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JP2014225348A - 熱媒体加熱装置およびその製造方法並びにそれを用いた車両用空調装置 - Google Patents

熱媒体加熱装置およびその製造方法並びにそれを用いた車両用空調装置 Download PDF

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JP2014225348A JP2013103155A JP2013103155A JP2014225348A JP 2014225348 A JP2014225348 A JP 2014225348A JP 2013103155 A JP2013103155 A JP 2013103155A JP 2013103155 A JP2013103155 A JP 2013103155A JP 2014225348 A JP2014225348 A JP 2014225348A
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聡 小南
史郎 松原
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史郎 松原
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Abstract

【課題】タンク部のシール性やＰＴＣヒータの組み立て性の課題を払拭し、熱媒体の出入口パイプの取り出し位置、方向の自由度を確保して搭載性を高めた熱媒体加熱装置、その製造方法、および車両用空調装置を提供することを目的とする。【解決手段】熱媒体加熱装置１であって、Ｕターン流路を形成した複数枚の扁平熱交チューブ１４と、熱媒体出入口パイプ１５，１６が接続されるとともに、複数枚の扁平熱交チューブ１４の一端が所定の間隔で接続され、ロー付け接合された熱媒体出入口ヘッダと、扁平熱交チューブ１４間に積層された複数組のＰＴＣヒータ１８と、を備え、扁平熱交チューブ１４、熱媒体出入口ヘッダ、ＰＴＣヒータ１８からなる熱交換エレメント１２が、押え板４０またはハウジング２の底面と基板台４１との間に挟み込まれ、扁平熱交チューブ１４とＰＴＣヒータ１８とが密着された状態でハウジング２内に収容設置されている。【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の製造方法並びにそれを用い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の車両用空調装置にあって、暖房用の熱源となる熱媒体の加熱に、ＰＴＣ素子を発熱要素とするＰＴＣヒータを組み込んだ熱媒体加熱装置が用いられている。この熱媒体加熱装置として、例えば特許文献１，２には、内部に熱媒体が流通される流路を形成した扁平熱交チューブを複数枚積層し、その間にＰＴＣヒータを密着させて設置することにより、ＰＴＣヒータの発熱で扁平熱交チューブ内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。
特許文献１，２に示すものでは、タンク部を一体に成形した複数枚の扁平熱交チューブと複数組のＰＴＣヒータとを、タンク部間にシール材を入れながら順次積層し、ハウジング底面に対して押圧部材で押圧して締め付け固定することにより、タンク部間のシール性および扁平熱交チューブとＰＴＣヒータ間の密着性を確保するか、もしくは複数枚の扁平熱交チューブのタンク部間をロー付けによりシールし、該チューブ間を押し広げてＰＴＣヒータを組み込み、それをハウジング底面に対して押圧部材で押圧して締め付け固定することにより、扁平熱交チューブとＰＴＣヒータ間の密着性を確保するようにしていた。
一方、特許文献３には、Ｕターン流路を有する多数の扁平熱交チューブの一端に冷却媒体出入口ヘッダをロー付けあるいは樹脂製冷却媒体出入口ヘッダをインサート成形するとともに、扁平熱交チューブの外周に多数のプレートフィンを圧入またはコルゲートフィンを挟み込んでロー付けし、熱接触させた構成の放熱器および冷却装置が開示されている。
特開２０１２−２１４２０７号公報 特開２０１２−２１８５５７号公報 特開２００７−１９２４４１号公報
特許文献１，２のものにおいて、扁平熱交チューブとＰＴＣヒータを順次積層し、押圧して締め付け固定する構成とした場合、タンク部間にシール材を介装することが不可欠となり、シール材に対する信頼性や組み立て性に課題が残るとともに、タンク部に接続される熱媒体の出入口パイプの取り出し方向が制約される等の課題があった。また、タンク部間をロー付け構造とした場合、シール材を用いることによる課題は解消されるが、ＰＴＣヒータを絶縁して組み込む際、チューブ間に隙間を確保しなければならず、ＰＴＣヒータを精度よく位置決めして組み込むのは中々難しく、組み立て性に課題があった。
一方、特許文献３に示すように、扁平熱交チューブと熱媒体出入口ヘッダとを別体で構成し、ロー付け、その他の方法で一体に接合シールすることにより、タンク部間のシール材を不要とした熱交換器が従来から広く知られている。しかし、この種熱交換器は、殆どがチューブ間にフィンを挟み込んでロー付け、または圧入して熱接触させるようにしたものであり、複数の扁平熱交チューブ間に絶縁シートを介装してＰＴＣヒータを組み込むにしても、扁平熱交チューブ間に必要な隙間を確保して、上記の如くＰＴＣヒータを精度よく位置決めして組み込むのは中々難しく、組み立て性に課題があった。
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、タンク部のシール性やＰＴＣヒータの組み立て性についての課題を払拭し、しかも熱媒体の出入口パイプの取り出し位置、方向の自由度を確保して搭載性を高めた熱媒体加熱装置およびその製造方法並びにそれを用い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の製造方法並びにそれを用い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、ＰＴＣヒータを用いて熱媒体を加熱する熱媒体加熱装置であって、一端から流入した熱媒体が他端側でＵターンして一端側に戻るＵターン流路が形成されている複数枚の扁平熱交チューブと、熱媒体の出入口パイプが接続されるとともに、前記複数枚の扁平熱交チューブの一端が所定の間隔で接続され、ロー付け接合されている熱媒体出入口ヘッダと、前記複数枚の扁平熱交チューブ間にそれぞれ交互に積層されている複数組の前記ＰＴＣヒータと、を備え、前記複数枚の扁平熱交チューブ、前記熱媒体出入口ヘッダおよび前記複数組のＰＴＣヒータからなる熱交換エレメントが、押え板またはハウジング底面と基板台との間に挟み込まれ、前記複数枚の扁平熱交チューブと前記複数組のＰＴＣヒータとが密着された状態で前記ハウジング内に収容設置されていることを特徴とする。
