JP2022054179A - 熱媒体加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱媒体加熱装置において、設計変更がなされた場合における製造コストの増加を抑制すると共に、作動時における温度上昇に伴った出力低下を抑制する。【解決手段】熱媒体加熱装置１０は、通電作用下に加熱する発熱体１８と、該発熱体１８に隣接して配置され内部に熱媒体が流通する熱交換部１６と、前記発熱体１８の制御を行う制御基板１４と、前記発熱体１８、前記熱交換部１６及び前記制御基板１４を内部に収容するハウジング１２とを備える。このハウジング１２は、発熱体１８及び熱交換部１６を内部に収容する熱交換部収容箱２４と、前記制御基板１４を内部に収容し前記熱交換部収容箱２４の上部に積層され連結される基板収容箱２６とから構成され、前記発熱体１８と前記制御基板１４とが端子１２２を介して互いに電気的に接続されている。【選択図】図２

Description

本発明は、熱交換部の内部を流通する熱媒体を発熱体によって加熱して供給するための熱媒体加熱装置に関する。

従来から、車両に搭載される車両用空調装置では、内燃機関を循環する冷却水を加熱用熱交換器へと取り込むことで空気を加熱して暖房運転に利用することが行われている。しかしながら、近年、自動車の動力が高効率化されることによる内燃機関から発生する熱量の減少や、完全な電動化によって内燃機関自体が不要となることにより、車両用空調装置の暖房に利用可能な熱量が不足している。

そこで、上記の課題を解決するために、例えば、特許文献１に開示されるような冷却水等の熱媒体を加熱可能な熱媒体加熱装置が知られている。

この熱媒体加熱装置は、アルミ合金等からなり制御基板の収容される基板収納ボックス、上部熱媒体流通ボックス、下部熱媒体流通ボックスが上下方向に積層されると共に、アルミ合金等からなる前記上部熱媒体流通ボックスと前記下部熱媒体流通ボックスとの間にＰＴＣヒータを挟み込んだ状態でボルトによって互いに一体的に締結されている。また、上部熱媒体流通ボックス及び下部熱媒体流通ボックスには、ＰＴＣヒータと接触する複数の放熱用フィン、冷却部及び蓋に囲まれた流通路を備え、熱媒体が流通可能に形成されている。

そして、ＰＴＣヒータが通電作用下に発熱することで、上部熱媒体流通ボックスから流通路を通じて下部熱媒体流通ボックスへと流通し、再び該上部熱媒体流通ボックスへと循環する熱媒体が加熱される。

特開２００８－５６０４４号公報

上述したような熱媒体加熱装置では、求められる性能の違いによって熱媒体の流通する流通路の形状やＰＴＣヒータの仕様を変更することがあるが、このような変更に伴って上部熱媒体流通ボックス及び下部熱媒体流通ボックスの形状変更を行う必要が生じると共に、該上部熱媒体流通ボックスに接続される基板ボックスも変更する必要が生じてしまう。そのため、例えば、制御基板に変更がない場合であっても、基板ボックスと共に制御基板も変更せざるを得ず該制御基板を流用できないことで製造コストが増加してしまうという問題がある。

また、熱媒体加熱装置を高出力で運転して熱媒体を加熱する場合には、上部熱媒体流通ボックスに積層されて接するように配置された基板ボックスが前記熱媒体によって加熱されることとなり、制御基板が加熱されてしまうことが懸念される。そして、制御基板の温度が予め設定された温度よりも上昇してしまった場合には、該制御基板を保護するために熱媒体加熱装置の出力制限が行われ、熱媒体加熱装置の出力低下を招くこととなる。

本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、設計変更がなされた場合における製造コストの増加を抑制すると共に、作動時における温度上昇に伴った出力低下を抑制することが可能な熱媒体加熱装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明の態様は、通電作用下に加熱する発熱体と、発熱体に隣接して配置され内部に熱媒体が流通する熱交換部と、発熱体の制御を行う制御基板と、発熱体、熱交換部及び制御基板を内部に収容するハウジングとを備えた熱媒体加熱装置において、
ハウジングは、発熱体及び熱交換部を内部に収容する第１収容箱と、第１収容箱に積層された状態で接続され制御基板を内部に収容する第２収容箱とを備え、
第１収容箱の発熱体と第２収容箱の制御基板とがバスバーによって互いに電気的に接続される。

本発明によれば、熱媒体加熱装置を構成するハウジングが、発熱体及び熱交換部を内部に収容する第１収容箱と、制御基板を内部に収容し第１収容箱に積層されて接続される第２収容箱とから構成され、第１収容箱の発熱体と第２収容箱の制御基板とがバスバーによって互いに電気的に接続されている。

従って、発熱体及び熱交換部を収容可能な第１収容箱と、制御基板を収容可能な第２収容箱とをそれぞれ別体とし、第１及び第２収容箱を積層させて接続可能な構成とすることで、例えば、発熱体、熱交換部、制御基板に設計変更が生じ、それに伴って、第１収容箱及び第２収容箱のいずれか一方に形状変更が生じた場合であっても、設計変更が必要となる第１及び第２収容箱の一方のみを変更して対応することが可能となる。

その結果、流通路の形状やＰＴＣヒータの変更に伴って、上部熱媒体流通ボックス及び下部熱媒体流通ボックスの形状変更がなされる際に、上部熱媒体流通ボックスに接続される基板ボックスも同時に変更せざるを得なかった従来の熱媒体加熱装置と比較し、熱交換部、発熱体、制御基板等の設計変更が生じた際の対応をより容易に行うことが可能となり、しかも、その変更範囲を抑制することで変更のなされない収容箱を流用することが可能となる。そのため、熱媒体加熱装置の製造コストを削減することができる。

