JP2014224628A - 熱媒体加熱装置およびそれを用いた車両用空調装置 - Google Patents

熱媒体加熱装置およびそれを用いた車両用空調装置 Download PDF

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Abstract

【課題】扁平熱交チューブとPTCヒータとを確実に密着させ、両者間の熱伝達率を高めるとともに、扁平熱交チューブ間へのPTCヒータの組み込みを容易化し、組み立て性を向上した熱媒体加熱装置を提供することを目的とする。
【解決手段】扁平熱交チューブ14間にPTCヒータ18を交互に積層配置した熱媒体加熱装置1において、扁平熱交チューブ14は、内面にロー材がクラッドされたシート材により成形された一対の成形プレート22A,22Bを対向配置してロー付け接合したチューブとされ、その内部に、ベアのシート材で成形された同一形状の2枚の波形インナーフィン23A,23Bが重ねて挿入され、一方の波形インナーフィン23Aの一面側が一方の成形プレート22Aの内面にロー付け接合されるとともに、他方の波形インナーフィン23Bの一面側が他方の成形プレート22Bの内面にロー付け接合されることにより拡管可能な構成とされている。
【選択図】図10

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用い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の車両用空調装置にあって、暖房用の熱源となる熱媒体の加熱に、PTC素子を発熱要素とするPTCヒータを組み込んだ熱媒体加熱装置が用いられている。この熱媒体加熱装置として、例えば特許文献1,2には、内部に熱媒体が流通される流路を形成した扁平熱交チューブを複数枚積層し、その間にPTCヒータを密着させて設置することにより、PTCヒータの発熱で扁平熱交チューブ内を流通する熱媒体を加熱するようにしたものが示されている。
特許文献1,2に示すものでは、タンク部を一体に成形した複数枚の扁平熱交チューブと複数組のPTCヒータとを、タンク部間にシール材を入れながら順次積層し、ハウジング底面に対して押圧部材で押圧して締め付け固定することにより、タンク部間のシール性および扁平熱交チューブとPTCヒータ間の密着性を確保するか、もしくは複数枚の扁平熱交チューブのタンク部間をロー付けによりシールし、該チューブ間を押し広げてPTCヒータを組み込み、それをハウジング底面に対して押圧部材で押圧して締め付け固定することにより、扁平熱交チューブとPTCヒータ間の密着性を確保するようにしている。
一方、特許文献3には、一対の外殻プレートを合わせて扁平流路管を構成し、その内部にコルゲート状に成形した2枚の波形インナーフィンを重ねて挿入することにより多数の細流路を形成した扁平流路管を、熱交換対象物である電子部品を両面から挟持できるように配置した構成の積層型熱交換器、積層型冷却器が開示されている。
特開2012−214207号公報 特開2012−218557号公報 特開2011−222814号公報
特許文献1,2のものにおいて、扁平熱交チューブとPTCヒータを順次積層し、押圧して締め付け固定する構成とした場合、タンク部間にシール材を介装することが不可欠となり、シール材に対する信頼性や組み立て性に課題が残ることになる。また、タンク部間をロー付け構造とした場合、シール材を用いることによる課題は解消されるが、PTCヒータを絶縁して組み込む際、チューブ間に隙間を確保しなければならず、PTCヒータを精度よく位置決めして組み込むのは中々難しく、組み立て性に課題があった。
一方、特許文献3には、内部に波形インナーフィンを挿入配置した扁平熱交チューブを用いた積層型熱交換器であって、複数枚の扁平熱交チューブ間に熱交換対象物の電子部品を両面から挟持するように積層配置したものが開示されているが、電子部品を扁平熱交チューブ間に密着させて組み込む具体的手段、方法については何も開示されていない。電子部品が扁平熱交チューブ間への圧入により傷つかないものであれば問題ないが、絶縁シートを介してPTCヒータを組み込むには、扁平熱交チューブ間に一定の隙間を確保しなければならず、絶縁シート等を損傷することなく、PTCヒータを精度よく位置決めして組み込むのは中々難しいという課題があった。
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、積層配置された扁平熱交チューブとPTCヒータとを確実に密着させ、両者間の接触熱抵抗を低減して熱伝達率を高めるとともに、扁平熱交チューブ間へのPTCヒータの組み込みを容易化し、組み立て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用い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用い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、アルミ合金製の複数枚の扁平熱交チューブ間に、複数組のPTCヒータを交互に積層配置し、前記扁平熱交チューブ内を流通する熱媒体を加熱する熱媒体加熱装置において、前記扁平熱交チューブは、内面にロー材がクラッドされたシート材により成形された一対の成形プレートを対向配置してロー付け接合したチューブとされ、その扁平熱交チューブ内に、ベアのシート材で成形された同一形状の2枚の波形インナーフィンが重ねて挿入され、前記一方の波形インナーフィンの一面側が前記一方の成形プレートの内面にロー付け接合されるとともに、前記他方の波形インナーフィンの一面側が前記他方の成形プレートの内面にロー付け接合されることにより拡管可能な構成と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間に、複数組のPTCヒータを交互に積層配置し、扁平熱交チューブ内を流通する熱媒体を加熱する熱媒体加熱装置にあって、扁平熱交チューブが、内面にロー材がクラッドされたシート材により成形された一対の成形プレートを対向配置してロー付け接合したチューブとされ、その扁平熱交チューブ内に、ベアのシート材で成形された同一形状の2枚の波形インナーフィンが重ねて挿入され、一方の波形インナーフィンの一面側が一方の成形プレートの内面にロー付け接合されるとともに、他方の波形インナーフィンの一面側が他方の成形プレートの内面にロー付け接合されることにより拡管可能な構成とされているため、複数枚の扁平熱交チューブを、その間に電極板および絶縁シートを含むPTCヒータを挿入設置することが可能な一定の隙間を確保して配置した構成としても、複数枚の扁平熱交チューブ間にPTCヒータを交互に積層配置した後、波形インナーフィンが挿入されている扁平熱交チューブを拡管することによって、複数枚の扁平熱交チューブと複数組のPTCヒータとを密着させて設置することができる。つまり、扁平熱交チューブ内には、2枚の波形インナーフィンが挿入され、その一方の波形インナーフィンの一面側が一方の成形プレートの内面にロー付け接合されるとともに、他方の波形インナーフィンの一面側が他方の成形プレートの内面にロー付け接合されているが、波形インナーフィン同士は接合されていないことから、扁平熱交チューブ内に内圧をかけることによって扁平熱交チューブを拡管し、チューブ表面とPTCヒータとを密着させて設置することができる。従って、波形インナーフィンを挿入した高性能の扁平熱交チューブとPTCヒータとの積層構造とした熱媒体加熱装置にあって、扁平熱交チューブとPTCヒータ間の接触熱抵抗を低減して熱伝達率を向上し、熱媒体加熱装置を高性能化することができるとともに、扁平熱交チューブ間へのPTCヒータの組み込みを容易化し、組み立て性を向上することができる。
