JP3794117B2

JP3794117B2 - 暖房用熱交換器

Info

Publication number: JP3794117B2
Application number: JP21504297A
Authority: JP
Inventors: 道泰山本; 幹夫福岡
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1997-08-08
Filing date: 1997-08-08
Publication date: 2006-07-05
Anticipated expiration: 2017-08-08
Also published as: JPH1148759A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電気発熱体を一体化した暖房用熱交換器に関するもので、車両エンジン（内燃機関）にて加熱された温水（エンジン冷却水）を熱源として空気を加熱する車両暖房用熱交換器に用いて好適である。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の電気発熱体を一体化した熱交換器は、特開平５−６９７３２号公報において提案されている。この従来装置によれば、温水（エンジン冷却水）を熱源として空気を加熱する暖房用熱交換器に電気発熱体を一体化することにより、エンジン始動直後のように温水温度が低いときには、電気発熱体への通電により、電気発熱体の発生熱を空気中に放熱して空気を加熱することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記公報記載の従来装置では、発熱体素子と電極板から構成される電気発熱体を暖房用熱交換器のコア部と一体ろう付けしているので、高温のろう付け温度（アルミニュウムのろう付けの場合、６００°Ｃ程度）の雰囲気に発熱体が晒されるので、発熱体の電気的特性が著しく損なわれるという不具合がある。
【０００４】
また、車両空調装置では、通常、冷房用熱交換器（蒸発器）の空気下流側に暖房用熱交換器を設置して、暖房用熱交換器による再加熱量の調整により車室内への吹出空気温度を調整する構成となっているので、冷房用熱交換器で発生した凝縮水や外気導入口から侵入した雪等が空気流れとともに暖房用熱交換器の前面側に飛散し、付着する場合がある。しかるに、上記従来装置では、暖房用熱交換器のコア部から電気発熱体が露出しているので、電気発熱体部への凝縮水等の付着により電気的ショート、漏電等の恐れがある。
【０００５】
本発明は上記点に鑑みてなされたもので、電気発熱体の電気的特性を損なう恐れがなく、しかも、電気発熱体を暖房用熱交換器のコア部に容易に組付可能とすることを目的とする。
また、本発明は凝縮水等の付着に起因する電気的ショート、漏電を良好に防止できるようにすることを他の目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明では、偏平チューブ（６）とコルゲートフィン（７）との組み合わせからなる熱交換用コア部（３）の一部の部位に、電気発熱体（９）を設置する暖房用熱交換器において、
熱交換用コア部（３）のうち、電気発熱体（９）が設置される部位では、隣接するコルゲートフィン（７）の折り曲げ頂部相互の間に、偏平チューブ（６）の長手方向に延びる断面Ｕ字状の保持板（１０）を配置し、
この保持板（１０）はその全長にわたって断面Ｕ字状になっており、
この保持板（１０）のＵ字状曲げ形状からなる閉塞端部（１０ａ）が熱交換用コア部（３）の空気入口側に向き、他端側の開口部（１０ｂ）が熱交換用コア部（３）の空気出口側に向くようにし、
保持板（１０）の対向する２つの板面（１０ｃ、１０ｄ）相互の間に所定間隔（Ｌ1 ）を設定した状態で、この２つの板面（１０ｃ、１０ｄ）をそれぞれコルゲートフィン（７）の折り曲げ頂部に接合し、
開口部（１０ｂ）から保持板（１０）の内部に電気発熱体（９）を電気絶縁して組み付け、
さらに、熱交換用コア部（３）に、電気発熱体（９）を保持板（１０）の内部で圧接保持するように締付け力を作用させる締結部材（１２、１３）を備えることを特徴としている。
【０００７】
これによると、コルゲートフィン（７）に予め保持板（１０）を接合しておき、熱交換用コア部（３）の一体ろう付け終了後に保持板（１０）の内部に電気発熱体（９）を組み付けることができるので、熱交換用コア部（３）のろう付けによって電気発熱体の電気的特性を損なう恐れが全くない。
しかも、コルゲートフィン（７）が波形状を有する複雑な形状であっても、予め保持板（１０）がコルゲートフィン（７）に接合してあるから、コルゲートフィン（７）の波形状をつぶすことなく、保持板（１０）の板面（１０ｃ、１０ｄ）の平板形状に沿って電気発熱体（９）の組付を容易に行うことができる。従って、電気発熱体（９）の組付容易化と、コルゲートフィン（７）の形状維持（伝熱性能の確保）とを良好に両立できる。
