JP2021128849A - 熱媒体加熱装置及び車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発熱体の損傷を抑制することを目的とする。【解決手段】熱媒体加熱装置１０は、板状のＰＴＣ素子４１と、ＰＴＣ素子４１の一面と側壁面２６ｂとが対向するようにＰＴＣ素子４１を収容する凹部２６を有し、ＰＴＣ素子４１の熱を熱媒体へ放熱する放熱部２２と、一面と側壁面２６ｂとの間に側壁面２６ｂから離間して設けられるスペーサ４５と、を備えている。スペーサ４５は、側壁面２６ｂと対向する対向面を有し、一面と側壁面２６ｂとが為す角度よりも対向面と側壁面２６ｂとが為す角度が小さくなるように形成されていて、対向面と側壁面２６ｂとの間には、空気よりも熱伝導率が高いポッティング剤が充填されている。【選択図】図５

Description

本開示は、熱媒体加熱装置及び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つとして、正特性サーミスタ素子（ＰＴＣ素子４１）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（例えば、特許文献１）。
ＰＴＣヒータは、正特性のサーミスタ特性を有しており、温度の上昇と共に抵抗値が上昇し、これによって消費電流が制御されるとともに温度上昇が緩やかになり、その後、消費電流および発熱部の温度が飽和領域に達して安定するものであり、自己温度制御特性を備えている。

特許文献１には、ＰＴＣ加熱素子やセラミック板等から構成される加熱素子を有する電気加熱装置が記載されている。この加熱素子は、ハウジングの凹部に挿し込まれている。この電気加熱装置では、凹部の側片と加熱素子との間に楔状の圧力要素が配置されている。この圧力要素は、張力の下に凹部の中に差し込まれている。また、圧力要素は、加熱素子を凹部の側片に当てて固定している。

特開２００８−７１０６号公報

特許文献１に記載の装置は、楔状の圧力要素を凹部内に圧入することで、加熱素子を凹部内に固定している。このように加熱素子を固定する場合、加熱素子を凹部に配置する際に、圧力要素から加熱素子に荷重が作用する。この荷重によって、加熱素子（発熱体）が損傷する可能性がある。

本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、発熱体の損傷を抑制することができる熱媒体加熱装置及び車両用空調装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本開示の熱媒体加熱装置及び車両用空調装置は以下の手段を採用する。
本開示の一態様に係る熱媒体加熱装置は、板状の発熱体と、前記発熱体の板面と側壁面とが対向するように前記発熱体を収容する凹部を有し、前記発熱体の熱を熱媒体へ放熱する放熱部と、前記板面と前記凹部の前記側壁面との間に前記側壁面から離間して設けられる中間部材と、を備え、前記中間部材は、前記側壁面と対向する対向面を有し、前記板面と前記側壁面とが為す角度よりも前記対向面と前記側壁面とが為す角度が小さくなるように形成されていて、前記対向面と前記側壁面との間には、空気よりも熱伝導率が高い充填材が充填されている。

本開示によれば、発熱体の損傷を抑制することができる。

本開示の実施形態に係る車両用空調装置の全体構成図である。 本開示の実施形態に係る熱媒体加熱装置を示す斜視図である。 図２の熱媒体加熱装置を示す側面図である。 図２の熱媒体加熱装置を示す平面図である。 図２のＶ−Ｖ矢視断面を示す断面図である。 図５の要部を拡大した断面図である。 図２の熱媒体加熱装置に設けられる加熱装置を示す斜視図である。 図２の熱媒体加熱装置に設けられる加熱装置を示す斜視図である。 図２の熱媒体加熱装置に設けられる加熱装置を示す平面図である。 図２の熱媒体加熱装置に設けられる加熱装置の要部を示す側面図である。 図２の熱媒体加熱装置に設けられる加熱装置の要部を示す平面図である。 図２の熱媒体加熱装置に設けられる加熱装置の要部を示す斜視図である。

以下に、本開示に係る熱媒体加熱装置及び車両用空調装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。

本実施形態に係る車両用空調装置１は、図１に示すように、外気または車室内空気を取り込んで温調し、それを車室内へと吹出すための空気流路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、ブロア４により圧送される空気流を冷却する冷却器５と、冷却器５を流通して冷却された空気流を加熱する放熱器６と、放熱器６に流通される空気流量と放熱器６をバイパスして流通される空気流量との割合を調整し、その下流側で混合される空気流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の下流側には、図示省略の複数の空気吹出し流路と、該空気吹出し流路を選択的に開閉し、任意の空気吹出し流路を介して空調風を車室内へと吹出す複数の吹出しモード切替えダンパとが設けられている。
冷却器５は、図示省略の圧縮機、凝縮器、膨張弁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、そこを流通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１１を構成し、熱媒体加熱装置１０により加熱された熱媒体（例えば、水）がポンプ９を介して循環されることにより、そこを流通する空気を加温するものである。

次に、本実施形態に係る熱媒体加熱装置１０について、図２から図１２を用いて説明する。なお、以下の説明において、熱媒体加熱装置１０の長手方向をＸ軸方向とし、熱媒体加熱装置１０の短手方向をＹ軸方向とし、Ｘ軸方向及びＹ軸方向と直交する方向をＺ軸方向として説明する。なお、本実施形態では、Ｚ軸方向が上下方向とされている例について説明するため、Ｚ軸方向を上下方向という場合もある。また、単に長手方向といった場合には熱媒体加熱装置１０の長手方向を意味し、短手方向といった場合には熱媒体加熱装置１０の短手方向を意味している。

