WO2013035475A1

WO2013035475A1 - 熱媒体加熱装置およびそれを備えた車両用空調装置

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Publication number: WO2013035475A1
Application number: PCT/JP2012/070107
Authority: WO
Inventors: 聡小南; 直人國枝
Original assignee: 三菱重工業株式会社
Priority date: 2011-09-09
Filing date: 2012-08-07
Publication date: 2013-03-14
Also published as: DE112012003753T5; US20140037277A1; CN103561976A; JP2013056641A

Abstract

扁平熱交チューブとＰＴＣヒータとを多層に積層した熱媒体加熱装置にあって、流通する熱媒体の温度を正確に、かつ精度よく検出することができる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。入口ヘッダ部（２１）および出口ヘッダ部（２２）を有する扁平熱交チューブ（１７）とＰＴＣヒータとが多層に積層され、それらが出・入口ヘッダ部（２１，２２）と連通する熱媒体入口路（１１ｃ）および熱媒体出口路（１１ｄ）を備えたケーシング（１１）内に組み込まれている熱媒体加熱装置にあって、多層に積層された最下層の扁平熱交チューブ（１７ｃ）の入口ヘッダ部（２１）および出口ヘッダ部（２２）の周りに、熱媒体の温度を検出する入口温度センサ（２９）および出口温度センサ（３０）が設けられている。

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。こ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、該隔壁により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、隔壁を挟んで循環室側を流通する熱媒体を加熱するようにしたものが提示されている。

　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するとともに、更にその外面側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。

　しかし、特許文献１のものでは、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のは難しく、隔壁とＰＴＣ加熱素子間の接触熱抵抗が大きくなり、伝熱効率が低下するという課題があった。また、特許文献２のものでは、ＰＴＣヒータと熱媒体流通ボックスとの密着性を高め、接触熱抵抗を低減させることができるが、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で、小型軽量化、低コスト化には限界があった。

　そこで、扁平構造の熱交チューブを用い、該扁平熱交チューブとＰＴＣヒータとを多層に積層した熱交換エレメントをケーシング内に組み込んだ構成の熱媒体加熱装置が開発されている。また、積層型の熱交換エレメント（冷却器）において、多層に積層された熱交チューブの積層方向一端側に配された熱交チューブに冷却媒体の出入口管を接続し、他端側に配された熱交チューブに温度検出器を設置することにより、外乱を排除して冷却媒体の温度を精度よく検出できるようにしたものが、特許文献３に示されている。

特開２００８－７１０６号公報特開２００８－５６０４４号公報特許第４７２５５３６号公報

　しかしながら、上記の如く、冷媒出入口管が接続された熱交チューブに対し、他端側に配された熱交チューブに温度センサを設けたものでは、温度センサが取り付け易く、しかもチューブ壁を介して冷却媒体の温度を検出できることから、温度検出精度を高めることができるが、ＰＴＣヒータを多層に積層し、それをＯＮ／ＯＦＦして能力制御するように構成したものでは、冷媒出入口管が接続された熱交チューブに対して他端側に配された熱交チューブの温度を精度よく検出できても、積層型の熱交換エレメントを流通する熱媒体の代表温度を正確に検出することができないという課題があった。

　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、扁平熱交チューブとＰＴＣヒータとを多層に積層した熱媒体加熱装置にあって、ＰＴＣヒータのＯＮ／ＯＦＦ等に拘りなく、流通する熱媒体の温度を正確に、かつ精度よく検出することができる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、一端側に入口ヘッダ部および出口ヘッダ部が並設され、前記入口ヘッダ部から流入した熱媒体が他端側のＵターン部で折返し、前記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、積層される複数枚の前記扁平熱交チューブ間に組み込まれるＰＴＣヒータと、底面に前記扁平熱交チューブの前記入口ヘッダ部および前記出口ヘッダ部と連通する熱媒体入口路および熱媒体出口路が設けられ、その内底面に前記扁平熱交チューブと前記ＰＴＣヒータとが多層に積層されて組み込まれるケーシングと、を備え、多層に積層された最下層の前記扁平熱交チューブの前記入口ヘッダ部および前記出口ヘッダ部の周りに、熱媒体の温度を検出する入口温度センサおよび出口温度センサが設けられていることを特徴とする。

