JP2015116906A - 車両用冷媒加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シール機能を確保するに好適なシール構造を備える車両用冷媒加熱装置を提供する。【解決手段】タンク本体６ａ内に挿入される挿入部材（電気ヒータ５ｄや電気ヒータ５ｄ若しくは冷媒の温度を検出する温度センサ２３、バイメタルスイッチ２２、３２）の取付部材３５をタンクの容器壁としての蓋体６ｂを貫通する取付穴６０に貫通させて取付ける。そして、取付穴６０と取付部材３５との隙間空間４０を、容器内側に対して遮断するＯリング３８ａと、容器外側に対して遮断するＯリング３８ｂと、を備え、容器壁には、この隙間空間４０を容器外側空間に連通させる連通孔７０が形成されている。【選択図】図７

Description

本発明は、電気ヒータにより冷媒を暖める車両用冷媒加熱装置に関するものである。

従来から冷媒を加熱する電気ヒータを備えた冷媒加熱装置が知られている（特許文献１参照）。これは、流体としての水を加熱する発熱体としてのシーズヒータと、シーズヒータの外周を囲って流路を構成するケースと、を備える。そして、発熱体の外周に設けた流路に流れ方向を旋回方向に変換する螺旋状のガイドを設置することで、流路を流れる水の流速を早くし、発熱体の表面温度を低下させている。その結果、発熱体などに堆積するスケールなどの付着量を低減することができ、小型で高効率を実現しかつ長寿命とすることができるというものである。

特開２００５−２２６８９７号公報

ところで、上記従来例では、シーズヒータの電極端子に連なる両端部を、Ｏリングによりシールしてケース両端から引出している。このように、Ｏリングのみによりシーズヒータのケース貫通部をシールする構成では、仮に、事故による外圧によってＯリングが破損すると、シール機能が低下する懸念がある。

そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものである。

本発明のある態様によれば、タンクの容器壁を貫通する取付穴に取付けられて容器内に挿入される挿入部材を備える。そして、挿入部材に設けられて取付穴に挿入固定される取付部材と、取付穴と取付部材との隙間空間を容器内側に対して遮断する第１シール部と、取付穴と取付部材との隙間空間を容器外側に対して遮断する第２シール部と、を備える。そして、容器壁には取付穴と取付部材との隙間空間を容器外側空間に連通させる連通孔が形成されることを特徴としている。

本発明の一実施形態に係る車両用冷媒加熱装置が適用される車両用空調装置の構成図である。 同じく一実施形態に係る車両用冷媒加熱装置が適用される車両用空調装置の回路図である。 第一バイメタルスイッチの通電状態を示す断面図である。 車両用空調装置の冷媒タンクの断面図である。 電気ヒータの斜視図である。 電気ヒータに対する第一バイメタルスイッチと第二バイメタルスイッチとの配置を説明する平面図である。 バイメタルスイッチの蓋体への取付例により示す取付構造の第１実施例の断面図である。 バイメタルスイッチの蓋体への取付例により示す取付構造の第２実施例の断面図である。 取付構造の組立前の状態を示す説明図である。 取付構造の組立途中の状態を示す説明図である。 取付構造の図１０に続く組立途中の状態を示す説明図である。 電気ヒータの蓋体への取付例により示す取付構造の第３実施例の断面図である。 電気ヒータの蓋体への取付例により示す取付構造の第４実施例の断面図である。 本発明の第２実施形態に係る車両用冷媒加熱装置における電気ヒータの蓋体への取付例により示す取付構造の第１実施例の断面図である。 同じく電気ヒータの蓋体への取付例により示す取付構造の第２実施例の断面図である。 同じく電気ヒータの蓋体への取付例により示す取付構造の第３実施例の断面図である。 同じく電気ヒータの蓋体への取付例により示す取付構造の第４実施例の断面図である。 同じく電気ヒータの蓋体への取付例により示す取付構造の第５実施例の断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

（第１実施形態）
以下、図１から図１０を参照して、本発明の第一実施形態に係る車両用冷媒加熱装置１００について説明する。

まず、図１を参照して、車両用冷媒加熱装置１００が適用される車両用空調装置１について説明する。

車両用空調装置１は、例えば、プラグインハイブリッド車両や、ハイブリッド車両（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ：ＨＥＶ）や電動車両（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ：ＥＶ）に搭載される空調装置である。車両用空調装置１は、空気導入口２ａを有する風路２と、空気導入口２ａから空気を導入して風路２に流すブロワユニット３と、風路２を流れる空気を冷却するとともに除湿するクーラユニット４と、風路２を流れる空気を暖めるヒータユニット５とを備える。

風路２は、車室外の外気若しくは車室内の内気のいずれか若しくは両者がミックスされた空気を、空気導入口２ａから吸込み車室内へと導入する。ブロワユニット３は、風路２に空気を流す送風装置としてのブロワ３ａを備える。ブロワユニット３は、車室外の外気を取り入れる外気取入口と車室内の内気を取り入れる内気取入口との開閉用のインテークドア（図示省略）を有する。ブロワユニット３は、外気取入口と内気取入口の開閉又は開度を調整し、車室外の外気と車室内の内気との吸込量を調整可能である。

クーラユニット４は、冷房用冷媒が循環する冷媒循環回路４ａと、電動モータ（図示省略）によって駆動されて冷媒を圧縮する電動コンプレッサ４ｂと、電動コンプレッサ４ｂによって圧縮された冷媒の熱を外部に放出して冷媒を凝縮させるコンデンサ４ｃと、凝縮した冷媒を膨張させて温度を下げる減圧弁４ｄと、膨張して温度が下がった冷媒によって風路２を流れる空気を冷却するエバポレータ４ｅとを有する。

ヒータユニット５は、冷媒が循環する冷媒循環回路５ａと、電動モータ（図示省略）によって駆動されて冷媒を循環させる電動ポンプ５ｂと、循環する冷媒から空気を除去する空気抜きタンク５ｃと、循環する冷媒を暖める電気ヒータ５ｄと、電気ヒータ５ｄによって暖められた冷媒が流通する冷媒タンク６と、電気ヒータ５ｄで暖められた冷媒によって風路２を流れる空気を暖めるヒータコア５ｅと、風路２を流れる空気のうちヒータコア５ｅに導かれる空気とヒータコア５ｅをバイパスする空気との流量を調整するミックスドア５ｆとを有する。

