JP2013220707A - 熱媒体加熱装置およびそれを備えた車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アッパプレート上に接続されるＨＶハーネスおよびＬＶハーネスを、ケーシング内部に設置されている制御基板に対して簡易に接続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】ケーシング１１の仕切り壁１２の一面側に、複数枚の扁平熱交チューブ２１と複数組のＰＴＣヒータ２６とを多層に積層した熱交換エレメント２０が締め付け固定され、他面側に制御基板３３が設置されるとともに、ケーシング１１の上部開口を密閉するアッパプレート１４上のハーネス接続部５３，５４に接続された電力用ＨＶハーネスおよび制御用ＬＶハーネス４８が、該アッパプレート１４を貫通して制御基板３３上のＰＮ端子台４４およびＬＶコネクタに接続される構成され、そのＨＶハーネス側のＰＮ端子４６が、ケーシング１１の側面に開口されている作業窓５０を介してＰＮ端子台４４に接続可能とされている。
【選択図】図２

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（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。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締め付け固定して組み込むことにより、扁平熱交チューブとＰＴＣヒータとの間の接触熱抵抗を低減し、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図っ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

上記の如く、扁平熱交チューブとＰＴＣヒータとを交互に多層に積層した構成の熱交換エレメントを、ケーシング内に押圧して締め付け固定した熱媒体加熱装置では、扁平熱交チューブとＰＴＣヒータとの間の接触熱抵抗を低減し、伝熱効率を向上できるため、熱媒体加熱装置を小型高性能化することができる。しかしながら、車載用の熱媒体加熱装置においては、車両に搭載する際の作業性の面から、車載状態での熱媒体加熱装置のケーシング前面で、電源（バッテリー）および上位制御装置（ＥＣＵ）からの電力用ＨＶハーネス（Ｈｉｇｈ−Ｖｏｌｔａｇｅハーネス；以下、単にＨＶハーネスともいう。）および制御用ＬＶハーネス（Ｌｏｗ−Ｖｏｌｔａｇｅハーネス；以下、単にＬＶハーネスともいう。）を接続できるようにすることが求められる。

この場合、ケーシングの前面となるアッパプレート上にハーネス接続部が設けられることになるため、アッパプレートを貫通してＨＶハーネスおよびＬＶハーネスをケーシング内部に設置されている制御基板に接続しなければならなくなる。アッパプレートは、シール材を介してケーシングに装着されるが、事前にハーネスを接続した状態でアッパプレートを組み付けようとすると、シール材の介装との複合作業となるため、組み立て性が悪化するとともに、ハーネス長に余裕を持たせておく必要があり、それ組み付け後にたるみを生じることから、その収容スペースが必要となる等の課題があった。

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、ケーシングのアッパプレート上に接続されるＨＶハーネスおよびＬＶハーネスを、ケーシング内部に設置されている制御基板に対して簡易に接続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、内部に仕切り壁が設けられ、その上部開口および底部開口がアッパプレートおよびボトムプレートで密閉されるケーシングと、熱媒体が流通する複数枚の扁平熱交チューブおよび複数組のＰＴＣヒータが交互に多層に積層され、前記仕切り壁の一面側に締め付け固定される熱交換エレメントと、前記ＰＴＣヒータへの通電を制御する制御回路が実装され、前記仕切り壁の他面側に設置される制御基板と、を備え、前記アッパプレート上のハーネス接続部に接続される電力用ＨＶハーネスおよび制御用ＬＶハーネスが、該アッパプレートを貫通して前記ケーシング内の前記制御基板上のＰＮ端子台およびＬＶコネクタに接続される構成とされ、前記電力用ＨＶハーネス側のＰＮ端子が、前記ケーシングの側面に開口されている作業窓を介して前記ＰＮ端子台に接続可能とされていることを特徴とする。

