(57)【要約】【課題】高耐圧化の実現と加熱性能の向上および小型・軽量化を図ることができる熱媒体加熱装置およびそれを用いた車両用空気調和装置を提供することを目的とする。【解決手段】ＰＴＣ素子および電極板１７の両側を絶縁および熱伝導シート１８を介して外側からフィン２１，２２を有する一対の放熱板１９，２０で挟み込んで締め付けしたヒータアセンブリ１６と、熱媒体入口および熱媒体出口を有するとともに、一端が開口されているボックス形状のハウジング１２と、を備え、ヒータアセンブリ１６が、ハウジング１２内に一端開口部から挿入され、放熱板１９，２０の一方に設けられている鍔部２７を介してハウジング１２に開口を密閉するように固着されている。【選択図】図３
2012017031.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＴＣ素子および電極板の両側を絶縁および熱伝導シートを介して外側からフィンを有する一対の放熱板で挟み込んで締め付けしたヒータアセンブリと、
熱媒体入口および熱媒体出口が設けられるとともに、一端が開口されているボックス形状のハウジングと、を備え、
前記ヒータアセンブリが、前記ハウジング内に前記一端開口部から挿入され、前記放熱板の一方に設けられている鍔部を介して前記ハウジングに前記開口を密閉するように固着されていることを特徴とする熱媒体加熱装置。
【請求項２】
前記鍔部が設けられている前記放熱板の一面には、前記ＰＴＣ素子および電極板を収容する凹部が形成され、該凹部内に前記ＰＴＣ素子および電極板が前記絶縁および熱伝導シートを介してその周囲をシール材で密封シールされた状態で設置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】
前記鍔部の外表面側に基板収容ボックスが設けられ、該基板収容ボックス内に前記ＰＴＣ素子を制御する制御基板および半導体スイッチング素子等が収容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。
【請求項４】
前記半導体スイッチング素子は、前記基板収容ボックス内において、前記放熱板の前記鍔部の外表面に設置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。
【請求項５】
前記基板収容ボックスは、樹脂製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。
【請求項６】
前記放熱板の鍔部には、前記凹部に連なる貫通路が設けられ、前記ＰＴＣ素子および電極板と前記制御基板および半導体スイッチング素子とが、前記貫通路を通して配線されたハーネスを介して電気的に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。
【請求項７】
前記放熱板は、アルミ合金製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。
【請求項８】
前記ハウジングは、樹脂製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。
【請求項９】
前記ハウジングは、平面視が長方形状で所定厚さ寸法を有するボックス形状とされ、前記開口が短辺側の一端部に設けられていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の熱媒体加熱装置。
【請求項１０】
前記熱媒体入口は、前記ハウジングの前記開口を密閉する前記放熱板の前記鍔部側に近い位置に設けられ、前記熱媒体出口は、前記熱媒体入口から離れた位置に設けられていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の熱媒体加熱装置。
【請求項１１】
前記放熱板のフィンは、前記熱媒体入口側から前記熱媒体出口側に向って湾曲状に形成されていることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の熱媒体加熱装置。
【請求項１２】
前記ハウジングの前記熱媒体入口と前記熱媒体出口との間に、ハウジング内に流入された熱媒体の前記熱媒体出口へのバイパス流を阻止し、該熱媒体を前記放熱板のフィンに沿わせて流通させるバッフル壁が設けら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】
