(57)【要約】【課題】複数枚の扁平熱交チューブとＰＴＣヒータとを積層構造として接触熱抵抗を低減し、伝熱性能を高めた、小型で軽量化、低コスト化された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】熱媒体が流通される扁平チューブ部２０の一端または両端に入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３が設けられている複数枚の扁平熱交チューブ１７と、互いに積層された各扁平熱交チューブ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周りをシールするシール材２６と、各扁平熱交チューブ１７の扁平チューブ部２０間に組み込まれるＰＴＣヒータと、互いに積層された各扁平熱交チューブ１７およびＰＴＣヒータを押圧して密着させる熱交押え部材と、を備え、各扁平熱交チューブ１７の入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３内の連通穴２４，２５周りに、変形防止用の補強部２９が設けられている。【選択図】図４
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【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一端または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複数枚の扁平熱交チューブと、
互いに積層された前記各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の連通穴周りをシールするシール材と、
前記各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、
互いに積層された前記各扁平熱交チューブおよび前記ＰＴＣヒータを押圧して密着させる熱交押え部材と、を備え、
前記各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内の前記連通穴周りに、変形防止用の補強部が設けられていることを特徴とする熱媒体加熱装置。
【請求項２】
前記変形防止用補強部が、前記入口ヘッダ部および前記出口ヘッダ部内の前記連通穴周りに挿入されるスペーサ部材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。
【請求項３】
前記スペーサ部材には、回り止め部が一体に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の熱媒体加熱装置。
【請求項４】
前記スペーサ部材は、前記連通穴に対応する部分と熱媒体流通路側に対向する部分とが切欠き部とされたＣ字形状の本体部を備え、その両端面が前記入口ヘッダ部および前記出口ヘッダ部の上下内面と接するように挿入されていることを特徴とする請求項２または３に記載の熱媒体加熱装置。
【請求項５】
前記スペーサ部材には、前記切欠き部とされた熱媒体流通路側に対向する部分に肉薄の連結部が一体に形成されており、該連結部の少なくとも１箇所に前記本体部と同じ肉厚の放射方向リブが設けられていることを特徴とする請求項４に記載の熱媒体加熱装置。
【請求項６】
前記スペーサ部材は、押出し成形品を所定の厚さ寸法に切断して形成された一体成形品とされていることを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の熱媒体加熱装置。
【請求項７】
前記スペーサ部材には、Ｃ字形状の前記本体部の外周部の少なくとも１箇所に前記入口ヘッダ部および前記出口ヘッダ部の内周側面と接する位置決め用リブが設けられ、該リブを残して前記本体部の外周側面が周方向に減肉されていることを特徴とする請求項４ないし６のいずれかに記載の熱媒体加熱装置。
【請求項８】
前記スペーサ部材は、周方向に沿って複数の凹凸が交互に波形に曲げ成形されたリング状のプレス一体成形品とされていることを特徴とする請求項２または３に記載の熱媒体加熱装置。
【請求項９】
前記複数の凹凸は、それぞれ半径方向に放射状に設けられていることを特徴とする請求項８に記載の熱媒体加熱装置。
【請求項１０】
前記変形防止用補強部が、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一体成形されたリブ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。
【請求項１１】
前記リブは、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の複数箇所に放射方向に向けて設けられていることを特徴とする請求項１０に記載の熱媒体加熱装置。
【請求項１２】
前記シール材が、液状ガスケットまたはＯリングとされていることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の熱媒体加熱装置。
【請求項１３】
複数枚積層された前記扁平熱交チューブおよび前記ＰＴＣヒータが、前記入口ヘッダ部および前記出口ヘッダ部に連通される熱媒体入口路および熱媒体出口路を備えているケーシングの内面に、前記熱交押え部材を介して締め付け固定されていることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれかに記載の熱媒体加熱装置。
【請求項１４】
前記ケーシング内には、前記ＰＴＣヒータに対する通電を制御する制御系が一体に内蔵されていることを特徴とする請求項１３に記載の熱媒体加熱装置。
【請求項１５】
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１４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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【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。ＰＴＣヒータは、正特性のサーミスタ特性を有しており、温度の上昇と共に抵抗値が上昇し、これによって消費電流が制御されるとともに温度上昇が緩やかになり、その後、消費電流および発熱部の温度が飽和領域に達して安定するものであり、自己温度制御特性を備えている。
【０００３】
上記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に、該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、この隔壁によって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、隔壁を介して循環室側に流通される熱媒体を加熱するようにした熱媒体加熱装置が提示されている。
【０００４】
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し、更にその外面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提示されている。
【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
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に示されたものでは、隔壁により形成された加熱室にＰＴＣ加熱素子が挿入設置された構成とされている。このため、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ことは容易ではなく、隔壁とＰＴＣ加熱素子との間の接触熱抵抗が大きくなってしまい、伝熱効率が低下し易いという課題があった。
【０００７】
また、特許文献２に示されたものは、ＰＴＣヒータの両面に放熱フィンを有る一対の熱媒体流通ボックスを積層し、更にその外面に制御基板を収容する基板収容ボックスおよび蓋体を積層して熱媒体流路を密閉し、ボルトで締結した構造としている。このため、ＰＴＣヒータと熱媒体流通ボックスとの間の接触熱抵抗を低減できるが、熱媒体流通ボックスや基板収容ボックス等については、耐熱性や伝熱性等の面から、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。