車両用空調装置に適用される熱媒体加熱装置においては、車載の都合上、ケーシングのアッパプレート側に電力用ＨＶハーネス（Ｈｉｇｈ−Ｖｏｌｔａｇｅハーネス）や制御用ＬＶハーネス（Ｌｏｗ−Ｖｏｌｔａｇｅハーネス）の接続部が設けられる場合が多く、ＨＶハーネスやＬＶハーネスは、その接続部からアッパプレートを貫通させてケーシング内部に設置されている制御基板に接続されることになる。
本発明によれば、仕切り壁が設けられているケーシング内において、仕切り壁の一面側に複数枚の扁平熱交チューブと複数組のＰＴＣヒータとを多層に積層した熱交換エレメントが締め付け固定され、他面側に制御基板が設置されるとともに、ケーシングの上部開口を密閉するアッパプレート上のハーネス接続部に接続された電力用ＨＶハーネスおよび制御用ＬＶハーネスが、該アッパプレートを貫通して制御基板上のＰＮ端子台およびＬＶコネクタに接続される構成され、そのＨＶハーネス側のＰＮ端子が、ケーシングの側面に開口されている作業窓を介してＰＮ端子台に接続可能とされているため、ケーシング内の仕切り壁の他面側に設置されている制御基板側のＰＮ端子台に対するＨＶハーネス側のＰＮ端子の接続作業を、ハーネス接続部にＨＶハーネスおよびＬＶハーネスが接続されたアッパプレートをケーシングに組み付け上部開口を密閉した状態下において、ケーシングの側面に開口されている作業窓を通して行うことができる。従って、アッパプレートを貫通するＨＶハーネス側のＰＮ端子と、ケーシング内に設置されている制御基板側のＰＮ端子台との接続を容易化することができるとともに、ＨＶハーネスの長さに余裕を持たせる必要がなく（アッパプレートの組み付け前に、ＰＮ端子を制御基板側のＰＮ端子台に接続するには、ハーネス長に余裕を持たせる必要がある）、組み付け後にＨＶハーネスにたるみが生じることもない。また、熱交換エレメントを仕切り壁に締め付け固定し、多層に積層された扁平熱交チューブとＰＴＣヒータ間の接触熱抵抗を低減することにより、伝熱効率を向上することができるため、熱媒体加熱装置を小型高性能化することができる。

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、前記作業窓は、着脱自在の蓋体によって密閉可能とされていることを特徴とする。

本発明によれば、作業窓が、着脱自在の蓋体によって密閉可能とされているため、装置の組み立て時、蓋体を取り外しておくことによって、作業窓をＨＶハーネス等の接続作業用に供することができるとともに、組み立てが終了時、作業窓に蓋体を装着することによって、ケーシングを密閉状態とすることができる。従って、ケーシングの密閉性が損なわれることがなく、その内部に設置されている制御基板等を適切に保護することができる。

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、前記電力用ＨＶハーネス側のＰＮ端子は、前記アッパプレートの貫通部に設置されるハーネスホルダを介して、前記制御基板側の前記ＰＮ端子台に対する接続位置に位置出し可能とされていることを特徴とする。

本発明によれば、電力用ＨＶハーネス側のＰＮ端子が、アッパプレートの貫通部に設置されるハーネスホルダを介して、制御基板側のＰＮ端子台に対する接続位置に位置出し可能とされているため、ＰＮ端子を接続する前にアッパプレートをケーシングに組み付けた状態としても、ＰＮ端子をハーネスホルダによって所定位置に保持し、予め設定された位置に位置出ししておくことができる。従って、アッパプレートをケーシングに組み付けた状態下においても、ＨＶハーネス側のＰＮ端子を制御基板側のＰＮ端子台に対して作業窓から簡易に接続することができる。

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、前記電力用ＨＶハーネス側のＰＮ端子は、丸形端子とされ、前記制御基板側の前記ＰＮ端子台にビスを介して接続可能とされていることを特徴とする。

本発明によれば、電力用ＨＶハーネス側のＰＮ端子が、丸形端子とされ、制御基板側のＰＮ端子台にビスを介して接続可能とされているため、作業窓より制御基板側のＰＮ端子台に対して位置出しされたＨＶハーネス側の丸形端子にビスを通し、それを側面側からＰＮ端子台にネジ込むことによりビス止め接続することができる。従って、ＨＶハーネス側のＰＮ端子を制御基板側のＰＮ端子台に対して簡易にビス止め接続することができる。

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、前記電力用ＨＶハーネス側のＰＮ端子は、前記アッパプレートの内面側に沿って配設されるバスバーにより構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、電力用ＨＶハーネス側のＰＮ端子が、アッパプレートの内面側に沿って配設されるバスバーにより構成されているため、バスバー自体の剛性を利用してＨＶハーネス側のＰＮ端子を制御基板側のＰＮ端子台に対する接続位置に位置出しすることができる。従って、アッパプレートをケーシングに組み付けた状態下においても、作業窓を介してＨＶハーネス側のＰＮ端子を制御基板側のＰＮ端子台に対して簡易接続することができる。また、バスバー自体の剛性で位置出しできることから、余計な部品を用いる必要がなく、構成を簡素化することができる。

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。

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、組み立てが容易で、かつ小型高性能化され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、車両に対する空調装置の搭載性を向上することができるとともに、車両用空調装置の空調性能、特に暖房性能の向上を図ることができる。

