JP2012046114A - Heating-medium heater and vehicular air-conditioner including the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱媒体加熱装置およびこれを備えた車両用空調装置に関するものである。 The present invention relates to a heat medium heating device and a vehicle air conditioner including the same.
従来から、被加熱媒体を加熱する熱媒体加熱装置の1つとして、正特性サーミスタ素子(PTC素子)を発熱要素とするPTCヒータを用いたものが知られている。
PTCヒータは、正特性のサーミスタ特性を有しており、温度の上昇とともに抵抗値が上昇し、これによって消費電流が制御されるとともに温度上昇が緩やかになり、その後、消費電流および発熱部の温度が飽和領域に達して安定するものであり、自己温度制御特性を備えている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as one of heat medium heating devices for heating a medium to be heated, one using a PTC heater having a positive temperature coefficient thermistor element (PTC element) as a heat generating element is known.
The PTC heater has a positive thermistor characteristic, and the resistance value increases as the temperature rises. As a result, the current consumption is controlled and the temperature rises gradually. Reaches the saturation region and stabilizes, and has a self-temperature control characteristic.
このように、PTCヒータは、ヒータの温度が上昇すると消費電流が低くなり、その後、一定温度の飽和領域に達すると、消費電流が低い値で安定するという特性を有する。この特性を利用することにより、消費電力を節減することができるとともに、発熱部温度の異常上昇を防止することができるという利点が得られる。 As described above, the PTC heater has a characteristic that the current consumption decreases as the heater temperature rises, and then the current consumption stabilizes at a low value when the temperature reaches a constant temperature saturation region. By utilizing this characteristic, it is possible to save power consumption and to obtain an advantage that an abnormal rise in the temperature of the heat generating portion can be prevented.
このような特長を有することから、PTCヒータは、多くの技術分野において用いられており、空調の分野においても、例えば、車両用空調装置において、空気加温用の放熱器に供給する熱媒体(ここでは、エンジンの冷却水)を加熱するための加熱装置に適用したものが提案されている(例えば、特許文献1および特許文献3)。
Because of such features, PTC heaters are used in many technical fields. In the field of air conditioning, for example, in a vehicle air conditioner, a heat medium ( Here, what was applied to the heating apparatus for heating an engine cooling water) is proposed (for example,
特許文献2に記載の発明は、冷却器を製造時に、ケーシングの内底面に平行に冷却板と半導体素子とを交互に複数積層させて、半導体素子を挟む冷却板の間を加圧して各冷却板に設けられているダイアフラム部を変形させることによって、半導体素子と冷却板とを密着させている。そのため、平行に複数の冷却板を積層させる場合には、冷却器の高さ方向を低くすることができないという問題があった。
In the invention described in
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、鉛直方向の高さを低減して小型化することが可能な熱媒体加熱装置およびこれを備えた車両用空調装置を提供することを目的とする。 This invention is made in view of such a situation, Comprising: The heat medium heating apparatus which can reduce the height of a perpendicular direction and can be reduced in size, and a vehicle air conditioner provided with the same are provided. For the purpose.
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明に係る熱媒体加熱装置は、PTC素子を挟んで少なくともその両面にそれぞれ積層される電極板と、熱媒体を供給する入口ヘッダ部および前記熱媒体が導出される出口ヘッダ部と、前記入口ヘッダ部および前記出口ヘッダ部に設けられる密着部材と、を有し、前記電極板を間に挟んで互いに平行に積層されて該電極板と熱交換する複数の扁平状の熱交チューブと、積層された複数の前記熱交チューブの側方に配置され、前記電極板に接続される基板と、該基板に接続される発熱素子と、積層された複数の前記熱交チューブを押圧する板状の押圧部材と、前記電極板、前記熱交チューブ、前記基板、前記発熱素子および前記押圧部材が収容されるケーシングと、を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
The heat medium heating device according to the present invention includes an electrode plate that is laminated on at least both sides of a PTC element, an inlet header portion that supplies the heat medium, an outlet header portion from which the heat medium is led out, and the inlet A plurality of flat heat exchange tubes that are stacked in parallel with each other with the electrode plate interposed therebetween and exchange heat with the electrode plate. A plate-like plate arranged on the side of the plurality of heat exchanger tubes and connected to the electrode plate, a heating element connected to the substrate, and a plurality of the heat exchanger tubes stacked. A pressing member, and the electrode plate, the heat exchanger tube, the substrate, the heating element, and a casing in which the pressing member is accommodated.