また、第１収容箱と第２収容箱とを別体とすることで、制御基板の収容される基板ボックスと流通路とが直接接していた従来の熱媒体加熱装置と比較し、熱交換部を流通する熱媒体の熱が第２収容箱側へと伝達されることが抑制され、制御基板が加熱されてしまうことが抑制されるため、熱に起因した熱媒体加熱装置の出力低下を抑制することが可能となり所望の出力を得ることが可能となる。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、熱媒体加熱装置を構成するハウジングが、発熱体及び熱交換部を内部に収容する第１収容箱と、制御基板を内部に収容し第１収容箱に積層されて接続される第２収容箱とから構成され、第１収容箱の発熱体と第２収容箱の制御基板とをバスバーによって互いに電気的に接続することにより、例えば、発熱体、熱交換部、制御基板に設計変更が生じ、それに伴って、第１収容箱及び第２収容箱のいずれか一方に形状変更が生じた場合であっても、別体で構成された第１及び第２収容箱の一方のみを変更することで対応することが可能となる。

その結果、従来の熱媒体加熱装置と比較し、熱交換部、発熱体、制御基板等の設計変更が生じた際の対応をより容易に行うことが可能となり、しかも、その変更範囲を抑制することで変更のなされない収容箱を流用することができるため、熱媒体加熱装置の製造コストを削減することができる。また、第１収容箱と第２収容箱とを別体とすることで、熱交換部を流通する熱媒体の熱が第２収容箱側へと伝達されてしまうことが抑制され、制御基板の熱害が好適に抑制されることで、熱に起因した熱媒体加熱装置の出力低下が抑制される。

本発明の実施の形態に係る熱媒体加熱装置の外観斜視図である。 図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。 図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図である。 図２における放熱フィン近傍の拡大断面図である。 図３のＶ－Ｖ線に沿った断面図である。 図３のＶＩ－ＶＩ線に沿った断面図である。

本発明に係る熱媒体加熱装置について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

この熱媒体加熱装置１０は、図１～図３に示されるように、上下方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に分割可能なハウジング１２と、該ハウジング１２の内部に収容される制御基板１４と、該制御基板１４に隣接するように配置される熱交換部１６と、該熱交換部１６の内部に配置される発熱体１８とを含む。なお、図１においてハウジング１２における導入部２０及び導出部２２の延在方向を、熱媒体加熱装置１０の前後方向（矢印Ｂ１、Ｂ２方向）とし、該前後方向と直交する該導入部２０及び導出部２２の離間方向を前記熱媒体加熱装置１０の幅方向（矢印Ｃ１、Ｃ２方向）として以下説明する。また、熱媒体の一例として冷却水が用いられる場合について説明する。

ハウジング１２は、図１～図６に示されるように、下部に設けられ導入部２０及び導出部２２を有した熱交換部収容箱（第１収容箱）２４と、該熱交換部収容箱２４の上部に積層され制御基板１４の収容される基板収容箱（第２収容箱）２６とを含む。

熱交換部収容箱２４は、例えば、樹脂製材料から形成され、下部に第１底壁２８を有し上方（矢印Ａ１方向）が開口した断面Ｕ字状の第１箱本体３０と、該第１箱本体３０の上部を塞ぐ第１カバー部材３２とを備え、図５に示される上方から見て、前記第１箱本体３０及び前記第１カバー部材３２が略同一形状となる略矩形状に形成されている。そして、熱交換部収容箱２４には、第１箱本体３０の前方側（矢印Ｂ１方向）となる側壁３４ａに、管状に形成された導入部２０及び導出部２２が設けられる。なお、第１箱本体３０は、その前方側となる側壁３４ａ、幅方向一方側（矢印Ｃ１方向）となる側壁３４ｂ、後方側（矢印Ｂ２方向）となる側壁３４ｃ、幅方向他方側（矢印Ｃ２方向）となる側壁３４ｄとが四方で互いに接合されて構成されている。

導入部２０及び導出部２２は、第１箱本体３０の幅方向（矢印Ｃ１、Ｃ２方向）に離間して側壁３４ａの幅方向両端近傍にそれぞれ形成されると共に、前記側壁３４ａに対して略直交するようにそれぞれ前方側（矢印Ｂ１方向）へと所定長さだけ突出している。そして、導入部２０及び導出部２２は、開口した先端部に図示しないチューブ等の配管がそれぞれ接続されると共に、側壁３４ａに接続された基端が、内部に延在する管孔３６を通じて前記熱交換部収容箱２４の内部とそれぞれ連通している。

これにより、図示しない配管を通じて導入部２０に供給される熱媒体が熱交換部収容箱２４の内部へと供給されると共に、該内部を循環して加熱された熱媒体が導出部２２から図示しない配管を通じて排出される。

また、第１箱本体３０における各側壁３４ａ～３４ｄには、外側へと突出した複数の第１取付ボス３８が設けられる。この第１取付ボス３８は、側壁３４ａ～３４ｄの延在方向に沿って互いに所定間隔離間するように設けられ、その中央には締結ボルト４０の螺合されるねじ孔４２（図６参照）が上下方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に貫通するように形成される。