　前記第１の態様によれば、出・入口ヘッダ部を備えた扁平熱交チューブとＰＴＣヒータとを多層に積層し、それを出・入口ヘッダ部と連通する熱媒体入口路および熱媒体出口路を備えたケーシング内に組み込んだ熱媒体加熱装置にあって、多層に積層された最下層の扁平熱交チューブの入口ヘッダ部および出口ヘッダ部の周りに、熱媒体の温度を検出する入口温度センサおよび出口温度センサが設けられている。このため、熱媒体入口路から入口ヘッダ部を経て扁平熱交チューブ内に流入し、多層に積層された複数枚の扁平熱交チューブ内を流通する間にＰＴＣヒータによって加熱され、出口ヘッダ部を経て熱媒体出口路から流出される熱媒体の入口温度および出口温度を、それぞれの温度を最も代表する位置である最下層の扁平熱交チューブの出・入口ヘッダ部位置で検出することができる。つまり、熱媒体の入口温度を最下層の扁平熱交チューブの入口ヘッダ部で検出することにより、加熱前の最も低い状態で検出することができる。その一方、熱媒体の出口温度を最下層の扁平熱交チューブの出口ヘッダ部で検出することにより、加熱後の最も高い状態で検出することができる。従って、熱媒体の温度を精度よく、かつ正確に検出することができ、該温度に基づいて熱媒体加熱装置等を制御することにより、熱媒体加熱装置の制御性を高めることができる。

　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、前記入口温度センサおよび前記出口温度センサは、前記入口ヘッダ部と前記出口ヘッダ部とが並設されている前記扁平熱交チューブの一端側において、前記入口ヘッダ部と前記出口ヘッダ部との間のスペース部に並設されていてもよい。

　前記第１の態様によれば、入口温度センサおよび出口温度センサが、入口ヘッダ部と出口ヘッダ部とが並設されている扁平熱交チューブの一端側において、入口ヘッダ部と出口ヘッダ部との間のスペース部に並設されている。このため、２つの入口温度センサおよび出口温度センサを入口ヘッダ部と出口ヘッダ部との間に隣接して設置することができる。従って、入口温度センサおよび出口温度センサの設置およびそのリード線の処理等を容易化し、２つの温度センサの組立て性を向上することができる。

　さらに、前記第１の態様にかかるにおいて、前記スペース部には、前記入口温度センサの設置部と前記出口温度センサの設置部との間に、熱伝導遮断用のスリットが設けられていてもよい。

　前記第１の態様によれば、スペース部の入口温度センサの設置部と出口温度センサの設置部との間に、熱伝導遮断用のスリットが設けられている。このため、入口温度センサの設置部と出口温度センサの設置部間での熱伝導をスリットによって遮断することができる。従って、２つの温度センサを互いに隣接して並設しても、その温度干渉を防止し、各々の温度センサにより熱媒体の温度を精度よく、かつ正確に検出することができる。

　さらに、本発明の第２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おり、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。

　前記第２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循環される熱媒体を、制御性が向上された熱媒体加熱装置により加熱し、循環させることができる。従って、車両用空調装置による温調制御性、特に暖房時の温調制御性を向上し、快適な空調を行うことができる。

　本発明の熱媒体加熱装置によると、熱媒体入口路から入口ヘッダ部を経て扁平熱交チューブ内に流入し、多層に積層された複数枚の扁平熱交チューブ内を流通する間にＰＴＣヒータによって加熱され、出口ヘッダ部を経て熱媒体出口路から流出される熱媒体の入口温度および出口温度を、それぞれの温度を最も代表する位置である最下層の扁平熱交チューブの出・入口ヘッダ部位置で検出することができる。つまり、熱媒体の入口温度を最下層の扁平熱交チューブの入口ヘッダ部で検出することにより、加熱前の最も低い状態で検出することができる。その一方、熱媒体の出口温度を最下層の扁平熱交チューブの出口ヘッダ部で検出することにより、加熱後の最も高い状態で検出することができる。従って、熱媒体の温度を精度よく、かつ正確に検出することができ、該温度に基づいて熱媒体加熱装置等を制御することにより、熱媒体加熱装置の制御性を高めることができる。