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2枚の波形インナーフィンは、前記一方の波形インナーフィンの山部および谷部が前記他方の波形インナーフィンの山部および谷部と互いに対向配置され、前記山部が各々前記一対の成形プレートの内面にロー付け接合されるとともに、前記谷部同士が直接接触されるように挿入設置されていることを特徴とする。
本発明によれば、2枚の波形インナーフィンが、一方の波形インナーフィンの山部および谷部が他方の波形インナーフィンの山部および谷部と互いに対向配置され、山部が各々一対の成形プレートの内面にロー付け接合されるとともに、谷部同士が直接接触されるように挿入設置されているため、2枚の波形インナーフィンの山部を各々一対の成形プレートの内面にロー付け接合することにより、インナーフィンとしての熱伝導機能を確保し、また、ベア材であるインナーフィンの谷部同士を接触させることにより、インナーフィン同士の接合を防止し、扁平熱交チューブの拡管性を保つことができる。従って、扁平熱交チューブを拡管してPTCヒータと密着させ、両者間の熱伝達率を向上し、熱媒体加熱装置を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2枚の波形インナーフィンは、各々前記山部と前記谷部が不等ピッチとされ、一方のピッチが他方のピッチよりも大きくされていることを特徴とする。
本発明によれば、2枚の波形インナーフィンが、各々山部と谷部が不等ピッチとされ、一方のピッチが他方のピッチよりも大きくされているため、2枚の波形インナーフィンを組み合わせる際の互いの嵌り込みを防止することができる。従って、扁平熱交チューブの組み立て時、薄板で成形された波形インナーフィンの取り扱いを容易化し、作業性を向上することができる。
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2枚の波形インナーフィン間には、マグネシウムを含むアルミ合金製の中間プレートが介在された構成とされていることを特徴とする。
本発明によれば、2枚の波形インナーフィン間に、マグネシウムを含むアルミ合金製の中間プレートが介在された構成とされているため、扁平熱交チューブを構成する成形プレートとその内部に挿入された2枚の波形インナーフィンとをロー付けする際、マグネシウムを含む中間プレートにより、垂れたロー材で2枚の波形インナーフィン同士が接合されるのを防ぐことができる。つまり、アルミのロー付けでは、表面の酸化被膜を除去するためにフラックスを用いるが、0.4wt%以上のマグネシウム(Mg)を含むアルミ材の場合、ロー付け中にMgとフラックスとが反応し、酸化被膜を除去できないため、ロー付けすることができない。従って、2枚の波形インナーフィン間にMg含有の中間プレートを介在することにより、波形インナーフィン同士の接合を防止し、扁平熱交チューブの拡管性を維持して扁平熱交チューブとPTCヒータとを確実に密着させることができる。
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、前記中間プレートは、前記扁平熱交チューブ内の流路に対して、平行方向および垂直方向共に前記2枚の波形インナーフィン同士の接触面よりも大きくされていることを特徴とする。
本発明によれば、中間プレートが、扁平熱交チューブ内の流路に対して、平行方向および垂直方向共に2枚の波形インナーフィン同士の接触面よりも大きくされているため、扁平熱交チューブの内面に2枚の波形インナーフィンをロー付けする際、仮にチューブ内面のロー材が垂れたとしても、中間プレートの大きさが、2枚の波形インナーフィン同士の接触面よりも大きくされていることから、垂れたロー材が廻りこんで波形インナーフィン同士を接合してしまうことがなく、従って、波形インナーフィン同士のロー付け接合を防止し、扁平熱交チューブの拡管性を確実に維持することができる。
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2枚の波形インナーフィンは、各々前記山部のピッチが前記谷部のピッチの3倍とされ、一方の波形インナーフィンの前記山部内に、他方の波形インナーフィンの前記谷部が配置されるように重ねて挿入設置されていることを特徴とする。
本発明によれば、2枚の波形インナーフィンが、各々山部のピッチが谷部のピッチの3倍とされ、一方の波形インナーフィンの山部内に、他方の波形インナーフィンの谷部が配置されるように重ねて挿入設置されているため、2枚の波形インナーフィンの山部を各々一対の成形プレートの内面にロー付け接合することにより、インナーフィンとしての熱伝導機能を確保し、また、ベア材であるインナーフィンの山部の内面と谷部とを接触させることにより、インナーフィン同士の接合を防止し、扁平熱交チューブの拡管性を維持することができる。従って、扁平熱交チューブを拡管してPTCヒータと密着させ、両者間の熱伝達率を向上し、熱媒体加熱装置を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2枚の波形インナーフィンは、前記山部および前記谷部同士が互いに同方向に重ね合わせて挿入設置され、前記一方の波形インナーフィンの前記山部が前記一方の成形プレートの内面にロー付け接合されるとともに、前記他方の波形インナーフィンの前記谷部が前記他方の成形プレートの内面にロー付け接合された構成とされていることを特徴とする。
本発明によれば、2枚の波形インナーフィンが、山部および谷部同士が互いに同方向に重ね合わせて挿入設置され、一方の波形インナーフィンの山部が一方の成形プレートの内面にロー付け接合されるとともに、他方の波形インナーフィンの谷部が他方の成形プレートの内面にロー付け接合された構成とされているため、一方の波形インナーフィンの山部を一方の成形プレートの内面にロー付け接合し、また、他方の波形インナーフィンの谷部を他方の成形プレートの内面にロー付け接合することにより、インナーフィンとしての熱伝導機能を確保するとともに、ベア材であるインナーフィン同士の合わせ面での接合を防止し、扁平熱交チューブの拡管性を維持することができる。