空気流路と、該空気流路に外気または車室内空気を循環させるブロアと、該ブロアの下流側に設けられている冷却器と、該冷却器の下流側に設けられている放熱器と、を備えている車両用空気調和装置において、前記放熱器に、請求項１ないし１２のいずれかに記載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ことを特徴とする車両用空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、正特性サーミスタ素子（ＰＴＣ素子）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用いた車両用空気調和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気調和装置にあって、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。）を加熱要素とするヒータアセンブリを用いたものが知られている。ＰＴＣ素子は、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、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ヒータアセンブリを構成し、該ヒータアセンブリの両面に、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。
【０００４】
また、特許文献２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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−５６０４４号公報
【特許文献２】特開２００８−７１０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に示されたものは、ヒータアセンブリ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設けることによって熱媒体流路を密閉しており、それらをボルトで締結した積層構造とされている。このため、熱媒体による内圧をボルトで受ける構成となり、受圧面積が熱媒体流通ボックスの平面面積に相当する大きさとなることから、高耐圧化には不向きな構造となっている。
【０００７】
特に、ハイブリッド車等では、エンジン駆動の機械式ポンプで熱媒体が循環されることから、該ポンプの圧力に対応して高耐圧化が求められるが、ボルト自体の強度アップ等で対応しなければならず、コストアップとなることは避けられなかった。また、伝熱性や耐圧強度の面から熱媒体流通ボックスや基板収容ボックスおよび蓋体をアルミ合金等の金属で構成しなければならず、軽量化には限界がある等の課題があった。
【０００８】
また、特許文献２に示されたものは、隔壁によって形成された加熱室にＰＴＣ加熱素子を挿入設置し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。
【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、高耐圧化の実現と加熱性能の向上および小型・軽量化を図ることができる熱媒体加熱装置およびそれを用いた車両用空気調和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、本発明の熱媒体加熱装置およびそれを用いた車両用空気調和装置は、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素子および電極板の両側を絶縁および熱伝導シートを介して外側からフィンを有する一対の放熱板で挟み込んで締め付けしたヒータアセンブリと、熱媒体入口および熱媒体出口が設けられるとともに、一端が開口されているボックス形状のハウジングと、を備え、前記ヒータアセンブリが、前記ハウジング内に前記一端開口部から挿入され、前記放熱板の一方に設けられている鍔部を介して前記ハウジングに前記開口を密閉するように固着されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、ＰＴＣ素子および電極板の両側を絶縁および熱伝導シートを介して外側からフィンを有する一対の放熱板で挟み込んで締め付けしたヒータアセンブリが、熱媒体入口および熱媒体出口が設けられるとともに、一端が開口されているボックス形状のハウジング内に一端開口部から挿入され、ヒータアセンブリの放熱板の一方に設けられている鍔部を介してハウジングに一端開口部を密閉するように固着された構成とされているので、ポンプを介して循環される熱媒体の内圧を受け、耐圧強度に影響を及ぼす受圧面をボックス形状のハウジングの一端開口部を密閉している放熱板の鍔部のみとし、その受圧面積を小さくできることから、鍔部を固着する部分の強度を抑えたまま、ハウジングを高耐圧化することができる。また、ヒータアセンブリをＰＴＣ素子および電極板の両側を一対の放熱板で挟み込んで締め付ける構成としていることから、ヒータアセンブリ内での接触熱抵抗を低減し、熱媒体に対する伝熱効率を高めることができる。このため、熱媒体加熱装置の高耐圧化を実現し、適用範囲を拡大することができるとともに、熱媒体加熱装置の加熱性能の向上および小型・軽量化を図ることができる。
【００１２】
