DE112012003753T5

DE112012003753T5 - Heizmedium-Heizvorrichtung und damit ausgestattete Fahrzeugklimaanlage

Info

Publication number: DE112012003753T5
Application number: DE112012003753.7T
Authority: DE
Inventors: c/o Churyo Engineering Co. Ltd. Kunieda Naoto; c/o Mitsubishi Heavy Industries Komiami Satoshi
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Automotive Thermal Systems Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Thermal Systems Ltd
Priority date: 2011-09-09
Filing date: 2012-08-07
Publication date: 2014-09-18
Also published as: CN103561976A; US20140037277A1; JP2013056641A; WO2013035475A1

Abstract

Vorgesehen sind: eine Heizmedium-Heizvorrichtung mit flachen Wärmeaustauschrohren und PTC-Heizeinrichtungen, die in einer Vielzahl von Lagen gestapelt sind, wobei die Heizmedium-Heizvorrichtung die Temperatur eines zirkulierenden Heizmediums korrekt und akkurat erfassen kann, sowie eine Fahrzeugklimaanlage mit der Heizmedium-Heizvorrichtung. Bei der Heizmedium-Heizvorrichtung sind flache Wärmeaustauschrohre (17), die jeweils ein Einlass-Verteilerteil (21) und ein Auslass-Verteilerteil (22) und PTC-Heizeinrichtungen umfassen, in einer Vielzahl von Lagen gestapelt, und die gestapelte Struktur ist in ein Gehäuse (11) integriert, das einen Heizmedium-Einlassweg (11c) und einen Heizmedium-Auslassweg (11d), die mit den Einlass- und Auslass-Verteilerteilen (21 und 22) verbunden sind, umfasst. Bei der so ausgestalteten Heizmedium-Heizvorrichtung sind ein Einlass-Temperatursensor (29) und ein Auslass-Temperatursensor (30), die die Temperatur des Heizmediums erfassen, um die Einlass- und Auslass-Verteilerteile (21 und 22) des untersten (17c) der flachen Wärmeaustauschrohre, die in der Vielzahl von Lagen gestapelt sind, vorgesehen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Heizmedium-Heizvorrichtung, die ein Heizmedium unter Nutzung einer PTC-Heizeinrichtung erwärmt, und auf eine mit der Heizmedium-Heizvorrichtung ausgestattete Fahrzeugklimaanlage.
Hintergrund
Bei Fahrzeugklimatisierungsvorrichtungen, welche bei Elektrofahrzeugen, Hybridfahrzeugen oder dergleichen eingesetzt werden, ist es bekannt, bei einer Heizmedium-Heizvorrichtung zum Erhitzen eines Heizmediums, welches als Wärmequelle zum Heizen von Luft dient, eine Heizeinrichtung mit positivem Temperaturkoeffizienten (”Positive Temperature Coefficient” – PTC) zu verwenden. Die PTC-Heizeinrichtung umfasst ein Thermistorelement mit positivem Temperaturkoeffizienten (im Folgenden als ”PTC-Element” bezeichnet) als ihr Heizelement.
Bezüglich einer solcher Heizmedium-Heizvorrichtung offenbart die PTL 1, dass ein Gehäuse einen Einlass und einen Auslass für ein Heizmedium aufweist, eine große Anzahl von Trennwänden zum Unterteilen des Inneren des Gehäuses in eine Heizkammer und eine Zirkulationskammer für das Heizmedium vorgesehen sind, ein PTC-Heizelement in die durch die Trennwände sektionierte Heizkammer so eingesetzt und angeordnet ist, dass es in Kontakt mit den Trennwänden ist, und das in der Zirkulationskammer zirkulierende Heizmedium durch das PTC-Heizelement unter Zwischenfügung der Trennwände erwärmt wird.
Die PTL 2 offenbart eine Heizmedium-Heizvorrichtung mit einer Stapelstruktur, bei der eine tafelförmige PTC-Heizeinrichtung konfiguriert ist, indem eine Elektrodenplatte, eine elektrisch isolierende Lage und eine Wärmeübertragungslage an jeder Oberfläche eines PTC-Elements vorgesehen sind, ein Paar Heizmedium-Zirkulationskästen, die jeweils einen Einlass und einen Auslass für ein Heizmedium aufweisen und in Verbindung miteinander sind, jeweils an der einen bzw. der anderen der beiden Oberflächen der PTC-Heizeinrichtung gestapelt sind, und ein Substrat-Gehäusekasten und eine Abdeckung zum Unterbringen eines Steuersubstrats außerdem an der Außenseite der resultierenden Struktur vorgesehen ist.
Leider ist es bei der Konfiguration gemäß PTL 1 schwierig, das PTC-Heizelement dicht zwischen die als Wärmeübertragungsflächen dienenden Trennwände einzusetzen und anzuordnen, und der thermische Kontaktwiderstand zwischen den Trennwänden und dem PTC-Heizelement steigt an, was in einer Verringerung der Wärmeübertragungseffizienz resultiert. Ferner kann bei der Konfiguration gemäß PTL 2 ein enger Kontakt zwischen der PTC-Heizeinrichtung und den Heizmedium-Zirkulationskästen verbessert werden und der thermische Kontaktwiderstand verringert sein. Das es aber schwierig ist, PTC-Heizeinrichtungen in einer Vielzahl von Lagen anzuordnen, steigt die planare Fläche an und die Heizmedium-Zirkulationskästen und spezielle Substrat-Gehäusekasten sind notwendig, was eine Verringerung der Größe, des Gewichts und der Kosten begrenzt.
Eine Heizmedium-Heizvorrichtung, die im Hinblick auf das zuvor Genannte entwickelt wurde, besitzt eine Konfiguration, bei der Wärmeaustauschrohre mit einer flachen Struktur verwendet sind, ein Wärmeaustauschelement gebildet ist, indem die flachen Wärmeaustauschrohre und PTC-Heizeinrichtung in einer Vielzahl von Lagen gestapelt sind, und das Wärmeaustauschelement in ein Gehäuse eingefügt ist. Außerdem offenbart die PTL 3 bezüglich eines Wärmeaustauschelements (Kühler) von gestapeltem Typ, dass Einlass- und Auslassrohre für ein Kühlmittel mit einem Wärmeaustauschrohr verbunden sind, das an einem Ende in der Stapelrichtung von Wärmeaustauschrohren, die in einer Vielzahl von Lagen gestapelt sind, angeordnet ist, und ein Temperaturdetektor in einem Wärmeaustauschrohr platziert ist, dass an einem anderen Ende darin angeordnet ist, wodurch die Temperatur des Kühlmittels genau erfasst werden kann, während Störungen eliminiert werden.
Liste der Zitierungen
Patentliteratur

PTL 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer 2008-7106
PTL 2: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer 2008-56044
PTL 3: Die Veröffentlichung des japanischen Patents Nr. 4725536 .

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Bei der oben beschriebenen Konfiguration, bei der der Temperatursensor an dem Wärmeaustauschrohr vorgesehen ist, das an der gegenüberliegenden Seite zu dem Wärmeaustauschrohr, mit dem die Kältemitteleinlass/-auslassrohre verbunden sind, angeordnet ist, kann der Temperatursensor einfach angebracht werden und außerdem kann die Temperatur des Kältemittels unter Zwischenfügung der Rohrwand erfasst werden. Entsprechend kann die Genauigkeit der Temperaturerfassung verbessert sein. Bei der Konfiguration, bei der PTC-Heizeinrichtungen in einer Vielzahl von Lagen gestapelt sind und an-/ausgeschaltet werden zur Steuerung der Leistung, kann jedoch die repräsentative Temperatur eines in einem Wärmeaustauschelement von gestapeltem Typ zirkulierenden Heizmediums nicht korrekt erfasst werden, selbst wenn die Temperatur des an der gegenüberliegenden Seite zu dem Wärmeaustauschrohr, mit dem die Kältemitteleinlass/-auslassrohre verbunden sind, angeordneten Wärmeaustauschrohrs, genau erfasst werden kann.