本発明の熱媒体加熱装置によると、ケーシング内の仕切り壁の他面側に設置されている制御基板側のＰＮ端子台に対するＨＶハーネス側のＰＮ端子の接続作業を、ハーネス接続部にＨＶハーネスおよびＬＶハーネスが接続されたアッパプレートをケーシングに組み付け上部開口を密閉した状態下において、ケーシングの側面に開口されている作業窓を通して行うことができるため、アッパプレートを貫通するＨＶハーネス側のＰＮ端子と、ケーシング内に設置されている制御基板側のＰＮ端子台との接続を容易化することができるとともに、ＨＶハーネスの長さに余裕を持たせる必要がなく、組み付け後にＨＶハーネスにたるみが生じることもない。また、熱交換エレメントを仕切り壁に締め付け固定し、多層に積層された扁平熱交チューブとＰＴＣヒータ間の接触熱抵抗を低減することにより、伝熱効率を向上することができるため、熱媒体加熱装置を小型高性能化することができる。

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、組み立てが容易で、かつ小型高性能化され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、車両に対する空調装置の搭載性を向上することができるとともに、車両用空調装置の空調性能、特に暖房性能の向上を図ることができる。

本発明の第１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分解斜視図である。 図２に示す熱媒体加熱装置の熱媒体出・入口路を通る位置での縦断面図である。 図２に示す熱媒体加熱装置の制御基板とハーネス側および電極板側の端子との接続位置を見た縦断面図である。 図２に示す熱媒体加熱装置のアッパプレートを取り外した状態の平面図である。 図５に示す熱媒体加熱装置を上面側から見た状態の分解斜視図である。 図６に示す熱媒体加熱装置の制御基板の裏面側の斜視図である。 図２に示す熱媒体加熱装置のアッパプレートを裏面側から見た分解斜視図である。 図７に示すアッパプレートの組み立て状態の裏面側の平面図である。 本発明の第２実施形態に係る熱媒体加熱装置のアッパプレートの一部分の斜視図である。

以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１ないし図９を用いて説明する。
図１には、本発明の第１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。

このケーシング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することにより、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、図示省略された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り、そこを通過する空気を冷却するものである。また、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で高温に加熱された熱媒体（例えば、不凍液、温水等）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。

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、その熱媒体出・入口路を通る位置での縦断面図、図４には、その制御基板とハーネス側および電極板側の端子との接続位置を見た縦断面図が示されている。
熱媒体加熱装置１０は、底面および上面が開口され、内部に仕切り壁１２が設けられている四角形状をなすアルミダイキャスト製のケーシング１１を備えている。このケーシング１１の底面は、ネジ結合されるボトムプレート１３によって密閉され、上面は、ネジ結合されるアッパプレート１４によって密閉されるようになっている。

ケーシング１１には、仕切り壁１２の上面側（他面側）から上方に突設された後、更に側方に延長されている一対の熱媒体入口路１５および熱媒体出口路１６が一体に成形されており、この熱媒体出・入口路１５，１６は、仕切り壁１２を貫通して仕切り壁１２の底面側（一面側）に開口されている。仕切り壁１２には、後述する複数の端子２９を貫通するための開口部１７（図４，５参照）が一辺に沿って設けられているとともに、その底面側の４角部には、所定高さのボス部１８が一体成形されている。このボス部１８は、後述する熱交押え部材３２を締め付け固定するためのものである。また、ケーシング１１の外周面の両側には、熱媒体加熱装置１０の据え付け用ブラケット１９が設けられている。

ケーシング１１の仕切り壁１２の底面側（一面側）には、熱交換エレメント２０が組み込まれている。熱交換エレメント２０は、複数枚の扁平熱交チューブ２１と複数組のＰＴＣヒータ２６とを交互に多層に積層して構成されるものであり、ボス部１８にネジ３１を介して締め付け固定される板状の熱交押え部材３２によって、仕切り壁１２に対し押圧されるように締め付け固定され、扁平熱交チューブ２１とＰＴＣヒータ２６とが互いに密着されるように設置されている。

扁平熱交チューブ２１は、アルミ合金製薄板をプレス成形した一対の成形プレートを重ね合わせてろう付けした厚さ数ｍｍ程度のチューブであり、一端側に入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３が設けられ、その入口ヘッダ部２２から延長されて他端側でＵターンし、出口ヘッダ部２３に至るＵターン流路を形成する扁平チューブ部２４を備えた構成とされている。扁平チューブ部２４のＵターン流路には、波形のインナーフィン（図示省略）が挿入されている。出・入口ヘッダ部２２，２３には、隣り合う扁平熱交チューブ２１の出・入口ヘッダ部２２，２３同士を連通する連通穴が設けられており、その連通穴周りは、Ｏリング等のシール材２５によりシールされるようになっている。

