WO2015041065A1

WO2015041065A1 - 扁平熱交換チューブ、それを用いた熱媒体加熱装置および車両用空調装置

Info

Publication number: WO2015041065A1
Application number: PCT/JP2014/073401
Authority: WO
Inventors: 聡小南; 仲戸　宏治
Original assignee: 三菱重工オートモーティブサーマルシステムズ株式会社
Priority date: 2013-09-19
Filing date: 2014-09-04
Publication date: 2015-03-26
Also published as: DE112014004308T5; JP2015058824A; US20160195341A1; CN105393077A

Abstract

　接触熱抵抗を低減して熱伝達率を向上できる扁平熱交換チューブ、熱媒体加熱装置および車両用空調装置を提供する。一対の成形プレート（２２Ａ，２２Ｂ）からなる扁平チューブ（２２）と、その成形プレート（２２Ａ，２２Ｂ）間に挿入され、一方側に凸の頂部（２３Ｃ）および他方側に凸の頂部（２３Ｄ）が一対の成形プレート（２２Ａ，２２Ｂ）の内面にロー付けされる波形インナーフィン（２３Ａ，２３Ｂ）とからなり、波形インナーフィン（２３Ａ，２３Ｂ）が、両頂部（２３Ｃ，２３Ｄ）間の壁面にその頂部（２３Ｃ，２３Ｄ）間の距離が拡がる方向への変形を許容する拡管許容部（２３Ｅ）を備え、一対の成形プレート（２２Ａ，２２Ｂ）間に各頂部（２３Ｃ，２３Ｄ）がロー付けされた状態で、扁平熱交換チューブ（１４）が拡管許容部（２３Ｅ）を介して拡管可能とされている。

Description

扁平熱交換チューブ、それを用いた熱媒体加熱装置および車両用空調装置

　本発明は、ＰＴＣヒータによる熱媒体の加熱等に適用できる扁平熱交換チューブ、それを用いた熱媒体加熱装置および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の車両用空調装置にあって、暖房用の熱源となる熱媒体の加熱に、ＰＴＣ素子を発熱要素とするＰＴＣヒータを組み込んだ熱媒体加熱装置が用いられている。この熱媒体加熱装置として、例えば特許文献１，２には、内部に熱媒体が流通される流路を形成した扁平熱交換チューブを複数枚積層し、その間にＰＴＣヒータを密接させて設置することにより、ＰＴＣヒータの発熱で扁平熱交換チューブ内を流通する熱媒体を加熱するようにしたものが示されている。

　特許文献１，２に示すものは、タンク部を一体に成形した複数枚の扁平熱交換チューブと複数組のＰＴＣヒータとを、タンク部間にシール材を入れながら積層し、ハウジング底面に対して押圧部材で押圧して締め付け固定することにより、タンク部間のシール性および扁平熱交換チューブとＰＴＣヒータ間の密接性を確保するか、もしくは複数枚の扁平熱交換チューブのタンク部間をロー付けしてシールし、該チューブ間を押し広げてＰＴＣヒータを組み込み、それをハウジング底面に対して押圧部材で押圧して締め付け固定することにより、扁平熱交換チューブとＰＴＣヒータ間の密接性を確保するようにしていた。

　一方、特許文献３，４には、各種の扁平熱交換チューブの構成が示されている。特許文献３には、一対の成形プレート間に、一方側に凸の頂部および他方側に凸の頂部がそれぞれフィンの幅方向に連続して交互に、また長さ方向に所定寸法を隔てて交互に配置された波形インナーフィンを挿入してロー付けしたものが示され、また、特許文献４には、種々形状の突部またはビードを多数成形した一対の成形プレートを対向配置してロー付けしたもの、扁平チューブ内に波形インナーフィンを挿入してロー付けしたもの、その波形インナーフィンを長手方向に多数分割形成するとともに、左右にずらして配置したもの等が示されている。

特開２０１２－２１４２０７号公報特開２０１２－２１８５５７号公報特公平５－４５３３６号公報特開平７－２２７６３１号公報

　特許文献３，４に示すように、内部にインナーフィンを挿入設置してロー付けし、あるいは突部またはビードを設けてロー付けした構成の扁平熱交換チューブの場合、拡管することが困難なため、特許文献１，２に示すような熱媒体加熱装置に適用し、ＰＴＣヒータと扁平熱交換チューブとを交互に積層配置して互いに密接状態とするには、積層後に外部から押圧して締め付け固定する必要があった。

　この場合、複数枚の扁平熱交換チューブのタンク部間に液漏れを防ぐためのシール材を介装することが不可欠となり、シール材に対する信頼性やその組み立て性に課題が残ることになる。一方、タンク部間をロー付け構造とした場合、シール材を用いることによる課題は解消されるが、ＰＴＣヒータを絶縁シート等で絶縁して組み込む際、チューブ間に一定の隙間を確保しなければならず、絶縁シート等を損傷することなく、ＰＴＣヒータを精度よく位置決めした上で、交互に積層したＰＴＣヒータと扁平熱交換チューブとを密接させて組み込むのは中々難し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、内部に波形インナーフィンを挿入設置してロー付けした構成の扁平熱交換チューブでありながら、拡管可能なチューブとし、積層配置されるＰＴＣヒータ等と確実に密接させ、接触熱抵抗を低減して熱伝達率を向上できる扁平熱交換チューブ、それを用いた熱媒体加熱装置および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、本発明の扁平熱交換チューブ、それを用いた熱媒体加熱装置および車両用空調装置は、以下の手段を採用する。
　すなわち、本発明の第１の態様にかかる扁平熱交換チューブは、内面にロー材がクラッドされたシート材から成形された一対の成形プレートを対向配置してロー付けすることにより構成される扁平チューブと、前記扁平チューブの前記成形プレート間に挿入され、一方側に凸の頂部が前記一方の成形プレートの内面にロー付けされるとともに、他方側に凸の頂部が前記他方の成形プレートの内面にロー付けされる波形インナーフィンとからなり、前記波形インナーフィンは、前記一方側に凸の頂部および前記他方側に凸の頂部間の壁面に、両頂部間の距離が拡がる方向への変形を許容する拡管許容部を備え、前記一対の成形プレート間に前記各頂部がロー付けされた状態で前記拡管許容部を介して前記扁平チューブが拡管可能とされている。

