JP6059984B2 - 車両空調用電気発熱式ヒーターコア及びそれを配した車両用空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用空調に用いられる電気発熱式のヒーターコアに関する。

ハイブリッド車（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）又は電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）は、内燃機関（以下、エンジンと称すこともある。）の発熱量が少ない又は内燃機関自体が存在しないため、従来のガソリン車のようなエンジン冷却水からのエンジン排熱を利用した温水式ヒーターコアによる暖房システムでは十分な熱を得ることができないという問題がある。

上記問題を解決するために、冷凍サイクルをヒートポンプに利用し、車室内を暖房する手段があるが、外気温が氷点下であると車外熱交換器が凍結する場合があり、この結果、充分な暖房能力を安定して得られない欠点がある。このため、ヒートポンプ能力の補助ヒータとして、電気発熱式ヒーターコアを使用する技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。

電気発熱式ヒーターコアは、空気との熱交換部に発熱素子（電気発熱式ヒータ）を設け、発生した熱をフィンに伝達して伝達面積を増やし、通過する空気を暖める構成を有している（例えば、特許文献２又は３を参照。）。ところで、ヒーターコアが設置される送風経路内の空気の風速は、送風経路の形状の複雑さなどから一様ではなく、風速の分布が有り、送風経路の同一断面において風速が異なる場合が一般的である。このため、送風経路内に電気発熱式ヒーターコアを設ける場合には、温風の温度を均一化するために、風速が早い部位（空気流通量が多い部位）の発熱量を増やし、風速が遅い部位（空気流通量が少ない部位）の発熱量を減らす必要がある。電気発熱式ヒーターコアの温度分布を調節する技術としては、例えば、電気発熱式ヒーターコアの発熱素子の配置を粗密にする技術（例えば、特許文献２を参照。）、発熱素子ごとに通電時間を制御する技術（例えば、特許文献３を参照。）が提案されている。

また、エンジン冷却水の排熱を利用した温水式ヒーターコアに電気発熱体を一体化したヒーターコアが提案されている（例えば、特許文献４を参照。）。

特開平０７−２３７４３１号公報 特開２００６−２１３２３２号公報 特開２００６−２１８９０９号公報 特開平１１−１５１９２６号公報

しかし、特許文献１に記載の構成では、車室内に熱交換器とは別に補助ヒータを配置するため、取り付けスペースが増大してしまう。特許文献２に記載の構成では、配置される送風経路ごとに、経路内の風速が異なるので、粗密の配置を変更することとなり、汎用性が低い問題がある。特許文献３に記載の構成では、制御が複雑化するうえ、発熱素子ごとの温度検知手段を設ける必要があり、構成が複雑化する問題がある。また、特許文献４の構成では、電気発熱体は、エンジンで加熱されたエンジン冷却水による温水式ヒーターコアの補助的熱源として使用されており、エンジン自体が存在しない電気自動車に適用することができない。

本発明は、車両用空調に用いられる電気発熱式ヒーターコアに関し、送風経路に風量分布がある場合であっても温度の均一性を確保することができる汎用性の高い構成の車両空調用電気発熱式ヒーターコア及びそれを配した車両用空調装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本願発明に係る車両空調用電気発熱式ヒーターコアは、車両用空調装置に搭載される車両空調用電気発熱式ヒーターコアにおいて、複数のチューブとフィンとを有する熱交換部と、前記各チューブが接続されたヘッダと、を備え、前記ヘッダの内部には電気発熱部品が配置され、前記各チューブと前記ヘッダとが閉鎖系の流路の少なくとも一部を形成し、該閉鎖系の流路には、液状熱媒体が充填されており、前記閉鎖系の流路は、前記液状熱媒体を循環させるものであり、他の機器とつながっておらず、前記液状熱媒体はエンジン冷却水を用いるものではなく、前記閉鎖系の流路の全体が前記車両空調用電気発熱式ヒーターコア内にあることを特徴とする。

本願発明に係る車両空調用電気発熱式ヒーターコアでは、さらに、前記液状熱媒体を循環させる循環手段を備えることが好ましい。より温度を均一にすることができる。また、ヒーターコアの姿勢に関わらず温度の均一性を確保できる。

本願発明に係る車両空調用電気発熱式ヒーターコアでは、前記ヘッダは、前記循環手段の吐出口側を接続した上流側ヘッダと前記循環手段の吸入口側を接続した下流側ヘッダとを有し、前記各チューブは、一端が前記上流側ヘッダに接合され、かつ、他端が前記下流側ヘッダに接合され、前記電気発熱部品は、前記上流側ヘッダに配置され、かつ、前記循環手段の吐出口側に近い部分の発熱量が最も多い発熱分布を有することが好ましい。より温度を均一にすることができる。

