DE102013003337A1 - Heizmedium-heizvorrichtung und damit ausgestattete fahrzeugklimaanlage - Google Patents

Heizmedium-heizvorrichtung und damit ausgestattete fahrzeugklimaanlage Download PDF

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Abstract

In einer Heizmedium-Heizvorrichtung 10, in welcher ein Wärmeaustauschelement 20, das durch Stapeln mehrerer flacher Wärmeaustauschrohre 21 und mehrerer Paare von PTC-Heizelementen 26 in mehreren Schichten ausgebildet ist, in einem Gehäuse 11 einschließlich Heizmedium-Auslass- und -Einlasswegen 15 und 16 befestigt und eingebaut ist, sind Verbindungsabschnitte 48 und 49 zwischen einem Hochspannungs-Stromversorgungskabel und einem Niederspannungs-Steuerkabel 44 an einer äußeren Oberfläche auf einer Oberflächenseite vorgesehen, wo die Heizmedium-Auslass- und -Einlasswege 15 und 16 des Gehäuses 11 vorgesehen sind, und ein Steuersubstrat 33, welches die Anregung der PTC-Heizelemente 26 steuert, an einer Innenseite auf derselben Seite angeordnet wie eine Oberfläche, an welcher die Verbindungsabschnitte 48 und 49 des Gehäuses 11 vorgesehen sind.

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 erwärmt, und auf eine mit der Heizmedium-Heizvorrichtung ausgestattete Fahrzeugklimaanlage.
  • 2. BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
  • Es ist eine Heizmedium-Heizvorrichtung bekannt, die in einer Fahrzeugklimaanlage eingesetzt ist, welche bei einem Elektrofahrzeug, einem Hybridfahrzeug oder dergleichen eingesetzt ist, um ein Heizmedium zu erwärmen, welches dann als Wärmequelle zum Heizen dient. 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 ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer 20008-7106 , offenbart ein Beispiel einer solchen Heizmedium-Heizvorrichtung. Die Heizmedium-Heizvorrichtung besitzt eine Struktur, bei der eine Anzahl von Trennwänden vorgesehen ist, um das Innere eines Gehäuses, welches einen Auslass- und einen Einlassweg für ein Heizmedium in eine Heizkammer und eine Heizmedium-Zirkulationskammer aufweist, zu partitionieren und PTC-Heizelemente so eingesetzt und angeordnet sind, 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 ungeprüfte japanische 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 ungeprüfte japanische 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- und einen 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 ungeprüften japanischen 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, und dass beispielsweise die Wärmeübertragungseffizienz verringert ist. Andererseits kann gemäß der in der ungeprüften japanischen 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 Wärmekontaktwiderstand 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 angebracht und 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.
  • Wie oben beschrieben, kann in der Heizmedium-Heizvorrichtung, in welcher das Wärmeaustauschelement mit einer Struktur, in welcher flache Wärmeaustauschrohre und PTC-Heizelemente gestapelt sind, gepresst wird, um in das Gehäuse eingebaut und befestigt zu werden, der Wärmekontaktwiderstand zwischen den flachen Wärmeaustauschrohren und den PTC-Heizelementen reduziert und die Wärmeübergangseffizienz verbessert werden, wodurch eine verkleinerte Hochleistungs-Heizmedium-Heizvorrichtung erhalten wird. Entsprechend werden in der Heizmedium-Heizvorrichtung die Dimension in der Höhenrichtung der Heizmedium-Heizvorrichtung und die Bearbeitbarkeit bei einer Verbindung von Heizmedium-Leitungen und Kabelbäumen, abhängig von der Struktur des Wärmeaustauschelements sowie der Struktur des Gehäuses, variiert, wie beispielsweise der Heizmedium-Auslass- und -Einlassweg und der Kabelverbindungsabschnitt in dem Gehäuse vorzusehen sind, an welcher Oberfläche des Gehäuses das Wärmeaustauschelement eingebaut und befestigt wird und an welchem Ort das Steuersubstrat angeordnet wird.
  • Von der fahrzeugseitigen Befestigung der Klimaanlage sind, in eingebautem Zustand vom Betrachtungspunkt der Bearbeitbarkeit aus gesehen, eine Leitungsverbindungsarbeit für den Heizmedium-Auslass- und -Einlassweg und eine Verbindungsarbeit für ein Hochspannungs-Stromversorgungskabel, ein Niederspannungssteuerkabel und Ähnliches an der Oberfläche gegenüber der Befestigungsoberfläche nötig. Unter der Voraussetzung dieser Tatsachen sind einige Probleme zu verbessern, d. h. zum Beispiel wie die Dimension der Heizmedium-Heizvorrichtung in der Höhenrichtung reduzierbar ist, und wie die Bearbeitbarkeit bezüglich dem Verbinden von Kabelbäumen mit dem Steuersubstrat verbessert werden kann.
  • KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung wurde angesichts derartiger Umstände gemacht und es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine verkleinerte Heizmedium-Heizvorrichtung bereitzustellen, indem die Dimension der Heizmedium-Heizvorrichtung in der Höhenrichtung so weit wie möglich reduziert und die Bearbeitbarkeit bezüglich des Verbindens von Kabelbäumen mit dem Steuersubstrat verbessern wird, und eine mit der Heizmedium-Heizvorrichtung ausgestattete Fahrzeugklimaanlage bereitzustellen.
  • Um die oben erwähnten Probleme zu lösen, wenden die Heizmedium-Heizvorrichtung der vorliegenden Erfindung und die mit der Heizmedium-Heizvorrichtung ausgestattete Fahrzeugklimaanlage die folgenden Lösungen an.
  • Das heißt, eine Heizmedium-Heizvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: eine Vielzahl von flachen Wärmeaustauschrohren, durch welche ein Heizmedium von einem Einlass-Kopfabschnitt durch einen flachen Rohrabschnitt strömt und von einem Auslass-Kopfabschnitt ausströmt, und eine Vielzahl von Paaren von PTC-Heizelementen, die zwischen den flachen Rohrabschnitten der Vielzahl der flachen Wärmeaustauschrohre eingebaut sind. Ein Wärmeaustauschelement, das durch abwechselndes Stapeln der flachen Wärmeaustauschrohre und der PTC-Heizelemente in mehreren Schichten ausgebildet ist, ist in einem Gehäuse einschließlich Heizmedium-Auslass- und -Einlassweg, die mit dem Auslass-Kopfabschnitt und dem Einlass-Kopfabschnitt verbunden sind, angebracht und befestigt. Ein Verbindungsabschnitt zwischen einem Hochspannungs-Stromversorgungskabel und einem Niederspannungs-Steuerkabel ist an einer äußeren Oberfläche auf derselben Seite ausgebildet wie eine Oberfläche, auf welcher der Heizmedium-Auslass- und -Einlassweg des Gehäuses ausgebildet sind, und ein Steuersubstrat, welches die Anregung der PTC-Heizelemente steuert, ist auf einer Innenseite auf derselben Seite wie die Oberfläche angeordnet, auf welcher der Verbindungsabschnitt des Gehäuses ausgebildet ist.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Wärmeaustauschelement, das durch abwechselndes Stapeln der Vielzahl von flachen Wärmeaustauschrohren und der Vielzahl von Paaren von PTC-Heizelementen in mehreren Schichten ausgebildet ist, in der Heizmedium-Heizvorrichtung in dem Gehäuse einschließlich der Heizmedium-Auslass- und -Einlasswege, die mit dem Auslass- und dem Einlass-Kopfabschnitt der flachen Wärmeaustauschrohre verbunden sind, angebracht und befestigt. Der Verbindungsabschnitt zwischen dem Hochspannungs-Stromversorgungskabel und dem Niederspannungs-Steuerkabel ist auf der äußeren Oberfläche auf derselben Seite vorgesehen wie die Oberfläche, auf welcher der Heizmedium-Auslass- und -Einlassweg des Gehäuses ausgebildet sind, und das Steuersubstrat, welches die Anregung der PTC-Heizelemente steuert, ist auf der inneren Seite auf derselben Seite angeordnet wie die Oberfläche, auf welcher der Verbindungsabschnitt des Gehäuses ausgebildet ist.
  • Dementsprechend ist der Verbindungsabschnitt zwischen dem Hochspannungs-Stromversorgungskabel und dem Niederspannungs-Steuerkabel unter Nutzung eines Seitenabstands der äußeren Oberfläche, auf welcher der Heizmedium-Auslass- und -Einlassweg des Gehäuses vorgesehen sind, angeordnet und das Steuersubstrat unter Nutzung eines Seitenabstands der inneren Oberfläche des Gehäuses angeordnet. Das ermöglicht, die Dimension des Gerätes einschließlich des Heizmedium-Auslass- und -Einlasswegs und des Verbindungsabschnitts zwischen den Kabelbäumen in der Höhenrichtung zu reduzieren, und es ermöglicht auch, den Verbindungsabschnitt der Kabelbäume und das Steuersubstrat aneinander benachbart auf der inneren Seite und äußeren Seite der selben Oberfläche des Gehäuses anzuordnen. Entsprechend kann die Heizmedium-Heizvorrichtung verkleinert werden und die On-Board-Fähigkeit bezüglich eines Fahrzeugs verbessert werden. Des Weiteren kann die Bearbeitbarkeit hinsichtlich des Verbindens der Kabelbäume und des Steuersubstrats verbessert werden.
  • Ferner ist, gemäß der Heizmedium-Heizvorrichtung der vorliegenden Erfindung, in der Heizmedium-Heizvorrichtung der vorliegenden Erfindung wie sie oben beschrieben ist, das Gehäuse mit einer darin ausgebildeten Trennwand vorgesehen, das Wärmeaustauschelement durch ein Wärmeaustausch-Drückelement gedrückt und an einer Oberfläche der Trennwand befestigt und angebaut wird, und eine Außenseite davon mit einer Bodenplatte versiegelt und das Steuersubstrat auf der anderen Seite der Trennwand installiert und eine Außenseite davon mit einer Oberplatte einschließlich des Verbindungsabschnitts versiegelt.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Gehäuse mit einer darin ausgebildeten Trennwand vorgesehen, das Wärmeaustauschelement durch das Wärmeaustausch-Drückelement gedrückt und an einer Oberfläche der Trennwand befestigt und angebaut und eine Außenseite davon mit einer Bodenplatte versiegelt und das Steuersubstrat auf der anderen Seite der Trennwand installiert und eine Außenseite davon mit einer Oberplatte einschließlich dem Verbindungsabschnitt versiegelt. Entsprechend sind das Wärmeaustauschelement an dem Gehäuse befestigt und eingebaut, in welchem die Trennwand vorgesehen ist, wobei die Trennwand dazwischen eingefügt ist; das Steuersubstrat auf der anderen Oberflächenseite installiert, und die Bodenplatte und die Oberplatte auf beiden Seiten des Steuersubstrats versiegelt, wodurch ermöglicht wird, dass das Wärmeaustauschelement und das Steuersubstrat in dem Gehäuse aufgenommen und installiert sind. Das ermöglicht, die PTC-Heizelemente, das Steuersubstrat und den Kabelbaumverbindungsabschnitt des Wärmeaustauschelements, die eine elektrische Verbindung benötigen, aneinander angrenzend anzuordnen, und verbessert die Bearbeitbarkeit hinsichtlich elektrischer Verbindung zwischen ihnen.
  • Ferner ist in der Heizmedium-Heizvorrichtung der vorliegenden Erfindung ein Steuerschaltkreis einschließlich einer exothermen elektrischen Komponente, der die PTC-Heizelemente steuert, auf dem Steuersubstrat befestigt, wobei die exotherme elektrische Komponente dazu geeignet ist, mit der Trennwand als eine Wärmesenke zu kühlen.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Steuerschaltkreis einschließlich einer exothermen elektrischen Komponente, der die PTC-Heizelemente steuert, auf dem Steuersubstrat befestigt, wobei die exotherme elektrische Komponente dazu geeignet ist, mit der Trennwand als eine Wärmesenke zu kühlen. Entsprechend ist die exotherme elektrische Komponente, wie ein Leistungstransistor, auf dem Steuersubstrat befestigt, welches auf der anderen Oberflächenseite der Trennwand installiert ist, und das Wärmeaustauschelement, welches an einer Oberflächenseite der Trennwand befestigt und angebaut ist, kann effizient mit der Trennwand, die als Kühlungsquelle als eine Wärmesenke dient, gekühlt werden. Daher kann die Zuverlässigkeit der Kühlleistung bezüglich Wärme des Steuersubstrats einschließlich der exothermen elektrischen Komponente gesichert werden und der Betrieb stabilisiert werden.
  • Ferner ist, gemäß der Heizmedium-Heizvorrichtung der vorliegenden Erfindung, in jeder der oben beschriebenen Heizmedium-Heizvorrichtungen ein Steuerschaltkreis einschließlich einer exothermen elektrischen Komponente, der die PTC-Heizelemente steuert, auf der Oberfläche des Steuersubstrats befestigt und ein Wärme-Durchdringungsabschnitt, der aus einem hoch wärmeleitfähigen Material hergestellt ist und beide Oberflächen korrespondierend zu einer Befestigungsposition der exothermen elektrischen Komponente durchsetzt, vorgesehen, wobei die exotherme elektrische Komponente dazu geeignet ist, mit der Trennwand als eine Wärmesenke über den Wärme-Durchdringungsabschnitt zu kühlen.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Steuerschaltkreis einschließlich der exothermen elektrischen Komponente, der die PTC-Heizelemente steuert, an der Oberfläche des Steuersubstrats befestigt und der Wärme-Durchdringungsabschnitt, der aus einem hoch wärmeleitfähigen Material hergestellt ist und durch beide Oberflächen, korrespondierend zu der Befestigungsposition der exothermen elektrischen Komponente, durchdringt, vorgesehen, wobei die exotherme elektrische Komponente dazu geeignet ist, mit der Trennwand als einer Wärmesenke über den Wärme-Durchdringungsabschnitt zu kühlen.