さらに、第１箱本体３０の第１底壁２８には、図２～図５に示されるように、導入部２０に臨む幅方向一方側（矢印Ｃ１方向）と導出部２２に臨む幅方向他方側（矢印Ｃ２方向）とを結び、前記導入部２０と前記導出部２２との間に熱媒体が流通する第１流路ＷＣ１の一部となる第１流路構成部４４を備える。

第１流路構成部４４は、第１底壁２８に対して上方（矢印Ａ１方向）へ膨出した複数の膨出部４６と、隣接する２つの膨出部４６の間に形成される複数の溝部４８と、最も外側となる膨出部４６に沿って形成され該膨出部４６と各側壁３４ｂ、３４ｃ、３４ｄとの間に形成される第１隔壁５０とを備える。なお、ここでは、互いに平行な４本の膨出部４６と、該膨出部４６の間に３本の溝部４８を備える場合について説明する。

膨出部４６は、例えば、その延在方向から見て第１底壁２８から上方（矢印Ａ１方向）へ向けて断面円弧状で所定高さで膨出し、前記延在方向と直交する方向に互いに等間隔離間して略平行に形成される。

溝部４８は、その延在方向から見て第１底壁２８と隣接する２つの膨出部４６に囲まれた凹状に形成され、該膨出部４６の頂部に対して下方（矢印Ａ２方向）に所定深さとなるように形成されている。すなわち、複数の膨出部４６及び溝部４８は、その延在方向と直交する方向で交互に配置される。

図５に示されるように、第１流路構成部４４は、導入部２０に臨む幅方向一方側（矢印Ｃ１方向）に設けられる上流部位Ｓ１と、幅方向中央に設けられ該上流部位Ｓ１の下流側に接続される中流部位Ｓ２と、導出部２２に臨む幅方向他方側（矢印Ｃ２方向）に設けられ該中流部位Ｓ２の下流側に接続される下流部位Ｓ３とから構成される。

この上流部位Ｓ１は、複数の膨出部４６及び溝部４８が、側壁３４ａに臨む位置から後方（矢印Ｂ２方向）へ向けて一直線状に延在して後方側の側壁３４ｃ近傍で幅方向他方側（矢印Ｃ２方向）へと緩やかに屈曲して該幅方向に沿って直線状に延在して再び前方側（矢印Ｂ１方向）へと緩やかに屈曲して該前方側に向かって直線状に延在している。

中流部位Ｓ２は、上流部位Ｓ１の下流側に接続され、複数の膨出部４６及び溝部４８が、幅方向他方側（矢印Ｃ２方向）へ向けて再び緩やかに屈曲した後に幅方向へ所定長さだけ直線状に延在し、幅方向他方側（矢印Ｃ２方向）において後方（矢印Ｂ２方向）へと緩やかに屈曲して該後方側へ向けて直線状に延在する。

下流部位Ｓ３は、中流部位Ｓ２の下流側に接続され、複数の膨出部４６及び溝部４８が、後方側（矢印Ｂ２方向）の側壁３４ｃ近傍で幅方向他方側（矢印Ｃ２方向）へと緩やかに屈曲して幅方向へ所定長さだけ直線状に延在した後に、再び前方側（矢印Ｂ１方向）へ向けて緩やかに屈曲して側壁３４ａに臨む位置まで該前方側へと直線状に延在している。

すなわち、複数の膨出部４６及び溝部４８は、図５に示される熱交換部収容箱２４の上方から見て、上流部位Ｓ１及び下流部位Ｓ３が導入部２０及び導出部２２を有した前方側の側壁３４ａから後方側（矢印Ｂ２方向）へ向けて凹状となる断面略Ｕ字状にそれぞれ形成され、一方、幅方向中央部において中流部位Ｓ２が、前記後方側の側壁３４ｃから前方側（矢印Ｂ１方向）へ向けて凹状となる断面略Ｕ字状に形成され、前記導入部２０側となる上流部位Ｓ１と前記導出部２２側となる下流部位Ｓ３とが中央に設けられた中流部位Ｓ２を介して互いに接続された断面略Ｗ字状に形成される。

第１隔壁５０は、図２、図３及び図５に示されるように、第１底壁２８に対して上方（矢印Ａ１方向）へと所定高さだけ突出し、上流部位Ｓ１及び下流部位Ｓ３の外側に沿い、且つ、幅方向両側となる側壁３４ｂ、３４ｄ、後方側の側壁３４ｃに臨むように形成されると共に、中流部位Ｓ２の外側に沿って前方側の側壁３４ａに臨むように形成される。また、第１隔壁５０は、最も上方となる先端が徐々に先細状となるように形成され同一断面形状で延在すると共に、後述する熱交換部１６の第１ウォータジャケット８０の挿入溝９２へ挿入可能な厚さで形成される。

換言すれば、第１流路構成部４４は、図５に示されるように、第１箱本体３０を上方から見て、複数の膨出部４６及び溝部４８が複数回折り返すように屈曲して形成され、その外側に沿うように第１隔壁５０が形成される。この複数の膨出部４６、溝部４８及び第１隔壁５０は、熱交換部収容箱２４の幅方向中央に対して幅方向一方側（矢印Ｃ１方向）と幅方向他方側（矢印Ｃ２方向）とがそれぞれ対称形状となるように形成されている。