本発明によれば、Ｕターン流路が形成されている複数枚の扁平熱交チューブと、その一端がロー付け接合により接続されるとともに、熱媒体の出入口パイプが接続されている熱媒体出入口ヘッダと、扁平熱交チューブ間にそれぞれ交互に積層されている複数組の前記ＰＴＣヒータとを備えた熱交換エレメントが、押え板またはハウジング底面と基板台との間に挟み込まれ、複数枚の扁平熱交チューブと複数組のＰＴＣヒータとが密着された状態でハウジング内に収容設置されているため、熱交換エレメントをロー付け構造としてシールレス化し、熱媒体の漏洩のリスクをなくすることができるとともに、熱媒体出入口ヘッダに対する出入口パイプの接続位置および方向の自由度を高めることができ、しかも複数枚の扁平熱交チューブと複数組のＰＴＣヒータとを押え板またはハウジング底面と基板台との間に挟み込み、互いに密着させてハウジング内に収容設置することにより、その間の接触熱抵抗を低減し、伝熱効率を確保することができる。従って、熱媒体の漏洩のリスクのない信頼性の高い熱媒体加熱装置であり、かつ出入口パイプの取り出し位置の自由度が高く搭載性に優れ、しかも効率のよい高性能の熱媒体加熱装置を提供することができる。
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、前記複数枚の扁平熱交チューブが拡管され、該複数枚の扁平熱交チューブと前記複数組のＰＴＣヒータとが密着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が拡管され、該複数枚の扁平熱交チューブと複数組のＰＴＣヒータとが密着されているため、複数枚の各扁平熱交チューブ間に一定の隙間を保ってＰＴＣヒータを挿入したとしても、複数枚の扁平熱交チューブを押え板またはハウジング底面と基板台との間で拡管することにより、複数枚の扁平熱交チューブと複数組のＰＴＣヒータとを互いに確実に密着させて設置することができる。従って、ＰＴＣヒータの扁平熱交チューブ間に対する組み込みの容易化と、互いの密着性の確保とを両立させ、熱媒体加熱装置の組み立て性の向上と高性能化を図ることができる。
さらに、本発明の熱媒体加熱装置は、上述のいずれかの熱媒体加熱装置において、前記複数枚の扁平熱交チューブの中の最外側の扁平熱交チューブに接触されている前記基板台上に、前記ＰＴＣヒータに対する通電制御を行うパワートランジスタを実装した制御基板が設置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の中の最外側の扁平熱交チューブに接触されている基板台上に、ＰＴＣヒータに対する通電制御を行うパワートランジスタを実装した制御基板が設置されているため、扁平熱交チューブに接触されている基板台をヒートシンクとし、制御基板上に実装されているＩＧＢＴ等のパワートランジスタを冷却することができる。従って、発熱部品であるパワートランジスタの冷却性能を確保し、その動作を安定化して制御性能を高めることができる。
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、前記基板台が、熱伝導性を有するアルミ合金材で構成されていることを特徴とする。
本発明によれば、基板台が、熱伝導性を有するアルミ合金材で構成されているため、制御基板を設置するための剛性およびヒートシンクとしての熱伝導性を確保することができるのみならず、基板台を軽量化することができる。従って、熱媒体加熱装置の冷却性能および制御性能の向上とともに、軽量化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、前記基板台および前記制御基板は、各々の平面面積が略同一面積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、基板台および制御基板は、各々の平面面積が略同一面積とされているため、熱交換エレメントおよび制御基板をハウジング内に収容設置するに当たり、スペース的に最も効率のよい配置で収容設置することができる。従って、ハウジング、ひいては熱媒体加熱装置を小型コンパクト化し、車両等への搭載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ＰＴＣヒータの電極板から延長されている端子が、前記制御基板側に向って屈曲されており、前記制御基板上に設けられている端子台に直接接続されていることを特徴とする。
本発明によれば、ＰＴＣヒータの電極板から延長されている端子が、制御基板側に向って屈曲されており、制御基板上に設けられている端子台に直接接続されているため、制御基板とＰＴＣヒータとの間の電気的接続をハーネスレス化し、端子による直接接続とすることができる。従って、構成の簡素化、組み立ての容易化を図るとともに、ハーネスレス化によってコスト低減を図ることができる。
さらに、本発明の熱媒体加熱装置は、上述のいずれかの熱媒体加熱装置において、前記熱媒体出入口ヘッダの前記扁平熱交チューブ接続側が、外面にロー材がクラッドされたクラッド材とされ、前記扁平熱交チューブが、内面側のみにロー材がクラッドされたクラッド材とされていることを特徴とする。
本発明によれば、熱媒体出入口ヘッダの扁平熱交チューブ接続側が、外面にロー材がクラッドされたクラッド材とされ、扁平熱交チューブが、内面側のみにロー材がクラッドされたクラッド材とされているため、熱媒体出入口ヘッダの扁平熱交チューブ接続側の外面にクラッドされたロー材によって各扁平熱交チューブを熱媒体出入口ヘッダに確実にロー付け接合することができるとともに、扁平熱交チューブが内面側のみにロー材がクラッドされ、外面ロー材無しのクラッド材とされていることから、扁平熱交チューブ間にＰＴＣヒータを挿入設置する際に介装される絶縁シートのロー材による損傷を防止することができる。従って、熱媒体加熱装置の品質および信頼性の向上を図ることができる。
また、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、前記ハウジングが、箱形形状で、一側面に前記出入口パイプが貫通されてシールされる貫通穴が設けられ、そのパイプ貫通面の上方部から対向面の下方部に向ってパーティングラインが斜めに設けられているロアーハウジングとアッパーハウジングとから構成されており、前記ロアーハウジング上に前記熱交換エレメントが収容設置され、その上部が前記アッパーハウジングで密閉可能な構成とされていることを特徴とする。
本発明によれば、ハウジングが、箱形形状で、一側面に出入口パイプが貫通されてシールされる貫通穴が設けられ、そのパイプ貫通面の上方部から対向面の下方部に向ってパーティングラインが斜めに設けられているロアーハウジングとアッパーハウジングとから構成されており、ロアーハウジング上に熱交換エレメントが収容設置され、その上部がアッパーハウジングで密閉可能な構成とされているため、ロアーハウジングにはパイプ貫通面に対向する対向面がなく、箱形のハウジング内に熱交換エレメントを組み込む際、アッパーハウジングを取り外した状態で熱交換エレメントを、ロアーハウジングの底面に沿って水平方向からその出入口パイプをパイプ貫通面の貫通穴に挿し込み、その穴周りをシールして熱交換エレメントをロアーハウジング上に収容設置した後、その上部をアッパーハウジングで密閉することにより、熱媒体加熱装置を組み立てることができる。従って、ハウジング内に熱交換エレメントの出入口パイプをパイプ貫通面の貫通穴に通すために必要なスペースを確保する必要がなくなり、その分だけハウジング、ひいては熱媒体加熱装置を小型コンパクト化、低コスト化し、車両への搭載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、前記ハウジングが、箱形形状で、前記出入口パイプが貫通される貫通穴を備えた一側面が側蓋とされると共に、上面が上蓋とされて各々が着脱自在に構成され、前記側蓋を取り外しその貫通穴に前記熱交換エレメントの前記出入口パイプを貫通してシールし、その熱交換エレメントを、前記側蓋を外した開口から前記ハウジング内に挿入して固定設置した後、前記側蓋および前記上蓋を前記ハウジングに組み付けることにより、前記ハウジングが密閉可能な構成とされていることを特徴とする。
