JP2013071618A - 熱媒体加熱装置およびそれを備えた車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＰＴＣヒータと制御基板間の電気的接続を容易化、簡素化し、組み立て性を向上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】複数枚の扁平熱交チューブと、ＰＴＣヒータと、交互に積層された扁平熱交チューブおよびＰＴＣヒータをケーシング１１の内底面に押圧して固定する熱交押え部材１５と、熱交押え部材１５上に設置されたＰＴＣヒータを制御する制御基板１７と、を備え、制御基板１７の端子台１７Ｂに、ケーシング１１内に位置決めされて組み込まれる電極板から上方に延長された端子２５Ａを直接接続してＰＴＣヒータと制御基板１７を電気的に結線した熱媒体加熱装置１０であって、ケーシング１１内のボス部に締め付け固定される熱交押え部材１５が、複数の端子台１７Ｂの配列方向に沿うＸ方向に対して一定範囲移動可能に締め付け固定されている。
【選択図】図２

Description

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。

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開示されている。

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開示されている。

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、接触熱抵抗を低減することができるが、ＰＴＣヒータを多層配置することが難しいため、平面面積が大きくなるとともに、熱媒体流通ボックスや専用の基板収容ボックスが必要で、小型軽量化、低コスト化には限界があった。

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て熱交換エレメントを構成し、それをケーシング内に組み込んだ熱媒体加熱装置が開発されている。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厚さ方向から圧縮荷重をかけ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ようにしたものが開示されている。

特開２００８−７１０６号公報 特開２００８−５６０４４号公報 特許第４１００３２８号公報

上記の如く、複数枚の扁平熱交チューブ間にＰＴＣヒータを多層に積層した構成の熱媒体加熱装置では、ＰＴＣヒータの電極板に対して制御基板を経由して電力を供給する必要があるため、ＰＴＣヒータの電極板と制御基板との間を如何にして電気的に接続するかが課題となっており、電極板に端子を一体的に設け、その端子を制御基板側の端子台に直接接続する方式が考えられている。しかしながら、かかる結線方式を採用すると、ハーネス等を引き回す必要がなくなることから、結線構造を簡素化することができる反面、扁平熱交チューブ、ＰＴＣヒータ、制御基板等をケーシング内に多層に積層して組み込む必要があることから、位置ずれが生じ易く、しかも寸法公差が集積されるため、組立て性を確保するのが難しくなるという課題があった。

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、複数枚の扁平熱交チューブおよびＰＴＣヒータを用い、それを多層に積層してケーシング内に組み込んだ熱媒体加熱装置にあって、ＰＴＣヒータと制御基板間の電気的接続を容易化、簡素化し、電極間の絶縁性や組み立て性を向上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。

上記した課題を解決するために、本発明の熱媒体加熱装置およびそれを備えた車両用空調装置は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる熱媒体加熱装置は、入口ヘッダ部から流入された熱媒体が扁平チューブ部を流通後、出口ヘッダ部から流出される複数枚の扁平熱交チューブと、互いに積層される複数枚の前記扁平熱交チューブの前記扁平チューブ部間に組み込まれるＰＴＣヒータと、複数枚の前記扁平熱交チューブおよび前記ＰＴＣヒータを前記扁平熱交チューブの一面側からケーシング内面に押圧して密着させる熱交押え部材と、前記熱交押え部材上に設置され、前記ＰＴＣヒータを制御する制御基板と、を備え、前記制御基板の端子台に対して、前記ケーシング内に位置決めされて組み込まれる前記ＰＴＣヒータの一対の電極板から上方に延長された端子が直接接続され、前記ＰＴＣヒータと前記制御基板とが電気的に結線される熱媒体加熱装置であって、前記ケーシング内のボス部に締め付け固定される前記熱交押え部材が、前記制御基板に設けられている複数の前記端子台の配列方向に沿うＸ方向に対して一定範囲移動可能に締め付け固定されていることを特徴とする。