従って、扁平熱交チューブを拡管してPTCヒータと密着させ、両者間の熱伝達率を向上し、熱媒体加熱装置を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の中の最上段および最下段に配置され、片面のみが前記PTCヒータに接触される前記扁平熱交チューブは、前記PTCヒータに対する非接触側の内面に前記波形インナーフィンに代えてアルミ合金製ベア材の平板プレートが挿入設置された構成と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の中の最上段および最下段に配置され、片面のみがPTCヒータに接触される扁平熱交チューブが、PTCヒータに対する非接触側の内面に波形インナーフィンに代えてアルミ合金製ベア材の平板プレートが挿入設置された構成とされているため、PTCヒータに対する非接触側の内面に波形インナーフィンに代えてアルミ合金製ベア材の平板プレートを挿入設置することにより、PTCヒータに対する非接触側の内面に沿って流れる熱媒体を、PTCヒータと接触する面にロー付けされた波形インナーフィンに接触させて熱交換し加熱することができる。つまり、PTCヒータに対する非接触側の内面に波形インナーフィンを設けると、インナーフィン同士が拡管により離れ、非接触側の内面に沿うインナーフィン内流路を流れる熱媒体の熱交換性が低下し、効率が悪化することになるが、平板プレートに置き換えることで、扁平熱交チューブの拡管性を保持しつつ、効率の低下を防止することができる。従って、扁平熱交チューブとPTCヒータとを密着させ、両者間の熱伝達率を向上させることにより、熱媒体加熱装置を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、前記平板プレートの熱媒体流れ方向に沿う端部の長さが、前記波形インナーフィンに対し長くされていることを特徴とする。
本発明によれば、平板プレートの熱媒体流れ方向に沿う端部の長さが、波形インナーフィンに対し長くされているため、その長くした部分により、扁平熱交チューブ内面のロー材がロー付け時に、平板プレートと波形インナーフィンとの合わせ面に廻り込むことによる合わせ面の接合を防止することができる。従って、扁平熱交チューブの拡管性を確実に維持し、扁平熱交チューブとPTCヒータとを密着させ、両者間の熱伝達率を向上させることができる。
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、前記平板プレートの端部に、前記波形インナーフィンの位置決め用の凸部が設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、平板プレートの端部に、波形インナーフィンの位置決め用の凸部が設けられているため、扁平熱交チューブを構成する一対の成形プレート内に平板プレートおよび波形インナーフィンを組み込む際の位置ずれを防止し、波形インナーフィンを正位置に組み込むことができる。従って、ロー材による平板プレートと波形インナーフィンとの合わせ面の接合を確実に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、空気流路中に配設されている放熱器に対して、上述のいずれかの熱媒体加熱装置により加熱された熱媒体が循環可能な構成とされているため、空気流路中に配設されている放熱器に対して供給される熱媒体を、波形インナーフィンを挿入した高性能の扁平熱交チューブとPTCヒータとを積層構造としたものであって、扁平熱交チューブとPTCヒータ間の接触熱抵抗を低減して熱伝達率を向上し、高性能化した熱媒体加熱装置により加熱して供給することができる。従って、車両用空調装置の空調性能、特にHV車やEV車における暖房性能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、複数枚の扁平熱交チューブを、その間に電極板および絶縁シートを含むPTCヒータを挿入設置することが可能な一定の隙間を確保して配置した構成としても、複数枚の扁平熱交チューブ間にPTCヒータを交互に積層配置した後に、波形インナーフィンが挿入されている扁平熱交チューブを拡管することにより、複数枚の扁平熱交チューブと複数組のPTCヒータとを密着させて設置することができる。つまり、扁平熱交チューブ内には、2枚の波形インナーフィンが挿入され、その一方の波形インナーフィンの一面側が一方の成形プレートの内面にロー付け接合されるとともに、他方の波形インナーフィンの一面側が他方の成形プレートの内面にロー付け接合されているが、波形インナーフィン同士は接合されていないことから、扁平熱交チューブ内に内圧をかけることにより扁平熱交チューブを拡管し、チューブ表面とPTCヒータとを密着させて設置することができるため、波形インナーフィンを挿入した高性能の扁平熱交チューブとPTCヒータとの積層構造とした熱媒体加熱装置にあって、扁平熱交チューブとPTCヒータ間の接触熱抵抗を低減して熱伝達率を向上し、熱媒体加熱装置を高性能化することができるとともに、扁平熱交チューブ間へのPTCヒータの組み込みを容易化し、組み立て性を向上することができる。
さらに、本発明の車両用空調装置によると、空気流路中に配設されている放熱器に対して供給される熱媒体を、波形インナーフィンを挿入した高性能の扁平熱交チューブとPTCヒータとの積層構造とした熱媒体加熱装置で、扁平熱交チューブとPTCヒータ間の接触熱抵抗を低減して熱伝達率を向上し、高性能化した熱媒体加熱装置により加熱して供給することができるため、車両用空調装置の空調性能、特にHV車やEV車における暖房性能を向上することができる。
本発明の第1実施形態に係る熱媒体加熱装置の外観斜視図である。 図1に示す熱媒体加熱装置の分解斜視図である。 図1に示す熱媒体加熱装置の縦断面図である。 図1に示す熱媒体加熱装置の熱交換エレメントの側面図である。 図4に示す熱交換エレメントの分解斜視図である。 図4に示す熱交換エレメントの熱媒体出入口パイプ取り出し部の拡大断面図である。 図4に示す熱交換エレメントの扁平熱交チューブ、熱媒体出入口ヘッダおよび熱媒体出入口パイプの平面図である。 図7に示す扁平熱交チューブ、熱媒体出入口ヘッダおよび熱媒体出入口パイプのチューブ長手方向の側面図である。 図7に示す扁平熱交チューブ、熱媒体出入口ヘッダおよび熱媒体出入口パイプの左側面図である。 図7に示す扁平熱交チューブ、熱媒体出入口ヘッダおよび熱媒体出入口パイプの分解斜視図である。 図7に示す扁平熱交チューブの断面図である。 本発明の第2実施形態に係る扁平熱交チューブの断面図である。 本発明の第3実施形態に係る扁平熱交チューブの断面図である。 本発明の第4実施形態に係る扁平熱交チューブの断面図である。 図14に示す扁平熱交チューブの部分拡大図である。 本発明の第5実施形態に係る扁平熱交チューブの部分断面図である。
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11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の外観斜視図、図2には、その分解斜視図、図3には、縦断面図が示されている。
熱媒体加熱装置1は、EV車やHV車等に適用される車両用空調装置において、暖房用の熱源となる熱媒体を加熱するためのものであり、車両用空調装置を構成する放熱器との間で熱媒体ポンプを介して熱媒体が循環されるように構成されている。この熱媒体加熱装置1は、箱形形状のハウジング2を備えている。
