WO2012137639A1

WO2012137639A1 - 熱媒体加熱装置およびそれを備えた車両用空調装置

Info

Publication number: WO2012137639A1
Application number: PCT/JP2012/058068
Authority: WO
Inventors: 聡小南
Original assignee: 三菱重工業株式会社
Priority date: 2011-04-07
Filing date: 2012-03-28
Publication date: 2012-10-11
Also published as: EP2695757A4; US20130243411A1; JP2012218557A; CN103380015A; EP2695757A1; US9186956B2

Abstract

複数枚の扁平熱交チューブ（１２）と、その扁平チューブ部（１２Ａ）間に組み込まれるＰＴＣヒータ（１３）と、扁平熱交チューブ（１２）およびＰＴＣヒータ（１３）を一面側からケーシング（１１）の内面に押圧し固定する熱交押え部材（１５）と、熱交押え部材（１５）上に設置され、ＰＴＣヒータ（１３）を制御する制御基板（１７）と、を備えた熱媒体加熱装置であって、制御基板（１７）の端子台（１７Ｂ）に対し、電極板（２４）から上方に延長された端子（２４Ａ）を直接接続してＰＴＣヒータ（１３）と制御基板（１７）とを電気的に結線するとともに、ケーシング（１１）の内面に、端子（２４Ａ）と係合して該端子（２４Ａ）および電極板（２４）を位置決めする位置決め手段（２８）を設けることにより、扁平熱交チューブとＰＴＣヒータ間の接触熱抵抗を低減して伝熱効率を向上し、熱媒体加熱装置を小型高性能化することができるとともに、ＰＴＣヒータと制御基板間の電気的接続を容易化、簡素化し、電極間の絶縁距離の確保と組み立て性の向上を図ることができる。

Description

熱媒体加熱装置およびそれを備えた車両用空調装置

　本発明は、ＰＴＣヒータを用いて熱媒体を加熱する熱媒体加熱装置およびそれを備えた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つに、正特性サーミスタ素子（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ；以下、ＰＴＣ素子という。）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。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。

　上記のような熱媒体加熱装置において、特許文献１には、熱媒体の入口および出口を備えたハウジング内に、該ハウジング内を加熱室と熱媒体の循環室とに分割する多数の隔壁を設け、この隔壁によって区画された加熱室側に隔壁と接するようにＰＴＣ加熱素子を挿入設置し、隔壁を介して循環室側に流通される熱媒体を加熱するようにした熱媒体加熱装置が提示されている。

　また、特許文献２には、ＰＴＣ素子を挟んでその両面に電極板、絶縁層および伝熱層を設けて平板状のＰＴＣヒータを構成し、該ＰＴＣヒータの両面に、熱媒体の入口および出口を備えた互いに連通されている一対の熱媒体流通ボックスを積層し、更にその外面に制御基板を収容する基板収容ボックスおよび蓋体を設けた積層構造の熱媒体加熱装置が提示されている。

特開２００８－７１０６号公報特開２００８－５６０４４号公報

　上記特許文献１に示されたものは、隔壁により形成された幅および前後方向の加熱室の多数の凹部に、多数のＰＴＣ加熱素子を挿入設置した構成とされている。このため、伝熱面となる隔壁間にＰＴＣ加熱素子を密着させて挿入設置することは、必ずしも容易なことではなく、隔壁とＰＴＣ加熱素子との間の接触熱抵抗が大きくなってしまい、伝熱効率が低下し易い。一方、隔壁間の間隔を狭くして密着性を高めようとすると、組み付け時の作業性が著しく低下し、工数が増加する等の課題があった。また、幅方向および前後方向に形成された多数の凹部に多数のＰＴＣ加熱素子を個別に組み込まなければならず、構造の複雑化、組み立て性の悪化、コストアップ等は避けられなかった。

　また、特許文献２のものは、ＰＴＣヒータの両面に放熱フィンを有する一対の熱媒体流通ボックスを積層し、その外面に制御基板を収容する基板収容ボックスおよび蓋体を積層してボルトにより締結した構成とされている。そのため、ＰＴＣヒータと熱媒体流通ボックスとを密着させ、その間の接触熱抵抗を低減させることができる。しかし、ＰＴＣヒータを多層配置することが困難なため、平面面積が大きくなるとともに、熱媒体流通ボックスや専用の基板収容ボックスが必要となる。これらは、耐熱性や伝熱性等の面からアルミダイカスト製とされるため、小型軽量化には限界があるとともに、高価になる等の課題があった。

　本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、複数の扁平熱交チューブおよびＰＴＣヒータを用い、それらを多層に積層配設し、その間の接触熱抵抗を低減して伝熱性能を高め、小型高性能化するとともに、ＰＴＣヒータと制御基板間の電気的接続を容易化、簡素化し、電極間の絶縁性や組み立て性を向上することが可能な熱媒体加熱装置およびそれを備えた車両用空調装置を提供することを目的とする。

　上記した課題を解決するために、本発明の熱媒体加熱装置およびそれを備えた車両用空調装置は、以下の手段を採用する。
　すなわち、本発明の第１の態様にかかる熱媒体加熱装置は、入口ヘッダ部から流入された熱媒体が扁平チューブ部を流通後、出口ヘッダ部から流出される複数枚の扁平熱交チューブと、互いに積層される複数枚の前記扁平熱交チューブの前記扁平チューブ部間に組み込まれるＰＴＣヒータと、複数枚の前記扁平熱交チューブおよび前記ＰＴＣヒータを前記扁平熱交チューブの一面側からケーシング内面に押圧して密着させる熱交押え部材と、前記熱交押え部材上に設置され、前記ＰＴＣヒータを制御する制御基板と、を備え、前記制御基板の端子台に対し、前記ＰＴＣヒータの一対の電極板から上方に延長された端子が直接接続されることにより、前記ＰＴＣヒータと前記制御基板とが電気的に接続されるとともに、前記ケーシング内面に、前記端子と係合して該端子および前記電極板の位置決めを行う位置決め手段が設けられている。