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、前記鍔部が設けられている前記放熱板の一面には、前記ＰＴＣ素子および電極板を収容する凹部が形成され、該凹部内に前記ＰＴＣ素子および電極板が前記絶縁および熱伝導シートを介してその周囲をシール材で密封シールされた状態で設置されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、鍔部が設けられている放熱板の一面に、ＰＴＣ素子および電極板を収容する凹部が形成され、該凹部内にＰＴＣ素子および電極板が絶縁および熱伝導シートを介してその周囲をシール材で密封シールされた状態で設置されているので、ＰＴＣ素子および電極板を一対の放熱板間に凹部によって位置決めし、それらを互いに密着させて収容設置することができるとともに、Ｏリング等のシール材を介してＰＴＣ素子および電極板を熱媒体から密封シールして設置することができる。このため、放熱板に対する接触熱抵抗を低減してＰＴＣ素子の発熱を効率よく熱媒体に伝熱し、熱媒体加熱装置の加熱性能の向上と小型・軽量化を図ることができるとともに、ＰＴＣ素子および電極板等の電気系統を熱媒体から確実に密封シールし、熱媒体加熱装置の電気系統に対する信頼性を確保することができる。
【００１４】
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、前記鍔部の外表面側に基板収容ボックスが設けられ、該基板収容ボックス内に前記ＰＴＣ素子を制御する制御基板および半導体スイッチング素子等が収容設置されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、鍔部の外表面側に基板収容ボックスが設けられ、該基板収容ボックス内にＰＴＣ素子を制御する制御基板および半導体スイッチング素子等が収容設置されているので、ボックス形状のハウジングの一端部に基板収容ボックスを介して制御基板および半導体スイッチング素子等を設置することができ、従って、熱媒体加熱装置をコンパクトに構成することができる。また、放熱板に設けられている鍔部をヒートシンクとして基板収容ボックス内を効率よく冷却することができる。このため、車両に対する搭載性を高めることができるとともに、ＩＧＢＴ等からなる半導体スイッチング素子を熱媒体により鍔部を介して確実に所定温度以下に冷却することができる。
【００１６】
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、前記半導体スイッチング素子は、前記基板収容ボックス内において、前記放熱板の前記鍔部の外表面に設置されていることを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、半導体スイッチング素子が、基板収容ボックス内において、放熱板の鍔部の外表面に設置されているので、ＩＧＢＴ等の半導体スイッチング素子を熱媒体により放熱板の鍔部をヒートシンクとして直接冷却することができる。このため、半導体スイッチング素子に対する冷却効果を高め、熱媒体加熱装置の耐熱信頼性を一段と向上することができる。
【００１８】
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、前記基板収容ボックスは、樹脂製とされていることを特徴とする。
【００１９】
本発明によれば、基板収容ボックスが、樹脂製とされているので、アルミ合金等の金属製基板収容ボックスを用いたものに比べ、熱媒体加熱装置を軽量化することができる。このため、車両に対する搭載性を高め、電気自動車やハイブリッド車等の走行性能を向上することができる。
【００２０】
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、前記放熱板の鍔部には、前記凹部に連なる貫通路が設けられ、前記ＰＴＣ素子および電極板と前記制御基板および半導体スイッチング素子とが、前記貫通路を通して配線されたハーネスを介して電気的に接続されていることを特徴とする。
【００２１】
本発明によれば、放熱板の鍔部に、凹部に連なる貫通路が設けられ、ＰＴＣ素子および電極板と制御基板および半導体スイッチング素子とが、貫通路を通して配線されたハーネスを介して電気的に接続されているので、ハウジング内に挿入設置されたヒータアセンブリのＰＴＣ素子および電極板と、基板収容ボックス内に設置された制御基板および半導体スイッチング素子とを放熱板の鍔部に設けられている貫通路を介してハーネスにより簡易に電気的に接続することができる。このため、ＰＴＣ素子および電極板を熱媒体雰囲気となるハウジング内部に挿入設置したとしても配線経路が複雑化することはなく、熱媒体加熱装置を簡素に構成することができる。
【００２２】
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、前記放熱板は、アルミ合金製とされていることを特徴とする。
【００２３】