箱形形状のハウジング2は、一側面が後述する熱媒体出入口パイプ15,16(単に出入口パイプと称することもある。)がシール状態で貫通される貫通穴6,7が設けられているパイプ貫通面5とされており、このパイプ貫通面5の上方部からその対向面8の下方部に向って斜めに設けられているパーティングラインPLに沿って上下に2分割された樹脂製のロアーハウジング3とアッパーハウジング4とから構成されている。アッパーハウジング4は、内装部品が組み付けられたロアーハウジング3に対して、液状ガスケット等を介してネジで締め付け固定され、密閉構造のハウジング2とされるようになっている。
ロアーハウジング3の他の一側面9には、後述するHVハーネス48およびLVハーネス49を貫通する貫通穴10を備えたハーネス貫通部(貫通部)11が設けられている。また、ロアーハウジング3の底面には、後述する熱交換エレメント12をネジ等で締め付け固定するための複数のボス部3Aが設けられ、パイプ貫通面5には、貫通穴6,7に熱媒体出入口パイプ15,16を貫通後、貫通穴6,7を密閉シールするためのシール部材53等を締め付け固定するための複数のボス部3Bが一体成形により設けられているものとする。
ハウジング2の内部には、出入口パイプ15,16を介して流通される熱媒体と熱交換され、それを加熱する熱交換エレメント12と、この熱交換エレメント12を構成するPTCヒータ18に印加される電力を制御する制御基板13とが収容設置されている。熱交換エレメント12は、図4,5に示されるように、複数枚(本実施形態の場合、4枚)の扁平熱交チューブ14と、この複数枚の扁平熱交チューブ14が所定の間隔で接続されるとともに、一対の熱媒体出入口パイプ15,16が接続され、ロー付け接合により一体化されている熱媒体出入口ヘッダ17と、複数枚の扁平熱交チューブ14間に組み込まれる複数組のPTCヒータ18とから構成されている。
この熱交換エレメント12は、図7ないし図9に示されるように、一端に設けられた熱媒体入口19から流入した熱媒体が他端側でUターンして一端側に設けられた熱媒体出口20に戻るUターン流路21が形成されている扁平熱交チューブ14を複数枚(4枚)備えており、その4枚の扁平熱交チューブ14を所定の間隔で上下4段に、各々の熱媒体入口19および熱媒体出口20を熱媒体出入口ヘッダ17にロー付けして接続し、各扁平熱交チューブ14と熱媒体出入口ヘッダ17とを一体化した構成としている。
各扁平熱交チューブ14は、図10および図11に示されるように、凹状にUターン流路21を成形したアルミ合金製の上下一対の成形プレート22A,22Bを突き合わせて対向配置し、そのUターン流路21の直線部分にアルミ合金製の薄板を波形に成形した同一形状の波形インナーフィン23A,23Bを2枚重ねにして挿入することにより、一体にロー付け接合したものであり、Uターン流路21のUターン部位には、成形プレート22A,22Bの内面側に突出されたU字形をなすリブ24が一体成形された構成とされている。
扁平熱交チューブ14は、成形プレート22A,22Bを内面側のみにロー材をクラッドしたクラッド材を用いて成形し、全ての波形インナーフィン23A,23Bをベア材で成形したものであり、2枚の波形インナーフィン23A,23Bを重ねて挿入し、一方の波形インナーフィン23Aの一面側を一方の成形プレート22Aの内面にロー付け接合するとともに、他方の波形インナーフィン23Bの一面側を他方の成形プレート22Bの内面にロー付け接合した構成のチューブとされており、中央合わせされた2枚の波形インナーフィン23A,23B同士は接合されず、後述する扁平熱交チューブ14の拡管時、チューブ自体がインナーフィンの挿入にも拘らず容易に拡管可能な構成とされている。
より具体的には、2枚の波形インナーフィン23A,23Bは、図11に示されているように、一方の波形インナーフィン23Aの山部23Cと谷部23Dが、他方の波形インナーフィン23Bの山部23Cと谷部23Dと対向配置され、各々の波形インナーフィン23A,23Bの山部23Cが成形プレート22A,22Bの内面にロー付け接合されるとともに、谷部23D同士が直接接触されるように挿入設置されており、2枚の波形インナーフィン23A,23B同士は、ロー付けされず非接合状態とされている。また、波形インナーフィン23A,23Bは、山部23Cと谷部23DのピッチP1,P2が等ピッチ(P1=P2)とされている。
熱媒体出入口ヘッダ17は、熱媒体入口パイプ15から流入した熱媒体を複数枚の扁平熱交チューブ14に分配し、各扁平熱交チューブ14内を流通する間にPTCヒータ18により加熱された熱媒体を合流して熱媒体出口パイプ16に流出させるものであり、上記のように、一対の熱媒体出入口パイプ15,16および複数枚の扁平熱交チューブ14とロー付け接合されることによって一体化されている。
この熱媒体出入口ヘッダ17は、図10に示されるように、外面にロー材がクラッドされたアルミ合金製の板材を成形したヘッダプレート25と、このヘッダプレート25と結合され、仕切壁で区画された一対の入口ヘッダタンク部28と出口ヘッダタンク部29とを形成するアルミ合金製の外面にロー材がクラッドされたヘッダタンク部材27と、熱媒体出入口パイプ15,16を接続する一対の接続口33,34を備え、ヘッダタンク部材27の外面側に、アルミ合金製のめがね形状とされたパイプ接続部材32が結合されて一体化された構成とされている。
ヘッダプレート25には、複数枚(4枚)の扁平熱交チューブ14の熱媒体入口19および熱媒体出口20を挿入して接続するための接続穴26が、左右2列、各列4段に設けられている。また、ヘッダタンク部材27の入口ヘッダタンク部28には、熱媒体入口パイプ15と連通する熱媒体入口30が設けられ、出口ヘッダタンク部29には、熱媒体出口パイプ16と連通する熱媒体出口31が設けられている。さらに、パイプ接続部材32には、一対の接続口33,34が設けられるほか、各々の接続口33,34の上部から上方に延出された水温センサ設置片35A,35Bと、後述する基板台36の脚部42に設けられている固定部42Aに対してネジ止め固定されるフランジ部36A,36Bが一体に設けられている。
熱媒体出入口パイプ15,16は、所定長さの円筒状のパイプであり、熱媒体出入口ヘッダ17側のパイプ接続部材32に設けられている一対の接続口33,34およびヘッダタンク部材27の熱媒体入口30および熱媒体出口31に一端が挿入され、ロー付け接続されるようになっている。
なお、上記した扁平熱交チューブ14の各構成部品間、熱媒体出入口ヘッダ17の各構成部品間、扁平熱交チューブ14と熱媒体出入口ヘッダ17間および熱媒体出入口ヘッダ17と熱媒体出入口パイプ15,16間は、それぞれロー付けにより結合されるが、そのロー付けは、冶具を用いて各構成部品を上記の如く仮組み立てした後、一括して炉中ロー付けすればよい。
熱交換エレメント12は、上記により図7ないし図9に示される如く、一体化された扁平熱交チューブ14、熱媒体出入口パイプ15,16および熱媒体出入口ヘッダ17に対して、PTCヒータ18を組み込むことにより、サブアセンブリされたものである。PTCヒータ18自体は、公知のものでよく、PTC素子の上下面を2枚の電極板37,38で上下から挟んだ構成とされており、所定の間隔を隔てて設けられている扁平熱交チューブ14間の所定の位置に位置決めピン等を介して位置決めされた状態で、図4および図5に示されるように、絶縁シート(図示省略)を介して挿入設置されるようになっている。