本願発明に係る車両空調用電気発熱式ヒーターコアでは、前記電気発熱部品は、開口部を少なくとも二つ有した筒形状であり、かつ、該筒形状の中空部分が前記液状熱媒体の流路となることが好ましい。表面積が大きいため、効率的に液状熱媒体を暖めることができる。また、筒内を通過する液状熱媒体を確実に遠くのチューブまで運ぶことができる。

本願発明に係る車両空調用電気発熱式ヒーターコアでは、前記電気発熱部品は、耐振部品を外部に嵌めていることが好ましい。振動による電気発熱部品の破損を防止することができる。

本願発明に係る車両空調用電気発熱式ヒーターコアでは、前記ヘッダは、前記循環手段の吐出口側を接続した上流側ヘッダと前記循環手段の吸入口側を接続した下流側ヘッダとを有し、前記各チューブは、一端が前記上流側ヘッダに接合され、かつ、他端が前記下流側ヘッダに接合され、前記電気発熱部品は、前記上流側ヘッダに配置され、かつ、前記各チューブより上流に配置されていることが好ましい。低温水のショートサーキットを防止し、より温度を均一にすることができる。

本願発明に係る車両空調用電気発熱式ヒーターコアでは、前記ヘッダは、一つのヘッダ内に前記循環手段の吐出口側を接続した上流側区画と前記循環手段の吸入口側を接続した下流側区画とを有し、前記各チューブは、折返し部を有し、一端が前記上流側区画に接合され、かつ、他端が前記下流側区画に接合されていることが好ましい。ヘッダを一つにすることで、省スペース化を図ることができる。

本願発明に係る車両空調用電気発熱式ヒーターコアでは、さらに、前記熱交換部の温度を検知する熱交換部温度検知素子と、前記熱交換部温度検知素子から得られた前記熱交換部の温度に応じて、前記電気発熱部品の発熱量を制御する発熱制御手段と、前記熱交換部温度検知素子から得られた前記熱交換部の温度に応じて、前記循環手段による循環量を制御する循環量制御手段と、を備えることが好ましい。温度検知素子の部品数を削減することができる。

本願発明に係る車両空調用電気発熱式ヒーターコアでは、さらに、前記循環手段の吐出口の下流で、かつ、前記電気発熱部品の下流に配置された第一の液温検知素子と、該第一の液温検知素子から得られる温度に応じて前記電気発熱部品の発熱量を制御する発熱制御手段と、前記下流側ヘッダ又は前記下流側区画に接続された前記チューブと前記循環手段の吸入口との間に配置された第二の液温検知素子と、該第二の液温検知素子から得られる温度に応じて前記循環手段を制御する循環量制御手段と、を備えることが好ましい。このように検知素子を配置することで、発熱量及び循環量を確実に制御することができる。

本願発明に係る車両空調用電気発熱式ヒーターコアは、（１）ガソリン車のリアヒーター用のヒーターコア、（２）電気自動車のヒーターコア、又は（３）ハイブリッド車のエンジン冷却水を熱源とするヒーターコアと併設されるヒーターコア、の（１）〜（３）のいずれかとして使用されることが好ましい。低熱源車両向けのヒーターコアとして最適である。また、エンジン冷却水の供給を受けないので、車両内での冷却水の配管を省略することができる。

本願発明に係る車両空調装置は、本願発明に係る車両空調用電気発熱式ヒーターコアのいずれか一つに記載の車両空調用電気発熱式ヒーターコアを備えたことを特徴とする。電気発熱部品の熱は、液状熱媒体に拡散されるため、局所的な温度上昇がなく、安全性の高い空調装置とすることができる。特に、低熱源車両向けの車両用空調装置として、最適である。また、熱交換器に換えて配置することで、空調装置の取り付けスペースを活用し、エンジン冷却水を用いるヒーターコアと置き換えることができる。エンジン冷却水を使用しないため、エンジンを有さない電気自動車に適用することができ、ガソリン車又はハイブリッド車に適用することで、エンジン冷却水の配管を省略することができる。

なお、上記構成は、可能な限り組み合わせることができる。

本発明によれば、車両用空調に用いられる電気発熱式ヒーターコアに関し、送風経路に風量分布がある場合であっても温度の均一性を確保することができる汎用性の高い構成の車両空調用電気発熱式ヒーターコア及びそれを配した車両用空調装置を提供することができる。

