JP2013159134A - Heat medium heating device, and vehicular air conditioner including the same - Google Patents
Heat medium heating device, and vehicular air conditioner including the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013159134A JP2013159134A JP2012019929A JP2012019929A JP2013159134A JP 2013159134 A JP2013159134 A JP 2013159134A JP 2012019929 A JP2012019929 A JP 2012019929A JP 2012019929 A JP2012019929 A JP 2012019929A JP 2013159134 A JP2013159134 A JP 2013159134A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat exchanger
- heat medium
- flat
- casing
- heating device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、PTCヒータを用いて熱媒体を加熱する熱媒体加熱装置およびそれを備えた車両用空調装置に関するものである。 The present invention relates to a heat medium heating device that heats a heat medium using a PTC heater, and a vehicle air conditioner including the heat medium heating device.
電気自動車やハイブリッド車等に適用される車両用空調装置にあって、暖房用の熱源となる被加熱媒体を加熱する熱媒体加熱装置の1つに、正特性サーミスタ素子(Positive Temperature Coefficient;以下、PTC素子という。)を発熱要素とするPTCヒータを用いたものが知られている。このような熱媒体加熱装置において、特許文献1には、熱媒体の入口および出口を備えたハウジング内を加熱室と熱媒体の循環室とに分割する多数の隔壁を設け、該隔壁により区画された加熱室側に隔壁と接するようにPTC素子を挿入設置し、該PTC素子によって隔壁を挟んで循環室側を流通する熱媒体を加熱するようにしたものが開示されている。
In a vehicle air conditioner applied to an electric vehicle, a hybrid vehicle, or the like, a positive temperature coefficient thermistor element (hereinafter referred to as “Positive Temperature Coefficient”; hereinafter) A device using a PTC heater having a heat generating element as a PTC element) is known. In such a heat medium heating device,
また、特許文献2には、PTC素子を挟んでその両面に電極板、絶縁層および伝熱層を設けて平板状のPTCヒータを構成し、該PTCヒータの両面に、熱媒体の入口および出口を備えた互いに連通されている一対の熱媒体流通ボックスを積層するとともに、更にその外面側に制御基板を収容する基板収容ボックスおよび蓋体を設けた積層構造の熱媒体加熱装置が開示されている。
In
しかし、特許文献1のものでは、伝熱面となる隔壁間にPTC素子を密着させて挿入設置するのは難しく、隔壁とPTC素子間の接触熱抵抗が大きくなり、伝熱効率が低下するという課題があった。また、特許文献2のものでは、PTCヒータと熱媒体流通ボックスとの密着性を高め、接触熱抵抗を低減することができるが、PTCヒータを多層配置することが難しいため、平面面積が大きくなるとともに、熱媒体流通ボックスや専用の基板収容ボックスが必要で、小型軽量化、低コスト化には限界があった。
However, in the thing of
そこで、扁平構造の熱交チューブを用い、該扁平熱交チューブとPTCヒータとを交互に多層に積層して熱交換エレメントを構成し、それをケーシング内に組み込むようにした熱媒体加熱装置が開発されている。このような積層構造の熱交換エレメントを用いたものにおいて、特許文献3には、積層された扁平熱交チューブに対して厚さ方向から圧縮荷重をかけて製造することにより、扁平熱交チューブ間に積層されている被冷却部品と扁平熱交チューブとを密着させるようにしたものが開示されている。
Therefore, a heat medium heating device has been developed that uses a heat exchanger tube with a flat structure and forms a heat exchange element by alternately laminating flat heat exchanger tubes and PTC heaters in multiple layers and incorporating them into the casing. Has been. In the thing using the heat exchange element of such a laminated structure, in
上記の如く、扁平熱交チューブとPTCヒータとを多層に積層したエレメントを用いるものでは、それを押圧して組み付けることにより、両者間の接触熱抵抗を低減し、伝熱効率を向上することができる。しかるに、扁平熱交チューブとPTCヒータとを多層に順次積層するには、扁平熱交チューブに設けられている入口ヘッダ部および出口ヘッダ部の連通穴周りをOリング等のシール材でシールしなければならず、出・入口ヘッダ部を押圧してシール材を密着させる必要がある。このため、押圧用の部材を介して扁平熱交チューブおよびPTCヒータと共に出・入口ヘッダ部を締め付け固定している。この場合、押圧用の部材は上記エレメントが組み込まれるケーシング側に締め付け固定されることになる。 As described above, in the case of using an element in which a flat heat exchanger tube and a PTC heater are laminated in multiple layers, the contact heat resistance between them can be reduced and the heat transfer efficiency can be improved by pressing and assembling them. . However, in order to sequentially laminate the flat heat exchanger tube and the PTC heater in multiple layers, the periphery of the communication holes in the inlet header portion and outlet header portion provided in the flat heat exchanger tube must be sealed with a sealing material such as an O-ring. In other words, it is necessary to press the inlet / outlet header portion to bring the sealing material into close contact therewith. For this reason, the inlet / outlet header portion is fastened and fixed together with the flat heat exchanger tube and the PTC heater via a pressing member. In this case, the pressing member is fastened and fixed to the casing side in which the element is incorporated.
一方、PTCヒータに通電して熱媒体を加熱する際、PTCヒータによって加熱される扁平熱交チューブ側とケーシング側の押圧用部材を締め付け固定する部位との間に温度差が発生する。この温度差による熱膨張差によって、押圧用の部材やケーシングに対して許容値を超える応力がかかったり、あるいはシール材を押圧して密着させるための押圧力が不安定化し、シール性が低下したりする場合がある等の課題があった。 On the other hand, when the PTC heater is energized to heat the heat medium, a temperature difference is generated between the flat heat exchanger tube heated by the PTC heater and the portion where the casing pressing member is fastened and fixed. Due to the difference in thermal expansion due to this temperature difference, stress exceeding the allowable value is applied to the pressing member or casing, or the pressing force for pressing the sealing material into intimate contact becomes unstable, resulting in a decrease in sealing performance. There were problems such as sometimes.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、扁平熱交チューブ側とケーシング側との間の熱膨張差を吸収し、許容値を超える応力がかかったり、シール性が低下したりする等の課題を解消し、製品品質および信頼性を向上することができる熱媒体加熱装置およびそれを備えた車両用空調装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and absorbs a difference in thermal expansion between the flat heat exchanger tube side and the casing side, so that a stress exceeding an allowable value is applied or the sealing performance is lowered. It is an object of the present invention to provide a heat medium heating device and a vehicle air conditioner equipped with the heat medium heating device that can eliminate problems such as rusting and improve product quality and reliability.