車両用空調装置１では、空気導入口２ａから風路２に導入された空気は、まず、ブロワ３ａによってクーラユニット４に導かれる。クーラユニット４では、風路２を流れる空気が、エバポレータ４ｅとの熱交換によって冷却されるとともに除湿される。

エバポレータ４ｅを通過した空気は、ミックスドア５ｆによって、ヒータコア５ｅに導かれる空気とヒータコア５ｅをバイパスする空気とに分けられる。ヒータコア５ｅに導かれた空気は、ヒータコア５ｅとの熱交換によって暖められる。そして、ヒータコア５ｅによって暖められた空気とヒータコア５ｅをバイパスした空気とが再び合流して、車室内に導かれる。このように、車両用空調装置１は、空気導入口２ａから風路２に導入された空気の温度と湿度とを調整して車室内に導く。

次に、図２を参照して、車両用空調装置１の電気回路１０について説明する。

図２に示すように、電気回路１０は、直流電源１１と、直流電源１１から供給ライン１２を通じて供給される電流によって作動する電気ヒータ５ｄと、を備える。また、電気回路１０は、電気ヒータ５ｄの上流と下流とに一対設けられたＩＧＢＴ２０と、直流電源１１と上流側ＩＧＢＴ２０との間の供給ライン１２に設けられる電力ヒューズ３１と、を備える。また、電気回路１０は、冷媒タンク６内の冷媒の温度を検出する水温センサ２３と、水温センサ２３が検出した冷媒の温度に基づいて、一対のドライバ２０ａに指令を出力しＩＧＢＴ２０を介して、電気ヒータ５ｄへの電流の供給を制御するコントローラ２５と、を備える。また、電気回路１０は、一対のドライバ２０ａに接続されてその出力に基づいて各ドライバ２０ａを制御する一対のバイメタルスイッチ（第一バイメタルスイッチ）２２と、バイメタルスイッチ２２に制御電流（ＤＣ１２Ｖ）を供給する電源装置２４とを備える。また、電気回路１０は、供給ライン１２における電力ヒューズ３１と上流側のＩＧＢＴ２０との間を下流側のＩＧＢＴ２０の下流に短絡可能な短絡ライン３０と、短絡ライン３０に設けられるバイメタルスイッチ（第二バイメタルスイッチ）３２とを備える。

直流電源１１は、ハイブリッド車両や電動車両などに搭載される強電バッテリである。直流電源１１の出力電圧は、３０Ｖ以上の強電である。直流電源１１からの電流は、供給ライン１２を通じて電気ヒータ５ｄに供給される。直流電源１１は、電気ヒータ５ｄとは異なる他の負荷としての電動コンプレッサ４ｂにも電流を供給する。この場合、電動コンプレッサ４ｂへの電流は、供給ライン１２における後述する電力ヒューズ３１の下流から分岐して供給される。

電気ヒータ５ｄは、通電することによって発熱する例えば、シーズヒータやカートリッジヒータやＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）ヒータである。電気ヒータ５ｄは、冷媒タンク６内に収装され、車両の暖房装置に用いられる冷媒を加熱する。水温センサ２３は、冷媒タンク６内に収容され、検出した冷媒の温度に応じた電気信号をコントローラ２５に送信する。

コントローラ２５は、冷媒の温度が適正な温度範囲よりも低い場合には、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）２０に制御電流を通電させて電気ヒータ５ｄに電流を供給するようにドライバ２０ａに指令を行う。一方、コントローラ２５は、冷媒の温度が適正な温度範囲よりも高い場合には、ＩＧＢＴ２０への制御電流を遮断して電気ヒータ５ｄに電流を供給しないようにドライバ２０ａに指令を行う。このようにして、コントローラ２５は、冷媒の温度を所望の温度に調整している。

また、電気回路１０は、電気ヒータ５ｄ自体の温度（又は冷媒タンク６内の冷媒の温度）が許容温度範囲を超えて上昇した場合に、直流電源１１から電気ヒータ５ｄに供給ライン１２を通じて供給される電流を遮断可能な安全装置として、以下に述べる第一遮断部及び第二遮断部を備える。

第一遮断部は、供給ライン１２に設けられるＩＧＢＴ２０と、ＩＧＢＴ２０を制御する制御電流を切り換えるバイメタルスイッチ（第一バイメタルスイッチ）２２及びドライバ２０ａと、ＩＧＢＴ２０に制御電流（ＤＣ１２Ｖ）を供給する電源装置２４と、により構成している。

バイメタルスイッチ２２は、通常の状態で通電状態に切り換えられているノーマルクローズタイプであり、後述するように、電気ヒータ５ｄと伝熱可能に接触している。バイメタルスイッチ２２は、電気ヒータ５ｄの温度が第一設定温度に達したときにドライバ２０ａを介して制御電流を遮断し、電気ヒータ５ｄの温度が第一設定温度と比較して低い第二設定温度に低下したときにドライバ２０ａを介して制御電流を通電させる。

第一設定温度は、冷媒タンク６内の冷媒の許容温度範囲の上限と比較して高い温度に設定される。これにより、バイメタルスイッチ２２は、コントローラ２５によるＩＧＢＴ２０の制御が正常に行われている場合には通電状態に維持される。一方、第二設定温度は、バイメタルスイッチ２２が制御電流を遮断してから冷媒タンク６内の冷媒の温度が充分に下がった場合の温度に設定される。例えば、第二設定温度は、冷媒タンク６内の冷媒の許容温度範囲の下限に設定される。

ＩＧＢＴ２０は、制御電流が遮断されると電気ヒータ５ｄへ供給される電流を遮断し、制御電流が通電すると電気ヒータ５ｄへ供給される電流を通電させる。即ち、ＩＧＢＴ２０は、水温センサ２３からの電気信号に基づいてコントローラ２５が電源装置２４からの制御電流を遮断するようにドライバ２０ａに指令を行った場合、又はバイメタルスイッチ２２によって制御電流が遮断された場合には、その機能を停止して供給ライン１２の電流の流れを遮断する。