Die vorliegende Erfindung, die im Hinblick auf die zuvor beschriebenen Verhältnisse getätigt wurde, besitzt eine Aufgabe, eine Heizmedium-Heizvorrichtung in Vorschlag zu bringen, mit flachen Wärmeaustauschrohren und PTC-Heizeinrichtungen, die in einer Vielzahl von Lagen gestapelt sind, wobei die Heizmedium-Heizvorrichtung die Temperatur eines zirkulierenden Heizmediums korrekt und genau erfassen können soll, unabhängig von einem Einschalten/Ausschalten der PTC-Heizeinrichtungen. Ferner soll eine Fahrzeugklimaanlage mit der Heizmedium-Heizvorrichtung bereitgestellt werden.
Lösung für das Problem
Um die zuvor erwähnten Probleme zu lösen, wendet eine Heizmedium-Heizvorrichtung und eine Fahrzeugklimaanlage mit derselben gemäß der vorliegenden Erfindung die folgenden Lösungen an.
Eine Heizmedium-Heizvorrichtung gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Vielzahl von flachen Wärmeaustauschrohren, die jeweils aufweisen: ein Einlass-Verteilerteil und ein Auslass-Verteilerteil, die nebeneinander an einem Ende des flachen Wärmeaustauschrohrs vorgesehen sind, und ein Wendeteil, das an einem anderen Ende davon vorgesehen ist, wobei das Einlass-Verteilerteil ein Strömen eines Heizmediums in das flache Wärmeaustauschrohr bewirkt, das Wendeteil einer Kehrtwendung des Heizmediums bewirkt und das Auslass-Verteilerteil ein Strömen des Heizmediums aus dem flachen Wärmeaustauschrohr bewirkt, PTC-Heizeinrichtungen, die jeweils zwischen die Vielzahl von gestapelten flachen Wärmeaustauschrohren integriert sind, und ein Gehäuse mit einer Bodenfläche, an der ein Heizmedium-Einlassweg und ein Heizmedium-Auslassweg vorgesehen sind, wobei der Heizmedium-Einlassweg und der Heizmedium-Auslassweg jeweils mit den Einlass-Verteilerteilen und den Auslass-Verteilerteilen der flachen Wärmeaustauschrohre verbunden sind, und einer inneren Bodenfläche, auf der die flachen Wärmeaustauschrohre und die PTC-Heizeinrichtungen gestapelt und in einer Vielzahl von Lagen integriert sind. Ein Einlasstemperatursensor und ein Auslasstemperatursensor, die eine Temperatur des Heizmediums erfassen, sind um das Einlass-Verteilerteil und das Auslass-Verteilerteil des untersten der flachen Wärmeaustauschrohre, die in der Vielzahl von Lagen gestapelt sind, vorgesehen.
Gemäß dem ersten Aspekt sind die flachen Wärmeaustauschrohre, die jeweils das Einlass-Verteilerteil und das Auslass-Verteilerteil umfassen, und die PTC-Heizeinrichtung in der Vielzahl von Lagen gestapelt, und die gestapelte Struktur ist in das Gehäuse mit dem Heizmedium-Einlassweg und dem Heizmedium-Auslassweg jeweils in Verbindung mit den Einlass-Verteilerteilen und den Auslass-Verteilerteilen integriert. Bei der so konfigurierten Heizmedium-Heizvorrichtung sind der Einlasstemperatursensor und der Auslasstemperatursensor, die die Temperatur des Heizmediums erfassen, um das Einlass-Verteilerteil und das Auslassverteilerteil der untersten der flachen Wärmeaustauschrohre, die in der Vielzahl von Lagen gestapelt sind, angebracht. Bei dieser Konfiguration passiert das Heizmedium durch den Heizmedium-Einlassweg und es strömt von den jeweiligen Einlass-Verteilerteilen in die flachen Wärmeaustauschrohre. Die verzweigten Heizmedien werden durch die PTC-Heizeinrichtungen erhitzt, während sie in der Vielzahl von flachen Wärmeaustauschrohren zirkulieren, die in der Vielzahl von Lagen gestapelt sind, sie passieren durch die Auslass-Verteilerteile und strömen über den Heizmedium-Auslassweg aus. Die Einlasstemperatur und die Auslasstemperatur eines solchen Heizmediums kann an den Positionen des Einlass-Verteilerteils und des Auslass-Verteilerteils des untersten flachen Wärmeaustauschrohrs erfasst werden, an denen die besonders repräsentativen Werte der Einlasstemperatur und der Auslasstemperatur erhalten werden können. Weil die Einlasstemperatur des Heizmediums in dem Einlass-Verteilerteil des untersten flachen Wärmeaustauschrohrs erfasst wird, kann die Einlasstemperatur mit ihrem niedrigsten Wert vor dem Erhitzen erfasst werden. Weil die Auslasstemperatur des Heizmediums in dem Auslass-Verteilerteil des untersten flachen Wärmeaustauschrohrs erfasst wird, kann die Auslasstemperatur mit ihrem höchsten Wert nach dem Heizen erfasst werden. Entsprechend kann die Temperatur des Heizmediums genau und korrekt erfasst werden und die Steuerbarkeit der Heizmedium-Heizvorrichtung verbessert werden, indem die Heizmedium-Heizvorrichtung und dergleichen auf Basis der so erfassten Temperatur gesteuert werden.
Außerdem können bei der Heizmedium-Heizvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Einlasstemperatursensor und der Auslasstemperatursensor nahe aneinander in einem Raumteil zwischen dem Einlass-Verteilerteil und dem Auslass-Verteilerteil vorgesehen sein, und zwar an dem einen Ende des flachen Wärmeaustauschrohrs, an dem das Einlass-Verteilerteil und das Auslass-Verteilerteil nahe beieinander vorgesehen sind.
Gemäß dem ersten Aspekt sind der Einlasstemperatursensor und der Auslasstemperatursensor nahe beieinander in dem Raumteil zwischen dem Einlass-Verteilerteil und dem Auslass-Verteilerteil vorgesehen, und zwar an dem einen Ende des flachen Wärmeaustauschrohrs, an dem das Einlass-Verteilerteil und das Auslass-Verteilerteil nebeneinander vorgesehen sind. Daher können der Einlasstemperatursensor und der Auslasstemperatursensor nebeneinander zwischen dem Einlass-Verteilerteil und dem Auslass-Verteilerteil angeordnet werden. Entsprechend können der Einlasstemperatursensor und der Auslasstemperatursensor einfacher angeordnet werden und deren Zuleitungsdrähte einfacher verbunden werden, so dass die Montageeigenschaften der zwei Temperatursensoren verbessert sein können.
Außerdem kann bei der Heizmedium-Heizvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Raumteil mit einem Wärmeleitung-Isolierungsschlitz zwischen einem Anordnungsteil für den Einlasstemperatursensor und einem Anordnungsteil für den Auslasstemperatursensor versehen sein.
Gemäß dem ersten Aspekt ist der Wärmeleitung-Isolierungsschlitz zwischen dem Anordnungsteil für den Einlasstemperatursensor und dem Anordnungsteil für den Auslasstemperatursensor in dem Raumteil vorgesehen. Daher kann die Wärmeleitung zwischen dem Anordnungsteil für den Einlasstemperatursensor und dem Anordnungsteil für den Auslasstemperatursensor durch den Schlitz isoliert bzw. unterbunden sein. Selbst wenn die zwei Temperatursensoren nebeneinander aneinandergrenzend angeordnet sind, kann eine Temperaturbeeinflussung dazwischen verhindert werden und die Temperatur des Heizmediums durch jeden der Temperatursensoren genau und korrekt erfasst werden.
Außerdem umfasst eine Fahrzeugklimaanlage gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung einen Heizungsradiator, der in einem Luftströmungsweg angeordnet ist, und eine Heizmedium-Heizvorrichtung, die ein Heizmedium erhitzt, wobei das erhitzte Heizmedium in dem Heizradiator zirkulierbar ist. Die Heizmedium-Heizvorrichtung ist die Heizmedium-Heizvorrichtung mit irgendeinem der zuvor erwähnten Merkmale.
