７の入口ヘッダ部２２側に近い位置に配設した構成としている。このため、ＰＴＣヒータ１９により加熱される前の比較的温度の低い熱媒体によって、半導体スイッチング１２を冷却することができ、半導体スイッチング１２の冷却性能を一段と高めることができる。
【００７３】
さらに、上記の如く、伝熱効率が向上されるとともに、熱媒体の漏えい等がなく、軽量でコンパクト化された高性能の熱媒体加熱装置１０を組み込み、放熱器６に循環される熱媒体を加熱することができるため、車両用空調装置１の信頼性向上と空調性能の向上を図ることができるとともに、設置スペースを低減し、車両に対する搭載性を向上することができる。
【００７４】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、図７および図８を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第１実施形態に対して、扁平熱交チューブ１７の入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３の連通穴２４，２５周りにバーリングを設けた構成としている点が異なる。その他の点については、第１実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態では、扁平熱交チューブ１７の入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３に設けられている連通穴２４，２５の周縁に、積層時に互いにインロー嵌合されるバーリング３０，３１を形成した構成としている。
【００７５】
このバーリング３０，３１は、図７に示されるように、テーパー状のバーリングとされており、３組の扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃを積層したとき、上下の入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３間において、バーリング３０，３１同士がインロー嵌合され、そのテーパー面が互いに密着されるように構成されている。なお、このバーリング３０，３１のテーパー面にも、積層時に液状ガスケット、Ｏリング等のシール材２６が介在されることはもちろんである。
【００７６】
このように、入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３の連通穴２４，２５周縁に、互いにインロー嵌合されるバーリング３０，３１を設けることにより、入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３の連通穴２４，２５周りの強度をバーリング３０，３１によって向上し、熱交押え部材１６による押圧時の変形をより小さくすることができる。また、該バーリング３０，３１を複数組の扁平熱交チューブ１７の積層時の位置決めにも利用できるため、位置ずれによるシール不良をも防止することができる。従って、複数組の扁平熱交チューブ１７の入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３間のシール性を向上し、熱媒体の漏えいを確実に防止することができる。
【００７７】
また、バーリング３０，３１をテーパー状としているため、複数組の扁平熱交チューブ１７を積層して入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３を熱交押え部材１６により押圧して互いに密接させた際の微小変形をテーパー部分で吸収し、入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３同士を確実に密接させることができるとともに、出入口ヘッダ部２２，２３を含む扁平熱交チューブ１７の寸法交差もテーパー部分で吸収することができる。従って、複数組の扁平熱交チューブ１７の入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３間のシール性を更に向上することができ、熱媒体の漏えいを確実に防止することができる。
【００７８】
さらに、上記バーリング３０に対して、図８に示されるように、テーパー面に蛇腹状の微小突起３２を設けてもよく、このような微小突起３２を設けることによって、上下のバーリング３０，３１がインロー嵌合されたとき、該微小突起３２でバーリング３０，３１同士が当接されるようになるため、シール性を更に向上することが可能となる。
【００７９】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について、図９を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第１実施形態に対して、熱交押え部材１６による押圧力の入力位置Ｐ１の平面上の位置を特定している点が異なる。その他の点については、第１実施形態と同様であるので説明は省略する。
前述のとおり、四辺形状をなす熱交押え部材１６は、四隅（４コーナー部）を４本の基板サブアッセンブリ固定用ネジ１５ｂを介してロアケース１１ｂにネジ止め固定されている。本実施形態において、押圧力の入力位置Ｐ１は、図９に示されるように、４本の固定用ネジ１５ｂの位置とされる。
【００８０】
そして、この４本の固定ネジ１５ｂの両端側の各２本の固定ネジ１５の中心、すなわち熱交押え部材１６による各２箇所の押圧力の入力位置Ｐ１，Ｐ１を結ぶ線Ｘ上に、積層型熱交換器１８の各扁平熱交チューブ１７（１７ａ，１７ｂ，１７ｃ）の両端部に設けられている入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３の連通穴２４，２５の中心Ｗが、それぞれ位置されるように設定されている。
【００８１】
上記のように、入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３の連通穴２４，２５の中心Ｗ位置と、熱交押え部材１６を締め付け固定する４本のネジ１５ｂの位置、すなわち押圧力の入力位置Ｐ１との関係を設定することによって、熱交押え部材１６を締め付け固定して扁平熱交チューブ１７に押圧力を加えたとき、入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３の連通穴２４，２５の周方向に力が分散され、連通穴２４，２５周りのシール部分において局所的に強く当たる部分をなくすることができる。
【００８２】
このため、連通穴２４，２５周りのシール部分での変形を抑制し、シール面での隙間の発生を阻止することができ、第１実施形態と同様、扁平熱交チューブ１７内に内圧が負荷された際のシール性を向上し、熱媒体の漏れを防止することが可能となる。因みに、上記線Ｘが、例えばＸ’位置にずれていると、線Ｘ’と連通穴２４，２５とが交わる位置Ｚ付近のシール部分において、ヘッダ部同士が強く接触し、連通穴２４，２５周りで変形が発生することとなり、シール性の低下が懸念される。
【００８３】
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１９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１９の積層数を増減してもよいことはもちろんである。
【００８４】
また、上記実施形態では、扁平熱交チューブ１７が、扁平チューブ部２０と両端の入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３とが一体化されている例について説明したが、扁平チューブ部２０と両端の入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３とを別々に成形し、ロウ付けにより一体化した扁平熱交チューブとしてもよい。さらに、入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３に設けるバーリング３０，３１については、テーパー状に限定されるものではなく、鉛直状に設ける等、様々な形状に変形してもよい。
【符号の説明】
【００８５】
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
１６ 熱交押え部材
１７，１７ａ，１７ｂ，１７ｃ 扁平熱交チューブ
１７Ａ，１７Ｂ 成形プレート
１８ 積層型熱交換器
１９ ＰＴＣヒータ
２０ 扁平チューブ部
２２ 入口ヘッダ部
２３ 出口ヘッダ部
２４，２５ 連通穴
２６ シール材（液状ガスケット、Ｏリング等）
３０，３１ バーリング
３２ 微小突起
Ｌ 押圧力方向の同一線
Ｐ１ 押圧力の入力位置
Ｐ２ 接合部分に伝わる位置
Ｐ３ シール部分に伝わる位置