上記した課題を解決するために、本発明の熱媒体加熱装置およびそれを備えた車両用空調装置は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる熱媒体加熱装置は、熱媒体の出・入口路が設けられているケーシングと、該ケーシングの熱媒体出・入口路と連通され、入口ヘッダ部から流入された熱媒体が扁平チューブ部を流通後、出口ヘッダ部から流出される複数枚の扁平熱交チューブと、互いに積層される複数枚の前記扁平熱交チューブの前記扁平チューブ部間に組み込まれるPTCヒータと、前記ケーシングの固定部位に締め付け固定され、複数枚の前記扁平熱交チューブおよび前記PTCヒータを前記扁平熱交チューブの一面側からケーシングの内面に押圧して密着させる熱交押え部材と、を備え、前記PTCヒータにより加熱される前記扁平熱交チューブ側の温度と、前記熱交押え部材が締め付け固定される前記ケーシングの固定部位の温度との温度差を縮小化する手段が設けられていることを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, the heat medium heating device of the present invention and the vehicle air conditioner including the same employ the following means.
That is, the heat medium heating device according to the present invention includes a casing provided with a heat medium outlet / inlet passage, and the heat medium that is communicated with the heat medium outlet / inlet passage of the casing and flows from the inlet header portion. A plurality of flat heat exchanger tubes that flow out from the outlet header after flowing through the flat tube portion, a PTC heater incorporated between the flat tube portions of the plurality of flat heat exchanger tubes stacked on each other, and the casing A heat exchange pressing member that is fixedly fastened to a fixed portion of the flat heat exchanger tube and presses the flat heat exchanger tube and the PTC heater against the inner surface of the casing from one surface side of the flat heat exchanger tube, The temperature of the flat heat exchanger tube side heated by the heater and the temperature of the fixed part of the casing to which the heat exchanger pressing member is fastened and fixed And it is provided with means for reducing the.
本発明によれば、ケーシングの熱媒体出・入口路と連通され、入口ヘッダ部から流入された熱媒体が扁平チューブ部を流通後、出口ヘッダ部から流出される複数枚の扁平熱交チューブと、その扁平チューブ部間に組み込まれるPTCヒータと、ケーシングの固定部位に対して扁平熱交チューブおよびPTCヒータを一面側からケーシングの内面に押圧して密着させる熱交押え部材と、を備えた熱媒体加熱装置にあって、PTCヒータにより加熱される扁平熱交チューブ側の温度と、熱交押え部材が締め付け固定されるケーシングの固定部位の温度との温度差を縮小化する手段が設けられているため、PTCヒータに通電して熱媒体を加熱する加熱運転時、PTCヒータによって加熱される扁平熱交チューブ側の温度と、ケーシング側の熱交押え部材を締め付け固定している固定部位の温度との温度差を縮小化する手段を介して小さくすることにより、各々の部位で発生する熱膨張の差を小さくするができる。従って、扁平熱交チューブ側の温度と、ケーシングの固定部位の温度との温度差により熱膨張差が発生し、熱交押え部材やケーシングに許容値を超える応力がかかり、あるいは扁平熱交チューブの出・入口ヘッダ部の連通穴周りをシールしているシール材の押圧が不安定化してシール性が低下する等の課題を解消し、熱媒体加熱装置の製品品質および信頼性の向上を図ることができる。 According to the present invention, the plurality of flat heat exchanger tubes that are communicated with the heat medium outlet / inlet passage of the casing and flow out of the outlet header portion after the heat medium flowing in from the inlet header portion flows through the flat tube portion, and And a heat exchanger pressing member that presses the flat heat exchanger tube and the PTC heater against the fixed part of the casing against the inner surface of the casing from one side to the inner surface of the casing. In the medium heating device, there is provided means for reducing a temperature difference between the temperature on the flat heat exchanger tube side heated by the PTC heater and the temperature of the fixed portion of the casing to which the heat exchanger pressing member is fastened and fixed. Therefore, during the heating operation in which the PTC heater is energized to heat the heat medium, the temperature on the flat heat exchanger tube side heated by the PTC heater and the heat exchanger on the casing side By decreasing through the means for reducing the temperature difference between the temperature of the fixing portions that secure fastening members, can but to reduce the difference in thermal expansion generated at each site. Therefore, a difference in thermal expansion occurs due to the temperature difference between the temperature on the flat heat exchanger tube side and the temperature of the fixed part of the casing, and stress exceeding the allowable value is applied to the heat exchanger holder and the casing, or the flat heat exchanger tube To improve the product quality and reliability of the heat medium heating device by eliminating problems such as the pressure of the sealing material sealing the area around the communication hole in the inlet / outlet header section becomes unstable and the sealing performance decreases. Can do.
さらに、本発明の熱媒体加熱装置は、上記の熱媒体加熱装置において、前記温度差を縮小化する手段は、前記ケーシングの固定部位に設けられ、前記扁平熱交チューブ内を流通する熱媒体の一部を流通する熱媒体流通路により構成されていることを特徴とする。 Furthermore, in the heat medium heating device according to the present invention, in the above heat medium heating device, the means for reducing the temperature difference is provided in a fixed portion of the casing, and the heat medium that circulates in the flat heat exchanger tube. It is characterized by comprising a heat medium flow passage that circulates a part.