第１カバー部材３２は、図１～図４に示されるように、熱交換部収容箱２４と同様に樹脂製材料から形成され、ハウジング１２の上方から見て、前記熱交換部収容箱２４と略同一断面形状となるプレート状に形成され、その外縁部には、熱交換部収容箱２４の第１取付ボス３８と対応した複数の第１フランジ５２が形成される。そして、第１フランジ５２は、第１カバー部材３２の上面（面）に対して若干だけ上方（矢印Ａ１方向）へと突出するように形成され、後述する基板収容箱２６の第２取付ボス６６の下端が当接すると共に、該第１フランジ５２の中央には締結ボルト４０の挿通される孔部（図示せず）が貫通している。

また、第１カバー部材３２には、図３及び図６に示されるように、熱交換部収容箱２４に臨む下面に第２隔壁５４を備え、該第２隔壁５４は、前記下面に対して所定高さだけ下方（矢印Ａ２方向）へと突出して形成されると共に、最も下方となる先端が徐々に先細状となるように形成され同一断面形状で延在している。この第２隔壁５４は、後述する熱交換部１６における第２ウォータジャケット８２の挿入溝１１０へ挿入可能な厚さで形成される。

そして、第１カバー部材３２は、上述したように第１箱本体３０における側壁３４ａ～３４ｄの上端部を覆うように装着されることで、開口した前記上端部が塞がれて内部に空間を有した箱状の熱交換部収容箱２４を構成する。また、第１カバー部材３２は、その外縁部下面に装着されたシール部材５８ａが第１箱本体３０における側壁３４ａ～３４ｄの上端部に当接することで、熱交換部収容箱２４の内部が密閉され熱媒体の外部へと流出が防止される。

基板収容箱２６は、図１～図４に示されるように、例えば、アルミニウム合金等の金属製材料から形成され、下部に第２底壁５６を有し上方（矢印Ａ１方向）が開口した断面Ｕ字状の第２箱本体６０と、該第２箱本体６０の上部を塞ぐ第２カバー部材６２とを備え、上方から見て前記第２箱本体６０と前記第２カバー部材６２とが略同一形状となる略矩形状に形成されると共に、熱交換部収容箱２４に対応した略同一断面形状で形成されている。

また、第２箱本体６０において四方に配置される各側壁６４には、外側へと突出した複数の第２取付ボス６６が設けられ、該第２取付ボス６６は、熱交換部収容箱２４の第１取付ボス３８に対応するように側壁６４に沿って互いに所定間隔離間するように設けられ、後述する締結ボルト４０の挿通される孔部（図示せず）が上下方向に貫通するように形成される。

第２取付ボス６６は、基板収容箱２６と略同一高さで形成され、該基板収容箱２６の下面に対して若干だけ下方（矢印Ａ２方向）へと突出するように形成され、第１カバー部材３２の第１フランジ５２に対して当接することで、図４に示されるように、基板収容箱２６の下面（面）と第１カバー部材３２の上面との間に、上下方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に所定間隔を有したクリアランス（断熱部）Ｄが設けられる。換言すれば、第１フランジ５２が上方へと突出した突出部として機能し、第２取付ボス６６は、下方へと突出した突出部として機能しており、第１カバー部材３２を含む熱交換部収容箱２４と基板収容箱２６の一部とが上下方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に非接触となるように積層され連結されている。

さらに、図２及び図３に示されるように、第２箱本体６０の第２底壁５６には、上方（矢印Ａ１方向）へと突出して制御基板１４を固定するための固定ボス６８が形成されると共に、熱交換部収容箱２４側（矢印Ａ２方向）となる第２底壁５６の下面には、下方（矢印Ａ２方向）へ向かって突出した複数の放熱フィン７０が設けられる。

制御基板１４は板状に形成され、固定ボス６８の上端に載置された状態で図示しないボルトで固定されることで、基板収容箱２６の内部で第２底壁５６に対して上方へと所定距離だけ離間して略平行に保持される。そして、制御基板１４は、図示しないリード線を介して後述する信号用コネクタ７６及び電源用コネクタ７８と電気的に接続されている。

放熱フィン７０は、第２底壁５６の前後方向略中央に設けられ、一定厚さで幅方向（矢印Ｃ１、Ｃ２方向）に沿って延在すると共に、前記前後方向（矢印Ｂ１、Ｂ２方向）に互いに等間隔離間して設けられる。また、複数の放熱フィン７０は、第２底壁５６を間にして基板収容箱２６の内部に収容される制御基板１４に臨む位置に設けられている。

さらに、放熱フィン７０は、第１カバー部材３２に臨む下端が該第１カバー部材３２に対して上方（矢印Ａ１方向）へと所定距離となるクリアランスＤだけ離れて配置される。すなわち、放熱フィン７０は、第１カバー部材３２を含む熱交換部収容箱２４に対して上方（矢印Ａ１方向）へと離れて非接触に設けられている。

第２カバー部材６２は、図１～図４に示されるように、例えば、基板収容箱２６と同様に金属製材料から形成され、ハウジング１２の上方から見て、前記基板収容箱２６と略同一断面形状となるプレート状に形成されると共に、その外縁部には、第２箱本体６０の第２取付ボス６６と対応した複数の第２フランジ７２が形成される。そして、第２フランジ７２の中央には締結ボルト４０の挿通される孔部（図示せず）が貫通している。

また、第２カバー部材６２の上部には、幅方向他方側（矢印Ｃ２方向）となる位置に上方へと膨出したコネクタ接続部７４が設けられ、このコネクタ接続部７４には、制御基板１４に接続され出力信号の取り出される信号用コネクタ７６と、熱交換部１６における発熱体１８に給電するための電源用コネクタ７８がそれぞれ貫通するように装着されている。