本発明によれば、複数枚の扁平熱交チューブおよびＰＴＣヒータが積層された状態でケーシング内面に対し熱交押え部材により押圧されて組み込まれ、その熱交押え部材上に設置されている制御基板の端子台と、ケーシング内に位置決めされて組み込まれるＰＴＣヒータの一対の電極板から上方に延長された端子とが直接接続され、ＰＴＣヒータと制御基板とが電気的に結線される熱媒体加熱装置であって、ケーシング内のボス部に締め付け固定される熱交押え部材が、制御基板に設けられている複数の端子台の配列方向に沿うＸ方向に対して一定範囲移動可能に締め付け固定されているため、交互に積層された複数枚の扁平熱交チューブとＰＴＣヒータとを熱交押え部材で押圧することにより、それぞれを互いに密着させて組み込むことができるとともに、ケーシング内に位置決めされて組み込まれるＰＴＣヒータの一対の電極板から上方に延長された端子と、制御基板の端子台とを互いに位置合わせして組み込むことができる。この際、ケーシング、熱交押え部材、制御基板等の寸法公差が集積し、端子台と端子とが端子台の配列方向であるＸ方向に位置ずれを生じたとしても、熱交押え部材が端子台の配列方向に沿うＸ方向に対して一定範囲移動可能とされていることから、熱交押え部材をＸ方向に所要量移動して締め付け固定することにより、端子台と端子の寸法公差によるＸ方向への位置ずれを吸収して両者を確実に接続することができる。従って、扁平熱交チューブとＰＴＣヒータ間の接触熱抵抗を低減して伝熱効率を向上し、熱媒体加熱装置を小型高性能化することができるとともに、ＰＴＣヒータと制御基板との間の電気的接続を容易化、簡素化し、電極間の絶縁距離の確保と組み立て性の向上を図ることができる。

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、前記熱交押え部材は、前記端子台の配列方向に沿って設けられている長穴を介して前記Ｘ方向に対して一定範囲移動可能とされていることを特徴とする。

本発明によれば、熱交押え部材が、端子台の配列方向に沿って設けられている長穴を介してＸ方向に対して一定範囲移動可能とされているため、ケーシング、熱交押え部材、制御基板等の寸法公差の集積により、端子台と端子とが端子台の配列方向であるＸ方向に位置ずれしたとしても、熱交押え部材を長穴に沿ってＸ方向に移動させることにより、両者を位置合わせして確実に接続することができる。従って、ＰＴＣヒータと制御基板との間の電気的接続の容易化、簡素化を図り、組み立て性を向上することができる。

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、前記制御基板の端子台に接続される前記端子は、その上方延長方向に沿うＺ方向の接続位置が一定範囲で調整可能とされていることを特徴とする。

本発明によれば、制御基板の端子台に接続される端子の上方延長方向に沿うＺ方向の接続位置が一定範囲で調整可能とされているため、ケーシング、熱交押え部材、制御基板等の寸法公差の集積により、端子台と端子とが端子の上方延長方向であるＺ方向に位置ずれしたとしても、端子の接続位置が端子の上方延長方向に沿うＺ方向に対して一定範囲で調整可能とされていることから、端子のＺ方向の接続位置を調整することにより、端子台と端子の寸法公差によるＺ方向への位置ずれを吸収して両者を接続することができる。従って、ＰＴＣヒータと制御基板との間の電気的接続の容易化、簡素化を図り、組み立て性を向上することができる。

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、前記端子は、その上方延長方向に沿って設けられている長穴を介して前記Ｚ方向の接続位置が一定範囲で調整可能とされていることを特徴とする。

本発明によれば、端子が、その上方延長方向に沿って設けられている長穴を介してＺ方向の接続位置が一定範囲で調整可能とされているため、ケーシング、熱交押え部材、制御基板等の寸法公差の集積により、端子台と端子とが端子の上方延長方向であるＺ方向に位置ずれしたとしても、長穴を介して端子のＺ方向における接続位置を調整することによって、両者を位置合わせして確実に接続することができる。従って、ＰＴＣヒータと制御基板との間の電気的接続の容易化、簡素化を図り、組み立て性を向上することができる。

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、前記端子は、その上方延長部分が前記制御基板の前記端子台の配列方向である前記Ｘ方向と直交するＹ方向に対して可撓性を有する構成とされていることを特徴とする。

本発明によれば、端子の上方延長部分が、制御基板の端子台の配列方向であるＸ方向と直交するＹ方向に対して可撓性を有する構成とされているため、ケーシング、熱交押え部材および制御基板等の寸法公差の集積により、端子台と端子とが端子台の配列方向であるＸ方向と直交するＹ方向に対して位置ずれしたとしても、端子の可撓性を利用して端子を撓ませることにより、端子台と端子の寸法公差によるＹ方向への位置ずれを吸収して両者を確実に接続することができる。従って、ＰＴＣヒータと制御基板との間の電気的接続の容易化、簡素化を図り、組み立て性を向上することができる。

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。

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、上述のいずれかの熱媒体加熱装置により加熱された熱媒体が循環可能な構成とされているため、空気流路中に配設されている放熱器に対して供給される熱媒体を、小型高性能化されるとともに、ＰＴＣヒータと制御基板間の電気的接続の容易化、簡素化を図り、組み立て性が向上された上述の熱媒体加熱装置により加熱して供給することができる。従って、車両用空調装置の空調性能、特に暖房性能を向上す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。