本発明によれば、放熱板が、アルミ合金製とされているので、軽量で熱伝導性のよいアルミ合金製の放熱板によりＰＴＣ素子の発熱を熱媒体に伝熱し、効率よく熱媒体を加熱することができるとともに、ヒータアセンブリを軽量化することができる。このため、熱媒体加熱装置の加熱性能の向上と小型・軽量化を図ることができる。
【００２４】
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、前記ハウジングは、樹脂製とされていることを特徴とする。
【００２５】
本発明によれば、ハウジングが、樹脂製とされているので、熱媒体加熱装置の構成部品で最も大きい熱媒体を流通するボックスまたはハウジングを、アルミ合金等の金属製ボックスまたはハウジングとしているものに対して、大幅に軽量化、低コスト化することができる。このため、車両に対する搭載性を高め、電気自動車やハイブリッド車等の走行性能を向上することができるとともに、コスト低減を図ることができる。
【００２６】
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、前記ハウジングは、平面視が長方形状で所定厚さ寸法を有するボックス形状とされ、前記開口が短辺側の一端部に設けられていることを特徴とする。
【００２７】
本発明によれば、ハウジングが、平面視が長方形状で所定厚さ寸法を有するボックス形状とされ、開口が短辺側の一端部に設けられているので、ポンプを介して循環される熱媒体の内圧を受け、耐圧強度に影響を及ぼす受圧面をボックス形状のハウジングの一端開口部を密閉している放熱板の鍔部のみとし、その受圧面積を縮小できることから、鍔部を固着する部分の強度を抑えたまま、ハウジングを高耐圧化することができる。このため、熱媒体加熱装置の高耐圧化を実現し、熱媒体ポンプがエンジン駆動となるハイブリッド車用の空気調和装置等にも適用範囲を拡大することができる。
【００２８】
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、前記熱媒体入口は、前記ハウジングの前記開口を密閉する前記放熱板の前記鍔部側に近い位置に設けられ、前記熱媒体出口は、前記熱媒体入口から離れた位置に設けられていることを特徴とする。
【００２９】
本発明によれば、熱媒体入口が、ハウジングの開口を密閉する放熱板の鍔部側に近い位置に設けられ、熱媒体出口が、熱媒体入口から離れた位置に設けられているので、基板収容ボックスが設けられている放熱板の鍔部側に近い位置において、熱媒体入口からハウジング内に加熱される前の比較的温度の低い熱媒体を導入することができ、該熱媒体を介して基板収容ボックス内に設置されている制御基板および半導体スイッチング素子等を効果的に冷却することができる。このため、基板収容ボックス内に収容されている制御基板および半導体スイッチング素子等を効率よく冷却し、その冷却効果を高めることができる。
【００３０】
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、前記放熱板のフィンは、前記熱媒体入口側から前記熱媒体出口側に向って湾曲状に形成されていることを特徴とする。
【００３１】
本発明によれば、放熱板のフィンが、熱媒体入口側から熱媒体出口側に向って湾曲状に形成されているので、熱媒体入口および熱媒体出口がハウジングの同一側面に設けられている場合においても、熱媒体入口からハウジング内に流入された熱媒体を熱媒体出口に向って湾曲状に形成されているフィンに沿って流通させることができる。このため、熱媒体入口と熱媒体出口間での熱媒体の圧力損失を低減し、熱媒体加熱装置の加熱性能を更に向上することができる。
【００３２】
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、前記ハウジングの前記熱媒体入口と前記熱媒体出口との間に、ハウジング内に流入された熱媒体の前記熱媒体出口へのバイパス流を阻止し、該熱媒体を前記放熱板のフィンに沿わせて流通させるバッフル壁が設けられていることを特徴とする。
【００３３】
本発明によれば、ハウジングの熱媒体入口と熱媒体出口との間に、ハウジング内に流入された熱媒体の熱媒体出口へのバイパス流を阻止し、該熱媒体を放熱板のフィンに沿わせて流通させるバッフル壁が設けられているので、熱媒体入口からハウジング内に流入された熱媒体をバッフル壁で熱媒体出口に向けて放熱板のフィンに沿わせて流通させ、フィンと十分接触させて加熱した後、熱媒体出口から流出させることができる。このため、ヒータアセンブリによる伝熱効率を高め、熱媒体加熱装置の加熱性能を更に向上することができる。
【００３４】
さらに、本発明にかかる車両用空気調和装置は、空気流路と、該空気流路に外気または車室内空気を循環させるブロアと、該ブロアの下流側に設けられている冷却器と、該冷却器の下流側に設けられている放熱器と、を備えている車両用空気調和装置において、前記放熱器に、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ことを特徴とする。