【０００８】
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を用い、該扁平熱交チューブとＰＴＣヒータとを積層構造として接触熱抵抗を低減し、伝熱性能を高めるとともに、積層時の扁平熱交チューブの変形によるシール性の低下を防止することができる小型で軽量化、低コスト化された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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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、熱媒体が流通される扁平チューブ部の一端または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複数枚の積層型扁平熱交チューブと、互いに積層された前記各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の連通穴周りをシールするシール材と、前記各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、互いに積層された前記各扁平熱交チューブおよび前記ＰＴＣヒータを押圧して密着させる熱交押え部材と、を備え、前記各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内の前記連通穴周りに、変形防止用の補強部が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、複数枚の扁平熱交チューブが入口ヘッダ部および出口ヘッダ部の連通穴周りをシールするシール材を介して積層され、その扁平チューブ部間にＰＴＣヒータが組み込まれた状態で、各扁平熱交チューブおよびＰＴＣヒータが熱交押え部材により押圧されて密着されている熱媒体加熱装置にあって、扁平熱交チューブの入口ヘッダ部および出口ヘッダ部内の連通穴周りに、変形防止用の補強部が設けられているため、扁平熱交チューブの入口ヘッダ部および出口ヘッダ部内の連通穴周りに設けられた変形防止用補強部によって、積層された扁平熱交チューブおよびＰＴＣヒータを熱交押え部材で押圧して密着させる際における入口ヘッダ部および出口ヘッダ部の連通穴周りの変形を防止し、シール材による連通穴周りのシール性を確保することができる。従って、入口ヘッダ部および出口ヘッダ部の連通穴周りからの熱媒体の漏えいを防止することができるとともに、扁平熱交チューブとＰＴＣヒータとを確実に密着させて両者間の接触熱抵抗を低減し、伝熱効率を向上して熱媒体加熱装置の加熱性能をアップすることができる。また、扁平熱交チューブを用いることにより、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なり、従って、熱媒体加熱装置の小型軽量化、低コスト化を図ることができる。
【００１１】
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、前記変形防止用補強部が、前記入口ヘッダ部および前記出口ヘッダ部内の前記連通穴周りに挿入されるスペーサ部材とされていることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、変形防止用補強部が、入口ヘッダ部および出口ヘッダ部内の連通穴周りに挿入されるスペーサ部材とされているため、入口ヘッダ部および出口ヘッダ部内の連通穴周りに挿入されたスペーサ部材によって、熱交押え部材で積層された扁平熱交チューブおよびＰＴＣヒータを押圧して密着させる際における入口ヘッダ部および出口ヘッダ部の連通穴周りの変形を抑えることができる。従って、入口ヘッダ部および出口ヘッダ部の連通穴周りのシール材によるシール性を確保し、連通穴周りからの熱媒体の漏えいを防止することができる。
【００１３】
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、前記スペーサ部材には、回り止め部が一体に設けられていることを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、スペーサ部材に回り止め部が一体に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に挿入設置されたスペーサ部材の回転による位置ずれを回り止め部によって阻止することができる。従って、スペーサ部材を所定の位置に位置決めして挿入設置することができ、スペーサ部材により熱媒体の流れが阻害される事態の発生を防ぐことができる。
【００１５】
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、前記スペーサ部材は、前記連通穴に対応する部分と熱媒体流通路側に対向する部分とが切欠き部とされたＣ字形状の本体部を備え、その両端面が前記入口ヘッダ部および前記出口ヘッダ部の上下内面と接触するように挿入されていることを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、スペーサ部材が、連通穴に対応する部分と熱媒体流通路側に対向する部分とが切欠き部とされたＣ字形状の本体部を備え、その両端面が入口ヘッダ部および出口ヘッダ部の上下内面と接触するように挿入されているため、扁平熱交チューブ内での熱媒体の流通に対してスペーサ部材が抵抗となる虞がなく、扁平熱交チューブを熱交押え部材で押圧して密着させる際の入口ヘッダ部および出口ヘッダ部の連通穴周りの変形を、その内面に接触するＣ字形状の本体部により防止することができる。従って、入口ヘッダ部および出口ヘッダ部の連通穴周りのシール性を確実に確保し、熱媒体の漏えいに対する信頼性を向上することができる。
【００１７】
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、前記スペーサ部材には、前記切欠き部とされた熱媒体流通路側に対向する部分に肉薄の連結部が一体に形成されており、該連結部の少なくとも１箇所に前記本体部と同じ肉厚の放射方向リブが設けられていることを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、スペーサ部材の切欠き部とされた熱媒体流通路側に対向する部分に薄肉の連結部が一体に形成されており、該連結部の少なくとも１箇所に本体部と同じ肉厚の放射方向リブが設けられているため、熱媒体に対する流通抵抗を抑制すべく、熱媒体の流通路に対向する切欠き部を大きくし過ぎると、スペーサ部材による入口ヘッダ部および出口ヘッダ部の連通穴周りの変形防止効果が低下するが、薄肉の連結部を形成し、そこに本体部と同じ肉厚のリブを設けることにより、熱媒体に対する流通抵抗を抑制しつつ、連通穴周りの変形防止効果を維持することができる。従って、相反する熱媒体に対する流通抵抗の抑制と連通穴周りの変形防止効果とを同時に満たすことができる。
【００１９】
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、前記スペーサ部材は、押出し成形品を所定の厚さ寸法に切断して形成された一体成形品とされていることを特徴とする。
【００２０】
本発明によれば、スペーサ部材が、押出し成形品を所定の厚さ寸法に切断して形成された一体成形品とされているため、断面が本体部のＣ字形状相当の形状とされ、必要に応じてその周りに回り止め部が一体に設けられた長尺の押出し成形品を製造し、それを所定の厚さ寸法に切断することにより、スペーサ部材を一体成形品として簡便に製造することができる。従って、スペーサ部材の低コスト化、ひいては熱媒体加熱装置の低コスト化を図ることができる。
【００２１】
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、前記スペーサ部材には、Ｃ字形状の前記本体部の外周部の少なくとも１箇所に前記入口ヘッダ部および前記出口ヘッダ部の内周側面と接する位置決め用リブが設けられ、該リブを残して前記本体部の外周側面が周方向に減肉されていることを特徴とする。
【００２２】
