JP2013159135A

JP2013159135A - 熱媒体加熱装置およびそれを備えた車両用空調装置

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Publication number: JP2013159135A
Application number: JP2012019930A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Kominami; 聡小南; Naoto Kunieda; 直人國枝
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2012-02-01
Filing date: 2012-02-01
Publication date: 2013-08-19
Anticipated expiration: 2032-02-01
Also published as: US20130192796A1; JP5979892B2; CN103241101B; DE102013001626A1; CN103241101A; US9377244B2

Abstract

【課題】ＰＴＣヒータの発熱が電極板から延びている端子を経て制御基板に伝導し、制御基板が過熱するリスクを解消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。
【解決手段】複数枚の扁平熱交チューブ１２と、扁平熱交チューブ１２間に組み込まれるＰＴＣヒータ１３と、扁平熱交チューブ１２およびＰＴＣヒータ１３が多層に積層されて組み込まれるケーシングと、ケーシング内に組み込まれるＰＴＣヒータ１３の制御基板とを備え、制御基板の接続部にＰＴＣヒータ１３の電極板２５から延長されている端子２５Ａが直接接続されている熱媒体加熱装置にあって、扁平熱交チューブ１２の幅寸法が、ＰＴＣヒータ１３のＰＴＣ素子２４における電極板２５から端子２５Ａが延長されている方向の接触面幅よりも幅広とされ、その幅広部分２９においてＰＴＣ素子２４を除く電極板２５と扁平熱交チューブ１２とが重層されている。
【選択図】図５

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。

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（ＰｏｓｉｔｉｖｅＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ；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。かかる熱媒体加熱装置において、特許文献１には、熱媒体の出・入口路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、その加熱室側に隔壁に接触させてＰＴＣヒータを挿入設置し、循環室側を流通する熱媒体を加熱するように構成するとともに、ＰＴＣヒータの制御用基板をその上部位置に配設したものが開示されている。

また、特許文献２には、ＰＴＣヒータを挟んでその両面に一対の熱媒体流通部を積層配設するとともに、その一面側に制御用基板を収容する基板収容部を設けた積層構造の熱媒体加熱装置が開示されている。更に、特許文献３には、熱媒体の出・入口路を備えたケーシング内に一対のヘッダ間に多数の扁平熱交チューブを設けた熱交換部を配設し、その扁平熱交チューブ間にＰＴＣヒータを設置するとともに、それらの上部位置にＰＴＣヒータの制御用基板を配設した熱媒体加熱装置が開示されている。

しかるに、特許文献１，３のものは、伝熱面となる隔壁または扁平熱交チューブとＰＴＣヒータとを密着させることが難しく、その間の接触熱抵抗が大きくなり、伝熱効率が低下する等の課題を有している。一方、特許文献２のものは、ＰＴＣヒータと熱媒体流通部とを積層して締め付け固定できることから、密着性を高めて接触熱抵抗を低減することができるものの、ＰＴＣヒータを多層に配設することが難しく、小型軽量化、低コスト化には限界があった。

このような状況下、扁平構造の熱交チューブを用い、その扁平熱交チューブとＰＴＣヒータとを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締め付け固定して組み込むことにより、伝熱効率を向上するとともに、小型軽量化および低コスト化を可能とした熱媒体加熱装置の開発が進められている。

特開２００８−７１０６号公報特開２０１１−１６４８９号公報特開２０１１−７９３４４号公報

しかしながら、上記した従来の熱媒体加熱装置では、ＰＴＣヒータへの通電制御を行う制御基板をケーシングの内部に配設し、その制御基板の接続部に対してＰＴＣヒータの電極板から延長されている端子を直接接続する結線構造が採用されていた。この直結方式の結線構造によると、熱媒体加熱装置の構成を簡素化し、低コスト化、コンパクト化等に資する反面、ＰＴＣヒータの発熱が電極板の端子を介して直接制御基板に熱伝導してしまうため、発熱部品であるＩＧＢＴ等のパワートランジスタが搭載されており、本来冷却すべき制御基板が過熱のリスクに晒される等の課題があった。