本実施形態に係る車両空調用電気発熱式ヒーターコアの一例の構造概要を示す断面図である。 循環手段を備えた車両空調用電気発熱式ヒーターコアの一例の構造概要を示す断面図である。 電気発熱部品の一例を説明するための図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。 車両空調用電気発熱式ヒーターコアの電気発熱部品を１本とした形態の一例の構造概要を示す断面図である。 車両空調用電気発熱式ヒーターコアの電気発熱部品を１本とした形態の変形例の構造概要を示す断面図である。 車両空調用電気発熱式ヒーターコアの別形態の構造概要を示す断面図である。 車両空調用電気発熱式ヒーターコアを備えた車両空調装置の構造概要を示す断面図である。

以下、添付の図面を参照して本発明の一態様を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。本発明の効果を奏する限り、種々の形態変更をしてもよい。

図１は、本実施形態に係る車両空調用電気発熱式ヒーターコアの一例の構造概要を示す断面図である。本実施形態に係る車両空調用電気発熱式ヒーターコア１００は、複数のチューブ２とフィン３とを有する熱交換部１０と、各チューブ２が接続されたヘッダ４と、を備え、ヘッダ４の内部には電気発熱部品１が配置され、各チューブ２とヘッダ４とが閉鎖系の流路５０を形成し、閉鎖系の流路５０には、液状熱媒体Ｌが充填されている。

各チューブ２は、内部が液状熱媒体Ｌの閉鎖系の流路５０となっている。チューブ２は、アルミニウム、銅などの金属材料で形成されている。熱伝達の点から、断面形状は扁平状であることが好ましい。また、熱伝達率の向上を目的としてディンプル又はリブを設けてもよい。なお、本発明の効果を奏する限り、チューブの材質、製法及び形状は制限されるものではない。

フィン３は、アルミニウム、銅などの金属材料で形成されている。フィンの形状は、特に限定されないが、熱伝達の点から、波状に曲折された薄板のコルゲートタイプが好ましい。また、熱伝達率の向上を目的としてルーバ、スリットなどの切り起こしを施してもよい。

熱交換部１０は、公知の構造とすることができ、図１ではチューブ２とチューブ２との間にフィン３を配置した積層構造を形成している。熱交換部１０では、チューブ２を通過する液状熱媒体Ｌの熱とフィン３を通過する送風とを熱交換させることで車室内を暖める温風が形成される。

ヘッダ４は、アルミニウム、銅などの金属材料で形成されている。ヘッダ４は、各チューブ２に液状熱媒体Ｌを分配させ、かつ、合流させるタンクである。

各チューブ２とヘッダ４とは閉鎖系の流路５０を形成している。閉鎖系の流路５０には、液状熱媒体Ｌが充填されている。ここで、閉鎖系とは、流路５０がエンジンなど他の機器とつながってない状態をいう。すなわち、液状熱媒体Ｌは、エンジン冷却水を用いるものではないため、エンジン冷却水を循環させるための配管が不要となり、省スペース、低コストを実現できる。そもそもエンジンをもたない電気自動車にも適用可能である。さらに、従来のエンジン冷却水を用いるヒーターコアより、液状熱媒体Ｌの循環量を激減できるため、省動力（省電力）、軽量化を図ることができる。よって、低熱源車両向けのヒーターコアとして最適である。例えば、ガソリン車のリアヒーター用のヒーターコア、電気自動車のヒーターコア、ハイブリッド車のエンジン冷却水を熱源とするヒーターコアと併設されるヒーターコアとして使用されることが好ましい。ガソリン車のリアヒーター用に使用する場合には、前述のとおり配管が不要なため、設置位置の自由度が高くなる。電気自動車用として使用する場合には、限られた電気容量のもとで、最大かつ安全な暖房を提供できる。ハイブリッド車用として使用する場合では、水温確保だけを目的としたエンジンの稼動が不要となり、燃費を向上させることができる。

液状熱媒体Ｌは、水、不凍液、油など周知の媒体を使用できる。液状熱媒体Ｌの充填量は、液状熱媒体Ｌの流動音を避けるため、閉鎖系の流路５０に気泡が残らないように行われることが好ましい。

本実施形態に係る車両空調用電気発熱式ヒーターコアには、さらに、液状熱媒体Ｌが高温となった時の容積変化を吸収しうる補助空間を有するリザーバータンク部を設けることが好ましい。