Gemäß dem zweiten Aspekt kann das in dem Heizradiator, der in dem Luftströmungsweg angeordnet ist, zu zirkulierende Heizmedium zur Zirkulation durch die Heizmedium-Heizvorrichtung mit verbesserter Steuerbarkeit erhitzt werden. Daher kann die Steuerbarkeit der Temperatur der Fahrzeugklimaanlage, insbesondere die Steuerbarkeit der Temperatur derselben während einer Lufterwärmung verbessert sein, so dass eine komfortable Luftklimatisierung erzielbar ist.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der Heizmedium-Heizvorrichtung der vorliegenden Erfindung passiert das Heizmedium durch den Heizmedium-Einlassweg und es strömt von den jeweiligen Einlass-Verteilerteilen in die flachen Wärmeaustauschrohre. Die verzweigten Heizmedien werden durch die PTC-Heizeinrichtungen erhitzt, während sie in der Vielzahl von flachen Wärmeaustauschrohren, die in der Vielzahl von Lagen gestapelt sind, zirkulieren, sie passieren durch die Auslass-Verteilerteile und strömen von dem Heizmedium-Auslassweg aus. Die Einlasstemperatur und die Auslasstemperatur eines solchen Heizmediums können an den Positionen des Einlass-Verteilerteils und des Auslass-Verteilerteils des untersten flachen Wärmeaustauschrohrs erfasst werden, an dem die repräsentativsten Werte der Einlasstemperatur und der Auslasstemperatur erhalten werden können. Da die Einlasstemperatur des Heizmediums in dem Einlass-Verteilerteil des untersten flachen Wärmeaustauschrohrs erfasst wird, kann die Einlasstemperatur mit ihrem untersten Wert vor dem Erhitzen erfasst werden. Da die Auslasstemperatur des Heizmediums in dem Auslass-Verteilerteil des untersten flachen Wärmeaustauschrohrs erfasst wird, kann die Auslasstemperatur mit ihrem höchsten Wert nach dem Heizen erfasst werden. Entsprechend kann die Temperatur des Heizmediums genau und korrekt erfasst werden und die Steuerbarkeit der Heizmedium-Heizvorrichtung durch Steuern der Heizmedium-Heizvorrichtung und dergleichen auf der Basis der somit erfassten Temperatur verbessert sein.
Gemäß der Fahrzeugklimaanlage der vorliegenden Erfindung kann das in dem Heizradiator, der in dem Luftströmungsweg angeordnet ist, zu zirkulierende Heizmedium zur Zirkulation durch die Heizmedium-Heizvorrichtung mit verbesserter Steuerbarkeit erhitzt werden. Daher kann die Steuerbarkeit der Temperatur der Fahrzeugklimaanlage, insbesondere die Steuerbarkeit der Temperatur derselben während einer Lufterwärmung verbessert sein, so dass eine komfortable Klimatisierung erreicht wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1
1 ist eine schematische Konfigurationsübersicht einer Fahrzeugklimaanlage mit einer Heizmedium-Heizvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2
2 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht zum Beschreiben von Abläufen zur Montage der Heizmedium-Heizvorrichtung von 1.
Fig. 3
3 ist eine Ansicht, die einen Längsschnitt entlang einem Heizmedium-Einlassweg (oder einem Heizmedium-Auslassweg) der in 2 gezeigten Heizmedium-Heizvorrichtung entspricht.
Fig. 4
4 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht, die einen Zustand zeigt, bei dem flache Wärmeaustauschrohre der Heizmedium-Heizvorrichtung, die in 2 gezeigt ist, gestapelt und integriert sind.
Fig. 5
5 ist eine Draufsicht eines Zustands, bei dem ein Temperatursensor in einem untersten flachen Wärmeaustauschrohr, wie es in 4 gezeigt ist, integriert ist.
Fig. 6
6 ist eine Draufsicht eines Zustands, bevor der Temperatursensor des untersten flachen Wärmeaustauschrohrs, der in 5 gezeigt ist, integriert ist.
Kurze Beschreibung von Ausführungsformen
Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die 1 bis 6 beschrieben.
1 ist eine schematische Konfigurationsübersicht einer Fahrzeugklimaanlage mit einer Heizmedium-Heizvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Eine Fahrzeugklimaanlage 1 umfasst ein Gehäuse 3, das einen Luftzirkulationsweg 2 zum Aufnehmen von Außenluft oder Luft in eine Kammer, Regulieren der Temperatur derselben und sodann Leiten der Luft in die Kammer bildet.
Ein Gebläse 4, eine Kühleinrichtung 5, ein Heizradiator 6 und eine Luftmischklappe 7 sind in der angegebenen Reihenfolge von der stromaufwärtigen Seite zu der stromabwärtigen Seite des Luftzirkulationswegs 2 im Inneren des Gehäuses 3 angeordnet. Das Gebläse 4 saugt Außenluft oder Luft in die Kammer, erhöht deren Druck und sendet die resultierende Luft unter Druck zu der stromabwärtigen Seite. Die Kühleinrichtung 5 kühlt die durch das Gebläse 4 unter Druck gelieferte Luft. Der Heizradiator 6 erhitzt die Luft, die gekühlt wird, während sie durch die Kühleinrichtung 5 passiert. Die Luftmischklappe 7 stellt das Strömungsverhältnis der Menge an Luft, die durch den Heizradiator 6 passiert, zu der Menge an Luft, die den Heizradiator 6 umgeht, ein und sie mischt die zwei Luftströme stromab des Heizradiators 6, um dadurch die Temperatur von Luft zu regulieren.
Die stromabwärtige Seite des Gehäuses 3 ist mit einer Vielzahl von Ausblaskanälen verbunden, die die Temperaturregulierte Luft durch eine Ausblasmodus-Schaltklappe und einen Kanal, die nicht gezeigt sind, in die Kammer ausblasen.
Die Kühleinrichtung 5 bildet zusammen mit einem Kompressor, einem Kühler und einem Expansionsventil, die nicht gezeigt sind, einen Kältemittelkreislauf, und die Kühleinrichtung 5 verdampft ein Kältemittel, das durch das Expansionsventil adiabatisch entspannt wird, um dadurch durch diese passierende Luft zu kühlen. Der Heizradiator 6 bildet einen Heizmedium-Zirkulationskreislauf 10A zusammen mit einem Tank 8, einer Pumpe 9 und einer Heizmedium-Heizvorrichtung 10. Ein Heizmedium (beispielsweise ein Antifreeze-Liquid oder warmes Wasser), das durch die Heizmedium-Heizvorrichtung 10 auf eine hohe Temperatur erhitzt wurde, wird durch die Pumpe 9 in dem Heizmedium-Zirkulationskreislauf 10A zirkuliert, wodurch der Heizradiator 6 durch diesen passierende Luft erwärmt.
Die 2 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht zum Beschreiben von Abläufen zur Montage der Heizmedium-Heizvorrichtung 10, die in 1 gezeigt ist, und 3 ist eine Ansicht, die einem Längsschnitt entlang einem Heizmedium-Einlassweg (oder einem Heizmedium-Auslassweg) der Heizmedium-Heizvorrichtung 10 entspricht.
Gemäß der Darstellung in 2 umfasst die Heizmedium-Heizvorrichtung 10 ein Steuersubstrat 13, eine Vielzahl von Elektrodenplatten 14 (siehe 3), eine Vielzahl von Halbleiter-Schaltelementen 12 (siehe 3), beispielsweise Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode („IGBT”), die an dem Steuersubstrat 13 angeordnet sind, ein Wärmeaustausch-Halteelement 16, eine Vielzahl von (beispielsweise drei) flachen Wärmeaustauschrohren 17, eine Vielzahl von PTC-Elementen 18a (siehe 3), und ein Gehäuse 11, das das Steuersubstrat 13, die Elektrodenplatten 14, die Halbleiter-Schaltelemente 12, die flachen Wärmeaustauschrohre 17, das Wärmeaustausch-Halteelement 16, die PTC-Elemente 18a und dergleichen aufnimmt.