Ｗ 連通穴の中心
Ｘ ２箇所の押圧力の入力位置を結ぶ線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱媒体を加熱するための積層型熱交換器、それを用いた熱媒体加熱装置および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。かかる熱媒体加熱装置において、特許文献１には、熱媒体の出入口を備えたハウジング内を隔壁により多数の加熱室と熱媒体循環室とに区画し、加熱室側に隔壁と接触するように挿入設置されたＰＴＣ素子により、循環室内を流れる熱媒体を加熱するように構成した熱媒体加熱装置が開示されている。
【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出入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し、更にその外面に基板収容ボックスを配設した構成の熱媒体加熱装置が示されている。一方、特許文献３，４には、チューブエレメントの両端に設けられるヘッダ部（タンク部）の連通穴周りにバーリングを形成し、それを嵌合することによって積層時の位置合わせを容易化するとともに、接合時の位置ずれによる接合不良を防止するように構成した積層型熱交換器が開示されている。
【０００４】
さらに、特許文献５には、冷却媒体が流通される扁平冷却管を電子部品の両面を挟持するように複数組積層した積層型冷却器であって、冷却管の開口部に伸縮可能な連通部材を接続して隣接する冷却管の開口部間を連通するとともに、該開口部の特定周囲部にリブを設け、冷却管の厚さ方向の圧縮強度を積層型冷却器の製造時にかかる荷重に対して充分に大きくしているものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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２００５−３０７０１号公報
【特許文献４】特許第４１７８６８２号公報
【特許文献５】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】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に示すものは、隔壁により形成された加熱室内にＰＴＣ素子を挿入設置した構成としているため、伝熱面となる隔壁間にＰＴＣ素子を密接させて挿入することは容易でなく、隔壁とＰＴＣ素子間の接触熱抵抗が大きくなり、伝熱効率が低下する等の課題があった。また、特許文献２に示すものは、ＰＴＣヒータの両面に放熱フィンを有する一対の熱媒体流通ボックスを積層するとともに、その外側に基板収容ボックスおよび蓋体を設けて熱媒体流路を密閉し、それをボルトで一体に締結した積層構造としているため、ＰＴＣヒータと熱媒体流通ボックス間の接触熱抵抗を小さくできるが、熱媒体流通ボックスや基板収容ボックスを耐熱性や伝熱性を考慮して、アルミダイカスト製としており、小型軽量化には限界があるとともに、高価になる等の課題があった。
【０００７】
上記の課題を解消すべく、熱媒体加熱装置に積層型熱交換器を適用することが考えられている。しかし、積層型熱交換器の場合、特許文献３，４に示されるように、ロウ材がクラッドされた材料で成形されたチューブエレメントとフィンとを積層して炉中ロウ付けするのが一般的である。従って、治具を用いて仮組み立てした熱交換器を炉中に投入してロウ付けすればよく、積層時の位置合わせを容易化し、接合時の位置ずれを防止することにより良好なシール性が得られるが、ＰＴＣヒータを挟み込んでチューブエレメントと密接させる必要がある上記熱媒体加熱装置では、このような手法を採ることはできない。
【０００８】
そこで、特許文献５に示されるように、電子部品の両面と冷却管とを確実に密接させるため、冷却管の開口部間を伸縮可能な連通部材で接続する構成とし、この連通部材を加圧状態でロウ付けできるように、冷却管の開口部周りにリブを設け、冷却管の厚さ方向の圧縮強度を高めて加圧時の変形を防止するようにしたものが提案されている。しかし、伸縮可能な連通部材が必要な上に、連通部材を加圧状態でロウ付けするため、冷却管の開口部周りにリブを設けて変形を防止する等、部品点数の増加や構成の複雑化は避け難く、コストアップ要因とな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、複数組の扁平熱交チューブを積層し、その間にＰＴＣヒータを挟み押圧して密接させる際の入口ヘッダ部および出口ヘッダ部のシール部分の変形によるシール性の低下を防止できる積層型熱交換器、それを用いた熱媒体加熱装置および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、本発明の積層型熱交換器、それを用いた熱媒体加熱装置および車両用空調装置は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる積層型熱交換器は、熱媒体が流通される扁平チューブ部の両端に入口ヘッダ部および出口ヘッダ部が設けられている２枚の成形プレートを接合して構成される扁平熱交チューブと、前記入口ヘッダ部および前記出口ヘッダ部が連通穴を介して互いに連通されるように積層された複数組の前記扁平熱交チューブを押圧して密着させる熱交押え部材と、を備えた積層型熱交換器にあって、前記入口ヘッダ部および前記出口ヘッダ部に対して、前記熱交押え部材による押圧力の入力位置と、該押圧力が前記２枚の成形プレートの接合部分に伝わる位置と、前記押圧力が前記入口ヘッダ部および前記出口ヘッダ部間のシール部分に伝わる位置との少なくとも１つが、前記押圧力方向の同一線上から外れた位置に設定されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、複数組の扁平熱交チューブが熱交押え部材により押圧され、互いに密着されている積層型熱交換器にあって、入口ヘッダ部および出口ヘッダ部に対して、熱交押え部材による押圧力の入力位置と、押圧力が２枚の成形プレートの接合部分に伝わる位置と、押圧力が入口ヘッダ部および出口ヘッダ部間のシール部分に伝わる位置との少なくとも１つが、押圧力方向の同一線上から外れた位置に設定されているため、熱交押え部材による押圧力が、２枚の成形プレートの接合部分または入口ヘッダ部および出口ヘッダ部間のシール部分で分散され、該押圧力が入口ヘッダ部および出口ヘッダ部間のシール部分の特定部位に強く当たることがなくなり、該押圧力が特定の部位に強く当たることによる周りの変形を抑制し、シール面での隙間の発生を阻止することができる。従って、扁平熱交チューブ内に内圧が負荷された際のシール性を向上し、熱媒体の漏れを防止することができる。
【００１２】
さらに、本発明の積層型熱交換器は、上記の積層型熱交換器において、前記入口ヘッダ部および前記出口ヘッダ部の前記連通穴周りに、互いにインロー嵌合されるバーリングが設けられていることを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、入口ヘッダ部および出口ヘッダ部の連通穴周りに、互いにインロー嵌合されるバーリングが設けられているため、入口ヘッダ部および出口ヘッダ部の連通穴周りの強度をバーリングにより向上し、熱交押え部材による押圧時の変形をより小さくすることができるとともに、該バーリングを扁平熱交チューブの積層時の位置決めに利用できることから、位置ずれによるシール不良をも防止することができる。従って、複数組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間のシール性を向上し、熱媒体の漏えいを確実に防止することができる。
【００１４】
さらに、本発明の積層型熱交換器は、上記の積層型熱交換器において、前記バーリングは、テーパー状とされていることを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、バーリングが、テーパー状とされているため、複数組の扁平熱交チューブを積層して入口ヘッダ部および出口ヘッダ部を熱交押え部材により押圧して互いに密接させた際の微小変形をテーパー部分で吸収し、入口ヘッダ部および出口ヘッダ部同士を確実に密接させることができるとともに、出入口ヘッダ部を含む扁平熱交チューブの寸法交差もテーパー部分で吸収することができる。従って、複数組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間のシール性を更に向上することができ、熱媒体の漏えいを確実に防止することができる。
【００１６】