本発明によれば、温度差を縮小化する手段が、ケーシングの固定部位に設けられ、扁平熱交チューブ内を流通する熱媒体の一部を流通する熱媒体流通路により構成されているため、ケーシングの固定部位に設けられている熱媒体流通路に、扁平熱交チューブ内を流通する/または流通した熱媒体を流通することによって、ケーシング側の固定部位の温度を扁平熱交チューブ側の温度に近づけることができる。従って、両部位での熱膨張差を小さくし、過大な熱膨張差の発生を阻止することによって、熱交押え部材やケーシングにかかる応力を軽減することができるとともに、扁平熱交チューブの出・入口ヘッダ部の連通穴の周りをシールしているシール材の押圧力を安定化し、シール性の低下を防止することができる。 According to the present invention, the means for reducing the temperature difference is provided in the fixed part of the casing, and is constituted by the heat medium flow passage that circulates a part of the heat medium that circulates in the flat heat exchanger tube. The temperature of the fixed part on the casing side is changed to the temperature on the flat heat exchanger tube side by circulating the heat medium flowing through the flat heat exchanger tube through the heat medium flow passage provided in the fixed part of the casing. Can be approached. Therefore, by reducing the difference in thermal expansion at both parts and preventing the occurrence of excessive thermal expansion difference, it is possible to reduce the stress applied to the heat exchanger holding member and the casing, and to It is possible to stabilize the pressing force of the sealing material sealing around the communication hole of the inlet header portion, and to prevent the sealing performance from being lowered.
さらに、本発明の熱媒体加熱装置は、上述のいずれかの熱媒体加熱装置において、前記複数枚の扁平熱交チューブは、前記入口ヘッダ部および出口ヘッダ部の連通孔周りにシール材を介装し、該シール材を前記熱交押え部材の押圧力により密着させて前記連通孔周りをシールしていることを特徴とする。 Furthermore, the heat medium heating device of the present invention is the heat medium heating device according to any one of the above, wherein the plurality of flat heat exchanger tubes are provided with a sealing material around communication holes of the inlet header portion and the outlet header portion. The sealing material is closely attached by the pressing force of the heat exchange pressing member to seal the communication hole.
本発明によれば、複数枚の扁平熱交チューブが、入口ヘッダ部および出口ヘッダ部の連通孔周りにシール材を介装し、該シール材を熱交押え部材の押圧力により密着させて前記連通孔周りをシールしているため、扁平熱交チューブの出・入口ヘッダ部の連通孔周りにシール材を介装して複数枚の扁平熱交チューブを積層することにより、扁平熱交チューブ間に対するPTCヒータの組み込みを容易化し、それを熱交押え部材で押圧して密着させることによって、扁平熱交チューブとPTCヒータとの間の伝熱効率を高めることができるとともに、シール材によるシール性を確保することができ、しかもその扁平熱交チューブ側の温度と、熱交押え部材を締め付け固定する固定部位の温度との温度差を縮小化する手段により小さくし、両部位の熱膨張差を小さくすることにより、熱交押え部材を介して一定の押圧力で安定的に扁平熱交チューブを押圧することができる。従って、Oリングや液状ガスケット等のシール材による連通孔周りの密着シールを安定化し、熱媒体の漏れ防止に対する信頼性を確保することができる。 According to the present invention, the plurality of flat heat exchanger tubes are provided with a sealing material around the communication holes of the inlet header portion and the outlet header portion, and the sealing material is brought into close contact with the pressing force of the heat exchanger pressing member. Since the area around the communication hole is sealed, a plurality of flat heat exchange tubes are stacked around the communication hole around the communication hole in the inlet / outlet header of the flat heat exchange tube. The heat transfer efficiency between the flat heat exchanger tube and the PTC heater can be improved by facilitating the incorporation of the PTC heater with respect to the heat exchanger and pressing it with the heat exchanger pressing member, and the sealing performance by the sealing material can be improved. The temperature difference between the temperature of the flat heat exchanger tube and the temperature of the fixing part for fastening and fixing the heat exchanger pressing member can be reduced by means of reducing the temperature of both parts. By reducing the differential expansion, it can be pressed stably flat heat exchange tubes with a constant pressing force through the heat exchange holding member. Accordingly, it is possible to stabilize the tight seal around the communication hole by a sealing material such as an O-ring or a liquid gasket, and to ensure reliability for preventing the heat medium from leaking.
さらに、本発明にかかる車両用空調装置は、空気流通路中に配設されている放熱器に対して、熱媒体加熱装置で加熱された熱媒体が循環可能に構成されている車両用空調装置において、前記熱媒体加熱装置が、上述のいずれかの熱媒体加熱装置とされていることを特徴とする。 Furthermore, the vehicle air conditioner according to the present invention is configured such that the heat medium heated by the heat medium heating device can be circulated with respect to the radiator disposed in the air flow passage. The heat medium heating device is any one of the above-described heat medium heating devices.
本発明によれば、空気流通路中に配設されている放熱器に対して、熱媒体加熱装置で加熱された熱媒体が循環可能に構成されている車両用空調装置において、熱媒体加熱装置が上述のいずれかの熱媒体加熱装置とされているため、空気流通路中に配設されている放熱器に供給する熱媒体を、扁平熱交チューブ側の温度と、熱交押え部材を固定するケーシングの固定部位の温度との温度差による熱膨張差に起因して発生する不具合を解消し、製品品質および信頼性の向上を図った上述の熱媒体加熱装置によって加熱し、供給することができる。従って、車両用空調装置の暖房性能を安定化することができるとともに、熱媒体漏れ等を解消し、車両用空調装置の信頼性を向上することができる。 According to the present invention, in a vehicle air conditioner configured such that the heat medium heated by the heat medium heating device can be circulated with respect to the radiator disposed in the air flow passage, the heat medium heating device Is one of the heat medium heating devices described above, the heat medium supplied to the radiator disposed in the air flow path is fixed to the temperature on the flat heat exchanger tube side and the heat exchanger presser member. It is possible to heat and supply by the above-mentioned heating medium heating device that eliminates the problems caused by the difference in thermal expansion due to the temperature difference from the temperature of the fixed part of the casing to be improved and improves the product quality and reliability. it can. Accordingly, it is possible to stabilize the heating performance of the vehicle air conditioner, eliminate the heat medium leakage, and improve the reliability of the vehicle air conditioner.