本発明によれば、ハウジングが、箱形形状で、出入口パイプが貫通される貫通穴を備え他一側面が側蓋とされると共に、上面が上蓋とされて各々が着脱自在に構成され、側蓋を取り外しその貫通穴に熱交換エレメントの出入口パイプを貫通してシールし、その熱交換エレメントを、側蓋を外した開口からハウジング内に挿入して固定設置した後、側蓋および上蓋をハウジングに組み付けることにより、ハウジングが密閉可能な構成とされているため、箱形形状のハウジング内に熱交換エレメントを組み込む際、出入口パイプが貫通される一側面の側蓋および上蓋を取り外し、その側蓋の貫通穴に熱交換エレメントの出入口パイプを貫通して穴周りをシールし、側蓋と一体化した熱交換エレメントを、側蓋を外した開口からハウジング内に挿入して固定設置した後、側蓋および上蓋をハウジングに組み付けてハウジングを密閉することにより、熱媒体加熱装置を組み立てることができる。従って、ハウジング内に熱交換エレメントの出入口パイプをパイプ貫通面の貫通穴に通すために必要なスペースを確保する必要がなくなり、その分だけハウジング、ひいては熱媒体加熱装置を小型コンパクト化、低コスト化し、車両への搭載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、前記ハウジングが、箱形形状で、前記出入口パイプが貫通される貫通穴を備えた一側面と対向する面が側蓋とされると共に、上面が上蓋とされて各々が着脱自在に構成され、前記側蓋を取り外した開口から前記熱交換エレメントを前記ハウジング内に挿入して、前記出入口パイプを前記一側面の前記貫通穴に貫通させてシールし、その熱交換エレメントを前記ハウジング内に収容設置した後、前記側蓋および前記上蓋を前記ハウジングに組み付けることにより、前記ハウジングが密閉可能な構成とされていることを特徴とする。
本発明によれば、ハウジングが、箱形形状で、出入口パイプが貫通される貫通穴を備えた一側面と対向する面が側蓋とされると共に、上面が上蓋とされて各々が着脱自在に構成され、側蓋を取り外した開口から熱交換エレメントをハウジング内に挿入して、出入口パイプを一側面の貫通穴に貫通させてシールし、その熱交換エレメントをハウジング内に収容設置した後、側蓋および上蓋をハウジングに組み付けることにより、ハウジングが密閉可能な構成とされているため、箱形のハウジング内に熱交換エレメントを組み込む際、出入口パイプが貫通される一側面と対向する面の側蓋および上蓋を取り外し、その側蓋を外した開口から熱交換エレメントを挿入して、出入口パイプを一側面の貫通穴に貫通させて穴周りをシールし、熱交換エレメントをハウジング内に収容設置した後、側蓋および上蓋をハウジングに組み付けてハウジングを密閉することにより、熱媒体加熱装置を組み立てることができる。従って、ハウジング内に熱交換エレメントの出入口パイプをパイプ貫通面の貫通穴に通すために必要なスペースを確保する必要がなくなり、その分だけハウジング、ひいては熱媒体加熱装置を小型コンパクト化、低コスト化し、車両への搭載性を向上することができる。
また、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、前記箱形形状のハウジングの一側面に、ＨＶハーネスおよびＬＶハーネスを貫通するハーネス貫通部が設けられ、該ハーネス貫通部に装着されるコネクタ付きのＨＶハーネスおよびＬＶハーネスが前記基板台上に設けられている前記制御基板に接続される構成とされていることを特徴とする。
本発明によれば、箱形形状のハウジングの一側面に、ＨＶハーネスおよびＬＶハーネスを貫通するハーネス貫通部が設けられ、該ハーネス貫通部に装着されるコネクタ付きのＨＶハーネスおよびＬＶハーネスが基板台上に設けられている制御基板に接続される構成とされているため、熱交換エレメントをハウジング内に基板台を介して収容設置した後、アッパーハウジングまたは上蓋を組み付ける前に、ハウジングの一側面のハーネス貫通部から挿入されたＨＶハーネスおよびＬＶハーネスを基板台上の制御基板に接続することによって、制御基板に外部からのハーネスを簡易に接続することができる。従って、制御基板に対する外部からの配線構造を簡素化し、熱媒体加熱装置の組み立てを容易化することができる。
さらに、本発明にかかる熱媒体加熱装置の製造方法は、上述のいずれかの熱媒体加熱装置の製造方法にあって、（１）前記熱交換エレメントを前記押え板と前記基板台との間に組み込んで前記複数枚の扁平熱交チューブを拡管し、前記複数枚の扁平熱交チューブと前記複数組のＰＴＣヒータとを互いに密着させた状態にサブアセンブリした後、それを前記ハウジング内に組み込んで収容設置するか、もしくは（２）前記熱交換エレメントを前記ハウジング底面と前記基板台との間に組み込んで前記複数枚の扁平熱交チューブを拡管し、前記複数枚の扁平熱交チューブと前記複数組のＰＴＣヒータとを互いに密着させた状態とすることにより、前記ハウジング内に収容設置することを特徴とする。
本発明によれば、（１）熱交換エレメントを押え板と基板台との間に組み込んで複数枚の扁平熱交チューブを拡管し、複数枚の扁平熱交チューブと複数組のＰＴＣヒータとを互いに密着させた状態にサブアセンブリした後、それをハウジング内に組み込んで収容設置するか、もしくは（２）熱交換エレメントをハウジング底面と基板台との間に組み込んで複数枚の扁平熱交チューブを拡管し、複数枚の扁平熱交チューブと複数組のＰＴＣヒータとを互いに密着させた状態とすることにより、ハウジング内に収容設置する構成としているため、（１），（２）のいずれの方法であっても、複数枚の各扁平熱交チューブ間に一定の隙間を保ってＰＴＣヒータを挿入設置した後、複数枚の扁平熱交チューブを拡管することにより、複数枚の扁平熱交チューブと複数組のＰＴＣヒータとを互いに確実に密着させて設置することができる。従って、ＰＴＣヒータの扁平熱交チューブ間への積層組み立ての容易化と、互いの密着性の確保とを両立させ、熱媒体加熱装置の組み立て性の向上と高性能化を図ることができる。
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、熱媒体の漏洩のリスクのない熱媒体加熱装置であって、出入口パイプの取り出し位置の自由度が高く搭載性に優れ、かつ効率のよい高性能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、熱交換エレメントをロー付け構造としてシールレス化し、熱媒体の漏洩のリスクをなくすることができるとともに、熱媒体出入口ヘッダに対する出入口パイプの接続位置および方向の自由度を高めることができ、しかも複数枚の扁平熱交チューブと複数組のＰＴＣヒータとを押え板またはハウジング底面と基板台との間に挟み込み、互いに密着させてハウジング内に収容設置することにより、その間の接触熱抵抗を低減し、伝熱効率を確保することができるため、熱媒体の漏洩のリスクのない信頼性の高い熱媒体加熱装置であり、かつ出入口パイプの取り出し位置の自由度が高く搭載性に優れ、しかも効率のよい高性能の熱媒体加熱装置を提供することができる。