PTC素子を挟んで少なくともその両面にそれぞれ積層される電極板と熱交換する複数の熱交チューブを互いに平行に積層し、積層された複数の熱交チューブの側方に基板を配置してケーシング内に設けて、積層された複数の熱交チューブの入口ヘッダ部間および出口ヘッダ部間には、密着部材を設けて、積層された複数の熱交チューブを押圧する押圧部材によって入口ヘッダ部間および出口ヘッダ部間を密着させることとした。これにより、積層させた熱交チューブの厚みを薄くして、熱媒体加熱装置の鉛直方向の高さを低くすることができる。したがって、熱媒体加熱装置の小型化を図ることができる。 A plurality of heat exchange tubes that exchange heat with electrode plates that are laminated on at least both sides of the PTC element are laminated in parallel to each other, and a substrate is disposed on the side of the laminated heat exchange tubes to place inside the casing. Provided between the inlet header portions of the plurality of stacked heat exchanger tubes and between the outlet header portions, and between the inlet header portions by a pressing member that presses the plurality of stacked heat exchanger tubes, and between the outlet header portions. The outlet headers are in close contact with each other. Thereby, the thickness of the laminated | stacked heat exchanger tube can be made thin, and the height of the perpendicular direction of a heat medium heating apparatus can be made low. Accordingly, it is possible to reduce the size of the heat medium heating device.
また、各熱交チューブの入口ヘッダ部間および出口ヘッダ部間を密着部材を介して密着させることとしたので、電極板と熱交チューブとの接触熱抵抗を低減させることができる。そのため、熱交チューブと電極板との間で交わされる伝熱効率を向上させることができる。したがって、伝熱効率を向上させた熱媒体加熱装置にすることができる。
なお、側方とは、平面視した際に、積層された複数の熱交チューブと基板とが隣接する位置関係をいう。
Moreover, since it was decided to contact | adhere between the inlet header parts of each heat exchanger tube and between outlet header parts via the contact | adherence member, the contact thermal resistance of an electrode plate and a heat exchanger tube can be reduced. Therefore, the heat transfer efficiency exchanged between the heat exchange tube and the electrode plate can be improved. Therefore, a heat medium heating device with improved heat transfer efficiency can be obtained.
In addition, a side means the positional relationship with which the several heat exchanger tube laminated | stacked and the board | substrate adjoined when planarly viewed.
本発明に係る熱媒体加熱装置によれば、積層された前記複数の熱交チューブと前記基板とが搭載される金属製の接続板を備え、前記基板と前記接続板との間には、前記発熱素子が設けられることを特徴とする。 According to the heat medium heating device according to the present invention, the heating medium heating device includes a metal connection plate on which the plurality of stacked heat exchange tubes and the substrate are mounted, and between the substrate and the connection plate, the A heating element is provided.
積層された複数の熱交チューブと基板とが搭載される金属製の接続板を設けて、その接続板と基板との間に発熱素子を設けることとした。そのため、発熱素子が生じる熱を金属製の接続板を介して熱交チューブを通過する熱媒体の冷却熱によって冷却することができる。したがって、熱媒体加熱装置の伝熱効率をさらに向上させることができる。 A metal connection plate on which a plurality of stacked heat exchanger tubes and a substrate are mounted is provided, and a heating element is provided between the connection plate and the substrate. Therefore, the heat generated by the heating element can be cooled by the cooling heat of the heat medium passing through the heat exchange tube via the metal connection plate. Therefore, the heat transfer efficiency of the heat medium heating device can be further improved.
本発明に係る熱媒体加熱装置によれば、各前記熱交チューブは、扁平方向に幅広であることを特徴とする。 According to the heat medium heating device of the present invention, each of the heat exchange tubes is wide in the flat direction.
各熱交チューブを扁平方向に幅広にすることとした。これにより、各熱交チューブが電極板と接触する表面積を大きくすることができる。そのため、熱交チューブを多数積層させることなく伝熱効率を向上させることができる。したがって、熱媒体加熱装置の鉛直方向の高さを低くしつつ、伝熱効率を維持することができる。 Each heat exchange tube was made wider in the flat direction. Thereby, the surface area which each heat exchanger tube contacts with an electrode plate can be enlarged. Therefore, heat transfer efficiency can be improved without laminating many heat exchange tubes. Therefore, heat transfer efficiency can be maintained while reducing the vertical height of the heat medium heating device.
本発明に係る熱媒体加熱装置によれば、前記ケーシングには、積層された複数の前記熱交チューブに導かれる前記熱媒体の導出入を行う熱媒体導出入路が一体的に形成されることを特徴とする。 According to the heat medium heating device according to the present invention, the casing is integrally formed with a heat medium lead-in / out path that leads out the heat medium led to the plurality of stacked heat exchange tubes. It is characterized by.
熱媒体の導出入を行う熱媒体導出入路をケーシングに一体的に形成することとした。そのため、熱媒体を熱媒体加熱装置に供給する際に、積層された熱交チューブにかかる応力を分散することができる。したがって、積層された熱交チューブに係る荷重を低減することができる。 The heat medium lead-in / out path for conducting the heat medium out / in is formed integrally with the casing. Therefore, when the heat medium is supplied to the heat medium heating device, the stress applied to the stacked heat exchanger tubes can be dispersed. Therefore, the load concerning the laminated heat exchanger tube can be reduced.