熱媒体加熱装置１０は、熱媒体（例えば、水）を加熱するための装置である。熱媒体加熱装置１０は、制御基板２３や加熱装置４０等の各種装置が収容される第１ケーシング２０と、第１ケーシング２０の下方に設けられて内部に熱媒体が流通する第２ケーシング３０と、熱媒体を加熱する加熱装置４０と、を備えている。

第１ケーシング２０は、図２及び図３に示すように、制御基板２３が収容される制御基板収容部２１と、制御基板収容部２１の底面から下方へ突出する放熱部２２と、を一体的に備えている。第１ケーシング２０は、アルミニウム合金等の熱伝導率が高い金属材料を用いてダイカストにより一体に成形されたダイカスト製品とされている。

制御基板収容部２１は、上方が開放状態の箱状体であって、内部に制御基板２３が収容される空間が形成されている。また、制御基板収容部２１の長手方向（Ｘ軸方向）の一端には、高電圧電源ケーブル（図示省略）が接続される高圧コネクタ２４が設けられている。また、制御基板収容部２１の長手方向の他端には、低電圧電源ケーブル（図示省略）が接続される低圧コネクタ２５が設けられている。制御基板収容部２１の底面には、長手方向に延びる開口が形成されている。開口は、後述する放熱部２２の凹部２６と連通している。なお、制御基板収容部２１は、蓋体（図示省略）等を設けて、上方を閉鎖してもよい。

制御基板２３は、後述するＰＴＣヒータ（発熱体）に対する通電を制御するためのもので、制御基板収容部２１内にビス等を介して固定設置されている。制御基板２３は、高圧コネクタ２４に接続される高電圧電源ケーブル（図示省略）及び低圧コネクタ２５に接続される低電圧ケーブル（図示省略）と電気的に接続されている。また、制御基板２３は、後述する電極板４２（電極部）を介してＰＴＣヒータと電気的に接続されている。

放熱部２２は、図５に示すように、制御基板収容部２１の底面の短手方向の略中央領域から下方に突出している。放熱部２２は、制御基板収容部２１の底面から下方へ凹む凹部２６と、外周面から略水平に突出する複数の放熱フィン２７と、を一体的に有している。

凹部２６は、熱媒体加熱装置１０の長手方向に延在している。凹部２６には、図４に示すように、凹部２６の内部の空間を長手方向に分割する３つの隔壁２８が設けられている。すなわち、隔壁２８によって、凹部２６は４つに分割されている。以下の説明では、単に「凹部２６」といった場合には、分割された凹部２６を意味する。各凹部２６の内部に形成された空間には、加熱装置４０が収容されている。なお、図４では、図示の関係上、制御基板２３を省略して図示している。

凹部２６は、図５に示すように、制御基板収容部２１の内部空間と連通する入口開口２６ａと、凹部２６の内部に形成される空間の短手方向の両端部を規定する側壁面２６ｂと、凹部２６の内部に形成される空間の下端を規定する底面２６ｃとを有している。

第１ケーシング２０は、ダイカスト製品なので、凹部２６の側壁面２６ｂには抜き勾配が形成されている。すなわち、側壁面２６ｂは、鉛直面に対して所定の角度を為すように傾斜している。詳細には、各側壁面２６ｂは、入口開口２６ａから底面２６ｃに向かうにしたがって、側壁面２６ｂ同士が近付くように傾斜している。

各放熱フィン２７は、水平方向に延在する板状であって、長手方向の略全域に亘って形成されている。複数の放熱フィン２７は、上下方向（Ｚ軸方向）に所定の間隔で並んで配置されている。

第２ケーシング３０は、図５に示すように、熱媒体が流通する流路を形成する流路部３１と、第１ケーシング２０と固定されるフランジ部３２と、を一体的に備えている。また、第２ケーシング３０は、図２及び図３に示すように、流路部３１へ熱媒体を供給する入口部３３と、流路部３１から熱媒体を排出する出口部３４と、を一体的に備えている。

流路部３１は、長手方向（Ｘ軸方向）に延在している。流路部３１の内部には、下方に凹むように形成された流路が設けられている。流路は、長手方向に延在していて、流路を熱媒体が流通する。また、流路には、放熱部２２が配置されている。放熱部２２は、流路部３１と接触しないように、配置されている。すなわち、熱媒体は、流路部３１と放熱部２２との間の空間を流通する。熱媒体は、放熱部２２と熱交換することで、加熱される。

フランジ部３２は、流路部３１の上端から短手方向に延在している。フランジ部３２の上面に第２ケーシング３０の制御基板収容部２１が載置される。フランジ部３２と制御基板収容部２１とは、固定されている。

流路部３１の長手方向（Ｘ軸方向）の一端には、入口部３３が設けられている。入口部３３は、円筒状の部材である。入口部３３の内部には、熱媒体が流通する。入口部３３は、上端が流路部３１の下端に接続されている。熱媒体は、入口部３３を介して流路に流入する。
流路部３１の長手方向（Ｘ軸方向）の他端には、出口部３４が設けられている。出口部３４は、円筒状の部材である。出口部３４の内部には、熱媒体が流通する。出口部３４は、上端が流路部３１の下端に接続されている。流路を流通して熱交換を終えた熱媒体は、出口部３４を介して熱媒体加熱装置１０の外部へ排出される。