例えば、何らかの異常によって冷媒タンク６内の冷媒の流通量が減少した場合には、電気ヒータ５ｄは、いわゆる空焚きの状態となる。この状態では、水温センサ２３が検出する冷媒の温度が上昇する前に、電気ヒータ５ｄ自体の温度が許容温度範囲を超えて上昇するおそれがある。そして、電気ヒータ５ｄの温度が上昇して第一設定温度に達した場合には、バイメタルスイッチ２２が通電状態から開放状態に切り換えられる。これにより、コントローラ２５による制御とは関係なく、ＩＧＢＴ２０への制御電流が遮断されて、供給ライン１２の電流の流れが遮断される。

その後、電気ヒータ５ｄの温度が下降して第二設定温度に低下した場合には、バイメタルスイッチ２２が開放状態から通電状態に切り換えられる。これにより、ＩＧＢＴ２０へ制御電流が通電して、供給ライン１２を通電状態に復帰させる。これにより、例えば、冷媒タンク６内の冷媒の流通量が一時的に減少して、その後もとに戻ったような場合には、再び電気ヒータ５ｄを用いて冷媒を加熱することが可能である。

なお、第一遮断部では、ＩＧＢＴ２０とバイメタルスイッチ２２とは、それぞれ二つずつ設けられている。そのため、一方のバイメタルスイッチ２２が何らかの異常によって開放状態に切り換えられなかった場合にも、他方のバイメタルスイッチ２２が開放状態に切り換えられることによって補うことができる。つまり、第一遮断部は、二重の安全装置である。

第二遮断部は、供給ライン１２における電気ヒータ５ｄの上流と下流とを短絡可能な短絡ライン３０と、直流電源１１と短絡ライン３０との間の供給ライン１２に設けられる電力ヒューズ３１と、短絡ライン３０に設けられるバイメタルスイッチ（第二バイメタルスイッチ）３２と、により構成している。

ＩＧＢＴ２０には、短絡ライン３０が短絡したときには、直流電源１１からの電流が流れない。これにより、ＩＧＢＴ２０は、短絡ライン３０が短絡したときの大電流から保護される。短絡ライン３０は、供給ライン１２の電流の流れ方向において、電力ヒューズ３１の下流かつ電気ヒータ５ｄの上流に一端３０ａが接続され、電気ヒータ５ｄの下流かつ直流電源１１の上流に他端３０ｂが接続されている。短絡ライン３０は、供給ライン１２に接続される一端３０ａと他端３０ｂとの間を接続する極めて抵抗の小さな導体である。換言すれば、短絡ライン３０が電気ヒータ５ｄの上流と下流とを短絡したときには、短絡ライン３０の抵抗は、電気ヒータ５ｄの抵抗よりも小さくなっている。

バイメタルスイッチ３２は、通常の状態で開放状態に切り換えられているノーマルオープンタイプであり、後述するように、電気ヒータ５ｄと伝熱可能に接触している。バイメタルスイッチ３２は、電気ヒータ５ｄの温度が第一設定温度と比較して高い第三設定温度に達したときに通電状態に切り換えられる。短絡ライン３０は、電気ヒータ５ｄの温度が第三設定温度未満の状態では短絡されていない。短絡ライン３０は、電気ヒータ５ｄの温度が第三設定温度に達してバイメタルスイッチ３２が通電状態に切り換えられることによって短絡状態となる。

第三設定温度は、バイメタルスイッチ３２のバイメタルの臨界温度である。第三設定温度は、電気ヒータ５ｄの温度が第一設定温度に達してバイメタルスイッチ２２がＩＧＢＴ２０への制御電流を遮断して供給ライン１２を遮断状態とした後にオーバーシュートによって上昇する電気ヒータ５ｄの最大温度と比較して高い温度に設定される。そのため、バイメタルスイッチ２２及びＩＧＢＴ２０が正常に作動している場合には、電気ヒータ５ｄの温度が第三設定温度に達することはない。

しかし、何らかの異常によって、電気ヒータ５ｄの温度が第一設定温度を超えて上昇したときに、二つのバイメタルスイッチ２２がともに開放状態に切り換えられなかった場合には、短絡ライン３０に設けられたバイメタルスイッチ３２が作動する。具体的には、電気ヒータ５ｄの温度が第三設定温度に達すると、電気ヒータ５ｄの温度によってバイメタルが変形して、バイメタルスイッチ３２が通電状態に切り換えられる。これにより、短絡ライン３０が短絡され、供給ライン１２に設けられた電力ヒューズ３１には、短絡による大電流が流れる。つまり、電力ヒューズ３１には、電気ヒータ５ｄの温度が第三設定温度に達したときに、意図的に過電流が流される。これにより、電力ヒューズ３１が切断されて、供給ライン１２の電流が遮断され、供給ライン１２の電流を遮断して通電状態への復帰を不可とする。よって、電力ヒューズ３１が切断されることによって、例えＩＧＢＴ２０が何らかの異常によって直流電源１１からの電流を遮断できなかったとしても、直流電源１１からの電流を確実に遮断することができる。

次に、バイメタルスイッチ２２とバイメタルスイッチ３２の具体的な構成を説明する。なお、バイメタルスイッチ２２とバイメタルスイッチ３２の具体的な構成は同様であるため、ここでは、バイメタルスイッチ２２の具体的な構成のみを説明し、バイメタルスイッチ３２の説明は省略する。

図３に示すように、バイメタルスイッチ２２は、臨界温度に達すると変形するディスク型のバイメタル２２ａと、バイメタル２２ａの変形によって軸方向に移動するピン２６と、ケーシング内に固定される固定接点２７ａと、ばね２８の付勢力によって固定接点２７ａに向けて付勢される可動接点２７ｂと、を備える。固定接点２７ａと可動接点２７ｂとは、冷媒タンク６のハウジングに固定する、後述する取付部材３５の上部に配置された一対の端子２９に接続される。バイメタルスイッチ２２は、バイメタル２２ａの変形によって、電流の流れを遮断する開放状態と、電流の流れを許容する通電状態とに切り換えられる。なお、取付部材３５は、バイメタルスイッチ２２のハウジングの図中の上部に配置したものを図示しているが、ハウジング自体により取付部材を構成するものであってもよい。