ＰＴＣヒータ２６は、ＰＴＣ素子２７とその両面に接合される一対の電極板２８とから構成されるものであり、四角形の板状をなすように形成され、扁平熱交チューブ２１の扁平チューブ部２４間にサンドイッチ状に積層されるように構成されている。各電極板２８には、その一辺から延長され、上方にＬ字状に曲げ形成されている複数の端子２９が所定の間隔を隔てて一線状に直列に配列されて設けられており、この複数の端子２９は、仕切り壁１２の開口部１７を貫通して上方に延長されるように構成されている。また、ＰＴＣヒータ２６は、絶縁フィルムおよび熱伝導シート３０等を介して扁平チューブ部２４間に積層されるようになっている。

熱交換エレメント２０は、扁平熱交チューブ２１の出・入口ヘッダ部２２，２３が、仕切り壁１２を貫通して仕切り壁１２の底面側（一面側）に開口されている熱媒体出・入口路１５，１６と連通接続されるように、その接続部にＯリング等のシール材２５を介装することによって組み込まれている。ケーシング１１の底面側の開口部は、熱交換エレメント２０が組み込まれた後、ボトムプレート１３によって密閉されるようになっている。

ケーシング１１の仕切り壁１２の上面側（他面側）には、熱媒体出・入口路１５，１６の側部スペース（デッドスペース）を利用してＰＴＣヒータ２６に対する通電制御を行う制御基板３３が固定設置されている。制御基板３３は、ＰＴＣヒータ２６への通電を制御するＩＧＢＴ等の複数の電力制御用半導体スイッチング素子（以下、半導体スイッチング素子３４という。）や制御回路が表面実装されたものであり、仕切り壁１２の上面に、後述のように組み込まれる熱伝導性絶縁シート３５等を介して、ネジ３６で締め付け固定されている。

制御基板３３上の複数の半導体スイッチング素子３４は、発熱部品であり、熱交換エレメント２０の扁平熱交チューブ２１と接する仕切り壁１２をヒートシンクとして冷却可能とされている。なお、ここでの仕切り壁１２はアルミ合金製である。半導体スイッチング素子３４は、制御基板３３の表面側に実装されており、その発熱を裏面側の仕切り壁１２に放熱して冷却するため、図３および図５ないし図７に示されるように、以下の構成が採用されている。

制御基板３３の半導体スイッチング素子３４が設置されている部位に対応して、銅やアルミ等の高熱伝導性材からなる熱貫通部３７が表面側から裏面側に貫通して設けられ、該熱貫通部３７を介して半導体スイッチング素子３４の発熱が制御基板３３の裏面側に伝熱されるようにしている。しかし、この熱貫通部３７の制御基板３３の裏面からの引っ込み量や飛び出し量には、製造上のバラツキがあるため、熱貫通部３７が仕切り壁１２や熱伝導性の絶縁シート３５に正常に接触されるとの保証はなく、この場合、制御基板３３の放熱性や電気絶縁性は確保されない。

そこで、図６および図７に示されるように、絶縁シート３５の熱貫通部３７と対応する部位に、複数の開口３８を設け、この開口３８に絶縁性の熱伝導材料からなる熱伝導性液状ギャップ材（図示省略）を充填し、熱貫通部３７の製造上のバラツキを吸収することにより、熱貫通部３７と仕切り壁１２とが電気絶縁性を保持したまま確実に熱的に接続される構成の伝熱経路を形成している。熱伝導性液状ギャップ材としては、熱伝導性シリコーンエラストマーであって、シリコーンをベース樹脂とし、芯材および充填材にファイバーグラス、アルミナ等を用いたもので、固形状のもの、液状から硬化されるもの等が知られている。この熱伝導性液状ギャップ材は、形状追従性弾性体として機能するものである。

なお、本実施形態では、液状から硬化される熱伝導性液状ギャップ材を使用することを前提に、絶縁シート３５に開口３８を設け、この開口３８の面積を熱貫通部３７の面積よりも大きくすることによって、仕切り壁１２、制御基板３３および絶縁シート３５等が寸法公差の集積により相対的に位置ずれしたとしても、開口３８内に介装された熱伝導性液状ギャップ材と熱貫通部３７とが確実に対応されるようにしている。この場合、絶縁シート３５は、必ずしも熱伝導性を有する必要がなく、電気絶縁性を有する絶縁専用の、例えばポリイミドフィルム等の高硬度シートを用いることができる。