また、本発明の熱媒体加熱装置の製造方法によると、複数枚の各扁平熱交チューブ間に一定の隙間を保ってＰＴＣヒータを挿入した後、複数枚の扁平熱交チューブを拡管することにより、複数枚の扁平熱交チューブと複数組のＰＴＣヒータとを互いに確実に密着させて設置することができるため、ＰＴＣヒータの扁平熱交チューブ間への積層組み立ての容易化と、互いの密着性の確保とを両立させ、熱媒体加熱装置の組み立て性の向上と高性能化を図ることができる。
さらに、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、熱媒体の漏洩のリスクのない熱媒体加熱装置であって、出入口パイプの取り出し位置の自由度が高く搭載性に優れており、かつ効率のよい高性能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。
本発明の第１実施形態に係る熱媒体加熱装置の外観斜視図である。 図１に示す熱媒体加熱装置の分解斜視図である。 図１に示す熱媒体加熱装置の縦断面図である。 図１に示す熱媒体加熱装置の熱交換エレメントの側面図である。 図４に示す熱交換エレメントの分解斜視図である。 図４に示す熱交換エレメントの熱媒体出入口パイプ取り出し部の拡大断面図である。 図４に示す熱交換エレメントの扁平熱交チューブ、熱媒体出入口ヘッダおよび熱媒体出入口パイプの平面図である。 図７に示す扁平熱交チューブ、熱媒体出入口ヘッダおよび熱媒体出入口パイプのチューブ長手方向の側面図である。 図７に示す扁平熱交チューブ、熱媒体出入口ヘッダおよび熱媒体出入口パイプの左側面図である。 図７に示す扁平熱交チューブ、熱媒体出入口ヘッダおよび熱媒体出入口パイプの分解斜視図である。 図７に示す扁平熱交チューブの断面図である。 本発明の第２実施形態に係る熱媒体加熱装置の分解斜視図である。 本発明の第３実施形態に係る熱媒体加熱装置の分解斜視図である。
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１１を用いて説明する。
図１には、本発明の第１実施形態に係る熱媒体加熱装置の外観斜視図、図２には、その分解斜視図、図３には、縦断面図が示されている。
熱媒体加熱装置１は、ＥＶ車やＨＶ車等に適用される車両用空調装置において、暖房用の熱源となる熱媒体を加熱するためのものであり、車両用空調装置を構成する放熱器との間で熱媒体ポンプを介して熱媒体が循環されるように構成されている。この熱媒体加熱装置１は、箱形形状のハウジング２を備えている。
箱形形状のハウジング２は、一側面が後述する熱媒体出入口パイプ１５，１６（単に出入口パイプと称することもある。）がシール状態で貫通される貫通穴６，７が設けられているパイプ貫通面５とされており、このパイプ貫通面５の上方部からその対向面８の下方部に向って斜めに設けられているパーティングラインＰＬに沿って上下に２分割されているロアーハウジング３とアッパーハウジング４とから構成されている。アッパーハウジング４は、内装部品が組み付けられたロアーハウジング３に対して、液状ガスケット等を介してネジで締め付け固定され、密閉構造のハウジング２とされるようになっている。
ロアーハウジング３の他の一側面９には、後述するＨＶハーネス４８およびＬＶハーネス４９を貫通する貫通穴１０を備えたハーネス貫通部（貫通部）１１が設けられている。また、ロアーハウジング３の底面には、後述する熱交換エレメント１２をネジ等で締め付け固定するための複数のボス部３Ａが設けられ、パイプ貫通面５には、貫通穴６，７に熱媒体出入口パイプ１５，１６を貫通後、貫通穴６，７を密閉シールするためのシール部材５３等を締め付け固定するための複数のボス部３Ｂが一体成形により設けられているものとする。
ハウジング２の内部には、出入口パイプ１５，１６を介して流通される熱媒体と熱交換され、それを加熱する熱交換エレメント１２と、この熱交換エレメント１２を構成するＰＴＣヒータ１８に印加される電力を制御する制御基板１３とが収容設置されている。熱交換エレメント１２は、図４，５に示されるように、複数枚（本実施形態の場合、４枚）の扁平熱交チューブ１４と、この複数枚の扁平熱交チューブ１４が所定の間隔で接続されるとともに、一対の熱媒体出入口パイプ１５，１６が接続され、ロー付け接合により一体化されている熱媒体出入口ヘッダ１７と、複数枚の扁平熱交チューブ１４間に組み込まれる複数組のＰＴＣヒータ１８とから構成されている。
この熱交換エレメント１２は、図７ないし図９に示されるように、一端に設けられた熱媒体入口１９から流入した熱媒体が他端側でＵターンして一端側に設けられた熱媒体出口２０に戻るＵターン流路２１が形成されている扁平熱交チューブ１４を複数枚（４枚）備えており、その４枚の扁平熱交チューブ１４を所定の間隔で上下４段に、各々の熱媒体入口１９および熱媒体出口２０を熱媒体出入口ヘッダ１７にロー付けして接続し、各扁平熱交チューブ１４と熱媒体出入口ヘッダ１７とを一体化した構成としている。
各扁平熱交チューブ１４は、図１０に示されるように、凹状にＵターン流路２１を成形したアルミ合金製の上下一対の成形プレート２２Ａ，２２Ｂを突き合わせし、そのＵターン流路２１の直線部分にアルミ合金製の薄板をコルゲート状に成形した波形インナーフィン２３を２枚重ねにして挿入することにより、一体にロー付け接合したものであり、Ｕターン流路２１のＵターン部位には、成形プレート２２Ａ，２２Ｂの内面側に突出されたＵ字形をなすリブ２４が一体成形された構成とされている。
この扁平熱交チューブ１４は、成形プレート２２Ａ，２２Ｂを内面側のみにロー材をクラッドしたクラッド材を用いて成形し、全ての波形インナーフィン２３をベア材により成形したものであり、一方の成形プレート２２Ａの内面に一方の波形インナーフィン２３の一面側の頂部がロー付け接合され、他方の成形プレート２２Ｂの内面に他方の波形インナーフィン２３の一面側の頂部がロー付け接合された構成のチューブとされており、中央合わせとした２枚重ねの波形インナーフィン２３同士は接合されず、後述する扁平熱交チューブ１４の拡管時、チューブ自体がインナーフィンの挿入にも拘らず容易に拡管可能な構成とされている。
熱媒体出入口ヘッダ１７は、熱媒体入口パイプ１５から流入した熱媒体を複数枚の扁平熱交チューブ１４に分配し、各扁平熱交チューブ１４内を流通する間にＰＴＣヒータ１８により加熱された熱媒体を合流して熱媒体出口パイプ１６に流出させるものであり、上記のように、一対の熱媒体出入口パイプ１５，１６および複数枚の扁平熱交チューブ１４とロー付け接合されることによって一体化されている。
この熱媒体出入口ヘッダ１７は、図１０に示されるように、外面にロー材がクラッドされたアルミ合金製の板材を成形したヘッダプレート２５と、このヘッダプレート２５と結合され、仕切壁で区画された一対の入口ヘッダタンク部２８と出口ヘッダタンク部２９とを形成するアルミ合金製の外面にロー材がクラッドされたヘッダタンク部材２７と、熱媒体出入口パイプ１５，１６を接続する一対の接続口３３，３４を備え、ヘッダタンク部材２７の外面側に、アルミ合金製のめがね形状とされたパイプ接続部材３２が結合されて一体化された構成とされている。