【０００８】
また、保持板（１０）の内部に電気発熱体（９）を電気絶縁して組み付けているから、電気発熱体（９）への通電時に熱交換用コア部（３）の金属部材（チューブ等）に電流を流すことなく、電気発熱体（９）に直接通電できる。その結果、熱交換用コア部（３）の金属部材が電食により腐食するのを防止でき、熱交換器の耐食性を確保できるとともに、熱交換器での電気的ショート事故等の恐れがないので、安全性を高めることができる。
【０００９】
さらに、保持板（１０）のＵ字状曲げ形状からなる閉塞端部（１０ａ）が熱交換用コア部３の空気入口側に向くようにしているから、水が熱交換用コア部（３）の空気上流側の面に付着しても、閉塞端部（１０ａ）により水が保持板（１０）の内側に進入するのを確実に防止できる。従って、凝縮水が電気発熱体（９）に付着することがない。そのため、水の付着よる電気発熱体（９）のショート事故、漏電等の不具合が発生することがない。
しかも、本発明によると、開口部（１０ｂ）から保持板（１０）の内部に電気発熱体（９）を挿入するという簡単な組み付け作業をするだけでも、締結部材（１２、１３）の締付け力によって電気発熱体（９）の保持固定を確実に行うことができる。
【００１０】
また、請求項２記載の発明のように、保持板（１０）の開口部（１０ｂ）を電気発熱体（９）の端部より空気流れ下流側に突出させれば、万一、保持板（１０）の外表面を水が伝わってきて、開口部（１０ｂ）の部位まで到達しても、水が直接、電気発熱体（９）上に付着するのを防止できる。
また、請求項３記載の発明のように、保持板（１０）の開口部（１０ｂ）をスカート状に広がるようにしても、開口部（１０ｂ）の部位まで到達した水が直接、電気発熱体（９）上に付着するのを防止できる。
【００１１】
また、請求項４記載の発明では、熱交換用コア部（３）の空気流れ方向の寸法であるコア部厚さ（Ｄ）に対して、保持板（１０）のコア部厚さ方向の寸法が同等であり、一方、電気発熱体（９）のコア部厚さ方向の寸法が保持板（１０）のコア部厚さ方向の寸法より小であり、保持板（１０）に、前記電気発熱体（９）のコア部厚さ方向の位置決めを行う位置決め手段（１０ｅ、１０ｆ）を備えることを特徴としている。
【００１２】
これによると、電気発熱体（９）のコア部厚さ方向の寸法に比して保持板（１０）のコア部厚さ方向の寸法が大幅に大きくなる構成であっても、保持板（１０）の位置決め手段（１０ｅ、１０ｆ）により電気発熱体（９）のコア部厚さ方向の位置決めを確実に行うことができる。そのため、コア部厚さ（Ｄ）の異なる暖房用熱交換器に対しても同一の電気発熱体（９）を共通使用できる。換言すると、コア部厚さ（Ｄ）の変更に伴って、専用の電気発熱体（９）を製造する必要がなく、同一の電気発熱体（９）の共通使用によりコスト低減を図ることができる。
【００１３】
上記位置決め手段は、請求項５のように、２つの板面（１０ｃ、１０ｄ）のうち少なくとも一方から内側方向へ突出するストッパー部（１０ｅ）にて構成することができ、あるいは、請求項７のように、保持板（１０）とは別体で形成され、電気発熱体（９）と閉塞端部（１０ａ）との間に収容されたストッパー部材（１０ｆ）にて構成することができる。
【００１４】
また、請求項６記載の発明では、保持板（１０）の２つの板面（１０ｃ、１０ｄ）のうち少なくとも一方に、ストッパー部（１０ｅ）と閉塞端部（１０ａ）との間に位置する補強リブ（１０ｇ）を形成することを特徴としている。
これによると、補強リブ（１０ｇ）の形成により保持板（１０）の剛性を高めて、保持板（１０）の変形を抑制できる。
【００１５】
また、請求項８記載の発明では、偏平チューブ（６）、コルゲートフィン（７）および保持板（１０）をアルミニュウムで形成して、一体ろう付けしていることを特徴としている。従って、保持板（１０）の接合を熱交換用コア部（３）の一体ろう付けと同時に簡単に行うことができる。
しかも、コルゲートフィン（７）の折り曲げ高さに多少の不揃いがあっても、コルゲートフィン（７）と保持板（１０）とを予めろう付けしているので、ろう付け時に溶融ろう材が毛細管現象によりコルゲートフィン（７）の折り曲げ頂部と保持板（１０）との隙間に浸透して隙間を埋めることができる。従って、コルゲートフィン（７）の各折り曲げ頂部を保持板（１０）に確実に接合できるので、電気発熱体（９）の発生熱を保持板（１０）からコルゲートフィン（７）に効率よく伝導できる。
【００１６】
また、請求項９記載の発明では、電気発熱体（９）に、正極側電極板（９ｂ）および負極側電極板（９ｃ）と、この両電極板（９ｂ、９ｃ）の間に配置された発熱体素子（９ａ）とを備えるとともに、この両電極板（９ｂ、９ｃ）の周囲を電気絶縁材料からなる被覆部材（９ｄ）により被覆し、この被覆部材（９ｄ）の表面が保持板（１０）の内側面に圧接するようにして、電気発熱体（９）を保持板（１０）の内部に組み付けたことを特徴としている。