本発明の熱媒体加熱装置によると、PTCヒータに通電して熱媒体を加熱する加熱運転時、PTCヒータにより加熱される扁平熱交チューブ側の温度と、ケーシング側の熱交押え部材を締め付け固定している固定部位の温度との温度差を縮小化する手段を介して小さくすることにより、各部位で発生する熱膨張の差を小さくするができるため、扁平熱交チューブ側の温度と、ケーシングの固定部位の温度との温度差により熱膨張差が発生し、熱交押え部材やケーシングに許容値を超える応力がかかり、扁平熱交チューブの出・入口ヘッダ部の連通穴周りをシールしているシール材の押圧が不安定化してシール性が低下する等の課題を解消し、熱媒体加熱装置の製品品質および信頼性の向上を図ることができる。 According to the heat medium heating device of the present invention, during the heating operation in which the PTC heater is energized to heat the heat medium, the temperature on the flat heat exchanger tube side heated by the PTC heater and the heat exchanger pressing member on the casing side are fastened and fixed. By reducing the temperature difference between the fixed part and the temperature of the fixed part, the difference in thermal expansion occurring in each part can be reduced, so the temperature on the flat heat exchanger tube side and the casing A difference in thermal expansion occurs due to the temperature difference from the temperature of the fixed part of the tube, and stress exceeding the allowable value is applied to the heat exchanger retainer and casing, and the area around the communication hole in the outlet / inlet header of the flat heat exchanger tube is sealed. It is possible to solve the problems such as destabilization of the pressure of the sealing material being used and lowering the sealing performance, and to improve the product quality and reliability of the heat medium heating device.
また、本発明の車両用空調装置によると、空気流通路中に配設されている放熱器に対して供給する熱媒体を、扁平熱交チューブ側の温度と、熱交押え部材を固定するケーシングの固定部位の温度との温度差による熱膨張差に起因して発生する不具合を解消し、製品品質および信頼性の向上を図った上述の熱媒体加熱装置によって加熱し、供給することができるため、車両用空調装置の暖房性能を安定化することができるとともに、熱媒体漏れ等を解消し、車両用空調装置の信頼性を向上することができる。 In addition, according to the vehicle air conditioner of the present invention, the heat medium supplied to the radiator disposed in the air flow passage is fixed to the temperature on the flat heat exchanger tube side and the casing for fixing the heat exchanger presser member. Because it can be heated and supplied by the above-mentioned heat medium heating device that eliminates the problems caused by the difference in thermal expansion due to the temperature difference from the temperature of the fixed part and improves the product quality and reliability. In addition to stabilizing the heating performance of the vehicle air conditioner, it is possible to eliminate leakage of the heat medium and improve the reliability of the vehicle air conditioner.
以下に、本発明の一実施形態について、図1ないし図5を用いて説明する。
図1には、本発明の一実施形態に係る熱媒体加熱装置を備えた車両用空調装置の概略構成図が示されている。
車両用空調装置1は、外気または車室内空気を取り込んで温調した後、それを車室内へと導くための空気流通路2を形成するケーシング3を備えている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5.
FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of a vehicle air conditioner including a heat medium heating device according to an embodiment of the present invention.
The
ケーシング3の内部には、空気流通路2の上流側から下流側にかけて順次、外気または車室内空気を吸い込んで昇圧し、それを下流側へと圧送するブロア4と、該ブロア4により圧送される空気を冷却する冷却器5と、冷却器5を通過して冷却された空気を加熱する放熱器6と、放熱器6を通過する空気量と放熱器6をバイパスする空気量との流量割合を調整し、その下流側でエアミックスさせることによって、温調風の温度を調節するエアミックスダンパ7と、が設置されている。
Inside 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えダンパおよびダクトを介して温調された空気を車室内に吹き出す複数の吹き出し口に接続されている。
冷却器5は、図示省略された圧縮機、凝縮器、膨張弁等と共に冷媒回路を構成し、膨張弁で断熱膨張された冷媒を蒸発させることによって、そこを通過する空気を冷却するものである。放熱器6は、タンク8、ポンプ9および熱媒体加熱装置10と共に熱媒体循環回路10Aを構成しており、熱媒体加熱装置10で加熱された高温の熱媒体(例えば、不凍液、水等)がポンプ9を介して循環されることによって、そこを通過する空気を加温するものである。
The downstream side of the
The
図2には、図1に示された熱媒体加熱装置10の分解斜視図が示され、図3には、そのアッパケースを外した状態の平面図、図4には、図3の短辺方向に沿う縦断面相当図、図5には、熱交押え部材を締め付け固定する部位の縦断面相当図が示されている。
熱媒体加熱装置10は、箱形構成のケーシング11と、複数枚(例えば、3枚)の扁平熱交チューブ12と複数組のPTCヒータ13とが交互に積層されている熱交換モジュール14と、該熱交換モジュール14をケーシング11のロアケース11Aの内底面に押圧して固定するための熱交押え部材15と、該熱交押え部材15上に一対のスペーサ部材16を介して配設されたPTCヒータ13を制御する制御基板17とから構成されている。
2 is an exploded perspective view of the heat
The heat