加熱装置４０は、図５に示すように、放熱部２２の凹部２６に収容されている。なお、図５では、図示の関係上、加熱装置４０の樹脂枠４７を省略して図示している。

加熱装置４０は、図７から図１２に示すように、平板状のＰＴＣ素子（発熱体）４１と、ＰＴＣ素子４１の板面に固定される一対の電極板（電極部）４２と、ＰＴＣ素子４１の板面に固定される第１絶縁体（絶縁体）４３及び第２絶縁体（絶縁体）４４と、第１絶縁体４３に固定されるスペーサ（中間部材）４５と、スペーサ４５に固定される板バネ（付勢部）４６と、ＰＴＣ素子４１を固定する樹脂枠（枠部）４７と、を備えている。なお、図１０及び図１１では、図示の関係上、樹脂枠４７を省略して図示している。また、図１２では、加熱装置４０を構成するＰＴＣ素子４１及び電極板４２のみを図示している。

ＰＴＣ素子４１は、外形が略四角形状であって、平板状の部材である（図１２も参照）。すなわち、ＰＴＣ素子４１は、一側の板面（以下、「一面４１ａ」と称する）と他側の板面（以下、「他面４１ｂ」と称する）とを有している。また、ＰＴＣ素子４１は、一面４１ａと他面４１ｂとを接続する側面４１ｃを有している。
ＰＴＣ素子４１は、制御基板２３を介して供給される高電圧の電力が電極板４２を経て印加されるようになっている。ＰＴＣ素子４１は、制御基板２３を介してオンオフ制御され、発熱するように構成されている。

一対の電極板４２は、ＰＴＣ素子４１の一面４１ａに固定されている。すなわち、一対の電極板４２を構成するいずれの電極板４２も、ＰＴＣ素子４１のＸ軸方向の両端に１つずつ固定されている。また、各電極板４２は、ＰＴＣ素子４１の同じ板面に固定されている（図１２も参照）。すなわち、一対の電極板４２の一方は、ＰＴＣ素子４１の一面４１ａの一側の端部に設けられ、一対の電極板４２の他方は、ＰＴＣ素子４１の一面４１ａの他側の端部に設けられている。

各電極板４２は、導電性の金属材料で形成された板状の部材である。各電極板４２は、図１２に示すように、ＰＴＣ素子４１の一面４１ａに固定される固定部４２ａと、固定部４２ａから上方へ突出する接続部４２ｂと、を一体的に有している。

固定部４２ａは、ＰＴＣ素子４１の一面４１ａと面接触している。固定部４２ａとＰＴＣ素子４１とは、ＰＴＣ素子４１のＸ軸方向の端部において、ＰＴＣ素子４１のＺ軸方向の略全域に亘って面接触している。固定部４２ａとＰＴＣ素子４１とは、接触部分において導電性の接着剤で固定されている。
接続部４２ｂは、固定部４２ａの上端から上方に延在している。接続部４２ｂのＸ軸方向の長さは、固定部４２ａのＸ軸方向の長さよりも長くなっている。接続部４２ｂの上端は、図５に示すように、放熱部２２の凹部２６の入口開口２６ａよりも上方に位置している。また、接続部４２ｂの上端は、凹部２６の上方に位置している制御基板２３を貫通している。この貫通箇所において、接続部４２ｂと制御基板２３とは電気的に接続されている。

第１絶縁体４３は、絶縁性を有する材料（例えば、酸化アルミニウム）で形成された板状の部材である。第１絶縁体４３は、図９及び図１１に示すように、ＰＴＣ素子４１と固定される素子固定部４３ａと、固定部４２ａのＸ軸方向の両端部からＸ軸方向に延在する電極固定部４３ｂと、を一体的に有している。すなわち、素子固定部４３ａは、第１絶縁体４３のＸ軸方向の中央領域に設けられ、電極固定部４３ｂは、第１絶縁体４３のＸ軸方向の両端部に設けられている。第１絶縁体４３の上下方向の長さは、ＰＴＣ素子４１の上下方向の長さよりも長い。

素子固定部４３ａは、電極固定部４３ｂからＰＴＣ素子４１側へ突出するように形成されている。素子固定部４３ａは、ＰＴＣ素子４１の一面４１ａと面接触している。詳細には、ＰＴＣ素子４１の一面４１ａの中央領域と接触している。具体的には、ＰＴＣ素子４１の一面４１ａのうち、一対の電極板４２が固定されていない領域の略全域と接触している。第１絶縁体４３とＰＴＣ素子４１とは、接触部分において絶縁性を有する接着剤で固定されている。

電極固定部４３ｂは、各電極板４２の固定部４２ａと面接触している。詳細には、電極板４２の板面のうち、ＰＴＣ素子４１と固定されていない側の面と面接触している。第１絶縁体４３と電極板４２とは、接触部分において絶縁性を有する接着剤で固定されている。電極固定部４３ｂは、素子固定部４３ａから凹むように形成されている。電極固定部４３ｂのＸ軸方向の長さは、電極固定部４３ｂのＹ軸方向の長さよりも長い。

第１絶縁体４３のＰＴＣ素子４１側の面は、素子固定部４３ａが電極固定部４３ｂよりも所定距離だけＰＴＣ素子４１側に位置している。この所定距離は、電極板４２の厚さと略同一、または、わずかに長い距離となっている。第１絶縁体４３のＰＴＣ素子４１側と反対側の面（以下、「一面」と称する）は、全域において平面とされている。

第２絶縁体４４は、第１絶縁体４３と同様に、絶縁性を有する材料（例えば、酸化アルミニウム）で形成されている。第２絶縁体４４は、平板状の部材である。第２絶縁体４４は、ＰＴＣ素子４１の他面４１ｂの略全域と面接触している。第２絶縁体４４とＰＴＣ素子４１とは、接触部分において絶縁性を有する接着剤で固定されている。第２絶縁体４４の上下方向の長さは、ＰＴＣ素子４１の上下方向の長さよりも長い。

