JP2013163440A - 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】熱媒体をアンバランスが生じないように均一に加熱でき、しかも扁平熱交チューブを構成する成形プレートやインナーフィン等を共用化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１３と複数組のＰＴＣヒータ１４とが多層に積層されて構成された熱交換エレメント１２が、熱媒体の出・入口路を備えたケーシング内に収容設置される熱媒体加熱装置であって、多層に積層される扁平熱交チューブ１３の両側の扁平熱交チューブ１３Ａ，１３Ｃの中間に積層される中間扁平熱交チューブ１３Ｂが、両側に積層される扁平熱交チューブ１３Ａ，１３Ｃと略同構成の２枚の扁平熱交チューブＢ１，Ｂ２を背中合わせにして一体に接合した扁平熱交チューブにより構成されている。
【選択図】図３

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。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・入口路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、その加熱室側に隔壁に接触させてＰＴＣヒータを挿入設置し、循環室側を流通する熱媒体を加熱するように構成するとともに、ＰＴＣヒータの制御用基板をその上部位置に配設したものが開示されている。

また、特許文献２には、ＰＴＣヒータを挟んでその両面に一対の熱媒体流通部を積層配設するとともに、その一面側に制御用基板を収容する基板収容部を設けた積層構造の熱媒体加熱装置が開示されている。更に、特許文献３には、熱媒体の出・入口路を備えたケーシング内に一対のヘッダ間に多数の扁平熱交チューブを設けた熱交換部を配設し、その扁平熱交チューブ間にＰＴＣヒータを設置するとともに、それらの上部位置にＰＴＣヒータの制御用基板を配設した熱媒体加熱装置が開示されている。

しかるに、特許文献１，３のものは、伝熱面となる隔壁または扁平熱交チューブとＰＴＣヒータとを密着させることが難しく、その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を有している。一方、特許文献２のものは、ＰＴＣヒータと熱媒体流通部とを積層して締め付け固定できることから、密着性を高めて接触熱抵抗を低減することができるものの、ＰＴＣヒータを多層に配設することが難しく、小型軽量化、低コスト化には限界があった。

このような状況下、扁平構造の熱交チューブを用い、その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締め付け固定して組み込むことにより、接触熱抵抗を低減して伝熱効率を向上するとともに、小型軽量化および低コスト化を可能にした熱媒体加熱装置の開発が進められている。

特開２００８−７１０６号公報 特開２０１１−１６４８９号公報 特開２０１１−７９３４４号公報

しかしながら、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て熱交換エレメントを構成した場合、エレメントの両側に積層される扁平熱交チューブは、ＰＴＣヒータによって片面のみから加熱されることになるのに対して、両側の扁平熱交チューブの間に積層されることになる中段（中間）の扁平熱交チューブは、その両面側に積層されるＰＴＣヒータによって両面から加熱されることになる。このため、加熱にアンバランスが生じ、熱媒体に温度斑が発生する虞があった。

一方、中段（中間）の扁平熱交チューブは、上記のように、ＰＴＣヒータによって両面から加熱されることになるため、流路高さを２倍にするのが理想的である。しかし、そのようにすると、扁平熱交チューブを構成する成形プレートや扁平熱交チューブ内に挿入するインナーフィン等を共用化することができなくなることから、生産性の低下やコストアップの要因となる等の課題が生じる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、扁平熱交チューブとＰＴＣヒータとが多層に積層される熱交換エレメントにおいて、熱媒体をアンバランスが生じないように均一に加熱でき、しかも扁平熱交チューブを構成する成形プレートやインナーフィン等を共用化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、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複数組のＰＴＣヒータと、を備え、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構成された熱交換エレメントが、熱媒体の出・入口路を備えたケーシング内に収容設置されている熱媒体加熱装置であって、前記熱交換エレメントの多層に積層される前記扁平熱交チューブの両側に積層される扁平熱交チューブの中間に積層される中間扁平熱交チューブが、両側に積層される扁平熱交チューブと略同構成の２枚の扁平熱交チューブを背中合わせにして一体に接合した扁平熱交チューブにより構成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と複数組のＰＴＣヒータとが多層に積層されて構成される熱交換エレメントにおいて、多層に積層される扁平熱交チューブの両側の扁平熱交チューブの中間に積層される中間扁平熱交チューブが、両側に積層される扁平熱交チューブと略同構成の２枚の扁平熱交チューブを背中合わせにして一体に接合した扁平熱交チューブにより構成されているため、ＰＴＣヒータによって両面から加熱されることになる中間扁平熱交チューブが、２枚の扁平熱交チューブを背中合わせにして一体に接合された扁平熱交チューブとされることから、実質的に流路高さが２倍の扁平熱交チューブと同じように熱媒体を加熱することが可能となる。従って、熱交換エレメントの両側に配置される扁平熱交チューブおよび中間扁平熱交チューブを含む全ての扁平熱交チューブにおいて、ＰＴＣヒータを介して略均一に効率よく熱媒体を加熱することができ、温度斑の発生等を抑えることができる。また、中間扁平熱交チューブも両側に積層される扁平熱交チューブと略同構成のチューブで構成でき、全ての扁平熱交チューブを略同構成のチューブとすることができることから、成形プレートやインナーフィン等を共用化し、生産性の低下やコストアップを防ぐことができる。