ケーシング11は、上半部と下半部とに2分割されている箱形構成のケーシングとされており、下半部に位置されるロアケース11Aに対して、図示省略された上半部に位置されるアッパケースが複数本のネジを介してネジ止め固定されることにより、一体化される構成とされている。そして、このケーシング11の内部空間に、上記した扁平熱交チューブ12およびPTCヒータ13からなる熱交換モジュール14、熱交押え部材15、一対のスペーサ部材16および制御基板17等が収容設置されるようになっている。
The
ロアケース11Aの下面には、積層された3枚の扁平熱交チューブ12に導入される熱媒体を導くための熱媒体入口路11Bおよび扁平熱交チューブ12内を流通した熱媒体を導出するための熱媒体出口路11Cが、下方に突出されるように一体成形されているとともに、熱交押え部材15を締め付け固定するためのボス部(固定部位)11Dが、4箇所に上方に突出されるように一体成形されている。ロアケース11Aは、その内部空間に収容設置される扁平熱交チューブ12を構成するアルミ合金材と線膨張率が近似している樹脂材料(例えば、PPS)により成形されている。なお、アッパケースも、ロアケース11Aと同様の樹脂材料により成形することが望ましい。
On the lower surface of the
さらに、ロアケース11Aの下面には、電源ハーネス18およびLVハーネス19の先端部を貫通するための電源ハーネス用孔およびLVハーネス用孔(共に図示省略)が開口されている。電源ハーネス18は、制御基板17を介してPTCヒータ13に電力を供給するためのものであり、先端部が2又状に分岐され、制御基板17に設けられている2つの電源ハーネス用端子台17Aにネジを介してネジ止め可能とされている。また、LVハーネス19は、制御基板17に対して制御用の信号を送信するためのものであり、その先端部は、制御基板17にコネクタ接続可能とされている。
Further, a power harness hole and an LV harness hole (both not shown) are formed in the lower surface of the
制御基板17は、上位制御装置(ECU)からの指令に基づいて複数組のPTCヒータ13に対する通電制御を行うものであり、FETやIGBT等からなる複数のパワートランジスタ(発熱性電気部品)20を含む制御回路21が表面実装され、その制御回路21を介して複数組のPTCヒータ13に対する通電状態が切替え可能に構成されているものである。この制御基板17は、少なくとも発熱性電気部品である複数のパワートランジスタ20が実装される部位に対応して、基板両面に貫通されるように、銅やアルミ等の高熱伝導性材からなる熱貫通部(図示省略)が設けられた構成とされている。
The
そして、上記複数組のPTCヒータ13をその両面から挟み込むように複数枚の扁平熱交チューブ12が積層されることにより、熱交換モジュール14が構成されている。この扁平熱交チューブ12は、アルミ合金製薄板をプレス成形した一対のチューブ材を重ね合わせることによって構成されるものであり、図2および図4に示されるように、例えば3枚の扁平熱交チューブ12を互いに平行になるように積層し、その扁平熱交チューブ12間にそれぞれPTCヒータ13を挟み込んで積層することにより、1組の熱交換モジュール14を構成するようにしている。
And the
各扁平熱交チューブ12は、上記の如く一対のチューブ材を重ね合わせることにより構成される厚さが数ミリ程度の扁平断面形状とされた扁平チューブ部12Aと、その両端部分に形成された熱媒体が流入する入口ヘッダ部12Bおよび熱媒体が流出する出口ヘッダ部12Cとを備えた構成とされており、更に扁平チューブ部12A内には、波板状のインナーフィン(図示省略)が挿入され、該扁平チューブ部12A内に複数の熱媒体流通路が形成されるようになっている。
Each flat
3枚の扁平熱交チューブ12は、下段、中段、上段の順に順次積層され、その両端の入口ヘッダ部12Bおよび出口ヘッダ部12C同士が互いにOリング等のシール材27(図5参照)を介して密接され、入口ヘッダ部12Bおよび出口ヘッダ部12Cに設けられている図示省略の連通穴が互いに連通されるようになっている。この3枚の扁平熱交チューブ12は、積層された状態または順次積層されながらロアケース11A内の下面に組み込まれ、後述するようにロアケース11Aのボス部11D(4箇所)に締め付け固定される熱交押え部材15を介して、ロアケース11Aの下面に向けて押圧固定されるように構成されている。
The three flat
また、上記3枚の扁平熱交チューブ12間に、それぞれPTCヒータ13が挟み込まれることによって、1組の熱交換モジュール14が構成されている。この複数組(2組)のPTCヒータ13は、公知の如く、PTC素子(Positive Temperature Coefficient)23の上下両面に、それぞれ電極板24を接触配置したものであり、絶縁シート等を介して3枚の扁平熱交チューブ12間に各々積層配置されている。なお、PTCヒータ13は、3枚の扁平熱交チューブ12と共に積層された状態または順次積層されながらロアケース11Aの内底面に組み込まれ、上記の如く熱交押え部材15を介してロアケース11Aの下面に向け押圧固定されるように構成されている。
Further, a
電極板24は、PTC素子23に対して電力を供給するためのものであり、平面視において、矩形状を呈するアルミ合金製板材等により構成されている。この電極板24は、PTC素子23を挟んでその両面に、PTC素子23の上面に接するように一枚、PTC素子23の下面に接するように一枚それぞれ積層配置されており、これら2枚の電極板24によって、PTC素子23が上下両面から挟み込まれるようになっている。
The
さらに、PTC素子23の上面側に配置される電極板24は、その上面が絶縁シートを介して扁平熱交チューブ12の下面に接するように配設され、PTC素子23の下面側に配置される電極板24は、その下面が絶縁シートを介して扁平熱交チューブ12の上面に接するように配設されている。本実施形態において、電極板24は、下段の扁平熱交チューブ12と中段の扁平熱交チューブ12との間、中段の扁平熱交チューブ12と上段の扁平熱交チューブ12との間に各々2枚、合計4枚が配置されている。
Furthermore, the
これら4枚の電極板24は、各扁平熱交チューブ12の扁平チューブ部12Aと略同一形状とされており、各々の長辺側に1つの端子24Aが一体に設けられている。この端子24Aは、各電極板24を積層させたとき、重ならないように、電極板24の長辺に沿って配置されている。つまり、各電極板24に設けられている端子24Aは、その長辺に沿って少しずつ位置がずらされて設けられ、各電極板24が積層された場合に直列に配列されるように設けられている。各端子24Aは、電極板24から水平方向に突出され、更に上方に延長されるようにL字形状とされており、制御基板17の表面側の一辺に並設されている複数組(4組)の端子台17Bにネジ等を介して接続可能な構成とされている。
These four
3枚の扁平熱交チューブ12および2組のPTCヒータ13は、上記の如く積層された状態または順次積層されながらロアケース11Aの内底面上に組み込まれ、その最上段の扁平熱交チューブ12の上面が、ロアケース11Aのボス部11D(4箇所)に4個のネジ25により締め付け固定される熱交押え部材15を介して、ロアケース11Aの内底面方向に押圧されることにより、各扁平熱交チューブ12の入口ヘッダ部12Bおよび出口ヘッダ部12Cの上下面同士、並びに各扁平熱交チューブ12の扁平チューブ部12AとPTCヒータ13の上下面同士がそれぞれ密着状態とされるようになっている。
The three flat
これによって、ケーシング11内部に熱交換モジュール14が組み込まれ、ロアケース11Aの熱媒体入口路11Bから導入された熱媒体は、各扁平熱交チューブ12の入口ヘッダ部12Bから扁平チューブ部12A内へと導かれ、この扁平チューブ部12A内を流通する過程において、PTCヒータ13により加熱昇温されて各出口ヘッダ部12Cに流出し、そこからロアケース11Aの熱媒体出口路11Cを経て熱媒体加熱装置10の外部へと導出されるようになる。そして、熱媒体加熱装置10から導出された熱媒体は、熱媒体循環回路10A(図1参照)を介して放熱器6に供給されるようになっている。
As a result, the