電気発熱部品１は、例えば、半導体セラミックスからなる周知のＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）ヒータが使用される。チタン酸バリウム系半導体セラミックスが例示できる。ＰＴＣヒータの特性を利用して定温発熱体として利用する。ＰＴＣヒータの形状は、板状、棒状、円筒状など適宜選択することができるが、円筒状がより好ましい。電気発熱部品１は、ヘッダ４の内部に、ヘッダ４の壁面と非接触状態、かつ、液状熱媒体Ｌに全面が浸漬した状態で配置されていることが好ましい。非接触状態、かつ、浸漬した状態で配置することで、電気発熱部品１の熱をより効率的に液状熱媒体Ｌに伝達することができる。電気発熱部品１への電力供給は、図１にはヘッダ４の側面に端子部４３を設けているが、本実施形態では、これに特に限定されるものではない。後述する循環手段と一体化して行うことも可能である。

電気発熱部品１に加熱部４１と非加熱部４２とを設け、電気発熱部品１を下方のヘッダ４ａに配置することで、液状熱媒体Ｌは、自然対流によって循環する。図１では、一例として電気発熱部品１の加熱部４１を下方のヘッダ４ａの中央部に配置し、電気発熱部品１の非加熱部４２を端子側に配置した。電気発熱部品１で暖められた液状熱媒体Ｌは、矢印ａのように上方のヘッダ４ｂに向かって上昇し、フィン３を介して送風空気と熱交換され、矢印ｂのように下方のヘッダ４ａに向かって下降し、再び電気発熱部品１に暖められて上昇する。このように、本実施形態に係る車両空調用電気発熱式ヒーターコアでは、電気発熱部品１で発生させた熱は、液状熱媒体Ｌを介して拡散するため、送風経路内の風量分布ごとに電気発熱部品１の配置を変更する必要がない。よって、後述の取り付ける車両用空調装置の形状に関わらず、様々な車種に転用することができ、汎用性が高い。さらに、本実施形態に係る車両空調用電気発熱式ヒーターコアは、送風経路内の風量分布に関わらず、良好な温度均一性を確保することができる。また、局所的な温度上昇がなく、安全性が高い。なお、図１において、Ｘ１−Ｘ２方向は、車両の略左右方向となり、Ｙ１−Ｙ２方向は、車両の略上下方向となる。

図２は、循環手段を備えた車両空調用電気発熱式ヒーターコアの一例の構造概要を示す断面図である。本実施形態に係る車両空調用電気発熱式ヒーターコア２００は、さらに、液状熱媒体Ｌを循環させる循環手段１５を備えることが好ましい。循環手段１５によって、液状熱媒体Ｌを強制対流させることで、温度均一性をより向上することができる。また、図２並びに後述の図３、図４、図５及び図６のように循環手段１５を備える場合において、Ｘ１−Ｘ２方向は、車両の略左右方向となるが、Ｙ１−Ｙ２方向は、必ずしも車両の略上下方向に限定されず、例えば、車両の略前後方向とすることができる。このように循環手段１５を備えて強制的に循環させることによって、ヒーターコアの設計位置の自由度が高くなる。

循環手段１５は、例えば、渦巻きポンプタイプ、軸流ポンプタイプなど周知の循環手段を用いることができ、本実施形態では特に限定されない。また、循環手段１５の接続は、ヘッダ４に配管を接続することが好ましい。配管接続の形態は、本実施形態では特に限定されず、カシメリング結合、膨張弁タイプのプレート結合など周知の接続方法を適宜選択することができる。

図３は、電気発熱部品の一例を説明するための図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。本実施形態に係る車両空調用電気発熱式ヒーターコアでは、電気発熱部品８は、開口部を少なくとも二つ８ａ、８ｂ有した筒形状であり、かつ、該筒形状の中空部分８ｃが液状熱媒体Ｌの流路となることが好ましい。表面積が大きいため、効率的に液状熱媒体Ｌを暖めることができ、暖房能力が向上する。第１の開口部８ａと第２の開口部８ｂとは、それぞれ電気発熱部品８の両端部に形成することが好ましい。例えば、図３に示すように、第１の開口部８ａを電気発熱部品８の端部で液状熱媒体Ｌの循環の上流に対面するように形成し、第２の開口部８ｂを液状熱媒体Ｌの循環の最下流側で、かつ、チューブ２側に形成する。このように形成することで、筒内を通過する液状熱媒体Ｌを確実に遠くのチューブまで運ぶことができる。第２の開口部８ｂは、例えば、図３（ｃ）に示すように、筒状の一部を切欠いて形成することができる。

また、本実施形態に係る車両空調用電気発熱式ヒーターコアでは、電気発熱部品１は、耐振部品４４を外部に嵌めていることが好ましい。振動による電気発熱部品の破損を防止することができる。耐振部品４４の形状は、ヘッダ内の流路を塞がない形状であれば、特に限定されない。例えば、図３に示すような十字状の羽部４４ａを有する形態の他、一部に穴が開けられた形態が挙げられる。また、材質は、本実施形態では、本発明の効果を奏する限り、限定されず、ゴムなど適宜選択可能である。