  • Entsprechend wird Wärme, welche von der exothermen elektrischen Komponente, die durch einen Leistungstransistor beispielsweise einen IGBT, der auf dem Steuersubstrat befestigt ist, ausgebildet ist, erzeugt wird, an die hintere Oberflächenseite durch den Wärme-Durchdringungsabschnitt, welcher aus einem hoch wärmeleitfähigen Material, wie Kupfer, hergestellt ist, übertragen und ferner auf die Trennwand übertragen, die als eine Wärmesenke von dem Wärme-Durchdringungsabschnitt aus dient, was damit dem Wärmeaustauschelement ermöglicht, durch die Trennwand, die als eine Kühlungsquelle dient, effizient gekühlt zu werden. Entsprechend können die Wärmebeständigkeitseigenschaften des Steuersubstrats einschließlich der exothermen elektrischen Komponente verbessert werden und der Betrieb kann stabilisiert werden.
  • Ferner ist, gemäß der Heizmedium-Heizvorrichtung der vorliegenden Erfindung, in der oben beschrieben Heizmedium-Heizvorrichtung ein wärmeleitfähiger Isolator, wie ein wärmeleitfähiges flüssiges Füllmaterial oder ein isolierendes wärmeleitfähiges Lagenmaterial geringer Härte, zwischen dem Wärme-Durchdringungsabschnitt des Steuersubstrats und der Trennwand eingefügt.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der wärmeleitfähige Isolator, wie wärmeleitfähiges flüssiges Füllmaterial oder ein isolierendes wärmeleitfähiges Lagenmaterial geringer Härte, zwischen dem Wärme-Durchdringungsabschnitt des Steuersubstrats und der Trennwand eingefügt. Entsprechend kann, sogar wenn Herstellungsabweichungen in Bezug auf eine Rückzugsmenge oder eine Überstandsmenge von der hinteren Oberfläche des Steuersubstrats des Wärme-Durchdringungsabschnitts bestehen, die Wärme, die von der exothermen elektrischen Komponente erzeugt wird, zuverlässig auf die Trennwand durch den Wärme-Durchdringungsabschnitt und den wärmeleitfähigen Isolator, wie ein wärmeleitfähiges flüssiges Füllmaterial oder ein isolierendes wärmeleitfähiges Lagenmaterial geringer Härte, ungeachtet der Abweichungen übertragen werden.
  • Ferner kann die exotherme elektrische Komponente mit der Trennwand als eine Wärmesenke gekühlt werden. Entsprechend können die Wärmestrahlungseigenschaften und die elektrischen Isolationseigenschaften des Steuersubstrats, auf welchem die exotherme elektrische Komponente befestigt ist, gesichert werden und die Qualität der Heizmedium-Heizvorrichtung verbessert werden.
  • Ferner ist, gemäß der Heizmedium-Heizvorrichtung der vorliegenden Erfindung, in der oben beschriebenen Heizmedium-Heizvorrichtung das Steuersubstrat auf einer oberen Oberfläche der Trennwand durch eine Isolationslage angeordnet und die Isolationslage mit einer Öffnung versehen, die mit einem Abschnitt korrespondiert, in welchem das wärmeleitfähige flüssige Füllmaterial eingefügt ist.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Steuersubstrat auf der oberen Oberfläche der Trennwand über die Isolationslage angeordnet und die Isolationslage mit einer Öffnung versehen, die mit dem Abschnitt korrespondiert, in welchem das wärmeleitfähige flüssige Füllmaterial eingefügt ist.
  • Entsprechend ist das wärmeleitfähige flüssige Füllmaterial in die Öffnung der Isolationslage eingefügt oder angeordnet, um das Steuersubstrat aufzubauen, und der Wärme-Durchdringungsabschnitt auf der Seite des Steuersubstrats kann mit dem wärmeleitfähigen flüssigen Füllmaterial abgestimmt werden. Damit kann die Wärme, die von der exothermen elektrischen Komponente erzeugt wird, ungeachtet der Rückzugsmenge oder der Überstandsmenge des Wärme-Durchdringungsabschnitts, direkt an die Trennwand über den Wärme-Durchdringungsabschnitt und das wärmeleitfähige flüssige Füllmaterial abgestrahlt werden. Sogar wenn ein Material, welches aus einer flüssigen Form ausgehärtet wurde, anstelle einer festen Form, als das wärmeleitfähige flüssige Füllmaterial genutzt würde, kann das Material in die Öffnung eingefügt und gehalten werden. Entsprechend kann der Wärmestrahlungsweg von der exothermen elektrischen Komponente aus zuverlässig gesichert werden und die Kühlleistung verbessert werden. In diesem Fall kann ein hartes Lagenmaterial, das ausschließlich zur Isolation eingesetzt wird, wie beispielsweise eine Lage eines Polyimidfilms, als Isolationslage genutzt werden, was eine Kostenreduzierung ermöglicht.
  • Ferner hat, gemäß der Heizmedium-Heizvorrichtung der vorliegenden Erfindung, in der oben beschriebenen Heizmedium-Heizvorrichtung, die Öffnung eine Fläche, die größer ist als die Fläche des Wärme-Durchdringungsabschnitts.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung hat die Öffnung eine Fläche, die größer als die Fläche des Wärme-Durchdringungsabschnitts ist. Entsprechend kann der Wärme-Durchdringungsabschnitt, sogar wenn die Trennwand, das Steuersubstrat, die Isolationslage und Ähnliches aufgrund von Integration von Maßabweichungen voneinander verlagert werden, zuverlässig mit dem wärmeleitfähigen flüssigen Füllmaterial angepasst werden. Entsprechend kann der Wärmestrahlungsweg von der exothermen elektrischen Komponente aus zuverlässig ausgebildet werden und die Kühlleistung davon verbessert werden.
  • Ferner ist, gemäß der Heizmedium-Heizvorrichtung der vorliegenden Erfindung, in jeder der oben beschriebenen Heizmedium-Heizvorrichtungen, eine obere Oberfläche der Trennwand mit einer Vielzahl von Vorsprüngen vorgesehen, und Löcher, welche in der Isolationslage und/oder dem Steuersubstrat ausgebildet sind, passen auf die Vorsprünge, um eine Positionierung der Isolationslage und/oder des Steuersubstrats zu ermöglichen.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die obere Oberfläche der Trennwand mit einer Vielzahl von Vorsprüngen vorgesehen, und Öffnungen, welche in der Isolationslage und/oder dem Steuersubstrat ausgebildet sind, passen auf die Vorsprünge, um Positionieren der Isolationslage und/oder des Steuersubstrats zu ermöglichen. Entsprechend passen in dem Fall des Anordnens der Isolationslage und/oder des Steuersubstrats auf der oberen Oberfläche der Trennwand die Löcher, die auf der Seite der Isolationslage und/oder des Steuersubstrats angeordnet sind, auf die Vorsprünge, die auf der Seite der Trennwand ausgebildet sind, und sie machen es damit möglich, jede Komponente zuverlässig zu positionieren und zusammenzufügen. Entsprechend kann die Position des Wärme-Durchdringungsabschnitts auf der Seite des Steuersubstrats zuverlässig mit dem wärmeleitfähigen flüssigen Füllmaterial zur Wärmeabstrahlung ausgerichtet werden, womit die Genauigkeit und die Bearbeitbarkeit des Zusammenfügens verbessert werden.
  • Ferner ist, gemäß der Heizmedium-Heizvorrichtung der vorliegenden Erfindung, in jeder der oben beschriebenen Heizmedium-Heizvorrichtungen, mindestens ein Abschnitt, der als eine Wärmesenke der Trennwand dient, aus einer Aluminiumlegierung hergestellt.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist mindestens der Abschnitt, der als eine Wärmesenke der Trennwand dient, aus einer Aluminiumlegierung hergestellt. Entsprechend wird die Wärme, die von der exothermen elektrischen Komponente, die auf dem Steuersubstrat befestigt ist, erzeugt wird, auf die Trennwand, welche aus einer Aluminiumlegierung hergestellt ist, welche eine Wärmeleitfähigkeit und geringes Gewicht aufweist, über einen wärmeleitfähigen Isolator, wie einen Wärme-Durchdringungsabschnitt, eine Isolationslage und/oder einen wärmeleitfähigen flüssigen Zwischenraumfüller oder ein isolierendes wärmeleitendes Lagenmaterial geringer Dichte, übertragen und die Wärme auf die Trennwand mit dem Wärmeaustauschelement als eine Kühlungsquelle abgestrahlt, wodurch es möglich wird, die exotherme elektrische Komponente zu kühlen. Entsprechend kann die Kühlleistung der exothermen elektrischen Komponente, welche an der Oberfläche des Steuersubstrats befestigt ist, mit der Trennwand als einer Wärmesenke verbessert werden. Ferner kann die Zuverlässigkeit bezüglich der Wärmebeständigkeit verbessert werden und die Leichtbaueigenschaft erhalten bleiben.
  • Des Weiteren sind, gemäß der Heizmedium-Heizvorrichtung der vorliegenden Erfindung, in jeder der oben beschriebenen Heizmedium-Heizvorrichtungen, Ansatzabschnitte versehen, die jeweils eine vorbestimmte Höhe zum Befestigen und Fixieren des Wärmeaustausch-Drückelements aufweisen, integral an vier Ecken auf der einen Seite der Trennwand ausgebildet.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Ansatzabschnitte, die jeweils die vorbestimmte Höhe zum Befestigen und Fixieren des Wärmeaustausch-Drückelements aufweisen, integral an vier Ecken auf der einen Seite der Trennwand ausgebildet. Dementsprechend wird das Wärmeaustausch-Drückelement an den Ansatzabschnitten an vier Ecken befestigt und fixiert, und es wird damit ermöglicht, das Wärmeaustauschelement gegen die Trennwand des Gehäuses zu drücken um damit das Wärmeaustauschelement zu befestigen und zu fixieren. Somit werden die flachen Wärmeaustauschrohre und die PTC-Heizelemente, welche das Wärmeaustauschelement bilden, in engen Kontakt miteinander gebracht und die Auslass/Einlass-Kopfabschnitte der Vielzahl der flachen Wärmeaustauschrohre ebenso in engen Kontakt miteinander gebracht. Das ermöglicht, den Wärme-Kontaktwiderstand zu reduzieren, um damit die Wärme-Übergangseffizienz zu verbessern und eine Leckage des Mediums zu verhindern, um damit die Zuverlässigkeit zu verbessern.
  • Des Weiteren erstrecken sich die Heizelement-Auslass- und -Einlasswege, gemäß der Heizmedium-Heizvorrichtung der vorliegenden Erfindung, in jeder der oben beschriebenen Heizmedium-Heizvorrichtungen, von der anderen Oberfläche der Trennwand aus, sie sind zu der einen Seite, auf welcher das Wärmeaustauschelement befestigt und installiert ist, über die Trennwand geöffnet und mit dem Auslass/Einlass-Kopfabschnitt von jedem der flachen Wärmeaustauschrohre kommunikationsfähig.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung erstrecken sich die Heizelement-Auslass- und -Einlasswege von der anderen Oberfläche der Trennwand aus, sie sind gegenüber der einen Seite, auf welcher das Wärmeaustauschelement fixiert und installiert ist, über die Trennwand geöffnet, und mit dem Auslass/Einlass-Kopfabschnitt von jedem der flachen Wärmeaustauschrohre kommunikationsfähig. Entsprechend ist es den Auslass/Einlass-Kopfabschnitten der flachen Wärmeaustauschrohre des Wärmeaustauschelements, welches in einer Oberflächenseite der Trennwand eingebaut ist, möglich, mit der Öffnung der Trennwand durch ein Abdichtmaterial um das Kommunikationsloch zu kommunizieren, und es werden dadurch Kommunikation und Verbindung mit den Heizelement-Auslass- und -Einlasswegen, welche auf der Seite des Gehäuses vorgesehen sind, ermöglicht. Somit ist es den Heizelement-Auslass- und -Einlasswegen möglich, sogar wenn die Heizelement-Auslass- und -Einlasswege derart strukturiert sind, dass sie sich von der Trennwand aus erstrecken, mit den Auslass/Einlass-Kopfabschnitten der flachen Wärmeaustauschrohre durch ein Dichtmaterial zu kommunizieren. Somit kann der Strömungsdurchgang zur Zirkulation des Heizmediums leicht und ohne Komplikation ausgebildet werden.
  • Ferner ist die Trennwand gemäß der Heizmedium-Heizvorrichtung der vorliegenden Erfindung in jeder der oben beschriebenen Heizmedium-Heizvorrichtungen mit einem Durchgangsloch versehen, welches einen Anschluss, der sich von einer Elektrodenplatte, die jedes der PTC-Heizelemente bildet, erstreckt, durchsetzt und der Anschluss ist mit einer Anschlussplatine des Steuersubstrats verbindbar, welches auf der anderen Seite angeordnet ist, wobei die Trennwand dazwischen eingefügt ist.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Trennwand mit dem Durchgangsloch vorgesehen, welches den Anschluss durchsetzt, welcher sich von einer Elektrodenplatte, die jedes der PTC-Heizelemente bildet, erstreckt, und der Anschluss ist mit einer Anschlussplatine des Steuersubstrats verbindbar, welches auf der anderen Seite angeordnet ist, wobei die Trennwand dazwischen eingefügt ist. Entsprechend ist es möglich, sogar wenn das Steuersubstrat und das Wärmeaustauschelement auf entgegengesetzten Seiten mit der Trennwand zwischen ihnen eingefügt angeordnet sind, dass der Anschluss, welcher sich von der Elektrodenplatte, welche jedes der PTC-Heizelemente des Wärmeaustauschelements bildet, erstreckt, durch das Durchgangsloch, welches in der Trennwand ausgebildet ist, zu der entgegengesetzten Seite herausragt, und somit direkt mit der Anschlussplatine des Steuersubstrats verbunden werden kann. Somit können jedes der PTC-Heizelemente und das Steuersubstrat, ungeachtet der Anwesenheit oder Abwesenheit der Trennwand, leicht elektrisch verbunden werden.