　本発明の第１の態様によれば、扁平チューブを構成する一対の成形プレート間に挿入され、その内面側に各頂部がロー付け接合される波形インナーフィンの一方側に凸の頂部および他方側に凸の頂部間の壁面に、両頂部間の距離が拡がる方向への変形を許容する拡管許容部が設けられ、一対の成形プレート間に各頂部がロー付け接合された状態で拡管許容部を介して扁平チューブが拡管可能とされているため、扁平チューブ内に波形インナーフィンを挿入しその各頂部をロー付けした構成の扁平熱交換チューブでありながら、扁平チューブ内を所要の圧力に加圧（水圧等を含む）し、波形インナーフィンをその拡管許容部を介して両頂部間の距離が拡がる方向に変形させることにより、扁平チューブをその厚さ方向に拡管することができる。従って、この扁平熱交換チューブを被熱伝達物と密接させて熱交換する装置に適用し、扁平熱交換チューブを拡管して被熱伝達物と密接させることにより、接触熱抵抗を低減して熱伝達率を向上することが可能となる。

　さらに、本発明の第１の態様の扁平熱交換チューブは、上記の扁平熱交換チューブにおいて、前記拡管許容部は、前記一方側に凸の頂部と前記他方側に凸の頂部との間の壁面に形成された階段状の屈曲部により構成されていることとしてもよい。

　本発明の第１の態様によれば、拡管許容部が、一方側に凸の頂部と他方側に凸の頂部との間の壁面に形成された階段状の屈曲部により構成されているため、チューブの拡管時、その内部に付加される圧力で階段状の屈曲部を斜めに立ち上がるように変形し、両頂部間の距離を拡大することができる。従って、波形インナーフィンが一対の成形プレート間にロー付けされている扁平チューブであるにも拘らず、該扁平チューブを簡易に拡管することができる。

　さらに、本発明の第１の態様の扁平熱交換チューブは、上記の扁平熱交換チューブにおいて、前記拡管許容部は、前記一方側に凸の頂部と前記他方側に凸の頂部との間の壁面により形成された各頂部に向う逆テーパー状の面とされていることとしてもよい。

　本発明の第１の態様によれば、拡管許容部が、一方側に凸の頂部と他方側に凸の頂部との間の壁面により形成された各頂部に向う逆テーパー状の面とされているため、チューブの拡管時、その内部に付加される圧力で各頂部に向う逆テーパー状の面を鉛直方向に立ち上がる方向に変形し、両頂部間の距離を拡大することができる。従って、波形インナーフィンが一対の成形プレート間にロー付けされている扁平チューブであるにも拘らず、該扁平チューブを簡易に拡管することができる。

　さらに、本発明の第１の態様の扁平熱交換チューブは、上記の扁平熱交換チューブにおいて、前記拡管許容部は、前記一方側に凸の頂部および前記他方側に凸の頂部がそれぞれフィンの幅方向に連続して交互に、また長さ方向に所定寸法を隔てて交互に配置された構成とされるとともに、各頂部の根元部の壁面にスリット状の切り込みが設けられた構成とされていることとしてもよい。

　本発明の第１の態様によれば、拡管許容部が、一方側に凸の頂部および他方側に凸の頂部がそれぞれフィンの幅方向に連続して交互に、また長さ方向に所定寸法を隔てて交互に配置された構成とされるとともに、各頂部の根元部の壁面にスリット状の切り込みが設けられた構成とされているため、チューブの拡管時、その内部に付加される圧力でフィンの幅方向および長さ方向に交互に多数配置されている各頂部を、その根元部に設けられているスリット状の切り込みを介して立ち上がる方向に変形することにより、両頂部間の距離を拡大することができる。従って、波形インナーフィンが一対の成形プレート間にロー付けされている扁平チューブであるにも拘らず、該扁平チューブを簡易に拡管することができる。

　さらに、本発明の第１の態様の扁平熱交換チューブは、上述のいずれかの扁平熱交換チューブにおいて、前記一対の成形プレートは、周縁のロー付け部からの立ち上がり壁に、両成形プレートの扁平面間の距離が拡がる方向への変形を許容するチューブ拡管許容部を備えていることとしてもよい。

　本発明の第１の態様によれば、一対の成形プレートが、周縁のロー付け部からの立ち上がり壁に、両成形プレートの扁平面間の距離が拡がる方向への変形を許容するチューブ拡管許容部を備えているため、チューブの拡管時、波形インナーフィンをその拡管許容部を変形させて両頂部間の距離を拡大することにより、拡管できると同時に、一対の成形プレートをそのチューブ拡管許容部を介して両成形プレートの扁平面間の距離が拡がる方向に変形させることにより、扁平チューブ自体をもチューブ拡管許容部を介して厚さ方向に拡管することができる。従って、波形インナーフィンが挿入された扁平チューブの拡管をより容易化することができる。

　さらに、本発明の第２の態様にかかる熱媒体加熱装置は、複数枚の扁平熱交換チューブ間に、複数組のＰＴＣヒータを交互に積層配置し、前記ＰＴＣヒータへの通電制御により、前記扁平熱交換チューブ内を流通する熱媒体を加熱する熱媒体加熱装置において、前記扁平熱交換チューブが、請求項１ないし５のいずれかに記載の扁平熱交換チューブとされ、その複数枚の扁平熱交換チューブ間に前記ＰＴＣヒータを交互に積層配置した状態で該扁平熱交換チューブを拡管することにより、前記ＰＴＣヒータと前記扁平熱交換チューブとを密接させている。