図２では、電気発熱部品１を上下のヘッダ５、６に各１本の合計２本を配置しているが、所望の放熱量に応じて、いずれか１本とすることができる。図４は、車両空調用電気発熱式ヒーターコアの電気発熱部品を１本とした形態の一例の構造概要を示す断面図である。本実施形態に係る車両空調用電気発熱式ヒーターコアでは、ヘッダは、循環手段１５の吐出口側１５ａを接続した上流側ヘッダ５と循環手段１５の吸入口側１５ｂを接続した下流側ヘッダ６とを有し、各チューブ２は、一端２ａが上流側ヘッダ５に接合され、かつ、他端２ｂが下流側ヘッダ６に接合され、電気発熱部品１は、上流側ヘッダ５に配置され、かつ、循環手段１５の吐出口側１５ａに近い部分Ｈの発熱量が最も多い発熱分布を有することが好ましい。より好ましくは、循環手段１５の吐出口側１５ａに近い部分Ｈの発熱量を最も高くし、下流に向かうにつれて（図４のＸ２の方向へ向かうにつれて）次第に発熱量が低くなる発熱分布を有することである。このように発熱分布を形成することで、循環する液状熱媒体Ｌの温度をより均一にすることができるため、ヒーターコアの左右（Ｘ１−Ｘ２方向）での温度差を小さくすることができる。なお、電気発熱部品１の発熱量は、例えば、電気発熱部品１の発熱線の密度を変えることによって所望の発熱量を得ることができる。また、発熱分布の形成方法は、本実施形態では特に限定されない。例えば、１本の電気発熱部品の中で発熱線の密度を変えて発熱分布を形成する形態、発熱量の異なる電気発熱部品を複数本配置した形態とすることができる。

図５は、車両空調用電気発熱式ヒーターコアの電気発熱部品を１本とした形態の変形例の構造概要を示す断面図である。本実施形態に係る車両空調用電気発熱式ヒーターコア３０１では、ヘッダは、循環手段１５の吐出口側１５ａを接続した上流側ヘッダ５と循環手段１５の吸入口側１５ｂを接続した下流側ヘッダ６とを有し、各チューブ２は、一端２ａが上流側ヘッダ５に接合され、かつ、他端２ｂが下流側ヘッダ６に接合され、電気発熱部品１は、上流側ヘッダ５に配置され、かつ、各チューブ２より上流に配置されていることが好ましい。このように配置することで、循環する液状熱媒体Ｌは、必ず電気発熱部品１を通過することとなり、低温水のショートサーキットを防止し、より温度を均一にすることができる。また、電気発熱部品１を小さくすることができ、コストダウンを図ることができる。

図１、図２、図４又は図５では、各チューブ２の端部２ａ、２ｂはそれぞれ対向するヘッダ（図１の下方のヘッダ４ａ及び上方のヘッダ４ｂ、図２、図４又は図５の上流側ヘッダ５及び下流側ヘッダ６）に接続されているが、本実施形態では、これに限定されない。図６に示すように、片ヘッダとすることができる。図６は、車両空調用電気発熱式ヒーターコアの別形態の構造概要を示す断面図である。本実施形態に係る車両空調用電気発熱式ヒーターコア４００では、ヘッダ７は、一つのヘッダ７内に循環手段１５の吐出口側１５ａを接続した上流側区画７ａと循環手段１５の吸入口側１５ｂを接続した下流側区画７ｂとを有し、各チューブ２は、折返し部２ｃを有し、一端２ａが上流側区画７ａに接合され、かつ、他端２ｂが下流側区画７ｂに接合されていることが好ましい。このように配置することで、ヘッダを一つにすることができ、省スペース化を図ることができる。図２、図４又は図５に示した循環手段１５を有し、かつ、ヘッダが二つである形態では、上流側ヘッダ５と下流側ヘッダ６とが離れているため、電気発熱部品１を下流側ヘッダ６だけに配置すると、熱損失の影響で加熱効率が劣る場合があるのに対し、図６に示したヘッダが一つである形態では、上流側区画７ａと下流側区画７ｂとが同一ヘッダ内であり近接しているため、下流側区画７ｂに配置しても熱損失の影響が小さい。したがって、より好ましい形態は、電気発熱部品１を上流側区画７ａに配置する形態であるが、これに限定されず、下流側区画７ｂに配置してもよい。また、所望の放熱量に応じて両方に配置してもよい。