本発明の熱媒体加熱装置によると、交互に積層された複数枚の扁平熱交チューブとＰＴＣヒータとを熱交押え部材で押圧することにより、互いに密着させて組み込むことができるとともに、ケーシング内に位置決めされて組み込まれるＰＴＣヒータの一対の電極板から上方に延長された端子と、制御基板の端子台とを互いに位置合わせして組み込むことができ、この際、ケーシング、熱交押え部材、制御基板等の寸法公差が集積し、端子台と端子とが端子台の配列方向であるＸ方向に位置ずれを生じたとしても、熱交押え部材が端子台の配列方向に沿うＸ方向に対して一定範囲移動可能とされていることから、熱交押え部材をＸ方向に所要量移動して締め付け固定することによって、端子台と端子の寸法公差によるＸ方向への位置ずれを吸収して両者を確実に接続することができるため、扁平熱交チューブとＰＴＣヒータ間の接触熱抵抗を低減して伝熱効率を向上し、熱媒体加熱装置を小型高性能化することができるとともに、ＰＴＣヒータと制御基板との間の電気的接続を容易化、簡素化し、電極間の絶縁距離の確保と組み立て性の向上を図ることができる。

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対して供給される熱媒体を、小型高性能化されるとともに、ＰＴＣヒータと制御基板間の電気的接続の容易化、簡素化を図り、組み立て性が向上された上述の熱媒体加熱装置により加熱して供給することができるため、車両用空調装置の空調性能、特に暖房性能を向上す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。

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１に示す熱媒体加熱装置のアッパケースを外した状態の平面図である。 図２に示す熱媒体加熱装置の短辺方向に沿う縦断面図である。 図３に示す熱媒体加熱装置の一部分の拡大断面図である。 図１に示す熱媒体加熱装置の熱交押え部材固定用ネジを取り外した状態の平面図である。 図１に示す熱媒体加熱装置の端子固定用ネジを取り外した状態の側面図である。

以下に、本発明の一実施形態について、図１ないし図５を用いて説明する。
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。

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。

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を構成しており、熱媒体加熱装置１０で加熱された高温の熱媒体（例えば、不凍液、水等）がポンプ９を介して循環されることによって、そこを通過する空気を加温するものである。

図２には、図１に示された熱媒体加熱装置１０のアッパケースを外した状態の平面図が示され、図３には、その短辺方向に沿う縦断面図、図４には、図３の一部分の拡大断面図が示されている。
熱媒体加熱装置１０は、箱形構成のケーシング１１と、複数枚（例えば、３枚）の扁平熱交チューブ１２と複数組のＰＴＣヒータ１３とが交互に多層に積層されている熱交換モジュール１４と、該熱交換モジュール１４をケーシング１１のロアケース１１Ａの内底面に押圧して固定するための熱交押え部材１５と、該熱交押え部材１５上に複数個の固定ネジ１６を介して固定設置されているＰＴＣヒータ１３を制御する制御基板１７と、から構成されている。

ケーシング１１は、上半部と下半部に２分割された箱形形状のケーシングとされ、下半部に位置されるロアケース１１Ａに対して、上半部に位置される図示省略されたアッパケースが複数本のネジを介してネジ止め固定されることにより、一体化されるように構成されている。そして、このケーシング１１の内部空間に、上記した扁平熱交チューブ１２およびＰＴＣヒータ１３からなる熱交換モジュール１４、熱交押え部材１５および制御基板１７等が収容設置されるようになっている。

ロアケース１１Ａの下面には、積層された３枚の扁平熱交チューブ１２に導入される熱媒体を導くための熱媒体入口路１１Ｂと、扁平熱交チューブ１２内を流通して加熱された熱媒体を導出するための熱媒体出口路１１Ｃが、下方に突出されるように一体形成されている。また、熱交押え部材１５を締め付け固定するためのボス部（図示省略）が、ケース内部の４箇所に上方に突出されるように一体形成されている。ロアケース１１Ａは、その内部空間に収容設置される扁平熱交チューブ１２を形成するアルミ合金材と線膨張率が近似している樹脂材料（例えば、ＰＰＳ）により成形されている。アッパケースも、ロアケース１１Ａと同様の樹脂材料により成形することが望ましい。

さらに、ロアケース１１Ａの下面には、電源ハーネス１８やＬＶハーネス１９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（共に図示省略）が開口されている。電源ハーネス１８は、制御基板１７を介してＰＴＣヒータ１３に電力を供給するためのものであり、先端部が２又状に分岐され、制御基板１７に設けられている２つの電源ハーネス用端子台１７Ａにネジ２０を介してネジ止め可能とされている。また、ＬＶハーネス１９は、制御基板１７に対して制御用の信号を送信するためのものであり、その先端部は、制御基板１７にコネクタ１９Ａを介して接続されている。