さらに、本発明の積層型熱交換器は、上述のいずれかの積層型熱交換器において、前記入口ヘッダ部および前記出口ヘッダ部間は、それぞれシール面に介在されたシール材を介してシールされていることを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、入口ヘッダ部および出口ヘッダ部間が、それぞれシール面に介在されたシール材を介してシールされているため、複数組の扁平熱交チューブを積層する際、その入口ヘッダ部および出口ヘッダ部間のシール面にシール材（液状ガスケット、Ｏリング等）を介在させ、それらを熱交押え部材により押圧して入口ヘッダ部および出口ヘッダ部間を密接させることによって、入口ヘッダ部および出口ヘッダ部間をシールすることができる。従って、入口ヘッダ部および出口ヘッダ部間のシール性を十分に確保し、熱媒体の漏えい防止に対する信頼性を向上することができるとともに、シール構造の簡素化、組み立ての容易化を図ることができる。
【００１８】
さらに、本発明の積層型熱交換器は、上述のいずれかの積層型熱交換器において、前記熱交押え部材は、扁平熱交チューブの長さ方向に対応した四辺形状とされ、その両端各２箇所の締め付け固定部を押圧力の入力位置としたとき、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設けられている前記連通穴の中心が、前記両端各２箇所の入力位置を結ぶ線上に位置されていることを特徴とする。
【００１９】
本発明によれば、熱交押え部材が、扁平熱交チューブの長さ方向に対応した四辺形状とされ、その両端各２箇所の締め付け固定部を押圧力の入力位置としたとき、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設けられている連通穴の中心が、両端各２箇所の入力位置を結ぶ線上に位置されているため、熱交押え部材を締め付け固定して扁平熱交チューブに押圧力を加えたとき、入口ヘッダ部および出口ヘッダ部の連通穴周方向に力が分散され、連通穴周りのシール部分において局所的に強く当たる部分をなくすることができる。従って、連通穴周りのシール部分での変形を抑制し、シール面での隙間の発生を阻止して入口ヘッダ部および出口ヘッダ部間のシール性を向上することができる。
【００２０】
さらに、本発明にかかる熱媒体加熱装置は、上述の積層型熱交換器における複数組の前記扁平熱交チューブの前記扁平チューブ部間に複数組のＰＴＣヒータが組み込まれ、該ＰＴＣヒータにより前記扁平熱交チューブ内を流通される熱媒体が加熱可能とされていることを特徴とする。
【００２１】
本発明によれば、上述の積層型熱交換器における複数組の扁平熱交チューブの扁平チューブ部間に複数組のＰＴＣヒータが組み込まれ、該ＰＴＣヒータにより扁平熱交チューブ内を流通される熱媒体が加熱可能とされているため、複数組の扁平熱交チューブ間に組み込まれる複数組のＰＴＣヒータと、各扁平熱交チューブの扁平チューブ部とを熱交押え部材の押圧力により確実に密接させ、ＰＴＣヒータと扁平熱交チューブ間の接触熱抵抗を低減することができる。従って、ＰＴＣヒータと扁平熱交チューブ間の伝熱効率を高めて加熱性能を向上し、熱媒体加熱装置を高性能化することができるともに、熱媒体の漏えい等を確実に解消することができる。
【００２２】
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、上記の熱媒体加熱装置とされていることを特徴とする。
【００２３】
本発明によれば、空気流路中に配設されている放熱器に対して、上述の熱媒体加熱装置により加熱された熱媒体が循環可能に構成されているため、放熱器に対する熱媒体循環回路中での熱媒体の漏えい等を確実に解消することができるとともに、熱媒体加熱装置による熱媒体の加熱性能を高めることができる。従って、車両用空調装置の信頼性向上と空調性能の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の積層型熱交換器によると、熱交押え部材による押圧力が、２枚の成形プレートの接合部分または入口ヘッダ部および出口ヘッダ部間のシール部分で分散され、該押圧力が入口ヘッダ部および出口ヘッダ部間のシール部分の特定部位に強く当たることがなくなり、該押圧力が特定の部位に強く当たることによる周りの変形を抑制し、シール面での隙間の発生を阻止することができるため、扁平熱交チューブ内に内圧が負荷された際のシール性を向上し、熱媒体の漏れを防止することができる。
【００２５】
また、本発明の熱媒体加熱装置によると、複数組の扁平熱交チューブ間に組み込まれる複数組のＰＴＣヒータと、各扁平熱交チューブの扁平チューブ部とを熱交押え部材の押圧力により確実に密接させ、ＰＴＣヒータと扁平熱交チューブ間の接触熱抵抗を低減することができるため、ＰＴＣヒータと扁平熱交チューブ間の伝熱効率を高めて加熱性能を向上し、熱媒体加熱装置を高性能化することができるともに、熱媒体の漏えい等を確実に解消することができる。
【００２６】
さらに、本発明の車両用空調装置によると、放熱器に対する熱媒体循環回路中での熱媒体の漏えい等を確実に解消することができるとともに、熱媒体加熱装置による熱媒体の加熱性能を高めることができるため、車両用空調装置の信頼性向上と空調性能の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る積層型熱交換器および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平面図（Ａ）とその側面図（Ｂ）である。
【図４】図２および図３に示す熱媒体加熱装置に組み込まれる積層型熱交換器の縦断面図（Ａ）とその扁平チューブ部の断面図（Ｂ）である。
【図５】図４に示す積層型熱交換器の出入口ヘッダ部の積層状態を表す拡大斜視図である。
【図６】図４に示す積層型熱交換器の出入口ヘッダ部の接合状態を表す拡大斜視図（Ａ）とその比較例図（Ｂ）である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る積層型熱交換器の出入口ヘッダ部分の側面図である。
【図８】図７に示す積層型熱交換器の出入口ヘッダ部分の変形例の側面図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る積層型熱交換器の扁平熱交チューブと熱交押え部材による押圧力の入力位置との関係を示す平面配置図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１ないし図６を用いて説明する。
図１には、本発明の第１実施形態に係る積層型熱交換器および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路２を形成するケーシング３を備えている。
【００２９】
ケーシング３の内部には、空気流路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させることによって、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。
【００３０】
ケーシング３の下流側は、図示しない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って、そこを通過する空気を冷却するものである。放熱器６は、タンク８、ポンプ９、および熱媒体加熱装置１０と共に熱媒体循環回路１０Ａを構成し、熱媒体加熱装置１０により高温に加熱された熱媒体（例えば、不凍液等）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。
【００３１】
図２には、図１に示された熱媒体加熱装置１０を組み立てる手順を説明するための分解斜視図が示され、図３には、その熱媒体加熱装置１０の平面図（Ａ）とその側面図（Ｂ）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、電極板１４（図３（Ｂ）参照）と、ＩＧＢＴ等からなる複数個の半導体スイッチング素子１２（図３（Ｂ）参照）と、熱交押え部材（押圧部材）１６と、複数組（例えば、３組）の扁平熱交チューブ１７を積層した積層型熱交換器１８と、複数組のＰＴＣ素子（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）１９ａ（図３（Ｂ）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、積層型熱交換器１８、ＰＴＣ素子１９ａおよび熱交押え部材１６等を収容するケーシング１１と、を備えている。なお、電極板１４、ＰＴＣ素子１９ａおよび後述する絶縁体等により、複数組のＰＴＣヒータ１９が構成されている。
【００３２】