バイメタル２２ａには、電気ヒータ５ｄの発熱が直接的又は間接的に伝達される。バイメタル２２ａは、臨界温度よりも低い温度のときには下に凸の状態（図３に示す状態）であり、臨界温度に達すると上に凸の状態に変形する。このバイメタル２２ａの臨界温度が、第一設定温度に該当する。

バイメタル２２ａが臨界温度に達して上に凸の状態に変形すると、ばね２８によって付勢された可動接点２７ｂが固定接点２７ａから離間して通電不能な状態となる。これにより、バイメタルスイッチ２２が開放状態に切り換えられる。

以上の構成において、水温センサ２３、バイメタルスイッチ２２，３２、電気ヒータ５ｄはいずれも冷媒タンク６の内部に挿入されて夫々配置される。また、冷媒タンク６の内部には、冷媒タンク６内の冷媒の液面レベルを検出する図示しない液面計等も挿入配置される。以下では、冷媒タンク６内に挿入配置される水温センサ２３、バイメタルスイッチ２２，３２、電気ヒータ５ｄや液面計等を総称する場合には、「挿入部材」という。また、ＩＧＢＴ２０、ドライバ２０ａ，２０ａ、コントローラ２５、電力ヒューズ３１、及び、これらを接続する回路は冷媒タンク６の外側に配置される。

図４は本実施形態の車両用冷媒加熱装置１００の概略断面図、図５は挿入部材としての電気ヒータ５ｄの斜視図、図６は挿入部材としての第一バイメタルスイッチ２２と第二バイメタルスイッチ３２との電気ヒータ５ｄに対する配置を説明する平面図である。図４に示すように、車両用冷媒加熱装置１００の冷媒タンク６は、上部が開放した箱状に形成され、冷媒が流通するタンク本体６ａと、タンク本体６ａの開放部分を閉塞するように取付けられた蓋体６ｂと、蓋体６ｂを覆うカバー６ｃと、を備える。タンク本体６ａには、冷媒が供給される供給通路６ｄと、電気ヒータ５ｄによって加熱された冷媒を排出する排出通路６ｅと、が設けられる。タンク本体６ａを流通する冷媒は、例えば不凍液などの冷却水である。

蓋体６ｂの上部（カバー６ｃ側）には、ＩＧＢＴ２０、ドライバ２０ａ，２０ｂ、コントローラ２５、電力ヒューズ３１、及び、これらを接続する回路が配置される。また、蓋体６ｂの下部（タンク本体６ａ側）には、図示の例では、挿入部材としての水温センサ２３、バイメタルスイッチ２２，３２、電気ヒータ５ｄが配置される。

蓋体６ｂには、挿入部材としての水温センサ２３、バイメタルスイッチ２２，３２、電気ヒータ５ｄの両端部分の各取付部材３５，５５が、タンク本体６ａ側から夫々の取付穴６０に貫通状態で固定される。各取付部材３５，５５は、筒状に形成され、内部に夫々、水温センサ２３、バイメタルスイッチ２２，３２、電気ヒータ５ｄに対応した配線を収容して、蓋体６ｂの上部に配置されるＩＧＢＴ２０、ドライバ２０ａ，２０ｂ、コントローラ２５、電力ヒューズ３１に、前述した態様で接続されている。各取付部材３５，５５は、後述するシール構造により、蓋体６ｂの取付穴に対してシールして固定される。図４は、水温センサ２３若しくはバイメタルスイッチ２２，３２のいずれか一つの取付構造と、電気ヒータ５ｄの一端部分の取付構造と、を図示している。

図５、６に示すように、挿入部材としての電気ヒータ５ｄは、複数の平行な発熱部５１と、発熱部の両端に形成された取付部材５５と、取付部材５５から引出された電源が供給される端子部５４とを有する。電気ヒータ５ｄは、発熱部５１が順に隣り合うように巻回される巻線形状に形成される。電気ヒータ５ｄは、隣り合う発熱部５１を有していれば、必ずしも巻線形状でなくてもよい。

発熱部５１は、断面が環状となるように形成される。ここでは、発熱部５１の断面は円形である。発熱部５１は、直線状に形成される直線部５３と、直線部５３の端部を隣り合う他の直線部５３に連結する曲線部５２とを有する。バイメタルスイッチ２２，３２は、感温素子であるバイメタルが隣接するよう、その先端部位を電気ヒータ５ｄに対して押圧状態で接触させて、蓋体６ｂに固定される。図６は、バイメタルスイッチ２２，３２の電気ヒータ５ｄに対する配置例である。

次に、図７〜図１０を参照して、挿入部材としての温度センサ２３、バイメタルスイッチ２２、３２及び、電気ヒータ５ｄの蓋体６ｂへの取付構造について説明する。図７及び図８は挿入部材としての温度センサ２３及びバイメタルスイッチ２２、３２の取付構造を示す第１，２実施例であり、図９及び図１０は挿入部材としての電気ヒータ５ｄの取付構造を示す第３，４実施例である。なお、第１，２実施例の取付構造を電気ヒータ５ｄの取付に適用することもでき、また、第３，４実施例の取付構造を温度センサ２３、バイメタルスイッチ２２、３２の取付に適用することもできる。

図７及び図８に示すように、挿入部材としての温度センサ２３及びバイメタルスイッチ２２、３２の取付構造は、端部に配線を収容した筒状の取付部材３５を備える。取付部材３５は、蓋体６ｂの内面（下面）に接するフランジ３６と、フランジ３６の上部においてフランジ３６側（容器内に近い内側領域）で大径部３７ａとなり先端側（容器外に近い外側領域）で小径部３７ｂとなる段付き形状を備えて、蓋体６ｂの取付穴６０に挿入される挿入部３７と、を備える。挿入部３７の大径部３７ａと小径部３７ｂとの間には、大径部３７ａから徐々に外径を縮小させて小径部３７ｂとなるテーパ状部分を備える。また、挿入部３７の大径部３７ａと小径部３７ｂには、Ｏリング３８ａ，３８ｂよりなる軸シールを収容する環状溝３９ａ，３９ｂが形成されている。大径部３７ａの環状溝３９ａには第１シール部としてのＯリング３８ａが装着され、小径部３７ｂの環状溝３９ｂには第２シール部としてのＯリング３８ｂが装着されている。