さらに、制御基板３３は、上記の如く、仕切り壁１２の上面側に絶縁シート３５を介して複数個のネジ３６で締め付け固定されている。絶縁シート３５は、制御基板３３および仕切り壁１２の上面に対して位置決めして組み込まれることが望ましく、通常、位置決め用突起および穴を設けて位置決めしているが、本実施形態では、制御基板３３の裏面に固定設置される端子カバー３９を利用し、その端子カバー３９に設けられているシート押え４０によって、絶縁シート３５を制御基板３３の裏面の所定位置に予め位置決めして設置できるようにしている。これによって、制御基板３３側の熱貫通部３７の位置と、絶縁シート３５側の熱伝導性液状ギャップ材を充填する開口３８の位置とを確実に対応させて組み立てられるようにしている。

端子カバー３９は、制御基板３３の裏面に固定設置され、ＰＴＣヒータ２６の電極板２８から延長されている端子２９を、制御基板３３の裏面の一辺側に直列に配列されて設けられている複数の端子台４２に対して位置決めするためのものであり、制御基板３３が仕切り壁１２の上面にネジ３６を介して締め付け固定されることにより、仕切り壁１２の開口部１７内に嵌合設置されるようになっている。該端子カバー３９は、例えば絶縁性を有するＰＢＴ等の樹脂材からなる一体成形品であり、開口部１７に嵌合される部分に、複数の端子２９を通す複数のスリット状の位置決め穴４１が一線状に直列に配列されている。

つまり、上記端子カバー３９の位置決め穴４１に対して、端子２９を通した状態で電極板２８、すなわちＰＴＣヒータ２６と扁平熱交チューブ２１とを多層に積層して構成される熱交換エレメント２０を、仕切り壁１２の一面側に締め付け固定することにより、ＰＴＣヒータ２６および電極板２８を位置ずれのない状態として組み付けし、電極板２８から延長されている端子２９を、制御基板３３の端子台４２に対して位置決めできる構成としている。なお、端子カバー３９の位置決め穴４１が直列に配列されている部分は、強度を確保するため、波状に成形されている。

制御基板３３には、上記の如く電極板２８と一体をなす端子２９がビス４３を介して直接接続される複数の端子台４２が、一辺側に直列に配列されて設けられている。また、この端子台４２に隣接して、二又状に分岐された電源用ＨＶハーネス（Ｈｉｇｈ−Ｖｏｌｔａｇｅハーネス）４５のＰＮ端子４６がビス４７を介して接続される複数のＰＮ端子台４４が設けられているとともに、制御用ＬＶハーネス（Ｌｏｗ−Ｖｏｌｔａｇｅハーネス）４８側のコネクタ４９が接続可能なコネクタ（図示省略）が設けられている。ＰＮ端子４６は、ビス４７を通してＰＮ端子台４４に接続できるように丸形端子とされており、コネクタ４９は、上方から挿し込み接続できるようにトップ型コネクタとされている。

一方、ケーシング１１の一側面には、図２および図６に示されるように、電極板２８の端子２９を端子台４２に対してビス４３を介してビス止め接続する際、および電源用ＨＶハーネス４５のＰＮ端子（丸形端子）４６をＰＮ端子台４４に対しビス４７を介してビス止め接続する際の作業用の窓５０が開口されている。この作業窓５０は、ビス４３，４７を締め付け作業することができる程度の大きさとされている。作業窓５０には、蓋体５１がビス等を介して着脱自在に装着されている。

また、ケーシング１１の上面側開口部は、仕切り壁１２の上面に制御基板３３を設置するとともに、その制御基板３３の端子台４２に電極板２８から延長されている端子２９をビス止めして接続した後、アッパプレート１４により密閉可能とされている。アッパプレート１４は、液状ガスケット等のシール材を介してケーシング１１に密閉装着されるように構成されている。そして、このアッパプレート１４を組み付け後、アッパプレート１４のハーネス接続部５３，５４に接続されている電源用ＨＶハーネス４５および制御用ＬＶハーネス４８を、後述の如くケーシング１１内部に設置されている制御基板３３に接続できるようにしている。

アッパプレート１４は、その上面の熱媒体出・入口路１５，１６が延長されている方向と反対側のスペースに、電源用ＨＶハーネス４５および制御用ＬＶハーネス４８の接続部５３，５４が設けられたものであり、電源（バッテリー）および上位制御装置（ＥＣＵ）からの図示省略のケーブルまたはハーネスが接続可能とされている。このハーネス接続部５３，５４は、熱媒体加熱装置１０を車両に搭載する際の作業性の面から、車載状態での熱媒体加熱装置１０のケーシング１１の前面において、電源（バッテリー）および上位制御装置（ＥＣＵ）からの電力用ＨＶハーネスおよび制御用ＬＶハーネスを接続できるようにする必要がある。