PTCヒータ18の各電極板37,38からは、一定の幅を有する板状の端子39が延出されており、その端子39は、それぞれ屈曲されて上方に延長され、後述する制御基板13の下面の一辺側に並設されている複数の端子台46に対して、直接ネジ止め固定されることにより接続されるようになっている。
上記の熱交換エレメント12は、図4および図5に示されるように、最下層の扁平熱交チューブ14の下面に設置された矩形状の押え板40と、該押え板40上に4コーナ部に設けられている所定長さの脚部42を介して固定設置されるアルミダイキャスト製の基板台41との間に組み込まれ、その上下面を冶具で固定した状態で各扁平熱交チューブ14内に水圧等をかけることにより、各扁平熱交チューブ14を拡管し、各PTCヒータ18と各扁平熱交チューブ14との表面同士が互いに密着状態とされるようになっている。
基板台41は、押え板40や扁平熱交チューブ14および制御基板13と平面面積が略同一の矩形形状とされ、4コーナ部に下方に延長された所定長さの脚部42を備えた構成とされるとともに、その上面に制御基板13を締め付け固定するためのボス部43が4箇所に設けられた構成とされている。この基板台41上のボス部43にネジ等で固定設置される制御基板13は、PTCヒータ18に印加される電力を制御する制御回路44が実装されたものであり、ハーネス貫通部(貫通部)11に固定設置されるコネクタ47を介してHVハーネス48およびLVハーネス49が接続可能とされている。
また、制御基板13には、パイプ接続部材32に一体に設けられている水温センサ設置片35,36に設置された入口側および出口側の水温センサ50,51からの検出信号がハーネス52を介して入力されるようになっている。さらに、制御基板13には、その下面側に制御回路44を構成するIGBT等の複数個のパワートランジスタ45が設置されているとともに、その一辺に沿ってPTCヒータ18の電極板37,38から延長された端子39を接続する複数個の端子台46が設置されている。
制御基板13は、基板台41上に設置されることによりサブアセンブリされる際、発熱部品であるIGBT等のパワートランジスタ45が、扁平熱交チューブ14の上面に設置されているアルミ合金材製の基板台41に接触されて設置されることにより、基板台41をヒートシンクとして冷却可能とされており、また、端子台46には、電極板37,38から延長された端子39がネジ等を介して直接接続されるようになっている。
上記の熱媒体加熱装置1は、図2に示されるように、HVハーネス48およびLVハーネス49を貫通穴10に貫通させ、そのコネクタ47をロアーハウジング3側のハーネス貫通部11に液状ガスケットを塗布してネジ止め固定した後、予めサブアセンブリされた熱交換エレメント12および制御基板13をロアーハウジング3上に、熱媒体出入口パイプ15,16をパイプ貫通面5に設けられている貫通穴6,7に水平方向から挿入して組み込み、ロアーハウジング3の底面に設けられている複数のボス部3Aにネジ等で締め付け固定することにより設置されるようになっている。
パイプ貫通面5の貫通穴6,7に挿通された熱媒体の出入口パイプ15,16は、外端部側から出入口パイプ15,16の外周にグロメット等のシール部材53を挿入し、そのシール部材53をボス部3Bに対してネジ等で締め付け固定することにより貫通穴6,7をシール状態として貫通され、ハウジング2の一側面から外部に突出されるように構成されている。
また、サブアセンブリされた熱交換エレメント12および制御基板13を、上記の如くロアーハウジング3上に組み込んだ後、制御基板13に対して、HVハーネス48およびLVハーネス49、水温センサ50,51からのハーネス52をそれぞれ接続することによって、制御基板13に対する電気系統の接続を行うようにしている。そして、それらの接続が完了後、ロアーハウジング3に液状ガスケットを塗布し、アッパーハウジング4をネジ等で締め付け固定することにより、ハウジング2を密閉するようにしている。
なお、上記実施形態では、制御基板13を基板台41上に設置してサブアセンブリする際に、その端子台46に電極板37,38から延長された端子39を接続するようにしているが、制御基板13にハーネス類を接続する際、同時に端子39を端子台46に接続するようにしてもよい。また、上記実施形態では、扁平熱交チューブ14間にPTCヒータ18が挿入設置された熱交換エレメント12を押え板40と基板台41間に組み込んだ状態で、上下面を冶具で固定して扁平熱交チューブ14を拡管し、扁平熱交チューブ14とPTCヒータ18とを密着状態とするようにしているが、以下のようにしてもよい。
PTCヒータ18を挿入設置してサブアセンブリした熱交換エレメント12をロアーハウジング3の底面上に直接組み込み、基板台41をロアーハウジング3の底面に固定設置した状態で、扁平熱交チューブ14内に水圧等をかけることにより、各扁平熱交チューブ14を拡管し、扁平熱交チューブ14とPTCヒータ18とを密着状態とした後、基板台41上に制御基板13を組み込むようにしてもよく、これによっても、上記実施形態と同様の結果が得られる。
以上に説明の構成により、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
ポンプを介して上記熱媒体加熱装置1に循環された熱媒体は、熱交換エレメント12の入口パイプ15から熱媒体出入口ヘッダ17の入口ヘッダタンク部28に流入し、4枚の扁平熱交チューブ14に分配され、そのUターン流路21内を流通する間にPTCヒータ18によって加熱、昇温される。扁平熱交チューブ14内を流通される間に加熱、昇温された熱媒体は、出口ヘッダタンク部29で合流され、出口パイプ16を経て放熱器に供給されることにより、暖房用の熱源に供される。
熱媒体加熱装置1により加熱される熱媒体の温度は、熱媒体出入口ヘッダ17に結合されたパイプ接続部材32に一体に設けられている水温センサ設置片35,36に設置されている水温センサ50,51で熱媒体の入口温度および出口温度を検出し、その検出値に応じてPTCヒータ18に対する通電電流を制御基板13で制御することにより、設定温度に調整されるようになっている。
かかる熱媒体加熱装置1において、複数枚の扁平熱交チューブ14とPTCヒータ18とにより構成される熱交換エレメント12は、Uターン流路21が形成されている複数枚の扁平熱交チューブ14と、その一端がロー付け接合により接続されるとともに、熱媒体の出入口パイプ15,16が接続されている熱媒体出入口ヘッダ17と、扁平熱交チューブ14間にそれぞれ交互に積層されている複数組のPTCヒータ18とを備えた構成とされており、それが押え板40またはロアーハウジング3の底面と基板台41との間に挟み込まれ、複数枚の扁平熱交チューブ14と複数組のPTCヒータ18とが密着された状態でハウジング2内に収容設置されるようになっている。
複数枚の扁平熱交チューブ14と複数組のPTCヒータ18とは、所定の間隔で熱媒体出入口ヘッダ17に接続された複数枚の扁平熱交チューブ14間に、微小の隙間を保った状態でPTCヒータ18(上下両面を電極板37,38で挟み、更にその両面に絶縁シートを介装した状態で)を挿入設置し、その扁平熱交チューブ14およびPTCヒータ18を押え板40と基板台41との間に挟み込み、冶具に装着した状態で扁平熱交チューブ14内に水圧等をかけて、扁平熱交チューブ14を拡管することにより、互いに密着させることができる。