　前記第１の態様によれば、複数枚の扁平熱交チューブが積層され、その扁平チューブ部間にＰＴＣヒータが組み込まれた状態で、各扁平熱交チューブおよびＰＴＣヒータが熱交押え部材により押圧されて密着される構成とされている。前記熱交押え部材上にＰＴＣヒータを制御する制御基板が設置され、該制御基板の端子台に対し、ＰＴＣヒータの一対の電極板から上方に延長された端子が直接接続されることにより、ＰＴＣヒータと制御基板とが電気的に接続されるとともに、ケーシング内面に、端子と係合して該端子および電極板の位置決めを行う位置決め手段が設けられている。このため、複数枚の扁平熱交チューブ間にＰＴＣヒータを挟み込んで積層配置し、それを熱交押え部材で押圧することによって、各々を互いに密着させて組み込むことができる。また、ＰＴＣヒータの電極板から上方に延長されている端子を制御基板の端子台に接続するに当たり、ケーシング内面に設けられている位置決め手段と端子とを係合させ、該端子および電極板の位置決めを行う。これにより、電極板の端子と制御基板の端子台とを互いに位置合わせして接続することができる。従って、扁平熱交チューブとＰＴＣヒータ間の接触熱抵抗を低減して伝熱効率を向上し、熱媒体加熱装置を小型高性能化することができるとともに、ＰＴＣヒータと制御基板間の電気的接続を容易化、簡素化し、電極間の絶縁距離の確保と組み立て性の向上を図ることができる。

　さらに、前記第１の態様にかかる熱媒体加熱装置において、前記位置決め手段は、前記ケーシング内面に一体成形された位置決めピンとされ、該位置決めピンと前記端子に設けられている位置決め穴との嵌合により、前記端子および前記電極板が位置決め可能とされている構成であってもよい。

　上記構成によれば、位置決め手段が、ケーシング内面に一体成形された位置決めピンとされ、該位置決めピンと端子に設けられている位置決め穴との嵌合により、端子および電極板が位置決め可能とされている。このため、ケーシング内面に一体に成形されている位置決めピンに対し、端子に設けられている位置決め穴を嵌合することにより、端子および電極板を制御基板の端子台に対して位置決めすることができる。従って、ＰＴＣヒータと制御基板間の電気的接続を容易化、簡素化し、電極間の絶縁距離の確保および組み立て性の向上を図ることができる。

　さらに、前記第１の態様にかかる熱媒体加熱装置において、前記端子は、複数枚の電極板の一側辺に、それぞれ辺方向に位置をずらしてＬ字状に上方に延長されて設けられ、前記制御基板の一側辺に並設されている複数の端子台に直接接続可能とされている。

　前記第１の態様によれば、端子が、複数枚の電極板の一側辺に、それぞれ辺方向に位置をずらしてＬ字状に上方に延長されて設けられ、制御基板の一側辺に並設されている複数の端子台に直接接続可能とされている。このため、扁平熱交チューブの扁平チューブ部間に組み込まれたＰＴＣヒータの複数枚の電極板の一側辺に設けられているＬ字状の各端子を、位置決め手段を介してそれぞれ所定位置に位置決めすることにより、各々の端子の上方延長部分を制御基板の一側辺に並設されている複数の端子台に対向位置せしめ、ネジ止め等により直接接続することができる。従って、ＰＴＣヒータと制御基板間の電気的接続を容易化、簡素化し、組み立て性の向上とコスト低減を図ることができる。

　さらに、前記位置決め穴を備える構成にかかる熱媒体加熱装置において、前記位置決め穴は、Ｌ字状とされている前記端子の水平方向延長部に設けられ、前記ケーシング内面に鉛直方向に立設されている前記位置決めピンに上方から嵌合可能とされている構成であってもよい。

　上記構成によれば、位置決め穴が、Ｌ字状とされた端子の水平方向延長部に設けられ、ケーシング内面に鉛直方向に立設されている位置決めピンに上方から嵌合可能とされている。このため、端子の水平方向延長部に設けられている位置決め穴を、鉛直に立設されている位置決めピンに上方から嵌合しながら組み付けることによって、Ｌ字状の端子を制御基板の端子台に対して簡易に位置決めすることができる。従って、ＰＴＣヒータと制御基板間の電気的接続の容易化、簡素化を図り、組み立て性を向上することができる。

　さらに、前記第１の態様にかかる熱媒体加熱装置において、前記ケーシング内面には、前記位置決め手段に隣接する前記端子の外面側位置に、上方に向って立設された絶縁壁が設けられ、該絶縁壁の反端子側が前記制御基板に接続される電源ハーネスおよびＬＶハーネスの配線スペースとされている。

　前記第１の態様によれば、ケーシング内面の位置決め手段に隣接する端子の外面側位置に、上方に向って立設された絶縁壁が設けられ、該絶縁壁の反端子側が制御基板に接続される電源ハーネスおよびＬＶハーネスの配線スペースとされている。このため、絶縁壁を挟んで一方側に配設される電極板の端子と、その反対側に配設される電源ハーネスおよびＬＶハーネスとの間に、絶縁壁を介して確実に所定の絶縁距離を確保することができる。従って、制御基板およびＰＴＣヒータ等の電気系の絶縁性を高め、その信頼性を向上することができる。