ケーシング１１は、上半部と下半部とに２分割された構成となっており、上半部に位置するアッパケース１１ａ（図３（Ｂ）参照）と、下半部に位置するロアケース１１ｂとを備えている。また、アッパケース１１ａおよびロアケース１１ｂの内部には、ロアケース１１ｂの上方からロアケース１１ｂの開口部１１ｃにアッパケース１１ａを載置することによって、上記の制御基板１３、半導体スイッチング素子１２、熱交押え部材１６、積層型熱交換器１８、電極板１４、および複数組のＰＴＣヒータ１９等を収容する空間が形成されるようになっている。
【００３３】
ロアケース１１ｂの下面には、積層型熱交換器１８に導入される熱媒体の導くための熱媒体入口路（熱媒体導出入路）１１ｄおよび積層型熱交換器１８内を流通した熱媒体を導出するための熱媒体出口路（熱媒体導出入路）１１ｅが一体的に設けられている。ロアケース１１ｂは、その内部空間に収容される扁平熱交チューブ１７を形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、ＰＢＴ）により成形されている。なお、アッパケース１１ａも、ロアケース１１ｂと同じ樹脂材による成形品とすることが望ましい。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。
【００３４】
また、ロアケース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３（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１９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によっ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。
【００３５】
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１９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１９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。そして、この複数組のＰＴＣヒータ１９をその両面側から挟み込むように、積層型熱交換器１８を構成する複数組の扁平熱交チューブ１７が積層されている。
【００３６】
積層型熱交換器１８を構成している扁平熱交チューブ１７は、図４（Ａ）に示されるように、アルミ合金製の２枚の成形プレート１７Ａ，１７Ｂをロウ付け接合して構成されたものであり、扁平チューブ部２０と、その両端に形成されている熱媒体を供給する入口ヘッダ部２２および熱媒体が導出される出口ヘッダ部２３とを備えている。ここでの積層型熱交換器１８は、例えば３組の扁平熱交チューブ１７が互いに平行になるように積層された構成とされている。３組の扁平熱交チューブ１７は、下段、中段、上段の扁平熱交チューブ１７ｃ、１７ｂ、１７ａの順に積層される。
【００３７】
扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの扁平チューブ部２０内には、図４（Ｂ）に示されるように、コルゲート状のインナーフィン２１が形成され、これによって、各扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃ内には、その軸方向に連通している複数の熱媒体流通路が形成されている。また、各扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃ内にインナーフィン２１が形成されることによって剛性が増大される。このため、後述する基板サブアッセンブリ１５の熱交押え部材１６により３組の扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃが、ロアケース１１ｂの内底面に対して押圧された場合においても、各扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃが変形され難くされている。
【００３８】
扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃは、平面視した場合、軸方向（図４（Ａ）において左右方向）に長い扁平状を呈している。この扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃは、扁平方向、すなわち、軸方向と直交する方向（図４（Ｂ）において上下方向）に幅広となっている。さらに、各扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの軸方向の両端部、すなわち、扁平チューブ部２０の両端部には、入口ヘッダ部２２と出口ヘッダ部２３とが形成されており、この入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３の中心部には、それぞれ連通穴２４，２５が設けられている。
【００３９】
上記した下段、中段、上段の３組の扁平熱交チューブ１７ｃ、１７ｂ、１７ａは、積層される際に入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３に介在された、例えば、シール面に塗布された液状ガスケットまたはＯリング等のシール材２６により、連通穴２４，２５の周りがシールされるようになっている。そして、この３組の扁平熱交チューブ１７ｃ、１７ｂ、１７ａの扁平チューブ部２０間に、複数組のＰＴＣヒータ１９が、その両面に設けられている電極板１４を介して両側から挟み込まれることによって、平行に積層されている。なお、扁平熱交チューブ１７ｃ、１７ｂ、１７ａの入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３内にスペーサ２９を挿入してもよい。
【００４０】
さらに、各扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３は、上記のように積層され、後述する基板サブアッセンブリ１５の熱交押え部材１６によりロアケース１１ｂの内底面に向け押圧されて締め付け固定される際に、その押圧力が特定の部位に強く当たることにより該部位の周辺が変形し、隙間が生じることによるシール性の低下を防止するため、図５に示されるように、入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３に対して、熱交押え部材１６による押圧力が押圧力方向の同一線Ｌ上の特定部位に集中され、該部位に強く当たることがないように構成されている。
【００４１】
つまり、入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３に対して、熱交押え部材１６による押圧力の入力位置をＰ１、その押圧力が２枚の成形プレート１７Ａ，１７Ｂの接合部分に伝達される位置をＰ２、該押圧力が入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３間のシール部分に伝達される位置をＰ３としたとき、このＰ１，Ｐ２，Ｐ３の３点が押圧力方向の同一線Ｌ上に位置されないように、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の少なくとも１つが、押圧力方向の同一線Ｌ上から外れた位置に設定されるようにしている。
【００４２】
このように、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３位置の少なくとも１つを押圧力方向の同一線Ｌ上からずらすには、扁平熱交チューブ１７を構成している２枚の成形プレート１７Ａ，１７Ｂの成形金型を、予め解析した結果に基づき、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３位置の少なくとも１つの位置がずれるような形状とした型構造とし、該金型で成形された成形プレート１７Ａ，１７Ｂを用いて扁平熱交チューブ１７を構成すればよい。
【００４３】
上記構成とされた３組の扁平熱交チューブ１７ｃ、１７ｂ、１７ａは、この順に積層され、後述する基板サブアッセンブリ１５を介してロアケース１１ｂの内底面に向け押圧されることによって、シール材（液状ガスケット、Ｏリング等）２６を介して中段扁平熱交チューブ１７ｂの入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３の下面と、その下方に位置している下段扁平熱交チューブ１７ｃの入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３の上面との間、および中段扁平熱交チューブ１７ｂの入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３の上面と、その上方に位置している上段扁平熱交チューブ１７ａの入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３の下面との間がそれぞれ密接されるようになっている。