このように、積層構造とされる複数枚の扁平熱交チューブ14と複数組のPTCヒータ18とを互いに密着させてハウジング2内に組み込むことができるため、その接触面での接触熱抵抗を低減し、伝熱効率を確保することができる。従って、ロー付け構造とされることにより熱媒体の漏洩のリスクのない信頼性の高い熱媒体加熱装置1であって、出入口パイプ15,16の取り出し位置の自由度が高く搭載性に優れ、かつ効率のよい高性能の熱媒体加熱装置1を提供することができる。
一方、複数枚の扁平熱交チューブ14は、内面にロー材がクラッドされたシート材により成形された一対の成形プレート22A,22Bを対向配置してロー付け接合したチューブとされ、その扁平熱交チューブ14内に、ベアのシート材で成形された同一形状の2枚の波形インナーフィン23A,23Bが重ねて挿入され、一方の波形インナーフィン23Aの一面側が一方の成形プレート22Aの内面にロー付け接合されるとともに、他方の波形インナーフィン23Bの一面側が他方の成形プレート22Bの内面にロー付け接合されることにより拡管可能な構成とされている。
このため、複数枚の扁平熱交チューブ14を、その間に電極板37,38および絶縁シート(図示省略)を含むPTCヒータ17を挿入設置することが可能な一定の隙間を確保して配置した構成としても、複数枚の扁平熱交チューブ14間にPTCヒータ18を交互に積層配置した後、波形インナーフィン23A,23Bが挿入されている扁平熱交チューブ14を拡管することによって、複数枚の扁平熱交チューブ14と複数組のPTCヒータ18とを密着させて設置することができる。
つまり、扁平熱交チューブ14内には、2枚の波形インナーフィン23A,23Bが挿入され、その一方の波形インナーフィン23Aの一面側が一方の成形プレート22Aの内面にロー付け接合されるとともに、他方の波形インナーフィン23Bの一面側が他方の成形プレート22Aの内面にロー付け接合されているが、波形インナーフィン23A,23B同士は接合されていないことから、扁平熱交チューブ14内に内圧をかけることによって扁平熱交チューブ14を拡管し、チューブ表面とPTCヒータ18とを密着させて設置することができる。
これにより、波形インナーフィン23A,23Bを挿入した高性能の扁平熱交チューブ14とPTCヒータ18との積層構造とした熱媒体加熱装置1にあって、上記の如く扁平熱交チューブ14とPTCヒータ18間の接触熱抵抗を低減して熱伝達率を向上し、熱媒体加熱装置1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14間へのPTCヒータ18の組み込みを容易化し、組み立て性を向上することができる。
さらに、本実施形態においては、2枚の波形インナーフィン23A,23Bが、一方の波形インナーフィン23Aの山部23Cおよび谷部23Dが他方の波形インナーフィン23Bの山部23Cおよび谷部23Dと互いに対向配置され、その山部23Cが各々一対の成形プレート22A,22Bの内面にロー付け接合されるとともに、谷部23D同士が直接接触されるように挿入設置されている。
このため、2枚の波形インナーフィン23A,23Bの山部23Cを各々一対の成形プレート22A,22Bの内面にロー付け接合することにより、インナーフィン23A,23Bとしての熱伝導機能を確保し、また、ベア材であるインナーフィン23A,23Bの谷部23D同士を接触させることにより、インナーフィン23A,23B同士の接合を防止し、扁平熱交チューブ14の拡管性を保つことができ、従って、扁平熱交チューブ14を拡管してPTCヒータ18と密着させ、両者間の熱伝達率を向上し、熱媒体加熱装置1を高性能化することができる。
さらに、扁平熱交チューブ14は、内面側のみにロー材がクラッドされたクラッド材とされ、この扁平熱交チューブ14が接続される熱媒体出入口ヘッダ17は、ヘッダプレート25の外面にロー材がクラッドされたクラッド材とされている。このため、ヘッダプレート25の外面にクラッドされたロー材により、各扁平熱交チューブ14を熱媒体出入口ヘッダ17に確実にロー付け接合することができる。また、扁平熱交チューブ14が内面のみにロー材がクラッドされ、外面ロー材無しのクラッド材とされていることから、扁平熱交チューブ14間にPTCヒータ18を挿入設置する際に介装される絶縁シートのロー材による損傷を防止することができる。従って、熱媒体加熱装置1の品質および信頼性の向上を図ることができる。
また、車両用空調装置の空気流路中に配設されている放熱器に対して、上述された熱媒体加熱装置1により加熱された熱媒体が循環可能な構成とされているため、空気流路中に配設されている放熱器に対して供給される熱媒体を、波形インナーフィン23A,23Bを挿入した高性能の扁平熱交チューブ14とPTCヒータ18とを積層構造としたものであって、扁平熱交チューブ14とPTCヒータ18間の接触熱抵抗を低減して熱伝達率を向上し、高性能化した熱媒体加熱装置1により加熱して供給することができる。
従って、車両用空調装置の空調性能、特にHV車やEV車における暖房性能を向上することができる。
なお、上記実施形態では、2枚の波形インナーフィン23A,23Bは、各山部23Cと谷部23DのピッチP1,P2を等ピッチ(P1=P2)としているが、これを一方のピッチを他方のピッチよりも大きくし、P1>P2またはP1<P2とすることにより不等ピッチとしてもよい。このように、2枚の波形インナーフィン23A,23Bの各山部23Cと谷部23DのピッチP1,P2を不等ピッチとし、一方のピッチを他方のピッチよりも大きくすることにより、2枚の波形インナーフィン23A,23Bを組み合わせる際の互いの嵌り込みを防止することができ、扁平熱交チューブ14の組み立て時、薄板で成形された波形インナーフィン23A,23Bの取り扱いを容易化し、作業性を向上することができる。
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について、図12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、2枚の波形インナーフィン23A,23Bの山部23Eおよび谷部23Fの構成が異なる。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。
本実施形態において、2枚の波形インナーフィン23A,23Bの山部23Eおよび谷部23Fのピッチを、図12に示されるように、谷部23FのピッチP4に対して山部23EのピッチP3を3倍のピッチP3とし、一方の波形インナーフィン23A,23Bの山部23E内に、他方の波形インナーフィン23A,23Bの谷部23Fが配置されるように重ねて挿入設置した構成としている。
上記構成とすることによっても、2枚の波形インナーフィン23A,23Bの山部23Eを各々一対の成形プレート22A,22Bの内面にロー付け接合することにより、インナーフィン23A,23Bとしての熱伝導機能を確保し、ベア材であるインナーフィン23A,23Bの山部23Eの内面と谷部23Fとを接触させることにより、インナーフィン23A,23B同士の接合を防止し、扁平熱交チューブ14の拡管性を維持することができる。従って、扁平熱交チューブ14を上述のとおり拡管してPTCヒータ18と密着させ、両者間の熱伝達率を向上し、熱媒体加熱装置1を高性能化することができる。