本発明に係る熱媒体加熱装置によれば、前記ケーシングに対向している前記入口ヘッダ部および前記出口ヘッダ部に設けられる前記密着部材は、Oリングであることを特徴とすることを特徴とする。 According to the heat medium heating device of the present invention, the contact members provided in the inlet header portion and the outlet header portion facing the casing are O-rings. .
アルミ製熱交チューブは、冬場において、PTC素子に加熱されることで周囲温度(外気温度)との温度差により熱膨張が懸念される。周囲温度(外気温度)と同等であって材質の異なるケーシングと熱交チューブとの間に設けられる密着部材に液状ガスケットを用いた場合には、熱交チューブの熱膨張によって液状ガスケットのせん断破壊が生じる恐れがある。 The aluminum heat exchanger tube is heated by the PTC element in winter, and there is a concern about thermal expansion due to a temperature difference from the ambient temperature (outside air temperature). When a liquid gasket is used as a close contact member provided between a casing and a heat exchanger tube, which is equivalent to the ambient temperature (outside air temperature) and is made of different materials, the thermal expansion of the heat exchanger tube will cause shear failure of the liquid gasket. May occur.
そこで、熱交チューブとケーシングとの間には、Oリングを用いることとした。そのため、熱膨張によるせん断破壊を防止することができる。したがって、熱交チューブとケーシングとの間のシール性の低下を防止することができる。 Therefore, an O-ring is used between the heat exchange tube and the casing. Therefore, shear failure due to thermal expansion can be prevented. Accordingly, it is possible to prevent a decrease in the sealing performance between the heat exchanger tube and the casing.
本発明に係る車両用空調装置は、上記いずれかに記載の熱媒体加熱装置を備えることを特徴とする。 The vehicle air conditioner according to the present invention includes any one of the heat medium heating devices described above.
伝熱効率が向上するとともに、小型化することが可能な熱媒体加熱装置を用いることとした。そのため、車両用空調装置の性能を向上させ、かつ、設置スペースを低減することができる。 The heat transfer efficiency is improved, and a heat medium heating device that can be downsized is used. Therefore, the performance of the vehicle air conditioner can be improved and the installation space can be reduced.
本発明に係る熱媒体加熱装置によれば、PTC素子を挟んで少なくともその両面にそれぞれ積層される電極板と熱交換する複数の熱交チューブを互いに平行に積層し、積層された複数の熱交チューブの側方に基板を配置してケーシング内に設けて、積層された複数の熱交チューブの入口ヘッダ部間および出口ヘッダ部間には、密着部材を設けて、積層された複数の熱交チューブを押圧する押圧部材によって入口ヘッダ部間および出口ヘッダ部間を密着させることとした。これにより、積層させた熱交チューブの厚みを薄くして、熱媒体加熱装置の鉛直方向の高さを低くすることができる。したがって、熱媒体加熱装置の小型化を図ることができる。 According to the heating medium heating device of the present invention, a plurality of heat exchange tubes that exchange heat with electrode plates laminated on at least both surfaces of the PTC element are laminated in parallel to each other, and the plurality of laminated heat exchanges are arranged. A substrate is arranged on the side of the tube and provided in the casing. Adhesive members are provided between the inlet header portions and between the outlet header portions of the plurality of stacked heat exchanger tubes, so that the plurality of stacked heat exchangers are provided. The inlet header portions and the outlet header portions are brought into close contact with each other by a pressing member that presses the tube. Thereby, the thickness of the laminated | stacked heat exchanger tube can be made thin, and the height of the perpendicular direction of a heat medium heating apparatus can be made low. Accordingly, it is possible to reduce the size of the heat medium heating device.
また、各熱交チューブの入口ヘッダ部間および出口ヘッダ部間を密着部材を介して密着させることとしたので、電極板と熱交チューブとの接触熱抵抗を低減させることができる。そのため、熱交チューブと電極板との間で交わされる伝熱効率を向上させることができる。したがって、伝熱効率を向上させた熱媒体加熱装置にすることができる。 Moreover, since it was decided to contact | adhere between the inlet header parts of each heat exchanger tube and between outlet header parts via the contact | adherence member, the contact thermal resistance of an electrode plate and a heat exchanger tube can be reduced. Therefore, the heat transfer efficiency exchanged between the heat exchange tube and the electrode plate can be improved. Therefore, a heat medium heating device with improved heat transfer efficiency can be obtained.
本発明の一実施形態に係る熱媒体加熱装置について、図1から図4を参照しながら説明する。
図1には、本実施形態に係る熱媒体加熱装置を具備した車両用空調装置の概略構成図を示す。
車両用空調装置1は、外気または車室内空気を取り込んで温調し、それを車室内へと導く空気流路2を形成するためのケーシング3を備えている。
A heat medium heating apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In FIG. 1, the schematic block diagram of the vehicle air conditioner provided with the heat-medium heating apparatus which concerns on this embodiment is shown.