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、前記扁平熱交チューブは、一面側が前記入口ヘッダ部および出口ヘッダ部と前記扁平チューブ部との表面が同一面化されたフラットな面構成とされていることを特徴とする。

本発明によれば、扁平熱交チューブが、一面側が入口ヘッダ部および出口ヘッダ部と扁平チューブ部との表面が同一面化されたフラットな面構成とされているため、中間扁平熱交チューブをフラットな面構成とされた面同士を合わせて接合することにより簡易に一体化でき、また、両側の扁平熱交チューブをフラットな面構成とされた面を外側にして積層することにより熱交換エレメントの両側面をすっきりとしたフラットな面構成とすることができる。従って、中間扁平熱交チューブの接合による一体化をし易くし、しかも熱交換エレメントのケーシング内への組み込みをも容易化することができる。

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、前記扁平熱交チューブは、薄板をプレス成形した一対の成形プレートを重ね合わせてロー付け接合したものであり、その一対の成形プレートの一方の成形プレートが、前記入口ヘッダ部および出口ヘッダ部と前記扁平チューブ部との表面が同一面化されたフラットな面構成とされていることを特徴とする。

本発明によれば、扁平熱交チューブが、薄板をプレス成形した一対の成形プレートを重ね合わせてロー付け接合したものであり、その一対の成形プレートのうちの一方の成形プレートが、入口ヘッダ部および出口ヘッダ部と扁平チューブ部との表面が同一面化されたフラットな面構成とされているため、プレス成形される一方の成形プレートが、入口ヘッダ部および出口ヘッダ部と扁平チューブ部との表面が同一面化されたフラットな面構成とされる以外、従来のこの種扁平熱交チューブと構造的に何ら変わるものではなく、同様の方法で製造することができる。従って、一面側がフラットな面構成とされた扁平熱交チューブを生産性の低下やコストアップを招くことなく、容易に製造することができる。

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、前記中間扁平熱交チューブは、２枚の前記扁平熱交チューブを背中合わせにロー付け接合した扁平熱交チューブにより構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、中間扁平熱交チューブが、２枚の扁平熱交チューブを背中合わせにロー付け接合した扁平熱交チューブにより構成されているため、２枚の扁平熱交チューブを背中合わせにしてロー付けするだけで、２枚の扁平熱交チューブを一体に接合した中間扁平熱交チューブを製造することができ、そのロー付けよって出・入口ヘッダ部の連通穴周りを密閉し、シールすることができる。従って、中間扁平熱交チューブを簡易に製造できるとともに、中間扁平熱交チューブの出・入口ヘッダ部の連通穴周りを、シール材を用いることなく確実にシールすることができる。

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、前記中間扁平熱交チューブのロー付け接合される２枚の前記扁平熱交チューブのフラットな面構成とされている前記一方の成形プレートは、両面にロー材がクラッドされた薄板材とされていることを特徴とする。