　さらに、本発明の第２の態様にかかる熱媒体加熱装置は、入口ヘッダ部から流入された熱媒体が扁平チューブ部を流通後、出口ヘッダ部から流出される複数枚の扁平熱交チューブと、互いに積層される複数枚の前記扁平熱交チューブの前記扁平チューブ部間に組み込まれるＰＴＣヒータと、複数枚の前記扁平熱交チューブおよび前記ＰＴＣヒータを前記扁平熱交チューブの一面側からケーシング内面に押圧して密着させる熱交押え部材と、前記熱交押え部材上に設置され、前記ＰＴＣヒータを制御する制御基板と、を備え、前記制御基板の端子台に対し、前記ＰＴＣヒータの上下一対の電極板から上方に延長された端子が直接接続されることにより、前記ＰＴＣヒータと前記制御基板が電気的に接続されるとともに、前記電極板から上方に延長される前記端子の外面側位置に、前記ケーシング内面から上方に向って立設された絶縁壁が設けられ、該絶縁壁の反端子側が前記制御基板に接続される電源ハーネスおよびＬＶハーネスの配線スペースとされている。

　前記第２の態様によれば、複数枚の扁平熱交チューブが積層され、その扁平チューブ部間にＰＴＣヒータが組み込まれた状態で、各扁平熱交チューブおよびＰＴＣヒータが熱交押え部材により押圧されて密着される構成とされている。前記熱交押え部材上にＰＴＣヒータを制御する制御基板が設置され、該制御基板の端子台に対し、ＰＴＣヒータの上下一対の電極板から上方に延長された端子が直接接続されることにより、ＰＴＣヒータと制御基板が電気的に接続されるとともに、電極板から上方に延長される端子の外面側位置に、ケーシング内面から上方に向って立設された絶縁壁が設けられ、該絶縁壁の反端子側が制御基板に接続される電源ハーネスおよびＬＶハーネスの配線スペースとされている。このため、複数枚の扁平熱交チューブ間にＰＴＣヒータを挟み込んで積層配置し、それを熱交押え部材で押圧することにより、各々を互いに密着させて組み込むことができる。また、電極板から上方に延長されている端子を制御基板の端子台に接続することにより、ＰＴＣヒータと制御基板間を簡易に電気的に接続することができ、その端子と制御基板に接続される電源ハーネスおよびＬＶハーネスの配線スペースとの間に立設されている絶縁壁によって、両者間に所定の絶縁距離を確保することができる。従って、扁平熱交チューブとＰＴＣヒータ間の接触熱抵抗を低減して伝熱効率を向上し、熱媒体加熱装置を小型高性能化することができるとともに、制御基板およびＰＴＣヒータ等の電気系の絶縁性を高め、その信頼性を向上することができる。

　さらに、前記第２の態様にかかる熱媒体加熱装置において、前記絶縁壁は、前記ケーシング内面に一体成形され、該ケーシングの外周壁との間に前記配線スペースが形成されている。

　前記第２の態様によれば、絶縁壁が、ケーシング内面に一体成形され、該ケーシングの外周壁との間に配線スペースが形成されている。このため、電極板から上方に延長される端子の外面側位置に、端子に沿って絶縁壁を一体に立上げ成形するだけで、その外面側に周囲から区画された配線スペースを確保し、制御基板に接続される電源ハーネスおよびＬＶハーネスを配線することができる。従って、ケーシングに絶縁壁を一体成形するだけの簡易な構成により制御基板およびＰＴＣヒータの絶縁性を高め、その信頼性を向上することができる。

　さらに、本発明の第３の態様にかかる車両用空調装置は、空気流路中に配設されている放熱器に対して、熱媒体加熱装置で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において、前記熱媒体加熱装置が、上述のいずれかの熱媒体加熱装置とされていることを特徴とする。

　前記第３の態様によれば、空気流路中に配設されている放熱器に対して、上述のいずれかの熱媒体加熱装置により加熱された熱媒体が循環可能な構成とされている。このため、空気流路中に配設されている放熱器に対して供給される熱媒体を、構成が簡素で小型高性能化された上述の熱媒体加熱装置により加熱して供給することができる。従って、車両用空調装置における空調性能、特に暖房性能の向上を図ることができるとともに、車両に対する空調装置の搭載性を向上することができる。

　本発明の熱媒体加熱装置によると、複数枚の扁平熱交チューブ間にＰＴＣヒータを挟み込んで積層配置とし、それを熱交押え部材で押圧することにより、各々を互いに密着させて組み込むことができるとともに、ＰＴＣヒータの電極板から上方に延長されている端子を制御基板の端子台に接続するに当たり、ケーシング内面に設けられている位置決め手段と端子とを係合させ、該端子および電極板の位置決めを行う。これにより、電極板の端子と制御基板の端子台とを互いに位置合わせして接続することができるため、扁平熱交チューブとＰＴＣヒータ間の接触熱抵抗を低減して伝熱効率を向上し、熱媒体加熱装置を小型高性能化することができるとともに、ＰＴＣヒータと制御基板間の電気的接続を容易化、簡素化し、電極間の絶縁距離の確保と組み立て性の向上を図ることができる。

　本発明の熱媒体加熱装置によると、複数枚の扁平熱交チューブ間にＰＴＣヒータを挟み込んで積層配置とし、それを熱交押え部材で押圧することにより、各々を互いに密着させて組み込むことができるとともに、電極板から上方に延長されている端子を制御基板の端子台に接続する。これにより、ＰＴＣヒータと制御基板間を簡易に電気的に接続することができ、その端子と制御基板に接続される電源ハーネスおよびＬＶハーネスの配線スペースとの間に立設されている絶縁壁により、両者間に所定の絶縁距離を確保することができる。このため、扁平熱交チューブとＰＴＣヒータ間の接触熱抵抗を低減して伝熱効率を向上し、熱媒体加熱装置を小型高性能化することができるとともに、制御基板およびＰＴＣヒータ等の電気系の絶縁性を高め、その信頼性を向上することができる。

　また、本発明の車両用空調装置によると、空気流路中に配設されている放熱器に対して供給される熱媒体を、構成が簡素で小型高性能化された上述の熱媒体加熱装置により加熱して供給することができる。このため、車両用空調装置における空調性能、特に暖房性能の向上を図ることができるとともに、車両に対する空調装置の搭載性を向上することができる。