制御基板１７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１３に対する通電制御を行うものであり、ＦＥＴやＩＧＢＴ等からなる複数のパワートランジスタ（発熱性電気部品）２１を含む制御回路２２が表面実装され、その制御回路２２を介して複数組のＰＴＣヒータ１３に対する通電状態が切替え可能に構成されているものである。この制御基板１７は、少なくとも発熱性電気部品である複数のパワートランジスタ２１が実装される部位に対応して、基板の上下面に貫通されるように、銅やアルミ等の高熱伝導性材からなる熱貫通部（図示省略）が設けられた構成とされている。

そして、上記複数組のＰＴＣヒータ１３をその両面から挟み込むように複数枚の扁平熱交チューブ１２が積層されることにより、熱交換モジュール１４が構成されている。この扁平熱交チューブ１２は、アルミ合金製薄板をプレス成形した一対のチューブ材を重ね合わせることによって構成されるものであり、図３に示されるように、例えば３枚の扁平熱交チューブ１２を互いに平行になるように積層し、該扁平熱交チューブ１２間にそれぞれＰＴＣヒータ１３を挟み込んで多層に積層することにより、１組の熱交換モジュール１４を構成するようにしている。

各扁平熱交チューブ１２は、上記の如く一対のチューブ材を重ね合わせることにより構成される厚さが数ミリ程度の扁平断面形状とされている扁平チューブ部と、その両端部または一端部に形成されている熱媒体が流入する入口ヘッダ部および熱媒体が流出する出口ヘッダ部とを備え、更に扁平チューブ部内に、必要に応じて波板状のインナーフィンが挿入され、該扁平チューブ部内に複数の熱媒体流通路が形成されるように構成されたチューブとされている。このような扁平熱交チューブ１２は公知のものでよい。

３枚の扁平熱交チューブ１２は、下段、中段、上段の順に順次積層され、その両端または一端に設けられた入口ヘッダ部および出口ヘッダ部同士が互いにＯリング等のシール材を介して密接され、入口ヘッダ部および出口ヘッダ部に設けられている図示省略の連通穴が互いに連通されるようになっている。この３枚の扁平熱交チューブ１２は、積層された状態または順次積層されながらロアケース１１Ａ内の内底面に組み込まれ、後述するようにロアケース１１Ａのボス部に４個のネジ２３を介して締め付け固定される熱交押え部材１５により、ロアケース１１Ａの内底面に対して押圧固定されるように構成されている。

また、上記３枚の扁平熱交チューブ１２間に、それぞれＰＴＣヒータ１３が挟み込まれることによって、１組の熱交換モジュール１４が構成されている。この複数組（２組）のＰＴＣヒータ１３は、公知の如く、ＰＴＣ素子（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）２４の上下両面に、それぞれ電極板２５を接触配置したものであり、絶縁シート等を介して３枚の扁平熱交チューブ１２間にそれぞれ積層配置されている。なお、ＰＴＣヒータ１３は、３枚の扁平熱交チューブ１２と共に積層された状態または順次積層されながらロアケース１１Ａの内底面に組み込まれ、上記の如く熱交押え部材１５を介してロアケース１１Ａの内底面に押圧固定されるように構成されている。

電極板２５は、ＰＴＣ素子２４に対して電力を供給するためのものであり、平面視において、矩形状をなすアルミ合金製板材により構成されている。この電極板２５は、ＰＴＣ素子２４を挟んでその両面に、ＰＴＣ素子２４の上面に接するように一枚、ＰＴＣ素子２４の下面に接するように一枚それぞれ積層配置されており、これら２枚の電極板２５によって、ＰＴＣ素子２４が上下両面から挟み込まれるようになっている。

さらに、ＰＴＣ素子２４の上面側に配置される電極板２５は、その上面が扁平熱交チューブ１２の下面に接するように配設され、ＰＴＣ素子２４の下面側に配置される電極板２５は、その下面が扁平熱交チューブ１２の上面に接するように配設されている。本実施形態では、電極板２５は、下段の扁平熱交チューブ１２と中段の扁平熱交チューブ１２との間、中段の扁平熱交チューブ１２と上段の扁平熱交チューブ１２との間に各々２枚、合計４枚が配置されている。

これら４枚の電極板２５は、各扁平熱交チューブ１２の扁平チューブ部と略同一形状とされており、それぞれの長辺側に１つの端子２５Ａが一体に設けられている。この端子２５Ａは、各電極板２５を上記の如く積層配設したとき、互いに重ならないように、電極板２５の長辺方向に沿って位置をずらして配置されている。つまり、各電極板２５に設けられている端子２５Ａは、その長辺方向に沿って少しずつ位置がずらされて設けられ、各電極板２５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。また、各端子２５Ａは、電極板２５から水平方向に突出され、更に上方に延長されるようにＬ字形状とされており、制御基板１７の表面側の一辺に並設されている複数組（４組）の端子台１７Ｂにネジ２６を介して接続されるように構成されている。