このため、アッパプレート１４のハーネス接続部５３，５４に接続されるＨＶおよびＬＶハーネスを、アッパプレート１４を貫通してケーシング１１内部の制御基板３３に接続する必要がある。しかし、事前にＨＶハーネス４５およびＬＶハーネス４８を制御基板３３に接続した状態でアッパプレート１４を組み付けようとすると、組み立て性の悪化やハーネスのたるみ等の問題が生じる。そこで、本実施形態では、アッパプレート１４をケーシング１１の上面開口に液状ガスケット等を介して組み付け、ネジ止め固定した後、アッパプレート１４側に接続されているＨＶハーネス４５およびＬＶハーネス４８を制御基板３３側のＰＮ端子台４４および図示省略のコネクタに接続可能な構成としている。

つまり、本実施形態においては、ＬＶハーネス４８側のコネクタ４９として、前述したようにトップ型コネクタを用いており、このコネクタ４９をアッパプレート１４に設けられているグロメット孔５５（図２参照）から挿入し、上方から制御基板３３側のコネクタに挿し込むことにより接続した後、グロメット孔５５をグロメット５６で封鎖することによって、アッパプレート１４を組み付けた状態で、ＬＶハーネス４８を制御基板３３側にコネクタを介して接続可能としている。

また、ＨＶハーネス４５側のＰＮ端子（丸形端子）４６については、アッパプレート１４を組み付け後に、制御基板３３側のＰＮ端子台４４にビス４７を介して接続可能とするため、予め制御基板３３側のＰＮ端子台４４に対する接続位置を設定し、その設定位置にＰＮ端子４６を位置出ししておく必要がある。そこで、図４、図８および図９に示されるように、アッパプレート１４のハーネス貫通部（貫通部）５７に、２本に分かれているＨＶハーネス４５のＰＮ端子４６を所定位置に保持し、予め設定された位置に位置出しするハーネスホルダ５２を設置しており、このハーネスホルダ５２の把持部５２Ａに対して２本のＨＶハーネス４５を嵌め込むことにより、ＰＮ端子４６を設定位置に位置出し可能としている。

このように、アッパプレート１４のハーネス接続部５３，５４に接続されるケーブルまたはハーネスを介して、車載の電源およびＥＣＵから入力された電力または信号は、ＨＶハーネス４５およびＬＶハーネス４８を介してケーシング１１内部の制御基板３３に入力され、その制御信号により制御基板３３上の半導体スイッチング素子３４および制御回路を介してＰＴＣヒータ２６に電力が印加されるように構成されている。

以上に説明した熱媒体加熱装置１０において、ケーシング１１の熱媒体入口路１５から流入した熱媒体は、熱交換エレメント２０を構成する複数枚の扁平熱交チューブ２１に対して、入口ヘッダ部２２を経て扁平チューブ部２４に流通し、扁平チューブ部２４のＵターン流路内を流通する間に、ＰＴＣヒータ２６によって加熱、昇温され、出口ヘッダ部２３へと流出し、そこから熱媒体出口路１６を経て外部に送り出される流通路中を流通する構成とされている。この熱媒体加熱装置１０から流出された熱媒体は、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、暖房用に供されるようになっている。

一方、ＰＴＣヒータ２６には、アッパプレート１４のハーネス接続部５３に接続された電源用ＨＶハーネス４５からの電力が制御基板３３を経由して印加される。また、制御基板３３には、ハーネス接続部５４に接続された制御用ＬＶハーネス４８を介して制御信号が入力されており、半導体スイッチング素子３４および制御回路等を介して複数組のＰＴＣヒータ２６に印加する電力を制御し、加熱量をコントロールしている。この際、半導体スイッチング素子３４で発生した熱は、アルミダイキャスト製とされているケーシング１１の仕切り壁１２に熱伝導され、該仕切り壁１２をヒートシンクに扁平熱交チューブ２１内を流れる熱媒体を冷熱源として冷却される。

より詳細には、制御基板３３に表面実装されている半導体スイッチング素子３４で発生した熱は、熱貫通部３７を介して制御基板３３の裏面側に伝熱され、この熱貫通部３７と接触されている熱伝導性絶縁シート３５およびその開口３８に充填されている熱伝導性液状ギャップ材等の熱伝導絶縁体を介してヒートシンクである仕切り壁１２に放熱されることにより、発熱性電気部品である半導体スイッチング素子３４が、扁平熱交チューブ２１内を流れる熱媒体を冷熱源として冷却可能とされている。

斯くして、ＰＴＣヒータ２６の発熱は、熱伝導シート３０等を介して複数枚の扁平熱交チューブ２１に伝熱され、その内部を流れる熱媒体の加熱に供される。ここで、交互に多層に積層されて組み付けられる扁平熱交チューブ２１およびＰＴＣヒータ２６は、熱交押え部材３２により仕切り壁１２に対し押圧されて締付け固定されることにより互いに密着されるため、その間の接触熱抵抗が低減され、伝熱効率が向上される。従って、効率よく熱媒体を加熱することができ、熱媒体加熱装置１０の高性能化、小型コンパクト化を図ることができる。

