DE102013001626A1

DE102013001626A1 - HEIZMEDIUM-HElZVORRICHTUNG UND DAMIT AUSGESTATTETE FAHRZEUGKLIMAANLAGE

Info

Publication number: DE102013001626A1
Application number: DE102013001626A
Authority: DE
Inventors: Satoshi Kominami; Naoto Kunieda
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Automotive Thermal Systems Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Thermal Systems Ltd
Priority date: 2012-02-01
Filing date: 2013-01-30
Publication date: 2013-08-01
Also published as: JP5979892B2; CN103241101B; US20130192796A1; JP2013159135A; CN103241101A; US9377244B2

Abstract

Die Heizmedium-Heizvorrichtung umfasst ein Gehäuse, in dem die flachen Wärmeaustauschrohre 12 und die PTC-Heizelemente 13 in mehreren Lagen gestapelt und eingebaut sind, sowie ein Steuersubstrat des PTC-Heizelements 13, das in das Gehäuse eingebaut ist. In der Heizmedium-Heizvorrichtung, bei der ein Anschluss 25A, der sich von jeder Elektrodenplatte 25 des PTC-Heizelements 13 erstreckt, direkt mit einem Verbindungsabschnitt des Steuersubstrats verbunden ist, ist die Breitenabmessung der flachen Wärmeaustauschrohre 12 größer als eine Kontaktflächenbreite bzw. -weite in einer Richtung, in der sich der Anschluss 25A von jeder Elektrodenplatte 25 in dem PTC-Element 24 der PTC-Heizelemente 13 erstreckt, und die Elektrodenplatten 25 und die flachen Wärmeaustauschrohre 12 ausschließlich des PTC-Elements 24 sind in dem erweiterten Abschnitt einander überlagert.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Heizmedium-Heizvorrichtung, die ein Heizmedium unter Nutzung eines PTC-Heizelements (Heizelement mit positivem Temperaturkoeffizienten) erwärmt, und auf eine mit der Heizmedium-Heizvorrichtung ausgestattete Fahrzeugklimaanlage.
2. BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Eine Heizmedium-Heizvorrichtung, die in einer Fahrzeugklimaanlage eingesetzt ist, welche bei einem Elektrofahrzeug, einem Hybridfahrzeug oder dgl. eingesetzt ist, um ein Heizmedium zu erwärmen, welches dann als Wärmequelle zum Heizen dient, ist bekannt. Die Heizmedium-Heizvorrichtung enthält ein PTC-Heizelement, das ein Thermistorelement mit positiver Charakteristik (”Positive Temperature Coefficient” bzw. positiver Temperaturkoeffizient, im Folgenden als ”PTC-Element” bezeichnet) als Wärmeerzeugungselement verwendet. Die japanische ungeprüfte Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer 2008-7106 offenbart ein Beispiel einer solchen Heizmedium-Heizvorrichtung. Die Heizmedium-Heizvorrichtung besitzt eine Struktur, bei der eine Anzahl von Trennwänden vorgesehen sind, um das Innere eines Gehäuses, welches einen Auslass/Einlassweg für Heizmedium in eine Heizkammer und eine Heizmedium-Zirkulationskammer aufweist, zu partitionieren, und PTC-Heizelemente sind so eingesetzt und angeordnet, dass sie die Trennwände an der Heizkammerseite berühren, um das an der Zirkulationskammerseite zirkulierende Heizmedium zu erwärmen. Außerdem ist ein Steuersubstrat jedes PTC-Heizelements an einer oberen Position desselben angeordnet.
Zusätzlich offenbart die japanische ungeprüfte Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer 2011-16489 eine Heizmedium-Heizvorrichtung mit einer gestapelten Struktur, bei der ein Paar Heizmedium-Zirkulationsabschnitte an beiden Oberflächen jedes PTC-Heizelements so gestapelt und angeordnet sind, dass jedes PTC-Heizelement dazwischen eingefügt ist, und ein Substrat-Aufnahmeabschnitt, der ein Steuersubstrat aufnimmt, an einer Seite vorgesehen ist. Ferner offenbart die japanische ungeprüfte Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer 2011-79344 eine Heizmedium-Heizvorrichtung, bei der ein Wärmeaustauschabschnitt mit einer Anzahl von flachen Wärmeaustauschrohren zwischen einem Paar von Kopfteilen in einem Gehäuse vorgesehen ist, das einen Auslass/Einlassweg für ein Heizmedium besitzt, wobei PTC-Heizelemente zwischen den flachen Wärmeaustauschrohren platziert sind, und ein Steuersubstrat jedes PTC-Heizelements an einer oberen Position desselben angeordnet ist.
Somit besitzen die in den japanischen ungeprüften Patentanmeldungen, Veröffentlichungsnummern 2008-7106 und 2011-79344 veröffentlichten Techniken Probleme dahingehend, dass es schwierig ist, jede als eine Wärmeübertragungsfläche dienende Trennwand oder das flache Wärmeaustauschrohr in engen Kontakt mit jedem PTC-Heizelement zu bringen, wodurch beispielsweise die Wärmeübertragungseffizienz verringert ist. Andererseits kann gemäß der in der japanischen ungeprüften Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer 2011-16489 offenbarten Technik jedes PTC-Heizelement und jeder Heizmedium-Zirkulationsabschnitt gestapelt werden, um festgelegt und befestigt zu sein, wodurch die Adhäsion erhöht und der thermische Kontaktwiderstand verringert wird. Es ist jedoch schwierig, eine Anzahl von PTC-Heizelementen in mehreren Lagen anzuordnen und es gibt Beschränkungen hinsichtlich der Verringerung der Größe und der Masse und der Senkung der Kosten.
Unter solchen Umständen wurde die Heizmedium-Heizvorrichtung entwickelt, bei der Wärmeaustauschrohre, die jeweils eine flache Struktur besitzen, verwendet werden, wobei die flachen Wärmeaustauschrohre und die PTC-Heizelemente in mehreren Lagen gestapelt werden, um ein Wärmeaustauschelement zu bilden, und wobei das Wärmeaustauschelement befestigt ist, um in ein Gehäuse eingebaut zu werden, wodurch es möglich ist, die Wärmeübertragungseffizienz zu verbessern und die Größe, Masse und Kosten zu verringern.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In der oben beschriebenen Heizmedium-Heizvorrichtung wird jedoch eine Verbindungsstruktur verwendet, bei der ein Steuersubstrat zum Steuern der Energieversorgung eines PTC-Heizelements in einem Gehäuse angeordnet ist und einen sich von einer Elektrodenplatte des PTC-Heizelements erstreckenden Anschluss direkt mit einem Verbindungsabschnitt des Steuersubstrats verbindet. Die Verbindungsstruktur der direkten Verbindung ermöglicht eine Vereinfachung der Struktur der Heizmedium-Heizvorrichtung und beispielsweise verringerte Kosten und Größe, während die in dem PTC-Heizelement erzeugte Wärme direkt über den Anschluss der Elektrodenplatte auf das Steuersubstrat geleitet wird. Aus diesem Grund ist ein Leistungstransistor, beispielsweise ein IGBT, der als Wärmeerzeugungsteil dient, angebracht, der ein Problem verursacht, dass das an sich zu kühlende Steuersubstrat beispielsweise der Gefahr einer Überhitzung ausgesetzt ist.