本発明によれば、中間扁平熱交チューブのろう付け接合される２枚の扁平熱交チューブのフラットな面構成とされている一方の成形プレートが、両面にロー材がクラッドされた薄板材とされているため、プレス成形された一対の成形プレートを一面にクラッドされているロー材によりロー付け接合してチューブを構成する際、他の一面にクラッドされているロー材により互いに接合される２枚の扁平熱交チューブのフラットな面構成とされている面同士を同時にロー付け接合することができる。従って、中間扁平熱交チューブを他の扁平熱交チューブと同じ方法で製造することができる。なお、他の扁平熱交チューブの一方の成形プレートは、片面クラッド材でよく、ロー付け冶具に対するくっ付き対策が不要となる。

さらに、本発明にかかる車両用空調装置は、空気流通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、空気流通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、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ため、空気流通路中に配設されている放熱器に供給する熱媒体を、ＰＴＣヒータを介して略均一に効率よく加熱し、温度斑の発生等を抑えることができる上述の熱媒体加熱装置によって加熱し、供給することができる。従って、車両用空調装置の暖房性能を安定化し、車両用空調装置の信頼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、ＰＴＣヒータで両面から加熱されることになる中間扁平熱交チューブが、２枚の扁平熱交チューブを背中合わせにして一体に接合された扁平熱交チューブとされることから、実質的に流路高さが２倍の扁平熱交チューブと同じように熱媒体を加熱することが可能となるため、熱交換エレメントの両側に配置される扁平熱交チューブおよび中間扁平熱交チューブを含む全ての扁平熱交チューブにおいて、ＰＴＣヒータを介して略均一に効率よく熱媒体を加熱することができ、温度斑の発生等を抑えることができる。また、中間扁平熱交チューブも両側に積層される扁平熱交チューブと略同構成のチューブで構成でき、全ての扁平熱交チューブを略同構成のチューブとすることができることから、成形プレートやインナーフィン等を共用化し、生産性の低下やコストアップを防ぐことができる。

また、本発明の車両用空調装置によると、空気流通路中に配設されている放熱器に供給する熱媒体を、ＰＴＣヒータを介して略均一に効率よく加熱し、温度斑の発生等を抑えることができる上述の熱媒体加熱装置によって加熱し、供給することができるため、車両用空調装置の暖房性能を安定化し、車両用空調装置の信頼性を向上することができる。

本発明の第１実施形態に係る熱媒体加熱装置を備えた車両用空調装置の概略構成図である。 図１に示す熱媒体加熱装置の分解斜視図である。 図２に示す熱媒体加熱装置に組み込まれる扁平熱交チューブとＰＴＣヒータとからなる熱交換エレメントの組み付け状態図（Ａ）と、その分解図（Ｂ）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３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。

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。

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。

図２には、図１に示された熱媒体加熱装置１０の分解斜視図が示され、図３には、その熱媒体加熱装置１０に組み込まれる扁平熱交チューブとＰＴＣヒータとからなる熱交換エレメントの構成図が示されている。
熱媒体加熱装置１０は、図２に示されるように、ケーシング１１と、該ケーシング１１内に組み込まれる多層に積層された複数枚の扁平熱交チューブ１３および複数組のＰＴＣヒータ１４からなる熱交換エレメント１２と、該熱交換エレメント１２をケーシング１１に押圧して締め付け固定する熱交押え部材１５と、ＰＴＣヒータ１４に対しての通電制御を行う制御基板１６と、を備えている。

ケーシング１１は、その上半部を構成する図示省略のアッパケーシングと、上半部を構成するロアケーシング１１Ａとから形成されるものであり、内部に上記機器類が収容設置された後、ネジ等を介して締め付け固定され、一体化されるようになっている。ロアケーシング１１Ａには、熱媒体の入口路１１Ｂおよび出口路１１Ｃが一体成形されているとともに、熱交押え部材１５を締め付け固定するためのボス部１１Ｄが４コーナ部に一体成形されている。

また、ロアケーシング１１Ａの下面には、電源ハーネス１７およびＬＶハーネス１８の先端部を貫通するための電源ハーネス接続部およびＬＶハーネス接続部（いずれも図示省略）が設けられている。電源ハーネス１７は、パワートランジスタや制御回路が実装されている制御基板１６を介してＰＴＣヒータ１４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１６に設けられている２つの電源ハーネス用端子台１６Ａに電極ハーネス接続用ネジ１９を介してネジ止め可能とされている。また、ＬＶハーネス１８は、制御基板１６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１６にコネクタを介して接続可能とされている。