The
ケーシング3の内部には、空気流路2の上流側から下流側にかけて順次、外気または車室内空気を吸い込んで昇圧し、それを下流側へと圧送するブロア4と、ブロア4により圧送される空気を冷却する冷却器5と、冷却器5を通過して冷却された空気を加熱する放熱器6と、放熱器6を通過する空気量と放熱器6をバイパスして流れる空気量との割合を調整し、その下流側でミックスされる空気の温度を調節するエアミックスダンパ7とが設置されている。
Inside the casing 3, the air or the cabin air is sequentially sucked from the upstream side to the downstream side of the
ケーシング3の下流側は、図示しない吹き出しモード切替ダンパおよびダクトを介して温調された空気を車室内に吹き出す複数の吹き出し口に接続されている。
冷却器5は、図示しない圧縮機、凝縮器、膨張弁とともに冷媒回路を構成し、膨張弁で断熱膨張された冷媒を蒸発させることにより、そこを通過する空気を冷却するものである。
放熱器6は、タンク8、ポンプ9および熱媒体加熱装置10とともに熱媒体循環回路10Aを構成し、熱媒体加熱装置10により加熱された熱媒体(例えば、水)がポンプ9を介して循環されることにより、そこを通過する空気を加温するものである。
The downstream side of the casing 3 is connected to a plurality of outlets that blow out the temperature-controlled air into the passenger compartment through an outlet mode switching damper and a duct (not shown).
The
The
図2には、図1に示した熱媒体加熱装置の組み立てる手順を説明するための図を示し、図3には、組み立てた熱媒体加熱装置であって、(A)には、その上方から見た図を示し、(B)には、その側面図を示し、図4には、熱媒体加熱装置に設けられているPTCヒータであって、(A)には、その縦断面図を示し、(B)には、その上面図を示し、(C)には、(B)に示したA−A部の断面図を示す。 FIG. 2 shows a diagram for explaining the procedure for assembling the heat medium heating device shown in FIG. 1, FIG. 3 shows the assembled heat medium heating device, and FIG. FIG. 4 shows a side view thereof, FIG. 4 shows a PTC heater provided in the heat medium heating device, and FIG. 4A shows a longitudinal sectional view thereof. , (B) shows a top view thereof, and (C) shows a cross-sectional view of the AA portion shown in (B).
図2に示すように、熱媒体加熱装置10は、基板13と、電極板14(図3(B)参照)と、IGBT(発熱素子)12と、IGBT冷却板(接続板)15と、熱交押さえ板(押圧部材)16と、複数(例えば、3つ)の熱交チューブ(冷却チューブ)17と、PTC(Positive Temperature Coefficient)素子18(図3(B)参照)と、電極板14、熱交チューブ17、基板13、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor:絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ)12および熱交押さえ板16が収容されているケーシング11と、を備えている。
なお、電極板14、PTC素子18、および後述する絶縁体(図示せず)により、PTCヒータが構成される。
As shown in FIG. 2, the heat
In addition, a PTC heater is comprised by the
ケーシング11は、上側半分と下側半分とに二分割された構成となっており、上側半分に位置するアッパーケース11aと、下側半分に位置するロアケース11bと、を備えている。また、ロアケース11bの内部には、基板13、電極板14、IGBT12を備えているIGBT冷却板15、熱交押さえ板16、積層された熱交チューブ17およびPTC素子18を収容するための空間が形成されている。
The
アッパーケース11aは、基板13、電極板14、IGBT12を備えているIGBT冷却板15、熱交押さえ板16、熱交チューブ17およびPTC素子18を収容しているロアケース11bの上方からロアケース11bの開口部11cに設置される。
The
ロアケース11bは、積層された3つの熱交チューブ17に導かれる熱媒体の導入を行う熱媒体入口路(熱媒体導出入路)11dと熱媒体の導出を行う熱媒体出口路(熱媒体導出入路)11e(図3(B)参照)とがロアケース11bの下面に一体的に形成されている。
The
また、ロアケース11bの側壁には、電源ハーネス27とLVハーネス28との先端部が貫通する電源ハーネス用孔11fとLVハーネス用孔11gとが開口している。電源ハーネス用孔11fとLVハーネス用孔11gとは、ロアケース11bの互いに隣接している側壁に設けられている。
Further, a
電源ハーネス27は、基板13に電源を供給するものである。電源ハーネス27の先端部は、2つに分かれていて、基板13に設けられている2つの電源ハーネス用端子13cに電極ハーネス接続用ねじ27aによってねじ止め可能となっている。
The
LVハーネス28は、IGBT12に制御用の信号を送信するものである。LVハーネス28の先端部は、基板13に設けられているLVハーネス用コネクタ部13dとコネクタ接続可能となっている。