Man beachte, dass jede PTC-Heizeinrichtung 18 durch die Elektrodenplatten 14, das PTC-Element 18a, elektrische Isolationselemente (nicht dargestellt) und dergleichen aufgebaut ist.
Das Gehäuse 11 ist in zwei Teile unterteilt, das heißt eine obere Hälfte und eine untere Hälfte, und es umfasst somit ein oberes Gehäuse (nicht dargestellt), das die obere Hälfte bildet, und ein unteres Gehäuse 11a, das die untere Hälfte bildet. Das obere Gehäuse ist in ein Öffnungsteil 11b des unteren Gehäuses 11a von der Oberseite des unteren Gehäuses aus 11a eingesetzt, wodurch ein Raum zum Aufnehmen des Steuersubstrats 13, der Halbleiter-Schaltelemente 12, der Elektrodenplatten 14, des Wärmeaustausch-Halteelements 16, der Vielzahl von flachen Wärmeaustauschrohren 17, der Vielzahl von PTC-Heizeinrichtungen 18 und dergleichen im Inneren des oberen und des unteren Gehäuses 11a gebildet ist.
Ein Heizmedium-Einlassweg 11c und ein Heizmedium-Auslassweg 11d sind integral an der Bodenfläche des unteren Gehäuses 11a ausgebildet. Der Heizmedium-Einlassweg 11c dient zum Leiten des Heizmediums, das in die drei gestapelten flachen Wärmeaustauschrohre 17 einzuführen ist, und der Heizmedium-Auslassweg 11d dient zum Leiten des Heizmediums, das in den flachen Wärmeaustauschrohren 17 zirkuliert ist, zur Außenseite. Der Heizmedium-Einlassweg 11c und der Heizmedium-Auslassweg 11d erstrecken sich von der Bodenfläche des unteren Gehäuses 11a parallel zueinander in derselben horizontalen Richtung und sie stehen lateral von einem Ende des unteren Gehäuses 11a vor. Man beachte, dass das obere Gehäuse und das untere Gehäuse 11a unter Verwendung eines Harzmaterials (beispielsweise PPS) mit einem linearen Expansionskoeffizienten nahe dem eines Aluminiumlegierungsmaterials, das die flachen Wärmeaustauschrohre 17, welche in dem Raum im Inneren des oberen Gehäuses und des unteren Gehäuses 11a aufgenommen sind, bildet, geformt sind. Weil das Gehäuse 11 aus dem Harzmaterial in dieser Weise ausgebildet ist, wird eine Verringerung des Gewichts erreicht.
Ferner sind Energiezufuhr-Kabelstranglöcher (nicht gezeigt) und ein LV-Kabelstrangloch (nicht gezeigt) in der unteren Fläche des unteren Gehäuses 11a geöffnet und sie erlauben jeweils einen Durchtritt von Vorderendteilen des Energieversorgungs-Kabelstrangs 27 und des LV-Kabelstrangs 28. Der Energieversorgungs-Kabelstrang 27 liefert elektrische Energie zu den PTC-Heizeinrichtungen 18 über das Steuersubstrat 13 und die Halbleiter-Schaltelemente 12. Der Vorderendteil des Energieversorgungs-Kabelstrangs 27 ist gegabelt und die zwei Enden davon können an der einen bzw. der anderen von zwei Energieversorgungs-Kabelstrang-Anschlussbefestigungen 13c, die an dem Steuersubstrat 13, vorgesehen sind, befestigt werden, und zwar unter Anwendung von Energieversorgungs-Kabelstrangverbindungsschrauben 13b. Außerdem überträgt der LV-Kabelstrang 28 ein Steuersignal zu dem Steuersubstrat 13 und dessen Vorderendteil kann über einen Verbinder mit dem Steuersubstrat 13 verbunden werden.
Die Halbleiter-Schaltelemente 12 und das Steuersubstrat 13 bilden ein Steuersystem, das eine Stromanwendung auf die Vielzahl von PTC-Heizeinrichtungen 18 auf der Basis eines Befehls von einer Motorsteuereinheit (ECU) steuert, und ob Strom oder ob kein Strom an die Vielzahl von PTC-Heizeinrichtungen 18 angelegt wird, kann über die Vielzahl von Halbleiter-Schaltelementen 12, wie die Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode, geschaltet werden. Sodann sind die Vielzahl von flachen Wärmeaustauschrohren 17 so gestapelt, dass sie jeweils eines der Vielzahl von PTC-Heizeinrichtungen 18 dazwischengefügt aufweisen.
Die flachen Wärmeaustauschrohre 17 sind aus einem Aluminiumlegierungsmaterial hergestellt und, wie in 2 bis 4 gezeigt ist, sind untere, mittlere und obere flache Wärmeaustauschrohre 17c, 17b und 17a (drei flache Wärmeaustauschrohre 17) in der angegebenen Reihenfolge parallel zueinander gestapelt. Gemäß der Darstellung in den 2 bis 4 umfassen die flachen Wärmeaustauschrohre 17 jeweils ein Einlass-Verteilerteil 21 und ein Auslass-Verteilerteil 22, die nebeneinander an einem Ende eines flachen Rohrteils 20 vorgesehen sind, sowie ein Wendeteil 23, das an einem anderen Ende des flachen Rohrteils 20 ausgebildet ist und eine Kehrtwendung eines Stroms des Heizmediums bewirkt. Ein Wende-Strömungsweg 24 ist in dem flachen Rohrteil 20 so ausgebildet, dass er von dem Einlass-Verteilerteil 21 zu dem Auslass-Verteilerteil 22 über den Wendeteil 23 verläuft.
Jedes flache Wärmeaustauschrohr 17 ist gebildet, indem ein Paar dünner geformter Plattenelemente 25a und 25b aus einem Aluminiumlegierungsmaterial übereinander gelegt und die geformten Plattenelemente 25a und 25b durch Hartlöten miteinander verbunden sind. Der flache Rohrteil 20, der Einlass-Verteilerteil 21 und der Auslass-Verteilerteil 22 sind integral in dem Paar geformter Plattenelemente 25a und 25b ausgeformt. Die Größe in der Dickenrichtung des Einlass-Verteilerteils 21 und des Auslass-Verteilerteils 22 ist so gewählt, dass sie größer ist als die Größe in der Dickenrichtung des flachen Rohrteils 20, das den Wende-Strömungsweg 24 bildet. Wenn die drei flachen Wärmeaustauschrohre 17a, 17b und 17c gestapelt sind, ist ein Zwischenraum mit einer vorbestimmten Größe zwischen benachbarten flachen Rohrteilen 20 gebildet. Jede PTC-Heizeinrichtung 18, die zwischen den Elektrodenplatten 14, den elektrisch isolierenden Elementen (nicht gezeigt) und dergleichen an der Ober- und Unterseite der PTC-Heizeinrichtungen 18 eingelegt ist, ist in diesen Zwischenraum eingefügt, wodurch die drei flachen Wärmeaustauschrohre 17 und die zwei PTC-Heizeinrichtungen 18 in einer Vielzahl von Lagen gestapelt sind.
Wenn die flachen Wärmeaustauschrohre 17 gemäß der Darstellung in den 3 und 4 gestapelt sind, sind die jeweiligen Einlass-Verteilerteile 21 derselben in engem Kontakt miteinander und die jeweiligen Auslass-Verteilerteile 22 ebenfalls in engem Kontakt miteinander. Entsprechend sind an den Einlass-Verteilerteilen 21 vorgesehene Verbindungslöcher 21a in Verbindung miteinander und an den Auslass-Verteilerteilen 22 vorgesehene Verbindungslöcher 22a ebenfalls in Verbindung miteinander. Dabei sind die Verbindungslöcher 21a und 22a jeweils durch ein Dichtungselement 26, beispielsweise einen O-Ring, eine Dichtung oder eine Flüssigkeitsdichtung (in der vorliegenden Ausführungsform wird der O-Ring verwendet), die um diese herum angeordnet sind, abgedichtet.