３枚の扁平熱交チューブ１２および２組のＰＴＣヒータ１３は、上記の如く積層された状態または順次積層されながらロアケース１１Ａの内底面上に組み込まれ、その最上段の扁平熱交チューブ１２の上面が、ロアケース１１Ａのボス部（４箇所）に４個のネジ２３で締め付け固定される熱交押え部材１５を介して、ロアケース１１Ａの内底面方向に押圧されることにより、各扁平熱交チューブ１２の入口ヘッダ部および出口ヘッダ部の上下面同士、並びに各扁平熱交チューブ１２の扁平チューブ部とＰＴＣヒータ１３の上下面同士がそれぞれ密着されるようになっている。

このようにして、ケーシング１１の内部に熱交換モジュール１４が組み込まれ、ロアケース１１Ａの熱媒体入口路１１Ｂから導入された熱媒体は、各扁平熱交チューブ１２の入口ヘッダ部から扁平チューブ部内へと導かれ、扁平チューブ部内を流通する過程で、ＰＴＣヒータ１３により加熱、昇温されて各出口ヘッダ部に流出し、そこからロアケース１１Ａの熱媒体出口路１１Ｃを介して熱媒体加熱装置１０の外部へと導出されるようになっている。そして、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）を経て放熱器６に供給されるようになっている。

熱交押え部材１５は、制御基板１７に表面実装されている複数の発熱性電気部品２１を銅やアルミ等の高熱伝導性材からなる熱貫通部を介して冷却するヒートシンクとしての機能を兼ね備えたものであり、アルミ合金製の板材により構成されている。この熱交押え部材１５は、扁平熱交チューブ１２の上面を覆う大きさとされたものであり、長手方向寸法が制御基板１７よりも長くされ、扁平熱交チューブ１２およびＰＴＣヒータ１３からなる熱交換モジュール１４を押圧固定する際、扁平熱交チューブ１２の入口ヘッダ部および出口ヘッダ部の周囲におけるシール性を確保するため、その中心線を通る位置でネジ２３を介してケーシング１１のボス部に締め付け固定されるように構成されている。

また、上記したように、電極板２５から延長されている端子２５Ａを制御基板１７の端子台１７Ｂに対して治具を用いずに直接接続するには、両者を正確に位置決めする必要がある。つまり、ロアケース１１Ａの内底面に複数枚の扁平熱交チューブ１２と共に多層に積層して組み込まれるＰＴＣヒータ１３の電極板２５と一体をなす端子２５Ａと、ロアケース１１Ａのボス部に位置決めされて固定される熱交押え部材１５上に設置されている制御基板１７側の端子台１７Ｂとを位置合わせするには、端子２５Ａをロアケース１１Ａに対して位置決めして組み込めるようにすればよい。

そこで、本実施形態では、４枚の電極板２５に設けられている４本の端子２５Ａをロアケース１１Ａに対して位置決めするため、図３、図４に示されるように、ロアケース１１Ａの内底面の所定位置に、各端子２５Ａと対応して鉛直方向に立設された４本の位置決めピン（位置決め手段）２７を設けている。この４本の位置決めピン２７は、所定の間隔で１列状に４本配列されており、その高さは、４本の端子２５Ａが水平方向に延長されている水平方向延長部よりも少し高めの高さとされており、ロアケース１１Ａと一体に成形されている。

一方、４本の端子２５Ａには、それぞれ水平方向延長部に、上記位置決めピン２７に対して嵌合可能な位置決め穴２８が設けられており、この位置決め穴２８を各位置決めピン２７に嵌合することによって、各端子２５Ａおよび電極板２５がロアケース１１Ａに対して位置決めされ、更にロアケース１１Ａのボス部に位置決め固定されている熱交押え部材１５上に設置されている制御基板１７の端子台１７Ｂに対して位置決めされるようになっている。

また、電極板２５を上記の如く位置決めピン２７を介してロアケース１１Ａに位置決めして組み込んだとしても、ロアケース１１Ａ（ケーシング１１）、熱交押え部材１５、制御基板１７等は、それぞれ寸法公差を有しており、それが集積されることにより、各端子２５Ａと端子台１７Ｂとが常に正確に位置決めされるという保証はなく、従って、不可避の寸法公差を吸収して位置決めし、各端子２５Ａを端子台１７Ｂにネジ２６を介して接続できるようにしておく必要がある。