【００１７】
これによると、電気発熱体（９）と保持板（１０）との間を被覆部材（９ｄ）により確実に電気絶縁することができるとともに、被覆部材（９ｄ）により両電極板（９ｂ、９ｃ）および発熱体素子（９ａ）の保護を行うことができる。
また、請求項１０記載の発明では、正極側電極板（９ｂ）および負極側電極板（９ｃ）に、それぞれ外部回路との電気接続用の端子部（９ｅ、９ｆ）を一体成形し、この端子部（９ｅ、９ｆ）を、正極側電極板（９ｂ）および負極側電極板（９ｃ）から熱交換用コア部（３）の空気下流側に突出させることを特徴としている。
【００１８】
これによると、両電極板（９ｂ、９ｃ）に一体成形した端子部（９ｅ、９ｆ）により外部回路との電気接続を簡単に行うことができるとともに、端子部（９ｅ、９ｆ）の接続部に水が付着することも低減できる。
【００１９】
また、請求項１１記載の発明では、締結部材（１２）を保持板（１０）の開口部（１０ｂ）側にのみ備えることを特徴としている。
【００２０】
本発明による保持板（１０）は、Ｕ字状曲げ形状からなる閉塞端部（１０ａ）を備えているから、請求項１１記載のように締結部材（１２）を保持板（１０）の開口部（１０ｂ）側に備えるだけで、電気発熱体（９）の保持固定が可能となる。
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１〜図５は本発明を適用した車両暖房用熱交換器の第１実施形態を示すもので、図１において、暖房用熱交換器Ｈは、温水入口側タンク１と、温水出口側タンク２と、この両タンク１、２の間に設けられた熱交換用コア部３とを有している。
【００２２】
温水入口側タンク１には図示しない車両エンジンからの温水（エンジン冷却水）が流入する入口パイプ４が設けられ、温水出口側タンク２には温水を外部へ流出させ、エンジン側に還流させる出口パイプ５が設けられている。なお、本例の熱交換器は図１に示すように左右対称形であるので、温水入口側タンク１と温水出口側タンク２とを左右逆転してもよい。
【００２３】
各タンク１、２はそれぞれタンク本体部１ａ、２ａと、このタンク本体部１ａ、２ａの開口端面を閉じるシートメタル１ｂ、２ｂとからなり、図１、２の上下方向が長手方向となる周知のタンク構造である。そして、シートメタル１ｂ、２ｂには偏平状のチューブ挿入穴（図示せず）が多数個、図１、２の上下方向に１列または複数列並んで形成されている。
【００２４】
熱交換用コア部３は暖房用空気の流れ方向（図１の矢印Ａ方向）に対して平行な偏平状に形成された偏平チューブ６を多数個図１、２の上下方向に並列配置している。そして、この多数個の偏平チューブ６相互の間に波形状に成形されたコルゲートフィン（フィン部材）７を配置し接合している。このコルゲートフィン７には周知のごとく暖房用空気の流れ方向Ａに対して所定角度で斜めに多数のルーバ（図示せず）が切り起こし成形されており、このルーバの成形によりフィン熱伝達率を向上させている。
【００２５】
偏平チューブ６の両端開口部はシートメタル１ｂ、２ｂのチューブ挿入穴内にそれぞれ挿通され、接合される。また、コア部３の最外側（図１の上下両端部）のコルゲートフィン７のさらに外側にはサイドプレート８ａ、８ｂが配設され、このサイドプレート８ａ、８ｂは最外側のコルゲートフィン７およびシートメタル１ｂ、２ｂに接合される。
【００２６】
さらに、熱交換用コア部３の一部の部位に、偏平チューブ６の代わりに、電気発熱体９を設置している。図１の例では、熱交換用コア部３の４箇所（斜線部）に電気発熱体９を等間隔で設置している。
そして、熱交換用コア部３のうち、電気発熱体９が設置される部位では、隣接するコルゲートフィン７の折り曲げ頂部の間に、偏平チューブ６の長手方向に延びる断面Ｕ字状の保持板１０を配置している。図２、３に示すように、この保持板１０のＵ字状曲げ形状からなる閉塞端部１０ａが熱交換用コア部３の空気入口側に向き、他端側の開口部１０ｂが熱交換用コア部３の空気出口側に向くように、保持板１０の配置方向が設定されている。
【００２７】
また、保持板１０は、その対向する２つの板面１０ｃ、１０ｄ相互の間に所定間隔Ｌ₁を設定し、その状態で、この２つの板面１０ｃ、１０ｄをそれぞれコルゲートフィン７の折り曲げ頂部に接合するようにしてある。電気発熱体９は、開口部１０ｂから保持板１０の内部に挿入されて保持される。ここで、電気発熱体９は保持板１０に対して後述の構造により電気的に絶縁して保持される。
【００２８】
なお、保持板１０の全体の厚さＬ₂は、偏平チューブ６の厚さＬ₃と同一に設定してあるので、偏平チューブ６の代わりに保持板１０を隣接するコルゲートフィン７相互の間に設置できる。図３において、Ｄはコア部厚さで、空気流れ方向Ａの偏平チューブ６およびコルゲートフィン７の寸法である。