　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循環される熱媒体を、制御性が向上された熱媒体加熱装置により加熱し、循環させることができる。このため、車両用空調装置による温調制御性、特に暖房時の温調制御性を向上し、快適な空調を行わせることができる。

本発明の第１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組み立て手順を説明するための分解斜視図である。図２に示す熱媒体加熱装置の熱媒体入口路（または熱媒体出口路）に沿った縦断面相当図である。図２に示す熱媒体加熱装置の扁平熱交チューブの積層組み付け状態を示す分解斜視図である。図４に示す最下層の扁平熱交チューブに温度センサを組み付けた状態の平面視図である。図５に示す最下層の扁平熱交チューブの温度センサを組み付ける前の状態の平面視図である。

　以下に、本発明の一実施形態について、図１ないし図６を参照して説明する。
　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。

　このケーシング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することにより、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、図示省略された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り、そこを通過する空気を冷却するものである。また、放熱器６は、タンク８、ポンプ９および熱媒体加熱装置１０とともに熱媒体循環回路１０Ａを構成し、熱媒体加熱装置１０で高温に加熱された熱媒体（例えば、不凍液、温水等）がポンプ９を介して循環されることにより、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の組み立て手順を説明するための分解斜視図が示され、図３には、該熱媒体加熱装置１０の熱媒体入口路（または熱媒体出口路）に沿った縦断面相当図が示されている。
　熱媒体加熱装置１０は、図２に示されるように、制御基板１３と、複数枚の電極板１４（図３参照）と、制御基板１３上に配設されたＩＧＢＴ等の複数個の半導体スイッチング素子１２（図３参照）と、熱交押え部材１６と、複数枚（例えば、３枚）の扁平熱交チューブ１７と、複数組のＰＴＣ素子１８ａ（図３参照）と、これらの制御基板１３、電極板１４、半導体スイッチング素子１２、扁平熱交チューブ１７、熱交押え部材１６、ＰＴＣ素子１８ａ等を収容するケーシング１１とを備えている。

　なお、上記の電極板１４、ＰＴＣ素子１８ａおよび絶縁部材（図示せず）等によってＰＴＣヒータ１８が構成されている。
　ケーシング１１は、上半部と下半部とに２分割されており、上半部を構成するアッパケース（図示省略）と、下半部を構成するロアケース１１ａとを備えている。このアッパケースおよびロアケース１１ａの内部には、ロアケース１１ａの上方からロアケース１１ａの開口部１１ｂにアッパケースを載置することによって、上記制御基板１３、半導体スイッチング素子１２、電極板１４、熱交押え部材１６、複数枚の扁平熱交チューブ１７および複数組のＰＴＣヒータ１８等を収容する空間が形成されている。

　ロアケース１１ａの底面には、積層された３枚の扁平熱交チューブ１７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１７内を流通した熱媒体を導出するための熱媒体出口路１１ｄが一体に形成されている。この熱媒体入口路１１ｃおよび熱媒体出口路１１ｄは、ロアケース１１ａの底面から同一の水平方向に互いに平行に延長され、ロアケース１１ａの一端から側方に突出されている。なお、アッパケースおよびロアケース１１ａは、その内部空間に収容される扁平熱交チューブ１７を構成しているアルミ合金材と線膨張が近い樹脂材料（例えば、ＰＰＳ）により成形されている。このように、ケーシング１１を樹脂材料で構成することにより、軽量化を図ることができる。

　また、ロアケース１１ａの下面には、電源ハーネス２７およびＬＶハーネス２８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（いずれも図示省略）が開口されている。電源ハーネス２７は、制御基板１３および半導体スイッチング素子１２を介してＰＴＣヒータ１８に電力を供給するものであり、先端部が２又状に分岐され、制御基板１３に設けられている２つの電源ハーネス用端子台１３ｃに電極ハーネス接続用ネジ１３ｂを介してネジ止め可能とされている。また、ＬＶハーネス２８は、制御基板１３に制御用の信号を送信するものであり、その先端部は、制御基板１３にコネクタ接続可能とされている。