そして、第２箱本体６０における側壁６４の上端部を覆うように第２カバー部材６２が装着されることで、開口した前記上端部が塞がれ内部に空間を有した箱状の基板収容箱２６が構成される。また、上下方向に一直線状に配置された第２フランジ７２、第２取付ボス６６、第１フランジ５２の孔部（図示せず）に締結ボルト４０を上方からそれぞれ挿通させ、熱交換部収容箱２４の第１取付ボス３８のねじ孔４２へと螺合することで、基板収容箱２６と熱交換部収容箱２４とが上下方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に積層された状態で共締めされ連結される。また、第２箱本体６０の上端部に設けられた環状のシール部材５８ｂが第２カバー部材６２に当接することで基板収容箱２６の内部が密閉される。

熱交換部１６は、図２～図６に示されるように、熱交換部収容箱２４の内部に収容され、略平行に配置された一組の第１及び第２ウォータジャケット８０、８２と、前記第１ウォータジャケット８０と前記第２ウォータジャケット８２との間に配置される発熱体１８とを含み、前記第１及び第２ウォータジャケット８０、８２、前記発熱体１８が、ハウジング１２の積層方向、すなわち上下方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に積層される。

第１ウォータジャケット８０は、例えば、アルミニウム合金等の金属製材料から形成され、平板状に形成された第１ベース部８４と、該第１ベース部８４に対して下方（矢印Ａ２方向）へと立設した第２流路構成部８６とを備え、熱交換部収容箱２４の第１底壁２８に臨むように配置される。そして、第１ベース部８４は、熱交換部収容箱２４の断面形状に対応した略矩形状に形成され第１底壁２８と略平行に設けられる。

第２流路構成部８６は、熱交換部収容箱２４の第１流路構成部４４と上下に対向するように設けられ、複数の第１突壁８８と、最も外側の第１突壁８８に対してさらに外側に設けられる第３隔壁９０とを含む。

第１突壁８８は、第１ベース部８４に対して下方（図３中、矢印Ａ２方向）へと所定高さで突出すると共に、その延在方向と直交する方向に等間隔離間して形成される。そして、第１ウォータジャケット８０が熱交換部収容箱２４へと収容された際、第１突壁８８がそれぞれ複数の溝部４８に臨むように配置され、且つ、該第１突壁８８の下端が前記溝部４８に対して上下方向に所定間隔だけ離間して配置される。すなわち、第１突壁８８は、熱交換部収容箱２４における溝部４８の数量と同数、且つ、前記溝部４８に対して非接触となるように設けられる。

第３隔壁９０は、第１ベース部８４に対して下方（矢印Ａ２方向）へと所定高さで突出し、熱交換部収容箱２４の第１隔壁５０に臨む位置に形成されると共に、その延在方向と直交する厚さ方向中央に挿入溝９２を有している。挿入溝９２は、第１ベース部８４側（矢印Ａ１方向）に向かって断面矩形状に窪み、且つ、前記延在方向に沿って同一断面形状で形成されると共に、第１隔壁５０が内部に挿入可能に形成されており、該挿入溝９２の厚さ寸法は、前記第１隔壁５０の厚さよりも大きく形成される。

また、第３隔壁９０の延在方向に沿った端部には、挿入溝９２が外部と連通するように切り欠かれた切欠部（図示せず）をそれぞれ備えている。

そして、第１ウォータジャケット８０が熱交換部収容箱２４に収容された際、第３隔壁９０が第１隔壁５０と上下方向に臨むように配置され、前記第１隔壁５０が挿入溝９２の内部に挿入されることで、第１及び第３隔壁５０、９０が上下方向に一直線状に接続されて隔壁を構成し、且つ、第２流路構成部８６における複数の第１突壁８８が第１流路構成部４４の溝部４８にそれぞれ臨むように配置されることで、隣接する２つの第１突壁８８の間が熱媒体の流通する第１流路ＷＣ１となる。

この際、第３隔壁９０の厚さ方向において、挿入溝９２と第１隔壁５０との間に若干の隙間を有し、且つ、前記第３隔壁９０の上下方向において、前記挿入溝９２の底部と前記第１隔壁５０の先端との間にも若干の隙間を有した状態で挿入される。すなわち、挿入溝９２の内部において、第１隔壁５０と第３隔壁９０との間には、厚さ方向及び上下方向にそれぞれ隙間を有し、前記第１及び第３隔壁５０、９０の内側と外側とが前記隙間を通じて互いに連通したラビリンス構造となる。

第２ウォータジャケット８２は、第１ウォータジャケット８０と同様に、例えば、アルミニウム合金等の金属製材料から形成され、平板状に形成された第２ベース部９６と、該第２ベース部９６に対して上方（矢印Ａ１方向）へと立設した第３流路構成部９８とを備え、熱交換部収容箱２４の内部において第１カバー部材３２に臨み、且つ、略平行となるように配置される。

第２ベース部９６は、第１ウォータジャケット８０の第１ベース部８４と略同一形状となる略矩形状に形成されると共に、第１ウォータジャケット８０に臨む端面には、該第１ウォータジャケット８０から離間する方向（矢印Ａ１方向）に窪んで発熱体１８の収容される収容室１００が設けられる。この収容室１００は、例えば、発熱体１８の形状に応じて断面矩形状に形成され、該発熱体１８の厚さに応じて上方（矢印Ａ１方向）へと所定深さだけ窪んで形成される。