このため、本実施形態では、ロアケース１１Ａ（ケーシング１１）内のボス部に締め付け固定される熱交押え部材１５を、制御基板１７上に設けられている複数の端子台１７Ｂの配列方向に沿うＸ方向に対して、長穴２９を介して一定範囲移動可能に締め付け固定できる構成としている。つまり、熱交押え部材１５は、４個のネジ２３を介してロアケース１１Ａのボス部に締め付け固定されるようになっているが、ネジ２３を通す穴が、図５に示されるように、Ｘ方向に沿う長穴２９とされ、該長穴２９に沿ってロアケース１１Ａに対して一定範囲移動可能に締め付け固定される構成とされている。これにより、各端子２５Ａと複数の端子台１７Ｂとの寸法公差の集積等によるＸ方向の位置ずれを是正し、両者の位置を一致させることが可能とされている。

また、電極板２５から水平方向に突出され、更に上方に延長されるようにＬ字状に曲げ形成されている各端子２５Ａは、その上方延長部分が制御基板１７に設けられている複数の端子台１７Ａの配列方向に沿うＸ方向と直交するＹ方向に対して、可撓性を有する構成とされている。このため、各端子２５Ａと複数の端子台１７Ｂとが寸法公差の集積等によりＹ方向に位置ずれを生じたとしても、各端子２５Ａを撓ませることによって両者を位置決めし、ネジ２６で締め付け固定することが可能とされている。

さらに、各端子２５Ａは、扁平熱交チューブ１２とＰＴＣヒータ１３の積層方向、すなわち各端子２５Ａの上方延長方向に沿うＺ方向に対して、長穴３０を介して接続位置が一定範囲で調整可能とされている。つまり、各端子２５Ａは、各端子２５Ａの先端部分に設けられている穴にネジ２６を通して端子台１７Ａに締め付け固定されるようになっているが、ネジ２６を通す穴が、図６に示されるように、Ｚ方向に沿う長穴３０とされ、該長穴３０に沿って端子台１７Ａに対する接続位置が一定範囲で調整可能とされている。これにより、各端子２５Ａと複数の端子台１７Ｂとの寸法公差の集積等によるＺ方向の位置ずれを吸収し、両者の接続位置を一致させることができるようにしている。

以上に説明の熱媒体加熱装置１０は、ケーシング１１のロアケース１１Ａの内底面に３枚の扁平熱交チューブ１２と２組のＰＴＣヒータ１３とを、ＰＴＣヒータ１３の両面を絶縁シート（図示せず）で挟みながら、それらを順次１枚ずつ積層して組み込み、熱交換モジュール１４が組み込まれた段階で、熱交押え部材１５によりその上面を押圧してロアケース１１Ａ側に締め付け固定するか、もしくは熱交換モジュール１４をサブアッセンブリした後、ロアケース１１Ａ内に組み込み、その上面を熱交押え部材１５で押え、ネジ２３を介してロアケース１１Ａの内底面に向け押圧して締め付け固定することにより、各扁平熱交チューブ１２および各ＰＴＣヒータ１３をそれぞれ互いに密着させた状態で組み込むことができる。

熱交換モジュール１４を上記の如く組み込む際、ＰＴＣヒータ１３を構成している電極板２５の各端子２５Ａの水平方向延長部分に設けられている位置決め穴２８をロアケース１１Ａ側の位置決めピン２７に嵌合することにより、電極板２５をロアケース１１Ａに対して位置決めして組み込むことができ、従って、この電極板２５に設けられている各端子２５Ａと、上記熱交押え部材１５上に固定設置される制御基板１７に設けられている複数の端子台１７Ｂとの位置を略一致させることができる。

熱交換モジュール１４が組み込まれた後、上記熱交押え部材１５上に絶縁シート等を介装して制御基板１７をネジ１６でネジ止め固定し、制御基板１７に対する電気系統の結線作業が行われる。この際、電源ハーネス１８の２又状に分岐された先端部を、２つの電源ハーネス用端子台１７Ａにネジ２０を介してネジ止め固定し、ＬＶハーネス１９の先端部に設けられているコネクタ１９Ａを制御基板１７側に接続し、更に電極板２５に設けられている各端子２５Ａを、制御基板１７側の端子台１７Ｂに対してネジ２６を介してネジ止め固定することにより、それぞれを電気的に結線することができる。

この場合、電極板２５をロアケース１１Ａに位置決めして組み込んだとしても、ロアケース１１Ａ、熱交押え部材１５、制御基板１７には寸法公差や組み立て公差があり、それらの公差が集積することによって、各端子２５Ａと端子台１７Ｂとの間に位置ずれが発生することがあり、この位置ずれを吸収して各端子２５Ａを端子台１７Ｂにネジ止め固定する必要がある。本実施形態によれば、この位置ずれが端子台１７Ｂの配列方向に沿うＸ方向のずれである場合、熱交押え部材１５をロアケース１１Ａ側に締め付け固定している穴が長穴２９とされ、この長穴２９を介して熱交押え部材１５、すなわち制御基板１７をＸ方向に移動してその位置を微調整することができるため、各端子２５Ａと端子台１７Ｂとの位置を一致させて両者をネジ２６でネジ止め固定することができる。