ところで、本例における熱交換器では、上記各構成部品１〜８ｂのすべてがアルミニュウム（アルミニュウム合金も含む）にて成形されており、また、断面Ｕ字状の保持板１０も同様にアルミニュウムにて成形されている。保持板１０は板厚０．１〜０．５ｍｍ程度の金属薄板であり、また、平板状の保持板１０の幅（暖房空気の流れ方向Ａの幅）はコア部厚さＤと略同一であり、また、保持板１０の長手方向の寸法（図１の左右方向の寸法）はシートメタル１ｂ、２ｂ間の寸法と略同一である。
【００２９】
電気発熱体９は図２〜４に示す構造になっており、板状の発熱体素子９ａと、この発熱体素子９ａの表裏両面に配置された細長の平板状の電極板９ｂ、９ｃとからなる３層のサンドウイッチ構造になっている。そして、この電極板９ｂ、９ｃの周囲を全周にわたって電気的絶縁材料からなる被覆部材９ｄにより被覆している。ここで、発熱体素子９ａは所定の設定温度（例えば、２００°Ｃ付近）Ｔ₀にて抵抗値が急増する正の抵抗温度特性を有する抵抗体材料（例えば、チタン酸バリウム）からなるＰＴＣヒータ素子であり、その板厚は１．０〜２．０ｍｍ程度である。
【００３０】
発熱体素子９ａの両電極板９ｂ、９ｃはアルミニュウム、銅、ステンレス等の導電金属材から成形されており、その板厚は０．１〜０．５ｍｍ程度である。この両電極板９ｂ、９ｃの長手方向の寸法（図１の左右方向の寸法）は保持板１０と略同一である。そして、この両電極板９ｂ、９ｃの長手方向において発熱体素子９ａは複数箇所（図４の例では４箇所）配置されている。発熱体素子９ａと両電極板９ｂ、９ｃは互いに圧接することにより、両者間の電気的導通を得るようにしてある。
【００３１】
被覆部材９ｄが保持板１０の板面１０ｃ、１０ｄの内側面に圧接するようにして、電気発熱体９は保持板１０の内部に組み付けられる。ここで、被覆部材９ｄは保持板１０と両電極板９ｂ、９ｃとの間の電気的な絶縁作用を果たすものであるが、発熱体素子９ａの熱を保持板１０に伝導する役割を果たすため、保持板１０と両電極板９ｂ、９ｃとの間の被覆部材９ｄの厚さｔ1 は２５μ〜１００μ程度の薄膜状にして、良好な熱伝導作用を確保している。
【００３２】
一方、発熱体素子９ａの側方における被覆部材９ｄの厚さｔ2 は１〜２ｍｍ程度に厚くして、発熱体素子９ａの保護を図るようにしてある。被覆部材９ｄの具体的材質としては、高耐熱性の樹脂（例えば、ポリイミド樹脂等）が好ましい。
上記電極板９ｂは正極側電極板であり、また、上記電極板９ｃは負極側電極板であり、それぞれ外部回路との電気接続用の端子部９ｅ、９ｆが一体成形されている。この両端子部９ｅ、９ｆは本例では熱交換用コア部３の後方側（空気流れ方向Ａの下流側）に突出している。また、正極側電極板９ｂの端子部９ｅは図１に示すように正極側電極板９ｂの右側端部に形成され、負極側電極板９ｃの端子部９ｆは負極側電極板９ｃの左側端部に形成されている。
【００３３】
なお、各電気発熱体９の電極板９ｂ、９ｃに一体成形された端子部９ｅ、９ｆには、図示しない外部制御回路が電気接続され、この外部制御回路を介して車載電源から各電気発熱体９に通電されるようになっている。ここで、端子部９ｅ、９ｆは一体成形でなく溶接等により電極板９ｂ、９ｃに接合してもよいことはもちろんである。
【００３４】
１２、１３はステンレスのような耐食性に優れた金属材料からなる締結（バンド）部材であって、熱交換用コア部３の空気入口側の面および空気出口側の面の両方に配置される。締結部材１２、１３はその両端に折り曲げ形状からなる引掛け部を有しており、この引掛け部を上下のサイドプレート８ａ、８ｂの長手方向の中央部に形成された係止溝部８ｃ、８ｄに引掛けて、上下のサイドプレート８ａ、８ｂの間に装着する。この締結部材１２、１３の装着により、電気発熱体９を保持板１０の板面１０ｃ、１０ｄ間に圧接保持させる締付け力を熱交換用コア部３に対して作用させる。なお、図１では、コア部３の幅方向（図１の左右方向）の中央の１箇所のみに締結部材１２、１３を装着しているが、コア部３の幅方向の複数箇所に締結部材１２、１３を装着してもよいことはいうまでもない。
【００３５】
また、保持板１０はＵ字状曲げ形状からなる閉塞端部１０ａを有しているから、開口部１０ｂ側にのみ締結部材１２を設置するだけで、電気発熱体９の保持固定が可能となる。
図５は本実施形態の暖房用熱交換器Ｈを適用した車両用空調装置の概要を示すもので、樹脂製の空調ケース１４の上流側に配置された電動送風ファン１５により、車室内空気または車室外空気が吸い込まれて、冷凍サイクルの蒸発器（冷房用熱交換器）１６に送風され、ここで送風空気は冷却、除湿される。次に、この冷風はエアミックスドア１７により暖房用熱交換器Ｈを通過する流れと、バイパス通路１８を通過する流れとに分岐され、暖房用熱交換器Ｈで加熱される温風とバイパス通路１８を通過する冷風の風量割合をエアミックスドア１７の回動量により調整して、車室内への吹出空気温度を制御するようになっている。