【００４４】
また、積層型熱交換器１８を構成している扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃを上記のように積層することによって、上段の扁平熱交チューブ１７ａ、中段の扁平熱交チューブ１７ｂおよび下段の扁平熱交チューブ１７の各々の連通穴２４，２５が互いに連通され、入口ヘッダ部２２同士および出口ヘッダ部２３同士が互いに連通されるようになるとともに、各連通穴２４，２５の周囲がシール材２６によって密封状態にシールされるようになっている。
【００４５】
これによって、熱媒体入口路１１ｄから導かれた熱媒体は、積層型熱交換器１８の各入口ヘッダ部２２から各扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの扁平チューブ部２０内へと導かれる。この熱媒体は、扁平チューブ部２０内を流通する過程において、ＰＴＣヒータ１９により加熱されて昇温され、各出口ヘッダ部２３に流出し、熱媒体出口路１１ｅ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。熱媒体加熱装置１０から導出された熱媒体は、熱媒体循環回路１０Ａ（図１参照）を介して放熱器６に供給されることになる。
【００４６】
また、電極板１４は、図３（Ｂ）に示されるように、ＰＴＣ素子１９ａ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合金製の板材とされている。電極板１４は、ＰＴＣ素子１９ａを挟んでその両面に、ＰＴＣ素子１９ａの上面に接するように一枚、ＰＴＣ素子１９ａ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１９ａの上面と、ＰＴＣ素子１９ａの下面とが挟み込まれるようになっている。
【００４７】
さらに、ＰＴＣ素子１９ａの上面側に位置する電極板１４は、その上面が扁平熱交チューブ１７の下面に接するように配置され、ＰＴＣ素子１９ａの下面側に位置する電極板１４は、その下面が扁平熱交チューブ１７の上面に接するように配置されている。本実施形態の場合には、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、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枚配置されている。
【００４８】
４枚の各電極板１４は、扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃと略同一形状とされている。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。すなわち、各電極板１４に設けられている端子１４ａは、その長辺に沿って少しずつ位置がずらされて設けられ、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。
【００４９】
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を平行に配設し、熱交押え部材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を間に挟み込んでいるものである。制御基板１３と熱交押え部材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。
【００５０】
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、その一辺の下面に直列に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の下面から下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、積層型熱交換器１８の扁平熱交チューブ１７の長辺に沿って直列に配設されている。
【００５１】
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１１ｂの開口部１１ｃよりも少し上方に位置されるように設けられている。このため、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の先端部が固定しやすくなっている。
【００５２】
図３（Ｂ）に示すように、ＩＧＢＴ等からなる半導体スイッチング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１２は、作動することによって熱を生じる発熱素子であり、熱交押え部材１６の上面であって、積層型熱交換器１８の上段の扁平熱交チューブ１７ａの入口ヘッダ部２２近傍に接続用ネジ１２ａを介してねじ止めされ、熱交押え部材１６をヒートシンクとして冷却されるようになっている。
【００５３】
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、平面視した際に扁平な四辺形状（長方形状）のアルミ合金製板材とされている。この熱交押え部材１６は、制御基板１３よりも軸方向（図３（Ａ）の左右方向）に大きくされたものであり、積層型熱交換器１８の扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの上面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された熱交押え部材１６の四隅には、該熱交押え部材１６をロアケース１１ｂに固定する基板サブアッセンブリ固定用ネジ１５ｂ（図３（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。
【００５４】
基板サブアッセンブリ１５は、積層型熱交換器１８の上段の扁平熱交チューブ１７ａの上方に載置されている。すなわち、基板サブアッセンブリ１５は、熱交押え部材１６の下面が上段の扁平熱交チューブ１７ａの上面に接するようにして配置されている。該基板サブアッセンブリ１５は、熱交押え部材１６を４本の基板サブアッセンブリ固定用ネジ１５ｂを介してロアケース１１ｂにネジ止めすることにより、熱交押え部材１６の下面とロアケース１１ｂの内底面との間で、積層された３組の扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃと、その間に挟まれている２組のＰＴＣヒータ１９を挟み込んでいる。
【００５５】
このように、基板サブアッセンブリ１５をロアケース１１ｂにネジ止め固定することにより、ロアケース１１ｂの内底面方向に積層された３組の扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃと、その間に挟まれている２組のＰＴＣヒータ１９が押圧されるようになっている。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、アルミ合金製板材であるため、積層型熱交換器１８の扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃ内を流れる熱媒体の冷熱を介して、熱交押え部材１６上に設置されているＩＧＢＴ等の半導体スイッチング素子１２を冷却するヒートシンクとして用いられるようになっている。
【００５６】
次に、図２および図３を用いて本実施形態に係る積層型熱交換器１８および熱媒体加熱装置１０の組み立て手順について説明する。
まず、ロアケース１１ｂの内底面に略平行になるように、積層型熱交換器１８を構成している３組の扁平熱交チューブ１７の中の下段扁平熱交チューブ１７ｃをロアケース１１ｂの内部空間に設置する。次に、この扁平熱交チューブ１７ｃの扁平チューブ部２０上にＰＴＣヒータ１９の両面を絶縁シート（図示せず）によって挟み、下段扁平熱交チューブ１７ｃの上方から積層する。
【００５７】
更に、下段扁平熱交チューブ１７ｃの入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３の上面のシール面に液状ガスケット、Ｏリング等のシール材２６を介在し、その上に上方から中段扁平熱交チューブ１７ｂを積層する。この中段扁平熱交チューブ１７ｂの扁平チューブ部２０上に、上記と同様にＰＴＣヒータ１９の両面を絶縁シートで挟み、中段扁平熱交チューブ１７ｂの上方から積層する。次に、中段扁平熱交チューブ１７ｂの入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３の上面のシール面に上記と同様のシール材２６を塗布し、該中段扁平熱交チューブ１７ｂの上方から上段扁平熱交チューブ１７ａを積層する。