　半導体スイッチング素子１２および制御基板１３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１８に対する通電制御を行う制御系を構成するものであり、ＩＧＢＴ等の複数個の半導体スイッチング素子１２を介して複数組のＰＴＣヒータ１８に対する通電状態が切替え可能な構成とされている。そして、この複数組のＰＴＣヒータ１８をその両面側から挟み込むように複数枚の扁平熱交チューブ１７が積層されるようになっている。

　扁平熱交チューブ１７は、アルミ合金材製のチューブであり、図２ないし図４に示されるように、３枚の扁平熱交チューブ１７が互いに平行になるように、下段、中段および上段の扁平熱交チューブ１７ｃ、１７ｂ、１７ａの順に積層されるようになっている。これらの扁平熱交チューブ１７は、図２ないし図４に示されるように、扁平チューブ部２０の一端部に入口ヘッダ部２１および出口ヘッダ部２２が並設され、他端部に熱媒体流れをＵターンさせるＵターン部２３が形成されているとともに、扁平チューブ部２０に入口ヘッダ部２１からＵターン部２３を経て出口ヘッダ部２２に至るＵターン流路２４が形成された構成とされている。

　扁平熱交チューブ１７は、扁平チューブ部２０と入口ヘッダ部２１および出口ヘッダ部２２が一体成形されたアルミ合金材製の薄い一対の成形プレート部材２５ａ，２５ｂを重ね合わせ、ロウ付け接合したものである。入口ヘッダ部２１および出口ヘッダ部２２の厚さ方向寸法は、Ｕターン流路２４を形成している扁平チューブ部２０の厚さ方向寸法よりも厚くされており、３枚の扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃを積層したとき、扁平チューブ部２０間に所定寸法の隙間が形成されるようになっている。この隙間に、上下両面を電極板１４および図示省略の絶縁体等によってサンドイッチされたＰＴＣヒータ１８が挟み込まれることにより、３枚の扁平熱交チューブ１７と２組のＰＴＣヒータ１８が多層に積層されるようになっている。

　また、各扁平熱交チューブ１７は、積層されたとき、図３，４に示されるように、入口ヘッダ部２１および出口ヘッダ部２２同士が互いに密着され、入口ヘッダ部２１および出口ヘッダ部２２に設けられている連通穴２１ａ，２２ａ同士が互いに連通されるようになっている。この際、各連通穴２１ａ，２２ａは、その周りに配設されるＯリング、ガスケット、液状ガスケット等のシール材２６（本例では、Ｏリングを用いられている。）によってシールされるようになっている。

　シール材（Ｏリング）２６は、扁平熱交チューブ１７ａと扁平熱交チューブ１７ｂの出入口ヘッダ部２１，２２間、扁平熱交チューブ１７ｂと扁平熱交チューブ１７ｃの出入口ヘッダ部２１，２２間、および扁平熱交チューブ１７ｃの出入口ヘッダ部２１，２２とロアケース１１ａの内底面間において、扁平熱交チューブ１７ｂ，１７ｃを構成する成形プレート部材２５ｂ側の連通穴２１ａ，２２ａ周り、およびロアケース１１ａの内底面に形成されているシール材２６の配設部位に設置されるようになっている。

　さらに、積層された３枚の扁平熱交チューブ１７のうち、最下層の扁平熱交チューブ１７ｃには、熱媒体入口路１１ｃより熱媒体加熱装置１０に流入され、入口ヘッダ部２１で３枚の扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃに分流される前の熱媒体の温度、および３枚の扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃ内を流通し、ＰＴＣヒータ１８により加熱されて出口ヘッダ部２２で合流した後、熱媒体加熱装置１０から流出される熱媒体の温度を検出するための入口温度センサ２９および出口温度センサ３０が設けられている。