　本発明の第２の態様によれば、複数枚の扁平熱交換チューブ間に、複数組のＰＴＣヒータを交互に積層配置し、そのＰＴＣヒータにより扁平熱交換チューブ内を流通する熱媒体を加熱する熱媒体加熱装置において、扁平熱交換チューブが、上述のいずれかの扁平熱交換チューブとされ、その複数枚の扁平熱交換チューブ間にＰＴＣヒータを交互に積層配置した状態で該扁平熱交換チューブを拡管することにより、ＰＴＣヒータと扁平熱交換チューブとを密接させた構成としているため、交互に積層配置された扁平熱交換チューブとＰＴＣヒータとを十分に密接させて設置することができ、扁平熱交換チューブ内を流通する熱媒体をＰＴＣヒータにより加熱する際、ＰＴＣヒータの発熱を扁平熱交換チューブ側に対して、ＰＴＣヒータと扁平熱交換チューブ間の接触熱抵抗を低減して効率よく伝熱し、加熱することができる。従って、ＰＴＣヒータによる加熱能力を向上し、熱媒体加熱装置を高性能化することができる。

　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、熱媒体加熱装置によって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、上記の熱媒体加熱装置とされている。
　本発明の第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、上記の熱媒体加熱装置によって加熱された熱媒体が循環可能な構成とされているため、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、ＰＴＣヒータと扁平熱交換チューブ間の接触熱抵抗を低減して熱伝達率を向上し、高性能化した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、車両用空調装置の空調性能、特にＨＶ車やＥＶ車における暖房性能を向上することができる。

　本発明の扁平熱交換チューブによると、扁平チューブ内に波形インナーフィンを挿入しその各頂部をロー付けした構成の扁平熱交換チューブでありながら、扁平チューブ内を所要の圧力に加圧（水圧等を含む）し、波形インナーフィンをその拡管許容部を介して両頂部間の距離が拡がる方向に変形させることにより、扁平チューブをその厚さ方向に拡管することができるため、この扁平熱交換チューブを被熱伝達物と密接させて熱交換する装置に適用し、扁平熱交換チューブを拡管して被熱伝達物と密接させることにより、接触熱抵抗を低減して熱伝達率を向上することが可能となる。

　本発明の熱媒体加熱装置によると、交互に積層配置された扁平熱交換チューブとＰＴＣヒータとを十分に密接させて設置することができ、扁平熱交換チューブ内を流通する熱媒体をＰＴＣヒータによって加熱する際、ＰＴＣヒータの発熱を扁平熱交換チューブ側に対して、ＰＴＣヒータと扁平熱交換チューブ間の接触熱抵抗を低減して効率よく伝熱し、加熱することができるため、ＰＴＣヒータによる加熱能力を向上し、熱媒体加熱装置を高性能化することができる。

　さらに、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供給される熱媒体を、ＰＴＣヒータと扁平熱交換チューブ間の接触熱抵抗を低減して熱伝達率を向上し、高性能化した熱媒体加熱装置により加熱して供給することができるため、車両用空調装置の空調性能、特にＨＶ車やＥＶ車における暖房性能を向上することができる。

本発明の第１実施形態に係る扁平熱交換チューブを用いた熱媒体加熱装置の外観斜視図である。図１に示す熱媒体加熱装置の分解斜視図である。図１に示す熱媒体加熱装置の縦断面図である。図１に示す熱媒体加熱装置の熱交換エレメントの側面図である。図４に示す熱交換エレメントの分解斜視図である。図４に示す熱交換エレメントの熱媒体出入口パイプ取り出し部の拡大断面図である。図４に示す熱交換エレメントの扁平熱交換チューブ、熱媒体出入口ヘッダおよび熱媒体出入口パイプの平面図である。図７に示す扁平熱交換チューブ、熱媒体出入口ヘッダおよび熱媒体出入口パイプのチューブ長手方向の側面図である。図７に示す扁平熱交換チューブ、熱媒体出入口ヘッダおよび熱媒体出入口パイプの左側面図である。図７に示す熱媒体出入口ヘッダおよび熱媒体出入口パイプの分解斜視図である。図７に示す扁平熱交換チューブの一部を破断した平面図である。図１１に示す扁平熱交換チューブのＡ－Ａ断面図である。図１２に示す扁平熱交換チューブの拡管前の部分拡大断面図である。図１２に示す扁平熱交換チューブの拡管後の部分拡大断面図である。本発明の第２実施形態に係る扁平熱交換チューブの部分断面図である。本発明の第３実施形態に係る扁平熱交換チューブ用の波形インナーフィンの部分斜視図である。本発明の第３実施形態に係る扁平熱交換チューブ用の波形インナーフィンのスリット状切り込み部の拡大図である。

　以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
　以下、本発明の第１実施形態について、図１ないし図１３Ｂを用いて説明する。
　図１には、本発明の第１実施形態に係る扁平熱交換チューブを用いた熱媒体加熱装置の外観斜視図、図２には、その分解斜視図、図３には、縦断面図が示されている。
　熱媒体加熱装置１は、ＥＶ車やＨＶ車等に適用される車両用空調装置において、暖房用の熱源となる熱媒体を加熱するためのものであり、車両用空調装置を構成する放熱器との間で熱媒体ポンプを介して熱媒体が循環されるように構成されている。この熱媒体加熱装置１は、箱形形状のハウジング２を備えている。