本発明によれば、スペーサ部材のＣ字形状の本体部の外周部の少なくとも１箇所に入口ヘッダ部および出口ヘッダ部の内周側面と接する位置決め用リブが設けられ、該リブを残して前記本体部の外周側面が周方向に減肉されているため、スペーサ部材の本体部を熱交押え部材による押圧時に変形し易い入口ヘッダ部および出口ヘッダ部の連通穴周りを主に支持する形状とし、変形し難い入口ヘッダ部および出口ヘッダ部の内周側面と接する外周側面を周方向に減肉した形状とすることにより、スペーサ部材を可及的に小さくすることができる。従って、スペーサ部材を製造するために使う材料の使用量を低減し、スペーサ部材を低コスト化することができる。
【００２３】
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、前記スペーサ部材は、周方向に沿って複数の凹凸が交互に波形に曲げ成形されたリング状のプレス一体成形品とされていることを特徴とする。
【００２４】
本発明によれば、スペーサ部材が、周方向に沿って複数の凹凸が交互に波形に曲げ成形されたリング状のプレス一体成形品とされているため、スペーサ部材をその周方向に沿って交互に波形に曲げ成形された複数の凹凸間を抜けて熱媒体が流通するリング状のプレス一体成形品とすることにより、扁平熱交チューブ内での熱媒体の流通抵抗を抑制することができるとともに、その複数の凹凸で熱交押え部材による押圧時に変形し易い入口ヘッダ部および出口ヘッダ部の連通穴周りの全周を支持することができる。従って、スペーサ部材をプレス一体成形品とし、低コスト化、軽量化することができるとともに、その圧損による性能低下を抑制しつつ、連通穴周りの変形防止効果を維持し、連通穴周りのシール性を確保することで熱媒体の漏えいに対する信頼性を向上することができる。
【００２５】
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、前記複数の凹凸は、それぞれ半径方向に放射状に設けられていることを特徴とする。
【００２６】
本発明によれば、複数の凹凸が、それぞれ半径方向に放射状に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に対して流入または流出する熱媒体を、半径方向に放射状に設けられている複数の凹凸に沿わせて流入または流出させることができる。従って、連通穴に出入りする熱媒体のスペーサ部材による流通抵抗を最小限とし、圧損による性能低下を防止することができる。
【００２７】
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、前記変形防止用補強部が、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一体成形されたリブとされていることを特徴とする。
【００２８】
本発明によれば、変形防止用補強部が、入口ヘッダ部および出口ヘッダ部の連通穴周りに一体成形されたリブとされているため、入口ヘッダ部および出口ヘッダ部の連通穴周りに一体成形されたリブによって、連通穴周りの強度を確保し、熱交押え部材で積層された扁平熱交チューブおよびＰＴＣヒータを押圧して密着させる際における入口ヘッダ部および出口ヘッダ部の連通穴周りの変形を抑制することができる。従って、入口ヘッダ部および出口ヘッダ部の連通穴周りのシール材によるシール性を確保し、連通穴周りからの熱媒体の漏えいを防止することができる。また、変形防止用補強部を一体成形されたリブとしているため、部品点数が増えることがなく、コスト上昇を抑制することができる。
【００２９】
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、前記リブは、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の複数箇所に放射方向に向けて設けられていることを特徴とする。
【００３０】
本発明によれば、リブが、入口ヘッダ部および出口ヘッダ部の連通穴周りの複数箇所に放射方向に向けて設けられているため、連通穴周りの複数箇所に放射方向に向けて設けられたリブによって、連通穴周りの強度を大幅にアップし、熱交押え部材で積層された扁平熱交チューブおよびＰＴＣヒータを押圧して密着させる際における入口ヘッダ部および出口ヘッダ部の連通穴周りの変形を抑制することができる。従って、入口ヘッダ部および出口ヘッダ部の連通穴周りのシール材によるシール性を確保し、連通穴周りからの熱媒体の漏えいを確実に防止することができる。
【００３１】
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、前記シール材が、液状ガスケットまたはＯリングとされていることを特徴とする。
【００３２】
本発明によれば、シール材が、液状ガスケットまたはＯリングとされているため、扁平熱交チューブおよびＰＴＣヒータを順次積層して組み立てる際に、入口ヘッダ部および出口ヘッダ部の連通穴周りに液状ガスケットを塗布またはＯリングを介装し、それを熱交押え部材で押圧して扁平熱交チューブおよびＰＴＣヒータを互いに密着させる同時に、補給部により変形防止されている入口ヘッダ部および出口ヘッダ部に対して密接させることができる。従って、液状ガスケットやＯリングを用いて、熱媒体加熱装置を容易に組み立てることができるとともに、液状ガスケットあるいはＯリングによるシール性を確実に確保することができる。
【００３３】
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、複数枚積層された前記扁平熱交チューブおよび前記ＰＴＣヒータが、前記入口ヘッダ部および前記出口ヘッダ部に連通される熱媒体入口路および熱媒体出口路を備えているケーシングの内面に、前記熱交押え部材を介して締め付け固定されていることを特徴とする。
【００３４】
本発明によれば、複数枚積層された扁平熱交チューブおよびＰＴＣヒータが、入口ヘッダ部および出口ヘッダ部に連通される熱媒体入口路および熱媒体出口路を備えているケーシングの内面に、熱交押え部材を介して締め付け固定されているため、積層された複数枚の扁平熱交チューブおよびＰＴＣヒータを、ケーシングの内面に熱交押え部材を介して締め付け固定することによって、互いに密着させて固定することができる。従って、扁平熱交チューブおよびＰＴＣヒータをケーシングに組み付ける過程で互いに密着させ、シール材によるシール性を確保することができるとともに、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性能を向上することができ、しかも生産性を高めることができる。また、ケーシングを従来の熱媒体流通ボックス等のように耐熱性や伝熱性を有するアルミ合金製等とする必要がなく、樹脂製として軽量化、低コスト化することができる。
【００３５】
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、前記ケーシング内には、前記ＰＴＣヒータに対する通電を制御する制御系が一体に内蔵されていることを特徴とする。
【００３６】
本発明によれば、ケーシング内にＰＴＣヒータに対する通電を制御する制御系が一体に内蔵されているため、ケーシング内に一体に内蔵されている制御基板、スイッチング素子等の制御系を介して、複数枚の扁平熱交チューブと共に積層されているＰＴＣヒータに対しての通電状態を制御することができる。従って、制御系の配線等を簡素化し、扁平熱交チューブ、ＰＴＣヒータおよびその制御系を、ケーシング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を得ることができる。
【００３７】
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。
【００３８】
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に構成されているため、放熱器に対する熱媒体循環回路での熱媒体の漏えいを防止できるとともに、熱媒体加熱装置での熱媒体の加熱性能を向上することができる。従って、車両用空調装置の信頼性の向上および空調性能の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明の熱媒体加熱装置によると、扁平熱交チューブの入口ヘッダ部および出口ヘッダ部内の連通穴周りに設けられた変形防止用補強部によって、積層された扁平熱交チューブおよびＰＴＣヒータを熱交押え部材で押圧して密着させる際における入口ヘッダ部および出口ヘッダ部の連通穴周りの変形を防止し、シール材による連通穴周りのシール性を確保することができるため、入口ヘッダ部および出口ヘッダ部の連通穴周りからの熱媒体の漏えいを防止することができるとともに、扁平熱交チューブとＰＴＣヒータとを確実に密着させて両者間の接触熱抵抗を低減し、伝熱効率を向上して熱媒体加熱装置の加熱性能をアップすることができる。また、扁平熱交チューブを用いることによって、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なり、従って、熱媒体加熱装置の小型軽量化、低コスト化を図ることができる。