本発明の一実施形態に係る熱媒体加熱装置を備えた車両用空調装置の概略構成図である。図１に示す熱媒体加熱装置の分解斜視図である。図２に示す熱媒体加熱装置のアッパケースを外した状態の平面図である。図３に示す熱媒体加熱装置を下方側から見た側面図である。図４のＡ－Ａ断面相当図である。

　以下に、本発明の一実施形態について、図１ないし図５を用いて説明する。
　図１には、本発明の一実施形態に係る熱媒体加熱装置を備えた車両用空調装置の概略構成図が示されている。
　車両用空調装置１は、外気または車室内空気を取り込んで温調した後、それを車室内へと導くための空気流通路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、空気流通路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、該ブロア４により圧送される空気を冷却する冷却器５と、冷却器５を通過して冷却された空気を加熱する放熱器６と、放熱器６を通過する空気量と放熱器６をバイパスする空気量との流量割合を調整し、その下流側でエアミックスさせることによって、温調風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の下流側は、図示しない吹き出しモード切替えダンパおよびダクトを介して温調された空気を車室内に吹き出す複数の吹き出し口に接続されている。
　冷却器５は、図示省略された圧縮機、凝縮器、膨張弁等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って、そこを通過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１０Ａを構成しており、熱媒体加熱装置１０で加熱された高温の熱媒体（例えば、不凍液、水等）がポンプ９を介して循環されることによって、そこを通過する空気を加温するものである。

　図２には、図１に示された熱媒体加熱装置１０の分解斜視図が示され、図３には、その熱媒体加熱装置１０のアッパケースを外した状態の平面図、図４には、図３を下方側から見た側面図、図５には、図４のＡ－Ａ断面相当図が示されている。
　熱媒体加熱装置１０は、箱形構成のケーシング１１と、複数枚（例えば、３枚）の扁平熱交チューブ１２と複数組のＰＴＣヒータ１３とが交互に積層されている熱交換モジュール１４と、該熱交換モジュール１４をケーシング１１のロアケース１１Ａの内底面に押圧して固定するための熱交押え部材１５と、該熱交押え部材１５上に一対のスペーサ部材１６を介して配設されたＰＴＣヒータ１３を制御する制御基板１７とから構成されている。

　ケーシング１１は、上半部と下半部とに２分割された箱形構成のケーシングとされており、下半部に位置されるロアケース１１Ａに対して、上半部に位置されるアッパケース１１Ｂ（図５参照）が複数本のネジを介してネジ止め固定されることにより、一体化される構成とされている。そして、このケーシング１１の内部空間に、上記した扁平熱交チューブ１２およびＰＴＣヒータ１３からなる熱交換モジュール１４、熱交押え部材１５、一対のスペーサ部材１６および制御基板１７等が収容設置されるようになっている。

　ロアケース１１Ａの下面には、積層された３枚の扁平熱交チューブ１２に導入される熱媒体を導くための熱媒体入口路１１Ｃおよび扁平熱交チューブ１２内を流通した熱媒体を導出するための熱媒体出口路１１Ｄが、下方に突出されるように一体形成されているとともに、熱交押え部材１５を締め付け固定するためのボス部１１Ｅが、４箇所に上方に突出されるように一体形成されている。ロアケース１１Ａは、その内部空間に収容設置される扁平熱交チューブ１２を形成するアルミ合金材と線膨張率が近似している樹脂材料（例えば、ＰＰＳ）により成形されている。なお、アッパケース１１Ｂも、ロアケース１１Ａと同様の樹脂材料により成形することが望ましい。

　さらに、ロアケース１１Ａの下面には、電源ハーネス１８およびＬＶハーネス１９の先端部を貫通するための電源ハーネス用孔およびＬＶハーネス用孔（共に図示省略）が開口されている。電源ハーネス１８は、制御基板１７を介してＰＴＣヒータ１３に電力を供給するためのものであり、先端部が２又状に分岐され、制御基板１７に設けられている２つの電源ハーネス用端子台１７Ａにネジを介してネジ止め可能とされている。また、ＬＶハーネス１９は、制御基板１７に対して制御用の信号を送信するためのものであり、その先端部は、制御基板１７にコネクタ接続可能とされている。

　制御基板１７は、上位制御装置（ＥＣＵ）からの指令に基づいて複数組のＰＴＣヒータ１３に対する通電制御を行うものであり、ＦＥＴやＩＧＢＴ等からなる複数のパワートランジスタ（発熱性電気部品）２０を含む制御回路２１が表面実装され、その制御回路２１を介して複数組のＰＴＣヒータ１３に対する通電状態が切替え可能に構成されているものである。この制御基板１７は、少なくとも発熱性電気部品である複数のパワートランジスタ２０が実装される部位に対応して、基板両面に貫通されるように、銅やアルミ等の高熱伝導性材からなる熱貫通部（図示省略）が設けられた構成とされている。

　そして、上記複数組のＰＴＣヒータ１３をその両面から挟み込むように複数枚の扁平熱交チューブ１２が積層されることにより、熱交換モジュール１４が構成されている。この扁平熱交チューブ１２は、アルミ合金製薄板をプレス成形した一対のチューブ材を重ね合わせることによって構成されるものであり、図２および図５に示されるように、例えば３枚の扁平熱交チューブ１２を互いに平行になるように積層し、その扁平熱交チューブ１２間にそれぞれＰＴＣヒータ１３を挟み込んで積層することにより、１組の熱交換モジュール１４を構成するようにしている。

　各扁平熱交チューブ１２は、上記の如く一対のチューブ材を重ね合わせることにより構成される厚さが数ミリ程度の扁平断面形状とされた扁平チューブ部１２Ａと、その両端部分に形成された熱媒体が流入する入口ヘッダ部１２Ｂおよび熱媒体が流出する出口ヘッダ部１２Ｃとを備えた構成とされている。更に扁平チューブ部１２Ａ内には、波板状のインナーフィン（図示省略）が挿入され、該扁平チューブ部１２Ａ内に複数の熱媒体流通路が形成されるようになっている。