　箱形形状のハウジング２は、一側面が後述する熱媒体出入口パイプ１５，１６（単に出入口パイプと称することもある。）がシール状態で貫通される貫通穴６，７が設けられているパイプ貫通面５とされており、このパイプ貫通面５の上方部から対向面８の下方部に向う斜めのパーティングラインＰＬに沿って上下に２分割された樹脂製またはアルミ合金製のロアーハウジング３とアッパーハウジング４とから構成されている。アッパーハウジング４は、内装部品が組み付けられたロアーハウジング３に対して、液状ガスケット等を介してネジで締め付け固定され、密閉構造のハウジング２とされるようになっている。

　ロアーハウジング３の他の一側面９には、後述するＨＶハーネス４８およびＬＶハーネス４９を貫通する貫通穴１０を備えたハーネス貫通部（貫通部）１１が設けられている。また、ロアーハウジング３の底面には、後述する熱交換エレメント１２をネジ等で締め付け固定するための複数のボス部３Ａが設けられ、パイプ貫通面５には、貫通穴６，７に熱媒体出入口パイプ１５，１６を貫通後、貫通穴６，７を密閉シールするためのシール部材５３等を締め付け固定するための複数のボス部３Ｂが一体成形により設けられているものとする。

　ハウジング２の内部には、出入口パイプ１５，１６を介して流通される熱媒体と熱交換され、それを加熱する熱交換エレメント１２と、この熱交換エレメント１２を構成するＰＴＣヒータ１８に印加される電力を制御する制御基板１３とが収容設置されている。熱交換エレメント１２は、図４，５に示されるように、複数枚（本実施形態の場合、４枚）の扁平熱交換チューブ１４と、この複数枚の扁平熱交換チューブ１４が所定の間隔で接続されるとともに、一対の熱媒体出入口パイプ１５，１６が接続され、ロー付け接合により一体化されている熱媒体出入口ヘッダ１７と、複数枚の扁平熱交換チューブ１４間に組み込まれる複数組のＰＴＣヒータ１８とから構成されている。

　この熱交換エレメント１２は、図７ないし図９に示されるように、一端に設けられた熱媒体入口１９から流入した熱媒体が他端側でＵターンして一端側に設けられた熱媒体出口２０に戻るＵターン流路２１が形成されている扁平熱交換チューブ１４を複数枚（本実施形態では、４枚）備えており、その４枚の扁平熱交換チューブ１４を所定の間隔で上下４段に、各々の熱媒体入口１９および熱媒体出口２０を熱媒体出入口ヘッダ１７にロー付けして接続し、各扁平熱交換チューブ１４と熱媒体出入口ヘッダ１７とを一体化した構成としている。

　各扁平熱交換チューブ１４は、図１１および図１２に示されるように、凹状にＵターン流路２１を成形したアルミ合金製の上下一対の成形プレート２２Ａ，２２Ｂを突き合わせて対向配置することにより扁平チューブ２２を構成し、そのＵターン流路２１の直線部分にアルミ合金製の薄板を波形に成形した同形状の２枚の波形インナーフィン２３Ａ，２３Ｂを挿入することにより、一体にロー付けしたものであり、Ｕターン流路２１のＵターン部位には、成形プレート２２Ａ，２２Ｂの内面側に突出されたＵ字形をなすリブ２４が一体成形された構成とされている。

　扁平チューブ２２は、内面側のみにロー材をクラッドしたクラッド材を用いて成形された一対の成形プレート２２Ａ，２２Ｂを用いたものであり、その内部に挿入される波形インナーフィン２３Ａ，２３Ｂは、ベア材を用いて成形されたものである。波形インナーフィン２３Ａ，２３Ｂは、一方側に凸の頂部２３Ｃが一方の成形プレート２２Ａの内面にロー付けされ、他方側に凸の頂部２３Ｄが他方の成形プレート２２Ｂの内面にロー付けされて組み付けられるもので、両頂部２３Ｃ，２３Ｄ間の壁面に、両頂部間の距離が拡がる方向への変形を許容する階段状の屈曲部２３Ｆからなる拡管許容部２３Ｅが設けられた構成とされている。

　これによって、扁平熱交換チューブ１４は、扁平チューブ２２内に波形インナーフィン２３Ａ，２３Ｂを挿入しその各頂部２３Ｃ，２３Ｄをロー付けした構成の扁平熱交換チューブでありながら、扁平チューブ２２内を所要の圧力に加圧（水圧等を含む）することによって、容易に拡管可能な構成とされている。

　また、扁平熱交換チューブ１４を拡管し易くするために、図１３Ａ，図１３Ｂに示すように、扁平チューブ２２を構成する一対の成形プレート２２Ａ，２２Ｂの周縁のロー付け部からの立ち上がり壁２２Ｃ，２２Ｄに、両成形プレート２２Ａ，２２Ｂの扁平面間の距離が拡がる方向への変形を許容する階段状の屈曲部２２Ｆからなるチューブ拡管許容部２２Ｅを設けた構成としてもよい。

　熱媒体出入口ヘッダ１７は、熱媒体入口パイプ１５から流入した熱媒体を複数枚の扁平熱交換チューブ１４に分配し、各扁平熱交換チューブ１４内を流通する間にＰＴＣヒータ１８で加熱された熱媒体を合流して熱媒体出口パイプ１６に流出させるものであり、上記のように、一対の熱媒体出入口パイプ１５，１６および複数枚の扁平熱交換チューブ１４とロー付け接合されることによって一体化されている。

　この熱媒体出入口ヘッダ１７は、図１０に示されるように、外面にロー材がクラッドされたアルミ合金製の板材を成形したヘッダプレート２５と、該ヘッダプレート２５と結合され、仕切壁で区画された一対の入口ヘッダタンク部２８および出口ヘッダタンク部２９を形成するアルミ合金製の外面にロー材がクラッドされたヘッダタンク部材２７と、熱媒体出入口パイプ１５，１６を接続する一対の接続口３３，３４を備え、ヘッダタンク部材２７の外面側に、アルミ合金製のめがね形状とされたパイプ接続部材３２が結合されて一体化された構成とされている。