【００３６】
なお、エアミックスドア１７を廃止して、暖房用熱交換器Ｈに循環する温水量を温水制御弁により制御して吹出空気温度を制御するタイプの車両用空調装置に対しても本発明は同様に適用できる。
次に、上記した暖房用熱交換器の製造方法を説明すると、まず、最初に図１に示す熱交換器構成を組み付けるコア組付工程を行う。すなわち、熱交換用コア部３のチューブ６とコルゲートフィン７を交互に積層するとともに、熱交換用コア部３のうち、電気発熱体９が設置される部位（図１の４箇所の斜線部）では、隣接するコルゲートフィン７の折り曲げ頂部の間に、チューブ６の長手方向に延びる断面Ｕ字状の保持板１０を配置する。ここで、この保持板１０の対向する２つの板面１０ｃ、１０ｄの間隔を所定間隔Ｌ₁に保持するために、この保持板１０の内部に、この所定間隔Ｌ₁の板厚を持ったダミー板（図示せず）を挿入する。
【００３７】
このダミー板は後述の一体ろう付けの工程に対する耐熱性を有し、かつアルミニュウムろう付けされない特性を持った材質（例えば、カーボン等）で形成しておく。この組付工程で、タンク１、２、パイプ４、５、およびサイドプレート８ａ、８ｂも組み付けることはもちろんである。
次に、上記のごとくして、組み付けた熱交換器組付体の組付状態を図示しない適宜の治具により保持して、ろう付け炉内に搬入し、ろう付け工程を行う。すなわち、ろう付け炉内で熱交換器組付体をろう付け温度（６００°Ｃ程度）に加熱して、熱交換器各部材のアルミニウムクラッド材のろう材を溶融し、熱交換器組付体の各部材間を一体ろう付けする。
【００３８】
ろう付け終了後に、熱交換器組付体をろう付け炉から搬出し、常温まで熱交換器組付体の温度が低下した後に、電気発熱体９の組付工程を行う。すなわち、電気発熱体９はそれ単独で、熱交換器組付体とは別に、板状の発熱体素子９ａの表裏両面を平板状の電極板９ｂ、９ｃにより挟み込んで３層のサンドウイッチ構造とし、電極板９ｂ、９ｃの周囲を全周にわたって被覆部材９ｄにより被覆しておく。
【００３９】
そして、熱交換器組付体の熱交換用コア部３における４箇所の保持板１０の内側に挿入されているダミー板を取り出す。この後に、保持板１０の対向する２つの板面１０ｃ、１０ｄの内側に形成される所定間隔Ｌ₁の空間に、開口部１０ｂから閉塞端部１０ａ側へ向かって電気発熱体９を挿入する。このとき、被覆部材９ｄが保持板１０に圧接するようにして、電気発熱体９を保持板１０内に組み付ける。
【００４０】
この電気発熱体９の組付の後に、締結部材１２、１３の両端の引掛け部を上下のサイドプレート８ａ、８ｂの係止溝部８ｃ、８ｄに引掛けて、上下のサイドプレート８ａ、８ｂの間に締結部材１２、１３を熱交換用コア部３が圧縮されるように装着する。
これにより、電気発熱体９を保持板１０の内側に圧接保持させる締付け力を熱交換用コア部３に対して作用させ、電気発熱体９を保持板１０の内側に確実に保持固定できる。また、同時に、電気発熱体９の内部において、発熱体素子９ａの表裏両面が平板状の電極板９ｂ、９ｃに確実に圧接するので、小さな接触抵抗で良好な電気導通状態が得られる。
【００４１】
次に、上記構成において作動を説明する。車室の暖房を行うときには、図５の空調用送風ファン１５が作動して、暖房用熱交換器Ｈのコア部３の偏平チューブ６とコルゲートフィン７との間の空隙部に矢印Ａのように暖房用空気が通過する。一方、車両用エンジンのウォータポンプ（図示せず）の作動によりエンジンからの温水（熱源流体）が入口パイプ４より温水入口側タンク１内に流入する。
【００４２】
そして、温水は、入口側タンク１にて多数本の偏平チューブ６に分配され、この偏平チューブ６を並列に流れる間にコルゲートフィン７を介して暖房用空気に放熱する。多数本の偏平チューブ６を通過した温水は、温水出口側タンク２に流入し、ここで集合され、出口パイプ５から温水は熱交換器外部へ流出し、エンジン側に還流する。
【００４３】
一方、暖房時において、エンジンからの温水の温度が設定温度（例えば、８０°Ｃ）より低いときは、外部制御回路から両電極板９ｂ、９ｃの端子部９ｅ、９ｆ間に車載電源の電圧を加える。これにより、発熱体素子９ａが通電され発熱する。発熱体素子９ａの発熱は電極板９ｂ、９ｃ、被覆部材９ｄ、保持板１０を経て、両側のコルゲートフィン７に伝導されて、このコルゲートフィン７から暖房用空気に放熱される。従って、温水の低温時でも暖房空気を速やかに加熱して即効暖房を行うことができる。
【００４４】
なお、電気発熱体９の発熱体素子９ａは所定の設定温度Ｔ₀にて抵抗値が急増する正の抵抗温度特性を有するＰＴＣ素子であるから、周知のごとく、その発熱温度を設定温度Ｔ₀に自己制御する自己温度制御機能を備えている。