【００４０】
また、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での熱媒体の漏えいを防止できるとともに、熱媒体加熱装置での熱媒体の加熱性能を向上することができるため、車両用空調装置の信頼性の向上および空調性能の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】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１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に示す熱媒体加熱装置に用いる扁平熱交チューブの縦断面図（Ａ）とその平面図（Ｂ）および図（Ｂ）のＡ−Ａ断面相当図（Ｃ）である。
【図５】図４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に挿入されるスペーサ部材の斜視図（Ａ）とその変形例の平面図（Ｂ）である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る熱媒体加熱装置に用いる扁平熱交チューブを構成する成形プレートの平面図（Ａ）とそのＢ−Ｂ断面相当図（Ｂ）および斜視図（Ｃ）である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る扁平熱交チューブの内部構造の斜視図（Ａ）とその出入口ヘッダ部に挿入されるスペーサ部材の斜視図（Ｂ）である。
【図８】本発明の第４実施形態に係る扁平熱交チューブの出入口ヘッダ部に挿入されるスペーサ部材の平面図である。
【図９】本発明の第５実施形態に係る扁平熱交チューブの出入口ヘッダ部に挿入されるスペーサ部材の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
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５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。
【００４３】
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。
【００４４】
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とともに熱媒体循環回路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。
【００４５】
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、複数枚（例えば、３枚）の扁平熱交チューブ１７と、複数組のＰＴＣ素子（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）１８ａ（図３（Ｂ）参照）と、これら制御基板１３、電極板１４、半導体スイッチング素子１２、積層された扁平熱交チューブ１７、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１８ａおよび後述の絶縁体（図示せず）等により、複数組のＰＴＣヒータ１８が構成されている。
【００４６】
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、電極板１４、熱交押え部材１６、積層された複数枚の扁平熱交チューブ１７、および複数組のＰＴＣヒータ１８等を収容する空間が形成されるようになっている。
【００４７】
ロアケース１１ｂの下面には、積層された３枚の扁平熱交チューブ１７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および扁平熱交チューブ１７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が一体的に形成されている。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と同様の樹脂材料により成形されることが望ましい。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。
【００４８】
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１８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。
【００４９】
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１８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１８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１８をその両面側から挟み込むように複数枚の扁平熱交チューブ１７が積層されている。
【００５０】
扁平熱交チューブ１７は、アルミ合金製であり、図４（Ａ）に示されるように、例えば３枚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ている。この３枚の扁平熱交チューブ１７は、下段、中段および上段の扁平熱交チューブ１７ｃ、１７ｂ、１７ａの順に積層される。各扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの扁平チューブ部２０の内部には、図４（Ｃ）に示されるように、コルゲート状のインナーフィン２１が挿入されている。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ることとなる。
【００５１】
また、各扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃ内にインナーフィン２１が挿入されることによって、各扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの剛性が増大される。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を介して複数枚の扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃが、ロアケース１１ｂの内底面の方向に押圧された場合でも、各扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃが変形され難くなっている。
【００５２】
各扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃは、図４に示されるように、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、積層された入口ヘッダ部２２間および出口ヘッダ部２３間に設けられるシール用の液状ガスケット（シール材）２６と、を備えている。各扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃは、図３（Ｂ）に示されるように、ＰＴＣヒータ１８を挟んでその両面側に設けられる電極板１４を両側から挟み込むように互いに平行に積層されている。
【００５３】
また、各扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃは、平面視した場合、軸方向（図４（Ｂ）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、軸方向と直交する厚さ方向（図４（Ｂ）において上下方向）に幅広となっている。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とが設けられており、該入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３の中心部には、それぞれ連通孔２４，２５が設けられている。