Hinsichtlich des Risikos der Überhitzung wird die Hitze normalerweise geleitet, wenn die Dicke des Wärmeaustauschelements abnimmt und wenn der Abstand zwischen der Elektrodenplatte des PTC-Heizelements und dem Steuersubstrat, das in dem Gehäuse angeordnet ist, abnimmt, wodurch das Risiko tendenziell ansteigt. Dementsprechend sind bei einer Struktur, bei der das Steuersubstrat in der Nähe des PTC-Heizelements angeordnet ist, Maßnahmen erforderlich, damit beispielsweise eine Größenverkleinerung und eine noch kompaktere Ausbildung erreicht werden können.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der oben beschriebenen Umstände geschaffen und hat als eine Aufgabe, eine Heizmedium-Heizvorrichtung bereitzustellen, die ein Risiko ausräumen kann, dass in jedem PTC-Heizelement erzeugte Wärme durch einen Anschluss, der sich von einer Elektrodenplatte erstreckt, zu einer Seite eines Steuersubstrats geleitet wird, wodurch eine Überhitzung des Steuersubstrats bewirkt würde. Außerdem ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Fahrzeugklimaanlage bereitzustellen, die diese Heizmedium-Heizvorrichtung aufweist.
Zur Lösung der zuvor beschriebenen Aufgaben wird erfindungsgemäß eine Heizmedium-Heizvorrichtung gemäß Anspruch 1 und eine damit ausgestattete Fahrzeugklimaanlage gemäß Anspruch 4 in Vorschlag gebracht. Die Heizmedium-Heizvorrichtung und die Fahrzeugklimaanlage gemäß der vorliegenden Erfindung wenden die folgenden Lösungen an.
Eine Heizmedium-Heizvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Vielzahl von flachen Wärmeaustauschrohren, durch die ein von einem Einlass-Kopfabschnitt strömendes Heizmedium durch einen flachen Rohrabschnitt hindurchströmt und von einem Auslass-Kopfabschnitt herausströmt, ein PTC-Heizelement mit einem zwischen den flachen Rohrabschnitten der Vielzahl gestapelter flacher Wärmeaustauschrohre eingebautes PTC-Element und ein Paar Elektrodenplatten, zwischen die das PTC-Element eingefügt ist, ein Gehäuse mit einem Heizmedium-Auslass/Einlassweg, der mit einem Auslass/Einlass-Kopfabschnitt jedes der flachen Wärmeaustauschrohre kommuniziert, wobei die flachen Wärmeaustauschrohre und das PTC-Heizelement in mehreren Lagen gestapelt und in das Gehäuse eingebaut sind, und ein Steuersubstrat, das in das Gehäuse eingebaut ist und das PTC-Heizelement steuert, wobei ein sich von der Elektrodenplatte des PTC-Heizelements erstreckender Anschluss direkt mit einem Verbindungsabschnitt des Steuersubstrats verbunden ist. Die flachen Wärmeaustauschrohre besitzen eine Breitenabmessung, die größer ist als eine Kontaktflächenbreite in einer Richtung, in der sich der Anschluss von den Elektrodenplatten in dem PTC-Element des PTC-Heizelements erstreckt, und die Elektrodenplatten und die flachen Wärmeaustauschrohre ausschließlich dem PTC-Element sind in dem erweiterten Abschnitt überlagert bzw. übereinandergelegt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die Heizmedium-Heizvorrichtung eine Vielzahl von flachen Wärmeaustauschrohren, ein zwischen die flachen Wärmeaustauschrohre eingebautes PTC-Heizelement, ein Gehäuse, in welchem die flachen Wärmeaustauschrohre und die PTC-Heizelemente in mehreren Lagen gestapelt sind, und ein Steuersubstrat für die PTC-Heizelemente, das in das Gehäuse eingebaut ist. Bei der Heizmedium-Heizvorrichtung, bei der ein Anschluss, der sich von Elektrodenplatten jedes PTC-Heizelements erstreckt, direkt mit einem Verbindungsabschnitt des Steuersubstrats verbunden ist, ist die Breitenabmessung jedes flachen Wärmeaustauschrohres größer als eine Kontaktflächenbreite in einer Richtung, in der sich der Anschluss von den Elektrodenplatten in dem PTC-Element jedes PTC-Heizelements erstreckt, und die Elektrodenplatten und die flachen Wärmeaustauschrohre ausschließlich des PTC-Elements sind in dem breiten Abschnitt überlagert bzw. übereinandergelegt. Entsprechend ist jedes der flachen Wärmeaustauschrohre breiter als die Kontaktfläche jedes PTC-Elements und in dem erweiterten Abschnitt der Elektrodenplatte überlagert, so dass die Elektrodenplatten an einer Berührung der Kontaktfläche jedes PTC-Elements und an einer Erwärmung gehindert sind. Außerdem kann auf die Elektrodenplatten übertragene Wärme auf die überlagerte flache Wärmeaustauschrohrseite abgestrahlt werden. Folglich kann die auf den Verbindungsabschnitt des Steuersubstrats durch den sich von jeder Elektrodenplatte erstreckenden Anschluss übertragene Wärmemenge verringert sein und eine Überhitzung aufgrund der Wärmeleitung von den Elektrodenplatten des Steuersubstrats kann verhindert werden. Das verbessert die Wärmeleistung des Steuersubstrats und unterdrückt eine Fehlfunktion oder dgl., wodurch die Zuverlässigkeit der Heizmedium-Heizvorrichtung verbessert wird.
Ferner besitzt die Heizmedium-Heizvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ein Merkmal, dass in der oben beschriebenen Heizmedium-Heizvorrichtung die Elektrodenplatten mit einem Schlitz entlang einer Endseitenrichtung in dem Abschnitt, der breiter ist als die Kontaktfläche des PTC-Elements, versehen sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Elektrodenplatten mit einem Schlitz entlang einer Endseitenrichtung in einem Abschnitt versehen, der breiter ist als eine Kontaktfläche des PTC-Elements. Entsprechend blockiert der Schlitz den Wärmestrom, der durch die Elektrodenplatten zu der Anschlussseite geleitet wird, und die Wärmeleitstrecke zu der Anschlussseite wird vergrößert, um die Wärme innerhalb der Strecke abzustrahlen, wodurch es möglich wird, das Temperaturniveau der durch den Anschluss übertragenen Wärme zu verringern. Entsprechend werden die auf den Verbindungsabschnitt des Steuersubstrats durch den Anschluss übertragene Wärmemenge und dessen Temperaturniveau verringert, wodurch eine Überhitzung der Seite des Steuersubstrats zuverlässig verhindert wird.