【００３５】
本発明によれば、空気流路中に設けられている放熱器に、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、熱媒体加熱装置によって加熱された熱媒体を放熱器に供給し、ブロアを介して循環される外気または車室内空気を加温する熱源とすることができる。従って、電気自動車やハイブリッド車等に適用して好適な軽量かつコンパクトで搭載性に優れた車両用空気調和装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明の熱媒体加熱装置によると、ポンプを介して循環される熱媒体の内圧を受け、耐圧強度に影響を及ぼす受圧面をボックス形状のハウジングの一端開口部を密閉している放熱板の鍔部のみとし、その受圧面積を小さくできることから、鍔部を固着する部分の強度を抑えたまま、ハウジングを高耐圧化することができる。また、ヒータアセンブリをＰＴＣ素子および電極板の両側を一対の放熱板で挟み込んで締め付ける構成としていることから、ヒータアセンブリ内での接触熱抵抗を低減し、熱媒体に対する伝熱効率を高めることができ、従って、熱媒体加熱装置の高耐圧化を実現し、適用範囲を拡大することができるとともに、熱媒体加熱装置の加熱性能の向上および小型・軽量化を図ることができる。
【００３７】
また、本発明の車両用空気調和装置によると、上述の熱媒体加熱装置で加熱された熱媒体を放熱器に供給し、ブロアを介して循環される外気または車室内空気を加温するための熱源とすることができるため、電気自動車やハイブリッド車等に適用して好適な軽量かつコンパクトで搭載性に優れた車両用空気調和装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る熱媒体加熱装置を適用した車両用空気調和装置の構成図である。
【図２】図１に示す熱媒体加熱装置の外観斜視図である。
【図３】図２に示す熱媒体加熱装置のＡ−Ａ縦断面相当図である。
【図４】図３に示す熱媒体加熱装置のヒータアセンブリの分解斜視図である。
【図５】図３に示す熱媒体加熱装置の基板収容ボックスの分解斜視図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る熱媒体加熱装置の放熱板の平面視図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る熱媒体加熱装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
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１０を適用した車両用空気調和装置１の全体構成図が示されている。
車両用空気調和装置１は、外気または車室内空気を取り込んで温調し、それを車室内に吹出す空気流路２を形成するケーシング３を備えている。
【００４０】
ケーシング３内には、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流を冷却する冷却器５と、冷却器５を流通して冷却された空気流を加熱する放熱器６と、放熱器６に流通される空気流量と放熱器６をバイパスして流通される空気流量との割合を調整し、その下流側で混合される空気流の温度を設定温度に調整するエアミックスダンパ７と、が設置されている。
【００４１】
ケーシング３の下流側には、図示省略の複数の空気吹出し流路と、該空気吹出し流路を選択的に開閉し、任意の空気吹出し流路を介して温度調整された空調風を車室内に吹出す複数の吹出しモード切替えダンパとが設けられている。冷却器５は、図示省略の冷媒圧縮機、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、該冷却器５を流通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等と共に熱媒体循環回路１１を構成し、熱媒体加熱装置１０により加熱された熱媒体がポンプ９を介して循環されることにより、該放熱器６を流通する空気を加温するものである。
【００４２】
図２には、熱媒体加熱装置１０の外観斜視図、図３には、そのＡ−Ａ縦断面相当図、図４には、ヒータアセンブリの分解斜視図、図５には、基板収容ボックスの分解斜視図が示されている。熱媒体加熱装置１０は、平面視が長方形状で所定厚さ寸法を有するボックス形状のハウジング１２と、このハウジング１２内に挿入設置されるヒータアセンブリ１６とを備えている。ハウジング１２は、樹脂材によって一体成形されたものであり、短辺側の一端部が開口され、その周囲に直交方向に立設されたフランジ１３が一体成形されたものである。
【００４３】
また、ハウジング１２の長辺側の一側面には、熱媒体入口１４と熱媒体出口１５とが設けられている。この熱媒体入口１４は、ハウジング１２の一端開口部に近い位置に設けられており、熱媒体出口１５は、熱媒体入口１４から離れたハウジング１２の他端側に設けられた構成とされている。