【００５４】
さらに、各扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの入口ヘッダ部２２と出口ヘッダ部２３の内部には、扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃを積層して密着させるために押圧したとき、入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３が変形しないように、連通孔２４，２５の周りに変形防止用のスペーサ部材（補強部）２９が設けられた構成とされている。スペーサ部材２９は、図５（Ａ）に示されるように、連通孔２４，２５に対応した部分が切欠き部２９ａとされ、入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３内に嵌合されるＣ字形状の本体部２９ｂと、該本体部２９ｂの外周に設けられた回り止め部２９ｃとを備えたものである。なお、回り止め部２９ｃは、図５（Ｂ）に示されるように、最小限の突起にて構成される回り止め部２９ｄとしてもよい。
【００５５】
３枚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の内底面の方向に押圧されることによって、液状ガスケット（シール材）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着されるようになっている。
【００５６】
また、各扁平熱交チューブ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の各連通孔２４，２５が連通され、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とともに、各連通孔２４，２５の周囲が液状ガスケット（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。
【００５７】
これによって、熱媒体入口路１１ｄから導かれた熱媒体は、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１８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。該熱媒体加熱装置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。
【００５８】
また、電極板１４は、図３（Ｂ）に示されるように、ＰＴＣ素子１８ａに電力を供給するものであり、平面視において、矩形状を呈するアルミ合金製の板材とされている。電極板１４は、ＰＴＣ素子１８ａを挟んでその両面に、ＰＴＣ素子１８ａの上面に接するように一枚、ＰＴＣ素子１８ａ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１８ａの上面と、ＰＴＣ素子１８ａの下面とが挟み込まれるようになっている。
【００５９】
さらに、ＰＴＣ素子１８ａ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１８ａ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枚が配置されている。
【００６０】
４枚の各電極板１４は、各扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃと略同形とされている。各電極板１４は、その長辺側に１つの端子１４ａが設けられている。電極板１４に設けられている端子１４ａは、各電極板１４を積層させた場合に重なることなく、電極板１４の長辺に沿って位置している。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。
【００６１】
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とを平行に配設し、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。
【００６２】
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、積層されている扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの長辺に沿って直列になるように設けられている。
【００６３】
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。
【００６４】
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、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。
【００６５】
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、各扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃを覆うことができる大きさとされている。制御基板１３よりも軸方向に大きくなっている熱交押え部材１６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。
【００６６】
基板サブアッセンブリ１５は、積層された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。この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枚の扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃおよびその間に挟まれている２枚のＰＴＣヒータ１８を挟み込んでいる。
【００６７】
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枚の扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃおよびその間に挟まれている２枚のＰＴＣヒータ１８が押圧付勢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、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。
【００６８】
次に、図２および図３を用いて本実施形態に係る熱媒体加熱装置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、入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３にスペーサ部材２９が設けられている下段の扁平熱交チューブ１７ｃをロアケース１１ｂの内部空間に設置する。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１８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。
【００６９】
さらに、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の上面に液状ガスケット（シール材）２６を塗布し、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、上記と同様にしてＰＴＣヒータ１８の両面を絶縁シートによって挟み、中段扁平熱交チューブ１７ｂの上方から積層する。次いで、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の上面に液状ガスケット２６を塗布して、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。
【００７０】
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着され、各々の入口ヘッダ部２２間および出口ヘッダ部２３間が液状ガスケット２６により密封状態にシールされることとなる。
【００７１】