また、第２ベース部９６の前方端には、導入部２０に臨む位置に形成された第１分流部１０２と、導出部２２に臨む位置に形成された第２分流部１０４とを備え、前記第１及び第２分流部１０２、１０４は、図２に示される第２ウォータジャケット８２を幅方向から見て、前方から後方側（矢印Ｂ２方向）に向けて徐々に上下方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）へと厚くなるテーパ形状に形成されている。

そして、第２ベース部９６は、収容室１００に発熱体１８が収容された状態で第１ウォータジャケット８０の第１ベース部８４に当接するように上方に積層されると共に、該第１ベース部８４（図２及び図３参照）に臨む下面には、環状のシール部材５８ｃが装着されることで、前記第２ベース部９６と前記第１ベース部８４との間への熱媒体の浸入が防止される。すなわち、発熱体１８側への熱媒体の浸入がシール部材５８ｃによって防止される。

第３流路構成部９８は、第１カバー部材３２と対向するように設けられ、複数の第２突壁１０６と、最も外側の第２突壁１０６に対して外側に設けられる第４隔壁１０８とを含み、第２流路ＷＣ２の一部を構成している。

第２突壁１０６は、第２ベース部９６に対して上方（矢印Ａ１方向）へと所定高さで突出すると共に、その延在方向と直交する方向に等間隔離間して形成される。そして、第２ウォータジャケット８２が熱交換部収容箱２４へと収容された際、第２突壁１０６がそれぞれ第１カバー部材３２の下面に臨むように配置され、且つ、該第２突壁１０６の上端が前記下面に対して上下方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に所定間隔だけ離間して配置される。すなわち、第２突壁１０６は、第１カバー部材３２に対して非接触となるように設けられている。

第４隔壁１０８は、図３及び図６に示されるように、第２ベース部９６に対して上方（矢印Ａ１方向）へと所定高さで突出し、第１カバー部材３２の第２隔壁５４に臨む位置に形成されると共に、その延在方向と直交する厚さ方向中央に挿入溝１１０を有している。挿入溝１１０は、第２ベース部９６側（矢印Ａ２方向）に向かって断面矩形状に窪み、且つ、前記延在方向に沿って同一断面形状で形成されると共に、第２隔壁５４が内部に挿入可能に形成されており、該挿入溝１１０の厚さ寸法は、前記第２隔壁５４の厚さよりも大きく形成される。

また、第４隔壁１０８の延在方向に沿った端部には、挿入溝１１０が外部と連通するように切り欠かれた切欠部（図示せず）を備えている。

そして、第２ウォータジャケット８２が熱交換部収容箱２４に収容された際、第４隔壁１０８が第２隔壁５４と上下方向に臨むように配置され、前記第２隔壁５４が挿入溝１１０の内部に挿入されることで、第２及び第４隔壁５４、１０８が上下方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に一直線状に接続されて１つの隔壁を構成し、且つ、第３流路構成部９８における複数の第２突壁１０６が第１カバー部材３２にそれぞれ臨むように配置されることで、隣接する２つの第２突壁１０６の間が熱媒体の流通する第２流路ＷＣ２となる。

この第２流路ＷＣ２は、第１流路ＷＣ１と同様に、導入部２０に臨む幅方向一方側（矢印Ｃ１方向）に設けられる上流部位Ｓ１と、幅方向中央に設けられ該上流部位Ｓ１の下流側に接続される中流部位Ｓ２と、導出部２２に臨む幅方向他方側（矢印Ｃ２方向）に設けられ該中流部位Ｓ２の下流側に接続される下流部位Ｓ３とから構成されており、前記第１流路ＷＣ１と略同一形状となる断面略Ｗ字状に形成される。

この際、第４隔壁１０８の厚さ方向において、挿入溝１１０と第２隔壁５４との間に若干の隙間を有し、且つ、前記第４隔壁１０８の上下方向において、前記挿入溝１１０の底部と前記第２隔壁５４の先端との間にも若干の隙間を有した状態で挿入される。すなわち、挿入溝１１０の内部において、第２隔壁５４と第４隔壁１０８との間には、厚さ方向及び上下方向にそれぞれ隙間を有し、前記第２及び第４隔壁５４、１０８の内側と外側とが前記隙間を通じて互いに連通したラビリンス構造となる。

上述したように、熱交換部１６は、図５及び図６に示されるように、第１ウォータジャケット８０と熱交換部収容箱２４との間で第１流路ＷＣ１が構成され、第２ウォータジャケット８２と第１カバー部材３２との間で第２流路ＷＣ２が構成されており、発熱体１８を中央に挟んで第１流路ＷＣ１が下方（矢印Ａ２方向）、第２流路ＷＣ２が上方（矢印Ａ１方向）となるように配置される。また、第１及び第２流路ＷＣ１、ＷＣ２の上流端が、熱交換部収容箱２４の内部に形成され導入部２０に臨む導入室１１４と連通し、前記第１及び第２流路ＷＣ１、ＷＣ２の下流端は、熱交換部収容箱２４の内部に形成され導出部２２に臨む導出室１１６と連通している。

そして、導入部２０から導入室１１４へと導入される熱媒体は、該導入室１１４に配置された第１分流部１０２によって徐々に上下方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）へと分流され第１及び第２流路ＷＣ１、ＷＣ２へと導かれる。一方、第１及び第２流路ＷＣ１、ＷＣ２の下流端まで流れた熱媒体は、導出部２２に臨む導出室１１６に配置された第２分流部１０４によって上下方向中央へと合流するように導かれて導出部２２へと流れる。

