(57)【要約】【課題】扁平熱交チューブ側とケーシング側との間の熱膨張差を吸収し、許容値を超える応力がかかったり、シール性が低下したりする等の課題を解消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】ケーシング１１と、複数枚の扁平熱交チューブ１２と、その扁平チューブ部間に組み込まれるＰＴＣヒータと、扁平熱交チューブ１２およびＰＴＣヒータを一面側からケーシング１１の内面に押圧し固定する熱交押え部材１５と、を備えている熱媒体加熱装置１０であって、扁平熱交チューブ１２側の温度と、熱交押え部材１５が締め付け固定されるケーシング１１の固定部位１１Ｄの温度との温度差を縮小化する手段２８が設けられている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱媒体の出・入口路が設けられているケーシングと、
該ケーシングの熱媒体出・入口路と連通され、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、
前記ケーシングの固定部位に締め付け固定され、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の内面に押圧して密着させる熱交押え部材と、を備え、
前記ＰＴＣヒータにより加熱される前記扁平熱交チューブ側の温度と、前記熱交押え部材が締め付け固定される前記ケーシングの固定部位の温度との温度差を縮小化する手段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】
前記温度差を縮小化する手段は、前記ケーシングの固定部位に設けられ、前記扁平熱交チューブ内を流通する熱媒体の一部を流通する熱媒体流通路により構成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】
前記複数枚の扁平熱交チューブは、前記入口ヘッダ部および出口ヘッダ部の連通孔周りにシール材を介装し、該シール材を前記熱交押え部材の押圧力により密着させて前記連通孔周りをシールし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】
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ないし請求項３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。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素子を挿入設置し、該ＰＴＣ素子によって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。
【０００３】
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。
【０００４】
しかし、特許文献１のものでは、伝熱面となる隔壁間にＰＴＣ素子を密着させて挿入設置するのは難しく、隔壁とＰＴＣ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。
【０００５】
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ヒータとを交互に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むようにした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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−７１０６号公報
【特許文献２】特開２００８−５６０４４号公報
【特許文献３】特許第４１００３２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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たエレメントを用いるものでは、それを押圧して組み付けることにより、両者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る。しかるに、扁平熱交チューブとＰＴＣヒータとを多層に順次積層するには、扁平熱交チューブに設けられている入口ヘッダ部および出口ヘッダ部の連通穴周りをＯリング等のシール材でシールしなければならず、出・入口ヘッダ部を押圧してシール材を密着させる必要がある。このため、押圧用の部材を介して扁平熱交チューブおよびＰＴＣヒータと共に出・入口ヘッダ部を締め付け固定している。この場合、押圧用の部材は上記エレメントが組み込まれるケーシング側に締め付け固定されることになる。
【０００８】
一方、ＰＴＣヒータに通電して熱媒体を加熱する際、ＰＴＣヒータによって加熱される扁平熱交チューブ側とケーシング側の押圧用部材を締め付け固定する部位との間に温度差が発生する。この温度差による熱膨張差によって、押圧用の部材やケーシングに対して許容値を超える応力がかかったり、あるいはシール材を押圧して密着させるための押圧力が不安定化し、シール性が低下したりする場合がある等の課題があった。