[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態について、図13を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第1および第2実施形態に対して、2枚の波形インナーフィン23A,23Bの重ね方が異なる。その他の点は、第1および第2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、2枚の波形インナーフィン23A,23Bが、図13に示されるように、山部23Gおよび谷部23H同士が互いに同方向に重ね合わせて挿入設置され、一方の波形インナーフィン23Aの山部23Gが一方の成形プレート22Aの内面にロー付け接合されるとともに、他方の波形インナーフィン23Bの谷部23Hが他方の成形プレート22Bの内面にロー付け接合された構成とされている。
このように、波形インナーフィン23A,23Bの山部23Gおよび谷部23H同士を互いに同方向に重ね合わせて挿入設置し、一方の波形インナーフィン23Aの山部23Gを一方の成形プレート22Aの内面にロー付け接合し、また、他方の波形インナーフィン23Bの谷部23Hを他方の成形プレート22Bの内面にロー付け接合した構成とすることにより、インナーフィン23A,23Bとしての熱伝導機能を確保するとともに、ベア材であるインナーフィン23A,23B同士の合わせ面での接合を防止し、扁平熱交チューブ14の拡管性を維持することができる。従って、扁平熱交チューブ14を拡管してPTCヒータ18と密着させ、両者間の熱伝達率を向上し、熱媒体加熱装置1を高性能化することができる。
[第4実施形態]
次に、本発明の第4実施形態について、図14および図15を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第1ないし第3実施形態に対して、複数枚の扁平熱交チューブ14の中の最上段と最下段の扁平熱交チューブ14A,14Bの構成を変更している点が異なる。その他の点は、第1ないし第3実施形態と同様であるので説明は省略する。
扁平熱交チューブ14とPTCヒータ18とを積層構造とした熱媒体加熱装置1においては、複数枚の扁平熱交チューブ14の中の最上段および最下段の扁平熱交チューブ14A,14Bは、片面のみがPTCヒータ18と接触されることになる。このため、扁平熱交チューブ14のPTCヒータ18に対して非接触となる側の内面に波形インナーフィン23Aを設けると、インナーフィン23A,23B同士が拡管により離れ、非接触側の内面に沿うインナーフィン23A内の流路を流れる熱媒体の熱交換性が低下し、効率が悪化することになる。
そこで、本実施形態においては、図14に示されるように、複数枚の扁平熱交チューブ14の中の最上段および最下段に配置され、片面のみがPTCヒータ18に接触される扁平熱交チューブ14A,14Bについて、PTCヒータ18に対する非接触側の内面に波形インナーフィン23Aに代え、アルミ合金製のベア材からなる平板プレート60を挿入設置した構成としている。平板プレート60は、ベア材とされているため、扁平熱交チューブ14A,14Bの成形プレート22A内面にロー付け接合されるが、波形インナーフィン23Bに対しては、接合されることはなく、従って、扁平熱交チューブ14A,14Bの拡管性を維持することができる。
また、上記平板プレート60の熱媒体流れ方向に沿う端部の長さを、図15に示されるように、波形インナーフィン23Bの長さに対し、所定寸法だけ長くした構成とするとともに、その所定寸法だけ長くした平板プレート60の端部に、波形インナーフィン23Bの位置決め用の凸部61を設けた構成としている。
上記のように、最上段および最上段に配置される扁平熱交チューブ14A,14BのPTCヒータに対する非接触側の内面に波形インナーフィン23Aに代えてアルミ合金製ベア材の平板プレート60を挿入設置することにより、PTCヒータ18に対する非接触側の内面に沿って流れる熱媒体を、PTCヒータ18と接触する面にロー付けされた波形インナーフィン23Bに接触させて熱交換し加熱することができる。つまり、PTCヒータ18に対する非接触側の内面に波形インナーフィン23Aを設けると、インナーフィン23A,23B同士が拡管により離れ、非接触側の内面に沿うインナーフィン23A内の流路を流れる熱媒体の熱交換性が低下し、効率が悪化することになる。
しかるに、インナーフィン23Aを平板プレート60に置き換えることにより、扁平熱交チューブ14A,14Bの拡管性を保持しながら、熱交換効率の低下を防止することができる。このため、扁平熱交チューブ14A,14BとPTCヒータ18とを互いに密着させ、両者間の熱伝達率を向上させることができ、従って、熱媒体加熱装置1の高性能化を図ることができる。
また、平板プレート60の熱媒体流れ方向に沿う端部の長さが、波形インナーフィン23Bに対し長くされているため、その長くした部分により、扁平熱交チューブ14内面のロー材がロー付け時に、平板プレート60と波形インナーフィン23Bとの合わせ面に廻り込み、両者の合わせ面がロー付け接合されるのを防ぐことができる。従って、扁平熱交チューブ14A,14Bの拡管性を確実に維持し、扁平熱交チューブ14A,14BとPTCヒータ18とを密着させ、両者間の熱伝達率を向上させることができる。
さらに、平板プレート60の端部に、波形インナーフィン23Bの位置決め用の凸部61を設けているため、扁平熱交チューブ14A,14Bを構成する一対の成形プレート22A,22B内に平板プレート60および波形インナーフィン23Bを組み込む際の位置ずれを防止し、波形インナーフィン23Bを正位置に組み込むことができる。従って、ロー材による平板プレート60と波形インナーフィン23Bとの合わせ面の接合を確実に防止することができる。
[第5実施形態]
次に、本発明の第5実施形態について、図16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、2枚の波形インナーフィン23A,23B間に中間プレート63を介在している点が異なる。その他の点は、第1実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態においては、2枚の波形インナーフィン23A,23B間に、マグネシウム(Mg)を0.4wt%以上含むアルミ合金製の中間プレート62を介在し、その中間プレート62を、扁平熱交チューブ14内のUターン流路21に対して、平行方向および垂直方向共に2枚の波形インナーフィン23A,23B同士の接触面よりも大きくした構成としている。
このように、2枚の波形インナーフィン23A,23B間に、マグネシウムを含むアルミ合金製の中間プレート62を介在することにより、扁平熱交チューブ14を構成する一対の成形プレート22A,22Bとその内部に挿入されている2枚の波形インナーフィン23A,23Bとをロー付けする際、マグネシウムを含む中間プレート62によって垂れたロー材で2枚の波形インナーフィン23A,23B同士がロー付け接合されるのを防止することができる。