　３枚の扁平熱交チューブ１２は、下段、中段、上段の順に順次積層され、その両端の入口ヘッダ部１２Ｂおよび出口ヘッダ部１２Ｃ同士が互いにＯリング等のシール材を介して密接され、入口ヘッダ部１２Ｂおよび出口ヘッダ部１２Ｃに設けられている図示省略の連通穴が互いに連通されるようになっている。この３枚の扁平熱交チューブ１２は、積層された状態または順次積層されながらロアケース１１Ａ内の下面に組み込まれ、後述するようにロアケース１１Ａのボス部１１Ｅ（４箇所）に締め付け固定される熱交押え部材１５を介して、ロアケース１１Ａの下面に向け押圧固定されるように構成されている。

　また、上記３枚の扁平熱交チューブ１２間に、それぞれＰＴＣヒータ１３が挟み込まれることによって、１組の熱交換モジュール１４が構成されている。この複数組（２組）のＰＴＣヒータ１３は、公知の如く、ＰＴＣ素子（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）２３の上下両面に、それぞれ電極板２４を接触配置したものであり、絶縁シート等を介して３枚の扁平熱交チューブ１２間に各々積層配置されている。なお、ＰＴＣヒータ１３は、３枚の扁平熱交チューブ１２と共に積層された状態または順次積層されながらロアケース１１Ａの内底面に組み込まれ、上記の如く熱交押え部材１５を介してロアケース１１Ａの下面に押圧固定されるように構成されている。

　電極板２４は、ＰＴＣ素子２３に対して電力を供給するためのものであり、平面視において、矩形状を呈するアルミ合金製板材により構成されている。この電極板２４は、ＰＴＣ素子２３を挟んでその両面に、ＰＴＣ素子２３の上面に接するように一枚、ＰＴＣ素子２３の下面に接するように一枚それぞれ積層配置されており、これら２枚の電極板２４によって、ＰＴＣ素子２３が上下両面から挟み込まれるようになっている。

　さらに、ＰＴＣ素子２３の上面側に配置される電極板２４は、その上面が扁平熱交チューブ１２の下面に接するように配設され、ＰＴＣ素子２３の下面側に配置される電極板２４は、その下面が扁平熱交チューブ１２の上面に接するように配設されるように構成されている。本実施形態においては、電極板２４は、下段の扁平熱交チューブ１２と中段の扁平熱交チューブ１２との間、中段の扁平熱交チューブ１２と上段の扁平熱交チューブ１２との間に各々２枚、合計４枚が配置されている。

　これら４枚の電極板２４は、各扁平熱交チューブ１２の扁平チューブ部１２Ａと略同一形状とされており、各々の長辺側に１つの端子２４Ａが一体に設けられている。この端子２４Ａは、各電極板２４を積層させたとき、重ならないように、電極板２４の長辺に沿って配置されている。つまり、各電極板２４に設けられている端子２４Ａは、その長辺に沿って少しずつ位置がずらされて設けられ、各電極板２４が積層された場合に直列に配列されるように設けられている。各端子２４Ａは、電極板２４から水平方向に突出され、更に上方に延長されるようにＬ字形状とされており、制御基板１７の表面側の一辺に並設されている複数組（４組）の端子台１７Ｂにネジ２５により接続可能な構成とされている。

　３枚の扁平熱交チューブ１２および２組のＰＴＣヒータ１３は、上記の如く積層された状態または順次積層されながらロアケース１１Ａの内底面上に組み込まれる。その最上段の扁平熱交チューブ１２の上面が、ロアケース１１Ａのボス部１１Ｅ（４箇所）に４個のネジ２６により締め付け固定される熱交押え部材１５を介して、ロアケース１１Ａの内底面方向に押圧される。これにより、各扁平熱交チューブ１２の入口ヘッダ部１２Ｂおよび出口ヘッダ部１２Ｃの上下面同士、並びに各扁平熱交チューブ１２の扁平チューブ部１２ＡとＰＴＣヒータ１３の上下面同士がそれぞれ密着状態とされるようになっている。

　これによって、ケーシング１１内部に熱交換モジュール１４が組み込まれ、ロアケース１１Ａの熱媒体入口路１１Ｃから導入された熱媒体は、各扁平熱交チューブ１２の入口ヘッダ部１２Ｂから扁平チューブ部１２Ａ内へと導かれ、この扁平チューブ部１２Ａ内を流通する過程において、ＰＴＣヒータ１３により加熱昇温されて各出口ヘッダ部１２Ｃに流出し、そこからロアケース１１Ａの熱媒体出口路１１Ｄを経て熱媒体加熱装置１０の外部へと導出されるようになる。そして、熱媒体加熱装置１０から導出された熱媒体は、熱媒体循環回路１０Ａ（図１参照）を介して放熱器６に供給されるようになっている。

　熱交押え部材１５は、制御基板１７に表面実装されている複数の発熱性電気部品２０を銅やアルミ等の高熱伝導性材からなる熱貫通部２２を介して冷却するヒートシンクとしての機能を兼ね備えたものであり、アルミ合金製の板材により構成されている。この熱交押え部材１５は、扁平熱交チューブ１２の上面を覆う大きさとされたものであり、長手方向寸法が制御基板１７よりも長くされ、扁平熱交チューブ１２およびＰＴＣヒータ１３からなる熱交換モジュール１４を押圧固定する際、入口ヘッダ部１２Ｂおよび出口ヘッダ部１２Ｃの周囲におけるシール性を確保するため、その中心線を通る位置でネジ２６を介してケーシング１１のボス部１１Ｅに締め付け固定されるように構成されている。