　この入口温度センサ２９および出口温度センサ３０は、図４ないし図６に示されるように、最下層の扁平熱交チューブ１７ｃの一端側に並設されている入口ヘッダ部２１および出口ヘッダ部２２の周りであって、入口ヘッダ部２１と出口ヘッダ部２２との間に形成されたスペース部３１に互いに隣接して並設されている。スペース部３１は、図６に示されるように、入口ヘッダ部２１側で入口温度センサ２９が設置される入口側センサ設置部３１ａと、出口ヘッダ部２２側で出口温度センサ３０が設置される出口側センサ設置部３１ｂとに、その間に設けられた熱伝導遮断用のスリット３２によって区画されている。

　上記入口側センサ設置部３１ａおよび出口側センサ設置部３１ｂには、それぞれセンサ取付け穴３３，３４が設けられ、該センサ取付け穴３３，３４を介して、図４，５に示されるように、入口温度センサ２９および出口温度センサ３０がボルト・ナットで固定されるようになっている。なお、入口温度センサ２９および出口温度センサ３０から各２本のリード線２９ａ，３０ａが延長されており、コネクタ３５を介して制御基板１３に接続されるようになっている。

　また、上記３枚の扁平熱交チューブ１７の扁平チューブ部２０間には、そのチューブ間の隙間に対して、複数組のＰＴＣヒータ１８が、電極板１４および図示省略の絶縁シート等を介して以下に記載の如く組み込まれるようになっている。
　電極板１４は、図３に示されるように、ＰＴＣ素子１８ａに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の板材とされている。この電極板１４は、ＰＴＣ素子１８ａを挟んでその両面に、ＰＴＣ素子１８ａの上面に接するように一枚、ＰＴＣ素子１８ａの下面に接するように一枚それぞれ積層されている。これら２枚の電極板１４によって、ＰＴＣ素子１８ａの上面と、下面とが上下から挟み込まれるようになっている。

　そして、ＰＴＣ素子１８ａの上面側に配置される電極板１４は、その上面が絶縁部材を介して扁平熱交チューブ１７の下面に接するように配置され、ＰＴＣ素子１８ａの下面側に配置される電極板１４は、その下面が絶縁部材を介して扁平熱交チューブ１７の上面に接するように配置される。本実施形態において、電極板１４は、下段の扁平熱交チューブ１７ｃと中段の扁平熱交チューブ１７ｂとの間、および中段の扁平熱交チューブ１７ｂと上段の扁平熱交チューブ１７ａとの間に各々２枚、合計４枚が配置され、これらの電極板１４で挟まれた状態でＰＴＣヒータ１８が、３枚の扁平熱交チューブ１７の扁平チューブ部２０間にそれぞれ積層配設されるようになっている。

　４枚の各電極板１４は、各扁平熱交チューブ１７の扁平チューブ部２０と略同形とされている。各電極板１４には、その長辺側に端子１４ａ（図２参照）が設けられ、この端子１４ａは、各電極板１４を積層したとき、互いに重ならないように、電極板１４の長辺方向に沿って配置されている。つまり、各電極板１４に設けられている端子１４ａは、その長辺方向に少しずつ位置をずらして設けられ、各電極板１４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１４ａは、上方に突出するように設けられ、制御基板１３に設けられている端子台１３ａに端子接続用ネジ１４ｂを介して接続されるようになっている。

　基板サブアッセンブリ１５は、制御基板１３と熱交押え部材１６とを絶縁シート等を挟み込み、例えば４本の基板サブアッセンブリ接続用ネジ１５ａを介して締結することにより一体化したものである。なお、制御基板１３上に設けられているＩＧＢＴ等の半導体スイッチング素子１２は、発熱部品であり、その発熱は、半導体スイッチング素子１２の設置部に対応して制御基板１３に設けられている熱貫通部を経て熱交押え部材１６側に放熱され、扁平熱交チューブ１７内を流通する熱媒体により冷却されるようになっている。