The
図4(A)に示すように、PTCヒータは、たとえば、3つの熱交チューブ17が互いに平行になるように積層されている。3つの熱交チューブ17は、下段、中段、上段熱交チューブ17c、17b、17aの順に積層されている。各熱交チューブ17a、17b、17cの流路内には、図4(C)に示すように、コルゲート状のインナーフィン21が形成されている。これにより、各熱交チューブ17a、17b、17cの内部には、その軸方向に連通している複数の流路が形成されることとなる。
As shown in FIG. 4A, the PTC heater is laminated such that, for example, three
各熱交チューブ17a、17b、17c内にインナーフィン21が形成されることによって、各熱交チューブ17a、17b、17cの剛性が増すこととなる。そのため、後述する熱交押さえ板16(図3参照)によって各熱交チューブ17a、17b、17cがIGBT冷却板15の方向に付勢されても、各熱交チューブ17a、17b、17cが変形しにくくなっている。
By forming the
各熱交チューブ17a、17b、17cは、図4(B)に示すように、熱媒体を供給する入口ヘッダ部22および熱媒体が導出される出口ヘッダ部23と、入口ヘッダ部22および出口ヘッダ部23に設けられる液状ガスケット(密着部材)26(図4(A)参照)と、を有している。各熱交チューブ17a、17b、17cは、図3(B)に示すように、電極板14をそれらの間に挟んで互いに平行に積層されている。
As shown in FIG. 4B, each
熱交チューブ17cは、図4(B)に示すように、平面視した場合に、軸方向(図4(B)において左右方向)に長い偏平状を呈している。偏平状の熱交チューブ17は、扁平方向、すなわち、軸方向と直交する幅方向(図4(B)において上下方向)に幅広となっている。
As shown in FIG. 4B, the
熱交チューブ17の軸方向の端部には、入口ヘッダ部22と出口ヘッダ部23とが各々設けられている。入口ヘッダ部22および出口ヘッダ部23は、その中心に連通孔(図示せず)を有している。
An
各熱交チューブ17c、17b、17aをこの順に積層させて、後述する熱交押さえ板16によってIGBT冷却板15の方向に押圧することによって、液状ガスケット26が中段熱交チューブ17bの入口ヘッダ部22および出口ヘッダ部23の下面と、その下方に位置している下段熱交チューブ17cの入口ヘッダ部22および出口ヘッダ部23の上面との間を密着し、かつ、中段熱交チューブ17bの入口ヘッダ部22および出口ヘッダ部23の上面と、上段熱交チューブ17aの入口ヘッダ部22および出口ヘッダ部23の下面とが密着する。このように、各熱交チューブ17a、17b、17cを積層させることによって、上段熱交チューブ17a、中段熱交チューブ17bおよび下段熱交チューブ17の各連通孔が連通する。
The
PTCヒータには、熱媒体入口路11dから導かれた熱媒体が各入口ヘッダ部22から各熱交チューブ17c、17b、17aへと導かれる。各熱交チューブ17a、17b、17cに流入した熱媒体は、各熱交チューブ17a、17b、17cを通過する際に昇温(加熱)されて、各熱交チューブ17a、17b、17から各出口ヘッダ部23に流入し、熱媒体出口路11eから熱媒体加熱装置10外へと導出される。熱媒体加熱装置10に導出された熱媒体は、熱媒体循環回路10A(図1参照)を介して放熱器6に供給されることになる。
In the PTC heater, the heat medium guided from the heat
電極板14は、図3(B)に示すように、PTC素子18を作動させるための電力を供給するものであり、平面視した場合に矩形状を呈するアルミニウム製の板状部材である。電極板14は、PTC素子18を挟んで少なくともその両面にそれぞれ順次積層されている。電極板14は、PTC素子18の上面に接するようにして一枚、PTC素子18の下面に接するようにして一枚設けられていている。電極板14は、これら二枚の電極板14により、PTC素子18の上面とPTC素子18の下面とが挟み込まれるようになっている。
As shown in FIG. 3B, the
また、PTC素子18の上面側に位置する電極板14は、その上面が熱交チューブ17の下面に接するようにして配置され、PTC素子18の下面側に位置する電極板14は、その下面が熱交チューブ17の上面に接するようにして配置されている。本実施形態の場合には、電極板14は、下段熱交チューブ17cと中段熱交チューブ17bとの間、中段熱交チューブ17bと上段熱交チューブ17aとの間に各々2枚、合計4枚設けられている。
Further, the
4枚の各電極板14は、熱交チューブ17と略同形とされている。図4(A)に示すように、各電極板14には、後述する基板13側の長辺側に端子台14aが1つ設けられている。電極板14に設けられている端子台14aは、各電極板14を積層させた場合には、重なることなく、電極板14の長辺に沿って位置する。すなわち、各電極板14に設けられている端子台14aは、その長辺に沿って位置が少しずつずらして設けられている。
Each of the four
各端子台14aは、各電極板14を挟んでいる熱交チューブ17a、17b、17cから突出するように設けられている。各端子台14aは、基板13に設けられている端子13a(図3(B)参照)に端子接続用ねじ14bによって接続されている。
Each
基板13は、図2に示すように、その上面に端子13aが、例えば4つ設けられている。各端子13aは、積層されている熱交チューブ17近傍に基板13の長辺に沿って設けられている。基板13には、基板13をロアケース11bに固定する基板接続用ねじ13bが例えば4本設けられている。また、基板13の上面には、電極ハーネス27の先端部を基板13に固定する電源ハーネス用端子13cが2つ設けられている。さらに、基板13の上面の端部には、LVハーネス28の先端部と接続されるLVハーネス用コネクタ部13dが設けられている。