ところで、車両用空調装置では、図５に示すように、空調ケース１４内において冷房用熱交換器１６の下流側に暖房用熱交換器Ｈが配置されているので、冷房用熱交換器１６で発生した凝縮水が空気流れとともに暖房用熱交換器Ｈに向かって飛散し、暖房用熱交換器Ｈの空気上流側の面に付着することがある。また、外気導入口より雪が空調ケース１４内に入り込み、送風ファン１５の作動により雪が飛散、溶融して暖房用熱交換器Ｈの空気上流側の面に付着することもある。
【００４５】
しかし、本実施形態によると、保持板１０のＵ字状曲げ形状からなる閉塞端部１０ａが熱交換用コア部３の空気入口側に向き、他端側の開口部１０ｂが熱交換用コア部３の空気出口側に向くように、保持板１０の配置方向が設定されているから、凝縮水等が暖房用熱交換器Ｈの空気上流側の面に付着しても、閉塞端部１０ａにより凝縮水等が保持板１０の内側に進入するのを確実に防止できる。
【００４６】
従って、凝縮水等が電気発熱体９に付着することがないので、電気発熱体９の電気絶縁性の薄膜状の被覆部材９ｄに万一亀裂等が発生しても、水の付着よる電気的ショート事故等の不具合が発生することもない。
さらに、本実施形態では図３に示すように、断面Ｕ字状保持板１０の開口部１０ｂを電気発熱体９の空気下流側端部より若干量突出させているから、万一、保持板１０の外表面を水が伝わってきて、開口部１０ｂの部位まで到達しても、水が直接、電気発熱体９上に付着しにくいという利点がある。
【００４７】
また、電気発熱体９の電気接続用の端子部９ｅ、９ｆを熱交換用コア部３の空気流れ方向Ａの下流側に突出させているので、端子部９ｅ、９ｆへの水付着を避けることができ、端子部９ｅ、９ｆの劣化、電気的ショート、漏電等の不具合を防止できる。また、電気発熱体９を断面Ｕ字状の保持板１０内部で安定に保持できるから、電気発熱体９の位置ずれの心配も少ない。
【００４８】
また、波形状を有する複雑な形状からなるコルゲートフィン７に、予め保持板１０を接合しておき、この保持板１０の板面１０ｃ、１０ｄの平板形状に沿って電気発熱体９の組付を行うから、電気発熱体９の組付時にコルゲートフィン７の波形状をつぶすことがない。従って、電気発熱体９をコルゲートフィン７の間に配置する構成であっても、コルゲートフィン７の波形状を維持し伝熱性能を確保できる。
【００４９】
また、コルゲートフィン７に対して電気発熱体９を直接接合する場合には、コルゲートフィン７の折り曲げ高さに不揃いがあると、コルゲートフィン７の折り曲げ頂部と電気発熱体９との間に隙間が発生して、電気発熱体９の熱を効率よくコルゲートフィン７に伝導できない場合が生じる。これに反し、本実施形態によれば、コルゲートフィン７と保持板１０とを予めろう付けしているので、コルゲートフィン７の折り曲げ高さに多少の不揃いがあっても、ろう付け時に溶融ろう材が毛細管現象によりコルゲートフィン７の折り曲げ頂部と保持板１０との隙間に浸透して、この隙間を埋めることができる。そのため、コルゲートフィン７の各折り曲げ頂部を保持板１０に確実に接合でき、電気発熱体９の発生熱を保持板１０からコルゲートフィン７に効率よく伝導できる。
【００５０】
また、電気発熱体９において、発熱体素子９ａおよび電極板９ｂ、９ｃは被覆部材９ｄにより被覆されて、保持板１０に対して電気的に絶縁されているから、暖房用熱交換器Ｈと電気絶縁して各電気発熱体９に通電することができる。従って、暖房用熱交換器Ｈの金属部材に電流が流れることがなく、暖房用熱交換器Ｈの金属部材（チューブ等）が電食により腐食するのを防止できるとともに、暖房用熱交換器Ｈの安全性を高めることができる。
【００５１】
（第２実施形態）
図６は第２実施形態であり、断面Ｕ字状保持板１０の開口部１０ｂを電気発熱体９の端部より若干量突出させるとともに、開口部１０ｂをコルゲートフィン７より空気下流側部位においてスカート状に外方へ広げるようにしている。これにより、保持板１０の外表面を開口部１０ｂの部位まで到達した水が、直接、電気発熱体９上に付着するのをより一層防止できる。
【００５２】
（第３実施形態）
図７は第３実施形態であり、第１実施形態の暖房用熱交換器Ｈは、図１に示すように、温水入口側タンク１から温水出口側タンク２に向かって、全部の偏平チューブ６を温水が一方向（図１の左側から右側）に流れる、いわゆる全パス（一方向流れ）タイプのものであるが、第３実施形態の暖房用熱交換器Ｈは温水をＵターンして流すタイプのものである。
【００５３】