蓋体６ｂの取付穴６０は、取付部材３５の挿入部３７を収容するように、蓋体６ｂ内面側（容器内に近い内側領域）で大径穴６０ａとなり蓋体６ｂ上面側（容器内に近い内側領域）で小径穴６０ｂとなった段付き形状に形成されている。大径穴６０ａと小径穴６０ｂとの間の段付き部分は、大径穴６０ａから徐々に内径を縮小させて小径穴６０ｂとなるテーパ状部分を備える。また、大径穴６０ａの蓋体６ｂ内面側にも、大径穴６０ａから徐々に内径を拡大したテーパ状部分を備える。取付穴６０の大径穴６０ａの内面には、蓋体６ｂを貫通して設けられると共に他端が例えば蓋体６ｂの側面に開口して大気に連通された、連通孔７０の一端が開口している。

従って、蓋体６ｂの取付穴６０に温度センサ２３及びバイメタルスイッチ２２、３２の取付部材３５の挿入部３７を挿入すると、取付部材３５のフランジ３６が蓋体６ｂの内面に接触する。また、挿入部３７の大径部３７ａ及び小径部３７ｂが取付穴６０の大径穴６０ａ及び小径穴６０ｂに隙間をもって嵌合する。

取付部材３５の挿入部３７を取付穴６０に挿入する際には、大径部３７ａに装着した第１シール部であるＯリング３８ａは、蓋体６ｂ内面側に設けたテーパ状部分で徐々に縮径された後に大径穴６０ａに挿入される。また、小径部３７ｂに装着した第２シール部であるＯリング３８ｂは、取付穴６０の大径穴６０ａ、テーパ状部分を通過して小径穴６０ｂに挿入される。ところで、取付穴６０及び取付部材３５が共に一様な内径及び外径を備えて第１，２シール部であるＯリング３８ａ，３８ｂが同一径で形成された場合には、第２シール部であるＯリング３８ｂが連通孔７０の開口を通過する際に傷つく虞がある。しかしながら、本実施例では、第２シール部であるＯリング３８ｂの外径部分は、取付穴６０の大径穴６０ａより小さく、大径穴６０ａに触れることなく挿入でき、大径穴６０ａに開口している連通孔７０の縁等により傷つくことなく挿入することができる。

また、本実施例では、取付穴６０の小径穴６０ｂとテーパ状部分との境界部分から蓋体６ｂ内面側までの間隔寸法ａは、図９に示すように、取付部材３５のＯリング３８ａ，３８ｂ間の間隔寸法ｂよりも小さく形成している。このため、取付部材３５の挿入部３７を取付穴６０に挿入する際には、図１０に示すように、先ず、第２シール部であるＯリング３８ｂがテーパ状部分を通過して小径穴６０ｂに挿入される。次いで、図１１に示すように、第１シール部であるＯリング３８ａがテーパ状部分で徐々に縮径された後に大径穴６０ａに挿入される。このため、２つのＯリング３８ａ，３８ｂが同時にテーパ状部分により縮径されつつ挿入される場合と比較して、挿入当初の挿入圧力（接触圧）を下げることができ、作業性を向上させることができる。なお、上記した例では、小径穴６０ｂの端部と蓋体６ｂ内面側までの間隔寸法ａを、Ｏリング３８ａ，３８ｂ間の間隔寸法ｂよりも小さく形成するものについて説明したが、逆に、間隔寸法ａを間隔寸法ｂよりも大きく形成するものであってもよい。このようにしても、先ず第１シール部であるＯリング３８ａが大径穴６０ａに挿入され、次いで、第２シール部であるＯリング３８ｂが小径穴６０ｂに挿入されることとなり、同様に、挿入当初の挿入圧力（接触圧）を下げることができ、作業性を向上させることができる。

そして、大径部３７ａの環状溝３９ａに装着した第１シール部としてのＯリング３８ａの外径部分が取付穴６０の大径穴６０ａに密着し、小径部３７ｂの環状溝３９ｂに装着した第２シール部としてのＯリング３８ｂの外径部分が取付穴６０の小径穴６０ｂに密着する。そして、第１，２シール部としてのＯリング３８ａ，３８ｂ間に環状空間４０が形成される。そして、環状空間４０は連通孔７０を介して大気に連通する。

また、図７に示す取付構造においては、取付部材３５の上端部分に設けた環状溝にＣリング４１を装着してＣリング４１の外径部分を蓋体６ｂの取付穴６０の縁に係合させることにより、取付部材３５の抜け止めを施して、取付部材３５を蓋体６ｂに固定している。また、図８に示す取付構造においては、フランジ３６を貫通するボルト４２を蓋体６ｂに設けた図示しないねじ穴に締結することにより、取付部材３５を蓋体６ｂに固定している。

また、図７に示す取付構造においては、フランジ３６と蓋体６ｂとがパッキン４３を介して接触するように構成しており、図８に示す取付構造においては、フランジ３６と蓋体６ｂとが直接接触するよう構成している。パッキン４３は、蓋体６ｂと取付部材３５とが異なる材質の金属（例えば、蓋体６ｂがアルミニウム系金属、取付部材３５が銅系金属）で形成されている場合の隙間腐食防止のために設けられている。

図１２に示す第３実施例の電気ヒータ５ｄの取付構造においては、両端部に配線を収容した筒状の取付部材５５を、蓋体６ｂの取付穴６０に対してワッシャ４５及びナット４６により固定するようにしている。即ち、取付部材５５の上端部分に設けたネジ部３７ｃにワッシャ４５を装着してワッシャ４５の外径部分を蓋体６ｂの取付穴６０の縁に係合させ、その上からネジ部３７ｃにナット４６を締結することにより、取付部材５５を蓋体６ｂに固定している。その他の構成は、第１実施例（図７）と同様に構成している。

図１３に示す第４実施例の電気ヒータ５ｄの取付構造においては、両端部に配線を収容した筒状の取付部材５５を、蓋体６ｂの取付穴６０に対してシール付きワッシャ４７及びナット４６により固定するようにしている。即ち、第１、２実施例において取付穴６０の小径穴６０ｂ及びテーパ状部分を構成する領域を、蓋体６ｂから分離してシール付きワッシャ４７で構成している。シール付きワッシャ４７は、蓋体６ｂの上面に重ね合わされる部分に環状溝が形成され、当該環状溝にはシール部材としてのＯリング４７ａが装着され、当該Ｏリング４７ａが蓋体６ｂの上面に接触することにより、シール付きワッシャ４７と蓋体６ｂとの間をシールするようにしている。