スペーサ４５は、絶縁性を有する金属材料（例えば、アルミニウム合金）で形成されている。スペーサ４５は、図１０に示すように、上端から下端に向かうにしたがって、Ｙ軸方向の長さが短くなるように形成された板状の部材である。スペーサ４５は、Ｘ軸方向と交差する面で切断した断面において、略台形状をしている。スペーサ４５は、図１０に示すように、第１絶縁体４３の一面の略全域において面接触している。スペーサ４５と第１絶縁体４３とは、接触部分において絶縁性を有する接着剤で固定されている。

また、スペーサ４５は、第１絶縁体４３に固定される面とは反対側の面（以下、「対向面４５ａ」と称する）が鉛直面に対して傾斜している。対向面４５ａは、凹部２６の側壁面２６ｂと対向している。対向面４５ａは、ＰＴＣ素子４１の一面４１ａと凹部２６の側壁面２６ｂとが為す角度よりも、対向面４５ａと側壁面２６ｂとが為す角度の方が小さくなるように形成されている。換言すれば、凹部２６の側壁面２６ｂを基準として、対向面の方がＰＴＣ素子４１の一面４１ａよりも平行に近い。
また、スペーサ４５は、図５及び図６に示すように、対向面４５ａが側壁面２６ｂから離間するように配置されている。

板バネ４６は、金属材料（例えば、アルミニウム合金）で形成されている。板バネ４６は、スペーサ４５の対向面に固定されている。板バネ４６は、スペーサ４５に固定される本体部４６ａと、本体部４６ａから突出する複数（本実施形態では、一例として６つ）の板状のバネ部４６ｂを有している。本体部４６ａは、厚さが一定の板状の部材であって、スペーサ４５の対向面と面接触している。板バネ４６とスペーサ４５とは、接触部分において絶縁性を有する接着剤で固定されている。バネ部４６ｂは、図５及び図６に示すように、先端が凹部２６の側壁面２６ｂに接触している。これにより、板バネ４６は、スペーサ４５をＰＴＣ素子４１方向へ付勢している。換言すれば、板バネ４６は、スペーサ４５を介してＰＴＣ素子４１等を凹部２６の一方向側（図５参照）へ付勢している。

樹脂枠４７は、絶縁性を有する樹脂で形成されている。また、樹脂枠４７は、矩形枠状の部材である。樹脂枠４７は、内部に空間を形成する枠体部４７ａと、枠体部４７ａからＹ軸方向に延在する支持部４７ｂと、を有している。枠体部４７ａは、内周にＰＴＣ素子４１が配置されている。すなわち、ＰＴＣ素子４１は、枠体部４７ａの内部に形成された空間に配置されている。支持部４７ｂは、第１絶縁体４３、第２絶縁体４４及びスペーサ４５の側面に配置されている。枠体部４７ａの内周部には、第１絶縁体４３及び第２絶縁体４４が絶縁性の接着剤で固定されている。第１絶縁体４３及び第２絶縁体４４の全周が枠体部４７ａに固定されている。なお、第１絶縁体４３及び第２絶縁体４４の全周が枠体部４７ａに固定されていなくてもよい。例えば、第１絶縁体４３及び第２絶縁体４４の上面が枠体部４７ａに固定されていなくてもよい。

加熱装置４０は、図５に示すように、凹部２６において、ＰＴＣ素子４１の一面４１ａ及び他面４１ｂが、凹部２６の側壁面２６ｂと対向するように収容されている。
また、加熱装置４０は、凹部２６において、凹部２６の深さ方向（Ｚ軸方向）に沿って延びる中心軸線Ｃを基準として、一方向側に寄るように配置されている。具体的には、加熱装置４０は、凹部２６の一方向側の側壁面２６ｂと接触するとともに、凹部２６の他方向側の側壁面２６ｂと離間するように配置されている（図６参照）。このように加熱装置４０を配置することで、ＰＴＣ素子４１は、電極板４２が固定される一面４１ａの方が、他面４１ｂよりも中心軸線に近い位置となるように配置されている。

また、図６に示すように、加熱装置４０と凹部２６との離間距離は、下方に向かうほど広くなっている。すなわち、板バネ４６の本体部４６ａと凹部２６の側壁面２６ｂとの距離が、凹部２６の入口開口２６ａ側（本実施形態では上方側）の距離（図６のＬ１）よりも、凹部２６の底面２６ｃ側（本実施形態では下方側）の距離（図６のＬ２）の方が長くなっている。本実施形態では本体部４６ａの板厚は一定なので、換言すれば、スペーサ４５の対向面４５ａと凹部２６の側壁面２６ｂとの距離は、凹部２６の入口開口２６ａ側よりも、凹部２６の底面２６ｃ側の方が長くなっている。

加熱装置４０と凹部２６の側壁面２６ｂとの間には、ポッティング剤（充填材）４８が充填されている。詳細には、板バネ４６と側壁面２６ｂとの間には、ポッティング剤４８が充填されている。
ポッティング剤４８は、例えば、空気よりも熱伝導率が高いシリコーン系の樹脂材である。なお、シリコーン系の樹脂材は一例であり、ポッティング剤４８として他のものを用いてもよい。
また、ポッティング剤４８には、常温の状態では低粘度の液状であって、加熱することで所定の弾性を有する弾性体となる材料が用いられる。例えば、本実施形態のポッティング剤４８として、硬化方式が二液付加に分類されるシリコーンゴムを利用することができる。