すなわち、熱交換用コア部３の一端側に位置するタンクを温水入口側タンク１と温水出口側タンク２とに分割し、熱交換用コア部３の他端側に温水をＵターンさせる中継タンク１９を設け、温水入口１からの温水を入口側タンク１からコア部３の左側の偏平チューブ６群を通して中継タンク１９内に流入させる。そして、この中継タンク１９にて温水をＵターンさせてコア部３の右側の偏平チューブ６群を通して出口側タンク２に流入させ、温水出口５から温水を熱交換器外部へ流出させる。このようなＵターン流れタイプの暖房用熱交換器Ｈにおいても、第１実施形態と同様な構成にて電気発熱体９をコア部３の所定部位に偏平チューブ６の代わりに設置できる。
【００５４】
（第４実施形態）
暖房用熱交換器Ｈのコア部厚さＤは、熱交換器伝熱性能の差異により種々変更され、それに伴って、専用の電気発熱体９を設定すると、電気発熱体９の種類が増えてコスト高となる。そこで、第４実施形態では、このコア部厚さＤが変更されても、同一の電気発熱体９を共通使用できるようにしたものである。
【００５５】
図８は第４実施形態を示すもので、図８の熱交換器では、コア部厚さ方向（空気流れ方向Ａ）に偏平チューブ６を２列配置しており、そのため、コア部厚さＤが図３の２倍近くになっている。その結果、保持板１０のコア部厚さ方向の寸法は電気発熱体９のコア部厚さ方向の寸法よりかなり大きくなる。そこで、保持板１０のコア部厚さ方向の途中にストッパー部１０ｅを形成して、電気発熱体９のコア部厚さ方向の位置決めを行うようにしたものである。
【００５６】
より具体的に説明すると、保持板１０の対向する２つの板面１０ｃ、１０ｄの途中部位を内側方向へ突出させて凸部を形成し、この凸部同志を当接し、接合することによりストッパー部１０ｅを構成している。
第４実施形態によると、電気発熱体９のコア部厚さ方向の寸法に比して保持板１０のコア部厚さ方向の寸法が大幅に大きくなる構成であっても、保持板１０のストッパー部１０ｅにより電気発熱体９のコア部厚さ方向の位置決めを確実に行うことができるので、コア部厚さＤの異なる暖房用熱交換器Ｈに対しても同一の電気発熱体９を共通使用できる。
【００５７】
（第５実施形態）
図９は第５実施形態であり、第４実施形態によるストッパー部１０ｅの変形例である。すなわち、第５実施形態では保持板１０の内側に、別体（適宜の樹脂または金属製）のストッパー部材１０ｆを配置して、第４実施形態と同じ効果を得るようにしたものである。
【００５８】
（第６実施形態）
図１０は第６実施形態であり、第４実施形態によるストッパー部１０ｅの変形例である。すなわち、第６実施形態では保持板１０の対向する２つの板面１０ｃ、１０ｄのうち、片側の板面１０ｃのみから内側方向へ突出する凸部を形成し、この凸部のみでストッパー部１０ｅを形成している。
【００５９】
（第７実施形態）
図１１は第７実施形態であり、第４実施形態に対して、保持板１０のストッパー部１０ｅと閉塞端部１０ａとの間に補強リブ１０ｇを形成している。この補強リブ１０ｇは２つの板面１０ｃ、１０ｄの途中部位を内側方向へ突出させた凸部からなる。この補強リブ１０ｇの形成により保持板１０のストッパー部１０ｅと閉塞端部１０ａとの間の部分の剛性が高まるので、この部分での保持板１０の変形を抑制できる。
【００６０】
（他の実施形態）
なお、第７実施形態における補強リブ１０ｇを２つの板面１０ｃ、１０ｄのうち、いずれか一方のみに形成してもよい。
また、上記図８〜１１におけるストッパー部１０ｅおよび補強リブ１０ｇは、コア部３のチューブ長手方向（図１の左右方向）の全長にわたって連続的に形成してもよく、あるいは不連続に形成することもできる。
【００６１】
また、上記の実施形態では、車両暖房用熱交換器について説明したが、本発明は車両用に限定されることなく、種々な用途の暖房用熱交換器に広く適用可能である。
また、電気発熱体９の設置形態を図１の形態に限らず、暖房用熱交換器の仕様の変化に対応して種々変更し得ることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す暖房用熱交換器の斜視図である。
【図２】図１の電気発熱体設置部の拡大斜視図である。
【図３】図１の電気発熱体設置部の断面図である。
【図４】（ａ）は本発明の一実施形態の電気発熱体の一部破断斜視図、（ｂ）は同電気発熱体の横断面図、（ｃ）は同電気発熱体の縦断面図、（ｄ）は同電気発熱体の平面図である。
【図５】本発明による暖房用熱交換器を適用した車両空調装置の通風系の概略断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態を示す電気発熱体設置部の断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態を示す暖房用熱交換器の斜視図である。
【図８】本発明の第４実施形態を示す電気発熱体設置部の断面図である。
【図９】本発明の第５実施形態を示す電気発熱体設置部の断面図である。
【図１０】本発明の第６実施形態を示す電気発熱体設置部の断面図である。
【図１１】本発明の第７実施形態を示す電気発熱体設置部の断面図である。
【符号の説明】