熱交換エレメント１２は、複数枚の扁平熱交チューブ１３と、その間に組み込まれる複数組のＰＴＣヒータ１４とを多層に積層して構成されるものであり、積層状態でロアケーシング１１Ａの内底面に対して、一面側から熱交押え部材１５により押圧されて締め付け固定されるようになっている。扁平熱交チューブ１３は、積層されるとき、両側に配置される上段扁平熱交チューブ１３Ａおよび下段扁平熱交チューブ１３Ｃと、その中間に配置される中段（中間）扁平熱交チューブ１３Ｂとからなり、中段（中間）扁平熱交チューブ１３Ｂは、２枚の扁平熱交チューブＢ１，Ｂ２を背中合わせに接合して一体化された扁平熱交チューブ１３Ｂとされている。

各扁平熱交チューブ１３は、片面にロー材がクラッドされたアルミ合金製の薄板材をプレス成形し、扁平チューブ部２１と入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３とを一体成形した一対の成形プレート２０Ａ，２０Ｂを重ね合わせ、ロー付け接合することによって構成されている。入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３は、チューブの一端側に並設されており、扁平チューブ部２１には、入口ヘッダ部２２から延び、他端側で折り返して出口ヘッダ部２３に戻るＵターン流路が形成されている。この扁平チューブ部２１のＵターン流路内には、波形に成形されたインナーフィンを挿入設置した構成としてもよい。

一対の成形プレート２０Ａ，２０Ｂのうち、一方の成形プレート２０Ａは、扁平チューブ部２１と入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３との表面が同一面化されたフラットな面構成とされており、他方の成形プレート２０Ｂは、入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３が扁平チューブ部２１より所定寸法だけ突出された構成とされている。中段の扁平熱交チューブ１３Ｂは、この２枚の扁平熱交チューブＢ１，Ｂ２のフラットな面構成とされている一方の成形プレート２０Ａ同士を背中合わせにしてロー付けすることにより一体化したものである。

中段（中間）扁平熱交チューブ１３Ｂを上記のように構成するため、２枚の扁平熱交チューブＢ１，Ｂ２だけ、一方の成形プレート２０Ａを両面にロー材がクラッドされた薄板材を使用して成形するようにしており、一対の成形プレート２０Ａ，２０Ｂをチューブ状にロー付け接合する際、同時にロー付けできるようにしている。

上記扁平熱交チューブ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃのうち、上段扁平熱交チューブ１３Ａの一方の成形プレート２０Ａを除く全てのチューブの成形プレート２０Ａ，２０Ｂの入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３には、積層されたとき、隣接するチューブの入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３同士を連通するための連通穴（図示省略）が設けられている。この連通穴の周りは、各扁平熱交チューブ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃを流通する熱媒体が漏れないようにシールする必要がある。

中段扁平熱交チューブ１３Ｂの２枚の扁平熱交チューブＢ１，Ｂ２間は、一体にロー付けされることによってシールされるため、シール材を入れる必要はないが、他段の扁平熱交チューブ１３Ａ，１３Ｃとの間の連通穴周りは、シール手段が必要であり、積層時に液状ガスケットやＯリング等のシール材２４を介装し、それを締め付けることにより密着させてシールする構成としている。なお、下段扁平熱交チューブ１３Ｃは、入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３がロアケーシング１１Ａ側の熱媒体入口路１１Ｂおよび出口路１１Ｃと連通されるため、その連通部にシール材２４を介装する必要がある。

ＰＴＣヒータ１４は、公知のように、ＰＴＣ素子とそれに電力を供給するための一対の電極板（いずれも図示省略）とから構成されるものであり、ここでは、図３に示されるように、矩形形状をなす一定の厚さを有する平板状のＰＴＣヒータ１４とされている。本実施形態において、ＰＴＣヒータ１４は、下段扁平熱交チューブ１３Ｃと中段扁平熱交チューブ１３Ｂとの間、および中段扁平熱交チューブ１３Ｂと上段扁平熱交チューブ１３Ａとの間における扁平チューブ部２１間に多層に積層されている。