ヘッダプレート２５には、複数枚（４枚）の扁平熱交チューブ１４の熱媒体入口１９および熱媒体出口２０を挿入して接続するための接続穴２６が、左右２列、各列４段に設けられている。また、ヘッダタンク部材２７の入口ヘッダタンク部２８には、熱媒体入口パイプ１５と連通する熱媒体入口３０が設けられ、出口ヘッダタンク部２９には、熱媒体出口パイプ１６と連通する熱媒体出口３１が設けられている。さらに、パイプ接続部材３２には、一対の接続口３３，３４が設けられるほか、各々の接続口３３，３４の上部から上方に延出された水温センサ設置片３５Ａ，３５Ｂと、後述する基板台３６の脚部４２に設けられている固定部４２Ａに対してネジ止め固定されるフランジ部３６Ａ，３６Ｂが一体に設けられている。
熱媒体出入口パイプ１５，１６は、所定長さの円筒状のパイプであり、熱媒体出入口ヘッダ１７側のパイプ接続部材３２に設けられている一対の接続口３３，３４およびヘッダタンク部材２７の熱媒体入口３０および熱媒体出口３１に一端が挿入され、ロー付け接続されるようになっている。
なお、上記した扁平熱交チューブ１４の各構成部品間、熱媒体出入口ヘッダ１７の各構成部品間、扁平熱交チューブ１４と熱媒体出入口ヘッダ１７間および熱媒体出入口ヘッダ１７と熱媒体出入口パイプ１５，１６間は、それぞれロー付けにより結合されるが、そのロー付けは、冶具を用いて各構成部品を上記の如く仮組み立てした後、一括して炉中ロー付けすればよい。
熱交換エレメント１２は、上記により図７ないし図９に示される如く、一体化された扁平熱交チューブ１４、熱媒体出入口パイプ１５，１６および熱媒体出入口ヘッダ１７に対して、ＰＴＣヒータ１８を組み込むことにより、サブアセンブリされたものである。ＰＴＣヒータ１８自体は、公知のものでよく、ＰＴＣ素子の上下面を２枚の電極板３７，３８で上下から挟んだ構成とされており、所定の間隔を隔てて設けられている扁平熱交チューブ１４間の所定の位置に位置決めピン等を介して位置決めされた状態で、図４および図５に示されるように、絶縁シート（図示省略）を介して挿入設置されるようになっている。
ＰＴＣヒータ１８の各電極板３７，３８からは、一定の幅を有する板状の端子３９が延出されており、その端子３９は、それぞれ屈曲されて上方に延長され、後述する制御基板１３の下面の一辺側に並設されている複数の端子台４６（図２参照）に対して、直接ネジ止め固定されることにより接続されるようになっている。
上記の熱交換エレメント１２は、図４および図５に示されるように、最下層の扁平熱交チューブ１４の下面に設置された矩形状の押え板４０と、該押え板４０上に４コーナ部に設けられている所定長さの脚部４２を介して固定設置されるアルミダイキャスト製の基板台４１との間に組み込まれ、その上下面を冶具で固定した状態で各扁平熱交チューブ１４内に水圧等をかけることにより、各扁平熱交チューブ１４を拡管し、各ＰＴＣヒータ１８と各扁平熱交チューブ１４との表面同士が互いに密着状態とされるようになっている。
基板台４１は、押え板４０や扁平熱交チューブ１４および制御基板１３と平面面積が略同一の矩形形状とされ、４コーナ部に下方に延長された所定長さの脚部４２を備え、一端側の脚部４２にパイプ接続部材３２の固定部４２Ａを設けた構成とされるとともに、その上面に制御基板１３を締め付け固定するためのボス部４３が４箇所に設けられた構成とされている。この基板台４１上のボス部４３にネジ等で固定設置される制御基板１３は、ＰＴＣヒータ１８に印加される電力を制御する制御回路４４が実装されたものであり、ハーネス貫通部（貫通部）１１に固定設置されるコネクタ４７を介してＨＶハーネス４８およびＬＶハーネス４９が接続可能とされている。
また、制御基板１３には、パイプ接続部材３２に一体に設けられている水温センサ設置片３５Ａ，３５Ｂに設置された入口側および出口側の水温センサ５０，５１からの検出信号がハーネス５２を介して入力されるようになっている。さらに、制御基板１３には、その下面側に制御回路４４を構成するＩＧＢＴ等の複数個のパワートランジスタ４５が設置されているとともに、その一辺に沿ってＰＴＣヒータ１８の電極板３７，３８から延長された端子３９を接続する複数個の端子台４６が設置されている。
制御基板１３は、基板台４１上に設置されることによりサブアセンブリされる際、発熱部品であるＩＧＢＴ等のパワートランジスタ４５が、扁平熱交チューブ１４の上面に設置されているアルミ合金材製の基板台４１に接触されて設置されることにより、基板台４１をヒートシンクとして冷却可能とされており、また、端子台４６には、電極板３７，３８から延長された端子３９がネジ等を介して直接接続されるようになっている。
上記の熱媒体加熱装置１は、図２に示されるように、ＨＶハーネス４８およびＬＶハーネス４９を貫通穴１０に貫通させ、そのコネクタ４７をロアーハウジング３側のハーネス貫通部１１に液状ガスケットを塗布してネジ止め固定した後、予めサブアセンブリされた熱交換エレメント１２および制御基板１３をロアーハウジング３上に、熱媒体出入口パイプ１５，１６をパイプ貫通面５に設けられている貫通穴６，７に水平方向から挿入して組み込み、ロアーハウジング３の底面に設けられている複数のボス部３Ａにネジ等で締め付け固定することにより設置されるようになっている。
パイプ貫通面５の貫通穴６，７に挿通された熱媒体の出入口パイプ１５，１６は、外端部側から出入口パイプ１５，１６の外周にグロメット等のシール部材５３を挿入し、そのシール部材５３をボス部３Ｂに対してネジ等で締め付け固定することにより貫通穴６，７をシール状態として貫通され、ハウジング２の一側面から外部に突出されるように構成されている。
また、サブアセンブリされた熱交換エレメント１２および制御基板１３を、上記の如くロアーハウジング３上に組み込んだ後、制御基板１３に対して、ＨＶハーネス４８およびＬＶハーネス４９、水温センサ５０，５１からのハーネス５２をそれぞれ接続することによって、制御基板１３に対する電気系統の接続を行うようにしている。そして、それらの接続が完了後、ロアーハウジング３に液状ガスケットを塗布し、アッパーハウジング４をネジ等で締め付け固定することにより、ハウジング２を密閉するようにしている。
なお、上記実施形態では、制御基板１３を基板台４１上に設置してサブアセンブリする際に、その端子台４６に電極板３７，３８から延長された端子３９を接続するようにしているが、制御基板１３にハーネス類を接続する際、同時に端子３９を端子台４６に接続するようにしてもよい。また、上記実施形態では、扁平熱交チューブ１４間にＰＴＣヒータ１８が挿入設置された熱交換エレメント１２を押え板４０と基板台４１間に組み込んだ状態で、上下面を冶具で固定して扁平熱交チューブ１４を拡管し、扁平熱交チューブ１４とＰＴＣヒータ１８とを密着状態とするようにしているが、以下のようにしてもよい。
ＰＴＣヒータ１８を挿入設置してサブアセンブリした熱交換エレメント１２をロアーハウジング３の底面上に直接組み込み、基板台４１をロアーハウジング３の底面に固定設置した状態で、扁平熱交チューブ１４内に水圧等をかけることにより、各扁平熱交チューブ１４を拡管し、扁平熱交チューブ１４とＰＴＣヒータ１８とを密着状態とした後、基板台４１上に制御基板１３を組み込むようにしてもよく、これによっても、上記実施形態と同様の結果が得られる。
以上に説明の構成により、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
ポンプを介して上記熱媒体加熱装置１に循環された熱媒体は、熱交換エレメント１２の入口パイプ１５から熱媒体出入口ヘッダ１７の入口ヘッダタンク部２８に流入し、４枚の扁平熱交チューブ１４に分配され、そのＵターン流路２１内を流通する間にＰＴＣヒータ１８によって加熱、昇温される。扁平熱交チューブ１４内を流通される間に加熱、昇温された熱媒体は、出口ヘッダタンク部２９で合流され、出口パイプ１６を経て放熱器に供給されることにより、暖房用の熱源に供される。