発熱体１８は、例えば、略長方形状のＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）ヒータ等の熱電素子からなり、その上下に形成された発熱面が第１電極１１８及び第２電極１２０に当接した状態で挟持されている。この発熱体１８は、第１及び第２電極１１８、１２０と共に第２ウォータジャケット８２の収容室１００内に収容され、第１ウォータジャケット８０の第１ベース部８４によって挟持されることで、前記第１ウォータジャケット８０と前記第２ウォータジャケット８２との間に保持される。

また、発熱体１８には、第１及び第２電極１１８、１２０の端部に複数の端子（バスバー）１２２が設けられ、該端子１２２が制御基板１４に対して電気的に接続されると共に、図示しないリード線を介してそれぞれ電源用コネクタ７８と電気的に接続される。換言すれば、複数の端子１２２を介して発熱体１８と制御基板１４とが電気的に接続されている。

そして、発熱体１８は、電源用コネクタ７８から端子１２２を通じて第１及び第２電極１１８、１２０へと通電がなされることで第１及び第２ウォータジャケット８０、８２に臨む一対の発熱面がそれぞれ発熱する。

上述した熱交換部１６は、第１ウォータジャケット８０、発熱体１８及び第２ウォータジャケット８２が上下方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に積層された状態で図示しないボルトによって一体的に締結され、熱交換部収容箱２４の内部へと収容されている。

本発明の実施の形態に係る熱媒体加熱装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。なお、ここでは、図示しない車両における内燃機関等からの冷却水（熱媒体）を加熱し、加熱された冷却水を該車両に搭載される車両用空調装置へと供給する場合について説明する。

先ず、図示しない内燃機関等から配管を通じて導入部２０へと冷却水が供給され、該冷却水は、前記導入部２０の管孔３６を通じて熱交換部収容箱２４の内部へと導入される。また、同時に、図示しないコントローラからの制御信号によって電源用コネクタ７８から制御基板１４、端子１２２、第１及び第２電極１１８、１２０を通じて発熱体１８へと通電がなされ、該発熱体１８の発熱面が発熱することで、該発熱面に当接した第１及び第２ウォータジャケット８０、８２の第１及び第２ベース部８４、９６がそれぞれ加熱される。

そして、熱交換部収容箱２４の内部において、冷却水は、第１分流部１０２によって熱交換部１６における第１及び第２流路ＷＣ１、ＷＣ２へ向けて上下に分流され、下方となる前記第１ウォータジャケット８０の第１流路ＷＣ１に沿って上流部位Ｓ１から中流部位Ｓ２を経て下流部位Ｓ３へと流れることで、発熱体１８から第１ベース部８４へと伝達された熱によって前記冷却水が加熱される。一方、上方となる第２流路ＷＣ２へと供給された冷却水は、第１流路ＷＣ１と同様に上流部位Ｓ１から中流部位Ｓ２を経て下流部位Ｓ３へと流れることで、発熱体１８から第２ベース部９６へと伝達された熱によって同様に加熱される。

詳細には、発熱体１８は、第１及び第２流路ＷＣ１、ＷＣ２の略全域にわたるように第１及び第２ベース部８４、９６に対して接触しているため、前記発熱体１８から生じる熱によって冷却水が前記第１及び第２流路ＷＣ１、ＷＣ２に沿って上流部位Ｓ１から下流部位Ｓ３へと流れることで連続的に加熱されることとなる。

最後に、発熱体１８からの熱によって熱交換部１６における第１流路ＷＣ１及び第２流路ＷＣ２内を流れる冷却水が連続的に所定温度まで加熱された後に、その下流部位Ｓ３から第２分流部１０４によってそれぞれ導出室１１６へと導かれることで合流し、導出部２２から図示しない配管を通じて、例えば、図示しない車両用空調装置へと供給される。

以上のように、本実施の形態では、冷却水等の熱媒体を加熱して供給可能な熱媒体加熱装置１０において、ハウジング１２が、通電作用下に発熱する発熱体１８と、該発熱体１８に隣接して配置され前記熱媒体の流通する第１及び第２流路ＷＣ１、ＷＣ２を内部に有した熱交換部１６とを収容可能な熱交換部収容箱２４と、前記発熱体１８を制御する制御基板１４を内部に収容可能な基板収容箱２６とを備え、前記熱交換部収容箱２４に収容された前記発熱体１８と前記基板収容箱２６に収容された前記制御基板１４とが端子１２２によって互いに電気的に接続されている。

従って、熱媒体と発熱体１８との熱交換を行うための熱交換部１６を収容可能な熱交換部収容箱２４と、制御基板１４を収容可能な基板収容箱２６とをそれぞれ別体で構成し、前記熱交換部収容箱２４及び前記基板収容箱２６を積層させて締結ボルト４０で連結可能とすると共に、前記発熱体１８と前記制御基板１４とを端子１２２で電気的に接続可能な構成とすることで、例えば、前記熱交換部１６における第１及び第２流路ＷＣ１、ＷＣ２の形状や前記制御基板１４の仕様変更等に伴って、前記熱交換部収容箱２４及び前記基板収容箱２６のいずれか一方に設計変更が生じた場合であっても、該設計変更が必要となる前記熱交換部収容箱２４及び前記基板収容箱２６のいずれか一方のみを変更して対応することが可能となる。