Zwischen den jeweiligen Einlass-Verteilerteilen 21 (Auslassverteilerteilen 22) des flachen Wärmeaustauschrohrs 17a und des flachen Wärmeaustauschrohrs 17b ist das Dichtungselement (O-Ring) 26 um das Verbindungsloch 21a (22a) an der Seite des geformten Plattenelements 25b, das das flache Wärmeaustauschrohr 17c bildet, herum angeordnet. Zwischen den jeweiligen Einlass-Verteilerteilen 21 (Auslass-Verteilerteilen 22) des flachen Wärmeaustauschrohrs 17b und des flachen Wärmeaustauschrohrs 17c ist das Dichtungselement (O-Ring) 26 um das Verbindungsloch 21a (22a) auf der Seite des geformten Plattenelements 25b, das das flache Wärmeaustauschrohr 17c bildet, herum angeordnet. Zwischen dem Einlass-Verteilerteil 21 (Auslass-Verteilerteil 22) des flachen Wärmeaustauschrohrs 17c und der inneren Bodenfläche des unteren Gehäuses 11a ist das Dichtungselement (O-Ring) 26 in einem Anordnungsabschnitt für das Dichtungselement 26, welcher an der inneren Bodenfläche des unteren Gehäuses 11a ausgebildet ist, angeordnet.
Außerdem sind ein Einlass-Temperatursensor 29 und ein Auslass-Temperatursensor 30 an dem untersten flachen Wärmeaustauschrohr 17c der drei gestapelten flachen Wärmeaustauschrohre vorgesehen. Der Einlass-Temperatursensor 29 erfasst die Temperatur des Heizmediums, welches in die Heizmedium-Heizvorrichtung 10 von dem Heizmedium-Einlassweg 11c eingeströmt ist und noch nicht in die drei flachen Wärmeaustauschrohre 17a, 17b und 17c von den jeweiligen Einlass-Verteilerteilen 21 verzweigt worden ist. Der Auslass-Temperatursensor 30 erfasst die Temperatur der verzweigten Heizmedien, die in die drei flachen Wärmeaustauschrohre 17a, 17b und 17c zirkuliert wurden, durch die PTC-Heizeinrichtungen 18 erhitzt worden sind, miteinander in den Auslass-Verteilerteilen 22 zusammengeführt wurden und dann aus der Heizmedium-Heizvorrichtung 10 ausgeströmt sind.
Gemäß der Darstellung in 4 bis 6 sind der Einlass-Temperatursensor 29 und der Auslass-Temperatursensor 30 benachbart nebeneinander in einem Raumteil 31 vorgesehen. Der Raumteil 31 ist um und zwischen dem Einlass-Verteilerteil 21 und dem Auslass-Verteilerteil 22, die nebeneinander an einem Ende des untersten flachen Wärmeaustauschrohrs 17c vorgesehen sind, ausgebildet. Gemäß der Darstellung in 6 ist der Raumteil 31 durch einen Wärmeleitung-Isolierungsschlitz 32 sektioniert, der zwischen einem einlassseitigen Sensor-Anordnungsteil 31a und einem auslassseitigen Sensor-Anordnungsteil 31b vorgesehen ist. Der Einlass-Temperatursensor 29 ist in dem einlassseitigen Sensor-Anordnungsteil 31a auf der Seite des Einlass-Verteilerteils 21 angeordnet und der Auslass-Temperatursensor 30 ist in dem auslassseitigen Sensor-Anordnungsteil 31b auf der Seite des Auslass-Verteilerteils 22 angeordnet.
Der einlassseitige Sensor-Anordnungsteil 31a und der auslassseitige Sensor-Anordnungsteil 31b sind jeweils mit Sensor-Befestigungslöchern 33 und 34 versehen. Gemäß der Darstellungen in 4 und 5 sind der Einlass-Temperatursensor 29 und der Auslass-Temperatursensor 30 jeweils durch Bolzen und Muttern an dem einlassseitigen Sensor-Anordnungsteil 31a und dem auslassseitigen Sensor-Anordnungsteils 31b über die Sensor-Befestigungslöcher 33 und 34 befestigt. Man beachte, dass zwei Zuführdrähte 29a und 30a von dem Einlass-Temperatursensor 29 und dem Auslass-Temperatursensor 30 geführt und über einen Verbinder 35 mit dem Steuersubstrat 13 verbunden sind.
Ferner sind die Vielzahl der PTC-Heizeinrichtungen 18 jeweils auf die folgende Weise in die Zwischenräume zwischen den flachen Rohrteilen 20 der drei flachen Wärmeaustauschrohre 17 unter Zwischenfügung der Elektrodenplatten 14 und der elektrisch isolierenden Lagen (nicht dargestellt) integriert.
Gemäß der Darstellung in 3 dienen die Elektrodenplatten 14 zur Zuführung von elektrischer Energie zu dem PTC-Element 18a und sie sind Plattenelemente, die in Draufsicht rechteckig sind und aus einer Aluminiumlegierung hergestellt sind. Zwischen die Elektrodenplatten 14 ist das PTC-Element 18a eingelagert. Insbesondere ist eine Elektrodenplatte 14 in Kontakt mit der oberen Oberfläche des PTC-Elements 18a und die andere Elektrodenplatte 14 in Kontakt mit der unteren Oberfläche des PTC-Elements 18a gestapelt. Diese beiden Elektrodenplatten 14 sind sandwichartig auf die obere Oberfläche und die unteren Oberfläche des PTC-Elements 18a von der Oberseite und der Unterseite des PTC-Elements 18a geschichtet.
Dann ist die Elektrodenplatte 14, die an der oberen Oberflächenseite des PTC-Elements 18a angeordnet ist, so angeordnet, dass die obere Oberfläche desselben in Kontakt mit der unteren Oberfläche eines der flachen Wärmeaustauschrohre 17 unter Zwischenfügung des elektrisch isolierenden Elements ist. Die Elektrodenplatte 14, die an der unteren Oberflächenseite des PTC-Elements 18a angeordnet ist, ist so angeordnet, dass die untere Oberfläche derselben in Kontakt mit der oberen Oberfläche eines anderen der flachen Wärmeaustauschrohre 17 unter Zwischenfügung des elektrisch isolierenden Elements ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind zwei Elektrodenplatten 14 zwischen dem unteren flachen Wärmeaustauschrohr 17c und dem mittleren flachen Wärmeaustauschrohr 17b angeordnet und zwei Elektrodenplatten 14 zwischen dem mittleren flachen Wärmeaustauschrohr 17b und dem oberen flachen Wärmeaustauschrohr 17a angeordnet. Das heißt, die Gesamtzahl der Elektrodenplatten 14 ist vier. Die PTC-Heizeinrichtungen 18, die zwischen den Elektrodenplatten 14 eingefügt sind, sind jeweils gestapelt und zwischen den flachen Rohrteilen 20 der drei flachen Wärmeaustauschrohre 17 angeordnet.
Die vier Elektrodenplatten 14 haben jeweils im Wesentlichen dieselbe Form wie die des flachen Rohrteils 20 jedes flachen Wärmeaustauschrohrs 17. Jede Elektrodenplatte 14 ist mit Anschlüssen 14a (siehe 2) an ihrer längeren Seite versehen. Die Anschlüsse 14a sind entlang der Richtung der längeren Seiten der Elektrodenplatten 14 so angeordnet, dass sie einander nicht überlappen, wenn die Elektrodenplatten 14 gestapelt sind. Das heißt, die Positionen der Anschlüsse 14a, die an den Elektrodenplatten 14 vorgesehen sind, sind voneinander in der Richtung der längeren Seite geringfügig unterschiedlich, und die Anschlüsse 14a sind in einer Reihe angeordnet, wenn die Elektrodenplatten 14 gestapelt sind. Jeder Anschluss 14a ist so vorgesehen, dass er nach oben vorsteht, und er ist mit einer Anschlussbefestigung 13a, die an dem Steuersubstrat 13 vorgesehen ist, unter Verwendung einer Anschluss-Verbindungsschraube 14b verbunden.