シール付きワッシャ４７は、取付部材５５が蓋体６ｂの取付穴６０に挿入された後に、蓋体６ｂの上方に突出している取付部材５５の小径部３７ｂに対して蓋体６ｂの上方から取付けられる。このため、取付部材５５の取付穴６０への挿入時における挿入圧力を、第１シール部としてのＯリング３８ａの圧入反力のみとできる。次いで、シール付きワッシャ４７が、第２シール部としてのＯリング３８ｂの圧入反力に対抗して、取付部材５５の小径部３７ｂに対して蓋体６ｂの上方から取付けられる。このため、組立時の圧入反力を、第１，２シール部としてのＯリング３８ａ，３８ｂで分離することができ、組立が容易とできる。その他の構成は、第３実施例（図１２）と同様に構成している。

以上の構成の車両用冷媒加熱装置１００においては、タンクの容器壁としての蓋体６ｂを貫通する取付穴６０に取付けられて容器としてのタンク本体６ａ内に挿入されてタンク本体６ａ内の冷媒を加熱する挿入部材としての電気ヒータ５ｄや電気ヒータ５ｄ若しくは冷媒の温度を検出する挿入部材としての温度センサ２３及びバイメタルスイッチ２２、３２と、の少なくとも一つを備える。そして、挿入部材としての電気ヒータ５ｄ若しくは温度検出部材の端部に設けられて取付穴６０に挿入固定される取付部材３５、５５と、取付穴６０と取付部材３５、５５との隙間空間を容器内側に対して遮断する第１シール部としてのＯリング３８ａと、取付穴６０と取付部材３５、５５との隙間空間４０を容器外側に対して遮断する第２シール部としてのＯリング３８ｂと、を備える。そして、容器壁には、取付穴６０と取付部材３５、５５との隙間空間４０を容器外側空間に連通させる連通孔７０が形成される。即ち、取付穴６０と取付部材３５、５５の隙間を第１，２シール部としてのＯリング３８ａ，３８ｂによる二重シールとして、両シール間に隙間空間４０を形成し、この隙間空間４０を、連通孔７０を介して外部空間に連通させている。このため、仮に、事故等によって外圧を受けた場合等には、外部への安全な冷媒排出経路が連通孔７０によって確保される。例えば、冷媒が連通孔７０を通って外部に至るので、車両の電気部品への漏電を防ぐことができる。しかも、連通孔７０により第２シール部としてのＯリング３８ｂの前段を大気圧としているため、シールに求められる圧力要件を低くでき、第２シール部の後段への漏れ防止の信頼性を高く確保することができる。

また、取付穴６０の内周面における容器内に近い内側領域としての大径穴６０ａは、取付穴６０の内周面における容器外に近い外側領域としての小径穴６０ｂよりも大きい内径に形成している。即ち、取付穴６０の内周面における容器内側領域と容器外側領域とが同一径である場合には、第２シール部であるＯリング３８ｂが連通孔７０の開口を通過する際に傷つく虞がある。しかしながら、上記構造では、第２シール部であるＯリング３８ｂの外径部分は、取付穴６０の大径穴６０ａより小さく、大径穴６０ａに触れることなく挿入でき、大径穴６０ａに開口している連通孔７０の縁等により傷つくことなく挿入することができる。また、上記構造では、取付穴６０の小径穴６０ｂの端部と蓋体６ｂ内面側までの間隔寸法ａと、取付部材３５のＯリング３８ａ，３８ｂ間の間隔寸法ｂとを異ならせることにより、第１，２シール部であるＯリング３８ａ，３８ｂの圧入タイミングをずらせることができる。例えば、第２シール部であるＯリング３８ｂを小径部６０ｂに圧入した後に、第１シール部であるＯリング３８ａを大径部６０ａに圧入することができ、２つのＯリング３８ａ，３８ｂが同時にテーパ状部分により縮径されつつ挿入される場合と比較して、挿入当初の挿入圧力（接触圧）を下げることができ、作業性を向上させることができる。

連通孔７０は、取付穴６０の内周面における容器内側に近い内側領域としての大径穴６０ａに開口されている。即ち、取付穴６０の内周面における内側領域と外側領域が同一径である場合には、第２シール部としてのＯリング３８ｂは組立時に連通孔７０の開口部分を擦りながら所定位置に圧入されることとなり、連通孔７０の開口部分により破損するおそれがある。しかし、本実施形態では、取付穴６０の内周面における容器内側に近い内側領域の内径を外側領域の内径よりも大きく（大径穴６０ａ）しているため、第２シール部としてのＯリング３８ｂは組立時に連通孔７０の開口部分を擦ることがなく、取付穴６０の外側領域の小径穴６０ｂに圧入でき、破損することを未然に防止できる。

連通孔７０は、第１シール部としてのＯリング３８ａに接近させて開口されている。仮に、事故等によって外圧を受けた場合等には、冷媒排出経路（連通孔７０）へ冷媒を早く導くことができる。

取付部材３５，５５は、その外周面の容器内に近い内側領域である大径部３７ａが容器外に近い外側領域である小径部３７ｂよりも大きい外径に形成され、第１シール部及び第２シール部は、取付部材３５，５５に設けた環状溝３９ａ，３９ｂに挿入されて外径部分が取付穴６０の内側領域である大径穴６０ａ及び外側領域である小径穴６０ｂの内面にそれぞれ接触するＯリング３８ａ，３８ｂにより構成されている。即ち、第２シール部としてのＯリング３８ｂの外径を第１シール部としてのＯリング３８ａに対して小さくできる。このため、組立時に、Ｏリング３８ｂは、Ｏリング３８ａとは挿入タイミングを異ならせて、取付穴６０の外側領域である小径穴６０ｂに圧入でき、取付部材３５，５５の挿入圧を小さくできる効果と、連通孔７０の開口部分を擦ることがなく取付穴６０の外側領域の小径穴６０ｂに圧入でき、破損することを未然に防止できる効果を、より一層向上できる。