また、各々の入口ヘッダ部２２間および出口ヘッダ部２３間が密着されるため、下段扁平熱交チューブ１７ｃと中段扁平熱交チューブ１７ｂとの間、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との間に挟まれているＰＴＣヒータ１８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の外表面と密着され、その間の接触熱抵抗が低減されることとなる。
【００７２】
つぎに、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によってねじ止めする。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。その後、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。
【００７３】
次いで、ロアケース１１ｂの開口部１１ｃに液状ガスケット（入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３の上面に塗布したものと同じ液状ガスケットでよい）を塗布する。このロアケース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の組み立てを完了（終了）する。
【００７４】
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り硬化する硬化性の液状のシール材（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して製品番号１２０７ｄのシリコーン系液状ガスケット）である。また、本実施形態では、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間のシール材、ロアケース１１ｂとアッパケース１１ａ間のシール材として、液状ガスケット２６を用いているが、これをＯリングによって代替するようにしてもよい。
【００７５】
以上述べたように、本実施形態に係る熱媒体加熱装置１０および車両用空調装置１によれば、以下の効果を奏する。
ＰＴＣヒータ１８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枚（３枚）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ようにしている。
【００７６】
これにより、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によって入口ヘッダ部２２間および出口ヘッダ部２３間に設けられている液状ガスケット（シール材）２６またはＯリング等のシール材を密着させることができる。このため、積層させた扁平熱交チューブ１７間の密着性が高められ、複数枚の扁平熱交チューブ１７間に積層されているＰＴＣヒータ１８と扁平熱交チューブ１７との間の接触熱抵抗を低減して、ＰＴＣヒータ１８から扁平熱交チューブ１７への伝熱効率を向上し、熱媒体加熱装置１０を高性能化することができる。
【００７７】
また、積層された各扁平熱交チューブ１７およびＰＴＣヒータ１８が熱交押え部材１６により押圧されて密着されるようになっているが、各扁平熱交チューブ１７の入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３内の連通穴２４，２５の周りに、変形防止用補強部であるスペーサ部材２９が設けられているため、この変形防止用スペーサ部材２９により、積層された扁平熱交チューブ１７およびＰＴＣヒータ１８を熱交押え部材１６で押圧して密着させる際における入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３の連通穴２４，２５周りの変形を抑制することができる。
【００７８】
従って、液状ガスケット２６またはＯリング等のシール材による連通穴２４，２５周りのシール性を確保することができ、入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３の連通穴２４，２５周りからの熱媒体の漏えいを防止することができる。また、複数枚の扁平熱交チューブ１７とＰＴＣヒータ１８との積層構造とすることにより、アルミ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なり、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。
【００７９】
上記の変形防止用スペーサ部材２９には、回り止め部２９ｃ，２９ｄが一体に設けられているので、入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３の連通穴２４，２５周りに挿入されているスペーサ部材２９の回転による位置ずれを回り止め部２９ｃ，２９ｄによって阻止することができる。このため、スペーサ部材２９を所定位置に位置決めして挿入設置することができ、スペーサ部材２９により熱媒体の流れが阻害される事態を防止することができる。
【００８０】
入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３の連通穴２４，２５周りを密封するシール材が、液状ガスケット２６またはＯリングとされているため、扁平熱交チューブ１７およびＰＴＣヒータ１８を順次積層して組み立てる際に、入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３の連通穴２４，２５周りに液状ガスケット２６を塗布またはＯリングを介装し、それを熱交押え部材１６により扁平熱交チューブ１７およびＰＴＣヒータ１８を押圧して互いに密着させると同時に、スペーサ部材２９により変形防止されている入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３の全面に密接させることができる。従って、液状ガスケット２６やＯリングを用いて、熱媒体加熱装置１０を容易に組み立てることができるとともに、液状ガスケット２６あるいはＯリングによるシール性を確実に確保することができる。
【００８１】
また、複数枚積層された扁平熱交チューブ１７およびＰＴＣヒータ１８を、ケーシング１１の内面に対して熱交押え部材１５を介して締め付け固定することにより、互いに密着させて固定するようにしているため、各扁平熱交チューブ１７およびＰＴＣヒータ１８をケーシング１１に組み付ける過程で互いに密着させ、液状ガスケット２６やＯリングによるシール性を確保することができるとともに、扁平熱交チューブ１７とＰＴＣヒータ１８間の接触熱抵抗を低減し、伝熱効率を向上することができ、従って、熱媒体加熱装置１０の生産性を向上させることができる。
【００８２】
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を設けることとした。このため、熱交押え部材１６および制御基板１３によって、積層された扁平熱交チューブ１７およびＰＴＣヒータ１８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。
【００８３】
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。
【００８４】
制御基板１３および半導体スイッチング１２等からなるＰＴＣヒータ１８に対する通電を制御する制御系を、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１８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。
【００８５】
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１８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。
【００８６】
さらに、上記のように、伝熱効率が向上されるとともに、熱媒体が漏えいする等の虞がなく、しかる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、該熱媒体加熱装置１０により放熱器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の信頼性の向上および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。