この過熱のリスクは、熱交換エレメントの厚さが薄く、ＰＴＣヒータの電極板とケーシングの内部に配設される制御基板との間の距離が短くなるほど熱伝導し易く、リスクが大きくなる傾向がある。従って、小型コンパクト化等のため、ＰＴＣヒータに接近して制御基板が配設されるものにおいては、何らかの対策が必要となる。

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、ＰＴＣヒータの発熱が電極板から延びている端子を介して制御基板側に熱伝導し、制御基板が過熱に至るリスクを解消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。

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、入口ヘッダ部から流入し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、積層された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素子およびそれを挟む一対の電極板からなるＰＴＣヒータと、前記扁平熱交チューブの出・入口ヘッダ部と連通する熱媒体出・入口路を有し、前記扁平熱交チューブおよびＰＴＣヒータが多層に積層されて組み込まれるケーシングと、前記ケーシング内に組み込まれ、前記ＰＴＣヒータを制御する制御基板と、を備え、前記制御基板の接続部に前記ＰＴＣヒータの電極板から延長されている端子が直結されている熱媒体加熱装置であって、前記扁平熱交チューブの幅寸法が、前記ＰＴＣヒータのＰＴＣ素子における電極板から端子が延長されている方向の接触面幅よりも幅広とされ、その幅広部分において前記ＰＴＣ素子を除く前記電極板と前記扁平熱交チューブとが重層されていることを特徴とする。

本発明によれば、複数枚の扁平熱交チューブと、その扁平熱交チューブ間に組み込まれるＰＴＣヒータと、扁平熱交チューブおよびＰＴＣヒータが多層に積層されて組み込まれるケーシングと、ケーシング内に組み込まれるＰＴＣヒータの制御基板と、を備え、該制御基板の接続部にＰＴＣヒータの一対の電極板から延長されている端子が直結されている熱媒体加熱装置にあって、扁平熱交チューブの幅寸法が、ＰＴＣヒータのＰＴＣ素子における電極板から端子が延長されている方向の接触面幅よりも幅広とされ、その幅広部分においてＰＴＣ素子を除く電極板と扁平熱交チューブとが重層されているため、扁平熱交チューブがＰＴＣ素子の接触面よりも幅広とされ、電極板と重層されている幅広部分においては、電極板がＰＴＣ素子の接触面と接触して加熱されることはなく、しかも電極板に伝熱された熱を重層されている扁平熱交チューブ側に放熱することができる。従って、電極板から延長されている端子を介して制御基板の接続部に伝わる伝熱量を低減し、制御基板の電極板からの熱伝導による過熱を防止することができる。また、これにより制御基板の耐熱性能を高め、誤動作等を抑制して熱媒体加熱装置の信頼性を向上することができる。

また、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、前記電極板には、前記ＰＴＣ素子の接触面よりも幅広とされている部分に端辺方向に沿ってスリットが設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、電極板には、ＰＴＣ素子の接触面よりも幅広とされている部分に端辺方向に沿ってスリットが設けられているため、電極板を伝導して端子側に向う熱流をスリットによって遮断し、端子側に向う熱の伝導距離を長くしてその間に放熱させ、端子に伝わる熱の温度を低減することができる。従って、端子を介して制御基板の接続部に伝わる伝熱量およびその温度を低減し、制御基板側の過熱を確実に防止することができる。

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、前記電極板から延長されている前記端子は、前記スリットが設けられている領域に対向する端辺部から延長されていることを特徴とする。

本発明によれば、電極板から延長されている端子が、スリットが設けられている領域に対向する端辺部から延長されているため、電極板を伝導して端子側に向う熱流をスリットによって遮断し、該スリットを迂回させることにより遠まわりして端子側に向わせることができ、その間に放熱させて温度を低減することができる。従って、端子を介して制御基板の接続部に伝わる伝熱量およびその温度をスリットにより確実に低減し、制御基板側の過熱を防止することができる。