熱媒体加熱装置１により加熱される熱媒体の温度は、熱媒体出入口ヘッダ１７に結合されたパイプ接続部材３２に一体に設けられている水温センサ設置片３５，３６に設置されている水温センサ５０，５１で熱媒体の入口温度および出口温度を検出し、その検出値に応じてＰＴＣヒータ１８に対する通電電流を制御基板１３で制御することにより、設定温度に調整されるようになっている。
かかる熱媒体加熱装置１において、複数枚の扁平熱交チューブ１４とＰＴＣヒータ１８とにより構成される熱交換エレメント１２は、Ｕターン流路２１が形成されている複数枚の扁平熱交チューブ１４と、その一端がロー付け接合により接続されるとともに、熱媒体の出入口パイプ１５，１６が接続されている熱媒体出入口ヘッダ１７と、扁平熱交チューブ１４間にそれぞれ交互に積層されている複数組のＰＴＣヒータ１８とを備えた構成とされており、それが押え板４０またはロアーハウジング３の底面と基板台４１との間に挟み込まれ、複数枚の扁平熱交チューブ１４と複数組のＰＴＣヒータ１８とが密着された状態でハウジング２内に収容設置されるようになっている。
このため、熱交換エレメント１２をロー付け構造としてシールレス化し、熱媒体の漏洩のリスクをなくすることができるとともに、熱媒体出入口ヘッダ１７に対する出入口パイプ１５，１６の接続位置および方向の自由度を高めることができ、しかも複数枚の扁平熱交チューブ１４と複数組のＰＴＣヒータ１８とを押え板４０またはロアーハウジング３の底面と基板台４１との間に挟み込み、互いに密着させてハウジング２内に収容設置することにより、その間の接触熱抵抗を低減し、伝熱効率を確保することができる。
従って、熱媒体の漏洩のリスクのない信頼性の高い熱媒体加熱装置１であって、出入口パイプ１５，１６の取り出し位置の自由度が高く搭載性に優れ、かつ効率のよい高性能の熱媒体加熱装置１を提供することができる。
また、複数枚の扁平熱交チューブ１４が拡管され、該複数枚の扁平熱交チューブ１４と複数組のＰＴＣヒータ１８とが互いに密着される構成とされているため、複数枚の各扁平熱交チューブ１４間に一定の隙間を保ってＰＴＣヒータ１８を挿入したとしても、複数枚の扁平熱交チューブ１４を押え板４０またはロアーハウジング３の底面と基板台４１との間で拡管することにより、複数枚の扁平熱交チューブ１４と複数組のＰＴＣヒータ１８とを互いに確実に密着させて設置することができる。従って、ＰＴＣヒータ１８の扁平熱交チューブ１４間に対する組み立ての容易化と、互いの密着性の確保とを両立させ、熱媒体加熱装置１の組み立て性の向上と高性能化を図ることができる。
さらに、本実施形態においては、複数枚の扁平熱交チューブ１４の中の最外側の扁平熱交チューブ１４に接触されている基板台４１上に、ＰＴＣヒータ１８に対する通電制御を行うＩＧＢＴ等のパワートランジスタ４５を実装した制御基板１３を設置した構成としているため、扁平熱交チューブ１４に接触されている基板台４１をヒートシンクとし、制御基板１３上に実装されているＩＧＢＴ等の発熱部品であるパワートランジスタ４５を冷却することができる。従って、パワートランジスタ４５の冷却性能を確保し、その動作を安定化して制御性能を高めることができる。
また、基板台４１が、熱伝導性材であるアルミ合金材によって構成されているため、制御基板１３を設置するための剛性およびヒートシンクとしての熱伝導性を共に確保することができるのみならず、基板台４１を軽量化することができる。従って、熱媒体加熱装置１の冷却性能および制御性能の向上とともに、軽量化を図ることができる。
また、扁平熱交チューブ１４、押え板４０、基板台４１および制御基板１３は、各々の平面面積が略同一面積で矩形形状とされているため、熱交換エレメント１２および制御基板１３をハウジング２内に収容設置するに当たり、スペース的に最も効率のよい配置で収容設置することができる。従って、ハウジング２、ひいては熱媒体加熱装置１を小型コンパクト化し、車両等への搭載性を向上することができる。
また、本実施形態では、ＰＴＣヒータ１８の電極板３７，３８から延長されている端子３９を、制御基板１３側に向って上方に屈曲し、制御基板１３上に設けられている端子台４６に直接接続可能な構成としている。このため、制御基板１３とＰＴＣヒータ１８との間の電気的接続をハーネスレス化し、端子３９による直接接続とすることができ、これによって、構成の簡素化、組み立ての容易化を図るとともに、ハーネスレス化によってコスト低減を図ることができる。
さらに、熱媒体出入口ヘッダ１７は、扁平熱交チューブ１４が接続される側のヘッダプレート２５が外面にロー材がクラッドされたクラッド材とされ、これに接続される扁平熱交チューブ１４は、内面側のみにロー材がクラッドされたクラッド材とされている。このため、熱媒体出入口ヘッダ１７の扁平熱交チューブ１４が接続されるヘッダプレート２５の外面にクラッドされたロー材によって各扁平熱交チューブ１４を熱媒体出入口ヘッダ１７に確実にロー付け接合することができるとともに、扁平熱交チューブ１４が内面側のみにロー材がクラッドされ、外面ロー材無しのクラッド材とされていることから、扁平熱交チューブ１４間にＰＴＣヒータ１８を挿入設置する際に介装される絶縁シートのロー材による損傷を防止することができる。従って、熱媒体加熱装置１の品質および信頼性の向上を図ることができる。
また、本実施形態においては、ハウジング２が、箱形形状であって、一側面５に出入口パイプ１５，１６が貫通されてシールされる貫通穴６，７が設けられ、そのパイプ貫通面５の上方部から対向面８の下方部に向ってパーティングラインＰＬが斜めに設けられているロアーハウジング３とアッパーハウジング４とから構成されており、ロアーハウジング３上に熱交換エレメント１２および制御基板１３が収容設置され、その上部がアッパーハウジング４で密閉可能な構成とされている。
このため、ロアーハウジング３にはパイプ貫通面５に対向する対向面がなく、箱形形状のハウジング２内に熱交換エレメント１２および制御基板１３を組み込む際に、アッパーハウジング４を取り外した状態で熱交換エレメント１２および制御基板１３を、ロアーハウジング３の底面に沿って水平方向からその出入口パイプ１５，１６をパイプ貫通面５の貫通穴６，７に挿し込み、その穴周りをシールして熱交換エレメント１２および制御基板１３をロアーハウジング３上に収容設置した後、その上部をアッパーハウジング４で密閉することによって、熱媒体加熱装置１を組み立てることができる。
従って、ハウジング２内に熱交換エレメント１２の出入口パイプ１５，１６をパイプ貫通面５の貫通穴６，７に通すために必要なスペースを確保する必要がなくなり、その分だけハウジング２、ひいては熱媒体加熱装置１を小型コンパクト化、低コスト化し、車両への搭載性を向上することができる。
また、箱形形状とされたハウジング２の一側面９に、ＨＶハーネス４８およびＬＶハーネス４９を貫通するハーネス貫通部１１が設けられ、このハーネス貫通部１１に装着されるコネクタ４７付きのＨＶハーネス４８およびＬＶハーネス４９が基板台４１上に設けられている制御基板１３に接続される構成とされている。このため、熱交換エレメント１２をハウジング２内に基板台４１を介して収容設置した後、アッパーハウジング４を組み付ける前に、ハウジング２の一側面９のハーネス貫通部１１から挿入されたＨＶハーネス４８およびＬＶハーネス４９を基板台４１上の制御基板１３に接続することにより、制御基板１３に外部からのハーネス４８，４９を簡易に接続することができる。従って、制御基板１３に対する外部からの配線構造を簡素化し、熱媒体加熱装置１の組み立てを容易化することができる。