【００８７】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、図６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の変形防止用補強部の構成が異なっている。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、入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３内に、スペーサ部材２９を設ける代わりに、入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３の連通穴２４，２５周りにリブ（補強部）３０を一体成形した構成としている。このリブ３０は、連通穴２４，２５の周りにおいて、扁平熱交チューブ１７の外面側に突出されるように複数箇所に放射方向に向けて設けられている。
【００８８】
上記のように、入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３の変形防止用補強部を、入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３の連通穴２４，２５周りに一体成形されたリブ３０とすることにより、該リブ３０により連通穴２４，２５周りの強度を確保し、熱交押え部材１６を介して積層された扁平熱交チューブ１７およびＰＴＣヒータ１８を押圧して密着させる際における入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３の連通穴２４，２５周りの変形を抑制することができる。従って、入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３の連通穴２４，２５周りの液状ガスケット（シール材）２６あるいはＯリングによるシール性を確保し、連通穴２４，２５周りからの熱媒体の漏えいを防止することができる。また、変形防止用補強部を扁平熱交チューブ１７に一体成形されたリブ３０とすることにより、部品点数の増加を抑え、コスト上昇を抑制することができる。
【００８９】
さらに、リブ３０が、入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３の連通穴２４，２５周りの複数箇所に放射方向に向けて一体成形されているため、この複数箇所のリブ３０によって、連通穴２４，２５周りの強度を大幅にアップし、熱交押え部材１６で積層された扁平熱交チューブ１７およびＰＴＣヒータ１８を押圧して密着させる際における入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３の連通穴２４．２５周りの変形を抑制でき、従って、連通穴２４，２５周りの液状ガスケット２６あるいはＯリングによるシール性を確保し、連通穴２４，２５周りからの熱媒体の漏えいを確実に防止することができる。また、リブ３０が、扁平熱交チューブ１７の外面側に突出されているため、リブ３０が熱媒体の流れの抵抗になることがなく、圧損の増大による伝熱効率の低下を抑制することができる。
【００９０】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について、図７を用いて説明する。なお、図７（Ａ）は、扁平熱交チューブを構成する２枚の成形プレートの一方を外した状態の内部構造を示す斜視図である。
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３７の構成およびその出入口ヘッダ部３９，４０に設けられる変形防止用補強部であるスペーサ部材４５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。
本実施形態に係る扁平熱交チューブ３７は、第１実施形態の扁平熱交チューブ１７のように、扁平チューブ部の両端に入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３を設けたものではなく、図７（Ａ）に示されるように、扁平チューブ部３８の一端側に入口ヘッダ部３９および出口ヘッダ部４０が設けられ、扁平チューブ部３８に形成される流路が入口ヘッダ部３９から他端側に延び、他端側でＵターンして出口ヘッダ部４０の戻るＵターン流路４１を形成し、その内部にインナーフィン４２を挿入した構成とされている。
【００９１】
このように、Ｕターン流路４１を形成し、扁平チューブ部３８の一端側に入口ヘッダ部３９および出口ヘッダ部４０が設けた扁平熱交チューブ３７を用いた場合でも、第１実施形態と同様、複数枚の扁平熱交チューブ３７を互いに平行に積層し、その上段の扁平熱交チューブ３７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を組み付け、ロアケース１１ｂに対し締め付け固定する際、入口ヘッダ部３９および出口ヘッダ部４０の連通穴４３，４４周りの変形を抑制し、入口ヘッダ部３９間および出口ヘッダ部４０間に設けられているＯリングあるいは液状ガスケット２６等のシール材によるシール性を確保し、連通穴４３，４４周りからの熱媒体の漏えいを防止する必要がある。
【００９２】
そこで、本実施形態では、入口ヘッダ部３９および出口ヘッダ部４０の連通穴４３，４４周りの変形を防止するため、図７（Ｂ）に示されるように、周方向に沿って複数の凹凸４５ａ，４５ｂが交互に波形に曲げ成形されたリング状のプレス一体成形品４５ｃにより構成されたスペーサ部材（補強部）４５を、図７（Ａ）に示されるように、入口ヘッダ部３９および出口ヘッダ部４０内の連通穴４３，４４周りに挿入した構成としている。このスペーサ部材４５の複数の凹凸４５ａ，４５ｂは、それぞれ半径方向に対して放射状に設けられ、連通穴４３，４４を介して出入りされる熱媒体に対するスペーサ部材４５による流通抵抗が最小限とされるように構成されている。
【００９３】
上記の如く、扁平熱交チューブとして扁平チューブ部３８の一端側に入口ヘッダ部３９および出口ヘッダ部４０が設けられ、Ｕターン流路４１を形成している扁平熱交チューブ３７を用いた場合も、入口ヘッダ部３９および出口ヘッダ部４０内の連通穴４３，４４周りに挿入されたスペーサ部材４５により、熱交押え部材１６で積層された扁平熱交チューブ３７およびＰＴＣヒータ１８を押圧して密着させる際の入口ヘッダ部３９および出口ヘッダ部４０の連通穴４３，４４周りの変形を抑制することができる。従って、第１実施形態と同様、入口ヘッダ部３９および出口ヘッダ部４０の連通穴４３，４４周りのＯリングや液状ガスケット２６等のシール材によるシール性を確保し、連通穴４３，４４周りからの熱媒体の漏えいを確実に防止することができる。
【００９４】
また、スペーサ部材４５が、その周方向に沿って交互に波形に曲げ成形された複数の凹凸４５ａ，４５ｂ間を抜けて熱媒体が流通するリング状のプレス一体成形品４５ｃとされているため、扁平熱交チューブ３７内での熱媒体の流通抵抗を抑制することができるとともに、その複数の凹凸４５ａ，４５ｂで熱交押え部材１６による押圧時に変形し易い入口ヘッダ部３９および出口ヘッダ部４０の連通穴４３，４４周りの全周囲を支持することができる。従って、スペーサ部材４５をプレス一体成形品４５ｃとし、低コスト化、軽量化することができるとともに、その圧損による性能低下を抑制しつつ、連通穴４３，４４周りの変形防止効果を維持し、連通穴４３，４４周りのシール性を確保することで熱媒体の漏えいに対する信頼性を向上することができる。
【００９５】
さらに、波形に曲げ成形された複数の凹凸４５ａ，４５ｂが、それぞれ半径方向に放射状に設けられているため、入口ヘッダ部３９および出口ヘッダ部４０の連通穴４３，４４に対して流入または流出する熱媒体を、半径方向に放射状に設けられている複数の凹凸４５ａ，４５ｂに沿わせて流入または流出させることができる。従って、連通穴４３，４４出入りする熱媒体のスペーサ部材４５による流通抵抗を最小限とし、圧損による性能低下を防止することができる。
【００９６】
なお、扁平チューブ部３８の一端側に入口ヘッダ部３９および出口ヘッダ部４０が設けられた扁平熱交チューブ３７を用いる場合、この入口ヘッダ部３９および出口ヘッダ部４０に対応させて、ケーシング１１側に設けられる熱媒体入口路１１ｄ，１１ｅを、ケーシング１１の一端側に設けなければならないことは云うまでもない。また、上記スペーサ部材４５を第１実施形態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内に挿入設置してもよいことはもちろんである。