Ferner besitzt die Heizmedium-Heizvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ein Merkmal, dass in irgendeiner der oben genannten Heizmedium-Heizvorrichtungen der sich von jeder Elektrodenplatte erstreckende Anschluss von einem Endseitenabschnitt gegenüber einem Bereich erstreckt, in dem der Schlitz vorgesehen ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung erstreckt der von jeder Elektrodenplatte erstreckende Anschluss von dem Endseitenabschnitt gegenüber dem Bereich, in dem der Schlitz vorgesehen ist. Entsprechend unterbricht der Schlitz den Wärmestrom, der durch die Elektrodenplatten zu der Anschlussseite geleitet wird, und ermöglicht eine Umleitung des Wärmestroms um den Schlitz, wodurch die Wärme veranlasst wird, den langen Weg zu der Anschlussseite zu nehmen, sodass die Wärme dazwischen abgestrahlt wird, sodass das Temperaturniveau verringert wird. Entsprechend werden die zu dem Verbindungsabschnitt des Steuersubstrats durch den Anschluss übertragene Wärmemenge und das Temperaturniveau zuverlässig verringert, wodurch es möglich wird, eine Überhitzung an der Steuersubstratseite zu verhindern.
Außerdem ist bei der Fahrzeugklimaanlage gemäß der vorliegenden Erfindung die Heizmedium-Heizvorrichtung, welche eine Struktur besitzt, bei der das durch die Heizmedium-Heizvorrichtung erwärmte Heizmedium bezüglich eines Radiators zirkulieren kann, welcher in einem Luftströmungsdurchgang angeordnet ist, eine Heizmedium-Heizvorrichtung gemäß vorstehender Beschreibung.
Entsprechend kann das dem in dem Luftströmungsdurchgang angeordneten Radiator zuzuführende Heizmedium erwärmt und durch die Heizmedium-Heizvorrichtung geliefert werden, bei der eine Überhitzung aufgrund einer Wärmeleitung von den Elektrodenplatten jedes PTC-Heizelements verhindert ist, sodass die Heizleistung des Steuersubstrats verbessert und die Zuverlässigkeit erhöht ist. Entsprechend kann die Heizleistung der Fahrzeugklimaanlage stabilisiert und beispielsweise das Auftreten von Fehlfunktionen verhindert werden, wodurch die Zuverlässigkeit verbessert ist.
Gemäß der Heizmedium-Heizvorrichtung der vorliegenden Erfindung sind die flachen Wärmeaustauschrohre breiter als die Kontaktfläche des PTC-Elements. In dem breiten bzw. erweiterten Abschnitt, der der Elektrodenplatte überlagert ist, sind die Elektrodenplatten an einer Berührung der Kontaktfläche des PTC-Elements und an einer Erwärmung gehindert, und die auf die Elektrodenplatten übertragene Wärme kann auf die überlagerte flache Wärmeaustauschrohrseite abgestrahlt werden. Entsprechend kann die auf den Verbindungsabschnitt des Steuersubstrats durch den sich von jeder Elektrodenplatte erstreckenden Anschluss übertragene Wärmemenge verringert sein und eine Überhitzung aufgrund der Wärmeleitung von den Elektrodenplatten auf das Steuersubstrat kann verhindert werden. Außerdem kann die Heizleistung des Steuersubstrats verbessert und eine Fehlfunktion oder dgl. unterdrückt werden, wodurch die Zuverlässigkeit der Heizmedium-Heizvorrichtung verbessert wird.
Außerdem kann gemäß der Fahrzeugklimaanlage der vorliegenden Erfindung das dem in dem Luftströmungsdurchgang angeordneten Radiator zuzuführende Heizmedium erwärmt und durch die Heizmedium-Heizvorrichtung geliefert werden, bei der eine Überhitzung aufgrund der Wärmeleitung von den Elektrodenplatten des PTC-Elements verhindert ist, sodass die Heizleistung des Steuersubstrats erhöht und die Zuverlässigkeit verbessert werden. Entsprechend kann die gesamte Heizleistung der Fahrzeugklimaanlage stabilisiert und beispielsweise das Auftreten einer Fehlfunktion verhindert werden, wodurch die Zuverlässigkeit verbessert wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER VERSCHIEDENEN ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein schematisches Blockschaltbild einer Fahrzeugklimaanlage mit einer Heizmedium-Heizvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Draufsicht, die einen Zustand verdeutlicht, bei dem ein oberes Gehäuse der in 1 gezeigten Heizmedium-Heizvorrichtung abgebaut ist.
3 ist eine Längsschnittansicht entlang einer Richtung der kurzen Seite der in 2 gezeigten Heizmedium-Heizvorrichtung.
4 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung von PTC-Heizelementen, die gestapelt und zwischen einem Paar oberer und unterer flacher Wärmeaustauschrohre der Heizmedium-Heizvorrichtung von 3 angeordnet sind.
5 ist eine perspektivische Darstellung einer Anordnungsbeziehung zwischen dem flachen Wärmeaustauschrohr, dem PTC-Element und der Elektrodenplatte des in 4 gezeigten PTC-Heizelements.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die 1 bis 5 beschrieben.
Die 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Fahrzeugklimaanlage mit einer Heizmedium-Heizvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Eine Fahrzeugklimaanlage 1 umfasst ein Gehäuse 3, das einen Luftströmungsdurchgang 2 zum Aufnehmen von externer Luft oder von Luft aus dem Inneren des Fahrzeugs in das Gehäuse bildet, um die Temperatur zu steuern und um die Luft in das Fahrzeuginnere zu leiten.
Das Gehäuse 3 umfasst ein Gebläse 4, eine Kühleinrichtung 5, einen Radiator 6 und eine Luft-Mischklappe 7. Das Gebläse 4 saugt die externe Luft oder die Luft aus dem Inneren des Fahrzeugs von einer stromaufwärtigen Seite zu einer stromabwärtigen Seite des Luftströmungsdurchgangs 2 sequenziell an und setzt diese unter Druck, und fördert die Luft durch Druck zur stromabwärtigen Seite. Die Kühleinrichtung 5 kühlt die Luft, die unter Druck durch das Gebläse 4 zugeführt wird. Der Radiator 6 erwärmt die durch die Kühleinrichtung 5 geleitete und gekühlte Luft. Die Luft-Mischklappe 7 stellt das Strömungsverhältnis zwischen der den Radiator 6 passierenden Luftmenge und der den Radiator 6 umgehenden Luftmenge ein und mischt diese mit Luft auf der stromabwärtigen Seite, wodurch die Temperatur für eine Temperatursteuerung eingestellt wird.
Die stromabwärtige Seite des Gehäuses 3 ist mit einer Vielzahl von Luftauslässen verbunden, um die hinsichtlich der Temperatur gesteuerte Luft durch eine Ausblasmodus-Schaltklappe und einen Kanal, die nicht gezeigt sind, in das Fahrzeuginnere auszublasen.
Die Kühleinrichtung 5 bildet mit einem Kompressor, einem Kondensator, einem Expansionsventil und dgl., die nicht gezeigt sind, einen Kühlmittelkreislauf und verdampft das Kühlmittel, das durch das Expansionsventil einer adiabatischen Expansion unterzogen ist, wodurch die durch diese passierende Luft gekühlt wird. Der Radiator 6 bildet einen Heizmedium-Zirkulationskreislauf 10A mit einem Tank 8, einer Pumpe 9 und einer Heizmedium-Heizvorrichtung 10, und ermöglicht, dass das Heizmedium (beispielsweise ein Antifreeze oder Wasser), welches durch die Heizmedium-Heizvorrichtung 10 erwärmt wurde, durch die Pumpe 9 zirkulieren kann, wodurch die durch diesen hindurch passierende Luft erwärmt wird.