　ヘッダプレート２５には、複数枚（４枚）の扁平熱交換チューブ１４の熱媒体入口１９および熱媒体出口２０を挿入して接続するための接続穴２６が、左右２列、各列４段に設けられている。また、ヘッダタンク部材２７の入口ヘッダタンク部２８には、熱媒体入口パイプ１５と連通する熱媒体入口３０が設けられ、出口ヘッダタンク部２９には、熱媒体出口パイプ１６と連通する熱媒体出口３１が設けられている。さらに、パイプ接続部材３２には、一対の接続口３３，３４が設けられるほか、各々の接続口３３，３４の上部から上方に延出された水温センサ設置片３５Ａ，３５Ｂと、後述する基板台３６の脚部４２に設けられている固定部４２Ａに対してネジ止め固定されるフランジ部３６Ａ，３６Ｂが一体に設けられている。

　熱媒体出入口パイプ１５，１６は、所定長さの円筒状のパイプであり、熱媒体出入口ヘッダ１７側のパイプ接続部材３２に設けられている一対の接続口３３，３４およびヘッダタンク部材２７の熱媒体入口３０および熱媒体出口３１に一端が挿入され、ロー付けされるようになっている。なお、上記した扁平熱交換チューブ１４の各構成部品間、熱媒体出入口ヘッダ１７の各構成部品間、扁平熱交換チューブ１４と熱媒体出入口ヘッダ１７間および熱媒体出入口ヘッダ１７と熱媒体出入口パイプ１５，１６間は、それぞれロー付け接合されるが、このロー付けは、冶具を用いて各部品を上記の如く仮組み立てした後、炉中において一括ロー付けされるものとする。

　熱交換エレメント１２は、図７ないし図９に示す如く、一体化された扁平熱交換チューブ１４、熱媒体出入口パイプ１５，１６および熱媒体出入口ヘッダ１７に対して、ＰＴＣヒータ１８を組み込むことにより、サブアセンブリされたものである。ＰＴＣヒータ１８自体は、公知のものでよく、ＰＴＣ素子の上下面を２枚の電極板３７，３８で上下から挟んだ構成とされており、所定の間隔を隔てて設けられている扁平熱交換チューブ１４間の所定の位置に位置決めピン等を介して位置決めされた状態で、図４および図５に示されるように、絶縁シート（図示省略）を介して挿入設置されるようになっている。

　ＰＴＣヒータ１８の各電極板３７，３８からは、一定の幅を有する板状の端子３９が延出されており、その端子３９は、それぞれ屈曲されて上方に延長され、後述する制御基板１３の下面の一辺側に並設されている複数の端子台４６に対して、直接ネジ止め固定されることにより接続可能とされている。

　熱交換エレメント１２は、図４および図５に示されるように、最下層の扁平熱交換チューブ１４の下面に設置された矩形状の押え板４０と、該押え板４０上に４コーナ部に設けられている所定長さの脚部４２を介して固定設置されるアルミダイキャスト製の基板台４１との間に組み込まれ、その上下面を冶具で固定した状態で各扁平熱交換チューブ１４内に水圧等をかけ、各扁平熱交換チューブ１４を拡管することにより、各ＰＴＣヒータ１８と各扁平熱交換チューブ１４の表面が互いに密接されて組み込まれる構成とされている。

　基板台４１は、押え板４０や扁平熱交換チューブ１４および制御基板１３と平面面積が略同一の矩形形状とされ、４コーナ部に下方に延長された所定長さの脚部４２を備えた構成とされるとともに、その上面に制御基板１３を締め付け固定するためのボス部４３が４箇所に設けられた構成とされている。この基板台４１上のボス部４３にネジ等で固定設置される制御基板１３は、ＰＴＣヒータ１８に印加される電力を制御する制御回路４４（具体的回路は図示省略）が実装されたものであり、ハーネス貫通部（貫通部）１１に固定設置されるコネクタ４７を介してＨＶハーネス４８およびＬＶハーネス４９が接続可能とされている。

　また、制御基板１３には、パイプ接続部材３２に一体に設けられている水温センサ設置片３５Ａ，３５Ｂに設置された入口側および出口側の水温センサ５０，５１からの検出信号がハーネス５２を介して入力される構成とされている。さらに、制御基板１３には、その下面側に上記制御回路４４を構成するＩＧＢＴ等の複数個のパワートランジスタ４５（端子のみが図示されている。）が設置されているとともに、その一辺に沿ってＰＴＣヒータ１８の電極板３７，３８から延長されている端子３９を接続する複数個の端子台４６が設置されている。

　制御基板１３は、基板台４１上に設置されることによりサブアセンブリされる際、発熱部品であるＩＧＢＴ等のパワートランジスタ４５が、扁平熱交換チューブ１４の上面に設置されているアルミ合金製の基板台４１に接触されて設置されることにより、基板台４１をヒートシンクとして冷却可能とされており、また、端子台４６には、電極板３７，３８から延長された端子３９がネジ等を介して直接接続されるようになっている。

　上記の熱媒体加熱装置１は、図２に示されるように、ＨＶハーネス４８およびＬＶハーネス４９を貫通穴１０に貫通させ、そのコネクタ４７をロアーハウジング３側のハーネス貫通部１１に液状ガスケットを塗布してネジ止め固定した後、予めサブアセンブリされた熱交換エレメント１２および制御基板１３をロアーハウジング３上に、熱媒体出入口パイプ１５，１６をパイプ貫通面５に設けられている貫通穴６，７に水平方向から挿入して組み込み、ロアーハウジング３の底面に設けられている複数のボス部３Ａにネジ等で締め付け固定することにより設置されるようになっている。