さらに、上記の熱媒体加熱装置１を製造するに際し、（１）熱交換エレメント１２を押え板４０と基板台４１との間に組み込んで複数枚の扁平熱交チューブ１４を拡管し、複数枚の扁平熱交チューブ１４と複数組のＰＴＣヒータ１８とを互いに密着させた状態にサブアセンブリした後、それをハウジング２内に組み込んで収容設置するか、もしくは（２）熱交換エレメント１２をロアーハウジング３の底面と基板台４１との間に組み込んで複数枚の扁平熱交チューブ１４を拡管し、複数枚の扁平熱交チューブ１４と複数組のＰＴＣヒータ１８とを互いに密着させた状態とすることにより、ハウジング２内に収容設置する構成としている。
このため、（１），（２）の何れの方法であっても、複数枚の各扁平熱交チューブ１４間に一定の隙間を保ってＰＴＣヒータ１８を挿入設置した後、複数枚の扁平熱交チューブ１４を拡管することにより、複数枚の扁平熱交チューブ１４と複数組のＰＴＣヒータ１８とを互いに確実に密着させて設置することができる。従って、ＰＴＣヒータ１８の扁平熱交チューブ１４間への積層組み立ての容易化と、互いの密着性の確保とを両立させ、熱媒体加熱装置１の組み立て性の向上と高性能化を図ることができる。
また、車両用空調装置の空気流路中に配設されている放熱器に対して、上述した熱媒体加熱装置１により加熱された熱媒体を循環可能な構成としているため、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、熱媒体の漏洩のリスクのない熱媒体加熱装置１で、出入口パイプ１５，１６の取り出し位置の自由度が高く搭載性に優れ、かつ効率のよい高性能の熱媒体加熱装置１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。
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、図１２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、ケーシング６２の構成が異なる。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。
本実施形態において、ケーシング６２は、箱形形状とされており、その一側面の熱媒体の出入口パイプ１５，１６が貫通される貫通穴６，７を備えたパイプ貫通面が側蓋６３とされ、ケーシング６２に対して着脱自在とされるとともに、上面が上蓋６４とされ、ケーシング６２に対して着脱自在とされている。
ケーシング６２を上記構成とすることにより、熱媒体加熱装置１の組み立て時、ケーシング６２の側蓋６３および上蓋６４を取り外し、サブアセンブリされた熱交換エレメント１２および制御基板１３に対して側蓋６３を組み付け、貫通穴６，７をグロメット等のシール部材５３でシールした後、側蓋６３を外した開口からケーシング６２内にサブアセンブリされた熱交換エレメント１２および制御基板１３を挿入して、それをケーシング６２の底面に固定設置することができるとともに、側蓋６３をケーシング６２に液状ガスケットを塗布して組み付けることにより開口部を密閉することができる。更に、制御基板１３に対してハーネス類を接続した後、上蓋６４をケーシング６２の上面に液状ガスケットを塗布して組み付けることにより、ケーシング６２を密閉することができる。
斯くして、本実施形態によっても、箱形のハウジング６２内にサブアセンブリされた熱交換エレメント１２および制御基板１３を組み込む際、出入口パイプ１５，１６が貫通される一側面の側蓋６３および上蓋６４を取り外し、その側蓋６３の貫通穴６，７に熱交換エレメント１２の出入口パイプ１５，１６を通して穴周りをシールし、側蓋６３と一体化された熱交換エレメント１２および制御基板１３を、側蓋６３を取り外した開口からハウジング６２内に挿入して熱交換エレメント１２および制御基板１３をハウジング６２内に収容設置した後、側蓋６３および上蓋６４をハウジング６２に組み付けてハウジング６２を密閉することにより、熱媒体加熱装置１を組み立てることができる。
このため、第１実施形態と同様、ハウジング６２内に熱交換エレメント１２の出入口パイプ１５，１６をパイプ貫通面の貫通穴６，７に通すために必要なスペースを確保する必要がなくなり、そのスペース分だけハウジング６２、ひいては熱媒体加熱装置１を小型コンパクト化、低コスト化し、車両への搭載性を向上することができる。
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について、図１３を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第１および第２実施形態に対して、ケーシング７２の構成が異なる。その他の点は、第１および第２実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態において、ケーシング７２は、箱形形状とされており、その一側面の熱媒体の出入口パイプ１５，１６が貫通される貫通穴６，７を備えたパイプ貫通面５に対向する面が側蓋７３とされ、ケーシング７２に対して着脱自在とされるとともに、上面が上蓋７４とされ、ケーシング７２に対して着脱自在とされている。
ケーシング７２を上記構成とすることにより、熱媒体加熱装置１の組み立て時、ケーシング７２の側蓋７３および上蓋７４を取り外し、サブアセンブリされた熱交換エレメント１２および制御基板１３を、側蓋７３を外した開口からケーシング７２内に挿入して、その出入口パイプ１５，１６を一側面の貫通穴６，７に通してその周りをシールし、熱交換エレメント１２および制御基板１３をハウジング７２の底面に固定設置した後、側蓋７３をハウジング７２に液状ガスケットを塗布して組み付けることにより開口部を密閉することができる。更に、制御基板１３に対してハーネス類を接続した後、上蓋７４をケーシング７２の上面に液状ガスケットを塗布して組み付けることにより、ケーシング７２を密閉することができる。
斯くして、本実施形態によっても、箱形のハウジング７２内にサブアセンブリされた熱交換エレメント１２および制御基板１３を組み込む際、出入口パイプ１５，１６が貫通される一側面と対向する面の側蓋７３および上蓋７４を取り外し、その側蓋７３を外した開口部から熱交換エレメント１２および制御基板１３を挿入して、出入口パイプ１５，１６を一側面の貫通穴６，７に貫通させて穴周りをシールし、熱交換エレメント１２および制御基板１３をハウジング７２内に収容設置した後、側蓋７３および上蓋７４をハウジング７２に組み付けてハウジング７２を密閉することにより、熱媒体加熱装置１を組み立てることができる。
このため、ハウジング７２内に熱交換エレメント１２の出入口パイプ１５，１６をパイプ貫通面の貫通穴６，７に通すために必要なスペースを確保する必要がなくなり、そのスペース分だけハウジング７２、ひいては熱媒体加熱装置１を小型コンパクト化、低コスト化し、車両へ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、上記実施形態では、扁平熱交チューブ１４を４層に設け、その間にＰＴＣヒータ１８を挿入設置したものについて説明したが、扁平熱交チューブ１４は３枚以下、５枚以上としてもよいことはもちろんである。