また、熱交押え部材３２の締め付けによって、各扁平熱交チューブ２１の出・入口ヘッダ部２２，２３の連通穴周りに介装されているＯリング等のシール材２５を確実に密着させることができる。このため、各扁平熱交チューブ２１の出・入口ヘッダ部２２，２３周りのシール性を確保し、熱媒体の漏れを確実に防止することができ、これによって、熱媒体加熱装置１０の熱媒体漏れ防止に対する信頼性を高めることができる。

さらに、本実施形態では、ケーシング１１内において、仕切り壁１１の一面側に複数枚の扁平熱交チューブ２１と複数組のＰＴＣヒータ２６とを多層に積層した熱交換エレメント２０が締め付け固定され、他面側に制御基板３３が設置されるとともに、ケーシング１１の上部開口を密閉するアッパプレート１４上のハーネス接続部５３，５４に接続された電力用ＨＶハーネス４５および制御用ＬＶハーネス４８が、該アッパプレート１４を貫通して制御基板３３上のＰＮ端子台４４およびＬＶコネクタ（図示省略）に接続される構成され、そのＨＶハーネス４５側のＰＮ端子４６が、ケーシング１１の側面に開口されている作業窓５０を介してＰＮ端子台４４に接続可能とされている。

このため、ケーシング１１内の仕切り壁１２の他面側に設置されている制御基板３３側のＰＮ端子台４４に対するＨＶハーネス４５側のＰＮ端子（丸形端子）４６の接続を、ハーネス接続部５３にＨＶハーネス４５およびＬＶハーネス４８が接続されたアッパプレート１４をケーシング１１に組み付け上部開口を密閉した状態下において、ケーシング１１の側面に開口されている作業窓５０より行うことができる。従って、アッパプレート１４を貫通するＨＶハーネス４５側のＰＮ端子４６と、ケーシング１１内に設置されている制御基板３３側のＰＮ端子台４４との接続を容易化することができるとともに、ＨＶハーネス４５の長さに余裕を持たせる必要がなく（アッパプレート１４の組み付け前に、ＰＮ端子４６を制御基板３３側のＰＮ端子台４４に接続するには、ハーネス長に余裕を持たせる必要がある）、組み付け後にＨＶハーネス４５にたるみが生じることもない。

また、上記作業窓５０は、着脱自在の蓋体５１により密閉可能とされているため、装置の組み立て時、蓋体５１を取り外しておくことにより、作業窓５０をＨＶハーネス４５等の接続作業用に供することができるとともに、組み立てが終了時、作業窓５０に蓋体５１を装着することによって、ケーシング１１を密閉状態とすることができる。従って、ケーシング１１の密閉性が損なわれることがなく、その内部に設置されている制御基板３３等を適切に保護することができる。

さらに、電力用ＨＶハーネス４５側のＰＮ端子（丸形端子）４６は、アッパプレート１４のハーネス貫通部５７に設置されるハーネスホルダ５２を介して、制御基板３３側のＰＮ端子台４４に対する接続位置に位置出し可能とされている。このため、ＰＮ端子４６を接続する前にアッパプレート１４をケーシング１１に組み付けた状態としても、ＰＮ端子４６をハーネスホルダ５２により所定位置に保持し、予め設定された位置に位置出ししておくことができる。これによって、アッパプレート１４をケーシング１１に組み付けた状態下においても、ＨＶハーネス４５側のＰＮ端子４６を制御基板３３側のＰＮ端子台４４に対して作業窓５０から簡易に接続することができる。

また、本実施形態では電力用ＨＶハーネス４５側のＰＮ端子４６が、丸形端子とされており、制御基板３３側のＰＮ端子台４４にビス４７を介して接続可能とされている。このため、作業窓５０より制御基板３３側のＰＮ端子台４４に対して位置出しされたＨＶハーネス４５側の丸形端子とされているにＰＮ端子４６にビス４７を通し、それを側面側からＰＮ端子台４４にネジ込むことによりビス止め接続することができる。従って、ＨＶハーネス４５側のＰＮ端子（丸形端子）４６を制御基板３３側のＰＮ端子台４４に対して簡易にビス止め接続することができる。