【００４４】
ヒータアセンブリ１６は、平板状に構成された長方形状の複数組のＰＴＣ素子および電極板１７（単に、ＰＴＣ素子１７と略称する場合もある。）と、ＰＴＣ素子および電極板１７を挟んでその上下両側に設けられる薄板状の一対の絶縁および熱伝導シート１８と、該絶縁および熱伝導シート１８を外側から挟み込む一対の放熱板１９，２０とから構成されている。一対の放熱板１９，２０は、アルミ合金製であり、外表面に平行に立設された多数のフィン２１，２２を有しており、その少なくとも一方の放熱板１９には、内面側にＰＴＣ素子および電極板１７と一対の絶縁および熱伝導シート１８とを積層して収容可能な略長方形状の凹部２３が形成されている。また、この凹部２３の周囲には、Ｏリング等のシール材２４を介装するシール溝２５が設けられている。
【００４５】
一対の放熱板１９，２０は、放熱板１９の凹部２３内にＰＴＣ素子および電極板１７と一対の絶縁および熱伝導シート１８を積層して収容し、シール溝２５にＯリング等のシール材２４を介装した状態で複数本のビス２６で締め付け固定されることによって、一組のヒータアセンブリ１６を構成している。放熱板１９の一端には、ハウジング１２の一端部に設けられているフランジ１３と相似形をなす鍔部２７が一体に形成されており、ヒータアセンブリ１６をハウジング１２内に一端開口部から挿入し、該フランジ１３と鍔部２７とをＯリング等のシール材２８を介してボルト２９で締結することにより、ハウジング１２とヒータアセンブリ１６とが一体に組み付けられるようになっている。
【００４６】
また、放熱板１９の鍔部２７には、凹部２３の一端側に連通される貫通路３０が設けられている。そして、この貫通路３０を通して放熱板１９，２０間の凹部２３内に設置されるＰＴＣ素子および電極板１７と、下記する基板収容ボックス３２内に設置される制御基板３４および半導体スイッチング素子３５とを電気的に接続するハーネス３１が配線されるように構成されている。
【００４７】
放熱板１９の鍔部２７の外表面側には、樹脂材により一体成形された基板収容ボックス３２がビス３３を介して一体に結合されている。この基板収容ボックス３２は、複数組のＰＴＣ素子および電極板１７をオンオフ制御する制御基板３４および半導体スイッチング素子３５等の電気系部品を設置する空間を形成するものであり、その内部には、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等の発熱部品で構成される半導体スイッチング素子３５が鍔部２７の外表面に設置されて収容されるとともに、制御基板３４がその長手方向に沿って収容設置されている。
【００４８】
以上に説明の構成により、本実施形態の車両用空気調和装置１および熱媒体加熱装置１０によれば、以下の作用効果を奏する。
上記車両用空気調和装置１において、ブロア４によって吸い込まれた外気または車室内空気は、冷却器５に向って圧送され、冷却器５で内部を流通する冷媒と熱交換されることにより冷却される。この冷却空気は、エアミックスダンパ７により分流され、一部は放熱器６側に流通されるとともに、他の一部は放熱器６をバイパスして流通される。放熱器６において加温された空気は、下流側で放熱器６をバイパスした空気と混合され、設定温度に調整された後、車室内に吹出される。これによって、車室内の温調に供される。
【００４９】
放熱器６での空気の加温は、熱媒体循環回路１１を循環される高温の熱媒体からの放熱によって行われる。この熱媒体循環回路１１内の熱媒体は、タンク８からポンプ９を介して熱媒体加熱装置１０に供給され、ＰＴＣ素子１７等により構成されているヒータアセンブリ１６で８０℃程度に加熱された後、放熱器６に供給される。この高温熱媒体は、放熱器６内を循環する間に冷却器５によって冷却除湿された空気と熱交換され、該空気に放熱して温度降下された後、タンク８に戻る。この繰り返しによって、放熱器６による空気の加温作用が継続される。
【００５０】
熱媒体加熱装置１０では、ハウジング１２に設けられている熱媒体入口１４から温度の低い熱媒体が流入され、この熱媒体は、ヒータアセンブリ１６を構成している一対の放熱板１９，２０の多数のフィン２１，２２間を流通される間に放熱板１９，２０およびフィン２１，２２と接触して８０℃程度の高温熱媒体に加熱昇温され、熱媒体出口１５を経て熱媒体循環回路１１に流出される。
【００５１】
然して、上記熱媒体加熱装置１０は、ＰＴＣ素子および電極板１７の両側を絶縁および熱伝導シート１８を介して外側からフィン２１，２２を有する一対の放熱板１９，２０により挟み込んで締め付けしたヒータアセンブリ１６を、熱媒体入口１４および出口１５が設けられるとともに、一端が開口されているボックス形状に樹脂材で一体成形されたハウジング１２内に一端開口部から挿入し、ヒータアセンブリ１６の放熱板１９に設けられている鍔部２７を介してハウジング１２の一端開口部を密閉するように固着した構成とされている。
【００５２】