  • Ferner ist es möglich, gemäß der Heizmedium-Heizvorrichtung der vorliegenden Erfindung, in der oben beschriebenen Heizmedium-Heizvorrichtung den Anschluss durch eine Durchführung, welche in dem Durchgangsloch installiert ist, zu positionieren.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den Anschluss durch eine Durchführung, welche in dem Durchgangsloch installiert ist, zu positionieren. Entsprechend kann der Anschluss, wenn es dem Anschluss, der sich von der Elektrodenplatte jedes der PTC-Heizelemente erstreckt, möglich ist, durch das Durchgangsloch, welches in der Trennwand vorgesehen ist, auf die entgegengesetzte Seite vorzustehen, über die Durchführung, die in dem Durchgangsloch installiert ist, positioniert werden. Dadurch kann der Anschluss mit der Anschlussplatine des Steuersubstrats ohne Fehlanordnung ausgerichtet werden, und die Verbindungsarbeit kann vereinfacht werden.
  • Ferner umfasst das Gehäuse, gemäß der Heizmedium-Heizvorrichtung der vorliegenden Erfindung, in der oben beschriebenen Heizmedium-Heizvorrichtung, ein unteres Gehäuse, an welches das Wärmeaustauschelement durch ein Wärmeaustausch-Drückelement gedrückt wird, um an einer inneren Bodenoberfläche befestigt und fixiert zu werden, und ein oberes Gehäuse, welches mit den Heizelement-Auslass- und -Einlasswegen und dem Verbindungsabschnitt versehen ist, wobei das Steuersubstrat zwischen einer inneren Oberfläche des oberen Gehäuses und einer oberen Oberfläche des Wärmeaustausch-Drückelements angeordnet ist, und wobei das Wärmeaustausch-Drückelement mit einem Durchgangsloch versehen ist, welches mit dem Auslass/Einlass-Kopfabschnitt von jedem der flachen Wärmeaustauschrohre kommuniziert, und ein Verbindungsabschnitt integral mit dem Durchgangsloch vorgesehen ist, wobei der Verbindungsabschnitt die Heizelement-Auslass- und -Einlasswege, welche auf dem oberen Gehäuse vorgesehen sind, mit dem Durchgangsloch derart verbindet, dass sie miteinander kommunizieren können.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst das Gehäuse das untere Gehäuse, an welches das Wärmeaustauschelement über das Wärmeaustausch-Drückelement gedrückt wird, um an der inneren Bodenoberfläche befestigt und fixiert zu werden, und das obere Gehäuse, welches mit den Heizmedium-Auslass- und -Einlasswegen und dem Verbindungsabschnitt versehen ist, wobei das Steuersubstrat zwischen der inneren Oberfläche des oberen Gehäuses und der oberen Oberfläche des Wärmeaustausch-Drückelements angeordnet ist, und wobei das Wärmeaustausch-Drückelement mit dem Durchgangsloch versehen ist, welches mit dem Auslass/Einlass-Kopfabschnitt von jedem der flachen Wärmeaustauschrohre kommuniziert, und ein Verbindungsabschnitt integral mit dem Durchgangsloch vorgesehen ist, wobei der Verbindungsabschnitt die Heizelement-Auslass- und -Einlasswege, welche auf dem oberen Gehäuse vorgesehen sind, mit dem Durchgangsloch derart verbindet, dass diese miteinander kommunizieren können. Entsprechend wird das Wärmeaustauschelement durch das Wärmeaustausch-Drückelement gedrückt, um an der inneren Bodenoberfläche des unteren Gehäuses befestigt und fixiert zu werden, wobei das Steuersubstrat zwischen dem Wärmeaustausch-Drückelement und der inneren Oberfläche des oberen Gehäuses angeordnet ist, in welchem die Heizmedium-Auslass- und -Einlasswege und der Verbindungsabschnitt vorgesehen sind, und wobei es den Heizmedium-Auslass- und -Einlasswegen auf der Seite des oberen Gehäuses möglich ist, mit den Verbindungsabschnitten, die auf dem Wärmeaustausch-Drückelement vorgesehen sind, zu kommunizieren und sich mit ihnen zu verbinden. Das ermöglicht dem Wärmeaustauschelement und dem Steuersubstrat, in dem Gehäuse aufgenommen und installiert zu werden. Somit können die PTC-Heizelemente des Wärmeaustauschelements, das Steuersubstrat und der Kabelbaumverbindungsabschnitt, welche eine elektrische Verbindung erfordern, aneinander angrenzend angeordnet werden, wodurch die Bearbeitbarkeit hinsichtlich elektrischen Verbindens zwischen ihnen verbessert wird. In dieser Struktur besteht kein Bedarf, einen Raum zur Aufnahme von Schrauben und Ähnlichem zum Befestigen und Fixieren des Wärmeaustausch-Drückelements zu sichern, und die Dimension in der Höhenrichtung der Vorrichtung kann reduziert werden.
  • Des Weiteren sind, gemäß der Heizmedium-Heizvorrichtung der vorliegenden Erfindung, in der oben beschriebenen Heizmedium-Heizvorrichtung Ansatzabschnitte vorgesehen, die jeweils eine vorbestimmte Höhe zum Befestigen und Fixieren des Wärmeaustausch-Drückelements aufweisen, und integral an vier Ecken der inneren Bodenoberfläche des unteren Gehäuses ausgebildet sind.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Ansatzabschnitte, die jeweils eine vorbestimmte Höhe zum Befestigen und Fixieren der Wärmeaustausch-Drückelemente aufweisen, integral an vier Ecken der inneren Bodenoberfläche des unteren Gehäuses ausgebildet. Entsprechend kann, wenn das Wärmeaustausch-Drückelement an vier Ecken an den Ansatzabschnitten befestigt und fixiert ist, das Wärmeaustauschelement an die innere Bodenoberfläche des unteren Gehäuses gepresst werden, um dort befestigt und fixiert zu werden. Somit können die flachen Wärmeaustauschrohre und die PTC-Heizelemente, welche das Wärmeaustauschelement bilden, in engen Kontakt miteinander gebracht werden. Dies macht es möglich, den Wärmekontaktwiderstand zu reduzieren und damit die Wärmeübergangseffizienz zu verbessern und eine Leckage des Heizmediums zu verhindern, um damit die Zuverlässigkeit zu verbessern.
  • Ferner steht, gemäß der Heizmedium-Heizvorrichtung der vorliegenden Erfindung, in jeder der oben beschriebenen Heizmedium-Heizvorrichtungen, der Verbindungsabschnitt, welcher auf dem Wärmeaustausch-Drückelement vorgesehen ist, an einer oberen Oberflächenseite davon vor, und die Heizmedium-Auslass- und -Einlasswege umfassen einen ringförmigen Vorsprung, zu welchem die Heizmedium-Auslass- und -Einlasswege, welche auf dem oberen Gehäuse vorgesehen sind, passen und über ein Dichtmaterial verbunden sind.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung steht der Verbindungsabschnitt, welcher auf dem Wärmeaustausch-Drückelement vorgesehen ist, an der oberen Oberflächenseite davon vor, und die Heizmedium-Auslass- und -Einlasswege umfassen den ringförmigen Vorsprung, zu welchem die Heizmedium-Auslass- und -Einlasswege, welche auf dem oberen Gehäuse vorgesehen sind, passen und durch das Dichtmaterial verbunden sind. Wenn das obere Gehäuse auf das untere Gehäuse gelagert wird, um damit die beiden Gehäuse miteinander zu verbinden und zusammenzuschließen, passen die Heizmedium-Auslass- und -Einlasswege auf der Seite des oberen Gehäuses zusammen und sie werden mit den ringförmigen Vorsprüngen, die von der oberen Oberfläche des Wärmeaustausch-Drückelements hervorstehen, verbunden. Das ermöglicht, den Strömungsdurchgang zur Zirkulation des Heizmediums auszubilden, welches mit den Auslass/Einlass-Kopfabschnitt von jedem der flachen Wärmeaustauschrohre kommuniziert. Somit kann, sogar wenn die Heizmedium-Auslass- und -Einlasswege auf der Seite des oberen Gehäuses getrennt von dem unteren Gehäuse vorgesehen sind, an welchem das Wärmeaustauschelement befestigt und fixiert ist, der Strömungsdurchgang zum Zirkulieren des Heizmediums relativ leicht ohne Komplikationen des Strömungsdurchgangs, mit dem Wärmeaustausch-Drückelement als ein Relaiselement, ausgebildet werden.
  • Ferner umfasst, gemäß der Heizmedium-Heizvorrichtung der vorliegenden Erfindung, in jeder der oben beschriebenen Heizmedium-Heizvorrichtungen das Steuersubstrat zwei Steuersubstrate, ein erstes Steuersubstrat und ein zweites Steuersubstrat, welche über ein Verbindungselement verbunden sind, wobei das erste Steuersubstrat ein Steuersubstrat ist, welches auf einer oberen Oberfläche des Wärmeaustausch-Drückelements fixiert und angebaut ist und mit einem Anschluss verbunden ist, der sich von einer Elektrodenplatte, die jedes der PTC-Heizelemente bildet, erstreckt und wobei ein Steuerschaltkreis, der einen Leistungstransistor einschließt, der die Anregung des PTC-Heizelements steuert, daran befestigt ist, und das zweite Steuersubstrat ein Steuersubstrat ist, welches auf einer inneren Oberfläche des oberen Gehäuses fixiert und eingebaut ist, und das Hochspannungs-Stromversorgungskabel und das Niederspannungs-Steuerkabel damit über einen Anschluss, ein Verbindungselement oder Ähnliches verbindbar sind.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst das Steuersubstrat zwei Steuersubstrate, das erste Steuersubstrat und das zweite Steuersubstrat, welche über ein Verbindungselement verbunden sind, wobei das erste Steuersubstrat ein Steuersubstrat ist, welches auf der oberen Oberfläche des Wärmeaustausch-Drückelements fixiert und eingebaut ist und mit dem Anschluss verbunden ist, welcher sich von der Elektrodenplatte, welche jedes der PTC-Heizelemente bildet, erstreckt, und wobei der Steuerschaltkreis einschließlich des Leistungstransistors, der die Anregung des PTC-Heizelements steuert, daran befestigt ist, und das zweite Steuersubstrat ein Steuersubstrat ist, welches auf der inneren Oberfläche des oberen Gehäuses fixiert und eingebaut ist, und das Hochspannungs-Stromversorgungskabel und Niederspannungs-Steuerkabel damit über einen Anschluss, ein Verbindungselement oder Ähnliches verbindbar sind. Entsprechend sind, wenn das obere Gehäuse auf das untere Gehäuse gelagert wird, um damit die beiden Gehäuse miteinander zu verbinden und zusammenzuschließen, das erste Steuersubstrat, das auf der oberen Oberfläche des Wärmeaustausch-Drückelements auf der Seite des unteren Gehäuses installiert ist, und das zweite Steuersubstrat, welches auf der Innenseite des oberen Gehäuses installiert ist, über das Verbindungselement verbunden, wodurch es möglich wird, die elektrische Vorrichtung auf der Seite des unteren Gehäuses und die elektrische Vorrichtung auf der Seite des oberen Gehäuses elektrisch zu verbinden. Entsprechend kann die Verbindungsarbeit des elektrischen Systems zwischen dem Steuersubstrat, dem Hochspannungs-Stromversorgungskabel, und dem Niederspannungs-Steuerkabel und dem PTC-Heizelement vereinfacht werden.
  • Ferner ist gemäß der vorliegenden Erfindung eine Fahrzeugklimaanlage vorgesehen, die einem Heizmedium, welches durch eine Heizmedium-Heizvorrichtung erhitzt wurde, ermöglicht bezüglich eines Radiators, welcher in einem Luftströmungsdurchgang angeordnet ist, zu zirkulieren. Die Heizmedium-Heizvorrichtung entspricht jeder der Heizmedium-Heizvorrichtungen, die oben beschrieben sind.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist in der Fahrzeugklimaanlage, bei der das Heizmedium, welches durch die Heizmedium-Heizvorrichtung erhitzt wurde, bezüglich des Radiators, welcher in dem Luftströmungsdurchgang angeordnet ist, zirkulieren kann, die Heizmedium-Heizvorrichtung eine der Heizmedium-Heizvorrichtungen, wie sie oben beschrieben sind. Folglich kann das Heizmedium, welches dem Radiator zuzuführen ist, der in dem Luftströmungsdurchgang angeordnet ist, durch die verkleinerte, hochleistungsfähige Heizmedium-Heizvorrichtung wie oben beschrieben erhitzt und zugeführt werden. Entsprechend können die On-Board-Fähigkeiten der Klimaanlage bezüglich eines Fahrzeugs verbessert werden und die Klimaanlagenleistungsfähigkeit der Fahrzeugklimaanlage, insbesondere die Heizleistung, verbessert werden.
  • Gemäß der Heizmedium-Heizvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist der Verbindungsabschnitt zwischen dem Hochspannungs-Stromversorgungskabel und dem Niederspannungs-Steuerkabel unter Nutzung des Seitenabstands der äußeren Oberfläche, auf welcher die Heizmedium-Auslass- und -Einlasswege des Gehäuses vorgesehen sind, angeordnet. Ferner ist das Steuersubstrat unter Nutzung des Seitenabstands der inneren Oberfläche des Gehäuses angeordnet. Das ermöglicht, die Dimension in der Höhenrichtung der Vorrichtung einschließlich der Heizmedium-Auslass- und -Einlasswege und des Verbindungsabschnitts zwischen den Kabelbäumen zu reduzieren und den Verbindungsabschnitt zwischen den Kabelbäumen und dem Steuersubstrat aneinander benachbart auf der Innenseite und der Außenseite der selben Oberfläche des Gehäuses anzuordnen. Folglich können die Heizmedium-Heizvorrichtung verkleinert und die On-Board-Fähigkeiten bezüglich eines Fahrzeugs verbessert werden. Des Weiteren können die Bearbeitbarkeit bezüglich Verbindung der Kabelbäume und des Steuersubstrats verbessert werden.