　一対のスペーサ部材１６は、熱交押え部材１５を止めるネジ２６の位置が上記位置に制約されたとき、熱交押え部材１５の上面側に配設される制御基板１７との干渉を避けるために介装されるものである。このスペーサ部材１６のうち、少なくとも制御基板１７上に実装されている発熱性電気部品２０と対応する位置側のスペーサ部材１６は、例えばアルミ合金製板材等の高熱伝導性材とされ、発熱性電気部品２０からの熱を、制御基板１７を貫通する熱貫通部を介して熱交押え部材１５に伝熱可能な構成とされている。なお、他のスペーサ部材１６は、樹脂材等としてもよい。

　制御基板１７は、熱交押え部材１５の上面側に一対のスペーサ部材１６を介して複数個のネジ２７によりネジ止め固定され、その熱貫通部（図示省略）が高熱伝導性材とされたスペーサ部材１６と接触されるように配設されている。そして、この制御基板１７の端子台１７Ａに、２又状に分岐された電源ハーネス１８が接続されるとともに、ＬＶハーネス１９がコネクタ接続され、更に端子台１７Ｂに、ＰＴＣヒータ１３の電極板２４から延長されているＬ字状の端子２４Ａがネジ２５を介して直接接続される。これにより、制御基板１７が熱交押え部材１５上に組み込まれ、ケーシング１１内に収容設置されるように構成されている。

　さらに、上記のように、電極板２４から延長されている端子２４Ａを制御基板１７の端子台１７Ｂに対して治具を用いずに直接接続するには、両者を正確に位置決めする必要がある。つまり、ロアケース１１Ａの内底面に複数枚の扁平熱交チューブ１２と共に積層配置されるＰＴＣヒータ１３の電極板２４に設けられている端子２４Ａと、ロアケース１１Ａのボス部１１Ｅに位置決めされて固定される熱交押え部材１５上に設置される制御基板１７の端子台１７Ｂとを位置合わせするには、端子２４Ａをロアケース１１Ａに対して位置決めして組み込めるようにすればよい。

　そこで、本実施形態においては、上記した４枚の電極板２４に設けられている４本の端子２４Ａをロアケース１１Ａに対して位置決めするため、図５に示されるように、ロアケース１１Ａの内底面の所定位置に、各端子２４Ａと対応して鉛直方向に立設された４本の位置決めピン（位置決め手段）２８を設けている。この４本の位置決めピン２８は、所定の間隔で１列状に４本配列されており、その高さは、４本の端子２４Ａが水平方向に延長されている水平方向延長部よりも少し高めの高さとされており、ロアケース１１Ａと一体に成形されている。

　一方、４本の端子２４Ａには、それぞれ水平方向延長部に、上記位置決めピン２８に対して嵌合可能な位置決め穴２９が設けられており、この位置決め穴２９を各位置決めピン２８に嵌合することによって、各端子２４Ａおよび電極板２４がロアケース１１Ａに対して位置決めされ、更にロアケース１１Ａのボス部１１Ｅに位置決め固定されている熱交押え部材１５上に設置される制御基板１７の端子台１７Ｂに対して位置決めされるようになっている。

　また、上記位置決めピン２８のピン列と隣接する各端子２４Ａの外面側位置には、上方に延長されている各端子２４Ａに沿うように上方に向って立設された絶縁壁３０が、ロアケース１１Ａと一体に成形されている。この絶縁壁３０は、各端子２４Ａと反対側の側面とロアケース１１Ａの外周壁面との間に、制御基板１７に接続される電源ハーネス１８およびＬＶハーネス１９を通す配線スペース３１を区画し、各端子２４Ａおよび電極板２４に対して所定の絶縁距離が確保可能な構成とされている。

　なお、制御基板１７上に表面実装されるパワートランジスタ等の複数の発熱性電気部品２０は、ケーシング１１内に収容設置された状態でロアケース１１Ａに設けられている熱媒体入口路１１Ｃに近い側、すなわち熱交換モジュール１４を構成している複数枚の扁平熱交チューブ１２の入口ヘッダ部１２Ｂ側に対応して配設されており、制御基板１７の両面に貫通されている熱貫通部が、入口ヘッダ部１２Ｂに流入される加熱前の比較的温度の低い熱媒体により冷却される熱交押え部材１５および高熱伝導性材とされたスペーサ部材１６を介して冷却されるようになっている。

　また、上記熱媒体加熱装置１０は、ケーシング１１のロアケース１１Ａの内底面に３枚の扁平熱交チューブ１２と２組のＰＴＣヒータ１３とを、ＰＴＣヒータ１３の両面を絶縁シート（図示せず）で挟みながら、それらを順次１枚ずつ積層して組み込み、熱交換モジュール１４が組み込まれた段階で、熱交押え部材１５によりその上面を押圧してロアケース１１Ａ側に締め付け固定するか、もしくは熱交換モジュール１４をサブアッセンブリした後、ロアケース１１Ａ内に組み込み、その上面を熱交押え部材１５で押圧して締め付け固定することによって、各扁平熱交チューブ１２および各ＰＴＣヒータ１３をそれぞれ互いに密着状態にして組み込むことができる。

　さらに、熱交押え部材１５上に、スペーサ部材１６を介装して制御基板１７をネジ止め固定し、制御基板１７に対する電気系統の結線を行い、その上部を覆うアッパケース１１Ｂをロアケース１１Ａにネジ止め固定することにより、熱媒体加熱装置１０を組み立てることができる。そして、この熱媒体加熱装置１０は、熱媒体入口路１１Ｃを経て入口ヘッダ部１２Ｂに流入された熱媒体を複数枚の扁平熱交チューブ１２内に流通させ、ＰＴＣヒータ１３によって加熱した後、出口ヘッダ部１２Ｃから熱媒体出口路１１Ｄを介して流出させることにより、熱媒体循環回路１０Ａ内を循環される熱媒体の加熱に供される。