熱交押え部材15は、制御基板17に表面実装されている複数の発熱性電気部品20を銅やアルミ等の高熱伝導性材からなる熱貫通部22を介して冷却するヒートシンクとしての機能を兼ね備えたものであり、アルミ合金製の板材により構成されている。この熱交押え部材15は、扁平熱交チューブ12の上面を覆う大きさとされたものであり、長手方向寸法が制御基板17よりも長くされ、扁平熱交チューブ12およびPTCヒータ13からなる熱交換モジュール14を押圧固定する際、入口ヘッダ部12Bおよび出口ヘッダ部12Cの周囲におけるシール性を確保するため、その中心線を通る位置でネジ25を介してケーシング11のボス部11Dに締め付け固定されるように構成されている。
The heat
一対のスペーサ部材16は、熱交押え部材15を止めるネジ25の位置が上記位置に制約されたとき、熱交押え部材15の上面側に配設される制御基板17との干渉を避けるために介装されるものである。このスペーサ部材16のうち、少なくとも制御基板17上に実装されている発熱性電気部品20と対応する位置側のスペーサ部材16は、例えばアルミ合金製板材等の高熱伝導性材とされ、発熱性電気部品20からの熱を、制御基板17を貫通する熱貫通部を介して熱交押え部材15に伝熱可能な構成とされている。なお、他のスペーサ部材16は、樹脂材等としてもよい。
The pair of
制御基板17は、熱交押え部材15の上面側に一対のスペーサ部材16を介装して複数個のネジ26によりネジ止め固定され、その熱貫通部22が高熱伝導性材とされたスペーサ部材16と接触されるように配設されている。そして、この制御基板17の端子台17Aに、2又状に分岐された電源ハーネス18が接続されるとともに、LVハーネス19がコネクタ接続され、更に端子台17Bに、PTCヒータ13の電極板24から延長されているL字状の端子24Aがネジ等を介して直接接続されることにより、制御基板17が熱交押え部材15上に組み込まれ、ケーシング11内に収容設置されるようになっている。
The
さらに、本実施形態においては、PTCヒータ13の発熱を伝熱して循環される熱媒体を加熱する扁平熱交チューブ12側の温度と、熱交押え部材15を締め付け固定するケーシング11側のボス部(固定部位)11Dの温度との温度差をできる限り小さくし、両部位の温度差により発生する熱膨張差を極力小さくできるようにするため、扁平熱交チューブ12側の温度と、ボス部(固定部位)11Dの温度との温度差を縮小化する手段(温度差縮小化手段)28が設けられている。
Furthermore, in the present embodiment, the temperature on the flat
この温度差縮小化手段28は、図5に示されるように、ケーシング11に設けられている熱媒体入口路11Bを介して扁平熱交チューブ12の入口ヘッダ部12Bの導入される熱媒体および扁平熱交チューブ12の扁平チューブ部12Aを循環して出口ヘッダ部12Cから熱媒体出口路11Cに導出される熱媒体の一部を、熱媒体流通路29を介してケーシング11側のボス部(固定部位)11Dに設けられている熱媒体流通路30に流通する熱媒体流通路29,30よって構成され、熱媒体を介してボス部(固定部位)11D側の温度を扁平熱交チューブ12側の温度に近づけ、両部位の温度差を最小化するためのものである。
As shown in FIG. 5, the temperature
なお、上記の熱媒体流通路29は、ケーシング11の底面にシール材31を介して取り付けられる通路部材32により形成されているが、この通路部材32をケーシング11の底面に設けられている熱媒体入口路11Bおよび熱媒体出口路11Cと一体化し、ケーシング11に組み付ける構成としてもよい。
The heat
また、制御基板17上に表面実装されるパワートランジスタ等の複数の発熱性電気部品20は、ケーシング11内に収容設置された状態でロアケース11Aに設けられている熱媒体入口路11Cに近い側、すなわち熱交換モジュール14を構成している複数枚の扁平熱交チューブ12の入口ヘッダ部12B側に対応して配設されており、制御基板17の両面に貫通されている熱貫通部22が、入口ヘッダ部12Bに流入される加熱前の比較的温度の低い熱媒体により冷却される熱交押え部材15および高熱伝導性材とされたスペーサ部材16を介して冷却されるようになっている。
A plurality of exothermic
また、上記熱媒体加熱装置10は、ケーシング11のロアケース11Aの内底面に3枚の扁平熱交チューブ12と2組のPTCヒータ13とを、PTCヒータ13の両面を絶縁シート(図示せず)で挟みながら、それらを順次1枚ずつ積層して組み込み、熱交換モジュール14が組み込まれた段階で、熱交押え部材15によりその上面を押圧してロアケース11A側に締め付け固定するか、もしくは熱交換モジュール14をサブアッセンブリした後、ロアケース11A内に組み込み、その上面を熱交押え部材15で押圧して締め付け固定することにより組み立てられるものであり、これによって、各扁平熱交チューブ12および各PTCヒータ13をそれぞれ互いに密着状態にして組み込むことができる。
The heating
そして、熱交押え部材15の上面に、スペーサ部材16を介装して制御基板17をネジ止め固定し、制御基板17に対して電気系統の結線を行った後、その上部覆う図示省略のアッパケースをロアケース11Aにネジ止め固定することにより、熱媒体加熱装置10を組み立てることができる。この熱媒体加熱装置10は、熱媒体入口路11Bを介して入口ヘッダ部12Bに流入した熱媒体を複数枚の扁平熱交チューブ12に流通し、PTCヒータ13で加熱した後、出口ヘッダ部12Cから熱媒体出口路11Cを介して流出させることにより、熱媒体循環回路10A内を循環される熱媒体の加熱に供することができる。
Then, the
斯くして、本実施形態の熱媒体加熱装置10および車両用空調装置1によれば、以下の作用効果を奏する。
複数枚の扁平熱交チューブ12が積層され、その扁平チューブ部12A間にPTCヒータ13が挟み込まれた状態で、各扁平熱交チューブ12およびPTCヒータ13が、熱交押え部材15によりロアケース11Aに対し押圧されて締め付け固定される構成とされているため、複数枚の扁平熱交チューブ12と複数組のPTCヒータ13とを、それぞれ互いに密着させて組み込むことが可能となる。
Thus, according to the heat
A plurality of flat
これによって、扁平熱交チューブ12とPTCヒータ13との間の接触熱抵抗を低減して伝熱効率を向上し、熱媒体加熱装置10を高性能化することができるとともに、扁平熱交チューブ12およびPTCヒータ13を多層に積層配置することによって、その平面面積を可及的に小さくし、熱交換モジュール14、ひいては熱媒体加熱装置10を小型コンパクト化することができる。
Accordingly, the contact heat resistance between the flat
また、上記熱媒体加熱装置10にあって、多層に積層された複数枚の扁平熱交チューブ12および複数組のPTCヒータ13を押圧して締め付け固定する熱交押え部材15がネジ止めされるケーシング11側のボス部(固定部位)11Dの温度を、PTCヒータ13によって加熱される扁平熱交チューブ12側の温度に近づけ、その温度差をできる限り小さくするため、熱交押え部材15を締め付け固定するボス部11Dに対して、扁平熱交チューブ12内を流通/または流通した熱媒体の一部を流通する熱媒体流通路29,30からなる温度差縮小化手段28を設けた構成としている。
Further, in the heat
このため、PTCヒータ13に通電して熱媒体を加熱する加熱運転時、温度差縮小化手段28により熱媒体を仲介媒体として、PTCヒータ13により加熱される扁平熱交チューブ12側の温度と、ケーシング11の熱交押え部材15を締め付け固定するボス部11D側の温度との温度差を極力小さくし、各々の部位で発生する熱膨張の差を小さくするができる。つまり、扁平熱交チューブ12内を流通する/または流通した熱媒体の一部を熱媒体流通路29,30に流通することによって、ボス部11Dの温度を扁平熱交チューブ12側の温度に近づけることができる。
For this reason, during the heating operation in which the
これによって、扁平熱交チューブ12側の温度と、ケーシング11のボス部11D側の温度との温度差により熱膨張差が発生し、熱交押え部材15やケーシング11に対して許容値を超える応力がかかったり、あるいは扁平熱交チューブ12の出・入口ヘッダ部12B,12Cの連通穴周りをシールしているシール材17の押圧が不安定化してシール性が低下したりする等の課題を解消し、熱媒体加熱装置10の製品品質の向上、信頼性の向上を図ることができる。
As a result, a difference in thermal expansion occurs due to the temperature difference between the temperature on the flat