次に、図２、図４、図５又は図６を用いて、本実施形態に係る車両空調用電気発熱式ヒーターコアの発熱量制御について説明する。

図２に示すように、本実施形態に係る車両空調用電気発熱式ヒーターコア２００では、さらに、熱交換部１０の温度を検知する熱交換部温度検知素子２１と、熱交換部温度検知素子２１から得られた熱交換部１０の温度に応じて、電気発熱部品１の発熱量を制御する発熱制御手段（不図示）と、熱交換部温度検知素子２１から得られた熱交換部１０の温度に応じて、循環手段１５による循環量を制御する循環量制御手段（不図示）と、を備えることが好ましい。

熱交換部温度検知素子２１で検知した熱交換部１０の温度情報により、電気発熱部品１の発熱量と循環手段１５の循環量とを一括して制御することができるため、温度検知素子の部品数を削減することができる。また、熱交換部１０を通過する風量、送風空気の設定温度などが変化しても、簡便な構造で発熱量を制御することができる。また、熱交換部温度検知素子２１は、図２に示すようにフィン３に取り付けることがより好ましい。熱交換部１０の発熱量をより確実に検知することができる。

例えば、熱交換部温度検知素子２１が検知した熱交換部１０の温度が、所望の温度より低い場合には、電気発熱部品１への通電をオンにする又は発熱量を大きくする信号を発熱制御手段（不図示）に出力し、かつ、循環手段１５の循環量を多くする信号を循環量制御手段（不図示）に出力する。熱交換部１０の温度を高くすることができ、車室内に吹き出す空調空気を暖めることができる。熱交換部温度検知素子２１が検知した熱交換部１０の温度が、所望の温度である場合には、電気発熱部品１の発熱量を維持する信号を発熱制御手段（不図示）に出力し、かつ、循環手段１５の循環量を少なくする信号を循環量制御手段（不図示）に出力する。熱交換部１０の温度を維持することができ、車室内に吹き出す空調空気の温度を維持することができる。また、熱交換部温度検知素子２１が検知した熱交換部１０の温度が、所望の温度より高い場合には、電気発熱部品１の通電を切る又は発熱量を小さくする信号を発熱制御手段（不図示）に出力し、かつ、循環手段１５の循環量を少なくする信号を循環量制御手段（不図示）に出力する。熱交換部１０の温度を低くすることができ、車室内に吹き出す空調空気の温度を下げることができる。

図４、図５又は図６に示すように、本実施形態に係る車両空調用電気発熱式ヒーターコアでは、さらに、循環手段１５の吐出口側１５ａの下流で、かつ、電気発熱部品１の下流に配置された第一の液温検知素子２２と、第一の液温検知素子２２から得られる温度に応じて電気発熱部品１の発熱量を制御する発熱制御手段（不図示）と、下流側ヘッダ６又は下流側区画７ｂに接続されたチューブ２と循環手段１５の吸入口側１５ｂとの間に配置された第二の液温検知素子２３と、第二の液温検知素子２３から得られる温度に応じて循環手段１５を制御する循環量制御手段（不図示）と、を備えることが好ましい。

第一の液温検知素子２２は、放熱前の液状熱媒体Ｌの最高温度ｔ１を検知するものである。所望の温度に対する液状熱媒体Ｌの温度ｔ１の高低に応じて、電気発熱部品１の発熱量を大小とする信号を発熱制御手段（不図示）に出力する。また、第二の液温検知素子２３は、放熱後の液状熱媒体Ｌの温度ｔ２を検知するものである。第一の液温検知素子２２が検知した液状熱媒体Ｌの温度ｔ１と第二の液温検知素子２３が検知した液状熱媒体Ｌの温度ｔ２との差Δ（Δ＝ｔ１−ｔ２）に応じて循環手段１５の循環量の増減を循環量制御手段（不図示）へ出力する。液状熱媒体Ｌの最高温度の制御と液状熱媒体Ｌの循環量とを一連に制御することができるため、ヒーターコアを通過する風量、送風空気の設定温度が変化しても、一定温度の空調空気を車室内に吹き出すことができる。

例えば、第一の液温検知素子２２が検知した液状熱媒体Ｌの温度ｔ１が、所望の温度より低い場合には、電気発熱部品１の発熱量を大きくする信号を発熱制御手段（不図示）に出力する。第一の液温検知素子２２が検知した液状熱媒体Ｌの温度ｔ１が、所望の温度である場合には、電気発熱部品１の発熱量を維持する信号を発熱制御手段（不図示）に出力する。また、第一の液温検知素子２２が検知した液状熱媒体Ｌの温度ｔ１が、所望の温度より高い場合には、電気発熱部品１への通電を切る又は発熱量を小さくする信号を発熱制御手段（不図示）に出力する。それぞれの場合において、更に、第一の液温検知素子２２が検知した液状熱媒体Ｌの温度ｔ１と第二液温検知素子２３が検知した液状熱媒体Ｌの温度ｔ２との差Δに比例して循環手段１５の循環量を制御する。