　斯くして、本実施形態の熱媒体加熱装置１０および車両用空調装置１によれば、以下の作用効果を奏する。
　複数枚の扁平熱交チューブ１２が積層され、その扁平チューブ部１２Ａ間にＰＴＣヒータ１３が挟み込まれた状態で、各扁平熱交チューブ１２およびＰＴＣヒータ１３が、熱交押え部材１５によりロアケース１１Ａに対し押圧されて締め付け固定される構成とされている。このため、複数枚の扁平熱交チューブ１２と複数組のＰＴＣヒータ１３を、それぞれ互いに密着させて組み込むことができる。

　従って、扁平熱交チューブ１２とＰＴＣヒータ１３との間の接触熱抵抗を低減して伝熱効率を向上し、熱媒体加熱装置１０を高性能化することができるとともに、扁平熱交チューブ１２およびＰＴＣヒータ１３を多層に積層配置することによって、その平面面積を小さくし、熱交換モジュール１４、ひいては熱媒体加熱装置１０を小型コンパクト化することができる。

　また、熱交押え部材１５上に、ＰＴＣヒータ１３を制御する制御基板１７が設置され、その制御基板１７の端子台１７Ｂに対し、ＰＴＣヒータ１３の一対の電極板２４から上方に延長されている端子２４Ａが直接接続される。これにより、ＰＴＣヒータ１３と制御基板１７とが電気的に接続されるとともに、ケーシング１１（ロアケース１１Ａ）の内底面に端子２４Ａと係合（嵌合）して該端子２４Ａおよび電極板２４の位置決めを行う位置決めピン（位置決め手段）２８が設けられている。

　このため、一対の電極板２４から上方に延長されている端子２４Ａを、制御基板１７の端子台１７Ｂに直接接続するに当たり、ロアケース１１Ａの内底面に設けられている位置決めピン２８と端子２４Ａに設けられている位置決め穴２９とを嵌合させ、該端子２４Ａおよび電極板２４の位置決めを行うことにより、電極板２４の端子２４Ａと制御基板１７の端子台１７Ｂとを互いに位置合わせして接続することができる。従って、扁平熱交チューブ１２とＰＴＣヒータ１３間の電気的接続を容易化、簡素化し、電極間の絶縁距離の確保および組み立て性の向上を図ることができるとともに、ハーネスレス化により部品点数を削減し、全体として構成の簡素化、低コスト化を図ることができる。

　また、上記端子２４Ａが、複数枚の電極板２４の一側辺に、それぞれ辺方向に位置をずらしてＬ字状に上方に延長されて設けられ、制御基板１７の一側辺に並設されている複数の端子台１７Ｂに直接接続可能とされており、扁平熱交チューブ１２の扁平チューブ部１２Ａ間に組み込まれたＰＴＣヒータ１３の複数枚の電極板２４の一側辺に設けられているＬ字状の各端子２４Ａを、位置決めピン２８を介してそれぞれ所定位置に位置決めすることによって、各々の端子２４Ａの上方延長部分を制御基板１７の一側辺に並設されている複数の端子台１７Ｂに対向位置せしめ、ネジ２５を介して直接接続することができる。従って、ＰＴＣヒータ１３と制御基板１７間の電気的接続を容易化、簡素化し、組み立て性の向上とコスト低減を図ることができる。

　さらに、本実施形態によれば、端子２４Ａ側の位置決め穴２９が、Ｌ字状とされた端子２４Ａの水平方向延長部に設けられ、ロアケース１１Ａの内底面に鉛直方向に立設されている位置決めピン２８に上方から嵌合可能とされている。このため、端子２４Ａの水平方向延長部に設けられている位置決め穴２９を、鉛直に立設されている位置決めピン２８に上方から嵌合しながら組み付けることにより、Ｌ字状の端子２４Ａを制御基板１７の端子台１７Ｂに対して簡易に位置決めすることができる。従って、ＰＴＣヒータ１３と制御基板１７間の電気的接続の容易化、簡素化を図り、組み立てを更に容易化することができる。

　加えて、本実施形態では、ロアケース１１Ａの内底面の位置決めピン２８に隣接する端子２４Ａの外面側位置に、上方に向って立設された絶縁壁３０が設けられ、該絶縁壁３０の反端子２４Ａ側が制御基板１７に接続される電源ハーネス１８およびＬＶハーネス１９の配線スペース３１とされている。このため、絶縁壁３０を挟んで一方側に配設される電極板２４の端子２４Ａと、その反対側に配設される電源ハーネス１８およびＬＶハーネス１９との間に、絶縁壁３０を介して確実に所定の絶縁距離を確保することができる。これによって、制御基板１７およびＰＴＣヒータ１３等の電気系の絶縁性を高め、その信頼性を向上することができる。

　また、上記絶縁壁３０は、ロアケース１１Ａの内底面に一体成形され、そのロアケース１１Ａの外周壁との間に配線スペース３１を形成している。このように、電極板２４から上方に延長される端子２４Ａの外面側位置に、端子２４Ａに沿うように絶縁壁３０を一体に立上げ成形することによって、その外面側に周囲から区画された配線スペース３１を確保し、制御基板１７に接続される電源ハーネス１８およびＬＶハーネス１９を配線することができる。従って、ロアケース１１Ａに絶縁壁３０を一体成形するだけの簡易な構成により制御基板１７およびＰＴＣヒータ１３の絶縁性を高め、その信頼性を向上することができる。

　さらに、上述のように、構成が簡素でかつ小型高性能化された熱媒体加熱装置１０によって加熱された熱媒体を空気流路２中に配設されている放熱器６に供給することができるため、車両用空調装置１における空調性能、特に暖房性能の向上を図ることができるとともに、車両に対する空調装置の搭載性を向上することができる。