また、温度差縮小化手段28を、扁平熱交チューブ12内を流通/または流通した熱媒体の一部をボス部11Dに流通する熱媒体流通路29,30を設けることによって簡易に構成することができるため、構成が格別複雑化することがなく、簡易な手段で過大な熱膨張差の発生を阻止することにより、熱交押え部材15やケーシング11にかかる応力を軽減することができるとともに、扁平熱交チューブ12の出・入口ヘッダ部12B,12Cの連通穴周りをシールしているシール材27の押圧力を安定化し、シール性の低下を防止することができる。
Further, the temperature difference reducing means 28 can be simply configured by providing the heat
さらに、本実施形態においては、複数枚の扁平熱交チューブ12が、入口ヘッダ部12Bおよび出口ヘッダ部12Cの連通孔周りにOリングや液状ガスケット等のシール材27を介装し、該シール材27を熱交押え部材15の押圧力により密着させて連通孔周りをシールする構成としている。このため、入口ヘッダ部12Bおよび出口ヘッダ部12Cの連通孔周りにシール材27を介装しながら複数枚の扁平熱交チューブ12を積層することによって、扁平熱交チューブ12間に対するPTCヒータ13の組み込みを容易化し、それを熱交押え部材15で押圧して密着させることにより、扁平熱交チューブ12とPTCヒータ13との間の伝熱効率を高めることができるとともに、シール材27によるシール性を確保することができる。
Further, in the present embodiment, a plurality of flat
しかも、その扁平熱交チューブ12側の温度と、熱交押え部材15を締め付け固定するボス部(固定部位)11D側の温度との温度差を、温度差縮小化手段28を設けることにより小さくし、両部位の熱膨張差を小さくすることによって、熱交押え部材15を介して一定の押圧力で安定的に扁平熱交チューブ12を押圧することができる。従って、Oリングや液状ガスケット等のシール材27による連通孔周りの密着シールを安定化し、熱媒体の漏れ防止に対する信頼性を確保することができる。
In addition, the temperature difference between the temperature on the flat
また、空気流通路2中に配設されている放熱器6に供給する熱媒体を、扁平熱交チューブ12側の温度と、ケーシング11のボス部(固定部位)11D側の温度との温度差による熱膨張差に起因して発生する不具合を解消し、製品品質および信頼性を向上した小型高性能の熱媒体加熱装置10を介して加熱し、供給することができるため、車両用空調装置1の暖房性能の向上、安定化を図ることができるとともに、熱媒体漏れ等を解消し、車両用空調装置1の信頼性を向上することができる。
In addition, the temperature difference between the temperature on the flat
なお、本発明は、上記実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。例えば、上記した実施形態では、扁平熱交チューブ12を3層に積層し、各々の間にPTCヒータ13を組み込んだ構成としているが、これに限らず、扁平熱交チューブ12およびPTCヒータ13の積層枚数を増減してもよいことはもちろんである。また、上記実施形態では、ケーシング11を樹脂材製としているが、これに限らず、アルミダイカスト製等の金属製としてもよく、これも本発明に包含されるものである。
In addition, this invention is not limited to the invention concerning the said embodiment, In the range which does not deviate from the summary, it can change suitably. For example, in the above-described embodiment, the flat
さらに、上記実施形態では、一端側に熱媒体の入口ヘッダ部12B、他端側に出口ヘッダ部12Cを設けた扁平熱交チューブ12を用いた例について説明したが、扁平熱交チューブ12は、一端側に入口ヘッダ部12Bと出口ヘッダ部12Cとを並設し、その間を他端側で折り返すUターン流路を形成した扁平チューブ12Aで繋いだ構成の扁平熱交チューブとしてもよい。また、入口ヘッダ部12Bおよび出口ヘッダ部12Cの連通穴周りをシールするシール材27は、Oリング以外に、例えば液状ガスケット等を用いてもよい。
Furthermore, although the said embodiment demonstrated the example using the flat
1 車両用空調装置
2 空気流通路
6 放熱器
10 熱媒体加熱装置
10A 熱媒体循環回路
11 ケーシング
11B 熱媒体入口路
11C 熱媒体出口路
11D ボス部(固定部位)
12 扁平熱交チューブ
12A 扁平チューブ部
12B 入口ヘッダ部
12C 出口ヘッダ部
13 PTCヒータ
15 熱交押え部材
27 シール材
28 温度差縮小化手段
29,30 熱媒体流通路(温度差縮小化手段)
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (4)
該ケーシングの熱媒体出・入口路と連通され、入口ヘッダ部から流入された熱媒体が扁平チューブ部を流通後、出口ヘッダ部から流出される複数枚の扁平熱交チューブと、
互いに積層される複数枚の前記扁平熱交チューブの前記扁平チューブ部間に組み込まれるPTCヒータと、
前記ケーシングの固定部位に締め付け固定され、複数枚の前記扁平熱交チューブおよび前記PTCヒータを前記扁平熱交チューブの一面側からケーシングの内面に押圧して密着させる熱交押え部材と、を備え、
前記PTCヒータにより加熱される前記扁平熱交チューブ側の温度と、前記熱交押え部材が締め付け固定される前記ケーシングの固定部位の温度との温度差を縮小化する手段が設けられていることを特徴とする熱媒体加熱装置。 A casing provided with a heating medium outlet / inlet passage;
A plurality of flat heat exchange tubes that are communicated with the heat medium outlet / inlet passage of the casing and flow out of the outlet header portion after the heat medium flowing in from the inlet header portion flows through the flat tube portion;
A PTC heater incorporated between the flat tube portions of the plurality of flat heat exchanger tubes stacked on each other;
A heat exchanger pressing member that is clamped and fixed to a fixed part of the casing, and presses the flat heat exchanger tube and the PTC heater against the inner surface of the casing from one surface side of the flat heat exchanger tube, and
Means are provided for reducing a temperature difference between the temperature of the flat heat exchanger tube heated by the PTC heater and the temperature of the fixing portion of the casing to which the heat exchanger pressing member is fastened and fixed. A heat medium heating device.
前記熱媒体加熱装置が、請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の熱媒体加熱装置とされていることを特徴とする車両用空調装置。