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、熱媒体加熱装置により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。

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、ＰＴＣヒータの電極板からの熱伝導による過熱を防止して制御基板の耐熱性能を高め、信頼性の向上を図った熱媒体加熱装置により加熱し、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、誤動作の発生等を防止し、その信頼性を向上することができる。

本発明の熱媒体加熱装置によると、扁平熱交チューブがＰＴＣ素子の接触面よりも幅広とされ、電極板と重層されている幅広部分においては、電極板がＰＴＣ素子の接触面と接触して加熱されることはなく、しかも電極板に伝熱された熱を重層されている扁平熱交チューブ側に放熱することができるため、電極板から延長されている端子を介して制御基板の接続部に伝わる伝熱量を低減し、制御基板の電極板からの熱伝導による過熱を防止することができる。また、これにより制御基板の耐熱性能を高め、誤動作等を抑制して熱媒体加熱装置の信頼性を向上することができる。

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供給する熱媒体を、ＰＴＣヒータの電極板からの熱伝導による過熱を防止して制御基板の耐熱性能を高め、信頼性の向上を図った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、誤動作の発生等を防止し、その信頼性を向上することができる。

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である。図１に示す熱媒体加熱装置のアッパケースを外した状態の平面図である。図２に示す熱媒体加熱装置の短辺方向に沿う縦断面図である。図３に示す熱媒体加熱装置の上下一対の扁平熱交チューブとその間に積層配設されているＰＴＣヒータの分解斜視図である。図４に示す扁平熱交チューブとＰＴＣヒータのＰＴＣ素子および電極板の配置関係を示す斜視図である。

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。

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。

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。

図２には、上記熱媒体加熱装置１０のアッパケースを外した状態の平面図が示され、図３には、その短辺方向に沿う縦断面図、図４には、上下一対の扁平熱交チューブとその間に積層配設されているＰＴＣヒータの分解斜視図、図５には、扁平熱交チューブとＰＴＣヒータのＰＴＣ素子および電極板の配置関係を示す斜視図が示されている。
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とが交互に多層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上に複数個の固定ネジ１６により固定設置され、ＰＴＣヒータ１３への通電を制御する制御基板１７と、から構成されている。

ケーシング１１は、上半部と下半部に２分割された箱形形状のケーシングとされ、下半部に位置されるロアケース１１Ａに対して、上半部に位置される図示省略された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、一体化されるように構成されている。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。

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と、扁平熱交チューブ１２内を流通して加熱され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形成されている。また、熱交押え部材１５を締め付け固定するためのボス部（図示省略）が、ケース内部の４箇所に上方に突出されるように一体形成されている。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を形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。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。

さらに、ロアケース１１Ａの下面には、電源ハーネス１８や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２０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１９Ａを介して接続されている。

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）２１を含む制御回路２２が表面実装され、その制御回路２２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２１が実装される部位に対応して、基板の上下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。

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、図３ないし図４に示されるように、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３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、該扁平熱交チューブ１２間にそれぞれＰＴＣヒータ１３を挟み込んで多層に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。

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ている扁平チューブ部１２Ａと、その一端部または両端部に形成されている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、更に扁平チューブ部１２Ａ内に、必要に応じて波板状のインナーフィン１２Ｄ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構成されたチューブとされている。このような扁平熱交チューブ１２は公知のものでよい。

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、その一端または両端に設けられた入口ヘッダ部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に設けられている連通穴１２Ｅ，１２Ｆ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内の内底面に組み込まれ、後述するようにロアケース１１Ａのボス部に４個のネジ２３を介して締め付け固定される熱交押え部材１５により、ロアケース１１Ａの内底面に対して押圧固定されるように構成されている。

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を挟み込むことによって、１組の熱交換モジュール１４が構成されている。この複数組のＰＴＣヒータ１３は、図３ないし図４に示されるように、複数のＰＴＣ素子（ＰｏｓｉｔｉｖｅＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）２４の上下両面に、一対のプラス側およびマイナス側の電極板２５を接触配置することにより構成されるものであり、絶縁フィルム２６、熱伝導シート２７を介して３枚の扁平熱交チューブ１２間に積層配置されるようになっている。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、熱交押え部材１５を介してロアケース１１Ａの内底面に押圧固定されるように構成されている。