  • Gemäß einer Fahrzeugklimaanlage der vorliegenden Erfindung, kann ein Heizmedium, welches einem Radiator, welcher in einem Luftströmungsdurchgang angeordnet ist, zuzuführen ist, durch die verkleinerte, hochleistungsfähige Heizmedium-Heizvorrichtung wie sie oben beschrieben ist, erhitzt und zugeführt werden. Entsprechend können die On-Board-Fähigkeiten der Klimaanlage bezüglich eines Fahrzeugs verbessert werden und die Klimaanlagenleistung der Fahrzeugklimaanlage, insbesondere die Heizleistung, verbessert werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER VERSCHIEDENEN ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine schematische Blockdarstellung einer Fahrzeugklimaanlage einschließlich einer Heizmedium-Heizvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 2 ist eine perspektivische Ansicht einer Einzelteildarstellung der Heizmedium-Heizvorrichtung, wie sie in 1 veranschaulicht ist,
  • 3 ist eine Draufsicht der Heizmedium-Heizvorrichtung, wie sie in 2 veranschaulicht ist,
  • 4 ist eine entsprechende Darstellung entlang der Linie A-A aus 3,
  • 5 ist eine entsprechende Darstellung entlang der Linie B-B aus 3,
  • 6 ist eine partielle Längsschnittansicht eines Abschnitts zum Installieren einer exothermen elektrischen Komponente, die an einem Steuersubstrat, wie es in 4 veranschaulicht ist, befestigt ist,
  • 7 ist eine partielle Längsschnittansicht eines modifizierten Beispiels einer exothermen elektrischen Komponente, die an dem Steuersubstrat, wie es in 4 veranschaulicht ist, befestigt ist,
  • 8 ist eine partielle Längsschnittansicht eines Abschnitts zur Positionierung einer Isolationslage, die in der Trennwand installiert ist, wie in 4 dargestellt ist, und des Steuersubstrats, und
  • 9 ist eine entsprechende Darstellung, welche eine longitudinale Oberfläche einer Heizmedium-Heizvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • (Erste Ausführungsform)
  • Im Weiteren wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die 1 bis 8 beschrieben werden.
  • 1 ist eine schematische Blockdarstellung einer Fahrzeugklimaanlage einschließlich einer Heizmedium-Heizvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Eine Fahrzeugklimaanlage 1 umfasst ein Gehäuse 3, welches einen Luftströmungsdurchgang 2 zum Einführen von Außenluft oder Fahrzeuginnenluft in die Fahrzeuginnenseite ausbildet, nachdem die Luft in das Fahrzeug aufgenommen wurde und dessen Temperatur gesteuert wurde.
  • Das Gehäuse 3 umfasst ein Gebläse 4, einen Kühler 5, einen Radiator 6 und eine Luftmischklappe 7. Das Gebläse 4 nimmt fortlaufend die Außenluft oder Fahrzeuginnenluft, von einer stromaufwärts liegenden Seite zu einer stromabwärts liegenden Seite des Luftströmungsdurchgangs 2 auf, beaufschlagt diese mit Druck, und führt die Luft mit Druck der stromabwärts liegenden Seite zu. Der Kühler 5 kühlt die Luft, welcher durch das Gebläse 4 Druck zugeführt wird. Der Radiator 6 erhitzt die Luft, welche durch den Kühler 5 passiert und gekühlt wird. Die Luftmischklappe 7 stellt das Strömungsratenverhältnis zwischen der Menge von Luft, welche den Radiator 6 passiert, und der Menge von Luft, die den Radiator 6 umgeht, ein, mischt diese mit Luft auf der stromabwärts liegenden Seite und stellt damit die Temperatur für die Temperierung der Blasluft ein.
  • Die stromabwärts liegende Seite des Gehäuses 3 ist mit einer Vielzahl von Luftauslässen zum Ausblasen der temperierten Luft in die Fahrzeuginnenseite, durch eine Ausblasmodus-Schaltklappe und eine Düse verbunden, welche nicht veranschaulicht sind.
  • Der Kühler 5 umfasst einen Kühlmittelkreislauf mit einem Kompressor, einem Kondensator, einem Expansionsventil und Ähnlichem, welche nicht veranschaulicht sind, und er verdampft das Kühlmittel, welches einer adiabatischen Expansion durch das Expansionsventil ausgesetzt wird, und kühlt damit die Luft, die durch ihn hindurch passiert. Der Radiator 6 umfasst einen Heizmedium-Zirkulationskreislauf 10A mit einem Behälter 8, einer Pumpe 9 und einer Heizmedium-Heizvorrichtung 10 und ermöglicht dem Heizmedium (beispielsweise Frostschutzmittel oder Wasser), welches durch die Heizmedium-Heizvorrichtung 10 zu einer hohen Temperatur erhitzt wird, mittels der Pumpe 9 zu zirkulieren und damit die Luft zu erhitzen, die durch ihn hindurch passiert.
  • 2 ist eine perspektivische Ansicht einer Einzelteildarstellung der Heizmedium-Heizvorrichtung 10, wie sie in 1 dargestellt ist. 3 ist eine Draufsicht der Heizmedium-Heizvorrichtung 10. 4 ist eine entsprechende Darstellung entlang der Linie A-A aus 3. 5 ist eine entsprechende Darstellung entlang der Linie B-B der 3.
  • Die Heizmedium-Heizvorrichtung 10 umfasst ein Gehäuse 11, welches an der Bodenoberfläche und an der oberen Oberfläche geöffnet ist und aus Aluminiumdruckguss mit einer viereckigen Form hergestellt ist, in welcher eine Trennwand 12 vorgesehen ist. Die Bodenoberfläche des Gehäuses 11 ist mit einer Bodenplatte 13, welche mit einer Schraube verbunden ist, versiegelt. Ferner ist die obere Oberfläche des Gehäuses 11 mit einer oberen Platte 14 versiegelt, welche mit einer Schraube verbunden ist.
  • Das Gehäuse 11 erstreckt sich von der oberen Oberflächenseite (die andere Oberflächenseite) der Trennwand 12 aufwärts, und ein Paar von Wegen, d. h. ein Heizmedium-Einlassweg 15 und ein Heizmedium-Auslassweg 16, welche sich zu der Seite erstrecken, sind integral ausgebildet. Die Heizmedium-Auslass- und -Einlasswege 15 und 16 sind zu der Bodenoberflächenseite (eine Oberflächenseite) der Trennwand 12 durch die Trennwand 12 geöffnet. In der Trennwand 12 sind Durchgangslöcher 17 (siehe 5), welche eine Vielzahl von Anschlüssen 29, die später beschrieben werden, durchdringen, entlang einer Seite vorgesehen, wobei Ansatzabschnitte 18, die jeweils eine vorbestimmte Höhe aufweisen, integral an vier Ecken der Bodenoberflächenseite ausgebildet sind. Diese Ansatzabschnitte 18 werden genutzt, um ein Wärmeaustausch-Drückelement 32, welches später beschrieben wird, zu befestigen und einzubauen. Eine Installationsschelle 19 der Heizmedium-Heizvorrichtung 10 ist auf der Außenumfangsoberfläche des Gehäuses 11 abnehmbar befestigt.
  • Ein Wärmeaustauschelement 20 ist auf der Bodenoberflächenseite (eine Oberflächenseite) der Trennwand 12 des Gehäuses 11 eingebaut. Das Wärmeaustauschelement 20 wird erhalten, indem eine Vielzahl von flachen Wärmeaustauschrohren 21 und eine Vielzahl von Paaren von PTC-Heizelementen 26 in mehreren Schichten abwechselnd gestapelt werden, wobei das plattenartige Wärmeaustausch-Drückelement 32, welches mit Schrauben 31 an den Ansatzabschnitte 18 zu befestigen und einzubauen ist, so befestigt und eingebaut ist, dass es gegen die Trennwand 12 gedrückt wird, damit sie so installiert werden, dass sie in engen Kontakt miteinander gebracht werden.
  • Jedes der flachen Wärmeaustauschrohre 21 ist ein Rohr mit einer Dicke von ungefähr mehreren Millimetern und es wird durch Aufeinandersetzen und Verlöten eines Paars von Formplatten erhalten, die durch Formpressen einer dünnen Platte, hergestellt aus einer Aluminiumlegierung, ausgebildet sind. Jedes der flachen Wärmeaustauschrohre 21 umfasst einen flachen Rohrabschnitt 24, welcher mit einem Einlass-Kopfabschnitt 22 und einem Auslass-Kopfabschnitt 23 auf einem Seitenende vorgesehen ist, und es bildet einen U-förmigen Umkehrströmungsdurchgang, der sich von dem Einlass-Kopfabschnitt 22 über die U-förmige Umkehrung an dem anderen Seitenende erstreckt und den Auslass-Kopfabschnitt 23 erreicht. Ein gerippter innerer Grat (nicht veranschaulicht) ist in den U-förmigen Umkehrströmungsdurchgang des flachen Rohrabschnitts 24 eingeführt. Die Auslass/Einlass-Kopfabschnitte 22 und 23 sind mit einem Kommunikationsloch versehen, um es den Auslass/Einlass-Kopfabschnitten 22 und 23 der benachbarten flachen Wärmeaustauschrohre 21 zu ermöglichen, miteinander zu kommunizieren. Die Umgebung des Kommunikationslochs ist mit einem Dichtmaterial 25, wie beispielsweise einem O-Ring, abgedichtet.
  • Die PTC-Heizelemente 26 werden durch ein PTC-Element 27 und ein Paar von Elektrodenplatten 28 gebildet, die auf beiden Oberflächen des PTC-Elements 27 gestapelt und in einer flachen rechtwinkligen Form ausgebildet sind. Die PTC-Heizelemente 26 sind in einer sandwichartigen Form zwischen den flachen Rohrabschnitten 24 der flachen Wärmeaustauschrohre 21 gestapelt. Jede Elektrodenplatte 28 ist mit dem Anschluss 29 versehen, der sich von einer Seite jeder Elektrodenplatte 28 erstreckt und oberhalb in einer L-Form geknickt wird. Dieser Anschluss 29 ist derart ausgebildet, dass er durch die Durchgangslöcher 17 der Trennwand 12 hindurch reicht und sich aufwärts erstreckt. Die PTC-Heizelemente 26 sind zwischen den flachen Rohrabschnitten 24 durch einen Isolationsfilm, eine wärmeleitende Lage 30 und Ähnliches gestapelt.
  • Das Wärmeaustauschelement 20 weist eine Struktur auf, in welcher die Auslass/Einlass-Kopfabschnitte 22 und 23 der flachen Wärmeaustauschrohre 21 durch die Trennwand 12 hindurch reichen und mit den Heizmedium-Auslass- und -Einlasswegen 15 und 16, welche auf der Bodenoberflächenseite (eine Oberflächenseite) der Trennwand 12 geöffnet sind, kommunizierend verbunden sind, und das Dichtmaterial 25, wie ein O-Ring, in dem Verbindungsabschnitt eingefügt ist, und damit das Wärmeaustauschelement 20 einbaut. Nachdem das Wärmeaustauschelement 20 eingebaut ist, wird die Öffnung auf der Bodenoberflächenseite des Gehäuses 11 mit der Bodenplatte 13 versiegelt.
  • Auf der oberen Oberflächenseite (die andere Oberflächenseite) der Trennwand 12 des Gehäuses 11 ist ein Steuersubstrat 33, welches die Anregung des PTC-Heizelements 26 durch Nutzung eines Seitenabstands (Totraum) der Heizmedium-Auslass- und -Einlasswege 15 und 16 steuert, fixiert und installiert. Das Steuersubstrat 33 hat eine Struktur, in welcher eine Vielzahl von Leistungstransistoren (hier im Weiteren als ”exotherme elektrische Komponenten 34” bezeichnet) und Steuerschaltkreisen, wie ein IGBT, welche die Anregung der PTC-Heizelemente 26 steuern, an der Oberfläche befestigt und mit Schrauben 36 an der oberen Oberfläche der Trennwand 12 durch eine Isolationslage (Film) 35 oder Ähnliches befestigt und angebaut sind. Die exothermen elektrischen Komponenten (Leistungstransistoren) 34 auf dem Steuersubstrat 33 können mit der Trennwand 12 gekühlt werden, welche als eine Wärmesenke angrenzend an die flachen Wärmeaustauschrohre 21 des Wärmeaustauschelements 20 angeordnet ist. In diesem Fall ist die Trennwand 12 aus einer Aluminiumlegierung hergestellt.
  • Die exothermen elektrischen Komponenten 34 sind an der Oberfläche des Steuersubstrats 33 befestigt und weisen eine Struktur auf, wie sie in den 6 oder 7 veranschaulicht ist, damit sie die erzeugte Wärme an die Trennwand 12 auf der hinteren Oberflächenseite abstrahlen und die elektrischen Komponenten kühlen.
  • Ein Wärme-Durchdringungsabschnitt 37, hergestellt aus einem hoch wärmeleitfähigen Material, wie Kupfer oder Aluminium, ist zum Durchdringen von der Oberflächenseite zu der hinteren Oberflächenseite vorgesehen, um mit einem Abschnitt zu korrespondieren, in welchem die exothermen elektrischen Komponenten 34 des Steuersubstrats 33 installiert sind. Die Wärme, welche durch die exothermen elektrischen Komponenten 34 erzeugt wird, wird über den Wärme-Durchdringungsabschnitt 37 zu der hinteren Oberflächenseite des Steuersubstrats 33 übertragen. Somit bestehen Herstellungsabweichungen hinsichtlich der Rückzugsmenge oder einer Überstandsmenge von der hinteren Oberfläche des Steuersubstrats 33 des Wärme-Durchdringungsabschnitts 37. Entsprechend besteht keine Gewährleistung, dass der Wärme-Durchdringungsabschnitt 37 die Trennwand 12 und die wärmeleitende Isolationslage 35 normal berührt. In diesem Fall sind die Wärmestrahlungseigenschaften und die elektrischen Isolationseigenschaften des Steuersubstrats 33 nicht gesichert.