【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、扁平熱交チューブ側とケーシング側との間の熱膨張差を吸収し、許容値を超える応力がかかったり、シール性が低下したりする等の課題を解消し、製品品質および信頼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。
【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、熱媒体の出・入口路が設けられているケーシングと、該ケーシングの熱媒体出・入口路と連通され、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、前記ケーシングの固定部位に締め付け固定され、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の内面に押圧して密着させる熱交押え部材と、を備え、前記ＰＴＣヒータにより加熱される前記扁平熱交チューブ側の温度と、前記熱交押え部材が締め付け固定される前記ケーシングの固定部位の温度との温度差を縮小化する手段が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、ケーシングの熱媒体出・入口路と連通され、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、その扁平チューブ部間に組み込まれるＰＴＣヒータと、ケーシングの固定部位に対して扁平熱交チューブおよびＰＴＣヒータを一面側からケーシングの内面に押圧して密着させる熱交押え部材と、を備えた熱媒体加熱装置にあって、ＰＴＣヒータにより加熱される扁平熱交チューブ側の温度と、熱交押え部材が締め付け固定されるケーシングの固定部位の温度との温度差を縮小化する手段が設けられているため、ＰＴＣヒータに通電して熱媒体を加熱する加熱運転時、ＰＴＣヒータによって加熱される扁平熱交チューブ側の温度と、ケーシング側の熱交押え部材を締め付け固定している固定部位の温度との温度差を縮小化する手段を介して小さくすることにより、各々の部位で発生する熱膨張の差を小さくするができる。従って、扁平熱交チューブ側の温度と、ケーシングの固定部位の温度との温度差により熱膨張差が発生し、熱交押え部材やケーシングに許容値を超える応力がかかり、あるいは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しているシール材の押圧が不安定化してシール性が低下する等の課題を解消し、熱媒体加熱装置の製品品質および信頼性の向上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、前記温度差を縮小化する手段は、前記ケーシングの固定部位に設けられ、前記扁平熱交チューブ内を流通する熱媒体の一部を流通する熱媒体流通路により構成されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、温度差を縮小化する手段が、ケーシングの固定部位に設けられ、扁平熱交チューブ内を流通する熱媒体の一部を流通する熱媒体流通路により構成されているため、ケーシングの固定部位に設けられている熱媒体流通路に、扁平熱交チューブ内を流通する／または流通した熱媒体を流通することによって、ケーシング側の固定部位の温度を扁平熱交チューブ側の温度に近づけることができる。従って、両部位での熱膨張差を小さくし、過大な熱膨張差の発生を阻止することによって、熱交押え部材やケーシングにかかる応力を軽減することができるとともに、扁平熱交チューブの出・入口ヘッダ部の連通穴の周りをシールしているシール材の押圧力を安定化し、シール性の低下を防止することができる。
【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、前記複数枚の扁平熱交チューブは、前記入口ヘッダ部および出口ヘッダ部の連通孔周りにシール材を介装し、該シール材を前記熱交押え部材の押圧力により密着させて前記連通孔周りをシールしていることを特徴とする。
【００１５】
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孔周りにシール材を介装し、該シール材を熱交押え部材の押圧力により密着させて前記連通孔周りをシールしているため、扁平熱交チューブの出・入口ヘッダ部の連通孔周りにシール材を介装して複数枚の扁平熱交チューブを積層することにより、扁平熱交チューブ間に対するＰＴＣヒータの組み込みを容易化し、それを熱交押え部材で押圧して密着させることによって、扁平熱交チューブとＰＴＣヒータとの間の伝熱効率を高めることができるとともに、シール材によるシール性を確保することができ、しかもその扁平熱交チューブ側の温度と、熱交押え部材を締め付け固定する固定部位の温度との温度差を縮小化する手段により小さくし、両部位の熱膨張差を小さくすることにより、熱交押え部材を介して一定の押圧力で安定的に扁平熱交チューブを押圧することができる。従って、Ｏリングや液状ガスケット等のシール材による連通孔周りの密着シールを安定化し、熱媒体の漏れ防止に対する信頼性を確保することができる。
【００１６】
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。
【００１７】