As shown in FIG. 2, the
IGBT12は、略長方形状をしたトランジスタである。IGBT12は、例えば2つ設けられている。IGBT12は、作動することによって熱を生じる発熱素子である。IGBT12は、図2に示すように、IGBT冷却板15にIGBT接続用ねじ12aによって各々ねじ止めされている。
The
IGBT冷却板15は、その上面に3つの積層された熱交チューブ17a、17b、17cが搭載されている。すなわち、IGBT冷却板15の上面が下段熱交チューブ17cの下面に接するようにして配置されている。また、IGBT冷却板15は、積層された熱交チューブ17a、17b、17cの側方にIGBT12を介して基板13が設けられている。IGBT冷却板15は、平面視した際に扁平状の金属製の板状部材である。IGBT冷却板15は、略T字状とされており、T字状の軸方向に直交する部分にIGBT12がねじ止めされている。
なお、側方とは、平面視した際に、3つの積層された熱交チューブ17a、17b、17cと基板13とが隣接する位置関係をいう。
The
Note that the side means a positional relationship in which the three stacked
熱交押さえ板16は、その下面が上段熱交チューブ17aの上面に接するようにして熱交押さえ板用ネジ16aによって固定される金属製の部材である。熱交押さえ板16は、熱交チューブ17a、17b、17cを覆うことができる大きさとされている。熱交押さえ板16は、IGBT冷却板15との間に積層されている熱交チューブ17a、17b、17cを挟み込んで4本の熱交押さえ板接続用ねじ16aによってロアケーシング11bにねじ止めされる。このように熱交押さえ板16をロアケーシング11bにねじ止めすることによって、積層された熱交チューブ17a、17b、17cをIGBT冷却板15の方向に付勢(押圧)することができるようになっている。
The heat
つぎに、図2および図3を用いて本実施形態に係る熱媒体加熱装置の組み立て手順を説明する。
図2に示すように、ロアケース11bの内部空間にIGBT冷却板15をロアケース11bの内底面に略平行に設置する。ロアケース11b内に設置されたIGBT冷却板15の上面にIGBT12を2つの設置する。IGBT接続用ねじ12aによって、IGBT12とIGBT冷却板15とをロアケース11bの内底面に共締めする。
Next, an assembly procedure of the heat medium heating device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 3.
As shown in FIG. 2, the
各IGBT12を基板13の下方からはんだ付けする。その後、基板13を基板接続用ねじ13bによってロアケース11bの内底面にねじ止めする。これによって、各IGBT12は、IGBT冷却板15の上面と基板13の下面との間に挟まれることとなる。
Each
ロアケース11bの開口部11cに液状ガスケット(図示せず)を塗布する。また、IGBT冷却板15に、シリコングリスを塗布する。シリコングリスが塗布されたIGBT冷却板15の上面であってIGBT12の側方に下段熱交チューブ17cを搭載する。
A liquid gasket (not shown) is applied to the
PTC素子18の両面を絶縁シート(図示せず)によって挟み、下段熱交チューブ17cの上方から搭載する。PTC素子18を搭載後、電極板14の端子台14aを基板13の端子13aに端子接続用ねじ14bによって仮止めする。
Both sides of the
下段熱交チューブ17cの入口ヘッダ部22および出口ヘッダ部23の上面に液状ガスケット26(図4(A)参照)を塗布して、下段熱交チューブ17cの上方から中段熱交チューブ17bを搭載する。
A liquid gasket 26 (see FIG. 4A) is applied to the upper surfaces of the
PTC素子18の両面を絶縁シート(図示せず)によって挟み、中段熱交チューブ17bの上方から搭載する。PTC素子18を搭載後、電極板14の端子台14aを基板13の端子13aに端子接続用ねじ14bによって仮止めする。
Both sides of the
中段熱交チューブ17bの入口ヘッダ部22および出口ヘッダ部23の上面に液状ガスケット26を塗布して、中段熱交チューブ17bの上方から上段熱交チューブ17aを搭載する。
The
搭載された上段熱交チューブ17aの上方から熱交押さえ板16を搭載する。上段熱交チューブ17aに搭載された熱交押さえ板16を熱交押さえ板接続用ねじ16aによってロアケース11bの内底面にねじ止めする。
The heat
これによって、各熱交チューブ17a、17b、17cの入口ヘッダ部22間および出口ヘッダ部23間の液状ガスケット26に所定の圧がかかり、入口ヘッダ22間および出口ヘッダ部23間が密着することとなる。
As a result, a predetermined pressure is applied to the
各々の入口ヘッダ22間および出口ヘッダ部23間が密着することとなるので、下段熱交チューブ17aと中段熱交チューブ17bとの間および中段熱交チューブ17bと上段熱交チューブ17cとの間に挟まれているPTC素子18および電極板14が各熱交チューブ17a、17b、17cに密着することとなる。
Since the
次に、仮止めしてあった端子接続用ねじ14bを本止めする。これによって、各電極板14の端子台14aが各基板13の端子13aに固定されることとなる。
電極ハーネス27の先端部をロアケース11bの側壁に開口している電源ハーネス用孔11fからロアケース11bの内部に挿入する。ロアケース11b内に挿入された電極ハーネス27の先端部と基板13に設けられている電源ハーネス用端子13cとを電極ハーネス接続用ねじ27aによってねじ止めする。