ポッティング剤４８は、加熱装置４０を凹部２６に収容してから加熱装置４０と凹部２６との間にポッティング剤４８を注入することで充填されてもよい。また、凹部２６に充填剤を注入してから加熱装置４０を凹部２６に収容することでポッティング剤４８を充填されてもよい。なお、加熱装置４０を凹部２６へ収容する際に、凹部２６と接触する面（第２絶縁体４４の板面）にグリースを塗布してもよい。グリースを塗布することで、加熱装置４０と凹部２６との摩擦が低減され、凹部２６へ加熱装置４０を収容し易くすることができる。また、ポッティング剤４８は、充填後に加熱され弾性体とされる。

本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態では、加熱装置４０の板バネ４６の本体部４６ａと凹部２６とが離間している。これにより、加熱装置４０を凹部２６内に収容する際に、凹部２６からＰＴＣ素子４１に作用する荷重が抑制される。したがって、ＰＴＣ素子４１の損傷を抑制することができる。

また、加熱装置４０と凹部２６の側壁面２６ｂとの間に、空気よりも熱伝導率が高いポッティング剤４８が充填されている。これにより、加熱装置４０と凹部２６との間に空気が存在する場合と比較して、ＰＴＣ素子４１から放熱部２２へ効率的に熱を伝達することができる。したがって、熱媒体加熱装置１０の放熱性を向上させ、性能を向上させることができる。

また、本実施形態では、加熱装置４０と凹部２６の側壁面２６ｂとの間に、ポッティング剤４８が充填されている。また、ポッティング剤４８は、充填後に加熱され弾性体とされている。これにより、熱媒体加熱装置１０を使用する際には、加熱装置４０と凹部２６との間に、弾性体が設けられている。例えば、加熱装置４０と凹部２６とが弾性を有さない固体同士で略全面で接触している場合には、熱応力が生じて加熱装置４０が損傷する可能性がある。本実施形態では、上述のように、加熱装置４０と凹部２６との間に弾性体が設けられている。したがって、加熱装置４０の損傷を抑制することができる。

また、スペーサ４５は、側壁面２６ｂと対向する対向面４５ａを有し、板面と側壁面２６ｂとが為す角度よりも対向面４５ａと側壁面２６ｂとが為す角度が小さくなるように形成されている。換言すれば、凹部２６の側壁面２６ｂを基準として、スペーサ４５の対向面４５ａの方がＰＴＣ素子４１の板面よりも平行に近い。よって、凹部２６の深さ方向（Ｚ軸方向）において、対向面４５ａと側壁面２６ｂとの距離が均一化される。これにより、対向面４５ａと側壁面２６ｂとの間に充填される充填剤の厚さ（Ｙ軸方向の長さ）も均一化される。したがって、ＰＴＣ素子４１から放熱部２２への熱の伝達量を、凹部２６の深さ方向において均一化することができる。

本実施形態では、板バネ４６によって加熱装置４０が凹部２６内の一方向側に寄せて配置されている。これにより、加熱装置４０を凹部２６の中心に配置する場合と比較して、加熱装置４０と凹部２６の側壁面２６ｂとが離間する距離を長くすることができる。よって、ポッティング剤４８を充填し易くすることができる。

本実施形態では、ＰＴＣ素子４１、電極板４２、第１絶縁体４３、第２絶縁体４４及びスペーサ４５が接着剤で固定されている。また、樹脂枠４７に第１絶縁体４３及び第２絶縁体４４が固定されている。これにより、ＰＴＣ素子４１とスペーサ４５と樹脂枠４７が一体化されていない場合と比較して、容易にＰＴＣ素子４１、スペーサ４５及び樹脂枠４７を凹部２６に収容することができる。
また、ＰＴＣ素子４１が絶縁部材で形成される樹脂枠４７によって囲われている。これにより、電極板４２と放熱部２２とを樹脂枠４７によって絶縁することができる。よって、絶縁性を向上させることができ、電極板４２からの漏電を抑制することができる。
また、樹脂枠４７に対して、第１絶縁体４３及び第２絶縁体４４の全周が絶縁性接着剤で固定されている。これにより、ポッティング剤４８をＰＴＣ素子４１の側面４１ｃに付着することを抑制することができ、耐熱温度の低いポッティング剤４８を使用することができる。

本実施形態では、ＰＴＣ素子４１の板面のうち、中心軸線Ｃに近い側の板面である一面４１ａに、一対の電極板４２の両方が固定されていている。これにより、電極板４２を凹部２６の中心軸線Ｃに近い位置に設けることができる。換言すれば、電極板４２を凹部２６の側壁面２６ｂから遠い位置に設けることができる。したがって、電極板４２を中心軸線Ｃから遠い側の板面（他面４１ｂ）に固定する場合と比較して、電極板４２と放熱部２２との絶縁距離を長くすることができる。よって、絶縁性を向上させることができ、電極板４２からの漏電を抑制することができる。
なお、中心軸線Ｃとは、ＹＺ平面で見た際に、凹部２６の中心を通る線を意味している。

また、本実施形態では、電極板４２は、ＰＴＣ素子４１の一面４１ａの一側の端部と他側の端部とに配置されている。これにより、電極板４２同士が離間する距離を長くすることができる。すなわち、電極板４２同士の絶縁距離を長くすることができる。これにより、耐電圧を向上させることができる。