  • Wie in 6 veranschaulicht, ist eine Vielzahl von Öffnungen 35A in einem Abschnitt vorgesehen, der mit dem Wärme-Durchdringungsabschnitt 37 der Isolationslage 35 korrespondiert. Ein wärmeleitfähiges flüssiges Füllmaterial (wärmeleitfähiger Isolator) 38, hergestellt aus einem isolierenden wärmeleitfähigen Material, ist in die Öffnungen 35A zum Auffangen von Herstellungsabweichungen des Wärme-Durchdringungsabschnitts 37 eingefügt und thermisch zuverlässig verbunden, während der Wärme-Durchdringungsabschnitt 37 und die Trennwand 12 die elektrisch isolierenden Eigenschaften aufrechterhalten. Als das wärmeleitfähige flüssige Füllmaterial 38 mit isolierenden Eigenschaften sind beispielsweise ein wärmeleitfähiges Siliconelastomer, der durch die Nutzung von Silicon als einem Basisharz und Fiberglas, Aluminiumoxid oder Ähnliches als einem Kern und einem Füller erhältlich ist, ein festes wärmeleitfähiges flüssiges Füllmaterial, und ein flüssiges wärmeleitfähiges Füllmaterial, welches aus einer flüssigen Form ausgehärtet ist, bekannt. Das wärmeleitfähige flüssige Füllmaterial 38 wirkt als ein formbarer elastischer Körper, nachdem er aus einer flüssigen Form ausgehärtet ist, oder in einem festen Zustand.
  • In dieser Ausführungsform sind, unter der Voraussetzung, dass das wärmeleitfähige flüssige Füllmaterial 38 genutzt wird, welches aus einer flüssigen Form ausgehärtet wurde, die Öffnungen 35A in der Isolationslage 35 ausgebildet, und die Öffnungen 35A haben eine Fläche, die größer ist als die Fläche des Wärme-Durchdringungsabschnitts 37. Als Resultat sind, sogar wenn die Trennwand 12, das Steuersubstrat 33, die Isolationslage 35 und Ähnliches aufgrund von Integration von Maßabweichung verhältnismäßig fehlausgerichtet sind, das wärmeleitfähige flüssige Füllmaterial 38, welches in die Öffnungen 35A eingefügt ist, und der Wärme-Durchdringungsabschnitt 37 zuverlässig ausgerichtet. In diesem Fall besteht für die Isolationslage 35 keine Notwendigkeit, wärmeleitfähig zu sein, und es kann eine harte Lage mit elektrisch isolierenden Eigenschaften eingesetzt werden, die ausschließlich zur Isolation genutzt wird, beispielsweise kann eine Lage wie ein Polyimidfilm eingesetzt werden.
  • In der oben beschriebenen Ausführungsform ist die Isolationslage 35 mit den Öffnungen 35A vorgesehen und das wärmeleitfähige flüssige Füllmaterial 38 ist in die Öffnungen 35A eingefüllt. Alternativ ist es möglich, anstelle des wärmeleitfähigen flüssigen Füllmaterials 38 eine Struktur anzuwenden, in welcher ein isolierendes wärmeleitfähiges Lagenmaterial geringer Härte (wärmeleitfähiger Isolator) 39 in einem Abschnitt, der dem Wärme-Durchdringungsabschnitt 37 entspricht, zwischen der Isolationslage 35 und dem Steuersubstrat 33, wie in 7 veranschaulicht, eingefügt ist, um die Herstellungsabweichungen und die Übergangswärme auffangen zu können. Als das isolierende wärmeleitfähige Lagenmaterial geringer Härte (wärmeleitender Isolator) 39 kann eine weiche Siliconlage geringer Härte, welche abhängig von den Abweichungen deformiert werden kann, oder Ähnliches genutzt werden. Es ist zu beachten, dass in diesem Fall keine Notwendigkeit besteht, die Öffnungen 35A in der wärmeleitfähigen Isolationslage 35 vorzusehen.
  • Ferner wird, wie oben beschrieben, das Steuersubstrat 33 an der obere Oberflächenseite (die andere Oberflächenseite) der Trennwand 12 mit der Vielzahl von Schrauben 36 über die Isolationslage 35 befestigt und fixiert. Jedenfalls sind das Steuersubstrat 33 und die Isolationslage 35 wünschenswerterweise an der oberen Oberfläche der Trennwand 12 positioniert und eingebaut. Wie in 8 veranschaulicht, sind Vorsprünge 40, welche oberhalb einer Vielzahl von Positionen der oberen Oberfläche der Trennwand 12 herausstehen, vorgesehen und Befestigungslöcher 35B und 33A, welche zu den Vorsprüngen 40 passen, auf der Seite der Isolationslage 35 und/oder des Steuersubstrats 33 zur Positionierung vorgesehen. Somit können die Position des Wärme-Durchdringungsabschnitts 37 auf der Seite des Steuersubstrats 33 und das wärmeleitfähige flüssige Füllmaterial 38 zur Wärmestrahlung zuverlässig zum Aneinanderfügen ausgerichtet werden.
  • Das Steuersubstrat 33 ist mit einer Vielzahl von Anschlussplatinen 43 versehen, welche mit Anströmkantenanschlüssen 42 eines Hochspannungs-Stromversorgungskabels 41, welches auf einer Seite in zwei Teile verzweigt ist, und einem Verbinder (nicht veranschaulicht), welcher beispielsweise mit einem Niederspannungs-Steuerkabel 44 verbunden ist, verbunden sind. Ferner ist eine Vielzahl von Anschlussplatinen 46, mit welchen die Anschlüsse 29, die von den Elektrodenplatten 28 ausgehen, mit Schrauben 45 direkt verbunden sind, in einer Reihe ausgerichtet. Die Vielzahl der Anschlüsse 29, die sich von den Elektrodenplatten 28 aus erstrecken, durchdringen Durchführungen 47, und die Durchführungen 47 passen in die entsprechenden Durchgangslöcher 17 der Trennwand 12 und werden somit bezüglich der Vielzahl von Anschlussplatinen 46 positioniert.
  • Die Öffnung auf der Seite der oberen Oberfläche des Gehäuses 11 fixiert und installiert das Steuersubtrat 33 an der Trennwand 12, und die Anschlüsse 29, welche sich von den Elektrodenplatten 28 erstrecken, werden mit den Schrauben 45 verschraubt und mit den Anschlussplatinen 46 des Steuersubstrats 33 verbunden. Ferner sind das Hochspannungs-Stromversorgungskabel 41 und das Niederspannungs-Steuerkabel 44, welche sich von der Seite der oberen Platte 14 erstrecken, mit den Anschlussplatinen 43 und dem Verbinder verbunden und dann mit der oberen Platte 14 versiegelt.
  • Die obere Platte 14 ist mit Verbindungsabschnitten 48 und 49 des Hochspannungs-Stromversorgungskabels 41 und des Niederspannungs-Steuerkabels 44 in einem Raum auf der Seite entgegengesetzt der Richtung, in welcher die Heizmedium-Auslass- und -Einlasswege 15 und 16 der oberen Oberfläche sich erstrecken, versehen. Ein Kabel oder ein Kabelbaum (nicht gezeigt) ist mit einer Stromversorgung und einer oberen Steuervorrichtung (ECU) verbindbar ausgebildet. Ein Strom- oder Signaleingang über die Verbindungsabschnitte 48 und 49 wird über das Hochspannungskabel 41 und das Niederspannungskabel 44 an das Steuersubstrat 33 eingegeben und über das Steuersubstrat 33 an die PTC-Heizelemente 26 aufgebracht.
  • In der Heizmedium-Heizvorrichtung 10, wie sie oberhalb beschrieben ist, wird während das Heizmedium, welches von dem Heizmedium-Einlassweg 15 des Gehäuses 11 einströmt, durch den Einlass-Kopfabschnitt 22 von jedem der Vielzahl der flachen Wärmeaustauschrohre 21, welche das Wärmeaustauschelement 20 bilden, in dem flachen Rohrabschnitt 24 und in dem U-förmigen Umkehrströmungsdurchgang des flachen Rohrabschnitts 24 zirkuliert, das Heizmedium erhitzt und dessen Temperatur durch die PTC-Heizelemente 26 erhöht und aus dem Auslass-Kopfabschnitt 23 ausgeströmt, und von dort aus durch den Heizmedium-Auslassweg 16 an die Außenseite gebracht, wobei es den Strömungsdurchgang durchströmt. Das Heizmedium, welches von der Heizmedium-Heizvorrichtung 10 ausgeströmt wird, wird dem Radiator 6 über den Heizmedium-Zirkulationskreislauf 10A (siehe 1) zugeführt, was zur Erwärmung beiträgt.
  • Auf der anderen Seite wird der Strom von dem Hochspannungs-Stromversorgungskabel 41, welches mit dem Verbindungsabschnitt 48 der oberen Platte 14 verbunden ist, über das Steuersubstrat 33 auf die PTC-Heizelemente 26 aufgebracht. Das Steuersubstrat 33 empfängt über das Niederspannungs-Steuerkabel 44, welches mit dem Verbindungsabschnitt 49 verbunden ist, ein Steuersignal und es steuert über einen Schaltkreislauf, welcher aus einem Steuerschaltkreis und einer Vielzahl von Leistungstransistoren, wie ein IGBT, gebildet ist, das Schalten des Stroms, welcher auf die Vielzahl von Paaren von PTC-Heizelementen 26 aufgebracht wird, und es steuert den Heizumfang. In diesem Fall wird die Wärme, welche von den exothermen elektrischen Komponenten (Leistungstransistoren) 34 erzeugt wird, an die Trennwand 12 des Gehäuses 11, welches aus Aluminiumdruckguss hergestellt ist, geleitet. Ferner wird die Trennwand 12 als eine Wärmesenke benutzt und das Heizmedium, welches in den flachen Wärmeaustauschrohren 21 strömt, durch die Wärmesenke gekühlt.
  • Mit anderen Worten wird die Wärme, welche von den exothermen elektrischen Komponenten 34, welche an der Oberfläche des Steuersubstrats 33 befestigt sind, erzeugt wird, über den Wärme-Durchdringungsabschnitt 37 an die hintere Oberflächenseite des Steuersubstrats 33 transferiert. Die Wärme wird über den wärmeleitfähigen Isolator, wie das wärmeleitfähige flüssige Füllmaterial 38 oder das isolierende wärmeleitfähige Lagenmaterial geringer Härte 39 und die wärmeleitfähige Isolationslage 35, die mit dem Wärme-Durchdringungsabschnitt 37 in Kontakt sind, derart an die Trennwand 12, welche als die Wärmesenke dient, abgestrahlt, dass die exothermen elektrischen Komponenten 34 durch das Heizmedium, welches in den flachen Wärmeaustauschrohren 21 strömt, gekühlt werden.
  • Auf der anderen Seite wird die Wärme, welche durch die PTC-Heizelemente 26 erzeugt wird, über die wärmeleitfähige Lage 30 und Ähnliches, an die Vielzahl der flachen Wärmeaustauschrohre 21 transferiert, was zur Erwärmung des Heizmediums beiträgt, welches in den flachen Wärmeaustauschrohren strömt. Hier werden die PTC-Heizelemente 26 und die flachen Wärmeaustauschrohre 21 durch das Wärmeaustausch-Drückelement 32 gedrückt und in engen Kontakt miteinander gebracht. Entsprechend wird der Wärmeübergangsleitwiderstand dazwischen reduziert und die Wärmekontakteffizienz verbessert. Somit kann das Heizmedium effizient erhitzt und damit die Hochleistungsfähigkeit der verkleinerten Heizmedium-Heizvorrichtung 10 erreicht werden.
  • Die Befestigung des Wärmeaustausch-Drückelements 32 ermöglicht dem Abdichtmaterial 25, wie einem O-Ring, welches in der Einfassung der Kommunikationslöcher der Auslass/Einlass-Kopfabschnitte 22 und 23 von jedem der flachen Wärmeaustauschrohre 21 eingefügt ist, zuverlässig in engen Kontakt gebracht zu werden. Entsprechend können die Abdichteigenschaften um die Auslass/Einlass-Kopfabschnitte 22 und 23 von jeder der flachen Wärmeaustauschrohre 21 gesichert und eine Leckage des Heizmediums zuverlässig verhindert werden, und damit ist es möglich, die Qualität und die Zuverlässigkeit der Heizmedium-Heizvorrichtung 10 zu steigern.
  • Ferner sind in dieser Ausführungsform die Verbindungsabschnitte 48 und 49 des Hochspannungs-Stromversorgungskabels 41 und des Niederspannungs-Steuerkabels 44 auf der äußeren Oberfläche auf derselben Oberflächenseite vorgesehen wie die Oberfläche, auf welcher die Heizmedium-Auslass- und -Einlasswege 15 und 16 des Gehäuses 11 vorgesehen sind. Ferner ist das Steuersubstrat 33, welches die Anregung der PTC-Heizelemente 26 steuert, auf der Innenseite der selben Oberfläche angeordnet wie die Oberfläche, auf welcher die Verbindungsabschnitte 48 und 49 des Gehäuses 11 vorgesehen sind. Somit können die Verbindungsabschnitte 48 und 49 des Hochspannungs-Stromversorgungskabels 41, des Niederspannungs-Steuerkabels 44 und Ähnliches unter Nutzung eines Seitenabstands der äußeren Oberfläche, auf welcher die Heizmedium-Auslass- und -Einlasswege 15 und 16 des Gehäuses 11 vorgesehen sind, angeordnet werden. Ferner kann das Steuersubstrat 33 unter Nutzung eines Seitenabstands von der inneren Oberfläche des Gehäuses 11 angeordnet werden.