　また、基板サブアッセンブリ１５を構成している制御基板１３には、各電極板１４に直列に配列されている４つの端子１４ａに対応して、その一辺に直列に４つの端子台１３ａが配列されている。また、４つの端子台１３ａと両端側に直列に並ぶように、電源ハーネス２７の２分岐されている先端部と接続される２つの電源ハーネス用端子台１３ｃが設けられている。これらの端子台１３ａおよび電源ハーネス用端子台１３ｃは、制御基板１３から下方（または上方）に突出するように設けられている。また、各端子台１３ａおよび電源ハーネス用端子台１３ｃは、積層された扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの長辺に沿って直列に配設されている。

　さらに、制御基板１３に設けられている各端子台１３ａおよび電源ハーネス用端子台１３ｃは、ロアケース１１ａの開口部１１ｂよりも少し上方に位置されるように設けられている。これによって、各端子台１３ａおよび電源ハーネス用端子台１３ｃに接続される電極板１４の端子１４ａや電源ハーネス２７の先端部が固定し易い構成とされている。

　一方、基板サブアッセンブリ１５を構成している熱交押え部材１６は、平面視において扁平状のアルミ合金製板材とされている。熱交押え部材１６の上面には、上記したように制御基板１３が配置されている。熱交押え部材１６は、図４に示されるように、各扁平熱交チューブ１７の扁平チューブ部２０および出入口ヘッダ部２１，２２の上面を覆うことができる大きさとされており、その４コーナー部には、熱交押え部材１６をロアケース１１ａのボス部１１ｅに固定する基板サブアッセンブリ固定用ネジ１５ｂを通す貫通穴１６ａが設けられている。

　基板サブアッセンブリ１５は、積層された上段の扁平熱交チューブ１７ａの上面に載せられ、熱交押え部材１６の下面が、上段の扁平熱交チューブ１７ａの扁平チューブ部２０および出入口ヘッダ部２１，２２の上面に接するようにして配設されている。この基板サブアッセンブリ１５は、熱交押え部材１６を上記の如くロアケース１１ａ側にネジ止め固定することにより、熱交押え部材１６の下面とロアケース１１ａの内底面との間で、積層された扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの扁平チューブ部２０と、その間に挟まれている各２枚のＰＴＣヒータ１８とを押圧して互いに密着させるとともに、各扁平熱交チューブ１７の出入口ヘッダ部２１，２２に設けられている連通穴２１ａ，２２ａの周りに配設されているシール材（本例では、Ｏリング）２６を密着させて締め付け固定できる構成とされている。

　これによって、熱媒体入口路１１ｃから流入された熱媒体は、各扁平熱交チューブ１７の入口ヘッダ部２１から扁平チューブ部２０内へと導入され、扁平チューブ部２０のＵターン流路２４内を流通する間に、ＰＴＣヒータ１８により加熱、昇温されて出口ヘッダ部２２に至り、出口ヘッダ部２２から熱媒体出口路１１ｄを経て外部に流出される流路内を流通されるようになっている。熱媒体加熱装置１０から流出された熱媒体は、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構成されている。

　また、基板サブアッセンブリ１５を構成している熱交押え部材１６は、熱伝導性が良好なアルミ合金材製とされ、その下面が最上段の扁平熱交チューブ１７ａの上面と接触されるように構成されている。これにより、熱交押え部材１６は、上記の如く、扁平熱交チューブ１７内を流れる熱媒体を冷熱源とし、制御基板１３上に設置されているＩＧＢＴ等の半導体スイッチング素子１２を冷却するためのヒートシンクとしても機能されるようになっている。

　上記熱媒体加熱装置１０は、３枚の扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃおよび上下２組のＰＴＣヒータ１８を、以下のようにしてロアケース１１ａ内に組み込むことができる。まず、ロアケース１１ａの内底面に開口している熱媒体入口路１１ｃおよび熱媒体出口路１１ｄの開口部周りにシール材２６を配置し、その上に最下層の扁平熱交チューブ１７ｃを載置する。この際、最下層の扁平熱交チューブ１７ｃに対して、予め入口温度センサ２９および出口温度センサ３０をサブアッセンブリしておくことにより、出入口温度センサ２９，３０を同時に組み込むことができる。