例えば、一対の電極板４２のうちの一方の電極をＰＴＣ素子４１の一面４１ａに設け、他方の電極板４２をＰＴＣ素子４１の他面４１ｂに設け、一方の電極板４２と他方の電極板４２とを、板面を平面視した際に両端となる位置に設けることも考えられる。すなわち、一方の電極板４２と他方の電極板４２とがＰＴＣ素子４１を挟んでＰＴＣ素子４１の対角となるように設けることが考えられる。
本実施形態では、ＰＴＣ素子４１の一面４１ａの両端に設けた一対の電極板４２によって導電している。これにより、上述したように、一方の電極板４２と他方の電極板４２との絶縁距離が長くなるため、耐電圧を向上させることができる。一方で、ＰＴＣ素子４１が損傷すると、電極板４２同士が導電しなくなりＰＴＣ素子４１が発熱しなくなってしまう可能性があった。しかしながら、本実施形態では、上述のように、ＰＴＣ素子４１の損傷が抑制されるので、耐電性の向上と、ＰＴＣ素子４１の信頼性の向上を両立することができる。

本実施形態では、スペーサ４５の対向面４５ａと凹部２６の側壁面２６ｂとの距離は、凹部２６の入口開口２６ａ側よりも、凹部２６の底面２６ｃ側の方が長い。これにより、ポッティング剤４８を充填する際に、空気が入口開口２６ａから抜け易い。したがって、好適にポッティング剤４８を充填することができる。
なお、加熱装置４０を凹部２６に収容してからポッティング剤４８を充填する場合であっても、凹部２６にポッティング剤４８を注入してから加熱装置４０を凹部２６に収容する場合であっても、入口開口２６ａから空気を好適に排出することができる。よって、好適にポッティング剤４８を充填することができる。

本実施形態では、電極板４２と凹部２６の側壁面２６ｂとの間に第１絶縁体４３及び第２絶縁体４４が設けられている。これにより、電極板４２と放熱部２２とを第１絶縁体４３及び第２絶縁体４４によって絶縁することができる。したがって、電極板４２からの漏電を抑制することができる。

本実施形態では、ＰＴＣ素子４１と電極板４２とが接着剤で固定されている。これにより、電極とＰＴＣ素子４１との間で好適に通電させることができる。

また、本実施形態では、第１絶縁体４３と、電極板４２及びＰＴＣ素子４１とは、絶縁性の接着剤で固定されている。これにより、電極板４２またはＰＴＣ素子４１と絶縁体とを接着剤により固定することができる。したがって、電極板４２間の短絡を抑制することができる。

また、本実施形態では、加熱装置４０を構成するＰＴＣ素子４１、電極板４２、第１絶縁体４３、第２絶縁体４４及びスペーサ４５が接着剤で固定されている。これにより、各部材の間の空気を排除することができる。したがって、各部材間での熱抵抗が低減されるので、ＰＴＣ素子４１から放熱部２２へ好適に熱を伝えることができる。

なお、本開示は、上記実施形態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、一対の電極板４２をＰＴＣ素子４１の一面４１ａに設ける例について説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、一対の電極板４２の一方を、ＰＴＣ素子４１のＸ軸方向の一側の側面４１ｃに設け、一対の電極板４２の他方を、ＰＴＣ素子４１のＸ軸方向の他側の側面４１ｃに設けてもよい。
このように構成した場合でも、電極板４２を中心軸線Ｃから遠い側の板面（他面４１ｂ）に固定する場合と比較して、電極板４２と放熱部２２との絶縁距離を長くすることができる。よって、絶縁性を向上させることができ、電極板４２からの漏電を抑制することができる。

また、加熱装置４０は、板バネ４６を省略して構成してもよい。その場合には、凹部２６に加熱装置４０を収容する際に、凹部２６の一方向側に寄るように収容する。このように構成した場合でも、電極板４２を中心軸線Ｃから遠い側の板面（他面４１ｂ）に固定する場合と比較して、電極板４２と放熱部２２との絶縁距離を長くすることができる。よって、絶縁性を向上させることができ、電極板４２からの漏電を抑制することができる。

また、例えば、スペーサ４５が導電性を有する場合には、電極板４２をＰＴＣ素子４１の板面のうち、スペーサ４５が設けられる板面とは反対側の板面に固定してもよい。このようにすることで、導電性を有する部材から電極板４２を遠ざけることができる。したがって、絶縁性を向上させることができ、電極板４２からの漏電を抑制することができる。

また、例えば、加熱装置４０の両側が凹部２６の側壁面２６ｂから離間するように加熱装置４０を配置し、ポッティング剤４８を加熱装置４０の両側に充填してもよい。

また、低電圧ケーブルは低圧コネクタでもよい。
また、高圧コネクタと低圧コネクタとは長手方向の同一端に設けられてもよい。
また、電極板は固定部４２ａと電極固定部４３ｂのＹ軸方向の長さが等しくてもよい。

また、第１絶縁体４３はＹ軸方向の段差位置にて別体としてもよい。すなわち、スペーサ４５に固定される平板状のスペーサ側絶縁体と、ＰＴＣ素子４１に固定される平板状のＰＴＣ素子側絶縁体と、を別体として構成し、スペーサ側絶縁体の板面の中央部にＰＴＣ素子側絶縁体の板面を固定してもよい。その際、スペーサ側絶縁体とＰＴＣ素子側の絶縁体とは、絶縁性接着剤にて固定されてもよい。

また、上記実施形態で説明した板バネ４６の代わりに、第１絶縁体４３とスペーサ４５との間に板バネを設けてもよい。この場合には、板バネは、第１絶縁体４３に絶縁性を有する接着剤で固定されてもよい。また、この場合には、板バネのバネ部の先端がスペーサ４５に接触していて、板バネが、第１絶縁体４３をＰＴＣ素子４１方向に付勢している。また、この場合には、ポッティング剤が、スペーサ４５と板バネとの間に充填されてもよい。