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、扁平熱交チューブ側の温度と、熱交押え部材を固定するケーシングの固定部位の温度との温度差による熱膨張差に起因して発生する不具合を解消し、製品品質および信頼性の向上を図った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することができるとともに、熱媒体漏れ等を解消し、車両用空調装置の信頼性を向上することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の熱媒体加熱装置によると、ＰＴＣヒータに通電して熱媒体を加熱する加熱運転時、ＰＴＣヒータにより加熱される扁平熱交チューブ側の温度と、ケーシング側の熱交押え部材を締め付け固定している固定部位の温度との温度差を縮小化する手段を介して小さくすることにより、各部位で発生する熱膨張の差を小さくするができるため、扁平熱交チューブ側の温度と、ケーシングの固定部位の温度との温度差により熱膨張差が発生し、熱交押え部材やケーシングに許容値を超える応力がかかり、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しているシール材の押圧が不安定化してシール性が低下する等の課題を解消し、熱媒体加熱装置の製品品質および信頼性の向上を図ることができる。
【００１９】
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対して供給する熱媒体を、扁平熱交チューブ側の温度と、熱交押え部材を固定するケーシングの固定部位の温度との温度差による熱膨張差に起因して発生する不具合を解消し、製品品質および信頼性の向上を図った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することができるとともに、熱媒体漏れ等を解消し、車両用空調装置の信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】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２】図１に示す熱媒体加熱装置の分解斜視図である。
【図３】図２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４】図３に示す熱媒体加熱装置の短辺方向に沿う縦断面相当図である。
【図５】図３に示す熱媒体加熱装置の熱交押え部材を締め付け固定する部位の縦断面相当図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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、そのアッパケースを外した状態の平面図、図４には、図３の短辺方向に沿う縦断面相当図、図５には、熱交押え部材を締め付け固定する部位の縦断面相当図が示されている。
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上に一対のスペーサ部材１６を介して配設された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。
【００２５】
ケーシング１１は、上半部と下半部とに２分割されている箱形構成のケーシングとされており、下半部に位置されるロアケース１１Ａに対して、図示省略された上半部に位置される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、一体化される構成とされている。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、一対のスペーサ部材１６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。
【００２６】
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および扁平熱交チューブ１２内を流通し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（固定部位）１１Ｄが、４箇所に上方に突出されるように一体成形されている。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を構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。なお、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。
【００２７】
さらに、ロアケース１１Ａの下面には、電源ハーネス１８および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にコネクタ接続可能とされている。
【００２８】
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）２０を含む制御回路２１が表面実装され、その制御回路２１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２０が実装される部位に対応して、基板両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。
【００２９】