暖房用ヒータとして本実施形態に係る車両空調用電気発熱式ヒーターコアを取り付けした時の車両用空調装置の一形態を図７に示した。なお、図７において、Ｚ１−Ｚ２方向は、車両の前後方向であり、Ｙ１−Ｙ２方向は、車両の上下方向であり、更に、手前奥方向は、車両の左右方向である。車両用空調装置９００は、空気通路を形成するケース６６に、空気流れ発生手段（例えばブロア）６０と、集塵脱臭フィルタ６４と、エバポレータ６５と、電気発熱式ヒーターコア６８とを備える。空気流れ発生手段６０を作動させることで空気通路に空気流れが形成される。すなわち、インテークドア（不図示）の切り替えにより車室外空気又は車室内空気が空気通路内に取り込まれ、その空気流れ３２がブロア６０に吸気される。続いて集塵脱臭フィルタ６４及びエバポレータ６５に空気流れ３３がブロア６０によって吐出され、浄化され、かつ、熱交換された空気流れ３４がエアミックスドア６７の切り替えによって、空気流れ３５又は空気流れ３６となる。空気流れ３５は冷房運転時の空気流れである。一方、空気流れ３６は、電気発熱式ヒーターコア６８によって加熱される。電気発熱式ヒーターコア６８は、本実施形態に係る車両空調用電気発熱式ヒーターコアであり、図１、図２、図４、図５又は図６の車両空調用電気発熱式ヒーターコアが例示できる。

車両用空調装置９００のケース６６への電気発熱式ヒーターコア６８の取り付けは、従来のヒーターコアと同様に行う。すなわち、電気発熱式ヒーターコアのフィン３に空気流れ３６が通過してフィン３との熱交換により空気流れ３６が加熱される向きにフィン３が向くように、ケース６６に電気発熱式ヒーターコア６８を取り付ける。具体的には、図１、図２、図４、図５又は図６に示す電気発熱式ヒーターコアのヘッダの長手方向（図１、図２、図４、図５又は図６のＸ１−Ｘ２方向）が空気流れ３６の方向（図７のＺ１−Ｚ２方向）と垂直（図７の手前奥方向）になるように配置する。なお、電気発熱式ヒーターコアの上方向（図１、図２、図４、図５又は図６のＹ１方向）と下方向（図１、図２、図４、図５又は図６のＹ２方向）とを上下逆転させて、車両空調装置に配置してもよい。本実施形態に係る電気発熱式ヒーターコア６８を取り付けた車両用空調装置９００では、電気発熱部品の発熱は液状熱媒体に拡散されるため、局所的な温度上昇がない。したがって、送風空気に含まれる有機物による焦げ臭の発生を防止することができる。さらに、主にポリプロピレンなどの樹脂からなるケース６６の熱変形などの熱劣化が生じにくくなる。乗員の身体が接触しうる位置にケース６６がある場合、特に商用車で多い配置であるが、この場合、乗員は電気発熱部に身体が接触することがないので、安全性が確保できる。

本実施形態に係る車両用空調装置９００は、特に低熱源車両向けの空調装置として、最適である。また、熱交換器に換えて配置することで、空調装置の取り付けスペースを縮小することができる。エンジン冷却水を使用しないため、エンジンを有さない電気自動車に適用することができ、ガソリン車又はハイブリッド車に適用することで、エンジン冷却水の配管を省略することができる。

１、８ 電気発熱部品
２ チューブ
２ａ、２ｂ チューブの端部
２ｃ チューブの折り返し部
３ フィン
４、７ ヘッダ
４ａ 下方のヘッダ
４ｂ 上方のヘッダ
５ 上流側ヘッダ
６ 下流側ヘッダ
７ａ 上流側区画
７ｂ 下流側区画
８ａ、８ｂ 電気発熱部品の開口部
８ｃ 電気発熱部品の中空部
１０ 熱交換部
１５ 循環手段
１５ａ 吐出口側
１５ｂ 吸入口側
２１ 熱交換部温度検知素子
２２ 第一の液温検知素子
２３ 第二の液温検知素子
３２、３３、３４ 空気流れ
３５ 冷房運転時の空気流れ
３６ 暖房運転時の空気流れ
４１ 加熱部
４２ 非加熱部
４３ 端子部
４４ 耐振部品
４４ａ 羽部
５０ 閉鎖系の流路
６０ 空気流れ発生手段（例えばブロア）
６４ 集塵脱臭フィルタ
６５ エバポレータ
６６ ケース
６７ エアミックスドア
６８、１００、２００、３００、３０１、４００ 電気発熱式ヒーターコア
９００ 車両用空調装置