　この最下層の扁平熱交チューブ１７ｃの上面に、ＰＴＣヒータ１８およびシール材２６を配置し、それらの上に中段の扁平熱交チューブ１７ｂを重ね、更に中段の扁平熱交チューブ１７ｂの上面にＰＴＣヒータ１８とシール材２６を配置し、その上に上段の扁平熱交チューブ１７ａを重ねることによって、３枚の扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃと上下２組のＰＴＣヒータ１８とを、出入口ヘッダ２１，２２の連通穴２１ａ，２２ａ周りにシール材２６を介装しながら、多層に積層して組み込むことができる。

　こうして３枚の扁平熱交チューブ１７と上下２組のＰＴＣヒータ１８をロアケース１１ａ内底面の所定位置に組み込んだ後、最上端の扁平熱交チューブ１７ａの上面に基板サブアッセンブリ１５を載せ、基板サブアッセンブリ１５の熱交押え部材１６を４本の固定用ネジ１５ｂを介してロアケース１１ａのボス部１１ｅに締付け固定することにより、３枚の扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの扁平チューブ部２０と各ＰＴＣヒータ１８および出入口ヘッダ２１，２２の連通穴２１ａ，２２ａ周りに配設された３個のシール材２６を、熱交押え部材１６の押圧力により互いに密着させた状態でロアケース１１ａ内に組み込むことができる。

　その後、熱交押え部材１６の上面に設けられている制御基板１３の端子台１３ａ，１３ｃに対して、電源ハーネス２７の端子および電極板１４の端子１４ａをネジ１３ｂ，１４ｂを介してネジ止め固定するとともに、ＬＶハーネス２８、出入口温度センサ２９，３０のリード線２９ａ，３０ａ等をコネクタ接続することにより電気系統の結線を行い、最後にその上部覆うように、図示省略のアッパケースをロアケース１１ａに対して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。

　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２１に流入された熱媒体を、３枚の扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃに対して、入口ヘッダ部２１により分流してそれぞれ流通させ、複数組のＰＴＣヒータ１８によって加熱した後、出口ヘッダ部２２で合流させ、熱媒体出口路１１ｄを介して流出させることにより、車両用空調装置１の熱媒体循環回路１０Ａ内を循環される熱媒体の加熱に供することができる。

　この際、熱媒体加熱装置１０に対して循環される熱媒体の温度および熱媒体加熱装置１０により加熱されて放熱器６に供給される熱媒体の温度を、最下層の扁平熱交チューブ１７ｃの入口ヘッダ部２１および出口ヘッダ部２２の周りに配設されている一対の入口温度センサ２９および出口温度センサ３０により検出することができ、その検出温度に基づいて複数組のＰＴＣヒータ１８による加熱量を制御する等、熱媒体加熱装置１０を制御することができる。

　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。
　本実施形態では、出・入口ヘッダ部２１，２２を備えた扁平熱交チューブ１７ａ，１７ｂ，１７ｃとＰＴＣヒータ１８とを多層に積層し、それを出・入口ヘッダ部２１，２２と連通する熱媒体入口路１１ｃおよび熱媒体出口路１１ｄを備えたケーシング１１内に組み込んだ熱媒体加熱装置１０にあって、多層に積層された最下層の扁平熱交チューブ１７ｃの入口ヘッダ部２１および出口ヘッダ部２２の周りに、熱媒体の温度を検出する入口温度センサ２９および出口温度センサ３０を配設した構成としている。

　これにより、熱媒体入口路１１ｃから入口ヘッダ部２１を経て３枚の扁平熱交チューブ１７ａ，１７ｂ，１７ｃに分流され、多層に積層されている３枚の扁平熱交チューブ１７ａ，１７ｂ，１７ｃ内を流通する間にＰＴＣヒータ１８によって加熱され、出口ヘッダ部２２で合流された後、熱媒体出口路１１ｄから流出される熱媒体の入口温度および出口温度を、それぞれの温度を最も代表する位置である最下層の扁平熱交チューブ１７ｃの入口ヘッダ部２１および出口ヘッダ部２２位置で検出することができる。