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２および図４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、その扁平熱交チューブ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。
【００３０】
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た扁平チューブ部１２Ａと、その両端部分に形成された熱媒体が流入する入口ヘッダ部１２Ｂおよび熱媒体が流出する出口ヘッダ部１２Ｃとを備えた構成とされており、更に扁平チューブ部１２Ａ内には、波板状のインナーフィン（図示省略）が挿入され、該扁平チューブ部１２Ａ内に複数の熱媒体流通路が形成されるようになっている。
【００３１】
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、その両端の入口ヘッダ部１２Ｂおよび出口ヘッダ部１２Ｃ同士が互いにＯリング等のシール材２７（図５参照）を介して密接され、入口ヘッダ部１２Ｂおよび出口ヘッダ部１２Ｃ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内の下面に組み込まれ、後述するようにロアケース１１Ａのボス部１１Ｄ（４箇所）に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の下面に向けて押圧固定されるように構成されている。
【００３２】
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）２３の上下両面に、それぞれ電極板２４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間に各々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の下面に向け押圧固定されるように構成されている。
【００３３】
電極板２４は、ＰＴＣ素子２３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、矩形状を呈するアルミ合金製板材等により構成されている。この電極板２４は、ＰＴＣ素子２３を挟んでその両面に、ＰＴＣ素子２３の上面に接するように一枚、ＰＴＣ素子２３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２４によって、ＰＴＣ素子２３が上下両面から挟み込まれるようになっている。
【００３４】
さらに、ＰＴＣ素子２３の上面側に配置される電極板２４は、その上面が絶縁シートを介して扁平熱交チューブ１２の下面に接するように配設され、ＰＴＣ素子２３の下面側に配置される電極板２４は、その下面が絶縁シートを介して扁平熱交チューブ１２の上面に接するように配設されている。本実施形態において、電極板２４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。
【００３５】
これら４枚の電極板２４は、各扁平熱交チューブ１２の扁平チューブ部１２Ａと略同一形状とされており、各々の長辺側に１つの端子２４Ａが一体に設けられている。この端子２４Ａは、各電極板２４を積層させたとき、重ならないように、電極板２４の長辺に沿って配置されている。つまり、各電極板２４に設けられている端子２４Ａ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２４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２４Ａは、電極板２４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にネジ等を介して接続可能な構成とされている。
【００３６】
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１１Ｄ（４箇所）に４個のネジ２５により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１２Ｂおよび出口ヘッダ部１２Ｃ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１２ＡとＰＴＣヒータ１３の上下面同士がそれぞれ密着状態とされるようになっている。
【００３７】
これによって、ケーシング１１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１２Ｂから扁平チューブ部１２Ａ内へと導かれ、この扁平チューブ部１２Ａ内を流通する過程において、ＰＴＣヒータ１３により加熱昇温されて各出口ヘッダ部１２Ｃに流出し、そこからロアケース１１Ａの熱媒体出口路１１Ｃ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）を介して放熱器６に供給されるようになっている。
【００３８】
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２０を銅やアルミ等の高熱伝導性材からなる熱貫通部２２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、入口ヘッダ部１２Ｂおよび出口ヘッダ部１２Ｃ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２５を介してケーシング１１のボス部１１Ｄに締め付け固定されるように構成されている。