Die 2 zeigt eine Draufsicht des Zustands, bei dem ein oberes Gehäuseteil der Heizmedium-Heizvorrichtung 10, die zuvor beschrieben wurde, abgebaut ist. Die 3 zeigt eine Längsschnittansicht entlang der Richtung der kurzen Seite derselben. Die 4 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung der zwischen einem Paar oberer und unterer flacher Wärmeaustauschrohre gestapelten PTC-Heizelemente. Die 5 zeigt eine perspektivische Ansicht der Anordnungsbeziehung zwischen den flachen Wärmeaustauschrohren und den PTC-Heizelementen und Elektrodenplatten der PTC-Heizelemente.
Die Heizmedium-Heizvorrichtung 10 umfasst ein Gehäuse 11 mit einer schachtelartigen Struktur, Wärmeaustauschmodule 14, die durch abwechselndes Stapeln einer Vielzahl von (beispielsweise drei) flachen Wärmeaustauschrohren 12 und einer Vielzahl von Paaren von PTC-Heizelementen 13 in mehreren Lagen gebildet sind, ein Wärmeaustausch-Druckelement 15 zum Drücken und Fixieren der Wärmeaustauschmodule 14 an die bzw. an der inneren Bodenfläche eines unteren Gehäuseteils 11A des Gehäuses 11, und ein Steuersubstrat 17, das an dem Wärmeaustausch-Druckelement 15 mit einer Vielzahl von Befestigungsschrauben 16 befestigt und installiert ist und das die Energiezufuhr zu den PTC-Heizelementen 13 steuert.
Das Gehäuse 11 ist ein schachtelartiges Gehäuse, das in einen oberen Halbabschnitt und einen unteren Halbabschnitt unterteilt ist, und besitzt eine Struktur, bei der ein oberes Gehäuseteil (nicht gezeigt), welches an dem oberen Halbabschnitt positioniert ist, an dem unteren Gehäuseteil 11A, welches wiederum an dem unteren Halbabschnitt positioniert ist, über eine Vielzahl von Schrauben befestigt ist, wodurch das obere Gehäuseteil und das untere Gehäuseteil integriert werden. Der Innenraum des Gehäuses 11, die aus den flachen Wärmeaustauschrohren 12 und den PTC-Heizelementen 13 gemäß obiger Beschreibung aufgebauten Wärmeaustauschmodule 14, das Wärmeaustausch-Druckelement 15, das Steuersubstrat 17 und dgl. sind darin aufgenommen und eingebaut.
Ein Heizmedium-Einlassweg 11B zum Leiten des Heizmediums zu den drei gestapelten flachen Wärmeaustauschrohren 12 und ein Heizmedium-Auslassweg 11C zum Leiten des Heizmediums, das in den flachen Wärmeaustauschrohren 12 zirkuliert und erwärmt wurde, sind integral so ausgebildet, dass sie an der unteren Fläche des unteren Gehäuseteils 11A nach unten vorstehen. Ferner sind Nabenabschnitte (nicht gezeigt) zum Befestigen des Wärmeaustausch-Druckelements 15 integral so ausgebildet, dass sie an vier Positionen in dem Gehäuse nach oben vorstehen. Das untere Gehäuseteil 11A ist aus einem Harzmaterial (beispielsweise PPS) mit einem linearen Expansionskoeffizienten angenähert dem eines Aluminiumlegierungsmaterials, aus dem jedes flache Wärmeaustauschrohr 12 gebildet ist, das in dem Innenraum aufgenommen und installiert ist, gebildet. Auch das obere Gehäuseteil ist vorzugsweise aus einem Harzmaterial ähnlich dem des unteren Gehäuseteils 11A gebildet.
Außerdem sind an der unteren Fläche des unteren Gehäuseteils 11A ein Stromverteilerloch (”harness hole”) und ein LV-Verteilerloch (”LV harness hole”) (beide sind nicht dargestellt) geöffnet und durchsetzen das Vorderende sowohl einer Stromleitung (”power harness”) 18 als auch einer LV-Leitung (”LV harness”) 19. Die Stromleitung 18 wird verwendet, um jedes PTC-Heizelement 13 über das Steuersubstrat 17 mit Energie zu versorgen, und das Vorderende der Stromversorgung 18 ist in zwei Teile verzweigt, wodurch eine Schraubbefestigung in zwei Stromleitungs-Anschlussplatten 17A durch Schrauben 20 möglich ist, die an dem Steuersubstrat 17 vorgesehen sind. Die LV-Leitung 19 wird verwendet, um Signale zum Steuern des Steuersubstrats 17 zu übertragen, und das Vorderende der LV-Leitung ist über einen Verbinder 19A mit dem Steuersubstrat 17 verbunden.
Das Steuersubstrat 17 steuert die Lieferung von Energie zu der Vielzahl von Paaren von PTC-Heizelementen 13 basierend auf einer Anweisung von einer übergeordneten Steuervorrichtung (ECU). Eine Steuerschaltung 22 mit einer Vielzahl von Leistungstransistoren (exotherme elektrische Komponenten) 21 einschließlich ein FET, ein IGBT und dgl. sind an der Oberfläche angebracht. Der Aktivierungszustand bezüglich der Vielzahl von Paaren von PTC-Heizelementen 13 ist durch die Steuerschaltung 22 schaltbar. Dieses Steuersubstrat 17 besitzt eine Struktur, bei der ein wärmeeindringabschnitt (nicht gezeigt), der aus einem thermisch gut leitfähigen Material wie Kupfer oder Aluminium gebildet ist, vorgesehen ist, um sich durch die oberen und unteren Flächen des Substrat zu erstrecken, und einem Abschnitt entspricht, in dem zumindest die Vielzahl von Leistungstransistoren 21, die als exotherme elektrische Komponente dienen, angebracht ist.
Die Vielzahl flacher Wärmeaustauschrohre 12 ist so gestapelt, dass die Vielzahl von Paaren von PTC-Heizelementen 13 dazwischen eingefügt sind, wodurch die Wärmeaustauschmodule 14 gebildet werden. Gemäß der Darstellung in den 3 und 4 besitzt dieses flache Wärmeaustauschrohr 12 eine Struktur, bei der ein Paar von Rohrmaterialien, die durch Pressformen einer dünnen Platte aus einer Aluminiumlegierung gebildet sind, übereinander gelagert sind. Gemäß der Darstellung in 3 sind beispielsweise drei flache Wärmeaustauschrohre 12 so gestapelt, dass sie parallel zueinander liegen, und die PTC-Heizelemente 13 sind zwischen die flachen Wärmeaustauschrohre 12 eingefügt und in mehreren Lagen gestapelt, wodurch ein Paar Wärmeaustauschmodule 14 gebildet ist.