　パイプ貫通面５の貫通穴６，７に挿通された熱媒体の出入口パイプ１５，１６は、外端部側から出入口パイプ１５，１６の外周にグロメット等のシール部材５３を挿入し、そのシール部材５３をボス部３Ｂに対してネジ等で締め付け固定することにより貫通穴６，７をシール状態として貫通され、ハウジング２の一側面から外部に突出されるように構成されている。

　また、サブアセンブリされた熱交換エレメント１２および制御基板１３を、上記の如くロアーハウジング３上に組み込んだ後、制御基板１３に対して、ＨＶハーネス４８およびＬＶハーネス４９、水温センサ５０，５１からのハーネス５２をそれぞれ接続することによって、制御基板１３に対する電気系統の接続を行うようにしている。そして、それらの接続が完了後、ロアーハウジング３に液状ガスケットを塗布し、アッパーハウジング４をネジ等で締め付け固定することにより、ハウジング２を密閉するようにしている。

　なお、上記実施形態では、制御基板１３を基板台４１上に設置してサブアセンブリする際に、その端子台４６に電極板３７，３８から延長された端子３９を接続するようにしているが、制御基板１３にハーネス類を接続する際、同時に端子３９を端子台４６に接続するようにしてもよい。また、上記実施形態では、複数枚の扁平熱交換チューブ１４間にＰＴＣヒータ１８が設置された熱交換エレメント１２を押え板４０と基板台４１間に組み込んだ状態で、上下面を冶具で固定して扁平熱交換チューブ１４を拡管させ、扁平熱交換チューブ１４とＰＴＣヒータ１８とを互いに密接させているが、以下のようにしてもよい。

　ＰＴＣヒータ１８を挿入設置してサブアセンブリした熱交換エレメント１２をロアーハウジング３の底面上に直接組み込み、基板台４１をロアーハウジング３の底面に固定設置した状態で、扁平熱交換チューブ１４内に水圧等をかけることにより、各扁平熱交換チューブ１４を拡管し、扁平熱交換チューブ１４とＰＴＣヒータ１８とを密接させた後、基板台４１上に制御基板１３を組み込むようにしてもよく、これによっても、上記実施形態と同様の結果が得られる。

　以上に説明の構成により、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
　ポンプを介して上記熱媒体加熱装置１に循環された熱媒体は、熱交換エレメント１２の入口パイプ１５から熱媒体出入口ヘッダ１７の入口ヘッダタンク部２８に流入し、４枚の扁平熱交換チューブ１４に分配され、そのＵターン流路２１内を流通する間にＰＴＣヒータ１８により加熱、昇温される。扁平熱交換チューブ１４内を流通される間に加熱、昇温された熱媒体は、出口ヘッダタンク部２９で合流され、出口パイプ１６を経て放熱器に供給されることにより、暖房用の熱源に供される。

　熱媒体加熱装置１で加熱される熱媒体の温度は、熱媒体出入口ヘッダ１７に結合されているパイプ接続部材３２に一体に設けられた水温センサ設置片３５Ａ，３５Ｂに設置されている水温センサ５０，５１により熱媒体の入口温度および出口温度を検出し、その検出値に応じてＰＴＣヒータ１８に対する通電電流を制御基板１３で制御することにより、設定温度に調整されるようになっている。

　この熱媒体加熱装置１において、複数枚の扁平熱交換チューブ１４とＰＴＣヒータ１８とにより構成される熱交換エレメント１２は、Ｕターン流路２１が形成されている複数枚の扁平熱交換チューブ１４と、その一端がロー付け接合により接続されるとともに、熱媒体の出入口パイプ１５，１６が接続されている熱媒体出入口ヘッダ１７と、扁平熱交換チューブ１４間にそれぞれ交互に積層されている複数組のＰＴＣヒータ１８とを備えた構成とされており、それが押え板４０またはロアーハウジング３の底面と基板台４１との間に挟み込まれ、複数枚の扁平熱交換チューブ１４と複数組のＰＴＣヒータ１８とが互いに密接された状態でハウジング２内に収容設置されるようになっている。

　この扁平熱交換チューブ１４とＰＴＣヒータ１８とは、所定の間隔で熱媒体出入口ヘッダ１７に接続された複数枚の扁平熱交換チューブ１４間に、微小の隙間を保った状態でＰＴＣヒータ１８（上下両面を電極板３７，３８で挟み、更にその両面に絶縁シートを介装した状態で）を挿入設置し、その扁平熱交換チューブ１４およびＰＴＣヒータ１８を押え板４０と基板台４１との間に挟み込み、冶具に装着した状態で扁平熱交換チューブ１４内に水圧等をかけて、扁平熱交換チューブ１４を拡管することにより、互いに密接させることができる。

　このように、積層構造とされる複数枚の扁平熱交換チューブ１４と複数組のＰＴＣヒータ１８とを互いに密接させてハウジング２内に組み込むことができるため、その接触面での接触熱抵抗を低減し、伝熱効率を確保することができる。従って、ロー付け構造とされることにより熱媒体の漏洩のリスクのない信頼性の高い熱媒体加熱装置１であって、出入口パイプ１５，１６の取り出し位置の自由度が高く搭載性に優れ、かつ効率のよい高性能の熱媒体加熱装置１を提供することができる。

　一方、複数枚の扁平熱交換チューブ１４は、内面にロー材がクラッドされたシート材により成形された一対の成形プレート２２Ａ，２２Ｂを対向配置してロー付け接合した扁平チューブ２２と、その扁平チューブ２２内に挿入させてロー付け設置されるベアのシート材により成形された同一形状の波形インナーフィン２３Ａ，２３Ｂとから構成され、その波形インナーフィン２３Ａ，２３Ｂは、一方側に凸の頂部２３Ｃが一方の成形プレート２２Ａの内面にロー付けされ、他方側に凸の頂部２３Ｄが他方の成形プレート２２Ｂの内面にロー付けされる構成とされている。