【００３９】
一対のスペーサ部材１６は、熱交押え部材１５を止めるネジ２５の位置が上記位置に制約されたとき、熱交押え部材１５の上面側に配設される制御基板１７との干渉を避けるために介装されるものである。このスペーサ部材１６のうち、少なくとも制御基板１７上に実装されている発熱性電気部品２０と対応する位置側のスペーサ部材１６は、例えばアルミ合金製板材等の高熱伝導性材とされ、発熱性電気部品２０からの熱を、制御基板１７を貫通する熱貫通部を介して熱交押え部材１５に伝熱可能な構成とされている。なお、他のスペーサ部材１６は、樹脂材等としてもよい。
【００４０】
制御基板１７は、熱交押え部材１５の上面側に一対のスペーサ部材１６を介装して複数個のネジ２６によりネジ止め固定され、その熱貫通部２２が高熱伝導性材とされたスペーサ部材１６と接触されるように配設されている。そして、この制御基板１７の端子台１７Ａに、２又状に分岐された電源ハーネス１８が接続されるとともに、ＬＶハーネス１９がコネクタ接続され、更に端子台１７Ｂに、ＰＴＣヒータ１３の電極板２４から延長されているＬ字状の端子２４Ａがネジ等を介して直接接続されることにより、制御基板１７が熱交押え部材１５上に組み込まれ、ケーシング１１内に収容設置されるようになっている。
【００４１】
さらに、本実施形態においては、ＰＴＣヒータ１３の発熱を伝熱して循環される熱媒体を加熱する扁平熱交チューブ１２側の温度と、熱交押え部材１５を締め付け固定するケーシング１１側のボス部（固定部位）１１Ｄの温度との温度差をできる限り小さくし、両部位の温度差により発生する熱膨張差を極力小さくできるようにするため、扁平熱交チューブ１２側の温度と、ボス部（固定部位）１１Ｄの温度との温度差を縮小化する手段（温度差縮小化手段）２８が設けられている。
【００４２】
この温度差縮小化手段２８は、図５に示されるように、ケーシング１１に設けられている熱媒体入口路１１Ｂを介して扁平熱交チューブ１２の入口ヘッダ部１２Ｂの導入される熱媒体および扁平熱交チューブ１２の扁平チューブ部１２Ａを循環して出口ヘッダ部１２Ｃから熱媒体出口路１１Ｃに導出される熱媒体の一部を、熱媒体流通路２９を介してケーシング１１側のボス部（固定部位）１１Ｄに設けられている熱媒体流通路３０に流通する熱媒体流通路２９，３０よって構成され、熱媒体を介してボス部（固定部位）１１Ｄ側の温度を扁平熱交チューブ１２側の温度に近づけ、両部位の温度差を最小化するためのものである。
【００４３】
なお、上記の熱媒体流通路２９は、ケーシング１１の底面にシール材３１を介して取り付けられる通路部材３２により形成されているが、この通路部材３２をケーシング１１の底面に設けられている熱媒体入口路１１Ｂおよび熱媒体出口路１１Ｃと一体化し、ケーシング１１に組み付ける構成としてもよい。
【００４４】
また、制御基板１７上に表面実装されるパワートランジスタ等の複数の発熱性電気部品２０は、ケーシング１１内に収容設置された状態でロアケース１１Ａに設けられている熱媒体入口路１１Ｃに近い側、すなわち熱交換モジュール１４を構成している複数枚の扁平熱交チューブ１２の入口ヘッダ部１２Ｂ側に対応して配設されており、制御基板１７の両面に貫通されている熱貫通部２２が、入口ヘッダ部１２Ｂに流入される加熱前の比較的温度の低い熱媒体により冷却される熱交押え部材１５および高熱伝導性材とされたスペーサ部材１６を介して冷却されるようになっている。
【００４５】
また、上記熱媒体加熱装置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で押圧して締め付け固定することにより組み立てられるものであり、これによって、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状態にして組み込むことができる。
【００４６】
そして、熱交押え部材１５の上面に、スペーサ部材１６を介装して制御基板１７をネジ止め固定し、制御基板１７に対して電気系統の結線を行った後、その上部覆う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。この熱媒体加熱装置１０は、熱媒体入口路１１Ｂを介して入口ヘッダ部１２Ｂに流入した熱媒体を複数枚の扁平熱交チューブ１２に流通し、ＰＴＣヒータ１３で加熱した後、出口ヘッダ部１２Ｃ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内を循環される熱媒体の加熱に供することができる。
【００４７】
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１２Ａ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とを、それぞれ互いに密着させて組み込むことが可能となる。
【００４８】
これによって、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、その平面面積を可及的に小さくし、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。
【００４９】