一対の電極板２５は、ＰＴＣ素子２４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、矩形状のアルミ合金製板材により構成されている。本実施形態には、この電極板２５は、複数のＰＴＣ素子２４を挟んでその両面に対して、ＰＴＣ素子２４の上面に接するように左右に各一枚、ＰＴＣ素子２４の下面に接するように幅広の一枚がそれぞれ積層配置されており、これら上面２枚、下面１枚の電極板２５によって、ＰＴＣ素子２４が上下両面から挟み込まれるようになっている。

さらに、ＰＴＣ素子２４の上面側に配置される電極板２５は、その上面が絶縁フィルム２６、熱伝導シート２７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ており、また、ＰＴＣ素子２４の下面側に配置される電極板２５は、その下面が絶縁フィルム２６、熱伝導シート２７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２５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、および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との間にそれぞれ配置されている。

これらの電極板２５には、その一辺の端縁から１つの端子２５Ａが延長され、一体に設けられている。この端子２５Ａは、各電極板２５を上記の如く積層配設したとき、互いに重ならないように、電極板２５の辺方向に位置をずらして配置されている。つまり、各電極板２５に設けられる端子２５Ａは、その辺方向に位置がずらされて設けられることによって、積層時に直列に配列されるようになっている。また、各端子２５Ａは、電極板２５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の端子台（接続部）１７Ｂにネジ２８を介して接続されるように構成されている。

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（４箇所）に４個のネジ２３で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されるようになっている。

こうして、ケーシング１１の内部に組み込まれた熱交換モジュール１４に対し、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、扁平チューブ部１２Ａ内を流通する過程で、ＰＴＣヒータ１３により加熱、昇温されて各出口ヘッダ部１２Ｃに流出される。その熱媒体は、ロアケース１１Ａの熱媒体出口路１１Ｃを介して熱媒体加熱装置１０の外部へと送出されるようになっている。そして、熱媒体加熱装置１０から送り出された熱媒体は、熱媒体循環回路１０Ａ（図１参照）を経て放熱器６に供給されるようになっている。

熱交押え部材１５は、制御基板１７の表面に実装されている複数の発熱性電気部品２１を銅やアルミ等の高熱伝導性材からなる熱貫通部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、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２３によりケーシング１１側のボス部に締め付け固定されるようになっている。

上記の熱媒体加熱装置１０において、ＰＴＣヒータ１３の電極板２５から延長されている端子２５Ａは、図３に示されるように、制御基板１７側の端子台（接続部）１７Ｂにネジ２８を介して直接接続されるようになっている。このため、ＰＴＣ素子２４の発熱で電極板２５に伝導した熱が、そのまま端子２５Ａを介して制御基板１７側の熱伝導し、制御基板１７が過熱する虞がある。そこで、本実施形態では、電極板２５から延長されている端子２５Ａを介して制御基板１７側に伝わる伝熱量およびその温度を低減するため、以下の構成を採用している。

その一つは、各扁平熱交チューブ１２の扁平チューブ部１２Ａおよび各電極板２５の幅寸法を、図５に示されるように、ＰＴＣヒータ１３を構成しているＰＴＣ素子２４における電極板２５から端子２５Ａが延長されている方向の接触面幅よりも寸法（幅寸法）Ｌだけ幅広に構成し、その幅広部分２９では、ＰＴＣ素子２４を除いて、電極板２５と扁平熱交チューブ１２とが重層される構成とされている。これによって、電極板２５は、少なくとも幅広部分２９ではＰＴＣ素子２４により加熱されることはなく、扁平熱交チューブ１２に対して放熱し易い構成とされる。