　更に、波形インナーフィン２３Ａ，２３Ｂは、その一方側に凸の頂部２３Ｃと他方側に凸の頂部２３Ｄの壁面間に、両頂部２３Ｃ，２３Ｄ間の距離が拡がる方向への変形を許容する階段状の屈曲部２３Ｆからなる拡管許容部２３Ｅが設けられた構成とされている。
　このため、扁平熱交換チューブ１４は、内部に所要圧力の水圧等をかけて加圧し、波形インナーフィン２３Ａ，２３Ｂをその階段状の屈曲部２３Ｆからなる拡管許容部２３Ｅを介して両頂部２３Ｃ，２３Ｄ間の距離が拡がる方向に変形させることにより、扁平チューブ２２をその厚さ方向に拡管することができる。

　この際、扁平チューブ２２を構成している一対の成形プレート２２Ａ，２２Ｂを階段状の屈曲部２２Ｆからなるチューブ拡管許容部２２Ｅを介して両成形プレート２２Ａ，２２Ｂの扁平面間の距離が拡がる方向に変形させることにより、扁平チューブ２２自体をもチューブ拡管許容部２２Ｅを介して厚さ方向に拡管することができるため、波形インナーフィン２３Ａ，２３Ｂが挿入された扁平熱交換チューブ１４の拡管をより容易化することができる。

　従って、複数枚の扁平熱交換チューブ１４を、その間に電極板３７，３８および絶縁シート（図示省略）を含むＰＴＣヒータ１８を挿入設置することが可能な一定の隙間を確保して配置した構成としても、複数枚の扁平熱交換チューブ１４間にＰＴＣヒータ１８を交互に積層配置した後、波形インナーフィン２３Ａ，２３Ｂが挿入されている扁平熱交換チューブ１４を拡管することによって、複数枚の扁平熱交換チューブ１４と複数組のＰＴＣヒータ１８とを密接させて設置することができる。

　つまり、本実施形態の扁平熱交換チューブ１４によると、扁平チューブ２２内に波形インナーフィン２３Ａ，２３Ｂを挿入し、その各頂部２３Ｃ，２３Ｄをロー付けした構成の扁平熱交換チューブ１４でありながら、扁平チューブ２２内を所要の圧力に加圧（水圧等を含む）し、波形インナーフィン２３Ａ，２３Ｂをその拡管許容部２３Ｅを介して両頂部２３Ｃ，２３Ｄ間の距離が拡がる方向に変形させることにより、扁平チューブ２２をその厚さ方向に拡管することができるため、この扁平熱交換チューブ１４を被熱伝達物であるＰＴＣヒータ１８と密接させて設置することができ、両者間の接触熱抵抗を低減し、熱伝達率を向上させることができる。

　また、波形インナーフィン２３Ａ，２３Ｂを挿入した高性能の扁平熱交換チューブ１４間に、ＰＴＣヒータ１８を交互に積層配置した熱媒体加熱装置１にあって、扁平熱交換チューブ１４間にＰＴＣヒータ１８を交互に積層配置した状態で扁平熱交換チューブ１４を拡管することにより、ＰＴＣヒータ１８と扁平熱交換チューブ１４とを十分に密接させて設置することができるため、ＰＴＣヒータ１８により熱媒体を加熱する際、ＰＴＣヒータ１８と扁平熱交換チューブ１４間の接触熱抵抗を低減して効率よく伝熱し、加熱することができ、従って、ＰＴＣヒータ１８による加熱能力を向上し、熱媒体加熱装置１を高性能化することができるとともに、扁平熱交換チューブ１４間へのＰＴＣヒータ１８の組み込みを容易化し、組み立て性を向上することができる。

　また、扁平熱交換チューブ１４は、内面のみにロー材がクラッドされ、外面がロー材無しのクラッド材で成形された一対の成形プレート２２Ａ，２２Ｂを用いて構成された扁平熱交換チューブとされていることから、扁平熱交換チューブ１４間にＰＴＣヒータ１８を挿入設置する際に介装される絶縁シートのロー材による損傷を防止することができ、これによって、熱媒体加熱装置１の品質および信頼性の向上を図ることができる。

　さらに、本実施形態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、上記の熱媒体加熱装置１により加熱された熱媒体を循環可能な構成とすることができる。このため、放熱器に対して供給される熱媒体を、ＰＴＣヒータ１８と扁平熱交換チューブ１４間の接触熱抵抗を低減して熱伝達率を向上し、高性能化した熱媒体加熱装置１により加熱して供給することができ、従って、車両用空調装置の空調性能、特にＨＶ車やＥＶ車における暖房性能を向上することができる。

［第２実施形態］
　次に、本発明の第２実施形態について、図１４を用いて説明する。
　本実施形態は、上記した第１実施形態に対して、波形インナーフィン２３Ａ，２３Ｂに設けられる拡管許容部２３Ｅの構成が異なっている。その他の点については、第１実施形態と同様であるので説明は省略する。
　本実施形態において、波形インナーフィン２３Ａ，２３Ｂの一方側に凸の頂部２３Ｃと他方側に凸の頂部２３Ｄとの間の壁面により形成される拡管許容部２３Ｅは、図１４に示されるように、各頂部２３Ｃ，２３Ｄに向う逆テーパー状の面２３Ｇとされている。

　このように、波形インナーフィン２３Ａ，２３Ｂに設ける拡管許容部２３Ｅを、両頂部２３Ｃ，２３Ｄ間の壁面により形成された各頂部に向う逆テーパー状の面２３Ｇとすることによっても、チューブの拡管時、その内部に付加される圧力で各頂部２３Ｃ，２３Ｄに向う逆テーパー状の面２３Ｇを鉛直方向に立ち上がる方向に変形させ、両頂部２３Ｃ，２３Ｄ間の距離を拡大することができる。従って、波形インナーフィン２３Ａ，２３Ｂが一対の成形プレート２２Ａ，２２Ｂ間にロー付けされている扁平熱交換チューブ１４であるにも拘らず、該扁平熱交換チューブ１４を簡易に拡管することができる。