さらに、本実施形態に係る車両用空調装置１によれば、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、組み立てが容易で、かつ小型高性能化された上述の熱媒体加熱装置１０によって加熱し、供給することができる。このため、車両に対する空調装置１の搭載性を向上することができるとともに、車両用空調装置１の空調性能、特に暖房性能の向上を図ることができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、図１０を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第１実施形態に対して、ＨＶハーネス４５の一部およびＰＮ端子４６をバスバー５８で構成している点が異なる。その他の点については、第１実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態では、図１０に示されるように、ＨＶハーネス４５の一部およびその先端に設けられるＰＮ端子４６をアッパプレート１４の内面に沿って配設されたバスバー５８により構成し、そのバスバー５８の先端部位をＰＮ端子４６としている。そして、バスバー５８の先端部位を、予め制御基板３３側のＰＮ端子台４４に対する接続位置に位置出しした構成としている。

上記のように、電力用ＨＶハーネス４５側のＰＮ端子４６が、アッパプレート１４の内面側に沿って配設されるバスバー５８によって構成されているため、バスバー５８自体の剛性を利用してＨＶハーネス４５側のＰＮ端子４６を制御基板３３側のＰＮ端子台４４に対する接続位置に位置出しすることができる。従って、アッパプレート１４をケーシング１１に組み付けた状態下においても、作業窓５０を介してＨＶハーネス４５側のＰＮ端子４６を制御基板３３側のＰＮ端子台４４に対して簡易接続することができる。また、バスバー５８自体の剛性で位置出しできることから、余計な部品を用いる必要がなく、構成を簡素化することができる。

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、複数枚の扁平熱交チューブ２１を多層に積層し、各々の間に複数組のＰＴＣヒータ２６を組み込んだ構成としているが、この扁平熱交チューブ２１およびＰＴＣヒータ２６は、熱媒体加熱装置１０の能力に合せて適宜増減されるものであることは云うまでもない。

また、各扁平熱交チューブ２１については、一端側に入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３が並設され、その間にＵターン流路が形成されている扁平熱交チューブ２１を用いた例について説明したが、一端側に入口ヘッダ部、他端側に出口ヘッダ部が設けられているチューブとしてもよいことは云うまでもない。この場合、ケーシング１１側に設けられる熱媒体出・入口路１５，１６も出・入口ヘッダ部に対応して左右に振り分けて設けられることになる。

さらに、上記した実施形態では、ケーシング１１をアルミダイカスト製とした例について説明したが、ケーシング１１は、ＰＰＳ等の樹脂材製としてもよい。この場合、仕切り壁１２ついては、少なくともヒートシンクを構成する部位をアルミ合金製の板材等で構成すればよい。

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 仕切り壁
１３ ボトムプレート
１４ アッパプレート
２０ 熱交換エレメント
２１ 扁平熱交チューブ
２６ ＰＴＣヒータ
４４ ＰＮ端子台
４５ 電力用ＨＶハーネス
４６ ＰＮ端子（丸形端子）
４７ ビス
４８ 制御用ＬＶハーネス
５０ 作業窓
５１ 蓋体
５２ ハーネスホルダ
５３，５４ ハーネス接続部
５７ ハーネス貫通部（貫通部）
５８ バスバー

Claims (6)

1. 内部に仕切り壁が設けられ、その上部開口および底部開口がアッパプレートおよびボトムプレートで密閉されるケーシングと、
   熱媒体が流通する複数枚の扁平熱交チューブおよび複数組のＰＴＣヒータが交互に多層に積層され、前記仕切り壁の一面側に締め付け固定される熱交換エレメントと、
   前記ＰＴＣヒータへの通電を制御する制御回路が実装され、前記仕切り壁の他面側に設置される制御基板と、を備え、
   前記アッパプレート上のハーネス接続部に接続される電力用ＨＶハーネスおよび制御用ＬＶハーネスが、該アッパプレートを貫通して前記ケーシング内の前記制御基板上のＰＮ端子台およびＬＶコネクタに接続される構成とされ、
   前記電力用ＨＶハーネス側のＰＮ端子が、前記ケーシングの側面に開口されている作業窓を介して前記ＰＮ端子台に接続可能とされていることを特徴とする熱媒体加熱装置。
2. 前記作業窓は、着脱自在の蓋体によって密閉可能とさ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。
3. 前記電力用ＨＶハーネス側のＰＮ端子は、前記アッパプレートの貫通部に設置されるハーネスホルダを介して、前記制御基板側の前記ＰＮ端子台に対する接続位置に位置出し可能とされていることを特徴とする請求項１または２に記載の熱媒体加熱装置。
4. 前記電力用ＨＶハーネス側のＰＮ端子は、丸形端子とされ、前記制御基板側の前記ＰＮ端子台にビスを介して接続可能とされていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の熱媒体加熱装置。
5. 前記電力用ＨＶハーネス側のＰＮ端子は、前記アッパプレートの内面側に沿って配設されるバスバーにより構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の熱媒体加熱装置。
6. 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、請求項１ないし５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。
   

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