一対の電極板には、それぞれ端子２５が一体に設けられており、電極板の一辺から側方に延長された後、上方にＬ字状に折り曲げ形成されている。この複数の端子２５は、それぞれ後述する制御基板１６に設けられている端子台１６Ｂに対し、ネジ２６を介して直接接続される構成とされている。なお、ＰＴＣヒータ１４は、その両面を薄い絶縁フィルムおよび熱伝導シート（いずれも図示省略）でサンドイッチされた状態で扁平熱交チューブ１３間に介装されるようになっている。

熱交換エレメント１２は、扁平熱交チューブ１３およびＰＴＣヒータ１４を順次積層しながら、あるいは予めサブアッセンブリして積層した状態でロアケーシング１１Ａの内底面に組み込まれる。そして、その上段扁平熱交チューブ１３Ａの上面に熱交押え部材１５を重ね、該熱交押え部材１５の４コーナ部をロアケーシング１１Ａのボス部１１Ｄにネジ２７を介して締め付け固定することによって、扁平熱交チューブ１３Ａ，１３Ｂ，１３ＣとＰＴＣヒータ１４との間、および各扁平熱交チューブ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの出・入口ヘッダ部２２，２３間に介装したシール材２４を密着させられるようにしている。

熱交押え部材１５は、熱伝導性が良好なアルミ合金材製とされ、その下面が上段の扁平熱交チューブ１３Ａ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１５は、扁平熱交チューブ１３内を流れる熱媒体を冷熱源とし、その上面に設置される制御基板１６上のＩＧＢＴ等のパワートランジスタ（発熱電気部品）を冷却するためのヒートシンクとして機能されるようになっている。なお、熱交押え部材１５のネジ２７による締め付け固定は、各扁平熱交チューブ１３の出・入口ヘッダ部２２，２３の中心を通る線上で行う構成とすることが望ましい。

制御基板１６は、上記の如く、熱交押え部材１５の上面に、熱伝導性絶縁シート等を介装し、ネジ２８によって固定設置されるようになっている。この制御基板１６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１４に対する通電制御を行う制御回路が実装されたものであり、例えばＩＧＢＴ等の複数個のパワートランジスタを介して複数組のＰＴＣヒータ１４に対する通電状態が切替え可能な構成とされている。

上記制御基板１６には、その端子台１６Ａに対して電源ハーネス１７が接続されるとともに、ＬＶハーネス１８がコネクタを介して接続され、更に端子台１６Ａに電極板の端子２５が直接接続されることによって、電気系統がすべて結線されるようになっている。そして、ロアケーシング１１Ａに対する内部機器の組み込みが終了後、ロアケーシング１１Ａにアッパケーシングを組み付けることによって、熱媒体加熱装置１０が組み立てられるようになっている。

以上の熱媒体加熱装置１０において、ケーシング１１の熱媒体入口路１１Ｂから流入した熱媒体は、各扁平熱交チューブ１３の入口ヘッダ部２２を経て扁平チューブ部２１に流通し、扁平チューブ部２１のＵターン流路内を流通する間に、ＰＴＣヒータ１４によって加熱、昇温され、出口ヘッダ部２３に流出し、そこから熱媒体出口路１１Ｃを経て外部に送り出される流路を流通する構成とされている。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、暖房用に供されるようになっている。

一方、ＰＴＣヒータ１４には、電源ハーネス１７により供給された電力が制御基板１６を介して印加される。制御基板１６には、複数組のＰＴＣヒータ１４に対する通電制御を行う制御回路が実装されており、例えばＩＧＢＴ等の複数個のパワートランジスタを介して複数組のＰＴＣヒータ１４に対する通電状態が切替え制御され、加熱量がコントロールされるようになっている。この際、パワートランジスタで発生した熱は、熱伝導性が良好なアルミ合金材製とされている熱交押え部材１６に熱伝導され、該熱交押え部材１６をヒートシンクとし、扁平熱交チューブ１３内を流れる熱媒体を冷熱源に冷却されるようになっている。