［第３実施形態］
　次に、本発明の第３実施形態について、図１５Ａ，図１５Ｂを用いて説明する。
　本実施形態は、上記した第１実施形態および第２実施形態に対して、波形インナーフィン２３Ａ，２３Ｂに設けられる頂部２３Ｃ，２３Ｄおよび拡管許容部２３Ｅの構成が異なっている。その他の点は、第１および第２実施形態と同様であるので説明は省略する。
　本実施形態においては、波形インナーフィン２３Ａ，２３Ｂの一方側に凸の頂部２３Ｃおよび他方側に凸の頂部２３Ｄが、図１５Ａ，図１５Ｂに示されるように、それぞれフィンの幅方向に連続して交互に、また長さ方向に所定寸法を隔てて交互に多数配置された構成とされるとともに、その各頂部２３Ｃ，２３Ｄの根元部の壁面に、スリット状の切り込み２３Ｈを形成することにより拡管許容部２３Ｅが設けられた構成とされている。

　このような構成とすることによっても、チューブの拡管時、その内部に付加される圧力でフィンの幅方向および長さ方向に交互に多数配置されている頂部２３Ｃ，２３Ｄを、その根元部に設けられているスリット状の切り込み２３Ｈにより構成される拡管許容部２３Ｅを介して立ち上がる方向に変形し、両頂部２３Ｃ，２３Ｄ間の距離を拡大することができる。従って、波形インナーフィン２３Ａ，２３Ｂが一対の成形プレート２２Ａ，２２Ｂ間にロー付けされている扁平熱交換チューブ１４であるにも拘らず、該チューブ１４を簡易に拡管することができる。

　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、上記実施形態では、扁平熱交換チューブ１４を４層に設け、その間にＰＴＣヒータ１８を挿入設置したものについて説明したが、扁平熱交換チューブ１４の枚数は、３枚以下、５枚以上と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、扁平熱交換チューブ１４を、Ｕターン流路２１を形成した片側ヘッダ構造の扁平熱交換チューブ１４としたが、両端ヘッダ構造の扁平熱交換チューブ１４を用いた構成としてもよく、さらに、扁平熱交換チューブ１４に挿入設置される波形インナーフィン２３Ａ，２３Ｂの頂部２３Ｃ，２３Ｄの形状は、台形形状、なだらかな山形形状、半円形状等の様々な形状とすることができる。

１　熱媒体加熱装置
１４　扁平熱交換チューブ
１８　ＰＴＣヒータ
２２　扁平チューブ
２２Ａ，２２Ｂ　成形プレート
２２Ｃ，２２Ｄ　立ち上がり壁
２２Ｅ　チューブ拡管許容部
２２Ｆ　階段状の屈曲部
２３Ａ，２３Ｂ　波形インナーフィン
２３Ｃ，２３Ｄ　頂部
２３Ｅ　拡管許容部
２３Ｆ　階段状の屈曲部
２３Ｇ　逆テーパー状の面
２３Ｈ　スリット状の切り込み

Claims

　内面にロー材がクラッドされたシート材から成形された一対の成形プレートを対向配置してロー付けすることにより構成される扁平チューブと、
　前記扁平チューブの前記成形プレート間に挿入され、一方側に凸の頂部が前記一方の成形プレートの内面にロー付けされるとともに、他方側に凸の頂部が前記他方の成形プレートの内面にロー付けされる波形インナーフィンとからなり、
　前記波形インナーフィンは、前記一方側に凸の頂部および前記他方側に凸の頂部間の壁面に、両頂部間の距離が拡がる方向への変形を許容する拡管許容部を備え、前記一対の成形プレート間に前記各頂部がロー付けされた状態で前記拡管許容部を介して前記扁平チューブが拡管可能とされている扁平熱交換チューブ。
　前記拡管許容部は、前記一方側に凸の頂部と前記他方側に凸の頂部との間の壁面に形成された階段状の屈曲部により構成されている請求項１に記載の扁平熱交換チューブ。
　前記拡管許容部は、前記一方側に凸の頂部と前記他方側に凸の頂部との間の壁面により形成された各頂部に向う逆テーパー状の面とされている請求項１に記載の扁平熱交換チューブ。
　前記拡管許容部は、前記一方側に凸の頂部および前記他方側に凸の頂部がそれぞれフィンの幅方向に連続して交互に、また長さ方向に所定寸法を隔てて交互に配置された構成とされるとともに、各頂部の根元部の壁面にスリット状の切り込みが設けられた構成とされている請求項１に記載の扁平熱交換チューブ。
　前記一対の成形プレートは、周縁のロー付け部からの立ち上がり壁に、両成形プレートの扁平面間の距離が拡がる方向への変形を許容するチューブ拡管許容部を備えている請求項１ないし４のいずれかに記載の扁平熱交換チューブ。
　複数枚の扁平熱交換チューブ間に、複数組のＰＴＣヒータを交互に積層配置し、前記ＰＴＣヒータへの通電制御により、前記扁平熱交換チューブ内を流通する熱媒体を加熱する熱媒体加熱装置において、
　前記扁平熱交換チューブが、請求項１ないし５のいずれかに記載の扁平熱交換チューブとされ、その複数枚の扁平熱交換チューブ間に前記ＰＴＣヒータを交互に積層配置した状態で該扁平熱交換チューブを拡管することにより、前記ＰＴＣヒータと前記扁平熱交換チューブとを密接させている熱媒体加熱装置。
　空気流路中に配設されている放熱器に、熱媒体加熱装置によって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６に記載の熱媒体加熱装置とされている車両用空調装置。