取付穴６０の外側領域は、容器外側面に対してＯリング４７ａを介して容器外側から固定されるワッシャ部材としてのシール付きワッシャ４７により形成されている。また、第２シール部は、ワッシャ部材としてのシール付きワッシャ４７の内周面若しくは取付部材３５，５５の外周面に設けた環状溝３９ｂに挿入されて取付部材３５，５５の外周面若しくはワッシャ部材４７の内周面に接触するＯリング３８ｂにより構成されている。即ち、第２シール部としてのＯリング３８ｂの設置領域をワッシャ部材としてのシール付きワッシャ４７に形成しているため、第２シール部を備える取付構造であっても、タンクの容器壁の厚さ寸法を第２シール部のために厚くすることを防止できる。

（第２実施形態）
図１４〜図１８は、本発明を適用した車両用冷媒加熱装置の第２実施形態の電気ヒータの取付構造の第１〜第５実施例を示す断面図である。本実施形態においては、第１シール部をＯリングで形成することに代えてガスケットとした構成を第１実施形態に追加したものである。なお、第１実施形態と同一装置には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。また、以下では、挿入部材として電気ヒータの取付構造を示しているが、挿入部材としての温度センサ２３、バイメタルスイッチ２２、３２の取付構造に適用することもできる。

図１４において、第１実施例の電気ヒータ５ｄの取付構造は、端部に配線を収容した筒状の取付部材５５を備える。取付部材５５は、蓋体６ｂの内面（下面）に接するフランジ３６と、フランジ３６の上部において取付穴６０に挿入される挿入部３７と、挿入部３７の上端に設けられるネジ部３７ｃと、を備える。フランジ３６には、蓋体６ｂと接触する側面に第１シール部を構成するガスケット５６を備える。

蓋体６ｂの取付穴６０は、蓋体６ｂ自体に設けた大径穴６０ａと、蓋体６ｂに上部から重ね合わせるシール付きワッシャ４７に設けた小径穴６０ｂとで段付き形状に形成されている。蓋体６ｂ自体に設けた大径穴６０ａの内面には、蓋体６ｂを横方向に貫通して設けられると共に他端が例えば蓋体６ｂの側面に開口して大気に連通された、連通孔７０の一端が開口している。また、蓋体６ｂのシール付きワッシャ４７と接触する部位には、環状溝が形成され、当該環状溝にはシール部を構成するＯリング４７ａが挿入されている。また、シール付きワッシャ４７の小径穴６０ｂには環状溝が形成され、当該環状溝には第２シール部としてのＯリング３８ｂが挿入されている。このため、第２シール部としてのＯリング３８ｂがシール付きワッシャ４７に設けられているため、取付部材５５の形状を簡素化することができる。

そして、蓋体６ｂの取付穴６０に電気ヒータ５ｄの取付部材５５を挿入すると、挿入部３７が取付穴６０の大径穴６０ａに隙間をもって嵌合する。また、取付部材５５のフランジ３６がガスケット５６を介して蓋体６ｂの内面に接触して、タンク内部と取付穴６０内の隙間空間４０とを遮断する第１のシール部を構成する。

取付部材５５の挿入部３７は、蓋体６ｂの取付穴６０から上方に突出する。次いで、蓋体６ｂから上方に突出した挿入部３７に小径穴６０ｂを係合させてシール付きワッシャ４７を、上方から取り付ける。シール付きワッシャ４７の環状溝に挿入されたＯリング３８ｂは、その内径部を取付部材５５の挿入部３７の外周に接触させて、取付穴６０内の隙間空間４０と蓋体６ｂの上部空間とを遮断する第２シール部を構成する。また、シール付きワッシャ４７は、蓋体６ｂの環状溝に挿入されたＯリング４７ａと接触し、当該Ｏリング４７ａによりシール付きワッシャ４７と蓋体６ｂとの接触部分をシールして、取付穴６０内の隙間空間４０と蓋体６ｂの上部空間とを遮断するシール部材を構成する。

そして、この状態において、挿入部３７のねじ部３７ｃにナット４６を締結することにより、一方ではナット４６の外径部分によりシール付きワッシャ４７を、Ｏリング４７ａを介して蓋体６ｂに押付けて両者を密着させる。同時に、他方では取付部材５５のフランジ３６を、ガスケット５６を介して蓋体６ｂ内面に押付けて、取付部材５５を蓋体６ｂに固定することができるその他の構成は、第１実施形態と同様に構成している。

図１５に示す第２実施例の電気ヒータ５ｄの取付構造においては、Ｏリング４７ａ（シール部材）をシール付きワッシャ４７の蓋体６ｂと接触する面に設けた環状溝に挿入したものである。この実施例では、Ｏリング４７ａ（シール部材）がシール付きワッシャ４７の蓋体６ｂと接触する面に設けた環状溝に挿入されているため、蓋体６ｂの厚さ寸法を薄くできる。

また、図１６に示す第３実施例の電気ヒータ５ｄの取付構造においては、Ｏリング３８ｂ（第２シール部）が取付部材５５の挿入部３７の外周に形成された環状溝３９ｂに挿入されている。また、Ｏリング４７ａ（シール部材）が、第１実施例と同様に、蓋体６ｂの上面に形成された環状溝に挿入して配置されている。さらに、図１７に示す第４実施例の電気ヒータ５ｄの取付構造においては、Ｏリング３８ｂ（第２シール部）が第３実施例と同様に取付部材５５の挿入部３７の外周に形成された環状溝に挿入されている。また、Ｏリング４７ａ（シール部材）が、第２実施例と同様に、シール付きワッシャ４７の蓋体６ｂと接触する面に設けた環状溝に挿入して配置されている。

また、図１８に示す第５実施例の電気ヒータ５ｄの取付構造においては、シール付きワッシャ４７を使用することに代えて、第１実施形態と同様に、取付穴６０を蓋体６ｂに設けた大径穴６０ａと小径穴６０ｂとからなる段付き形状としている。また、挿入部３７を大径部３７ａと小径部３７ｂとよりなる段付き形状に形成している。また、第２シール部としてのＯリング３８ｂを、第１実施形態と同様に、挿入部３７の小径部３７ｂに設けた環状溝３９ｃに挿入して構成している。そして、取付部材５５の上端部分に設けたネジ部３７ｃにワッシャ４５を装着してワッシャ４５の外径部分を蓋体６ｂの取付穴６０の縁に係合させ、その上からネジ部３７ｃにナット４６を締結することにより、取付部材５５を蓋体６ｂに固定している。