また、扁平熱交チューブ１４のＵターン部は、別体で構成したものを一体的に結合した構成としてもよい。
さらに、上記実施形態では、熱交換エレメント１２に制御基板１３をサブアセンブリしたものをハウジング７２内に組み込むようにした例について説明したが、熱交換エレメント１２をハウジング７２内に組み込んだ後、基板台４１上に制御基板１３を上面側から設置するようにして組み立ててもよく、その順序はいずれであってもよい。また、箱形形状のハウジング２は、樹脂製とすることができるが、必ずしも樹脂製に限定されるものではなく、強度を確保でき、かつ軽量化できる材料であることが望ましい。
１ 熱媒体加熱装置
２ ハウジング
３ ロアーハウジング
４ アッパーハウジング
５ パイプ貫通面
６，７ 貫通穴
８ 対向面
９ 一側面
１１ ハーネス貫通部
１２ 熱交換エレメント
１３ 制御基板
１４ 扁平熱交チューブ
１５ 熱媒体入口パイプ（入口パイプ）
１６ 熱媒体出口パイプ（出口パイプ）
１７ 熱媒体出入口ヘッダ
１８ ＰＴＣヒータ
２１ Ｕターン流路
２２Ａ，２２Ｂ 成形プレート
２５ ヘッダプレート
２８ 入口ヘッダタンク部
２９ 出口ヘッダタンク部
３７，３８ 電極板
３９ 端子
４０ 押え板
４１ 基板台
４５ パワートランジスタ
４６ 端子台
４７ コネクタ
４８ ＨＶハーネス
４９ ＬＶハーネス
６２，７２ ハウジング
６３，７３ 側蓋
６４，７４ 上蓋
ＰＬ パーティングライン

Claims (13)

  1. ＰＴＣヒータを用いて熱媒体を加熱する熱媒体加熱装置であって、
    一端から流入した熱媒体が他端側でＵターンして一端側に戻るＵターン流路が形成されている複数枚の扁平熱交チューブと、
    熱媒体の出入口パイプが接続されるとともに、前記複数枚の扁平熱交チューブの一端が所定の間隔で接続され、ロー付け接合されている熱媒体出入口ヘッダと、
    前記複数枚の扁平熱交チューブ間にそれぞれ交互に積層されている複数組の前記ＰＴＣヒータと、を備え、
    前記複数枚の扁平熱交チューブ、前記熱媒体出入口ヘッダおよび前記複数組のＰＴＣヒータからなる熱交換エレメントが、押え板またはハウジング底面と基板台との間に挟み込まれ、前記複数枚の扁平熱交チューブと前記複数組のＰＴＣヒータとが密着された状態で前記ハウジング内に収容設置されていることを特徴とする熱媒体加熱装置。
  2. 前記複数枚の扁平熱交チューブが拡管され、該複数枚の扁平熱交チューブと前記複数組のＰＴＣヒータとが密着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. 前記複数枚の扁平熱交チューブの中の最外側の扁平熱交チューブに接触されている前記基板台上に、前記ＰＴＣヒータに対する通電制御を行うパワートランジスタを実装した制御基板が設置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. 前記基板台が、熱伝導性を有するアルミ合金材で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. 前記扁平熱交チューブ、前記基板台および前記制御基板は、各々の平面面積が略同一面積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. 前記ＰＴＣヒータの電極板から延長されている端子が、前記制御基板側に向って屈曲されており、前記制御基板上に設けられている端子台に直接接続されていることを特徴とする請求項３ないし５のいずれかに記載の熱媒体加熱装置。
  7. 前記熱媒体出入口ヘッダの前記扁平熱交チューブ接続側が、外面にロー材がクラッドされたクラッド材とされ、前記扁平熱交チューブが、内面側のみにロー材がクラッドされたクラッド材とされていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の熱媒体加熱装置。
  8. 前記ハウジングが、箱形形状で、一側面に前記出入口パイプが貫通されてシールされる貫通穴が設けられ、そのパイプ貫通面の上方部から対向面の下方部に向ってパーティングラインが斜めに設けられているロアーハウジングとアッパーハウジングとから構成されており、前記ロアーハウジング上に前記熱交換エレメントが収容設置され、その上部が前記アッパーハウジングで密閉可能な構成とされていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の熱媒体加熱装置。
  9. 前記ハウジングが、箱形形状で、前記出入口パイプが貫通される貫通穴を備えた一側面が側蓋とされると共に、上面が上蓋とされて各々が着脱自在に構成され、前記側蓋を取り外しその貫通穴に前記熱交換エレメントの前記出入口パイプを貫通してシールし、その熱交換エレメントを、前記側蓋を外した開口から前記ハウジング内に挿入して固定設置した後、前記側蓋および前記上蓋を前記ハウジングに組み付けることにより、前記ハウジングが密閉可能な構成とされていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の熱媒体加熱装置。
  10. 前記ハウジングが、箱形形状で、前記出入口パイプが貫通される貫通穴を備えた一側面と対向する面が側蓋とされると共に、上面が上蓋とされて各々が着脱自在に構成され、前記側蓋を取り外した開口から前記熱交換エレメントを前記ハウジング内に挿入して、前記出入口パイプを前記一側面の前記貫通穴に貫通させてシールし、その熱交換エレメントを前記ハウジング内に収容設置した後、前記側蓋および前記上蓋を前記ハウジングに組み付けることにより、前記ハウジングが密閉可能な構成とされていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の熱媒体加熱装置。
  11. 前記箱形形状のハウジングの一側面に、ＨＶハーネスおよびＬＶハーネスを貫通するハーネス貫通部が設けられ、そのハーネス貫通部に装着されるコネクタ付きのＨＶハーネスおよびＬＶハーネスが前記基板台上に設けられている前記制御基板に接続される構成とされていることを特徴とする請求項８ないし１０のいずれかに記載の熱媒体加熱装置。
  12. 請求項１ないし１１のいずれかに記載の熱媒体加熱装置にあって、
    （１）前記熱交換エレメントを前記押え板と前記基板台との間に組み込んで前記複数枚の扁平熱交チューブを拡管し、前記複数枚の扁平熱交チューブと前記複数組のＰＴＣヒータとを互いに密着させた状態にサブアセンブリした後、それを前記ハウジング内に組み込んで収容設置するか、もしくは
    （２）前記熱交換エレメントを前記ハウジング底面と前記基板台との間に組み込んで前記複数枚の扁平熱交チューブを拡管し、前記複数枚の扁平熱交チューブと前記複数組のＰＴＣヒータとを互いに密着させた状態とすることにより、前記ハウジング内に収容設置することを特徴とする熱媒体加熱装置の製造方法。
  13. 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１１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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