ＰＴＣヒータ１４の発熱は、熱伝導シート等を介して複数枚の扁平熱交チューブ１３に伝熱され、その内部を流れる熱媒体の加熱に供される。ここで、各ＰＴＣヒータ１４と扁平熱交チューブ１３とは、熱交押え部材１６を介して押圧されることにより密着されているため、その間の接触熱抵抗が低減され、伝熱効率が向上される。従って、効率よく熱媒体を加熱することができ、熱媒体加熱装置１０を高性能化、小型コンパクト化することができる。また、熱交押え部材１６の締め付けにより、各扁平熱交チューブ１３の出・入口ヘッダ部２２，２３の連通穴周りに介装されているＯリング等のシール材２４を確実に密着させることができるため、シール性を確保して熱媒体の漏れ防止に対する信頼性を高めることができる。

さらに、本実施形態では、熱交換エレメント１２を構成している多層に積層される複数枚の扁平熱交チューブ１３のうち、上下両側に積層される上段および下段の扁平熱交チューブ１３Ａ，１３Ｃの中間に積層される中段（中間）扁平熱交チューブ１３Ｂを、上下両側に積層される上段および下段の扁平熱交チューブ１３Ａ，１３Ｃと略同構成の２枚の扁平熱交チューブＢ１，Ｂ２を背中合わせにして一体に接合した構成の扁平熱交チューブ１３Ｂとしている。

このように、ＰＴＣヒータ１４によって両面から加熱されることになる中段の扁平熱交チューブ１３Ｂを、２枚の扁平熱交チューブＢ１，Ｂ２を背中合わせにして一体に接合された扁平熱交チューブ１３Ｂとすることにより、実質的に流路高さが２倍の扁平熱交チューブと同様に熱媒体を加熱することが可能となる。このため、熱交換エレメント１２の両側に配置される上段および下段の扁平熱交チューブ１３Ａ，１３Ｃ、並びに中段（中間）の扁平熱交チューブ１３Ｂを含む全ての扁平熱交チューブ１３において、ＰＴＣヒータ１４を介して略均一に効率よく熱媒体を加熱することができ、温度斑の発生等を抑えることができる。

また、中段（中間）の扁平熱交チューブ１３Ｂも両側に積層される上段および下段の扁平熱交チューブ１３Ａ，１３Ｃと略同構成の扁平熱交チューブＢ１，Ｂ２で構成でき、全ての扁平熱交チューブ１３を略同構成のチューブとすることができることから、成形プレート２０Ａ，２０Ｂやインナーフィン等を共用化し、生産性の低下やコストアップを防ぐことができる。

さらに、各扁平熱交チューブ１３は、一面側が入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３と扁平チューブ部２１との表面が同一面化されたフラットな面構成とされている。このため、中段の扁平熱交チューブ１３Ｂをフラットな面構成とされた面同士を合わせて接合することにより簡易に一体化でき、また、上段および下段の扁平熱交チューブ１３Ａ，１３Ｃをフラットな面構成とされた面を外側にして積層することにより熱交換エレメント１２の両側面をすっきりとしたフラットな面構成とすることができる。従って、中段の扁平熱交チューブ１３Ｂの接合による一体化をし易くし、しかも熱交換エレメント１２のケーシング１１内への組み込みをも容易化することができる。

また、扁平熱交チューブ１３は、薄板をプレス成形した一対の成形プレート２０Ａ，２０Ｂを重ね合わせてロー付け接合したものであり、その一対の成形プレート２０Ａ，２０Ｂのうちの一方の成形プレート２０Ａが、入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３と扁平チューブ部２１との表面が同一面化されたフラットな面構成とされているため、プレス成形される一方の成形プレート２０Ａが、入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３と扁平チューブ部２１との表面が同一面化されたフラットな面構成とされる以外、従来のこの種扁平熱交チューブと構造的に何ら変わるものではなく、同様の方法で製造することができる。従って、一面側がフラットな面構成とされた扁平熱交チューブ１３を生産性の低下やコストアップを招くことなく、容易に製造することができる。

また、中段（中間）の扁平熱交チューブ１３Ｂは、２枚の扁平熱交チューブＢ１，Ｂ２を背中合わせにロー付け接合した扁平熱交チューブ１３Ｂによって構成されている。このため、２枚の扁平熱交チューブＢ１，Ｂ２を背中合わせにしてロー付けするだけで、２枚の扁平熱交チューブＢ１，Ｂ２を一体に接合した中段の扁平熱交チューブ１３Ｂを製造することができ、そのロー付けより出・入口ヘッダ部２２，２３の連通穴周りを密閉し、シールすることができる。従って、中段の扁平熱交チューブ１３Ｂを簡易に製造できるとともに、その出・入口ヘッダ部２２，２３の連通穴周りを、シール材２４を用いることなく確実にシールすることができる。