Jedes flache Wärmeaustauschrohr 12 umfasst einen flachen Rohrabschnitt 12A, der durch Überlagern eines Paars von Rohrmaterialien gebildet ist, und besitzt eine flache Querschnittform mit einer Dicke von etwa einigen Millimetern gemäß obiger Beschreibung, einen Einlass-Kopfabschnitt 12B, in den das Heizmedium strömt und der an einem Ende oder an beiden Enden desselben ausgebildet ist, und einen Auslass-Kopfabschnitt 12C, von dem das Heizmedium ausströmt. Außerdem ist eine innere Rippe 12D mit einer gewellten Plattenform, nach Bedarf, in den flachen Rohrabschnitt 12A eingesetzt, und eine Vielzahl von Heizmedium-Strömungsdurchgängen ist in dem flachen Rohrabschnitt 12A ausgebildet. Das flache Wärmeaustauschrohr 12 kann eine bekannte Struktur besitzen.
Die drei flachen Wärmeaustauschrohre 12 besitzen eine Struktur, bei der eine untere Stufe, eine mittlere Stufe und eine obere Stufe sequenziell gestapelt sind, wobei der Einlass-Kopfabschnitt 12B und der Auslass-Kopfabschnitt 12C, die an einem Ende oder an beiden Enden jedes flachen Wärmeaustauschrohrs 12 vorgesehen sind, in engen Kontakt miteinander über ein Dichtungsmaterial wie einen O-Ring gebracht sind, und Kommunikationslöcher 12E und 12F, die in dem Einlass-Kopfabschnitt 12B und dem Auslass-Kopfabschnitt 12C ausgebildet sind, miteinander kommunizieren. Die drei flachen Wärmeaustauschrohre 12 werden in dem gestapelten Zustand in die innere Bodenfläche in dem unteren Gehäuseteil 11A eingebaut oder sie werden sequenziell darin gestapelt und eingebaut. Außerdem werden die flachen Wärmeaustauschrohre 12, wie später beschrieben werden wird, mit Druck beaufschlagt und an der inneren Bodenfläche des unteren Gehäuseteils 11A durch das Wärmeaustausch-Druckelement 15 befestigt, das an einem Nabenabschnitt des unteren Gehäuseteils 11A mit vier Schrauben 23 befestigt wird.
Jedes PTC-Heizelement 13 ist zwischen die drei flachen Wärmeaustauschrohre 12 gemäß obiger Beschreibung eingefügt, wodurch ein Paar Wärmeaustauschmodule 14 gebildet wird. Gemäß der Darstellung in 3 und 4 besitzt die Vielzahl von Paaren von PTC-Heizelementen 13 eine Struktur, bei der ein Paar von Plus-Seiten und Minus-Seiten-Elektrodenplatten 25 so angeordnet sind, dass sie die oberen und unteren Flächen der Vielzahl von PTC-(Positiver Temperaturkoeffizient)Elementen 24 berühren. Die Vielzahl von Paaren von PTC-Heizelementen 13 ist zwischen die drei flachen Wärmeaustauschrohre 12 über eine Isolationsschicht 26 und eine thermisch leitfähige Lage 27 gestapelt und angeordnet. Die PTC-Heizelemente 13 befinden sich in dem gestapelten Zustand mit den drei flachen Wärmeaustauschrohren 12, oder sie werden sequenziell gestapelt und in die innere Bodenfläche des unteren Gehäuseteils 11A eingebaut, und sie werden über das Wärmeaustausch-Druckelement 15 mit Druck beaufschlagt und an der inneren Bodenfläche des unteren Gehäuseteils 11A befestigt.
Ein Paar von Elektrodenplatten 25 wird verwendet, um Energie zu dem PTC-Element 24 zuzuführen, und es ist aus einem Plattenmaterial aus einer Aluminiumlegierung mit einer rechteckigen Form in der Draufsicht gebildet. Bei dieser Ausführungsform besitzen diese Elektrodenplatten 25 eine Struktur, bei der eine Elektrodenplatte auf jeder von rechten und linken Seiten so gestapelt und angeordnet ist, dass sie in Kontakt mit der oberen Fläche des PTC-Elements 24 bezüglich der beiden Flächen ist, zwischen die die Vielzahl von PTC-Elementen 24 eingefügt sind, und eine breite Elektrodenplatte ist so gestapelt und angeordnet, dass sie in Kontakt mit der unteren Fläche des PTC-Elements 24 ist. Die zwei Elektrodenplatten 25 an der oberen Fläche und die eine Elektrodenplatte 25 an der unteren Fläche liegen an den oberen und unteren Flächen des PTC-Elements 24 sandwichartig an.
Die an der oberen Flächenseite des PTC-Elements 24 angeordneten Elektrodenplatten 25 sind so angeordnet, dass die obere Fläche die untere Fläche des flachen Wärmeaustauschrohrs 12 über die Isolationsschicht 26 und die thermisch leitfähige Lage 27 berührt. Die an der Seite der unteren Flächenseite des PTC-Elements 24 angeordneten Elektrodenplatten 25 sind so angeordnet, dass die untere Fläche die obere Fläche des flachen Wärmeaustauschrohrs 12 über die Isolationsschicht 26 und die thermisch leitfähige Lage 27 berührt. Bei dieser Ausführungsform sind die Elektrodenplatten 25 zwischen dem Wärmeaustauschrohr 12 der unteren Stufe und dem Wärmeaustauschrohr 12 der mittleren Stufe, sowie zwischen dem Wärmeaustauschrohr 12 der mittleren Stufe und dem Wärmeaustauschrohr 12 der oberen Stufe angeordnet.
Diese Elektrodenplatten 25 besitzen jeweils einen Anschluss 25A, der sich von einem Rand an einer Seite derselben erstreckt und sie sind somit integral ausgebildet. Die Anschlüsse 25A sind so angeordnet, dass sie in der Seitenrichtung der Elektrodenplatten 25 so versetzt sind, dass sie einander nicht überlappen, wenn die Elektrodenplatten 25 gestapelt und gemäß obiger Beschreibung angeordnet sind. Anders ausgedrückt sind die jeweils an den Elektrodenplatten 25 vorgesehenen Anschlüsse 25A zueinander in der Seitenrichtung versetzt und sie werden während des Stapelns in Reihe hintereinander ausgerichtet. Außerdem steht jeder der Anschlüsse 25A von den Elektrodenplatten 25 horizontal ab und besitzt eine sich nach oben erstreckende L-Form. Die Anschlüsse 25A sind mit einer Vielzahl von Paaren von Anschlussplatten (Verbindungsabschnitte) 17B über Schrauben 28 verbunden, die parallel an einer Seite an der vorderen Oberflächenseite des Steuersubstrats 17 vorgesehen sind.
Die Vielzahl von flachen Wärmeaustauschrohren 12 und die Vielzahl von Paaren von PTC-Heizelementen 13 befinden sich in dem gestapelten Zustand oder sie werden gemäß obiger Beschreibung sequenziell gestapelt und in die innere Bodenfläche des unteren Gehäuseteils 11A eingebaut. Die obere Fläche des flachen Wärmeaustauschrohrs 12 der obersten Stufe wird in Richtung der inneren Bodenfläche des unteren Gehäuseteils 11A über das Wärmeaustausch-Druckelement 15 gedrückt, das an den Nabenabschnitten (an vier Positionen) des unteren Gehäuseteils 11A mit den vier Schrauben 23 befestigt ist. Dadurch können die oberen und unteren Flächen des Einlass-Kopfabschnitts 12B und des Auslass-Kopfabschnitts 12C jedes flachen Wärmeaustauschrohrs 12 in engen Kontakt miteinander gebracht werden, und auch die oberen und unteren Flächen der flachen Rohrabschnitte 12A und der PTC-Heizelemente 13 jedes flachen Wärmeaustauschrohrs 12 können in engen Kontakt miteinander gebracht werden.