【００５８】
こうして積層された上段扁平熱交チューブ１７ａの上方から基板サブアッセンブリ１５を熱交押え部材１６が下方となるように積層した後、上段の扁平熱交チューブ１７ａ上に積層されている基板サブアッセンブリ１５の熱交押え部材１６を、基板サブアッセンブリ固定用ネジ１５ｂによってロアケース１１ｂに締め付け固定する。これによって、各扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの入口ヘッダ部２２間および出口ヘッダ部２３間がロアケース１１ｂの内底面方向に押圧されて密接され、各々の入口ヘッダ部２２間および出口ヘッダ部２３間の連通穴２４，２５の周りがシール材２６によってシールされることとなる。
【００５９】
なお、シール材２６として液状ガスケットを用いた場合、入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３に塗布された液状ガスケットは、３組の扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃが押圧されて密接されることによって、その一部が合わせ面にはみ出し、空気と接触されることにより空気中の水分と反応して硬化される。また、この押圧により各扁平熱交チューブ１７の入口ヘッダ部２２間および出口ヘッダ部２３間が密接されるため、下段扁平熱交チューブ１７ｃと中段扁平熱交チューブ１７ｂ間、および中段扁平熱交チューブ１７ｂと上段扁平熱交チューブ１７ａ間に挟まれていたＰＴＣヒータ１９および電極板１４も、それぞれ扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの扁平チューブ部２０の外表面と密接され、その間の接触熱抵抗が低減されることとなる。
【００６０】
続いて、基板サブアッセンブリ１５を構成する制御基板１３に設けられている各端子台１３ａと、各電極板１４の端子１４ａとを端子接続用ネジ１４ｂによって本止めするとともに、電源ハーネス用孔１１ｆに電源ハーネス２７を挿入してその先端部と、制御基板１３に設けられている各電源ハーネス用端子台１３ｃとを電源ハーネス接続用ネジ１３ｂによりねじ止めする。更に、ＬＶハーネス２８の先端部をロアケース１１ｂの側壁に開口されているＬＶハーネス用孔１１ｇからロアケース１１ｂ内に挿入し、制御基板１３に対してコネクタ接続する。次いで、電源ハーネス２７をロアケース１１ｂの外底面から電源ハーネス固定用ネジ２７ａにより固定し、ＬＶハーネス用孔１１ｇにＬＶハーネス２８を固定する。
【００６１】
その後、ロアケース１１ｂの開口部１１ｃにシール材（上記の入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３の上面に介在したものと同様の液状ガスケットまたはＯリングでよい）を介在し、更にそのロアケース１１ｂの開口部１１ｃ上に、上方からアッパケース１１ａを載置し、アッパケース１１ａに設けられているクリップ部（図示せず）をロアケース１１ｂに設けられている爪部（図示せず）に引っ掛け、アッパケース１１ａとロアケース１１ｂとを締結することによって、熱媒体加熱装置１０の組み立てが完了（終了）する。
【００６２】
なお、本実施形態で用いられている液状ガスケット（シール材）２６とは、耐熱性に優れており、高温に晒される扁平熱交チューブ１７の入口ヘッダ部２２間および出口ヘッダ部２３間等のシールに適した、空気中の水分と接することによって硬化する硬化性の液状のシール材であり、例えば、株式会社スリーボンド製のシリコーンを主成分とする製品番号１２０７ｄのシリコーン系液状ガスケットを用いることができる。
【００６３】
斯くして、本実施形態に係る積層型熱交換器１８、それを用いた熱媒体加熱装置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。
ＰＴＣヒータ１９を挟んで少なくともその両面に順次積層されている複数組（３組）の扁平熱交チューブ１７を互いに平行に積層し、その上段扁平熱交チューブ１７ａの上面に制御基板１３と熱交押え部材（押圧部材）１６とを組み合わせた基板サブアッセンブリ１５を設け、これをロアケース１１ｂに締め付け固定することにより、積層された３組の扁平熱交チューブ１７と２組のＰＴＣヒータ１９を圧着しながら、積層型熱交換器１８を組み立てている。
【００６４】
この圧着により、積層型熱交換器１８の入口ヘッダ部２２間および出口ヘッダ部２３間に介在したシール材（液状ガスケット、Ｏリング等）２６を密着させ、複数組の扁平熱交チューブ１７と、その間に積層されているＰＴＣヒータ１９間の密接性を高めることができる。従って、各扁平熱交チューブ１７とＰＴＣヒータ１９間の接触熱抵抗を低減することができ、ＰＴＣヒータ１９から扁平熱交チューブ１７への伝熱効率を向上させ、積層型熱交換器１８および熱媒体加熱装置１０を高性能化することができる。また、ＰＴＣヒータ１９と熱媒体とを、複数組の扁平熱交チューブ１７を積層して構成した積層型熱交換器１８を介して熱交換させることができるため、ダイカスト製の大型部品である熱媒体流通ボックス等が不要とすることができ、従って、熱媒体加熱装置１０の小型軽量化、低コスト化を図ることができる。
【００６５】
また、３組の扁平熱交チューブ１７と２組のＰＴＣヒータ１９を熱交押え部材１６により押圧して圧着させる際、入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３に対して、熱交押え部材１６による押圧力の入力位置Ｐ１と、押圧力が２枚の成形プレート１７Ａ，１７Ｂの接合部分に伝わる位置Ｐ２と、押圧力が入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３間のシール部分に伝わる位置Ｐ３との少なくとも１つが、図５に示されるように、押圧力方向の同一線Ｌ上から外れるように設定されている。このため、熱交押え部材１６による押圧力が、２枚の成形プレート１７Ａ，１７Ｂの接合部分または入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３間のシール部分で分散され、押圧力が入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３間のシール部分の特定部位に強く当たることがなくなる。
【００６６】
これによって、熱交押え部材１６による押圧力が、入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３の特定の部位に強く当たることによる周りの変形を抑制し、その周辺におけるシール面での隙間の発生を阻止することができる。その結果、扁平熱交チューブ１７内に内圧が負荷された際のシール性を向上し、熱媒体の漏れを防止することができる。図６（Ａ）および図６（Ｂ）に、上記Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３が押圧力方向の同一線Ｌ上に位置された場合の解析結果（Ｂ）と、その１つＰ２が押圧力方向の同一線Ｌ上からずれた位置に設定された場合の解析結果（Ａ）とが示されている。
【００６７】
この結果を見ると、（Ｂ）の場合は、入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３の特定部位の周りが変形し、隙間Ｓが発生してシール性が低下する可能性があり、扁平熱交チューブ１７内に内圧が負荷されたとき、熱媒体の漏えいが懸念される。これに対して、本実施形態による（Ａ）の場合は、入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３のシール部分の変形が殆んどなく、その懸念が払しょくされていることが明らかである。
【００６８】
また、入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３間が、シール面に介在された液状ガスケット、Ｏリング等のシール材２６を介してシールされている。このため、複数組の扁平熱交チューブ１７を積層する際、その入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３のシール面に上記のようなシール材２６を介在し、それらを熱交押え部材１６により押圧して入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３間に密接させることにより、入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３間を確実にシールすることができる。従って、入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３間のシール性を十分に確保し、熱媒体の漏えい防止に対する信頼性を向上することができるとともに、シール構造の簡素化、組み立ての容易化を図ることができる。