Next, the
The tip end portion of the
LVハーネス28の先端部をロアケース11bの側壁に開口しているLVハーネス用孔11gからロアケース11bの内部に挿入する。ロアケース11b内に挿入されたLVハーネス28の先端部を基板13のLVハーネス用コネクタ部13dとコネクタ接続する。
電源ハーネス用孔11fに電極ハーネス27を固定し、LVハーネス用孔11gにLVハーネス28を固定する。
The distal end portion of the
The
ロアケース11bの開口部11cに液状ガスケットを塗布する。ロアケース11bの上方からアッパーケース11aを搭載する。アッパーケース11aに設けられているクリップ部(図示せず)をロアケース11bに設けられている爪部(図示せず)に引掛けてアッパーケース11aとロアケース11bとを締結して、熱媒体加熱装置10の組み立てを完了(終了)する。
A liquid gasket is applied to the
以上述べたように、本実施形態に係る熱媒体加熱装置10および車両用空調装置1によれば、以下の効果を奏する。
PTC素子18を挟んで少なくともその両面にそれぞれ順次積層されている電極板14と熱交換する3枚(複数)の熱交チューブ17a、17b、17cを互いに平行に積層し、積層された3枚の熱交チューブ17a、17b、17cの側方に基板13を配置してロアケーシング11b内に設けて、積層された3枚の熱交チューブ17a、17b、17cの入口ヘッダ部22間および出口ヘッダ部23間には、液状ガスケット(密着部材)26を設け、積層された3枚の熱交チューブ17a、17b、17cを押圧する熱交押さえ板(押圧部材)16によって入口ヘッダ部22間および出口ヘッダ部23間を密着させることとした。これにより、積層させた熱交チューブ17の厚みを薄くして、熱媒体加熱装置10の鉛直方向の高さを低くすることができる。したがって、熱媒体加熱装置10の小型化を図ることができる。
As described above, the heat
Three (a plurality of)
また、各熱交チューブ17a、17b、17cの入口ヘッダ部22間および出口ヘッダ部23間を液状ガスケット26を介して密着させることとしたので、電極板14と各熱交チューブ17a、17b、17cとの接触熱抵抗を低減させることができる。そのため、各熱交チューブ17a、17b、17cと電極板14との間で交わされる伝熱効率を向上させることができる。したがって、伝熱効率を向上させた熱媒体加熱装置10にすることができる。
Further, since the
積層された熱交チューブ17a、17b、17cと基板13とが搭載されている金属製のIGBT冷却板(接続板)15を設けて、そのIGBT冷却板15と基板13との間にIGBT(発熱素子)12を設けることとした。そのため、IGBT12が生じる熱をIGBT冷却板15を介して熱交チューブ17a、17b、17cの冷却熱によって冷却することができる。したがって、熱媒体加熱装置10の伝熱効率をさらに向上させることができる。
A metal IGBT cooling plate (connection plate) 15 on which the laminated
各熱交チューブ17a、17b、17cを扁平方向に幅広にすることとした。これにより、各熱交チューブ17a、17b、17cが電極板14と接触する表面積を大きくすることができる。そのため、熱交チューブ17を多数積層させることなく伝熱効率を向上させることができる。したがって、伝熱効率を維持しつつ、熱媒体加熱装置10の鉛直方向の高さを低くすることができる。
Each
熱媒体の導入を行う熱媒体入口路(熱媒体導出入路)11dと熱媒体の導出を行う熱媒体出口路(熱媒体導出入路)11eとをロアケーシング11bに一体的に形成することとした。そのため、熱媒体を熱媒体加熱装置10に供給する際に、積層された各熱交チューブ17a、17b、17cにかかる応力を分散することができる。したがって、積層された熱交チューブ17にかかる荷重を低減することができる。
A heat medium inlet path (heat medium outlet / inlet path) 11d for introducing the heat medium and a heat medium outlet path (heat medium outlet / inlet path) 11e for discharging the heat medium are integrally formed in the
伝熱効率が向上するとともに、小型化することができる熱媒体加熱装置10を用いることとした。そのため、車両用空調装置1の性能を向上させ、かつ、設置スペースを低減することができる。
The heat
なお、ここで用いられている液状ガスケット26とは、耐熱性に優れ高温に晒される各熱交チューブ17の入口ヘッダ部22および出口ヘッダ部23間等のシールに適した硬化性の液状シール剤(例えば、株式会社スリーボンド製のシリコーンを主成分とした製品番号1207dのシリコーン系液状ガスケット)である。
The
また、本実施形態では、密着部材として液状ガスケット26を用いるとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、Oリング、ロウ付等を用いるものとしても良い。
In this embodiment, the
Oリング等を用いた際には、各熱交チューブ17a、17b、17cが例えばアルミ等で形成されている場合、冬場においては、PTC素子18によって加熱されることにより周囲温度(外気温度)との温度差による熱膨張が懸念される。このため、異なる材質により形成されたケーシング11(例えば樹脂等)を用いた場合には、ロアケース11bの熱媒体入口路11dおよび熱媒体出口路11eと熱交チューブ17cの入口ヘッダ部22と出口ヘッダ部23との固着に液状ガスケット26を用いることによって、上述のように熱交チューブ17cは熱膨張する。この際、ケーシング11が周囲温度(外気温度)と同等であるため、熱膨張により液状ガスケット26にせん断破壊が生じる可能性もある。