１、２…タンク、３…熱交換用コア部、６…偏平チューブ、
７…コルゲートフィン、９…電気発熱体、９ａ…発熱体素子、
９ｂ、９ｃ…電極板、９ｄ…被覆部材、９ｅ、９ｆ…端子部、
１０…保持板、１０ａ…閉塞端部、１０ｂ…開口部、１０ｃ、１０ｄ…板面、
１０ｅ…ストッパー部、１０ｆ…ストッパー部材、１０ｇ…補強リブ、
１２、１３…締結部材。

Claims

熱源流体が流通する偏平チューブ（６）を多数本並列配置するとともに、この多数本の偏平チューブ（６）の間にコルゲートフィン（７）を接合することにより熱交換用コア部（３）が構成されており、
この熱交換用コア部（３）の一部の部位に電気発熱体（９）を設置する暖房用熱交換器において、
前記熱交換用コア部（３）のうち、前記電気発熱体（９）が設置される部位では、隣接するコルゲートフィン（７）の折り曲げ頂部相互の間に、前記偏平チューブ（６）の長手方向に延びる断面Ｕ字状の保持板（１０）を配置し、
この保持板（１０）はその全長にわたって断面Ｕ字状になっており、
この保持板（１０）のＵ字状曲げ形状からなる閉塞端部（１０ａ）が前記熱交換用コア部（３）の空気入口側に向き、他端側の開口部（１０ｂ）が前記熱交換用コア部（３）の空気出口側に向くようにし、
前記保持板（１０）の対向する２つの板面（１０ｃ、１０ｄ）相互の間に所定間隔（Ｌ1 ）を設定した状態で、この２つの板面（１０ｃ、１０ｄ）をそれぞれ前記コルゲートフィン（７）の折り曲げ頂部に接合し、
前記開口部（１０ｂ）から前記保持板（１０）の内部に前記電気発熱体（９）を電気絶縁して組み付け、
さらに、前記熱交換用コア部（３）に、前記電気発熱体（９）を前記保持板（１０）の内部で圧接保持するように締付け力を作用させる締結部材（１２、１３）を備えることを特徴とする暖房用熱交換器。
前記開口部（１０ｂ）が前記電気発熱体（９）の端部より空気流れ下流側に突出していることを特徴とする請求項１に記載の暖房用熱交換器。
前記開口部（１０ｂ）がスカート状に広がっていることを特徴とする請求項１または２に記載の暖房用熱交換器。
前記熱交換用コア部（３）の空気流れ方向の寸法であるコア部厚さ（Ｄ）に対して、前記保持板（１０）のコア部厚さ方向の寸法が同等であり、
一方、前記電気発熱体（９）のコア部厚さ方向の寸法が前記保持板（１０）のコア部厚さ方向の寸法より小であり、前記保持板（１０）に、前記電気発熱体（９）のコア部厚さ方向の位置決めを行う位置決め手段（１０ｅ、１０ｆ）が備えら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１つに記載の暖房用熱交換器。
前記位置決め手段は、前記２つの板面（１０ｃ、１０ｄ）のうち少なくとも一方から内側方向へ突出するストッパー部（１０ｅ）にて構成されていることを特徴とする請求項４に記載の暖房用熱交換器。
前記ストッパー部（１０ｅ）と前記閉塞端部（１０ａ）との間に位置する補強リブ（１０ｇ）が前記２つの板面（１０ｃ、１０ｄ）のうち少なくとも一方に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の暖房用熱交換器。
前記位置決め手段は、前記保持板（１０）とは別体で形成され、前記電気発熱体（９）と前記閉塞端部（１０ａ）との間に収容されたストッパー部材（１０ｆ）にて構成されていることを特徴とする請求項４に記載の暖房用熱交換器。
前記偏平チューブ（６）、前記コルゲートフィン（７）および前記保持板（１０）はアルミニュウムからなり、一体ろう付け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１つに記載の暖房用熱交換器。
前記電気発熱体（９）に、正極側電極板（９ｂ）および負極側電極板（９ｃ）と、この両電極板（９ｂ、９ｃ）の間に配置された発熱体素子（９ａ）とを備えるとともに、
この両電極板（９ｂ、９ｃ）の周囲を電気絶縁材料からなる被覆部材（９ｄ）により被覆し、
この被覆部材（９ｄ）の表面が前記保持板（１０）の内側面に圧接するようにして、前記電気発熱体（９）を前記保持板（１０）の内部に組み付けたことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の暖房用熱交換器。
前記正極側電極板（９ｂ）および前記負極側電極板（９ｃ）に、それぞれ外部回路との電気接続用の端子部（９ｅ、９ｆ）が一体成形されており、
この端子部（９ｅ、９ｆ）は、前記正極側電極板（９ｂ）および前記負極側電極板（９ｃ）から前記熱交換用コア部（３）の空気下流側に突出していることを特徴とする請求項９に記載の暖房用熱交換器。
前記締結部材（１２）を前記保持板（１０）の開口部（１０ｂ）側にのみ備えることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の暖房用熱交換器。