Somit wird das Heizmedium in dem Prozess, bei dem das Heizmedium von dem Heizmedium-Einlassweg 11B des unteren Gehäuseteils 11A zu dem in dem Gehäuse 11 eingebauten Wärmeaustauschmodul 14 eingebracht und in dem flachen Rohrabschnitt 12A von dem Einlass-Kopfabschnitt 12B jedes flachen Wärmeaustauschrohrs 12 geleitet wird und in dem flachen Rohrabschnitt 12A zirkuliert, dieses durch das PTC-Heizelement 13 erwärmt und hinsichtlich des Temperaturniveaus erhöht und strömt dann jeweils zu dem Auslass-Kopfabschnitt 12C aus. Das Heizmedium wird über den Heizmedium-Auslassweg 11C des unteren Gehäuseteils 11A aus der Heizmedium-Heizvorrichtung 10 ausgetragen. Dann wird das von der Heizmedium-Heizvorrichtung 10 gelieferte Heizmedium über den Heizmedium-Zirkulationskreis 10A (siehe 1) dem Radiator 6 zugeführt.
Das Wärmeaustausch-Druckelement 15 wirkt auch als eine Wärmesenke, die eine Vielzahl von exothermen elektrischen Komponenten 21, die an der Oberfläche des Steuersubstrats 17 angebracht sind, über einen Wärmeleitabschnitt kühlt, der aus einem thermisch gut leitfähigen Material wie Kupfer oder Aluminium hergestellt und in Form eines Plattenmaterials aus einer Aluminiumlegierung gebildet ist.
Dieses Wärmeaustausch-Druckelement 15 besitzt eine Größe, die die obere Fläche des flachen Wärmeaustauschrohrs 12 bedeckt. Die Abmessung in der Längsrichtung des Wärmeaustausch-Druckelements 15 ist größer als die des Steuersubstrats 17. Wenn das aus dem flachen Wärmeaustauschrohr 12 und dem PTC-Heizelement gebildete Wärmeaustauschmodul 14 mit Druck beaufschlagt und befestigt wird, wird das Wärmeaustauschmodul 14 an dem Nabenabschnitt an der Seite des Gehäuses 11 mit der Schraube 23 an der Position befestigt, die durch die Mittellinie so verläuft, dass die Abdichtwirkungen in der Umgebung des Einlass-Kopfabschnitts 123 und des Auslass-Kopfabschnitts 12C des flachen Wärmeaustauschrohrs 12 sichergestellt sind.
Bei der oben beschriebenen Heizmedium-Heizvorrichtung 10 sind die Anschlüsse 25A, die sich von den Elektrodenplatten 25 jedes PTC-Heizelements 13 erstrecken, direkt mit den Anschlussplatten (Verbindungsabschnitte) 17B an dem Steuersubstrat 17 über die Schrauben 28 gemäß der Darstellung in 3 verbunden. Entsprechend führt die Wärmeleitung durch die Elektrodenplatten 25 durch die Wärmeerzeugung des PTC-Elements 24 über die Anschlüsse 25A direkt zu der Seite des Steuersubstrats 17, wodurch eine Überhitzung des Steuersubstrats 17 auftreten kann. Im Hinblick darauf werden bei dieser Ausführungsform die folgenden Strukturen angewandt, um die Menge der zu der Seite des Steuersubstrats 17 über die Anschlüsse 25A, die sich von den Elektrodenplatten 25 erstrecken, übertragenen Wärme zu verringern und deren Temperaturniveau abzusenken.
In einer der in 5 gezeigten Strukturen ist die Breitenabmessung des flachen Rohrabschnitts 12A jedes flachen Wärmeaustauschrohrs 12 und jeder Elektrodenplatte 25 größer gewählt als die Kontaktfläche um eine Breitenabmessung L in der Richtung, in der sich die Anschlüsse 25A von den Elektrodenplatten 25 in dem PTC-Element 24, das das PTC-Heizelement 13 bildet, erstrecken. In dem erweiterten Abschnitt 29 sind die Elektrodenplatten 25 und das flache Wärmeaustauschrohr 12 ausschließlich dem PTC-Element 24 überlagert. Dadurch können die Elektrodenplatten 25 Wärme einfach auf das flache Wärmeaustauschrohr 12 abstrahlen, ohne dass diese durch das PTC-Element 24 zumindest in dem erweiterten Abschnitt 29 erwärmt werden.
Gemäß einer anderen Struktur ist der Schlitz 30 entlang der Endseitenrichtung in einem erweiterten Abschnitt 29A, welcher weiter bzw. breiter ist als die Kontaktfläche des PTC-Elements 24, in den Elektrodenplatten 25 vorgesehen. Dieser Schlitz 30 unterbricht den Wärmestrom, der durch die Elektrodenplatten 25 zu den Anschlüssen 25A führt. Gemäß der Darstellung in den 4 und 5 kann der Schlitz 30 ein langer durchgehender Schlitz entlang der Endseitenrichtung sein. Der Schlitz 30 ist jedoch nicht darauf beschränkt und eine Vielzahl von Schlitzen kann intermittierend und getrennt voneinander vorgesehen sein.
Der Schlitz 30 ist jedoch in einem Bereich gegenüberliegend dem Anschluss 25A vorgesehen, der sich von den Elektrodenplatten 25 erstreckt. Anders ausgedrückt erstreckt sich der Anschluss 25A von einem Endseitenabschnitt gegenüberliegend dem Bereich, in dem der Schlitz 30 vorgesehen ist.
In der zuvor beschriebenen Heizmedium-Heizvorrichtung 10 sind die drei flachen Wärmeaustauschrohre 12 und jedes PTC-Heizelement 13, das aus einer Vielzahl von Paaren von PTC-Elementen 24 und Elektrodenplatten 25 gebildet ist, sequenziell gestapelt und in der inneren Bodenfläche des unteren Gehäuseteils 11A des Gehäuses 11 eingebaut, während die Isolationsschicht 26 und die thermisch leitfähige Lage 27 zwischen die beiden Flächen jedes PTC-Heizelements 13 eingefügt werden. In der Phase, bei der das Wärmeaustauschmodul 14 eingebaut wird, drückt das Wärmeaustausch-Druckelement 15 die obere Fläche und wird an dem unteren Gehäuseteil 11A befestigt. Alternativ wird das Wärmeaustauschmodul 14 als Teilbaugruppe zusammengebaut und als solche in das untere Gehäuseteil 11A eingebaut. Die obere Fläche wird durch das Wärmeaustausch-Druckelement 15 nach unten gedrückt und unter Druck zu der inneren Bodenfläche des unteren Gehäuseteils 11A gedrückt und daran durch Schrauben 23 befestigt, wodurch jedes flache Wärmeaustauschrohr 12 und jedes PTC-Heizelement 13 in einem Zustand in engem Kontakt miteinander eingebaut werden kann.