つまり、アルミのロー付けに際しては、表面の酸化被膜を除去するためにフラックスを用いるが、0.4wt%以上のMgを含むアルミ材の場合、ロー付け中にMgとフラックスとが反応し、酸化被膜を除去できないため、ロー付けすることができない。従って、2枚の波形インナーフィン23A,23B間にMg含有の中間プレート62を介在することにより、波形インナーフィン23A,23B同士の接合を防止し、扁平熱交チューブ14の拡管性を維持して扁平熱交チューブ14とPTCヒータ18とを確実に密着させることができる。
また、中間プレート62は、扁平熱交チューブ14内のUターン流路21に対して、平行方向および垂直方向共に2枚の波形インナーフィン23A,23B同士の接触面よりも大きくされているため、扁平熱交チューブ14の内面に波形インナーフィン23A,23Bをロー付けする際、仮にチューブ内面のロー材が図17中に矢印で示すように垂れたとしても、中間プレート62の大きさが、2枚の波形インナーフィン23A,23B同士の接触面よりも大きくされていることから、垂れたロー材が廻りこんで波形インナーフィン23A,23B同士を接合してしまうことがなく、波形インナーフィン23A,23B同士のロー付け接合を防止し、扁平熱交チューブ14の拡管性を維持することができる。
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、上記実施形態では、扁平熱交チューブ14を4層に設け、その間にPTCヒータ18を挿入設置したものについて説明したが、扁平熱交チューブ14は3枚以下、5枚以上としてもよいことはもちろんである。
また、扁平熱交チューブ14のUターン部は、別体で構成したものを一体的に結合した構成としてもよい。
さらに、上記実施形態では、扁平熱交チューブ14を、Uターン流路21を形成した片側ヘッダ構造の扁平熱交チューブとしたが、両端ヘッダ構造の扁平熱交チューブを用いた構成としてもよく、また、扁平熱交チューブ14に挿入設置される波形インナーフィン23A,23Bの山部、谷部の形状についても、台形形状の山部、谷部や、なだらかな山形の山部、谷部に限らず、他の様々な形状の山部、谷部を有する波形インナーフィンとすることができる。また、上記実施形態では、ロアーハウジング3およびアッパーハウジング4を樹脂製としたが、必ずしも樹脂製に限定されるものではない。
1 熱媒体加熱装置
14 扁平熱交チューブ
14A,14B 最上段および最下段の扁平熱交チューブ
18 PTCヒータ
22A,22B 成形プレート
23A,23B 波形インナーフィン
23C,23E,23G 山部
23D,23F,23H 谷部
60 平板プレート
61 位置決め用の凸部
62 中間プレート
P1,P3 山部のピッチ
P2,P4 谷部のピッチ

Claims (11)

  1. アルミ合金製の複数枚の扁平熱交チューブ間に、複数組のPTCヒータを交互に積層配置し、前記扁平熱交チューブ内を流通する熱媒体を加熱する熱媒体加熱装置において、
    前記扁平熱交チューブは、内面にロー材がクラッドされたシート材により成形された一対の成形プレートを対向配置してロー付け接合したチューブとされ、
    その扁平熱交チューブ内に、ベアのシート材で成形された同一形状の2枚の波形インナーフィンが重ねて挿入され、前記一方の波形インナーフィンの一面側が前記一方の成形プレートの内面にロー付け接合されるとともに、前記他方の波形インナーフィンの一面側が前記他方の成形プレートの内面にロー付け接合されることにより拡管可能な構成とされていることを特徴とする熱媒体加熱装置。
  2. 前記2枚の波形インナーフィンは、前記一方の波形インナーフィンの山部および谷部が前記他方の波形インナーフィンの山部および谷部と互いに対向配置され、前記山部が各々前記一対の成形プレートの内面にロー付け接合されるとともに、前記谷部同士が直接接触されるように挿入設置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2枚の波形インナーフィンは、各々前記山部と前記谷部が不等ピッチとされ、一方のピッチが他方のピッチよりも大きく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。
  4. 前記2枚の波形インナーフィン間には、マグネシウムを含むアルミ合金製の中間プレートが介在された構成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. 前記中間プレートは、前記扁平熱交チューブ内の流路に対して、平行方向および垂直方向共に前記2枚の波形インナーフィン同士の接触面よりも大きくされていることを特徴とする請求項4に記載の熱媒体加熱装置。
  6. 前記2枚の波形インナーフィンは、各々前記山部のピッチが前記谷部のピッチの3倍とされ、一方の波形インナーフィンの前記山部内に、他方の波形インナーフィンの前記谷部が配置されるように重ねて挿入設置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。
  7. 前記2枚の波形インナーフィンは、前記山部および前記谷部同士が互いに同方向に重ね合わせて挿入設置され、前記一方の波形インナーフィンの前記山部が前記一方の成形プレートの内面にロー付け接合されるとともに、前記他方の波形インナーフィンの前記谷部が前記他方の成形プレートの内面にロー付け接合された構成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。
  8. 前記複数枚の扁平熱交チューブの中の最上段および最下段に配置され、片面のみが前記PTCヒータに接触される前記扁平熱交チューブは、前記PTCヒータに対する非接触側の内面に前記波形インナーフィンに代えてアルミ合金製ベア材の平板プレートが挿入設置された構成とされていることを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載の熱媒体加熱装置。
  9. 前記平板プレートの熱媒体流れ方向に沿う端部の長さが、前記波形インナーフィンに対し長くされていることを特徴とする請求項8に記載の熱媒体加熱装置。
  10. 前記平板プレートの端部に、前記波形インナーフィンの位置決め用の凸部が設けられていることを特徴とする請求項9に記載の熱媒体加熱装置。
  11. 空気流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10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。
JP2013103156A 2013-05-15 2013-05-15 熱媒体加熱装置およびそれを用いた車両用空調装置 Pending JP2014224628A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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