  • Das ermöglicht, die Dimension in der Höhenrichtung der Heizmedium-Heizvorrichtung 10 einschließlich der Heizmedium-Auslass- und -Einlasswege 15 und 16 und der Verbindungsabschnitte 48 und 49 der Kabel zu reduzieren, und es macht es ebenso möglich, die Verbindungsabschnitte 48 und 49 der Kabel und des Steuersubstrats 33 auf einer Oberflächenseite des Gehäuses 11 anzuordnen. Entsprechend kann die Heizmedium-Heizvorrichtung 10 verkleinert werden und die On-Board-Fähigkeit bezüglich eines Fahrzeugs kann verbessert werden. Zusätzlich kann die Bearbeitbarkeit bezüglich Verbindung der Kabel 41 und 44 und des Steuersubstrats 33 verbessert werden.
  • Ferner wird eine Struktur angewandt, in welcher die Trennwand 12 in dem Gehäuse 11 vorgesehen ist. Das Wärmeaustauschelement 20 wird durch das Wärmeaustausch-Drückelement 32 gedrückt, um an die eine Oberflächenseite der Trennwand 12 fixiert und angebaut zu werden und die Außenseite davon ist mit der Bodenplatte 13 versiegelt. Das Steuersubstrat 33 ist auf der anderen Oberflächenseite der Trennwand 12 installiert und die Außenseite davon ist mit der oberen Platte 14 einschließlich der Verbindungsabschnitte 48 und 49 versiegelt.
  • Entsprechend ist das Wärmeaustauschelement 20 an dem Gehäuse 11, welches mit der Trennwand 12 vorgesehen ist, die darin ausgebildet ist, auf einer Oberflächenseite, mit der Trennwand 12 dazwischen eingefügt, fixiert und angebaut. Das Steuersubstrat 33 ist auf der anderen Oberflächenseite installiert, und beide Seiten davon sind mit der Bodenplatte 13 und der oberen Platte 14 versiegelt, wodurch ermöglicht wird, das Wärmeaustauschelement 20 und das Steuersubstrat 33 in dem Gehäuse 11 aufzunehmen und zu installieren. Entsprechend können die PTC-Heizelemente 26 des Wärmeaustauschelements 20, das Steuersubstrat 33 und die Kabelverbindungsabschnitte 48 und 49, welche eine elektrische Verbindung erfordern, aneinander angrenzend angeordnet werden. Damit kann die Arbeit zum elektrischen Verbinden dazwischen vereinfacht und die Bearbeitbarkeit verbessert werden.
  • Ferner werden ein Steuerschaltkreis mit den exothermen elektrischen Komponenten 34, welche die PTC-Heizelemente 26 steuern, an dem Steuersubstrat 33 befestigt und die exothermen elektrischen Komponenten 34 derart befestigt, dass sie mit der Trennwand 12, als eine Wärmesenke, gekühlt werden können. Somit können die exothermen elektrischen Komponenten 34, einschließlich Leistungstransistoren, wie eine IGBT, welche an dem Steuersubstrat 33 befestigt und auf der anderen Oberflächenseite der Trennwand 12 installiert sind, effizient unter Nutzung des Wärmeaustauschelements 20, welches auf der einen Oberflächenseite der Trennwand 12, als eine Kühlungsquelle, mit der Trennwand 12 als einer Wärmesenke, fixiert und angebracht ist, gekühlt werden. Entsprechend kann die Zuverlässigkeit der Kühlungsleistungsfähigkeit bezüglich der Wärme des Steuersubstrats 33, einschließlich der exothermen elektrischen Komponenten 34, gesichert werden und der Betrieb davon stabilisiert werden.
  • Das Steuersubstrat 33 ist mit dem Wärme-Durchdringungsabschnitt 37 vorgesehen, welcher aus einem hoch wärmeleitfähigen Material hergestellt ist, welches die vorder- und rückseitigen Oberflächen derart durchsetzt, dass es mit der Befestigungsposition der exothermen elektrischen Komponenten 34 korrespondiert. Die exothermen elektrischen Komponenten 34 können über den Wärme-Durchdringungsabschnitt 37, mit der Trennwand 12 als eine Wärmesenke, gekühlt werden. Entsprechend wird die Wärme, welche von den exothermen elektrischen Komponenten 34, welche an der Oberfläche des Steuersubstrats 33 befestigt sind, erzeugt wurde, über den Wärme-Durchdringungsabschnitt 37, welcher aus einem hoch wärmeleitfähigen Material wie Kupfer hergestellt wurde, an die hintere Oberflächenseite übertragen und ferner an die Trennwand 12, welche als die Wärmesenke des Wärme-Durchdringungsabschnitts 37 dient, übertragen. Dies ermöglicht, die exothermen elektrischen Komponenten über die Trennwand 12, mit dem Wärmeaustauschelement 20 als einer Kühlungsquelle, effizient zu kühlen. Entsprechend können die Wärmebeständigkeitseigenschaften des Steuersubstrats 33 einschließlich der exothermen elektrischen Komponenten 34 verbessert werden und der Betrieb davon stabilisiert werden.
  • In dieser Ausführungsform sind die wärmeleitfähigen Isolatoren, wie das wärmeleitfähige flüssige Füllmaterial 38 und das isolierende wärmeleitfähige Lagenmaterial geringer Härte 39, zwischen dem Wärme-Durchdringungsabschnitt 37 des Steuersubstrats 33 und der Trennwand 12 eingefügt. Somit kann, sogar wenn Herstellungsabweichungen in der Rückzugsmenge oder Überstandsmengen von der hinteren Oberfläche des Steuersubstrats 33 des Wärme-Durchdringungsabschnitts 37 entstehen, die Wärme, welche von den exothermen elektrischen Komponenten 34 erzeugt wurde, zuverlässig über den Wärme-Durchdringungsabschnitt 37 und die wärmeleitfähigen Isolatoren, wie das wärmeleitfähige flüssige Füllmaterial 38 und das isolierende wärmeleitfähige Lagenmaterial geringer Härte 39, ungeachtet der Abweichungen an die Trennwand 12 übertragen werden, wodurch es möglich wird, die exothermen elektrischen Komponenten 34 mit der Trennwand 12 als einer Wärmesenke zu kühlen. Entsprechend können die Wärmeabstrahlungseigenschaften und die elektrischen Isoliereigenschaften des Steuersubstrats 33, welches an der Oberfläche der exothermen elektrischen Komponenten 34 befestigt ist, gesichert werden, und es wird damit ermöglicht, die Qualität der Heizmedium-Heizvorrichtung 10 zu stabilisieren und zu verbessern.
  • Ferner ist das Steuersubstrat 33 auf der oberen Oberfläche der Trennwand 12 durch die Isolationslage 35 angeordnet, und die Öffnungen 35A sind in der Isolationslage 35 derart vorgesehen, dass sie mit dem Abschnitt korrespondieren, in welchem das wärmeleitfähige flüssige Füllmaterial 38 eingefügt ist. Entsprechend ist das wärmeleitfähige flüssige Füllmaterial 38 in die Öffnungen 35A der Isolationslage 35 eingefüllt oder angeordnet, um das Steuersubstrat 33 aufzubauen, und der Wärme-Durchdringungsabschnitt 37 auf der Seite des Steuersubstrats 33 und das wärmeleitfähige flüssige Füllmaterial 38 sind ausgerichtet. Das ermöglicht, dass die Wärme, welche von den exothermen elektrischen Komponenten 34 erzeugt wurde, durch den Wärme-Durchdringungsabschnitt 37 und das wärmeleitfähige flüssige Füllmaterial 38, ungeachtet der Rückzugs- oder Überstandsmenge des Wärme-Durchdringungsabschnitts 37, direkt zu der Trennwand 12 abstrahlt.
  • Ebenso kann, wenn ein wärmeleitfähiges flüssiges Füllmaterial, dass aus einer flüssigen Form ausgehärtet ist, anstelle einer festen Form als das wärmeleitfähige flüssige Füllmaterial 38 genutzt wird, das wärmeleitfähige flüssige Füllmaterial in die Öffnungen 35A eingefüllt und gehalten werden. Entsprechend kann der Wärmestrahlungsweg von den exothermen elektrischen Komponenten 34 aus zuverlässig gesichert werden und die Kühlleistung davon verbessert werden. In diesem Fall kann eine harte Lage, die ausschließlich zur Isolation genutzt wird, beispielsweise eine Lage eines Polyimidfilms, als die Isolationslage 35 genutzt werden, was zu einer Reduzierung der Kosten beiträgt. Ferner umfassen die Öffnungen 35A eine Fläche, die größer ist als die Fläche des Wärme-Durchdringungsabschnitts 37. Somit können, sogar wenn die Trennwand 12, das Steuersubstrat 33, die Isolationslage 35 und Ähnliches aufgrund von Integration von Maßabweichungen fehlausgerichtet sind, der Wärme-Durchdringungsabschnitt 37 und das wärmeleitfähige flüssige Füllmaterial 38 zuverlässig ausgerichtet werden und der Wärmestrahlungsweg ausgehend von den exothermen elektrischen Komponenten 34 zuverlässig ausgebildet werden, was die Kühlleistung davon verbessert.
  • Ferner ist in dieser Ausführungsform die Vielzahl der Vorsprünge 40 auf der oberen Oberfläche der Trennwand 12 vorgesehen, und die Passlöcher 35B und 33A auf der Seite der Isolationslage 35 und/oder des Steuersubstrats 33 passen zu den Vorsprüngen 40, und ermöglichen damit das Positionieren der Isolationslage 35 und/oder des Steuersubstrats 33. Somit passen bei Befestigung der Isolationslage 35 und/oder des Steuersubstrats 33 die Passlöcher 35B und 33A auf der Seite der Isolationslage 35 und/oder des Steuersubstrats 33 zu den Vorsprüngen 40 auf der Seite der Trennwand 12, und positionieren damit zuverlässig die Isolationslage 35 und/oder das Steuersubstrat 33. Entsprechend kann die Position des Wärme-Durchdringungsabschnitts 37 auf der Seite des Steuersubstrats 33 und das wärmeleitfähige flüssige Füllmaterial 38 für Wärmeabstrahlung zuverlässig ausgerichtet werden, was die Befestigungsgenauigkeit und die Befestigungsbearbeitbarkeit verbessert.
  • Mindestens der Abschnitt, welcher als die Wärmesenke der Trennwand 12 dient, ist aus einer Aluminiumlegierung hergestellt. Entsprechend wird die Wärme, welche von den exothermen elektrischen Komponenten 34, welche auf dem Steuersubstrat 33 befestigt sind, erzeugt wird, über wärmeleitfähige Isolatoren, wie den Wärme-Durchdringungsabschnitt 37, die Isolationslage 35 und/oder wärmeleitfähiges flüssiges Füllmaterial 38, und das isolierende wärmeleitfähige Lagenmaterial geringer Dichte, auf die Trennwand 12, welche aus einer Aluminiumlegierung mit hoher Wärmeleitfähigkeit und geringem Gewicht hergestellt ist, übertragen und auf die Trennwand 12 mit dem Wärmeaustauschelement 20 als eine Kühlungsquelle abgestrahlt, wodurch es möglich wird, die exothermen elektrischen Komponenten 34 zu kühlen. Entsprechend kann die Kühlleistung der exothermen elektrischen Komponenten 34, welche an der Oberfläche des Steuersubstrats 33 befestigt sind, mit der Trennwand 12 als einer Wärmesenke verbessert werden. Ferner kann die Zuverlässigkeit bezüglich des Wärmewiderstands verbessert werden und das geringe Gewicht beibehalten werden.
  • Ferner sind in dieser Ausführungsform auf der einen Oberflächenseite der Trennwand 12 die Ansatzabschnitte 18, die jeweils eine vorbestimmte Höhe zum Fixieren und Anbauen des Wärmeaustausch-Drückelements 32 aufweisen, integral an vier Ecken ausgebildet. Das Wärmeaustausch-Drückelement 32 ist an vier Ecken mit den Schrauben 31 an den Ansatzabschnitte 18 fixiert und befestigt wodurch es möglich wird, das Wärmeaustauschelement 20 gegen die Trennwand 12 des Gehäuses 11 zu drücken und damit das Wärmeaustauschelement 20 zu fixieren und zu befestigen. Entsprechend werden die flachen Wärmeaustauschrohre 21 und die PTC-Heizelemente 26, welche das Wärmeaustauschelement 20 bilden, in engen Kontakt miteinander gebracht und die Auslass/Einlass-Kopfabschnitte 22 und 23 der Vielzahl der flachen Wärmeaustauschrohre 21 ebenfalls in engen Kontakt miteinander gebracht. Das ermöglicht, den Wärmeübergangswiderstand zu reduzieren und damit die Wärmeübertragungseffizienz zu verbessern und eine Leckage des Wärmemediums zu verhindern, um damit die Zuverlässigkeit zu verbessern.
  • Die Auslass- und Einlasswege 15 und 16 für das Heizmedium erstrecken sich von der oberen Oberflächenseite (die andere Oberflächenseite) der Trennwand 12 und durchdringen die Trennwand 12 und sind zu der Bodenoberflächenseite (eine Oberflächenseite), auf welcher das Wärmeaustauschelement 20 fixiert und installiert ist, geöffnet und ermöglichen damit Kommunikation mit den Auslass/Einlass-Kopfabschnitten 22 und 23 der flachen Wärmeaustauschrohre 21. Entsprechend kommunizieren die Auslass/Einlass-Kopfabschnitte 22 und 23 der flachen Wärmeaustauschrohre 21 des Wärmeaustauschelements 20, welche in einer Oberflächenseite der Trennwand 12 eingebaut sind, mit der Öffnung der Trennwand 12 durch das Dichtmaterial 25 um das Kommunikationsloch, und ermöglichen damit Kommunikation und Verbindung mit den Heizmedium-Auslass- und -Einlasswegen 15 und 16 auf der Seite des Gehäuses 11. Entsprechend wird, auch wenn die Struktur angewandt ist, in welcher die Heizmedium-Auslass- und -Einlasswege 15 und 16 sich von der Trennwand 12 erstrecken, es ermöglicht, dass die Auslass/Einlass-Kopfabschnitte 22 und 23 der flachen Wärmeaustauschrohre 21 über ein Dichtmaterial 25 miteinander kommunizieren können. Somit kann der Strömungsdurchgang zum Zirkulieren des Heizmediums leicht ohne Komplikationen des Strömungsdurchgangs ausgebildet werden.