また、上記熱媒体加熱装置１０にあって、多層に積層された複数枚の扁平熱交チューブ１２および複数組のＰＴＣヒータ１３を押圧して締め付け固定する熱交押え部材１５がネジ止めされるケーシング１１側のボス部（固定部位）１１Ｄの温度を、ＰＴＣヒータ１３によって加熱される扁平熱交チューブ１２側の温度に近づけ、その温度差をできる限り小さくするため、熱交押え部材１５を締め付け固定するボス部１１Ｄに対して、扁平熱交チューブ１２内を流通／または流通した熱媒体の一部を流通する熱媒体流通路２９，３０からなる温度差縮小化手段２８を設けた構成としている。
【００５０】
このため、ＰＴＣヒータ１３に通電して熱媒体を加熱する加熱運転時、温度差縮小化手段２８により熱媒体を仲介媒体として、ＰＴＣヒータ１３により加熱される扁平熱交チューブ１２側の温度と、ケーシング１１の熱交押え部材１５を締め付け固定するボス部１１Ｄ側の温度との温度差を極力小さくし、各々の部位で発生する熱膨張の差を小さくするができる。つまり、扁平熱交チューブ１２内を流通する／または流通した熱媒体の一部を熱媒体流通路２９，３０に流通することによって、ボス部１１Ｄの温度を扁平熱交チューブ１２側の温度に近づけることができる。
【００５１】
これによって、扁平熱交チューブ１２側の温度と、ケーシング１１のボス部１１Ｄ側の温度との温度差により熱膨張差が発生し、熱交押え部材１５やケーシング１１に対して許容値を超える応力がかかったり、あるいは扁平熱交チューブ１２の出・入口ヘッダ部１２Ｂ，１２Ｃの連通穴周りをシールしているシール材１７の押圧が不安定化してシール性が低下したりする等の課題を解消し、熱媒体加熱装置１０の製品品質の向上、信頼性の向上を図ることができる。
【００５２】
また、温度差縮小化手段２８を、扁平熱交チューブ１２内を流通／または流通した熱媒体の一部をボス部１１Ｄに流通する熱媒体流通路２９，３０を設けることによって簡易に構成することができるため、構成が格別複雑化することがなく、簡易な手段で過大な熱膨張差の発生を阻止することにより、熱交押え部材１５やケーシング１１にかかる応力を軽減することができるとともに、扁平熱交チューブ１２の出・入口ヘッダ部１２Ｂ，１２Ｃの連通穴周りをシールしているシール材２７の押圧力を安定化し、シール性の低下を防止することができる。
【００５３】
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１２が、入口ヘッダ部１２Ｂおよび出口ヘッダ部１２Ｃの連通孔周りにＯリングや液状ガスケット等のシール材２７を介装し、該シール材２７を熱交押え部材１５の押圧力により密着させて連通孔周りをシールする構成としている。このため、入口ヘッダ部１２Ｂおよび出口ヘッダ部１２Ｃの連通孔周りにシール材２７を介装しながら複数枚の扁平熱交チューブ１２を積層することによって、扁平熱交チューブ１２間に対するＰＴＣヒータ１３の組み込みを容易化し、それを熱交押え部材１５で押圧して密着させることにより、扁平熱交チューブ１２とＰＴＣヒータ１３との間の伝熱効率を高めることができるとともに、シール材２７によるシール性を確保することができる。
【００５４】
しかも、その扁平熱交チューブ１２側の温度と、熱交押え部材１５を締め付け固定するボス部（固定部位）１１Ｄ側の温度との温度差を、温度差縮小化手段２８を設けることにより小さくし、両部位の熱膨張差を小さくすることによって、熱交押え部材１５を介して一定の押圧力で安定的に扁平熱交チューブ１２を押圧することができる。従って、Ｏリングや液状ガスケット等のシール材２７による連通孔周りの密着シールを安定化し、熱媒体の漏れ防止に対する信頼性を確保することができる。
【００５５】
また、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、扁平熱交チューブ１２側の温度と、ケーシング１１のボス部（固定部位）１１Ｄ側の温度との温度差による熱膨張差に起因して発生する不具合を解消し、製品品質および信頼性を向上した小型高性能の熱媒体加熱装置１０を介して加熱し、供給することができるため、車両用空調装置１の暖房性能の向上、安定化を図ることができるとともに、熱媒体漏れ等を解消し、車両用空調装置１の信頼性を向上することができる。
【００５６】
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。
【００５７】
さらに、上記実施形態では、一端側に熱媒体の入口ヘッダ部１２Ｂ、他端側に出口ヘッダ部１２Ｃを設けた扁平熱交チューブ１２を用いた例について説明したが、扁平熱交チューブ１２は、一端側に入口ヘッダ部１２Ｂと出口ヘッダ部１２Ｃとを並設し、その間を他端側で折り返すＵターン流路を形成した扁平チューブ１２Ａで繋いだ構成の扁平熱交チューブとしてもよい。また、入口ヘッダ部１２Ｂおよび出口ヘッダ部１２Ｃの連通穴周りをシールするシール材２７は、Ｏリング以外に、例えば液状ガスケット等を用いてもよい。
【符号の説明】
【００５８】
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
１１Ｄ  ボス部（固定部位）
１２  扁平熱交チューブ
１２Ａ  扁平チューブ部
１２Ｂ  入口ヘッダ部
１２Ｃ  出口ヘッダ部
１３  ＰＴＣヒータ
１５  熱交押え部材
２７  シール材
２８  温度差縮小化手段
２９，３０  熱媒体流通路（温度差縮小化手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2013159134.tif 000006
【図５】
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