　なお、本実施形態においては、熱交押え部材１５およびスペーサ部材１６が、アルミ合金製の板材とされているため、制御基板１７上の発熱性電気部品２０からの熱を、基板の熱貫通部を通して熱伝導性が良好でかつ軽量なアルミ合金製板材とされている熱交押え部材１５に伝熱し、扁平熱交チューブ１２を冷却源とする熱交押え部材１５に放熱することによって、発熱性電気部品２０を冷却することができる。従って、熱交押え部材１５をヒートシンクに、制御基板１７に表面実装されている発熱性電気部品２０の冷却性能を高めることができ、熱に対する信頼性を向上することができるとともに、軽量化を維持することができる。

　特に、制御基板１７上において、発熱性電気部品２０が、熱媒体加熱装置１０の熱媒体の流入側である扁平熱交チューブ１２の入口ヘッダ部１２Ｂ側に配設され、熱交押え部材１５および高熱伝導性材とされたスペーサ部材１６をヒートシンクとし、加熱前の比較的温度の低い熱媒体によって冷却されるように構成されているため、発熱性電気部品２０を効果的に冷却し、その冷却性能を向上することができる。

　なお、本発明は、上記実施形態にかかる発明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、上記した実施形態では、扁平熱交チューブ１２を３層に積層し、各々の間にＰＴＣヒータ１３を組み込んだ構成としているが、これに限らず、扁平熱交チューブ１２およびＰＴＣヒータ１３の積層枚数を増減してもよいことはもちろんである。また、上記実施形態では、ケーシング１１を樹脂材製としているが、これに限らず、アルミダイカスト製等の金属製としてもよく、これも本発明に包含されるものである。

１　車両用空調装置
６　放熱器
１０　熱媒体加熱装置
１０Ａ　熱媒体循環回路
１１　ケーシング
１１Ａ　ロアケース
１２　扁平熱交チューブ
１２Ａ　扁平チューブ部
１２Ｂ　入口ヘッダ部
１２Ｃ　出口ヘッダ部
１３　ＰＴＣヒータ
１５　熱交押え部材
１７　制御基板
１７Ｂ　端子台
１８　電源ハーネス
１９　ＬＶハーネス
２４　電極板
２４Ａ　端子
２８　位置決めピン（位置決め手段）
２９　位置決め穴
３０　絶縁壁
３１　配線スペース

Claims

　入口ヘッダ部から流入された熱媒体が扁平チューブ部を流通後、出口ヘッダ部から流出される複数枚の扁平熱交チューブと、
　互いに積層される複数枚の前記扁平熱交チューブの前記扁平チューブ部間に組み込まれるＰＴＣヒータと、
　複数枚の前記扁平熱交チューブおよび前記ＰＴＣヒータを前記扁平熱交チューブの一面側からケーシング内面に押圧して密着させる熱交押え部材と、
　前記熱交押え部材上に設置され、前記ＰＴＣヒータを制御する制御基板と、を備え、
　前記制御基板の端子台に対し、前記ＰＴＣヒータの一対の電極板から上方に延長された端子が直接接続されることにより、前記ＰＴＣヒータと前記制御基板とが電気的に接続されるとともに、
　前記ケーシング内面に、前記端子と係合して該端子および前記電極板の位置決めを行う位置決め手段が設けられている熱媒体加熱装置。
　前記位置決め手段は、前記ケーシング内面に一体成形された位置決めピンとされ、該位置決めピンと前記端子に設けられている位置決め穴との嵌合により、前記端子および前記電極板が位置決め可能とされている請求項１に記載の熱媒体加熱装置。
　前記端子は、複数枚の電極板の一側辺に、それぞれ辺方向に位置をずらしてＬ字状に上方に延長されて設けられ、前記制御基板の一側辺に並設されている複数の端子台に直接接続可能とされている請求項１に記載の熱媒体加熱装置。
　前記端子は、複数枚の電極板の一側辺に、それぞれ辺方向に位置をずらしてＬ字状に上方に延長されて設けられ、前記制御基板の一側辺に並設されている複数の端子台に直接接続可能とされている請求項２に記載の熱媒体加熱装置。
　前記位置決め穴は、前記端子の水平方向延長部に設けられ、前記ケーシング内面に鉛直方向に立設されている前記位置決めピンに上方から嵌合可能とされている請求項４に記載の熱媒体加熱装置。
　前記ケーシング内面には、前記位置決め手段に隣接する前記端子の外面側位置に、上方に向って立設された絶縁壁が設けられ、該絶縁壁の反端子側が前記制御基板に接続される電源ハーネスおよびＬＶハーネスの配線スペースとされている請求項１ないし５のいずれかに記載の熱媒体加熱装置。
　入口ヘッダ部から流入された熱媒体が扁平チューブ部を流通後、出口ヘッダ部から流出される複数枚の扁平熱交チューブと、
　互いに積層される複数枚の前記扁平熱交チューブの前記扁平チューブ部間に組み込まれるＰＴＣヒータと、
　複数枚の前記扁平熱交チューブおよび前記ＰＴＣヒータを前記扁平熱交チューブの一面側からケーシング内面に押圧して密着させる熱交押え部材と、
　前記熱交押え部材上に設置され、前記ＰＴＣヒータを制御する制御基板と、を備え、
　前記制御基板の端子台に対し、前記ＰＴＣヒータの上下一対の電極板から上方に延長された端子が直接接続されることにより、前記ＰＴＣヒータと前記制御基板が電気的に接続されるとともに、
　前記電極板から上方に延長される前記端子の外面側位置に、前記ケーシング内面から上方に向って立設された絶縁壁が設けられ、該絶縁壁の反端子側が前記制御基板に接続される電源ハーネスおよびＬＶハーネスの配線スペースとされている熱媒体加熱装置。
　前記絶縁壁は、前記ケーシング内面に一体成形され、該ケーシングの外周壁との間に前記配線スペースが形成されている請求項７に記載の熱媒体加熱装置。
　空気流路中に配設されている放熱器に対して、熱媒体加熱装置で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において、
　前記熱媒体加熱装置が、請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の熱媒体加熱装置とされている車両用空調装置。