このため、ポンプ９を介して循環される熱媒体の内圧を受け、耐圧強度に影響を及ぼす受圧面をボックス形状のハウジング１２の一端開口部を密閉している放熱板１９の鍔部２７のみとすることができる。この鍔部２７は、平面視が長方形状で所定厚さ寸法を有するボックス形状とされたハウジング１２の短辺側の一端部に設けられている開口を密閉する大きさとされており、その受圧面積を可及的に小さくできることから、鍔部２７を固着する部分の強度を抑えたまま、ハウジング１２としての耐圧強度を高め、高耐圧化することができる。
【００５３】
その結果、熱媒体加熱装置１０の高耐圧化を実現し、熱媒体ポンプ９がエンジン駆動方式となるハイブリッド車用の空気調和装置１等にも適用範囲を拡大することができるとともに、熱媒体加熱装置１０の加熱性能の向上および小型・軽量化を図ることができる。また、かかる熱媒体加熱装置１０を用いることによって、電気自動車やハイブリッド車等に適用して好適な軽量かつコンパクトで搭載性に優れた車両用空気調和装置１を提供することができる。
【００５４】
また、鍔部２７が設けられている放熱板１９の一面に、ＰＴＣ素子および電極板１７を収容する凹部２３を形成し、該凹部２３内にＰＴＣ素子および電極板１７を絶縁および熱伝導シート１８を介してその周囲をＯリング等のシール材２４で密封シールした状態で収容設置しているため、ＰＴＣ素子および電極板１７を一対の放熱板１９，２０間に凹部２３で位置決めし、ＰＴＣ素子および電極板１７と絶縁および熱伝導シート１８および放熱板１９，２０を互いに密着させて設置することができるとともに、シール材２４を介してＰＴＣ素子および電極板１７を熱媒体から密封シールして収容設置することができる。
【００５５】
これによって、放熱板１９，２０に対する接触熱抵抗を低減してＰＴＣ素子１７の発熱を効率よく熱媒体に伝熱し、熱媒体加熱装置１０の加熱性能の向上と小型・軽量化を図ることができるとともに、ＰＴＣ素子および電極板１７等の電気系統を熱媒体から確実に密封シールし、熱媒体加熱装置１０の電気系統に対する信頼性を確保することができる。
【００５６】
さらに、鍔部２７の外表面側に基板収容ボックス３２が設けられ、該基板収容ボックス３２内にＰＴＣ素子１７を制御する制御基板３４およびＩＧＢＴ等の半導体スイッチング素子３５が収容設置されているため、ボックス形状のハウジング１２の一端部に基板収容ボックス３２を介して制御基板３４および半導体スイッチング素子３５等を設置することができ、熱媒体加熱装置１０をコンパクトに構成することができる。また、放熱板１９に設けられている鍔部２７をヒートシンクとして基板収容ボックス３２内を効率よく冷却することができる。従って、車両に対する搭載性を高めることができるとともに、ＩＧＢＴ等からなる半導体スイッチング素子３５を熱媒体によって確実に所定温度以下に冷却することができる。
【００５７】
特に、半導体スイッチング素子３５が、基板収容ボックス３２内において、放熱板１９の鍔部２７の外表面に設置されているので、発熱部品であるＩＧＢＴ等の半導体スイッチング素子３５を熱媒体により放熱板１９の鍔部２７をヒートシンクとして直接冷却することができる。このため、半導体スイッチング素子３５に対する冷却効果を高め、熱媒体加熱装置１０の耐熱信頼性を一段と向上することができる。
【００５８】
また、ハウジング１２および基板収容ボックス３２が、共に樹脂材による一体成形品とされているため、アルミ合金等の金属製のハウジングや基板収容ボックスを用いたものに比べて、熱媒体加熱装置１０を大幅に軽量化することができる。従って、車両に対する搭載性を高め、電気自動車やハイブリッド車等の走行性能の向上に寄与することができるとともに、コスト低減を図ることができる。同様に、放熱板１９，２０をアルミ合金製としているため、軽量で熱伝導性のよいアルミ合金製の放熱板１９，２０を介してＰＴＣ素子１７の発熱を熱媒体に伝熱し、効率よく熱媒体を加熱することができるとともに、ヒータアセンブリ１６を軽量化することができる。従って、熱媒体加熱装置１０の加熱性能の向上と小型・軽量化を図ることができる。
【００５９】
また、放熱板１９の鍔部２７には、凹部２３に連通された貫通路３０が設けられ、ＰＴＣ素子および電極板１７と制御基板３４および半導体スイッチング素子３５とを電気的に接続するハーネス３１を、該貫通路３０を介して配線する構成としているため、ハウジング１２内に挿入設置されたヒータアセンブリ１６のＰＴＣ素子および電極板１７と、基板収容ボックス３２内に設置された制御基板３４および半導体スイッチング素子３５とを放熱板１９の鍔部２７に設けられている貫通路３０を介してハーネス３１により簡易に電気的に接続することができる。このため、ＰＴＣ素子および電極板１７を熱媒体雰囲気となるハウジング１２内部に挿入設置したとしても配線経路が複雑化されることはなく、熱媒体加熱装置１０を簡素に構成することができる。
【００６０】