その結果、熱媒体の流通する流通路の形状やＰＴＣヒータの変更に伴って、上部熱媒体流通ボックス及び下部熱媒体流通ボックスの形状変更がなされる際、該上部熱媒体流通ボックスに接続される基板ボックス（制御基板を含む）も変更する必要があった従来の熱媒体加熱装置と比較し、熱交換部１６、発熱体１８、制御基板１４等の設計変更が生じた際の対応をより容易に行うことが可能となり、しかも、その変更範囲を抑制することで変更のなされない収容箱を流用することができるため、熱媒体加熱装置１０を製造する際の製造コストを削減することが可能となる。

また、熱交換部１６を収容可能な熱交換部収容箱２４と制御基板１４を収容可能な基板収容箱２６とを別体とすることで、制御基板の収容される基板ボックスと流通路とが接していた従来の熱媒体加熱装置と比較し、前記熱交換部１６を流通する熱媒体の熱が基板収容箱２６側へと伝達されることが抑制され、前記制御基板１４が加熱されてしまうことが抑制される。そのため、熱に起因した熱媒体加熱装置１０の出力低下が好適に抑制され所望の出力を得ることが可能となる。

さらに、熱交換部収容箱２４を構成する第１カバー部材３２の上面と基板収容箱２６の第２底壁５６が互いに対向するように上下に配置され、前記第１カバー部材３２と前記基板収容箱２６との間には、両者を非接触状態とするクリアランス（断熱部）Ｄを備えている。そのため、熱交換部収容箱２４の熱交換部１６を流通する熱媒体の熱がクリアランスＤによって基板収容箱２６側へと伝達することがより一層抑制される。その結果、基板収容箱２６に収容される制御基板１４を熱から保護することができ、この熱に起因した熱媒体加熱装置１０の出力低下を抑制することができる。

さらに、熱交換部収容箱２４を構成する第１カバー部材３２の第１フランジ５２が、上面に対して基板収容箱２６側（矢印Ａ１方向）へと突出し、一方、前記第１フランジ５２に当接する基板収容箱２６における第２取付ボス６６の下面が熱交換部収容箱２４側（矢印Ａ２方向）へと突出して互いに当接しているため、前記第１フランジ５２と前記第２取付ボス６６との接触によって前記第１カバー部材３２と前記基板収容箱２６との間に、上下方向に所定間隔離間したクリアランスＤを容易に構成して熱の伝達を抑制することが可能となる。

さらにまた、基板収容箱２６の第２底壁５６には、クリアランスＤに臨んで制御基板１４で生じた熱を放熱するための複数の放熱フィン７０を備えているため、前記制御基板１４で発生した熱を前記第２底壁５６から前記放熱フィン７０を通じて好適に放熱させ、前記制御基板１４及び該制御基板１４の収容される基板収容箱２６の温度を低下させることが可能となる。

またさらに、放熱フィン７０を、基板収容箱２６のみに設け、熱交換部収容箱２４には設けないことで、前記基板収容箱２６及び前記熱交換部収容箱２４の双方に前記放熱フィン７０を設けた場合と比較し、前記放熱フィン７０の上下方向高さを大きく設定することができるため、前記基板収容箱２６に収容された制御基板１４の放熱性能を高めることができる。さらに、熱交換部収容箱２４に放熱フィン７０を設けた場合に懸念される加熱され温度上昇した熱媒体の放熱が防止されるため、前記熱媒体の温度を好適に維持することで熱媒体加熱装置１０の加熱性能を高めることが可能となる。

なお、本発明に係る熱媒体加熱装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０…熱媒体加熱装置 １２…ハウジング
１４…制御基板 １６…熱交換部
１８…発熱体 ２４…熱交換部収容箱
２６…基板収容箱 ７０…放熱フィン
８０…第１ウォータジャケット ８２…第２ウォータジャケット
１２２…端子 Ｄ…クリアランス
ＷＣ１…第１流路 ＷＣ２…第２流路

Claims (6)

1. 通電作用下に加熱する発熱体と、該発熱体に隣接して配置され内部に熱媒体が流通する熱交換部と、前記発熱体の制御を行う制御基板と、前記発熱体、前記熱交換部及び前記制御基板を内部に収容するハウジングとを備えた熱媒体加熱装置において、
   前記ハウジングは、前記発熱体及び前記熱交換部を内部に収容する第１収容箱と、該第１収容箱に積層された状態で接続され前記制御基板を内部に収容する第２収容箱とを備え、
   前記第１収容箱の前記発熱体と前記第２収容箱の前記制御基板とがバスバーによって互いに電気的に接続される、熱媒体加熱装置。
2. 請求項１記載の熱媒体加熱装置において、
   前記第１収容箱の面及び前記第２収容箱の面が互いに対向するように配置され、前記面には、前記第１収容箱と前記第２収容箱とを非接触状態とする断熱部を備える、熱媒体加熱装置。
3. 請求項２記載の熱媒体加熱装置において、
   前記第１収容箱の面と前記第２収容箱の面のうち、少なくともいずれか一方の面には、他方の面側へ向かって突出して接触する突出部を備える、熱媒体加熱装置。
4. 請求項２又は３記載の熱媒体加熱装置において、
   前記第２収容箱の面には、前記断熱部に臨んで前記制御基板で生じた熱を放熱するための放熱フィンを備える、熱媒体加熱装置。
5. 請求項４記載の熱媒体加熱装置において、
   前記放熱フィンは、前記第１収容箱の面と対向するように前記第２収容箱の面のみに設けられる、熱媒体加熱装置。
6. 請求項４又は５記載の熱媒体加熱装置において、
   前記放熱フィンは、前記第２収容箱において少なくとも前記制御基板に隣接する位置に設けられる、熱媒体加熱装置。

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