第１〜第５実施例では、タンク内部と取付穴６０内の隙間空間４０とは、第１実施形態におけるＯリング３８ａに代えてガスケット５６で構成した第１シール部により、また、取付穴６０内の隙間空間４０と蓋体６ｂの上部空間とはＯリング３８ｂで構成した第２シール部により、夫々遮断される。また、第１〜第４実施例では、シール付きワッシャ４７と蓋体６ｂとの間に配置されるシール部材としてのＯリング４７ａにより蓋体６ｂの上面空間と取付穴６０内の隙間空間４０とを遮断としている。このため、取付穴６０内は蓋体６ｂの上下空間から独立した隙間空間４０が形成される。そして、この隙間空間４０は連通孔７０を介して大気に連通する。

本実施形態においては、第１実施形態における効果に加えて以下に記載した効果を奏することができる。

取付部材３５，５５は、容器内面に当接するフランジ３６を備え、第１シール部は、第１実施形態におけるＯリング３８ａに代えてフランジ３６と容器内面との間に介在させたガスケット５６により構成されている。このため、軸方向への締め付けによる取付部材３５，５５の容器壁への固定により、安定したシール性能を確保することができる。

取付穴６０の内周面における容器外側に近い外側領域（小径穴６０ｂ）は、容器外側面に対してシール部材としてのＯリング４７ａを介して容器外側から固定されるワッシャ部材としてのシール付きワッシャ４７により形成されている。また、第２シール部は、ワッシャ部材としてのシール付きワッシャ４７の内周面若しくは取付部材３５，５５の外周面に設けた環状溝に挿入されて取付部材３５，５５の外周面若しくはワッシャ部材の内周面に接触するＯリング３８ｂにより構成されている。即ち、第２シール部の設置領域をワッシャ部材としてのシール付きワッシャ４７により形成しているため、第２シール部を備える取付構造であっても、タンクの容器壁の厚さ寸法を第２シール部のために厚くすることを防止できる。また、ワッシャ部材は、軸方向への締め付けによる取付部材３５，５５の容器壁への固定により、容器壁へシール部材としてのＯリング４７ａを介して確実に圧着させることができる。

また、第２シール部を構成する取付穴６０の小径穴６０ｂは、ワッシャ部材としてのシール付きワッシャ４７により構成している。このため、容器壁における取付穴６０の大径穴６０ａと取付部材３５，５５との第１シール部としてのガスケット５６を介する組立後に、取付部材３５，５５にワッシャ部材を嵌合させての第２シール部としてのＯリング３８ｂを挿入する組立を実行できる。結果として、連通孔７０による第２シール部の損傷を考量することなく組立を行うことができる。

１００ 車両用冷媒加熱装置
５ｄ 電気ヒータ（挿入部材）
６ 冷媒タンク
６ａ タンク本体（容器）
６ｂ 蓋体（容器）
１０ 電気回路
２２、３２ バイメタルスイッチ（挿入部材）
２３ 温度センサ（挿入部材）
３５，５５ 取付部材
３６ フランジ
３７ 挿入部
３７ａ 大径部（内側領域）
３７ｂ 小径部（外側領域）
３８ａ Ｏリング（第１シール部）
３８ｂ Ｏリング（第２シール部）
４０ 隙間空間
４７ シール付きワッシャ（ワッシャ部材）
４７ａ Ｏリング（シール部材）
５６ ガスケット
６０ 取付穴
６０ａ 大径穴（内側領域）
６０ｂ 小径穴（外側領域）
７０ 連通孔

Claims (8)

1. タンクの容器壁を貫通する取付穴に取付けられて容器内に挿入される挿入部材を備える車両用冷媒加熱装置であり、
   前記挿入部材に設けられて前記取付穴に挿入固定される取付部材と、
   前記取付穴と取付部材との隙間空間を容器内側に対して遮断する第１シール手段と、
   前記取付穴と取付部材との隙間空間を容器外側に対して遮断する第２シール手段と、を備え、
   前記容器壁内には、前記取付穴と取付部材との隙間空間を容器外側空間に連通させる連通孔が形成されることを特徴とする車両用冷媒加熱装置。
2. 前記取付穴の内周面における容器内に近い内側領域は前記取付穴の内周面における容器外に近い外側領域よりも大きい内径に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用冷媒加熱装置。
3. 前記連通孔は、前記内側領域に開口されていることを特徴とする請求項２に記載の車両用冷媒加熱装置。
4. 前記連通孔は、前記第１シール手段に接近させて開口されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の車両用冷媒加熱装置。
5. 前記取付部材は、その外周面の容器内に近い内側領域が容器外に近い外側領域よりも大きい外径に形成され、
   前記第１シール手段及び第２シール手段は、前記取付部材に設けた環状溝に挿入されて外径部分が前記取付穴の内側領域及び外側領域の内面にそれぞれ接触するＯリングにより構成されることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一つに記載の車両用冷媒加熱装置。
6. 前記取付部材は、容器内面に当接するフランジを備え、
   前記第１シール手段は、前記フランジと容器内面との間に介在させたガスケットにより構成されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一つに記載の車両用冷媒加熱装置。
7. 前記取付穴の外側領域は、容器外側面に対してシール部材を介して容器外側から固定されるワッシャ部材により形成され、
   前記第２シール手段は、前記ワッシャ部材の内周面若しくは取付部材の外周面に設けた環状溝に挿入されて取付部材の外周面若しくはワッシャ部材の内周面に接触するＯリングにより構成されることを特徴とする請求項１から請求項４、請求項６のいずれか一つに記載の車両用冷媒加熱装置。
8. 前記挿入部材は、容器内の冷媒を加熱する電気ヒータと、前記電気ヒータ若しくは冷媒の温度を検出する温度検出手段と、の少なくともいずれか一方であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一つに記載の車両用冷媒加熱装置。

Images