また、上記の位置ずれがＹ方向のずれである場合、可撓性を有する各端子２５Ａを撓ませることにより、各端子２５Ａと端子台１７Ｂとの位置を一致させて両者をネジ２６でネジ止め固定することができる。更に、上記位置ずれがＺ方向のずれである場合、各端子２５ＡにＺ方向に沿って設けられている長穴３０により接続位置をＺ方向に微調整し、Ｚ方向の位置ずれを吸収することにより、両者の接続位置を一致させて両者をネジ２６でネジ止め固定することができる。

上記の如く電気結線が完了した後、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。そして、この熱媒体加熱装置１０は、熱媒体入口路１１Ｂを経て扁平熱交チューブ１２の入口ヘッダ部に流入された熱媒体を複数枚（３枚）の扁平熱交チューブ１２内に流通させ、ＰＴＣヒータ１３によって加熱した後、出口ヘッダ部から熱媒体出口路１１Ｃを介して流出させることにより、熱媒体循環回路１０Ａ内を循環される暖房用熱源となる熱媒体の加熱に供することができる。

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。
複数枚の扁平熱交チューブ１２が積層され、その扁平チューブ部間にＰＴＣヒータ１３が挟み込まれた状態で、各扁平熱交チューブ１２およびＰＴＣヒータ１３が、熱交押え部材１５によりロアケース１１Ａの内底面に対し押圧されて締め付け固定される構成とされている。このため、複数枚の扁平熱交チューブ１２と複数組のＰＴＣヒータ１３を、それぞれ互いに密着させて組み込むことができる。

従って、扁平熱交チューブ１２とＰＴＣヒータ１３との間の接触熱抵抗を低減して伝熱効率を向上し、熱媒体加熱装置１０を高性能化することができるとともに、扁平熱交チューブ１２およびＰＴＣヒータ１３を多層に積層配置することによって、その平面面積を小さくし、熱交換モジュール１４、ひいては熱媒体加熱装置１０を小型コンパクト化することができる。

また、熱交押え部材１５上に、ＰＴＣヒータ１３を制御するための制御基板１７が設置され、その制御基板１７に設けられている端子台１７Ｂと、ＰＴＣヒータ１３の電極板２５から上方に延長されている各端子２５Ａとを直接接続して、ＰＴＣヒータ１３と制御基板１７とを電気的に結線するようにしており、この際、ロアケース１１Ａの内面側に各端子２５Ａに設けられている位置決め穴２８と嵌合して各端子２５Ａおよび電極板２５の位置決めを行う位置決めピン２７を設け、各端子２５Ａと端子台１７Ｂとの位置を位置合わせして接続することができるようにしている。このため、扁平熱交チューブ１２とＰＴＣヒータ１３間の電気的接続を容易化、簡素化し、電極間の絶縁距離の確保および組み立て性の向上を図ることができるとともに、ハーネスレス化により部品点数を削減し、全体として構成の簡素化、低コスト化を図ることができる。

また、上記端子２５Ａは、複数枚の電極板２５の一側辺に、それぞれ辺方向に位置をずらしてＬ字状に上方に延長されて設けられ、制御基板１７の一側辺に並設されている複数の端子台１７Ｂに直接接続可能とされているため、扁平熱交チューブ１２の扁平チューブ部間に組み込まれたＰＴＣヒータ１３の複数枚の電極板２５の一側辺に設けられているＬ字状の各端子２５Ａを、位置決めピン２７を介してそれぞれ所定位置に位置決めすることによって、各々の端子２５Ａの上方延長部分を制御基板１７の一側辺に並設されている複数の端子台１７Ｂに対向位置せしめ、ネジ２６を介して直接接続することができる。従って、ＰＴＣヒータ１３と制御基板１７間の電気的接続を容易化、簡素化し、組み立て性の向上とコスト低減を図ることができる。

加えて、本実施形態では、ロアケース１１Ａ内のボス部に締め付け固定される熱交押え部材１５が、制御基板１７に設けられている複数の端子台１７Ｂの配列方向に沿うＸ方向に対して、長穴２９により一定範囲移動可能に締め付け固定されるようになっている。このため、電極板２５から上方に延長されている各端子２５Ａと、制御基板１７の端子台１７Ｂとを互いに位置合わせして組み込む際、ロアケース１１Ａ、熱交押え部材１５、制御基板１７等の寸法公差が集積し、複数の端子台１７Ｂと各端子２５Ａとが端子台１７Ｂの配列方向であるＸ方向に位置ずれしたとしても、熱交押え部材１５を長穴２９に沿ってＸ方向に所要量移動して締め付け固定することにより、端子台１７Ｂと端子２４の寸法公差によるＸ方向への位置ずれを吸収して両者を確実に接続することができ、従って、ＰＴＣヒータ１３と制御基板１７との間の電気的接続を容易化、簡素化し、組み立て性の向上を図ることができる。