  • Die Trennwand 12 ist mit den Durchgangslöchern 17 versehen, welche die Anschlüsse 29 durchdringen, die sich von den Elektrodenplatten 28 aus erstrecken, welche jedes der PTC-Heizelemente 26 bilden. Die Anschlüsse 29 sind mit den Anschlussplatinen 46 des Steuersubstrats 33 verbindbar, welches auf der anderen Oberflächenseite angeordnet ist, wobei die Trennwand 12 dazwischen eingefügt ist. Somit stehen, sogar wenn das Steuersubstrat 33 und das Wärmeaustauschelement 20 auf entgegengesetzten Seiten, mit der Trennwand 12 dazwischen eingefügt, angeordnet sind, die Anschlüsse 29, die sich von den Elektrodenplatten 28, welche die PTC-Heizelemente 26 bilden, aus erstrecken, zur entgegengesetzten Seite durch die Durchgangslöcher 17, welche in der Trennwand 12 vorgesehen sind, vor und sie können somit direkt mit den Anschlussplatinen 46 des Steuersubstrats 33 verbunden werden. Somit können die PTC-Heizelemente 26 und das Steuersubstrat 33 einfach elektrisch verbunden werden, ungeachtet der Anwesenheit oder Abwesenheit der Trennwand 12.
  • Ferner durchdringen die Anschlüsse 29, welche oben beschrieben sind, die Durchführungen 47, welche in den Durchgangslöchern 17 eingepasst und installiert sind, und sie können durch die Durchführungen 47 positioniert werden. Entsprechend können, in dem Fall, in dem sich die Anschlüsse 29 von den Elektrodenplatten 28 der PTC-Heizelemente 26 erstrecken, in Richtung der gegenüberliegenden Seite durch die Durchgangslöcher 17, welche in der Trennwand 12 ausgebildet sind, vorstehen, die Anschlüsse 29 durch die Durchführungen 47, welche in den Durchgangslöchern 17 installiert sind, positioniert werden. Somit können die Anschlüsse derart ausgerichtet werden, dass Fehlausrichtungen bezüglich der Anschlussplatinen 46 des Steuersubstrats 33 verhindert werden, und die Anschlussarbeit davon kann vereinfacht werden.
  • Gemäß der Fahrzeugklimaanlage 1 dieser Ausführungsform kann das Heizmedium, welches dem Radiator 6, welcher in der Luftströmungspassage 2 angeordnet ist, zugeführt wird, durch die verkleinerte Hochleistungsheizmedium-Heizvorrichtung 10, wie oben beschrieben, erhitzt und zugeführt werden. Folglich kann die On-Board-Fähigkeit der Klimaanlage 1 bezüglich eines Fahrzeugs verbessert und die Klimaanlagenleistung der Fahrzeugklimaanlage 1, insbesondere die Heizleistung, verbessert werden.
  • (Zweite Ausführungsform)
  • Als Nächstes wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 9 beschrieben werden.
  • Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform, welche oben beschrieben ist, in der Struktur des Gehäuses, der Pressstruktur des Wärmeaustauschelements 20 und der Struktur des Steuersubstrats. Die anderen Komponenten sind ähnlich denen der ersten Ausführungsform, sodass eine Beschreibung von ihnen unterbleibt.
  • In dieser Ausführungsform umfasst ein Gehäuse 51 ein unteres Gehäuse 52 und ein oberes Gehäuse 53, welche aus Aluminiumdruckguss hergestellt sind und eine halbgeteilte Struktur aufweisen. Das untere Gehäuse 52 und das obere Gehäuse 53 sind integral miteinander verbunden.
  • In dem oberen Gehäuse 53 befinden sich ein Paar eines Heizmedium-Einlasswegs 55 und eines Heizmedium-Auslasswegs 56, welche ein Ende aufweisen, das sich abwärts an der Innenseite erstreckt und das andere Ende sich aufwärts und zu der Seite erstreckt. In einem Raum der oberen Oberfläche auf der Seite, die der Einwärtsrichtung, in welcher sich der Heizmedium-Auslass- und -Einlassweg 55 und 56 des oberen Gehäuses 53 erstrecken, entgegengesetzt ist, sind Verbindungsanschlüsse 48 und 49 des Hochspannungs-Stromversorgungskabels 41 und des Niederspannungs-Steuerkabels 44 vorgesehen.
  • In dem unteren Gehäuse 52 ist das Wärmeaustauschelement 20, das eine Struktur aufweist, in welcher die Vielzahl der flachen Wärmeaustauschrohre 21 und die Vielzahl der Paare von PTC-Heizelementen 26 abwechselnd in mehreren Lagen gestapelt sind, auf der inneren Bodenoberfläche eingebaut und installiert. Das Wärmeaustauschelement 20 ist an der inneren Bodenoberfläche des unteren Gehäuses 52 mittels des Wärmeaustausch-Drückelements 32, welches an den Ansatzabschnitten 54 mit Schrauben 31 fixiert und befestigt ist, gedrückt, um fixiert und befestigt zu sein, wobei jeder der Ansatzabschnitte 54 eine vorbestimmte Höhe umfasst und an vier Ecken mit dem unteren Gehäuse 52 integral ausgebildet ist.
  • Das Wärmeaustausch-Drückelement 32 ist aus einem Plattenmaterial aus einer Aluminiumlegierung hergestellt ausgebildet. Ein Verbindungsabschnitt 58, welcher die Heizmedium-Auslass- und -Einlasswege 55 und 56 über ein Dichtmaterial 57, wie einen O-Ring, anpasst und verbindet, ist integral an einem Seitenende ausgebildet. Dieser Verbindungsabschnitt 58 ist ein ringförmiger Vorsprung (Verbindungsabschnitt 58), welcher aufwärts von der oberen Oberfläche des Wärmeaustausch-Drückelements 32 vorsteht. Ein Durchgangsloch 59, welches mit den Auslass/Einlass-Kopfabschnitten 22 und 23 der flachen Wärmeaustauschrohre 21 kommuniziert, und die Heizmedium-Auslass- und -Einlasswege 55 und 56, welche in dem oberen Gehäuse 53 vorgesehen sind, sind über das Dichtmaterial 57 auf dem äußeren Umfang angepasst und verbunden.
  • In einem Seitenabstand der Heizmedium-Auslass- und -Einlasswege 55 und 56, innerhalb des oberen Gehäuses 53, ist das Steuersubstrat in zwei Steuersubstrate geteilt, d. h. ein erstes Steuersubstrat 33-1 und ein zweites Steuersubstrat 33-2, welche in der oberen und der unteren Position angeordnet sind. Das erste Steuersubstrat 33-1 umfasst eine Struktur, in welcher Leistungstransistoren und Steuerschaltkreise, wie ein IGBT, als die exothermen elektrischen Komponenten 34 befestigt sind, und es ist mit Schrauben auf der oberen Oberfläche des Wärmeaustausch-Drückelements 32 fixiert und installiert. Die Wärme, welche von den Leistungstransistoren erzeugt wird, wird über das Wärmeaustausch-Drückelement 32 an das Wärmeaustauschelement 20 abgestrahlt. Wie in der ersten Ausführungsform, sind die Anschlüsse 29 auf dem ersten Steuersubstrat 33-1, die sich von den Elektrodenplatten 28 der PTC-Heizelemente 26 erstrecken, direkt mit den Anschlussplatinen 46 verbunden.
  • Das zweite Steuersubstrat 33-2 ist durch Schrauben auf der inneren Oberfläche des oberen Gehäuses 53 fixiert und installiert und mit dem Hochspannungs-Stromversorgungskabel 41 über einen Anschluss vom Deckeltyp (nicht veranschaulicht) verbunden. Das Niederspannungs-Steuerkabel 44 ist über einen Verbinder (nicht veranschaulicht) verbunden. Das zweite Steuersubstrat 33-2 und das erstes Steuersubstrat 33-1 sind miteinander über den Verbinder verbindbar.
  • Wie oben beschrieben umfasst das Gehäuse 51 gemäß dieser Ausführungsform das untere Gehäuse 52, an welches das Wärmeaustauschelement 20 gedrückt wird, um über das Wärmeaustausch-Drückelement 32 an der inneren Bodenoberfläche fixiert und befestigt zu werden, und das obere Gehäuse 53, welches mit den Verbindungsabschnitten 48 und 49, zwischen den Heizmedium-Auslass- und -Einlasswegen 55 und 56 und den Kabeln 41 und 44 versehen ist. Die zwei Steuersubstrate, d. h. das erste Steuersubstrat 33-1 und das zweite Steuersubstrat 33-2, sind in dem Seitenabstand (geeigneter Abstand) zwischen der inneren Oberfläche des oberen Gehäuses 53 und der oberen Oberfläche des Wärmeaustausch-Drückelements 32 angeordnet. Ferner ist das Wärmeaustausch-Drückelement 32 mit dem Durchgangsloch 59, welches mit den Auslass/Einlass-Kopfabschnitten 22 und 23 der flachen Wärmeaustauschrohre 21 kommuniziert, und dem Verbindungsabschnitt 58 vorgesehen, welcher dem Durchgangsloch 59 ermöglicht, mit den Heizmedium-Auslass- und -Einlasswegen 55 und 56, welche auf der Seite des oberen Gehäuses 51 vorgesehen sind, zu kommunizieren und diese zu verbinden, und integral ausgebildet ist.
  • Entsprechend wird das Wärmeaustauschelement 20 an die innere Bodenoberfläche des unteren Gehäuses 52 mittels des Wärmeaustausch-Drückelements 32 gedrückt, um fixiert und befestigt zu werden. Ferner sind die zwei Steuersubstrate, d. h. das erste Steuersubstrat 33-1 und das zweite Steuersubstrat 33-2, zwischen dem Wärmeaustausch-Drückelement 32 und der inneren Oberfläche des oberen Gehäuses 53, in welchem die Heizmedium-Auslass- und -Einlasswege 55 und 56 sowie die Verbindungsabschnitte 48 und 49 der Kabel vorgesehen sind, angeordnet. Ferner ist es den Heizmedium-Auslass- und -Einlasswegen 55 und 56, welche auf der Seite des oberen Gehäuses 53 vorgesehen sind, möglich, mit dem Verbindungsabschnitt 58, welcher auf dem Wärmeaustausch-Drückelement 32 vorgesehen ist, zu kommunizieren und diesen zu verbinden, und sie ermöglichen es damit, das Wärmeaustauschelement 20 und das erste und zweite Steuersubstrat 33-1 und 33-2 in dem Gehäuse 51 einzubauen und zu installieren.
  • Entsprechend können die PTC-Heizelemente 26 des Wärmeaustauschelements 20, das erste und das zweite Steuersubstrat 33-1 und 33-2, und die Verbindungsabschnitte 48 und 49 der Kabel, welche elektrische Verbindung benötigen, aneinander angrenzend angeordnet werden, und sie verbessern damit die Bearbeitbarkeit hinsichtlich elektrischer Verbindung. In dieser Struktur besteht keine Notwendigkeit, den Einbauabstand für die Schrauben 31 zum Fixieren und Befestigen des Wärmeaustausch-Drückelements 32 zu gewährleisten, und beispielsweise kann die Dimension in der Höhenrichtung der Heizmedium-Heizvorrichtung 10 entsprechend des Umfangs der Dimension reduziert werden.
  • Auf der inneren Bodenoberfläche des unteren Gehäuses 52 sind die Ansatzabschnitte 54, die jeweils eine vorbestimmte Höhe zum Fixieren und Befestigen des Wärmeaustausch-Drückelements 32 umfassen, an vier Ecken integral ausgebildet. Das Wärmeaustausch-Drückelement 32 ist an den Ansatzabschnitten 54 fixiert und befestigt, und es macht es damit möglich, das Wärmeaustauschelement 20 gegen die innere Bodenoberfläche des unteren Gehäuses 52 zu drücken, um das Wärmeaustauschelement 20 zu fixieren und zu befestigen. Entsprechend werden die flachen Wärmeaustauschrohre 21 und die PTC-Heizelemente 26, welche das Wärmeaustauschelement 20 bilden, in engen Kontakt miteinander gebracht, und die Auslass/Einlass-Kopfabschnitte 22 und 23 der Vielzahl der flachen Wärmeaustauschrohre 21 werden ebenso in engen Kontakt miteinander gebracht. Dies ermöglicht, den Wärmeübergangswiderstand zu reduzieren, um damit die Wärmeübergangseffizienz zu verbessern, um Leckage des Heizmediums zu verhindern, um damit die Zuverlässigkeit zu verbessern.
  • Der Verbindungsabschnitt 58, welcher auf dem Wärmeaustausch-Drückelement 32 vorgesehen ist, steht zu der oberen Oberflächenseite vor und er ist ein ringförmiger Vorsprung, zu welchem die Heizmedium-Auslass- und -Einlasswege 55 und 56, welche auf dem oberen Gehäuse 53 vorgesehen sind, passen und damit durch das Dichtmaterial 57 verbunden sind. Entsprechend sind, wenn das obere Gehäuse 53 auf das untere Gehäuse 52 gelagert wird und beide Gehäuse integral ausgebildet sind, die Heizmedium-Auslass- und -Einlasswege 55 und 56, welche auf der Seite des oberen Gehäuses 53 vorgesehen sind, für den ringförmigen Vorsprung (Verbindungsabschnitt 58) welcher von der oberen Oberfläche des Wärmeaustausch-Drückelements 32 vorsteht, passend und mit diesem verbunden, und sie bilden damit den Strömungsdurchgang zum Zirkulieren des Heizmediums aus, welcher mit den Auslass/Einlass-Kopfabschnitten 22 und 23 der flachen Wärmeaustauschrohre 21 kommuniziert. Entsprechend kann, auch wenn die Heizmedium-Auslass- und -Einlasswege 55 und 56 auf der Seite des oberen Gehäuses 53 ausgebildet sind, welches von dem unteren Gehäuse 52 zum Fixieren und Einbauen des Wärmeaustauschelements 20 getrennt ist, der Strömungsdurchgang zum Zirkulieren des Heizmediums verhältnismäßig leicht ohne Komplikationen des Strömungsdurchgangs, mit dem Wärmeaustausch-Drückelement 32 als ein Relaiselement, ausgebildet werden.