また、中段（中間）扁平熱交チューブ１３Ｂのろう付け接合される２枚の扁平熱交チューブＢ１，Ｂ２のフラットな面構成とされている一方の成形プレート２０Ａが、両面にロー材がクラッドされた薄板材とされている。このため、プレス成形された一対の成形プレート２０Ａ，２０Ｂを一面にクラッドされているロー材によりロー付け接合してチューブを構成する際、他の一面にクラッドされているロー材により互いに接合される２枚の扁平熱交チューブＢ１，Ｂ２のフラットな面構成とされている面同士を同時にロー付け接合することができる。従って、中段扁平熱交チューブ１３Ｂを上段および下段の扁平熱交チューブ１３Ａ，１３Ｃと同じ方法で製造することができる。

さらに、本実施形態の車両用空調装置１によれば、空気流通路２中に配設されている放熱器６に供給する熱媒体を、ＰＴＣヒータ１４を介して略均一に効率よく加熱し、温度斑の発生等を抑えることができる上記熱媒体加熱装置１０によって加熱し、供給することができるため、車両用空調装置１の暖房性能を安定化し、車両用空調装置２の信頼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１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃを多層に積層し、各々の間にＰＴＣヒータ１４を組み込んだ構成としているが、これに限らず、中間に積層する中段（中間）の扁平熱交チューブ１３ＢおよびＰＴＣヒータ１４の積層枚数を増やしよいことはもちろんである。

また、各扁平熱交チューブ１３については、チューブの一端側に入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３が並設され、その間にＵターン流路が形成されているチューブについて説明したが、一端側に入口ヘッダ部、他端側に出口ヘッダ部が設けられているチューブとしてもよいことは云うまでもない。さらに、ケーシング１１については、ＰＰＳ等の樹脂製またアルミ合金等の金属製のいずれとしてもよい。

１ 車両用空調装置
２ 空気流通路
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
１１Ｂ 熱媒体入口路
１１Ｃ 熱媒体出口路
１２ 熱交換エレメント
１３，Ｂ１，Ｂ２ 扁平熱交チューブ
１３Ａ 上段扁平熱交チューブ
１３Ｂ 中段（中間）扁平熱交チューブ
１３Ｃ 下段扁平熱交チューブ
１４ ＰＴＣヒータ
１５ 熱交押え部材
１６ 制御基板
２０Ａ，２０Ｂ 成形プレート
２１ 扁平チューブ部
２２ 入口ヘッダ部
２３ 出口ヘッダ部

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、
   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複数組のＰＴＣヒータと、を備え、
   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構成された熱交換エレメントが、熱媒体の出・入口路を備えたケーシング内に収容設置されている熱媒体加熱装置であって、
   前記熱交換エレメントの多層に積層される前記扁平熱交チューブの両側に積層される扁平熱交チューブの中間に積層される中間扁平熱交チューブが、両側に積層される扁平熱交チューブと略同構成の２枚の扁平熱交チューブを背中合わせにして一体に接合した扁平熱交チューブにより構成されていることを特徴とする熱媒体加熱装置。
2. 前記扁平熱交チューブは、一面側が前記入口ヘッダ部および出口ヘッダ部と前記扁平チューブ部との表面が同一面化されたフラットな面構成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. 前記扁平熱交チューブは、薄板をプレス成形した一対の成形プレートを重ね合わせてロー付け接合したものであり、その一対の成形プレートの一方の成形プレートが、前記入口ヘッダ部および出口ヘッダ部と前記扁平チューブ部との表面が同一面化されたフラットな面構成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. 前記中間扁平熱交チューブは、２枚の前記扁平熱交チューブを背中合わせにロー付け接合した扁平熱交チューブにより構成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。
5. 前記中間扁平熱交チューブのロー付け接合される２枚の前記扁平熱交チューブのフラットな面構成とされている前記一方の成形プレートは、両面にロー材がクラッドされた薄板材と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。
6. 空気流通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。
   

Images