In the vehicle air conditioner configured such that the heat medium heated by the heat medium heating device can be circulated with respect to the radiator disposed in the air flow passage,
The vehicle air conditioner, wherein the heat medium heating device is the heat medium heating device according to any one of claims 1 to 3.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012019929A JP2013159134A (en) | 2012-02-01 | 2012-02-01 | Heat medium heating device, and vehicular air conditioner including the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012019929A JP2013159134A (en) | 2012-02-01 | 2012-02-01 | Heat medium heating device, and vehicular air conditioner including the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013159134A true JP2013159134A (en) | 2013-08-19 |
Family
ID=49171766
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012019929A Pending JP2013159134A (en) | 2012-02-01 | 2012-02-01 | Heat medium heating device, and vehicular air conditioner including the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2013159134A (en) |
-
2012
- 2012-02-01 JP JP2012019929A patent/JP2013159134A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9377244B2 (en) | Heat medium heating device and vehicle air conditioner including the same | |
WO2013047090A1 (en) | Heat medium-heating device and vehicle air-conditioning device with same | |
EP2559573B1 (en) | Heat medium heating device and vehicle air conditioning apparatus using the same | |
WO2013157357A1 (en) | Heating medium heating apparatus, and vehicle air conditioner provided with same | |
WO2012137639A1 (en) | Heat medium heating device and vehicle air-conditioning device provided with same | |
JP2012196985A (en) | Heater for heat medium and air conditioner for vehicle with the same | |
JP2013180690A (en) | Heat medium heating device and vehicle air conditioner including the same | |
WO2013035475A1 (en) | Heat medium heating device and vehicle air-conditioning device with same | |
WO2012067157A1 (en) | Laminated heat exchanger, heat medium heating apparatus using the laminated heat exchanger, and in-vehicle air-conditioning apparatus using the laminated heat exchanger | |
WO2012032944A1 (en) | Heat medium heating device and vehicle air conditioning apparatus provided with same | |
JP5951205B2 (en) | Heat medium heating device and vehicle air conditioner equipped with the same | |
JP2014129090A (en) | Heat medium heating device and vehicle air conditioner using the same | |
JP2012096779A (en) | Heat-medium heating device and vehicle air conditioning device provided with the same | |
JP2013220707A (en) | Heat medium heating device, and vehicle air conditioner equipped with the same | |
WO2017212665A1 (en) | Heating medium heating device and vehicle air conditioner using same | |
JP2013159134A (en) | Heat medium heating device, and vehicular air conditioner including the same | |
JP2012218556A (en) | Heat medium heating device, and vehicle air conditioner equipped with the same | |
JP2013220706A (en) | Heat medium heating device, and vehicle air conditioner equipped with the same | |
JP2013075616A (en) | Heating medium heating device and vehicular air conditioner having the same | |
JP2013075617A (en) | Heating medium heating device and vehicular air conditioner | |
JP2013060098A (en) | Heat medium heating device and vehicular air conditioner including the same | |
JP2013071617A (en) | Heat medium heating device and vehicle air conditioner equipped with the same | |
JP2013163440A (en) | Heat medium heater and air conditioner for vehicle including the same | |
JP2013071618A (en) | Heat medium heating device and vehicle air conditioner equipped with the same | |
JP2012081803A (en) | Heating-medium heater and air conditioner for vehicle including the same |