  • Ferner umfasst in dieser Ausführungsform, das Steuersubtrat die zwei Steuersubstrate, d. h. das erste Steuersubstrat 33-1 und das zweite Steuersubstrat 33-2, welche über den Verbinder verbunden sind. Das erste Steuersubstrat 33-1 ist auf der oberen Oberfläche des Wärmeaustausch-Drückelements 32 fixiert und installiert und mit den Anschlüssen 29, die sich von den Elektrodenplatten 28, welche die PTC-Heizelemente 26 bilden, erstrecken, verbunden. Der Steuerschaltkreis, welcher die exothermen elektrischen Komponenten (Leistungstransistoren) 34 umfasst, welche die Anregung der PTC-Heizelemente 26 steuern, ist auf dem Steuersubstrat befestigt. Das zweite Steuersubstrat 33-2 ist auf der inneren Oberfläche des oberen Gehäuses 53 fixiert und installiert. Das Hochspannungs-Stromversorgungskabel 41 und das Niederspannungs-Steuerkabel 44 sind über den Anschluss und den Verbinder mit dem Steuersubstrat verbindbar.
  • Somit sind, wenn das obere Gehäuse 53 auf das untere Gehäuse 52 gelagert ist und die beiden Gehäuse miteinander verbunden und integral ausgebildet sind, das erste Steuersubstrat 33-1, welches auf der oberen Oberfläche des Wärmeaustausch-Drückelements 32 auf der Seite des unteren Gehäuses 52 installiert ist, und das zweite Steuersubstrat 33-2, welches auf der inneren Oberfläche des oberen Gehäuses 53 installiert ist, über den Verbinder verbunden, wodurch eine elektrische Verbindung zwischen der elektrischen Vorrichtung auf der Seite des unteren Gehäuses 52 und der elektrischen Vorrichtung auf der Seite des oberen Gehäuses 53 möglich wird. Somit ist es möglich, die Arbeit zum Verbinden des elektrischen Systems zwischen dem ersten und dem zweiten Steuersubstrat 33-1 und 33-2 und dem Hochspannungs-Stromversorgungskabel 41 und dem Niederspannungs-Steuerkabel 44 sowie zwischen dem ersten und zweiten Steuersubstrat 33-1 und 33-2 und den PTC-Heizelementen 26 zu vereinfachen.
  • Es ist anzumerken, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die Erfindung, wie sie in den oben aufgeführten Ausführungsformen beschrieben ist, beschränkt ist, aber sie kann geeignet modifiziert werden, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise wenden die oben beschriebenen Ausführungsformen eine Struktur an, in welcher die Vielzahl der flachen Wärmeaustauschrohre 21 in mehrere Lagen gestapelt ist und die Vielzahl der Paare von PTC-Heizelementen 26 dazwischen eingebaut ist. Die Anzahl der flachen Wärmeaustauschrohre 21 und der PTC-Heizelemente 26 können in Abhängigkeit der Fähigkeiten der Heizmedium-Heizvorrichtung 10 erhöht oder reduziert werden.
  • Beispielsweise wurden die flachen Wärmeaustauschrohre 21, das Rohr welches in dem Einlass-Kopfabschnitt 22 und dem Auslass-Kopfabschnitt 23 auf einem Seitenende des Rohrs vorgesehen ist, und welches dazwischen den U-förmigen Umkehrströmungsdurchgang ausbildet, beschrieben. Jedoch kann ein Rohr, welches mit dem Einlass-Kopfabschnitt auf einem Seitenende und dem Auslass-Kopfabschnitt auf dem anderen Seitenende vorgesehen ist, ebenso eingesetzt werden. In diesem Fall sind die Heizmedium-Auslass- und -Einlasswege, welche auf der Seite des Gehäuses vorgesehen sind, in rechte und linke Seite aufzuteilen, um mit den Auslass/Einlass-Kopfabschnitten zu korrespondieren.
  • Während die oben beschriebenen Ausführungsformen ein Beispiel veranschaulichen, in welchem die Gehäuse 11 und 51 aus Aluminiumdruckguss hergestellt sind, können die Gehäuse 11 und 51 ebenso aus einem Harzmaterial wie PPS hergestellt sein. In diesem Fall kann der Abschnitt, welcher in der Trennwand 12 der ersten Ausführungsform mindestens eine Wärmesenke bildet, aus einem Plattenmaterial ausgebildet sein, welches beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung hergestellt ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Claims (18)

  1. Eine Heizmedium-Heizvorrichtung mit: einer Vielzahl von flachen Wärmeaustauschrohren, durch welche ein von einem Einlass-Kopfabschnitt strömendes Heizmedium durch einen flachen Rohrabschnitt strömt und aus einem Auslass-Kopfabschnitt ausströmt, einer Vielzahl von Paaren von PTC-Heizelementen, welche zwischen den flachen Rohrabschnitten der Vielzahl der flachen Wärmeaustauschrohre eingebaut sind, wobei ein Wärmeaustauschelement, das durch abwechselndes Stapeln der flachen Wärmeaustauschrohre und der PTC-Heizelemente in mehreren Lagen ausgebildet ist, in ein Gehäuse mit einem Heizmedium-Auslass- und -Einlasswegen, welche mit dem Auslass-Kopfabschnitt und dem Einlass-Kopfabschnitt kommunizieren, eingebaut und befestigt ist, und ein Verbindungsabschnitt zwischen einem Hochspannungs-Stromversorgungskabel und einem Niederspannungs-Steuerkabel an einer äußeren Oberfläche auf derselben Seite wie eine Oberfläche, an welcher die Heizmedium-Auslass- und -Einlasswege des Gehäuses ausgebildet sind, ausgebildet ist, und ein Steuersubstrat, das die Anregung der PTC-Heizelemente steuert, an einer Innenseite auf derselben Seite angeordnet ist wie die Oberfläche, an welcher der Verbindungsabschnitt des Gehäuses ausgebildet ist.
  2. Die Heizmedium-Heizvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Gehäuse mit einer Trennwand versehen ist, die darin ausgebildet ist, das Wärmeaustauschelement durch ein Wärmeaustausch-Drückelement gedrückt ist, und an einer Oberfläche der Trennwand eingebaut und befestigt ist, und eine Außenseite davon mit der Bodenplatte versiegelt ist, und das Steuersubstrat auf der anderen Seite der Trennwand installiert ist und eine Außenseite davon mit einer oberen Platte einschließlich dem Verbindungsabschnitt versiegelt ist.
  3. Die Heizmedium-Heizvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei ein Steuerschaltkreis mit einer exothermen elektrischen Komponente, welcher die PTC-Heizelemente steuert, an dem Steuersubstrat befestigt ist, wobei die exotherme elektrische Komponente dazu geeignet ist, mit der Trennwand als eine Wärmesenke abzukühlen.
  4. Die Heizmedium-Heizvorrichtung gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei ein Steuerschaltkreis mit einer exothermen elektrischen Komponente, welche die PTC-Heizelemente steuert, an der Oberfläche des Steuersubstrats befestigt ist, und ein Wärme-Durchdringungsabschnitt vorgesehen ist, welcher aus einem hoch wärmeleitfähigen Material hergestellt ist und beide Oberflächen korrespondierend mit einer Befestigungsposition der exothermen elektrischen Komponente durchsetzt, wobei die exotherme elektrische Komponente dazu geeignet ist, mit der Trennwand als eine Wärmesenke über den Wärme-Durchdringungsabschnitt abzukühlen.
  5. Die Heizmedium-Heizvorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei ein wärmeleitfähiger Isolator mit einem wärmeleitfähigen flüssigen Füllmaterial oder einem isolierenden wärmeleitfähigen Lagenmaterial geringer Härte zwischen dem Wärme-Durchdringungsabschnitt des Steuersubstrats und der Trennwand vorgesehen ist.
  6. Die Heizmedium-Heizvorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei das Steuersubstrat an einer oberen Oberfläche der Trennwand durch eine Isolationslage angeordnet ist, und die Isolationslage mit einer Öffnung versehen ist, die mit einem Abschnitt, in welchem das wärmeleitfähige flüssige Füllmaterial eingefügt ist, korrespondiert.
  7. Die Heizmedium-Heizvorrichtung gemäß Anspruch 6, wobei die Öffnung eine Fläche aufweist, der größer ist als die Fläche des Wärme-Durchdringungsabschnitts.
  8. Die Heizmedium-Heizvorrichtung gemäß Anspruch 6 oder 7, wobei eine obere Oberfläche der Trennwand mit einer Vielzahl von Vorsprüngen versehen ist, und Löcher, die in der Isolationslage und/oder dem Steuersubstrat ausgebildet sind, in die Vorsprünge eingesetzt sind, um eine Positionierung der Isolationslage und/oder des Steuersubstrats zu ermöglichen.
  9. Die Heizmedium-Heizvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 3 bis 8, wobei mindestens ein Abschnitt der Trennwand, welcher als eine Wärmesenke dient, aus einer Aluminiumlegierung hergestellt ist.
  10. Die Heizmedium-Heizvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 9, wobei Ansatzabschnitte, die jeweils eine vorbestimmte Höhe zum Einbauen und Befestigen des Wärmeaustausch-Drückelements aufweisen, integral an vier Ecken auf der einen Seite der Trennwand ausgebildet sind.
  11. Die Heizmedium-Heizvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 10, wobei sich die Heizmedium-Auslass- und -Einlasswege, von der anderen Oberfläche der Trennwand erstrecken, zu der einen Seite, auf welcher das Wärmeaustauschelement befestigt und installiert ist, durch die Trennwand geöffnet sind, und mit dem Auslass/Einlass-Kopfabschnitt von jedem der flachen Wärmeaustauschrohre verbindbar sind.
  12. Die Heizmedium-Heizvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 11, wobei die Trennwand mit einem Durchgangsloch durch einen Anschluss hindurch versehen ist, der sich von einer Elektrodenplatte, welche jedes der PTC-Heizelemente bildet, erstreckt, und der Anschluss mit einer Anschlussplatine des Steuersubstrats, welche auf der anderen Seite mit der dazwischen ausgebildeten Trennwand, angeordnet ist, verbindbar ist.
  13. Die Heizmedium-Heizvorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei der Anschluss durch eine Durchführung, welche in dem Durchgangsloch installiert ist, positioniert werden kann.
  14. Die Heizmedium-Heizvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Gehäuse umfasst: ein unteres Gehäuse, an welches das Wärmeaustauschelement durch ein Wärmeaustausch-Drückelement gedrückt wird, um an einer inneren Bodenoberfläche eingebaut und befestigt zu werden, und ein oberes Gehäuse, welches mit den Heizmedium-Auslass- und -Einlasswegen und dem Verbindungsabschnitt versehen ist, wobei das Steuersubstrat zwischen einer inneren Oberfläche des oberen Gehäuses und einer oberen Oberfläche des Wärmeaustauch-Drückelements angeordnet ist, und wobei das Wärmeaustausch-Drückelement mit einem Durchgangsloch vorgesehen ist, welches mit dem Auslass/Einlass-Kopfabschnitt von jedem der flachen Wärmeaustauschrohre kommuniziert, und woher ein Verbindungsabschnitt integral mit dem Durchgangsloch versehen ist, wobei der Verbindungsabschnitt die Heizmedium-Auslass- und -Einlasswege, welche an dem oberen Gehäuse mit dem Durchgangsloch vorgesehen sind, derart miteinander verbindet, dass sie miteinander kommunizieren.
  15. Die Heizmedium-Heizvorrichtung gemäß Anspruch 14, wobei Ansatzabschnitte, die jeweils eine vorbestimmte Höhe zum Einbauen und Befestigen des Wärmeaustausch-Drückelements aufweisen, integral an vier Ecken an der inneren Bodenoberfläche des unteren Gehäuses ausgebildet sind.
  16. Die Heizmedium-Heizvorrichtung gemäß Anspruch 14 oder 15, wobei der Verbindungsabschnitt, welcher an dem Wärmeaustausch-Drückelement vorgesehen ist, zu einer oberen Oberflächenseite davon vorsteht, und die Heizmedium-Auslass- und -Einlasswege einen ringförmigen Vorsprung aufweisen, an welchem die Heizmedium-Auslass- und -Einlasswege, welche an dem oberen Gehäuse vorgesehen sind, angesetzt und durch ein Dichtungsmaterial verbunden sind.
  17. Die Heizmedium-Heizvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei das Steuersubstrat zwei Steuersubstrate umfasst, ein erstes Steuersubstrat und ein zweites Steuersubstrat, welche über ein Verbindungselement verbunden sind, wobei das erste Steuersubstrat ein Steuersubstrat ist, welches an einer oberen Oberfläche des Wärmeaustausch-Drückelements befestigt und eingebaut ist und mit einem Anschluss verbunden ist, der sich von einer Elektrodenplatte, welche jedes der PTC-Heizelemente bildet, erstreckt, und woher ein Steuerschaltkreis mit einem Leistungstransistor, welcher die Anregung der PTC-Heizelemente steuert, darauf befestigt ist, und wobei das zweite Steuersubstrat ein Steuersubstrat ist, welches an einer inneren Oberfläche des oberen Gehäuses befestigt und eingebaut ist, und woher das Hochspannungs-Stromversorgungskabel und das Niederspannungs-Steuerkabel damit über einen Anschluss, ein Verbindungselement oder Ähnlichem verbindbar sind.
  18. Eine Fahrzeugklimaanlage, welche einem Heizmedium, welches durch eine Heizmedium-Heizvorrichtung erhitzt wurde, ermöglicht, bezüglich einem Radiator, welcher in einem Luftströmungsdurchgang angeordnet ist, zu zirkulieren, wobei die Heizmedium-Heizvorrichtung eine Heizmedium-Heizvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17 ist.
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