When an O-ring or the like is used, if each
これらを考慮して、例えば、同材質同士である熱交チューブ17a、17b、17c間の入口ヘッダ部22および出口ヘッダ部23の密着部材には、液状ガスケット26を用い、異種材質である熱交チューブ17cの入口ヘッダ部22および出口ヘッダ部23と、ロアケース11bの熱媒体入口路11dおよび熱媒体出口路11eとの密着部材としては、Oリングを用いることによって、せん断破壊を防止することが可能となる。
このように、ケーシング11の部材や熱交チューブ17の部材に応じて、液状ガスケット26やOリング等の適宜好ましい最適な密着部材を選定することも可能である。
Considering these, for example, a
Thus, it is also possible to select a preferable and optimal close contact member such as the
1 車両用空調装置
10 熱媒体加熱装置
11 ケーシング
12 IGBT(発熱素子)
13 基板
14 電極板
16 熱交押さえ板(押圧部材)
17 熱交チューブ(冷却チューブ)
18 PTC素子
22 入口ヘッダ部
23 出口ヘッダ部
26 液状ガスケット(密着部材)
DESCRIPTION OF
13
17 Heat exchanger tube (cooling tube)
18
Claims (6)
熱媒体を供給する入口ヘッダ部および前記熱媒体が導出される出口ヘッダ部と、前記入口ヘッダ部および前記出口ヘッダ部に設けられる密着部材と、を有し、前記電極板を間に挟んで互いに平行に積層されて該電極板と熱交換する複数の扁平状の熱交チューブと、
積層された複数の前記熱交チューブの側方に配置され、前記電極板に接続される基板と、
該基板に接続される発熱素子と、
積層された複数の前記熱交チューブを押圧する板状の押圧部材と、
前記電極板、前記熱交チューブ、前記基板、前記発熱素子および前記押圧部材が収容されるケーシングと、を備えることを特徴とする熱媒体加熱装置。 An electrode plate laminated on at least both sides of the PTC element;
An inlet header portion for supplying a heat medium, an outlet header portion from which the heat medium is led out, and a close contact member provided in the inlet header portion and the outlet header portion, and sandwiching the electrode plate therebetween A plurality of flat heat exchange tubes stacked in parallel to exchange heat with the electrode plate;
A substrate disposed on the side of the plurality of stacked heat exchanger tubes and connected to the electrode plate;
A heating element connected to the substrate;
A plate-like pressing member that presses the plurality of stacked heat exchanger tubes;
A heating medium heating apparatus comprising: the electrode plate, the heat exchanger tube, the substrate, the heating element, and a casing in which the pressing member is accommodated.
前記基板と前記接続板との間には、前記発熱素子が設けられることを特徴とする請求項1に記載の熱媒体加熱装置。 A metal connection plate on which the plurality of laminated heat exchanger tubes and the substrate are mounted;
The heat medium heating apparatus according to claim 1, wherein the heating element is provided between the substrate and the connection plate.
Priority Applications (1)
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JP2010191307A JP2012046114A (en) | 2010-08-27 | 2010-08-27 | Heating-medium heater and vehicular air-conditioner including the same |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2018006458A (en) * | 2016-06-29 | 2018-01-11 | 東芝産業機器システム株式会社 | Radiator for electric equipment |
-
2010
- 2010-08-27 JP JP2010191307A patent/JP2012046114A/en not_active Withdrawn
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