【００９７】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態について、図８を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第１ないし第３実施形態に対して、スペーサ部材４９の構成が異なっている。その他の点については、第１ないし第３実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態のスペーサ部材（補強部）４９は、図８に示されるように、扁平熱交チューブ１７，３７の連通穴２４，２５あるいは４３，４４に対応した部分と、扁平チューブ部２０，３８の熱媒体流通路側に対向する部分とが切欠き部４９ａとされ、入口ヘッダ部２２，３９および出口ヘッダ部２３，４０内に挿入されるＣ字形状の本体部４９ｂと、該本体部４９ｂの外周に設けられた回り止め部４９ｃとを備え、該本体部４９ｂの両端面が、入口ヘッダ部２２，３９および出口ヘッダ部２３，４０の上下内面に接触されて挿入されるように構成されている。
【００９８】
更に、このスペーサ部材４９には、切欠き部４９ａとされた熱媒体流通路側に対向する部分に肉薄の連結部４９ｄが一体に形成され、該連結部４９ｄの少なくとも１箇所に本体部４９ｂと同じ肉厚とされた放射方向リブ４９ｅが設けられるとともに、本体部４９ｂの外周部の少なくとも１箇所に、入口ヘッダ部２２，３９および出口ヘッダ部２３，４０の内周側面と接する位置決め用リブ４９ｆを設け、該リブ４９ｆを残して本体部４９ｂの外周側面を周方向に減肉した減肉部４９ｇが設けられた構成とされている。なお、このスペーサ部材４９は、鍛造等により一体成形することができる。
【００９９】
上記のように、スペーサ部材４９が、連通穴２４，２５あるいは４３，４４に対応する部分と熱媒体流通路側に対向する部分とが切欠き部４９ａとされたＣ字形状の本体部４９ｂを備え、その両端面が入口ヘッダ部２２，３９および出口ヘッダ部２３，４０の上下内面と接するように挿入される構成とされている。このため、扁平熱交チューブ１７，３７内での熱媒体の流通に対してスペーサ部材４９が抵抗となる虞がなく、扁平熱交チューブ１７，３７を熱交押え部材１６で押圧して密着させる際の入口ヘッダ部２２，３９および出口ヘッダ部２３，４０の連通穴２４，２５あるいは４３，４４周りの変形を、その内面に接触するＣ字形状の本体部４９ｂにより防止することができる。従って、入口ヘッダ部２２，３９および出口ヘッダ部２３，４０の連通穴２４，２５あるいは４３，４４周りのシール性を確実に確保し、熱媒体の漏えいに対する信頼性を向上することができる。
【０１００】
また、スペーサ部材４９の切欠き部４９ａとされた熱媒体流通路側に対向する部分に薄肉の連結部４９ｄを一体に形成し、該連結部４９ｄの少なくとも１箇所に本体部４９ｂと同じ肉厚の放射方向リブ４９ｅを設けている。このため、熱媒体に対する流通抵抗を抑制すべく、熱媒体の流通路に対向する切欠き部４９ａを大きくし過ぎると、スペーサ部材４９による入口ヘッダ部２２，３９および出口ヘッダ部２３，４０の連通穴２４，２５または４３，４４周りの変形防止効果が低下するが、上記の如く連結部４９ｄおよび放射方向リブ４９ｅを設けることにより、熱媒体に対する流通抵抗を抑制しつつ、連通穴２４，２５あるいは４３，４４周りの変形防止効果を維持することができ、これによって、相反する熱媒体に対する流通抵抗の抑制と連通穴２４，２５あるいは４３，４４周りの変形防止効果とを同時に満たすことができる。
【０１０１】
さらに、スペーサ部材４９のＣ字形状の本体部４９ｂの外周部の少なくとも１箇所に入口ヘッダ部２２，３９および出口ヘッダ部２３，４０の内周側面と接する位置決め用リブ４９ｆが設けられ、該リブ４９ｆを残して本体部４９ｂの外周側面に周方向の減肉部４９ｇが設けられた構成とされているため、スペーサ部材４９の本体部４９ｂで熱交押え部材１６による押圧時に変形し易い入口ヘッダ部２２，３９および出口ヘッダ部２３，４０の連通穴２４，２５あるいは４３，４４周りを支持して変形を防止し、変形し難い入口ヘッダ部２２，３９および出口ヘッダ部２３，４０の内周側面と接する外周側面を周方向に減肉することで、スペーサ部材４９を可及的に小さくすることができる。従って、スペーサ部材４９を製造するために使う材料の使用量を低減し、スペーサ部材４９を低コスト化することができる。
【０１０２】
［第５実施形態］
次に、本発明の第５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ないし第４実施形態に対して、スペーサ部材５９の構成が異なっている。その他の点については、第１ないし第４実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態のスペーサ部材（補強部）５９は、図９に示されるように、扁平熱交チューブ１７，３７の連通穴２４，２５あるいは４３，４４に対応した部分と、扁平チューブ部２０，３８の熱媒体流通路側に対向する部分とが切欠き部５９ａとされ、入口ヘッダ部２２，３９および出口ヘッダ部２３，４０内に挿入されるＣ字形状の本体部５９ｂと、該本体部５９ｂの外周に設けられた回り止め部５９ｃと、本体部５９ｂの外周部の少なくとも１箇所に設けられ、入口ヘッダ部２２，３９および出口ヘッダ部２３，４０の内周側面と接触される位置決め用リブ５９ｆと、該リブ５９ｆを残して本体部５９ｂの外周側面が周方向に減肉された減肉部５９ｇと、を備えた構成とされている。
【０１０３】
つまり、図８に示されているスペーサ部材４９に対して、連結部４９ｄおよびリブ４９ｆが省略された構成とされ、かかる構成とすることにより、長尺寸法に押出し成形された成形品を所定の厚さ寸法に切断するだけで、上記形状を有するスペーサ部材５９が一体成形品として製造可能な構成とされている。
【０１０４】
上記のように、スペーサ部材５９が、長尺の押出し成形品を所定の厚さ寸法に切断して形成された一体成形品とされている。このため、断面が本体部５９ｂのＣ字形状相当の形状とされ、必要に応じてその周りに回り止め部５９ｃが一体に設けられた長尺の押出し成形品を製造し、それを所定の厚さ寸法に切断するだけで、スペーサ部材５９を一体成形品として簡便に製造することが可能となる。これによって、スペーサ部材５９の更なる低コスト化、ひいては熱媒体加熱装置１０の低コスト化を図ることができる。また、減肉部５９ｇを備えているため、第４実施形態と同様、スペーサ部材５９の製造に用いる材料の使用量を低減し、スペーサ部材５９を低コスト化することができる。
【０１０５】
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１７，３７を３層に積層し、各々の間にＰＴＣヒータ１８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１７，３７およびＰＴＣヒータ１８の積層枚数を増減してもよい。また、スペーサ部材２９，４５，４９，５９は、特に材料について限定されるものではないが、軽量化あるいは熱伝達の面から、熱伝達率が高く、かつ軽量であるアルミ合金材製とすることが望ましい。
【符号の説明】
【０１０６】
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
１１ｄ  熱媒体入口路
１１ｅ  熱媒体出口路
１２  半導体スイッチング素子（制御系）
１３  制御基板（制御系）
１６  熱交押え部材
１７，１７ａ，１７ｂ，１７ｃ  扁平熱交チューブ
１８  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  液状ガスケット（シール材）
２９  スペーサ部材（補強部）
２９ｃ，２９ｄ  回り止め部
３０  リブ（補強部）
３７  扁平熱交チューブ
３８  扁平チューブ部
３９  入口ヘッダ部
４０  出口ヘッダ部
４３，４４  連通穴
４５，４９，５９  スペーサ部材（補強部）
４５ａ，４５ｂ  凹凸
４５ｃ  プレス一体成形品
４９ａ，５９ａ  切欠き部
４９ｂ，５９ｂ  本体部
４９ｃ，５９ｃ  回り止め部
４９ｄ  連結部
４９ｅ  放射方向リブ
４９ｆ，５９ｆ  位置決め用リブ
４９ｇ，５９ｇ  減肉部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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