さらに、本実施形態では、熱媒体入口１４が、ハウジング１２の開口を密閉する放熱板１９の鍔部２７側に近い位置に設けられ、熱媒体出口１５が、熱媒体入口１４から離れた位置に設けられているため、基板収容ボックス３２が設けられている放熱板１９の鍔部２７側に近い位置において、熱媒体入口１４からハウジング１２内に加熱される前の比較的温度の低い熱媒体を導入することができ、この熱媒体を介して基板収容ボックス３２内に設置されている制御基板３４および半導体スイッチング素子３５等を効果的に冷却することができる。従って、基板収容ボックス３２内に収容されている制御基板３４および半導体スイッチング素子３５等を効率よく冷却し、その冷却効果を高めることができる。
【００６１】
［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、放熱板１９，２０に設けられているフィン２１Ａ，２２Ａ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。
本実施形態では、図６に示されるように、放熱板１９，２０の外表面に設けられるフィン２１Ａ，２２Ａが、熱媒体入口１４側から熱媒体出口１５側に向って滑らかに凸状に湾曲された形状とされている。
【００６２】
このように、放熱板１９，２０のフィン２１Ａ，２２Ａを、熱媒体入口１４側から熱媒体出口１５側に向って凸状に湾曲された形状とすることにより、熱媒体入口１４および熱媒体出口１５がハウジング１２の同一側面に設けられている場合においても、熱媒体入口１４からハウジング１２内に流入された熱媒体を熱媒体出口１５に向って滑らかに凸状に湾曲されているフィン２１Ａ，２２Ａに沿って流通させることができる。このため、熱媒体入口１４と熱媒体出口１５間での熱媒体の圧力損失を低減し、熱媒体加熱装置１０の加熱性能を更に向上することができる。
【００６３】
［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。
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、ハウジング１２内にバッフル壁３６を設けている点が異なる。その他の点については、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。
本実施形態では、図７に示されるように、ハウジング１２内の熱媒体入口１４および熱媒体出口１５が設けられている側面側において、熱媒体入口１４から流入した熱媒体がヒータアセンブリ１６をバイパスして熱媒体出口１５側に流通するバイパス流を阻止するバッフル壁３６をハウジング１２内に設け、熱媒体を放熱板１９，２０のフィン２１，２２に沿わせて流通させるようにしている。
【００６４】
上記のように、ハウジング１２内の熱媒体入口１４と熱媒体出口１５との間に、ハウジング１２内に流入した熱媒体の熱媒体出口１５へのバイパス流を阻止し、該熱媒体を放熱板１９，２０のフィン２１，２２に沿わせて流通させるバッフル壁３６を設けることによって、熱媒体入口１４からハウジング１２内に流入された熱媒体をバッフル壁３６により熱媒体出口１５に向けて放熱板１９，２０のフィン２１，２２に沿わせて流通させ、フィン２１，２２と十分接触させて加熱した後、熱媒体出口１５から外部に流出させることができる。従って、ヒータアセンブリ１６による伝熱効率を高め、熱媒体加熱装置１０の加熱性能を更に向上することができる。
【００６５】
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、一方の放熱板１９のみに凹部２３を設けた例について説明したが、他方の放熱板２０にも凹部を設けた構成としてもよい。また、一対の絶縁および熱伝導シート１８については、それぞれを一体化したシートとしても、別体化したシートとしてもよい。
【００６６】
さらに、上記実施形態では、制御基板３４を放熱板１９の鍔部２７の外表面側に設けた基板収容ボックス３２内に収容設置している例について説明したが、制御基板３４の寸法が大きく、該基板収容ボックス３２内に収容しきれない場合は、ハウジング１２の長方形状の広い上面等に収容部を設けて制御基板３４を設置するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１  車両用空気調和装置
２  空気流路
４  ブロア
５  冷却器
６  放熱器
１０  熱媒体加熱装置
１１  熱媒体循環路
１２  ハウジング
１４  熱媒体入口
１５  熱媒体出口
１６  ヒータアセンブリ
１７  ＰＴＣ素子および電極板
１８  絶縁および熱伝導シート
１９，２０  放熱板
２１，２１Ａ，２２，２２Ａ  フィン
２３  凹部
２４  シール材
２７  鍔部
３０  貫通路
３１  ハーネス
３２  基板収容ボックス
３４  制御基板
３５  半導体スイッチング素子
３６  バッフル壁
【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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