【００６９】
さらに、アルミ合金製の熱交押え部材１６と制御基板１３との間に、発熱素子であるＩＧＢＴ等の半導体スイッチング１２を設けている。このため、熱交押え部材１６および制御基板１３により、積層された扁平熱交チューブ１７およびＰＴＣヒータ１９を押圧するとともに、熱交押え部材１６をヒートシンクとして半導体スイッチング１２を扁平熱交チューブ１７からの冷熱によって冷却することができる。従って、半導体スイッチング１２の冷却性能を確保し、熱媒体加熱装置１０をより高性能化することができる。また、積層された扁平熱交チューブ１７の押圧と半導体スイッチング１２の冷却とを熱交押え部材１６によって兼用化しているため、熱媒体加熱装置１０を構成する部品点数を減らすことができ、従って、熱媒体加熱装置１０全体を小型化することができる。
【００７０】
また、熱媒体の導入を行う熱媒体入口路（熱媒体導出入路）１１ｄと熱媒体の導出を行う熱媒体出口路（熱媒体導出入路）１１ｅとをロアケース１１ｂに一体的に形成した構成としている。このため、熱媒体を熱媒体加熱装置１０に供給する際に、積層された扁平熱交チューブ１７にかかる応力を分散することができ、従って、扁平熱交チューブ１７に係る荷重を低減することができる。
【００７１】
また、ＰＴＣヒータ１９に対する通電を制御する制御基板１３および半導体スイッチング１２からなる制御系を、基板サブアッセンブリ１５として一体化し、これをケーシング１１内に内蔵したことにより、各電極板１４との電気的な接続においては、基板サブアッセンブリ１５を構成している制御基板１３に設けられている各端子台１３ａと、各電極板１４に設けられている端子１４ａとを端子接続用ネジ１４ｂで固定するのみでよく、電気的に接続するための配線（ハーネス）を不要とすることができる。このため、配線経路が複雑化することがなく、組み付け性を容易化することができるとともに、部品数を削減することができ、制御系の配線経路を簡素化して、扁平熱交チューブ１７、ＰＴＣヒータ１９およびその制御系を、ケーシング１１内に一体に内蔵した高性能でコンパクトな熱媒体加熱装置１０を得ることができる。
【００７２】
また、制御基板１３に接続されるＩＧＢＴ等の半導体スイッチング（発熱素子）１２を扁平熱交チューブ１７の入口ヘッダ部２２側に近い位置に配設した構成としている。このため、ＰＴＣヒータ１９により加熱される前の比較的温度の低い熱媒体によって、半導体スイッチング１２を冷却することができ、半導体スイッチング１２の冷却性能を一段と高めることができる。
【００７３】
さらに、上記の如く、伝熱効率が向上されるとともに、熱媒体の漏えい等がなく、軽量でコンパクト化された高性能の熱媒体加熱装置１０を組み込み、放熱器６に循環される熱媒体を加熱することができるため、車両用空調装置１の信頼性向上と空調性能の向上を図ることができるとともに、設置スペースを低減し、車両に対する搭載性を向上することができる。
【００７４】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、図７および図８を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第１実施形態に対して、扁平熱交チューブ１７の入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３の連通穴２４，２５周りにバーリングを設けた構成としている点が異なる。その他の点については、第１実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態では、扁平熱交チューブ１７の入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３に設けられている連通穴２４，２５の周縁に、積層時に互いにインロー嵌合されるバーリング３０，３１を形成した構成としている。
【００７５】
このバーリング３０，３１は、図７に示されるように、テーパー状のバーリングとされており、３組の扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃを積層したとき、上下の入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３間において、バーリング３０，３１同士がインロー嵌合され、そのテーパー面が互いに密着されるように構成されている。なお、このバーリング３０，３１のテーパー面にも、積層時に液状ガスケット、Ｏリング等のシール材２６が介在されることはもちろんである。
【００７６】
このように、入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３の連通穴２４，２５周縁に、互いにインロー嵌合されるバーリング３０，３１を設けることにより、入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３の連通穴２４，２５周りの強度をバーリング３０，３１によって向上し、熱交押え部材１６による押圧時の変形をより小さくすることができる。また、該バーリング３０，３１を複数組の扁平熱交チューブ１７の積層時の位置決めにも利用できるため、位置ずれによるシール不良をも防止することができる。従って、複数組の扁平熱交チューブ１７の入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３間のシール性を向上し、熱媒体の漏えいを確実に防止することができる。
【００７７】
また、バーリング３０，３１をテーパー状としているため、複数組の扁平熱交チューブ１７を積層して入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３を熱交押え部材１６により押圧して互いに密接させた際の微小変形をテーパー部分で吸収し、入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３同士を確実に密接させることができるとともに、出入口ヘッダ部２２，２３を含む扁平熱交チューブ１７の寸法交差もテーパー部分で吸収することができる。従って、複数組の扁平熱交チューブ１７の入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３間のシール性を更に向上することができ、熱媒体の漏えいを確実に防止することができる。
【００７８】
さらに、上記バーリング３０に対して、図８に示されるように、テーパー面に蛇腹状の微小突起３２を設けてもよく、このような微小突起３２を設けることによって、上下のバーリング３０，３１がインロー嵌合されたとき、該微小突起３２でバーリング３０，３１同士が当接されるようになるため、シール性を更に向上することが可能となる。
【００７９】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について、図９を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第１実施形態に対して、熱交押え部材１６による押圧力の入力位置Ｐ１の平面上の位置を特定している点が異なる。その他の点については、第１実施形態と同様であるので説明は省略する。
前述のとおり、四辺形状をなす熱交押え部材１６は、四隅（４コーナー部）を４本の基板サブアッセンブリ固定用ネジ１５ｂを介してロアケース１１ｂにネジ止め固定されている。本実施形態において、押圧力の入力位置Ｐ１は、図９に示されるように、４本の固定用ネジ１５ｂの位置とされる。
【００８０】
そして、この４本の固定ネジ１５ｂの両端側の各２本の固定ネジ１５の中心、すなわち熱交押え部材１６による各２箇所の押圧力の入力位置Ｐ１，Ｐ１を結ぶ線Ｘ上に、積層型熱交換器１８の各扁平熱交チューブ１７（１７ａ，１７ｂ，１７ｃ）の両端部に設けられている入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３の連通穴２４，２５の中心Ｗが、それぞれ位置されるように設定されている。
【００８１】