さらに、本実施形態では、各端子２５Ａの上方延長部分が、端子台１７Ｂの配列方向であるＸ方向と直交するＹ方向に対して可撓性を有する構成とされている。このため、ロアケース１１Ａ、熱交押え部材１５、制御基板１７等の寸法公差の集積により、端子台１７Ｂと端子２５Ａとが端子台１７Ｂの配列方向であるＸ方向と直交するＹ方向に対して位置ずれしたとしても、端子２５Ａの可撓性を利用して端子２５Ｂを撓ませることにより、端子台１７Ｂと端子２５Ａの寸法公差によるＹ方向への位置ずれを吸収し、端子台１７Ｂと端子２５Ａとを確実に接続することができる。従って、ＰＴＣヒータ１３と制御基板１７との間の電気的接続の容易化、簡素化を図り、組み立て性を向上することができる。

また、制御基板１７の端子台１７Ｂに接続される端子２５Ａの上方延長方向に沿うＺ方向の接続位置が一定範囲で調整可能とされている。このため、ロアケース１１Ａ、熱交押え部材１５、制御基板１７等の寸法公差の集積により、端子台１７Ｂと端子２５Ａとが端子２５Ａの上方延長方向であるＺ方向に位置ずれしたとしても、端子２５ＡのＺ方向の接続位置を調整することにより、端子台１７Ｂと端子２５Ａの寸法公差によるＺ方向への位置ずれを吸収して両者を接続することができ、従って、ＰＴＣヒータ１３と制御基板１７との間の電気的接続の容易化、簡素化を図り、組み立て性を向上することができる。

さらに、上述のように、小型高性能化されるとともに、ＰＴＣヒータ１３と制御基板１７間の電気的接続の容易化、簡素化を図り、組み立て性が向上された熱媒体加熱装置１０によって加熱された熱媒体を空気流路２中に配設されている放熱器６に供給することができるため、車両用空調装置１における空調性能、特に暖房性能の向上を図ることができるとともに、車両に対する空調装置１の搭載性を向上することができる。

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１２を３層に積層し、各々の間にＰＴＣヒータ１３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１２およびＰＴＣヒータ１３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、上記実施形態では、ケーシング１１を樹脂材製としているが、これに限らず、アルミダイカスト製等の金属製としてもよく、これも本発明に包含されるものである。

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
１１Ａ ロアケース
１２ 扁平熱交チューブ
１３ ＰＴＣヒータ
１５ 熱交押え部材
１７ 制御基板
１７Ｂ 端子台
２３ ネジ
２５ 電極板
２５Ａ 端子
２６ ネジ
２７ 位置決めピン
２８ 位置決め穴
２９ 長穴
３０ 長穴

Claims (6)

1. 入口ヘッダ部から流入された熱媒体が扁平チューブ部を流通後、出口ヘッダ部から流出される複数枚の扁平熱交チューブと、
   互いに積層される複数枚の前記扁平熱交チューブの前記扁平チューブ部間に組み込まれるＰＴＣヒータと、
   複数枚の前記扁平熱交チューブおよび前記ＰＴＣヒータを前記扁平熱交チューブの一面側からケーシング内面に押圧して密着させる熱交押え部材と、
   前記熱交押え部材上に設置され、前記ＰＴＣヒータを制御する制御基板と、を備え、
   前記制御基板の端子台に対して、前記ケーシング内に位置決めされて組み込まれる前記ＰＴＣヒータの一対の電極板から上方に延長された端子が直接接続され、前記ＰＴＣヒータと前記制御基板とが電気的に結線される熱媒体加熱装置であって、
   前記ケーシング内のボス部に締め付け固定される前記熱交押え部材が、前記制御基板に設けられている複数の前記端子台の配列方向に沿うＸ方向に対して一定範囲移動可能に締め付け固定されていることを特徴とする熱媒体加熱装置。
2. 前記熱交押え部材は、前記端子台の配列方向に沿って設けられている長穴を介して前記Ｘ方向に対して一定範囲移動可能とされていることを特徴とする請求項１に記載の熱媒体加熱装置。
3. 前記制御基板の端子台に接続される前記端子は、その上方延長方向に沿うＺ方向の接続位置が一定範囲で調整可能と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。
4. 前記端子は、その上方延長方向に沿って設けられている長穴を介して前記Ｚ方向の接続位置が一定範囲内で調整可能とされていることを特徴とする請求項３に記載の熱媒体加熱装置。
5. 前記端子は、その上方延長部分が前記制御基板の前記端子台の配列方向である前記Ｘ方向と直交するＹ方向に対して可撓性を有する構成と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熱媒体加熱装置。
6. 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５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。
   

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