Eine Substrat-Unterbaugruppe 15 ist durch Einfügen einer elektrisch isolierenden Lage und dergleichen zwischen dem Steuersubstrat 13 und dem Wärmeaustausch-Halteelement 16 und durch Festschrauben der resultierenden Struktur unter Verwendung von beispielsweise vier Substrat-Unterbaugruppen-Verbindungsschrauben 15a integriert. Man beachte, dass die Halbleiter-Schaltelemente 12, beispielsweise die Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode, die an dem Steuersubstrat 13 vorgesehen sind, wärmeerzeugende Komponenten sind und dass durch diese erzeugte Wärme durch Wärmeübertragungsteile passiert, die an dem Steuersubstrat 13 entsprechend den Anordnungsteilen für die Halbleiter-Schaltelemente 12 vorgesehen sind, und die Wärme zu der Seite des Wärmeaustausch-Halteelements 16 freigesetzt wird, um dadurch durch das in den flachen Wärmeaustauschrohren 17 zirkulierende Heizmedium gekühlt zu werden.
Außerdem ist das Steuersubstrat 13, das die Substrat-Unterbaugruppe 15 bildet, mit vier Anschlussbefestigungen 13a versehen, die in einer Reihe an einer Seite desselben entsprechend den vier Anschlüssen 14a, die in einer Reihe an den Elektrodenplatten 14 angeordnet sind, vorgesehen sind. Außerdem sind die zwei Energieversorgungs-Kabelstrang-Anschlussbefestigungen 13c, die jeweils mit den verzweigten Vorderendteilen des Energieversorgungs-Kabelstrangs 27 verbunden sind, so vorgesehen, dass sie in einer Reihe an beiden Endseiten der vier Anschlussbefestigungen 13a angeordnet sind. Die Anschlussbefestigungen 13a und die Energieversorgungs-Kabelstrang-Anschlussbefestigungen 13c sind so vorgesehen, dass sie nach unten (oder nach oben) von dem Steuersubstrat 13 vorstehen. Außerdem sind die Anschlussbefestigungen 13a und die Energieversorgungs-Kabelstrang-Anschlussbefestigungen 13c in einer Reihe entlang den längeren Seiten der gestapelten flachen Wärmeaustauschrohre 17a, 17b und 17c angeordnet.
Außerdem sind die Anschlussbefestigungen 13a und die Energieversorgungs-Kabelstrang-Anschlussbefestigungen 13c, die an dem Steuersubstrat 13 vorgesehen sind, an einer Position vorgesehen, die geringfügig über dem Öffnungsteil 11b des unteren Gehäuses 11a liegt. Mit dieser Gestaltung können die Anschlüsse 14a der Elektrodenplatten 14 und die Vorderendteile des Energieversorgungs-Kabelstrangs 27, die mit den Anschlussbefestigungen 13a bzw. den Energieversorgungs-Kabelstrang-Anschlussbefestigungen 13c verbunden sind, einfacher befestigt werden.
Das Wärmeaustausch-Halteelement 16, das die Substrat-Unterbaugruppe 15 bildet, ist ein Plattenelement, das in Draufsicht flach ist und aus einer Aluminiumlegierung hergestellt ist. Gemäß obiger Beschreibung ist das Steuersubstrat 13 an der oberen Oberfläche des Wärmeaustausch-Halteelements 16 angeordnet. Gemäß der Darstellung in 4 besitzt das Wärmeaustausch-Halteelement 16 eine Größe, die groß genug ist, um das flache Rohrteil 20, das Einlass-Verteilerteil 21 und das Auslass-Verteilerteil 22 jedes flachen Wärmeaustauschrohrs 17 abzudecken. Durchgangslöcher 16a sind jeweils in vier Eckenteilen des Wärmeaustausch-Halteelements 16 vorgesehen. Die Durchgangslöcher 16a erlauben es jeweils, dass Substrat-Unterbaugruppen-Befestigungsschrauben 15b diese passieren können. Die Substrat-Unterbaugruppen-Befestigungsschrauben 15b dienen zum Befestigen des Wärmeaustausch-Halteelements 16 an Bossenteilen 11e des unteren Gehäuses 11a.
Die Substrat-Unterbaugruppe 15 ist an der oberen Oberfläche des gestapelten oberen flachen Wärmeaustauschrohrs 17a aufgesetzt und so angeordnet, dass die untere Oberfläche des Wärmeaustausch-Halteelements 16 in Kontakt mit den oberen Oberflächen des flachen Rohrteils 20, des Einlass-Verteilerteils 21 und des Auslass-Verteilerteils 22 des oberen flachen Wärmeaustauschrohrs 17a ist. Bei der Gestaltung der Substrat-Unterbaugruppe 15 können, wenn das Wärmeaustausch-Halteelement 16 gemäß obiger Beschreibung an dem unteren Gehäuse 11a festgeschraubt ist, zwischen der unteren Oberfläche des Wärmeaustausch-Halteelements 16 und der inneren Bodenfläche des unteren Gehäuses 11a die jeweiligen flachen Rohrteile 20 der gestapelten flachen Wärmeaustauschrohre 17a, 17b und 17c und die dazwischen eingefügten PTC-Heizeinrichtungen 18 gedrückt und in engen Kontakt miteinander gebracht werden und das Dichtungselement (bei der vorliegenden Ausführungsform der O-Ring) 26, das um jedes der Verbindungslöcher 21a und 22a, die an dem Einlass-Verteilerteil 21 und dem Auslass-Verteilerteil 22 jedes flachen Wärmeaustauschrohrs 17 angebracht sind, herum angeordnet ist, in engen Kontakt zum Verbinden und Befestigen gebracht werden.
Bei dieser Konfiguration zirkuliert das von dem Heizmedium-Einlassweg 11c eingeströmte Heizmedium in den folgenden Strömungsweg. Das Heizmedium wird von dem Einlass-Verteilerteil 21 jedes flachen Wärmeaustauschrohrs 17 in das flache Rohrteil 20 eingebracht, durch die PTC-Heizeinrichtung 18 erhitzt, während es in dem Wende-Strömungsweg 24 des flachen Rohrteils 20 zirkuliert, bis es eine höhere Temperatur hat, es erreicht das Auslass-Verteilerteil 22 und passiert durch das Auslass-Verteilerteil 22 und dann den Heizmedium-Auslassweg 11d, um zur Außenseite zu strömen. Das aus der Heizmedium-Heizvorrichtung 10 ausgeströmte Heizmedium wird über den Heizmedium-Zirkulationskreislauf 10A (siehe 1) dem Heizradiator 6 zugeführt.
Das die Substrat-Unterbaugruppe 15 bildende Wärmeaustausch-Halteelement 16 ist aus einem Aluminiumlegierungsmaterial mit hervorragender Wärmeleitfähigkeit hergestellt und die untere Oberfläche desselben ist im Kontakt mit der oberen Oberfläche des obersten flachen Wärmeaustauschrohrs 17a. Bei dieser Gestaltung dient das in jedem flachen Wärmeaustauschrohr 17 gemäß obiger Beschreibung strömende Heizmedium als Kühlungs-Wärmequelle für das Wärmeaustausch-Halteelement 16, und das Wärmeaustausch-Halteelement 16 wirkt außerdem als eine Wärmesenke zum Kühlen der Halbleiter-Schaltelemente 12, wie die Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode, die an dem Steuersubstrat 13 angeordnet sind.