また、第２絶縁体４４と凹部２６の側壁面２６ｂとの間に板バネを設けてもよい。この場合には、板バネは、第２絶縁体４４に絶縁性を有する接着剤で固定されてもよい。また、この場合には、板バネのバネ部は、先端が凹部２６の側壁面２６ｂに接触している。なお、板バネと側壁面２６ｂとの間にスペーサを設けてもよく、スペーサを設けた場合には、板バネのバネ部の先端は、スペーサに接触している。これにより、板バネは、第２絶縁体４４をＰＴＣ素子４１方向に付勢している。また、この場合には、ポッティング剤４８が、板バネ４６と側壁面２６ｂもしくはスペーサとの間に充填されてもよい。

以上説明した各実施形態に記載の熱媒体加熱装置及び車両用空調装置は例えば以下のように把握される。

本開示の一実施形態に係る熱媒体加熱装置は、板状の発熱体（４１）と、前記発熱体の板面（４１ａ）と側壁面（２６ｂ）とが対向するように前記発熱体を収容する凹部（２６）を有し、前記発熱体の熱を熱媒体へ放熱する放熱部（２２）と、前記板面と前記側壁面との間に前記側壁面から離間して設けられる中間部材（４５）と、を備え、前記中間部材は、前記側壁面と対向する対向面（４５ａ）を有し、前記板面と前記側壁面とが為す角度よりも前記対向面と前記側壁面とが為す角度が小さくなるように形成されていて、前記対向面と前記側壁面との間には、空気よりも熱伝導率が高い充填材（４８）が充填されている。

上記構成では、中間部材と凹部とが離間している。これにより、発熱体及び中間部材を凹部内に収容する際に、凹部から発熱体に作用する荷重が抑制される。したがって、発熱体の損傷を抑制することができる。
また、中間部材の対向面と凹部の側壁面との間に、空気よりも熱伝導率が高い充填材が充填されている。これにより、対向面と側壁面との間に空気が存在する場合と比較して、発熱体から放熱部へ効率的に熱を伝達することができる。したがって、熱媒体加熱装置のエネルギ効率を向上させ、性能を向上させることができる。
また、中間部材は、側壁面と対向する対向面を有し、板面と側壁面とが為す角度よりも対向面と側壁面とが為す角度が小さくなるように形成されている。換言すれば、凹部の側壁面を基準として、中間部材の対向面の方が発熱体の板面よりも平行に近い。よって、凹部の深さ方向において、対向面と側壁面との距離が均一化される。これにより、対向面と側壁面との間に充填される充填剤の厚さ（深さ方向と交差する方向の長さ）も均一化される。したがって、発熱体から放熱部への熱の伝達量を、凹部の深さ方向において均一化することができる。

また、本開示の一実施形態に係る熱媒体加熱装置は、前記中間部材の前記対向面には、前記中間部材を前記発熱体の方向へ付勢する付勢部（４６）が設けられている。

上記構成では、付勢部によって中間部材が発熱体の方向へ移動する。これにより、中間部材が発熱体を押圧し、発熱体の板面（中間部材が設けられていない側の面）が凹部に近接又は当接する。このように、発熱体及び中間部材を凹部内の一方向に寄せて配置することで、発熱体及び中間部材が凹部の中心に配置する場合と比較して、中間部材の対向面と凹部の側壁面との距離を長くすることができる。よって、充填材を充填し易くすることができる。

また、本開示の一実施形態に係る熱媒体加熱装置は、前記発熱体と前記側壁面との間に設けられる絶縁体（４３）を備え、前記中間部材は、前記絶縁体と前記側壁面との間に設けられている。

上記構成では、発熱体と側壁面との間に絶縁体を設けている。これにより、発熱体と側壁面との絶縁性を向上させることができる。

また、本開示の一実施形態に係る熱媒体加熱装置は、前記発熱体に固定される電極部（４２）と、内部に空間を形成し、絶縁部材で形成される枠状の枠部（４７）と、を備え、前記枠部には、前記絶縁体が固定されている。

上記構成では、枠部に絶縁体が固定されている。絶縁体と中間部材は固定されているため、枠部によって発熱体と中間部材とが一体化されている。これにより、発熱体と中間部材が一体化されていない場合と比較して、容易に発熱体及び中間部材を凹部に収容することができる。
また、発熱体及び中間部材が絶縁部材で形成される枠体によって囲われている。これにより、例えば放熱部が導電性の部材であっても、電極部と放熱部とを枠部によって絶縁することができる。よって、絶縁性を向上させることができ、電極部からの漏電を抑制することができる。

また、本開示の一実施形態に係る熱媒体加熱装置は、前記枠部と前記絶縁体とは、絶縁性の接着剤により全周にわたり固定されている。

上記構成では、枠部と絶縁体とが、絶縁体の全周に亘って接着剤で固定されている。これにより、強固に絶縁体と枠部とを固定することができる。また、絶縁性の接着剤を用いて、全周を固定しているので、発熱体からの電気を好適に絶縁することができる。

また、本開示の一実施形態に係る熱媒体加熱装置は、前記発熱体は、前記凹部の深さ方向に沿って延びる中心軸線（Ｃ）を基準として、一方向側に配置され、前記中心軸線に近い側の前記発熱体の板面には、一対の電極部（４２）が固定されていている。

上記構成では、発熱体の板面のうち、中心軸線に近い側の板面に、一対の電極部の両方が固定されていている。これにより、電極部を凹部の中心軸線に近い位置に設けることができる。換言すれば、電極部を凹部の側壁面から遠い位置に設けることができる。したがって、例えば、放熱部が導電性の部材であっても、電極部を中心軸線から遠い側の板面に固定する場合と比較して、電極部と放熱部との絶縁距離を長くすることができる。よって、絶縁性を向上させることができ、電極部からの漏電を抑制することができる。
なお、中心軸線とは、凹部の深さ方向に見た際に、凹部の中心を通る線を意味している。