上記のように、入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３の連通穴２４，２５の中心Ｗ位置と、熱交押え部材１６を締め付け固定する４本のネジ１５ｂの位置、すなわち押圧力の入力位置Ｐ１との関係を設定することによって、熱交押え部材１６を締め付け固定して扁平熱交チューブ１７に押圧力を加えたとき、入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３の連通穴２４，２５の周方向に力が分散され、連通穴２４，２５周りのシール部分において局所的に強く当たる部分をなくすることができる。
【００８２】
このため、連通穴２４，２５周りのシール部分での変形を抑制し、シール面での隙間の発生を阻止することができ、第１実施形態と同様、扁平熱交チューブ１７内に内圧が負荷された際のシール性を向上し、熱媒体の漏れを防止することが可能となる。因みに、上記線Ｘが、例えばＸ’位置にずれていると、線Ｘ’と連通穴２４，２５とが交わる位置Ｚ付近のシール部分において、ヘッダ部同士が強く接触し、連通穴２４，２５周りで変形が発生することとなり、シール性の低下が懸念される。
【００８３】
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１９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１９の積層数を増減してもよいことはもちろんである。
【００８４】
また、上記実施形態では、扁平熱交チューブ１７が、扁平チューブ部２０と両端の入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３とが一体化されている例について説明したが、扁平チューブ部２０と両端の入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３とを別々に成形し、ロウ付けにより一体化した扁平熱交チューブとしてもよい。さらに、入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３に設けるバーリング３０，３１については、テーパー状に限定されるものではなく、鉛直状に設ける等、様々な形状に変形してもよい。
【符号の説明】
【００８５】
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
１６ 熱交押え部材
１７，１７ａ，１７ｂ，１７ｃ 扁平熱交チューブ
１７Ａ，１７Ｂ 成形プレート
１８ 積層型熱交換器
１９ ＰＴＣヒータ
２０ 扁平チューブ部
２２ 入口ヘッダ部
２３ 出口ヘッダ部
２４，２５ 連通穴
２６ シール材（液状ガスケット、Ｏリング等）
３０，３１ バーリング
３２ 微小突起
Ｌ 押圧力方向の同一線
Ｐ１ 押圧力の入力位置
Ｐ２ 接合部分に伝わる位置
Ｐ３ シール部分に伝わる位置
Ｗ 連通穴の中心
Ｘ ２箇所の押圧力の入力位置を結ぶ線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱媒体が流通される扁平チューブ部の両端に入口ヘッダ部および出口ヘッダ部が設けられている２枚の成形プレートを接合して構成される扁平熱交チューブと、
前記入口ヘッダ部および前記出口ヘッダ部が連通穴を介して互いに連通されるように積層された複数組の前記扁平熱交チューブを押圧して密着させる熱交押え部材と、を備えた積層型熱交換器にあって、
前記入口ヘッダ部および前記出口ヘッダ部に対して、前記熱交押え部材による押圧力の入力位置と、該押圧力が前記２枚の成形プレートの接合部分に伝わる位置と、前記押圧力が前記入口ヘッダ部および前記出口ヘッダ部間のシール部分に伝わる位置との少なくとも１つが、前記押圧力方向の同一線上から外れた位置に設定されていることを特徴とする積層型熱交換器。
【請求項２】
前記入口ヘッダ部および前記出口ヘッダ部の前記連通穴周りに、互いにインロー嵌合されるバーリングが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の積層型熱交換器。
【請求項３】
前記バーリングは、テーパー状とされていることを特徴とする請求項２に記載の積層型熱交換器。
【請求項４】
前記入口ヘッダ部および前記出口ヘッダ部間は、それぞれシール面に介在されたシール材を介してシール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積層型熱交換器。
【請求項５】
前記熱交押え部材は、扁平熱交チューブの長さ方向に対応した四辺形状とされ、その両端各２箇所の締め付け固定部を押圧力の入力位置としたとき、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設けられている前記連通穴の中心が、前記両端各２箇所の入力位置を結ぶ線上に位置されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の積層型熱交換器。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の積層型熱交換器における複数組の前記扁平熱交チューブの前記扁平チューブ部間に複数組のＰＴＣヒータが組み込まれ、該ＰＴＣヒータにより前記扁平熱交チューブ内を流通される熱媒体が加熱可能とされていることを特徴とする熱媒体加熱装置。
【請求項７】
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６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】
熱媒体が流通される扁平チューブ部の両端に入口ヘッダ部および出口ヘッダ部が設けられている２枚の成形プレートを接合して構成される扁平熱交チューブと、
前記入口ヘッダ部および前記出口ヘッダ部が連通穴を介して互いに連通されるように積層された複数組の前記扁平熱交チューブを押圧して密着させる熱交押え部材と、を備えた積層型熱交換器にあって、
前記入口ヘッダ部および前記出口ヘッダ部に対して、前記熱交押え部材による押圧力の入力位置と、該押圧力が前記２枚の成形プレートの接合部分に伝わる位置と、前記押圧力が前記入口ヘッダ部および前記出口ヘッダ部間のシール部分に伝わる位置との少なくとも１つが、前記押圧力方向の同一線上から外れた位置に設定されていることを特徴とする積層型熱交換器。
【請求項２】
前記入口ヘッダ部および前記出口ヘッダ部の前記連通穴周りに、互いにインロー嵌合されるバーリングが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の積層型熱交換器。
【請求項３】
前記バーリングは、テーパー状とされていることを特徴とする請求項２に記載の積層型熱交換器。
【請求項４】
前記入口ヘッダ部および前記出口ヘッダ部間は、それぞれシール面に介在されたシール材を介してシール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積層型熱交換器。
【請求項５】
前記熱交押え部材は、扁平熱交チューブの長さ方向に対応した四辺形状とされ、その両端各２箇所の締め付け固定部を押圧力の入力位置としたとき、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設けられている前記連通穴の中心が、前記両端各２箇所の入力位置を結ぶ線上に位置されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の積層型熱交換器。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の積層型熱交換器における複数組の前記扁平熱交チューブの前記扁平チューブ部間に複数組のＰＴＣヒータが組み込まれ、該ＰＴＣヒータにより前記扁平熱交チューブ内を流通される熱媒体が加熱可能とされていることを特徴とする熱媒体加熱装置。
【請求項７】
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６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２０１２−１０７８０４（Ｐ２０１２−１０７８０４Ａ）
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５６８７２（Ｐ２０１０−２５６８７２）
【出願日】平成２２年１１月１７日（２０１０．１１．１７）
【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６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１７日（２０１０．１１．１７）
【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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