Bei der Heizmedium-Heizvorrichtung 10 können die drei flachen Wärmeaustauschrohre 17a, 17b und 17c und die oberen und unteren zwei PTC-Heizeinrichtungen 18 in das untere Gehäuse 11a auf die folgende Weise integriert werden. Zuerst wird das Dichtungselement 26 um jedes von Öffnungsteilen des Heizmedium-Einlasswegs 11c und des Heizmedium-Auslasswegs 11d, die in der inneren Bodenfläche des unteren Gehäuses 11a geöffnet sind, herum angeordnet und das unterste flache Wärmeaustauschrohr 17c darauf gesetzt. Wenn der Einlass-Temperatursensor 29 und der Auslass-Temperatursensor 30 vorab an dem untersten flachen Wärmeaustauschrohr 17c angebracht sind, können der Einlass-Temperatursensor 29 und der Auslass-Temperatursensor 30 gleichzeitig integriert werden.
Die PTC-Heizeinrichtung 18 und die Dichtungselemente 26 sind an der oberen Oberfläche des untersten flachen Wärmeaustauschrohrs 17c angeordnet. Das mittlere flache Wärmeaustauschrohr 17b wird darauf gesetzt. Die PTC-Heizeinrichtung 18 und die Dichtungselemente 26 werden ferner an der oberen Oberfläche des mittleren flachen Wärmeaustauschrohrs 17b angeordnet. Das obere flache Wärmeaustauschrohr 17a wird darauf gesetzt. Infolgedessen können die drei flachen Wärmeaustauschrohre 17a, 17b und 17c und die oberen und unteren zwei PTC-Heizeinrichtungen 18 gestapelt und in einer Vielzahl von Lagen mit dem Dichtungselement 26 jeweils um jedes der Verbindungslöcher 21a und 22a der Einlass-Verteilerteile 21 und der Auslass-Verteilerteile 22 herum angeordnet, integriert werden.
Auf diese Weise werden die drei flachen Wärmeaustauschrohre 17 und die oberen und unteren zwei PTC-Heizeinrichtungen 18 an vorbestimmten Positionen an der inneren Bodenfläche des unteren Gehäuses 11a integriert. Danach wird die Substrat-Unterbaugruppe 15 auf die obere Oberfläche des obersten flachen Wärmeaustauschrohrs 17a aufgesetzt und das Wärmeaustausch-Halteelement 16 der Substrat-Unterbaugruppe 15 an den Bossenteilen 11e des unteren Gehäuses 11a unter Verwendung der vier Befestigungsschrauben 15b festgeschraubt und befestigt. Auf diese Weise können die Komponenten in dem unteren Gehäuse 11a in dem Zustand integriert werden, bei dem eine Druckkraft des Wärmeaustausch-Halteelements 16 die jeweiligen flachen Rohrteile 20 der drei flachen Wärmeaustauschrohre 17a, 17b und 17c und die PTC-Heizeinrichtungen 18, die drei Dichtungselemente 26, die jeweils um die Verbindungslöcher 21a der Einlass-Verteilerteile 21 herum angeordnet sind, und die drei Dichtungselemente 26, die jeweils um die Verbindungslöcher 22a der Auslass-Verteilerteile 22 herum angeordnet sind, in engen Kontakt miteinander bringt.
Danach werden die Anschlüsse des Energieversorgungs-Kabelstrangs 27 und die Anschlüsse 14a der Elektrodenplatten 14 jeweils an den Anschlussbefestigungen 13a und 13c des Steuersubstrats 13, das an der oberen Oberfläche des Wärmeaustausch-Halteelements 16 vorgesehen ist, unter Verwendung der Schrauben 13b und 14b befestigt. Außerdem werden der LV-Kabelstrang 28, die Zuführdrähte 29a und 30a des Einlass-Temperatursensors 29 und des Auslass-Temperatursensors 30 und dergleichen über Verbinder zum Verbinden der elektrischen Leitungen verbunden. Zuletzt wird das obere Gehäuse (nicht dargestellt) an dem unteren Gehäuse 11a festgeschraubt, um einen oberen Abschnitt der resultierenden Struktur abzudecken. Auf diese Weise kann die Heizmedium-Heizvorrichtung 10 zusammengebaut werden.
Bei der Heizmedium-Heizvorrichtung 10 wird das Heizmedium, das durch den Heizmedium-Einlassweg 110 in die Einlass-Verteilerteile 21 eingeströmt ist, in die drei flachen Wärmeaustauschrohre 17a, 17b und 170 über die jeweiligen Einlass-Verteilerteile 21 verzweigt. Die verzweigten Heizmedien zirkulieren jeweils in den drei flachen Wärmeaustauschrohren 17a, 17b und 170 und sie werden durch die Vielzahl der PTC-Heizeinrichtungen 18 erhitzt. Dann verbinden sich die verzweigten Heizmedien in den Auslass-Verteilerteilen 22 wieder und sie strömen über den Heizmedium-Auslassweg 11d heraus. Auf diese Weise kann die Heizmedium-Heizvorrichtung 10 dazu dienen, das in dem Heizmedium-Zirkulationskreislauf 10A der Fahrzeugklimaanlage 1 zirkulierende Heizmedium zu erhitzen.
Dabei kann die Temperatur des in der Heizmedium-Heizvorrichtung 10 zu zirkulierenden Heizmediums und die Temperatur des dem Heizradiator 6 zuzuführenden Heizmediums, das durch die Heizmedium-Heizvorrichtung 10 erhitzt wird, durch den paarweise vorgesehenen Einlass-Temperatursensor 29 und Auslass-Temperatursensor 30, die um das Einlass-Verteilerteil 21 und das Auslass-Verteilerteil 22 des untersten flachen Wärmeaustauschrohrs 17c herum angeordnet sind, erfasst werden. Entsprechend kann die Heizmedium-Heizvorrichtung 10 (beispielsweise die Menge der durch die Vielzahl der PTC-Heizeinrichtungen 18 zugeführten Wärme) auf der Basis der erfassten Temperaturen gesteuert werden.
Die Heizmedium-Heizvorrichtung 10 und die Fahrzeugklimaanlage 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform erzeugen die folgenden Funktionen und Wirkungen.
Gemäß der Heizmedium-Heizvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform sind die flachen Wärmeaustauschrohre 17a, 17b und 17c, die jeweils das Einlass-Verteilerteil 21 und das Auslass-Verteilerteil 22 und die PTC-Heizeinrichtungen 18 umfassen, in einer Vielzahl von Lagen gestapelt, und die gestapelte Struktur ist in das Gehäuse 11 integriert, das den Heizmedium-Einlassweg 11c und den Heizmedium-Auslassweg 11d umfasst, die mit den Einlass-Verteilerteilen 21 und den Auslass-Verteilerteilen 22 in Verbindung sind. Bei der Heizmedium-Heizvorrichtung 10, die so aufgebaut ist, sind der Einlass-Temperatursensor 29 und der Auslass-Temperatursensor 30, die die Temperatur des Heizmediums erfassen, um das Einlass-Verteilerteil 21 und das Auslass-Verteilerteil 22 des untersten Rohrs 17c der flachen Wärmeaustauschrohre 17, die in der Vielzahl von Lagen gestapelt sind, herum angeordnet.
Bei dieser Gestaltung passiert das Heizmedium durch den Heizmedium-Einlassweg 11c und es wird in die drei flachen Wärmeaustauschrohre 17a, 17b und 17c von den jeweiligen Einlass-Verteilerteilen 21 verzweigt. Die verzweigten Heizmedien werden durch die PTC-Heizeinrichtungen 18 erhitzt, während sie in den drei flachen Wärmeaustauschrohren 17a, 17b und 17c, die in der Vielzahl von Lagen gestapelt sind, zirkulieren, sie werden in den Auslass-Verteilerteilen 22 zusammengeführt und strömen dann durch den Heizmedium-Auslassweg 11d heraus. Die Einlasstemperatur und die Auslasstemperatur eines solchen Heizmediums kann an den Positionen des Einlass-Verteilerteils 21 und des Auslass-Verteilerteils 22 des untersten flachen Wärmeaustauschrohrs 17c, an dem die repräsentativsten Werte der Einlasstemperatur und der Auslasstemperatur erhalten werden können, erfasst werden.