また、本開示の一実施形態に係る熱媒体加熱装置は、前記凹部は、前記凹部の内部に形成される空間と前記凹部の外部に形成される空間とを連通する入口開口（２６ａ）と、前記凹部の底面を規定する底面部（２６ｃ）と、を有し、前記中間部材の前記対向面と前記凹部の前記側壁面との距離は、前記凹部の前記入口開口側よりも、前記凹部の前記底面部側の方が長い。

上記構成では、中間部材の対向面と凹部の側壁面との距離は、凹部の入口開口側よりも、凹部の底面部側の方が長い。これにより、充填剤を充填する際に、空気が入口開口から抜け易い。したがって、好適に充填剤を充填することができる。
なお、発熱体及び中間部材を凹部に収容してから充填剤を対向面と側壁面との間に注入することで充填剤を充填してもよく、凹部に充填剤を注入してから発熱体及び中間部材を凹部に収容することで充填剤を充填してもよい。何れの場合であっても、入口開口から空気を好適に排出することができるので、好適に充填剤を充填することができる。

また、本開示の一実施形態に係る車両用空調装置は、上記いずれかに記載の熱媒体加熱装置と、空気流路（２）と、該空気流路に外気または車室内空気を循環させるブロア（４）と、該ブロアの下流側に設けられている冷却器（５）と、該冷却器の下流側に設けられている放熱器（６）と、を備えた車両用空調装置において、前記放熱器には、前記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。

１ ：車両用空調装置
２ ：空気流路
３ ：ケーシング
４ ：ブロア
５ ：冷却器
６ ：放熱器
７ ：エアミックスダンパ
８ ：タンク
９ ：ポンプ
１０ ：熱媒体加熱装置
１１ ：熱媒体循環回路
２０ ：第１ケーシング
２１ ：制御基板収容部
２２ ：放熱部
２３ ：制御基板
２４ ：高圧コネクタ
２５ ：低圧コネクタ
２６ ：凹部
２６ａ ：入口開口
２６ｂ ：側壁面
２６ｃ ：底面
２７ ：放熱フィン
２８ ：隔壁
３０ ：第２ケーシング
３１ ：流路部
３２ ：フランジ部
３３ ：入口部
３４ ：出口部
４０ ：加熱装置
４１ ：ＰＴＣ素子（発熱体）
４１ａ ：一面
４１ｂ ：他面
４１ｃ ：側面
４２ ：電極板（電極部）
４２ａ ：固定部
４２ｂ ：接続部
４３ ：第１絶縁体（絶縁体）
４３ａ ：素子固定部
４３ｂ ：電極固定部
４４ ：第２絶縁体（絶縁体）
４５ ：スペーサ（中間部材）
４５ａ ：対向面
４６ ：板バネ（付勢部）
４６ａ ：本体部
４６ｂ ：バネ部
４７ ：樹脂枠（枠部）
４７ａ ：枠体部
４７ｂ ：支持部
４８ ：ポッティング剤（充填材）
Ｃ ：中心軸線

Claims (8)

1. 板状の発熱体と、
   前記発熱体の板面と側壁面とが対向するように前記発熱体を収容する凹部を有し、前記発熱体の熱を熱媒体へ放熱する放熱部と、
   前記板面と前記側壁面との間に前記側壁面から離間して設けられる中間部材と、を備え、
   前記中間部材は、前記側壁面と対向する対向面を有し、前記板面と前記側壁面とが為す角度よりも前記対向面と前記側壁面とが為す角度が小さくなるように形成されていて、
   前記対向面と前記側壁面との間には、空気よりも熱伝導率が高い充填材が充填されている熱媒体加熱装置。
2. 前記中間部材の前記対向面には、前記中間部材を前記発熱体の方向へ付勢する付勢部が設けられている請求項１に記載の熱媒体加熱装置。
3. 前記発熱体と前記側壁面との間に設けられる絶縁体を備え、
   前記中間部材は、前記絶縁体と前記側壁面との間に設けられている請求項１または請求項２に記載の熱媒体加熱装置。
4. 前記発熱体に固定される電極部と、
   内部に空間を形成し、絶縁部材で形成される枠状の枠部と、を備え、
   前記枠部には、前記絶縁体が固定されている請求項３に記載の熱媒体加熱装置。
5. 前記枠部と前記絶縁体とは、絶縁性の接着剤により全周にわたり固定されている請求項４記載の熱媒体加熱装置。
6. 前記発熱体は、前記凹部の深さ方向に沿って延びる中心軸線を基準として、一方向側に配置され、
   前記中心軸線に近い側の前記発熱体の板面には、一対の電極部が固定されていている請求項１から請求項５のいずれかに記載の熱媒体加熱装置。
7. 前記凹部は、前記凹部の内部に形成される空間と前記凹部の外部に形成される空間とを連通する入口開口と、前記凹部の底面を規定する底面部と、を有し、
   前記中間部材の前記対向面と前記凹部の前記側壁面との距離は、前記凹部の前記入口開口側よりも、前記凹部の前記底面部側の方が長い請求項１から請求項６のいずれかに記載の熱媒体加熱装置。
8. 請求項１から請求項７のいずれかに記載の熱媒体加熱装置と、
   空気流路と、
   該空気流路に外気または車室内空気を循環させるブロアと、
   該ブロアの下流側に設けられている冷却器と、
   該冷却器の下流側に設けられている放熱器と、を備えた車両用空調装置において、
   前記放熱器には、前記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。
   

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