Claims (11)

1. 車両用空調装置に搭載される車両空調用電気発熱式ヒーターコアにおいて、
   複数のチューブとフィンとを有する熱交換部と、
   前記各チューブが接続されたヘッダと、を備え、
   前記ヘッダの内部には電気発熱部品が配置され、
   前記各チューブと前記ヘッダとが閉鎖系の流路の少なくとも一部を形成し、
   該閉鎖系の流路には、液状熱媒体が充填されており、
   前記閉鎖系の流路は、前記液状熱媒体を循環させるものであり、他の機器とつながっておらず、前記液状熱媒体はエンジン冷却水を用いるものではなく、前記閉鎖系の流路の全体が前記車両空調用電気発熱式ヒーターコア内にあることを特徴とする車両空調用電気発熱式ヒーターコア。
2. さらに、前記液状熱媒体を循環させる循環手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の車両空調用電気発熱式ヒーターコア。
3. 前記ヘッダは、前記循環手段の吐出口側を接続した上流側ヘッダと前記循環手段の吸入口側を接続した下流側ヘッダとを有し、
   前記各チューブは、一端が前記上流側ヘッダに接合され、かつ、他端が前記下流側ヘッダに接合され、
   前記電気発熱部品は、前記上流側ヘッダに配置され、かつ、前記循環手段の吐出口側に近い部分の発熱量が最も多い発熱分布を有することを特徴とする請求項２に記載の車両空調用電気発熱式ヒーターコア。
4. 前記電気発熱部品は、開口部を少なくとも二つ有した筒形状であり、かつ、該筒形状の中空部分が前記液状熱媒体の流路となることを特徴とする請求項２又は３に記載の車両空調用電気発熱式ヒーターコア。
5. 前記電気発熱部品は、耐振部品を外部に嵌めていることを特徴とする請求項２、３又は４に記載の車両空調用電気発熱式ヒーターコア。
6. 前記ヘッダは、前記循環手段の吐出口側を接続した上流側ヘッダと前記循環手段の吸入口側を接続した下流側ヘッダとを有し、
   前記各チューブは、一端が前記上流側ヘッダに接合され、かつ、他端が前記下流側ヘッダに接合され、
   前記電気発熱部品は、前記上流側ヘッダに配置され、かつ、前記各チューブより上流に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の車両空調用電気発熱式ヒーターコア。
7. 前記ヘッダは、一つのヘッダ内に前記循環手段の吐出口側を接続した上流側区画と前記循環手段の吸入口側を接続した下流側区画とを有し、
   前記各チューブは、折返し部を有し、一端が前記上流側区画に接合され、かつ、他端が前記下流側区画に接合されていることを特徴とする請求項２に記載の車両空調用電気発熱式ヒーターコア。
8. さらに、前記熱交換部の温度を検知する熱交換部温度検知素子と、
   前記熱交換部温度検知素子から得られた前記熱交換部の温度に応じて、前記電気発熱部品の発熱量を制御する発熱制御手段と、
   前記熱交換部温度検知素子から得られた前記熱交換部の温度に応じて、前記循環手段による循環量を制御する循環量制御手段と、
   を備えることを特徴とする請求項２、３、４、５、６又は７に記載の車両空調用電気発熱式ヒーターコア。
9. さらに、前記循環手段の吐出口の下流で、かつ、前記電気発熱部品の下流に配置された第一の液温検知素子と、
   該第一の液温検知素子から得られる温度に応じて前記電気発熱部品の発熱量を制御する発熱制御手段と、
   前記下流側ヘッダ又は前記下流側区画に接続された前記チューブと前記循環手段の吸入口との間に配置された第二の液温検知素子と、
   該第二の液温検知素子から得られる温度に応じて前記循環手段を制御する循環量制御手段と、
   を備えることを特徴とする請求項３、４、５、６又は７に記載の車両空調用電気発熱式ヒーターコア。
10. （１）ガソリン車のリアヒーター用のヒーターコア、
    （２）電気自動車のヒーターコア、又は
    （３）ハイブリッド車のエンジン冷却水を熱源とするヒーターコアと併設されるヒーターコア、
    の（１）〜（３）のいずれかとして使用されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の車両空調用電気発熱式ヒーターコア。
11. 請求項１〜１０のいずれか一つに記載の車両空調用電気発熱式ヒーターコアを備えたことを特徴とする車両空調装置。