Weil die Einlasstemperatur des Heizmediums in dem Einlass-Verteilerteil 21 des untersten flachen Wärmeaustauschrohrs 17c erfasst wird, kann die Einlasstemperatur mit ihrem niedrigsten Wert vor dem Erhitzen erfasst werden. Weil die Auslasstemperatur des Heizmediums in dem Auslass-Verteilerteil 22 des untersten flachen Wärmeaustauschrohrs 17c erfasst wird, kann die Auslasstemperatur mit ihrem höchsten Wert nach dem Erhitzen erfasst werden. Entsprechend kann die Temperatur des Heizmediums, das in die Heizmedium-Heizvorrichtung 10 einströmt bzw. aus dieser herausströmt, genau und korrekt erfasst werden und die Steuerbarkeit der Heizmedium-Heizvorrichtung 10 durch Steuern der Heizmedium-Heizvorrichtung 10 und dergleichen auf der Basis der so erfassten Temperaturen verbessert sein.
Außerdem sind bei der vorliegenden Ausführungsform der Einlass-Temperatursensor 29 und der Auslass-Temperatursensor 30 nebeneinander in dem Raumteil 31 zwischen dem Einlass-Verteilerteil 21 und dem Auslass-Verteilerteil 22 des flachen Wärmeaustauschrohrs 17c an einem Ende des flachen Wärmeaustauschrohrs 17c, an dem das Einlass-Verteilerteil 21 und das Auslass-Verteilerteil 22 nebeneinander vorgesehen sind, vorgesehen. Daher können der Einlass-Temperatursensor 29 und der Auslass-Temperatursensor 30 nebeneinander zwischen dem Einlass-Verteilerteil 21 und dem Auslass-Verteilerteil 22 angeordnet sein. Entsprechend können der Einlass-Temperatursensor 29 und der Auslass-Temperatursensor 30 einfacher angeordnet werden und die Zuleitungsdrähte 29a und 30a derselben einfacher verbunden werden, so dass die Montageeigenschaften der beiden Temperatursensoren 29 und 30 verbessert sein können.
Außerdem ist der Wärmeleitung-Isolationsschlitz 32 zwischen dem Anordnungsteil 31a für den Einlass-Temperatursensor 29 und dem Anordnungsteil 31b für den Auslass-Temperatursensor 30 in dem Raumteil 31 vorgesehen. Daher kann eine Wärmeleitung zwischen dem Anordnungsteil 31a für den Einlass-Temperatursensor 29 und dem Anordnungsteil 31b für den Auslass-Temperatursensor 30 durch den Schlitz 32 isoliert bzw. verhindert werden. Entsprechend kann, selbst wenn die zwei Temperatursensoren 29 und 30 nebeneinander angrenzend aneinander vorgesehen sind, eine Temperaturbeeinflussung dazwischen verhindert werden und die Temperatur des Heizmediums akkurat und korrekt durch jeden der Temperatursensoren 29 und 30 erfasst werden.
Außerdem kann gemäß der Fahrzeugklimaanlage 1 der vorliegenden Ausführungsform das in dem Heizradiator 6, der in dem Luftströmungsweg 2 angeordnet ist, zu zirkulierender Heizmedium zur Zirkulation durch die Heizmedium-Heizvorrichtung 10 mit verbesserter Steuerbarkeit erhitzt werden. Daher kann die Temperatursteuerbarkeit der Fahrzeugklimaanlage 1, insbesondere die Temperatursteuerbarkeit derselben während einer Lufterwärmung verbessert sein, so dass eine komfortable Luftklimatisierung erreicht werden kann.
Man beachte, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die Erfindung gemäß der oben genannten Ausführungsform beschränkt ist und in geeigneter Weise innerhalb des Bereichs, der nicht von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abweicht, modifiziert werden kann. Beispielsweise sind bei der oben beschriebenen Ausführungsform die flachen Wärmeaustauschrohre 17 in drei Lagen gestapelt und die PTC-Heizeinrichtung 18 ist in jedem Zwischenraum zwischen den benachbarten flachen Wärmeaustauschrohren 17 integriert. Die vorliegende Erfindung ist darauf nicht beschränkt und die Stapelanzahl der flachen Wärmeaustauschrohre 17 und der PTC-Heizeinrichtungen 18 kann natürlich erhöht oder verringert sein. Ferner wurde zuvor das Beispiel beschrieben, bei dem das Gehäuse 11 ein Harzformteil ist. Die vorliegende Erfindung ist darauf nicht beschränkt und das Gehäuse 11 kann natürlich auch aus Metall, wie einer Aluminiumlegierung, hergestellt sein.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeugklimaanlage
6: Heizradiator
10: Heizmedium-Heizvorrichtung
10A: Heizmedium-Zirkulationskreislauf
11: Gehäuse
11c: Heizmedium-Einlassweg
11d: Heizmedium-Auslassweg
17, 17a, 17b, 17c: flaches Wärmeaustauschrohr (17c unterstes flaches Wärmeaustauschrohr)
18: PTC-Heizeinrichtung
21: Einlass-Verteilerteil
22: Auslass-Verteilerteil
23: Wendeteil
29: Einlass-Temperatursensor
30: Auslass-Temperatursensor
31: Raumteil
31a: einlassseitiges Sensor-Anordnungsteil
31b: auslassseitiges Sensor-Anordnungsteil
32: Schlitz

Claims

Eine Heizmedium-Heizvorrichtung mit: einer Vielzahl von flachen Wärmeaustauschrohren, die jeweils aufweisen: ein Einlass-Verteilerteil und ein Auslass-Verteilerteil, die nebeneinander an einem Ende des flachen Wärmeaustauschrohrs vorgesehen sind, und ein Wendeteil, das an einem anderen Ende davon vorgesehen ist, wobei das Einlass-Verteilerteil ein Heizmedium in das flache Wärmeaustauschrohr strömen lässt, das Wendeteil das Heizmedium eine Kehrtwende ausführen lässt und das Auslass-Verteilerteil das Heizmedium aus dem flachen Wärmeaustauschrohr herausströmen lässt, PTC-Heizeinrichtungen, die jeweils zwischen die Vielzahl der gestapelten flachen Wärmeaustauschrohre integriert sind, und ein Gehäuse mit: einer Bodenfläche, an der ein Heizmedium-Einlassweg und ein Heizmedium-Auslassweg vorgesehen sind, wobei der Heizmedium-Einlassweg und der Heizmedium-Auslassweg jeweils mit den Einlass-Verteilerteilen und den Auslass-Verteilerteilen der flachen Wärmeaustauschrohre verbunden ist, und einer inneren Bodenfläche, auf der die flachen Wärmeaustauschrohre und die PTC-Heizeinrichtungen gestapelt und in einer Vielzahl von Lagen integriert sind, wobei ein Einlass-Temperatursensor und ein Auslass-Temperatursensor, die eine Temperatur des Heizmediums erfassen, um das Einlass-Verteilerteil und das Auslass-Verteilerteil des untersten der flachen Wärmeaustauschrohre, die in der Vielzahl von Lagen gestapelt sind, herum vorgesehen sind.
Die Heizmedium-Heizvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Einlass-Temperatursensor und der Auslass-Temperatursensor nebeneinander in einem Raumteil zwischen dem Einlass-Verteilerteil und dem Auslass-Verteilerteil an dem einen Ende des flachen Wärmeaustauschrohrs, an dem das Einlass-Verteilerteil und das Auslass-Verteilerteil nebeneinander vorgesehen sind, vorgesehen sind.
Die Heizmedium-Heizvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei der Raumteil mit einem Wärmeleitung-Isolierungsschlitz zwischen einem Anordnungsteil für den Einlass-Temperatursensor und einem Anordnungsteil für den Auslass-Temperatursensor vorgesehen ist.
Eine Fahrzeugklimaanlage mit: einem Heizradiator, der in einem Luftströmungsweg angeordnet ist, und einer Heizmedium-Heizvorrichtung, die ein Heizmedium erhitzt, wobei das erhitzte Heizmedium in dem Heizradiator zirkulierbar ist, wobei die Heizmedium-Heizvorrichtung die Heizmedium-Heizvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 ist.