　つまり、熱媒体の入口温度を最下層の扁平熱交チューブ１７ｃの入口ヘッダ部２１で検出することにより、加熱前の最も低い状態で検出することができ、一方、熱媒体の出口温度を最下層の扁平熱交チューブ１７ｃの出口ヘッダ部２２で検出することにより、加熱後の最も高い状態で検出することができる。このため、熱媒体加熱装置１０に流出入する熱媒体の温度を精度よく、かつ正確に検出することができ、該温度に基づいて熱媒体加熱装置１０等を制御することにより、熱媒体加熱装置１０の制御性を高めることができる。

　また、本実施形態においては、入口温度センサ２９および出口温度センサ３０が、入口ヘッダ部２１と出口ヘッダ部２２とが並設されている扁平熱交チューブ１７ｃの一端側において、入口ヘッダ部２１と出口ヘッダ部２２との間のスペース部３１に並設されているため、２つの入口温度センサ２９および出口温度センサ３０を入口ヘッダ部２１と出口ヘッダ部２２との間に隣接して設置することができる。従って、入口温度センサ２９および出口温度センサ３０の設置およびそのリード線２９ａ，３０ａの処理等を容易化し、２つの温度センサ２９，３０の組立て性を向上することができる。

　また、上記スペース部３１の入口温度センサ２９の設置部３１ａと出口温度センサ３０の設置部３１ｂとの間に、熱伝導遮断用のスリット３２を設けている。このため、入口温度センサ２９の設置部３１ａと出口温度センサ３０の設置部３１ｂとの間での熱伝導をスリット３２によって遮断することができる。従って、２つの温度センサ２９，３０を互いに隣接して並設しても、その温度干渉を防止し、各々の温度センサ２９，３０により熱媒体の温度を精度よく、かつ正確に検出することができる。

　さらに、本実施形態の車両用空調装置１によれば、空気流路２中に配設されている放熱器６に対して循環される熱媒体を、制御性が向上された熱媒体加熱装置１０によって加熱し、循環させることができる。このため、車両用空調装置１による温調制御性、特に暖房時の温調制御性を向上し、快適な空調を行わせることができる。

　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１７を３層に積層し、各々の間にＰＴＣヒータ１８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１７およびＰＴＣヒータ１８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、ケーシング１１を樹脂成形品とした例について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、アルミ合金等の金属製としてもよいことは云うまでもない。

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
１１ｃ　熱媒体入口路
１１ｄ　熱媒体出口路
１７，１７ａ，１７ｂ，１７ｃ　扁平熱交チューブ
（１７ｃ　最下層の扁平熱交チューブ）
１８　ＰＴＣヒータ
２１　入口ヘッダ部
２２　出口ヘッダ部
２３　Ｕターン部
２９　入口温度センサ
３０　出口温度センサ
３１　スペース部
３１ａ　入口側センサ設置部
３１ｂ　出口側センサ設置部
３２　スリット

Claims

　一端側に入口ヘッダ部および出口ヘッダ部が並設され、前記入口ヘッダ部から流入した熱媒体が他端側のＵターン部で折返し、前記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、
　積層される複数枚の前記扁平熱交チューブ間に組み込まれるＰＴＣヒータと、
　底面に前記扁平熱交チューブの前記入口ヘッダ部および前記出口ヘッダ部と連通する熱媒体入口路および熱媒体出口路が設けられ、その内底面に前記扁平熱交チューブと前記ＰＴＣヒータとが多層に積層されて組み込まれるケーシングと、を備え、
　多層に積層された最下層の前記扁平熱交チューブの前記入口ヘッダ部および前記出口ヘッダ部の周りに、熱媒体の温度を検出する入口温度センサおよび出口温度センサが設けられている熱媒体加熱装置。
　前記入口温度センサおよび前記出口温度センサは、前記入口ヘッダ部と前記出口ヘッダ部とが並設されている前記扁平熱交チューブの一端側において、前記入口ヘッダ部と前記出口ヘッダ部との間のスペース部に並設されている請求項１に記載の熱媒体加熱装置。
　前記スペース部には、前記入口温度センサの設置部と前記出口温度センサの設置部との間に、熱伝導遮断用のスリットが設けられている請求項２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３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。