他の一つは、電極板２５におけるＰＴＣ素子２４の接触面よりも幅広とされている幅広部分２９Ａに、その端辺方向に沿ってスリット３０が設けられた構成である。このスリット３０は、電極板２５を伝導して端子２５Ａに向う熱流を遮断するためのものである。スリット３０は、図４、図５に示されるように、端辺方向に沿って長い連続した１本のスリットとしてもよいが、これに限らず、断続的に分離された複数のスリットとしてもよい。
ただし、スリット３０は、電極板２５から延長されている端子２５Ａと対向する領域には設けられるようにする。つまり、端子２５Ａは、スリット３０が設けられている領域に対向する端辺部から延長される構成とされている。

以上に説明の熱媒体加熱装置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と複数組のＰＴＣ素子２４および電極板２５からなるＰＴＣヒータ１３とを、ＰＴＣヒータ１３の両面に絶縁フィルム２６および熱伝導シート２７を挟みながら順次積層して組み込み、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で押え、ネジ２３を介してロアケース１１Ａの内底面に向け押圧して締め付け固定することにより、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させた状態で組み込むことができる。

熱交換モジュール１４を上記の如く組み込む際、扁平熱交チューブ１２、ＰＴＣヒータ１３、ＰＴＣヒータ１３を構成しているＰＴＣ素子２４および電極板２５、絶縁フィルム２６、熱伝導シート２７等は、それぞれ位置決め突起等に位置決め穴もしくは凹部を嵌合することによって、位置決めして組み込まれる。従って、この電極板２５に設けられている各端子２５Ａと、上記熱交押え部材１５上に固定設置される制御基板１７に設けられている複数の端子台（接続部）１７Ｂとの位置を一致させることができる。

熱交換モジュール１４が組み込まれた後、上記熱交押え部材１５上に絶縁シート等を介装して制御基板１７をネジ１６でネジ止め固定し、制御基板１７に対する電気系統の結線作業が行われる。この際、電源ハーネス１８の２又状に分岐された先端部を、２つの電源ハーネス用端子台１７Ａにネジ２０を介してネジ止め固定し、ＬＶハーネス１９の先端部に設けられているコネクタ１９Ａを制御基板１７側に接続し、更に電極板２５に設けられている各端子２５Ａを、制御基板１７側の端子台１７Ｂに対してネジ２８を介してネジ止め固定することにより、それぞれを電気的に結線することができる。

そして、上記の如く電気的結線が完了した後、その上部覆うように、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を経て扁平熱交チューブ１２の入口ヘッダ部１２Ｂに流入された熱媒体を複数枚（３枚）の扁平熱交チューブ１２の扁平チューブ部１２Ａ内に流通させ、ＰＴＣヒータ１３によって加熱した後、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内を循環する暖房用熱源となる熱媒体の加熱に供することができる。

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。
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の内底面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を、それぞれ互いに密着させて組み込むことができる。

従って、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。

また、熱交換モジュール１４の上部に、ＰＴＣヒータ１３への通電制御を行う制御基板１７を配設し、その端子台（接続部）１７Ｂに、ＰＴＣヒータ１３の電極板２５から延長されている端子２５Ａを直接接続する結線構造を採用しているが、この際、ＰＴＣヒータ１３の発熱が電極板２５から端子２５Ａを介して制御基板１７に熱伝導し、制御基板１７側が過熱するのを防止するため、扁平熱交チューブ１２の幅寸法を、ＰＴＣヒータ１３のＰＴＣ素子２４における電極板２５から端子２５Ａが延長されている方向の接触面幅より幅寸法Ｌだけ幅広とし、その幅広部分２９において、ＰＴＣ素子２４を除く電極板２５の幅広部分２９Ａと扁平熱交チューブ１２の幅広部分２９とが重層される構成としている。