Wird das Wärmeaustauschmodul 14 auf die zuvor beschriebene Weise eingebaut, werden jedes Wärmeaustauschrohr 12, jedes PTC-Heizelement 13, das PTC-Element 24 und die jedes PTC-Heizelement 13 bildenden Elektrodenplatten 25, die Isolationsschicht 26, die thermisch leitfähige Lage 27 und dgl. durch Einsetzen von Positionierungslöchern oder Vorsprüngen in Positionierungsvorsprünge oder dgl. positioniert und eingebaut. Dadurch können die an den jeweiligen Elektrodenplatten 25 vorgesehenen Anschlüsse 25A in Ausrichtung mit der Vielzahl von Anschlussplatten (Verbindungsabschnitte) 17B, die an dem Steuersubstrat 17 vorgesehen sind, das an dem Wärmeaustausch-Druckelement 15 befestigt und installiert ist, ausgerichtet werden.
Nachdem das Wärmeaustauschmodul 14 eingebaut ist, wird eine Isolationslage oder dgl. an dem Wärmeaustausch-Druckelement 15 eingefügt, um das Steuersubstrat 17 mit den Schrauben 16 festzuschrauben und zu befestigen, und es wird eine Verbindungsoperation eines elektrischen Systems für das Steuersubstrat 17 ausgeführt. In diesem Fall wird ein Vorderende der Stromleitung 18, die in zwei Teile verzweigt ist, über die Schrauben 20 festgeschraubt und dadurch an zwei Anschlussplatten 17A für die Stromleitung befestigt. Der Verbinder 19A, der an dem Vorderende der LV-Leitung 19 vorgesehen ist, wird mit der Seite des Steuersubstrats 17 verbunden. Ferner werden die an den jeweiligen Elektrodenplatten 25 vorgesehenen Anschlüsse 25A über die Schrauben 28 an den Anschlussplatten 17B an der Seite des Steuersubstrats 17 festgeschraubt und befestigt, wodurch eine elektrische Verbindung der Anschlüsse 25A hergestellt wird.
Nach Herstellung der elektrischen Verbindungen gemäß obiger Beschreibung wird das obere Gehäuseteil (nicht gezeigt) an dem unteren Gehäuseteil 11A festgeschraubt und so befestigt, dass es den oberen Abschnitt abdeckt, wodurch der Zusammenbau der Heizmedium-Heizvorrichtung 10 möglich ist. Bei dieser Heizmedium-Heizvorrichtung 10 wird das Heizmedium, das in den Einlass-Kopfabschnitt 12B des flachen Wärmeaustauschrohrs 12 durch den Heizmedium-Einlassweg 11B strömt, in dem flachen Rohrabschnitt 12A einer Vielzahl von (drei) flachen Wärmeaustauschrohren 12 zirkuliert und durch jedes PTC-Heizelement 13 erwärmt, und strömt dann von dem Auslass-Kopfabschnitt 12C durch den Heizmedium-Auslassweg 11C aus, wodurch die Erwärmung des als Wärmequelle zum Heizen dienenden Heizmediums, das innerhalb des Heizmedium-Zirkulationskreises 10A zirkuliert, dient.
Somit werden gemäß der Heizmedium-Heizvorrichtung 10 und der Fahrzeugklimaanlage 1 dieser Ausführungsform die folgenden Wirkungen erreicht.
In dem Zustand, bei dem die Vielzahl von flachen Wärmeaustauschrohren 12, die das Wärmeaustauschmodul 14 bilden, übereinandergestapelt sind und jedes PTC-Heizelement 13 zwischen die flachen Rohrabschnitte 12A eingefügt ist, wird jedes flache Wärmeaustauschrohr 12 und jedes PTC-Heizelement 13 gegen die innere Bodenfläche des unteren Gehäuseteils 11A durch das Wärmeaustausch-Druckelement 15 gedrückt und in diesem Zustand befestigt. Dadurch können die Vielzahl von flachen Wärmeaustauschrohren 12 und die Vielzahl von Paaren von PTC-Heizelementen 13 in engen Kontakt miteinander gebracht und eingebaut werden.
Entsprechend wird der thermische Kontaktwiderstand zwischen jedem flachen Wärmeaustauschrohr 12 und jedem PTC-Heizelement 13 verringert und die Wärmeübertragungseffizienz verbessert, wodurch die Leistung der Heizmedium-Heizvorrichtung 10 verbessert wird. Außerdem sind alle flachen Wärmeaustauschrohr 12 und alle PTC-Heizelemente 13 in mehreren Lagen gestapelt, wodurch die planare Fläche verringert ist, sodass die Größe des Wärmeaustauschmoduls 14 und der Heizmedium-Heizvorrichtung 10 verringert sein kann.
Außerdem wird die Verbindungsstruktur eingesetzt, bei der das Steuersubstrat 17, das die Energieversorgung zu jedem PTC-Heizelement 13 steuert, an dem oberen Abschnitt des Wärmeaustauschmoduls 14 angeordnet ist, und die sich von den Elektrodenplatten 25 jedes PTC-Heizelements 13 erstreckenden Anschlüsse 25A sind direkt mit den Anschlussplatten (Verbindungsabschnitte) 17B verbunden. In diesem Fall wird die in jedem PTC-Heizelement 13 erzeugte Wärme durch das Steuersubstrat 17 durch die Anschlüsse 25A von den Elektrodenplatten 25 geleitet, wodurch eine Überhitzung an der Seite des Steuersubstrats 17 verhindert wird. Entsprechend ist die Breitenabmessung jedes flachen Wärmeaustauschrohrs 12 um die Breitenabmessung L in der Richtung, in der sich die Anschlüsse 25A von den Elektrodenplatten 25 in dem PTC-Element 24 jedes PTC-Heizelements 13 erstrecken, größer gewählt als die Kontaktflächenbreite. In dem erweiterten Abschnitt 29 sind der erweiterte Abschnitt 29A jeder Elektrodenplatte 25 und der erweiterte Abschnitt 29 jedes flachen Wärmeaustauschrohrs 12 ausschließlich des PTC-Elements 24 überlagert.
Entsprechend sind in dem erweiterten Abschnitt 29, in welchem jedes flache Wärmeaustauschrohr 12 weiter bzw. breiter ist als die Kontaktfläche des PTC-Elements 24 und mit jeder Elektrodenplatte 25 überlagert ist, die Elektrodenplatten 25 an einer Berührung der Kontaktfläche des PTC-Elements 24 und an einer Erwärmung gehindert. Außerdem kann die auf die Elektrodenplatten 25 übertragene Wärme zu der Seite des flachen Wärmeaustauschrohrs 12 über den überlagerten erweiterten Abschnitt 29A abgestrahlt werden. Dadurch kann die Wärmemenge, die über die Anschlüsse 25A, die sich von den Elektrodenplatten 25 erstrecken, auf die Anschlussplatten (Verbindungsabschnitte) 17B des Steuersubstrats 17 übertragen wird, verringert werden und eine Überhitzung aufgrund der Wärmeleitung von den Elektrodenplatten 25 des Steuersubstrats 17 kann verhindert werden. Außerdem ist die Wärmeleistung des Steuersubstrats 17 verbessert und eine Fehlfunktion oder dgl. wird unterdrückt, wodurch die Zuverlässigkeit der Heizmedium-Heizvorrichtung 10 verbessert wird.
Bei dieser Ausführungsform ist der Schlitz 30 entlang der Endseitenrichtung in dem erweiterten Abschnitt 29A vorgesehen, welcher weiter bzw. breiter ist als die Kontaktfläche des PTC-Elements 24 an jeder Elektrodenplatte 25. Entsprechend blockiert bzw. unterbricht der Schlitz 30 den Wärmestrom, der durch die Elektrodenplatten 25 zu der Seite der Anschlüsse 25A geleitet wird und die Wärmeleitungsstrecke zu der Seite der Anschlüsse 25A wird vergrößert, sodass Wärme innerhalb der Strecke abgestrahlt wird, wodurch das Temperaturniveau der zu dem Anschluss 25A übertragenen Wärme verringert wird. Dadurch wird es möglich, die auf die Anschlussplatten (Verbindungsabschnitte) 17B des Steuersubstrats 17 über die Anschlüsse 25A übertragene Wärmemenge zu verringern und das Temperaturniveau derselben abzusenken, sodass eine Überhitzung der Seite des Steuersubstrats 17 zuverlässig verhindert wird.
Außerdem sind die Anschlüsse 25A, die sich von den Elektrodenplatten 25 erstrecken, so ausgebildet, dass sie sich von dem Endseitenabschnitt gegenüberliegend dem Bereich, in dem der Schlitz 30 vorgesehen ist, erstrecken. Entsprechend unterbricht der Schlitz 30 den Wärmestrom, der durch die Elektrodenplatten 25 zu der Seite des Anschlusses 25A führt und bewirkt eine Umleitung des Wärmestroms um den Schlitz 30, sodass die Wärme den längeren Weg zu der Seite des Anschlusses 25A nehmen muss und die Wärme dazwischen abgestrahlt wird, wodurch das Temperaturniveau abgesenkt wird. Entsprechend kann die auf die Anschlussplatten (Verbindungsabschnitte) 17B des Steuersubstrats über die Anschlüsse 25A übertragene Wärmemenge verringert werden und das Temperaturniveau derselben zuverlässig durch den Schlitz 30 abgesenkt werden, so dass eine Überhitzung an der Seite des Steuersubstrats 17 verhindert werden kann.
Wie oben beschrieben kann das Heizmedium, das durch die Heizmedium-Heizvorrichtung 10 erwärmt wurde, welche wiederum eine Überhitzung aufgrund der Wärmeleitung von den Elektrodenplatten 25, die jedes PTC-Heizelement 13 bilden, verhindern kann, wodurch die Wärmeleistung des Steuersubstrats 17 verbessert wird und dessen Zuverlässigkeit erhöht ist, dem Radiator 6, der in dem Luftströmungsdurchgang 2 angeordnet ist, zugeführt werden. Infolgedessen kann die Heizleistung der Fahrzeugklimaanlage 1 stabilisiert werden und beispielsweise das Auftreten einer Fehlfunktion verhindert werden, wodurch die Zuverlässigkeit erhöht wird.
Es ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen beschriebene Erfindung beschränkt ist, sondern in geeigneter Weise ohne Abweichen von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung modifiziert werden kann. Beispielsweise zeigen die zuvor beschriebenen Ausführungsformen die Struktur, bei der die drei flachen Wärmeaustauschrohre 12 gestapelt und die Vielzahl von Paaren von PTC-Heizelementen 13 in die flachen Wärmeaustauschrohre 12 eingebaut sind. Die vorliegende Erfindung ist aber nicht auf diese Struktur beschränkt. Die Anzahl der flachen Wärmeaustauschrohre 12 und der PTC-Heizelemente 13 kann erhöht oder verringert werden. In den oben beschriebenen Ausführungsformen ist das Gehäuse 11 aus einem Harzmaterial gefertigt. Das Material des Gehäuses 11 ist jedoch darauf nicht beschränkt. Das Gehäuse 11 kann aus Metall, beispielsweise hergestellt durch Aluminiumguss gefertigt sein. Auch das ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst.
Außerdem ermöglichen die Elektrodenplatten 25, die in Kontakt mit den beiden Flächen des PTC-Elements 24 angeordnet sind, eine Steuerung der Aktivierung und eine Steuerung der Kapazität für eine Anzahl von Sätzen von PTC-Elementen 24. Entsprechend werden die PTC-Elemente 24 je nach Bedarf anstelle der Anzahl von Paaren von PTC-Elementen 24 eingefügt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2008-7106 [0002, 0004]
JP 2011-16489 [0003, 0004]
JP 2011-79344 [0003, 0004]

Claims

Eine Heizmedium-Heizvorrichtung mit: einer Vielzahl von flachen Wärmeaustauschrohren, durch die ein von einem Einlass-Kopfabschnitt strömendes Heizmedium durch einen flachen Rohrabschnitt hindurchströmt und von einem Auslass-Kopfabschnitt herausströmt, einem PTC-Heizelement mit einem zwischen den flachen Rohrabschnitten der Vielzahl gestapelter flacher Wärmeaustauschrohre eingebautes PTC-Element und ein Paar Elektrodenplatten, zwischen die das PTC-Element eingefügt ist, einem Gehäuse mit einem Heizmedium-Auslass/Einlassweg, der mit einem Auslass/Einlass-Kopfabschnitt jedes der flachen Wärmeaustauschrohre kommuniziert, wobei die flachen Wärmeaustauschrohre und das PTC-Heizelement in mehreren Lagen gestapelt und in das Gehäuse eingebaut sind, und einem Steuersubstrat, das in das Gehäuse eingebaut ist und das PTC-Heizelement steuert, wobei ein sich von der Elektrodenplatte des PTC-Heizelements erstreckender Anschluss direkt mit einem Verbindungsabschnitt des Steuersubstrats verbunden ist, wobei die flachen Wärmeaustauschrohre eine Breitenabmessung besitzen, die größer ist als eine Kontaktflächenbreite in einer Richtung, in der sich der Anschluss von den Elektrodenplatten in dem PTC-Element des PTC-Heizelements erstreckt, und die Elektrodenplatten und die flachen Wärmeaustauschrohre ausschließlich dem PTC-Element in dem erweiterten Abschnitt überlagert bzw. übereinandergelegt sind.
Die Heizmedium-Heizvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Elektrodenplatten mit einem Schlitz entlang einer Endseitenrichtung in dem Abschnitt, der breiter ist als die Kontaktfläche des PTC-Elements, versehen sind.
Die Heizmedium-Heizvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei sich der von jeder Elektrodenplatte erstreckende Anschluss von einem Endseitenabschnitt gegenüber einem Bereich erstreckt, in dem der Schlitz vorgesehen ist.
Eine Fahrzeugklimaanlage mit einer Heizmedium-Heizvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 zum Erwärmen eines Heizmediums, das bezüglich eines Radiators zirkulieren kann, welcher in einem Luftströmungsdurchgang angeordnet ist.