このため、扁平熱交チューブ１２がＰＴＣ素子２４の接触面よりも幅広とされ、電極板２５と重層されている幅広部分２９では、電極板２５がＰＴＣ素子２４の接触面と接触して加熱されることはなく、しかも電極板２５に伝熱された熱を重層されている幅広部分２９Ａを介して扁平熱交チューブ１２側に放熱することができる。これによって、電極板２５から延長されている端子２５Ａを介して制御基板１７の端子台（接続部）１７Ｂに伝わる伝熱量を低減し、制御基板１７の電極板２５からの熱伝導による過熱を防止することができる。また、制御基板１７の耐熱性能を高め、誤動作等を抑制して熱媒体加熱装置１０の信頼性を向上することができる。

また、本実施形態では、電極板２５におけるＰＴＣ素子２４の接触面よりも幅広とされている幅広部分２９Ａに、その端辺方向に沿ってスリット３０が設けられているため、電極板２５を伝導して端子２５Ａ側に向う熱流をスリット３０によって遮断し、端子２５Ａ側に向う熱の伝導距離を長くしてその間に放熱させ、端子２５Ａに伝わる熱の温度を低減することができる。これにより、端子２５Ａを介して制御基板１７の端子台（接続部）１７Ｂに伝わる伝熱量およびその温度を低減し、制御基板１７側の過熱を確実に防止することができる。

さらに、電極板２５から延長される端子２５Ａを、スリット３０が設けられている領域に対向する端辺部から延長するように構成としている。このため、電極板２５を伝導して端子２５Ａ側に向う熱流をスリット３０によって遮断し、該スリット３０を迂回させることにより遠まわりして端子２５Ａ側に向わせることができ、その間に放熱させて温度を低減することができる。従って、端子２５Ａを介して制御基板１７の端子台（接続部）１７Ｂに伝わる伝熱量およびその温度をスリット３０によって確実に低減し、制御基板１７側の過熱を防止することができる。

また、上述のように、ＰＴＣヒータ１３を構成する電極板２５からの熱伝導による過熱を防止し、制御基板１７の耐熱性能を高め、信頼性の向上を図った熱媒体加熱装置１０により加熱された熱媒体を、空気流通路２中に配設されている放熱器６に供給することができるため、車両用空調装置１の暖房性能を安定化することができるとともに、誤動作の発生等を防止し、その信頼性を向上することができる。

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、各々の間に複数組の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。

さらに、ＰＴＣ素子２４の両面に接触配置される電極板２５は、ＰＴＣ素子２４を組数毎に通電制御し、容量制御できるようにするため、必要に応じてＰＴＣ素子２４の組数毎に区分して介装されることは云うまでもない。

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
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
１３ＰＴＣヒータ
１７制御基板
１７Ｂ端子台（接続部）
２４ＰＴＣ素子
２５電極板
２５Ａ端子
２９扁平熱交チューブの幅広部分
２９Ａ電極板の幅広部分
３０スリット
Ｌ幅寸法

Claims

入口ヘッダ部から流入し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、
積層された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素子およびそれを挟む一対の電極板からなるＰＴＣヒータと、
前記扁平熱交チューブの出・入口ヘッダ部と連通する熱媒体出・入口路を有し、前記扁平熱交チューブおよびＰＴＣヒータが多層に積層されて組み込まれるケーシングと、
前記ケーシング内に組み込まれ、前記ＰＴＣヒータを制御する制御基板と、を備え、
前記制御基板の接続部に前記ＰＴＣヒータの電極板から延長されている端子が直結されている熱媒体加熱装置であって、
前記扁平熱交チューブの幅寸法が、前記ＰＴＣヒータのＰＴＣ素子における電極板から端子が延長されている方向の接触面幅よりも幅広とされ、その幅広部分において前記ＰＴＣ素子を除く前記電極板と前記扁平熱交チューブとが重層されていることを特徴とする熱媒体加熱装置。
前記電極板には、前記ＰＴＣ素子の接触面よりも幅広とされている部分に端辺方向に沿ってスリットが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の熱媒体加熱装置。
前記電極板から延長されている前記端子は、前記スリットが設けられている領域に対向する端辺部から延長されていることを特徴とする請求項２に記載の熱媒体加熱装置。
空気流通路中に配設されている放熱器に対して、熱媒体加熱装置により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、請求項１ないし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。