JP2013180690A - 熱媒体加熱装置およびそれを備えた車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱媒体加熱装置の高さ方向寸法を極力小さくして小型化するとともに、制御基板にハーネス類を接続する際の作業性を向上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。
【解決手段】複数枚の扁平熱交チューブ２１と複数組のＰＴＣヒータ２６とが多層に積層されて構成された熱交換エレメント２０が、熱媒体の出・入口路１５，１６を備えたケーシング１１内に締め付け固定されている熱媒体加熱装置１０であって、ケーシング１１の熱媒体出・入口路１５，１６が設けられている面と同一面側の外面に、電源用ＨＶハーネスおよび制御用ＬＶハーネス４４の接続部４８，４９が設けられているとともに、ケーシング１１の接続部４８，４９が設けられている面と同一面側の内部に、ＰＴＣヒータ２６への通電を制御する制御基板３３が配設されている。
【選択図】図２

Description

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。かかる熱媒体加熱装置において、特許文献１には、熱媒体の出・入口路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、その加熱室側に隔壁に接触させてＰＴＣヒータを挿入設置し、循環室側を流通する熱媒体を加熱するように構成するとともに、ＰＴＣヒータの制御用基板をその上部位置に配設したものが開示されている。

また、特許文献２には、ＰＴＣヒータを挟んでその両面に一対の熱媒体流通部を積層配設するとともに、その一面側に制御用基板を収容する基板収容部を設けた積層構造の熱媒体加熱装置が開示されている。更に、特許文献３には、熱媒体の出・入口路を備えたケーシング内に一対のヘッダ間に多数の扁平熱交チューブを設けた熱交換部を配設し、その扁平熱交チューブ間にＰＴＣヒータを設置するとともに、それらの上部位置にＰＴＣヒータの制御用基板を配設した熱媒体加熱装置が開示されている。

しかるに、特許文献１，３のものは、伝熱面となる隔壁または扁平熱交チューブとＰＴＣヒータとを密着させることが難しく、その間の接触熱抵抗が大きくなり、伝熱効率が低下する等の課題を有している。一方、特許文献２のものは、ＰＴＣヒータと熱媒体流通部とを積層して締め付け固定できることから、密着性を高めて接触熱抵抗を低減することができるものの、ＰＴＣヒータを多層に配設することが難しく、小型軽量化、低コスト化には限界があった。

このような状況下、扁平構造の熱交チューブを用い、その扁平熱交チューブとＰＴＣヒータとを多層に積層して熱交換エレメントを構成し、それをケーシング内に締め付け固定して組み込むことにより、接触熱抵抗を低減して伝熱効率を向上するとともに、小型軽量化および低コスト化を可能にした熱媒体加熱装置の開発が進められている。

特開２００８−７１０６号公報 特開２０１１−１６４８９号公報 特開２０１１−７９３４４号公報

上記の如く、扁平熱交チューブおよびＰＴＣヒータを多層に積層した構成の熱交換エレメントを、ケーシング内に押圧して締め付け固定した熱媒体加熱装置では、扁平熱交チューブとＰＴＣヒータとの間の接触熱抵抗を低減し、伝熱効率を向上できるため、熱媒体加熱装置を小型高性能化することができる。しかるに、かかる熱媒体加熱装置では、熱交換エレメントの構成だけでなく、ケーシングを如何に構成するか、ケーシングに熱媒体出・入口路およびハーネス接続部をどの様に設けるか、熱交換エレメントをケーシングのどの面に締め付け固定するか、制御基板をどの位置に配設するか等によって、熱媒体加熱装置の高さ方向寸法や熱媒体配管およびハーネス類を接続する際の作業性が変わってしまう。

空調装置を搭載する車両側からは、作業性の面から搭載状態において、搭載面とは反対側の面で、熱媒体出・入口路への配管接続作業や電源用ＨＶハーネスおよび制御用ＬＶハーネス等の接続作業が行えるようにすることが求められるため、このことを前提に、熱媒体加熱装置の高さ方向寸法を如何にして小さくするか、制御基板にハーネス類を接続する際の作業性を如何にして向上するか等、幾つかの改善すべき課題があった。

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、熱媒体加熱装置の高さ方向寸法を極力小さくして小型化するとともに、制御基板にハーネス類を接続する際の作業性を向上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、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複数組のＰＴＣヒータと、を備え、前記扁平熱交チューブおよび前記ＰＴＣヒータが交互に多層に積層されて構成された熱交換エレメントが、前記出・入口ヘッダ部と連通する熱媒体出・入口路を備えたケーシング内に締め付け固定されている熱媒体加熱装置であって、前記ケーシングの前記熱媒体出・入口路が設けられている面と同一面側の外面に、電源用ＨＶハーネスおよび制御用ＬＶハーネスの接続部が設けられているとともに、前記ケーシングの前記接続部が設けられている面と同一面側の内部に、前記ＰＴＣヒータへの通電を制御する制御基板が配設されていることを特徴とする。

本発明によれば、複数枚の扁平熱交チューブと複数組のＰＴＣヒータとが交互に多層に積層されて構成される熱交換エレメントが、扁平熱交チューブの出・入口ヘッダ部と連通する熱媒体出・入口路を備えたケーシング内に締め付け固定されている熱媒体加熱装置にあって、ケーシングの熱媒体出・入口路が設けられている面と同一面側の外面に、電源用ＨＶハーネスおよび制御用ＬＶハーネスの接続部が設けられているとともに、ケーシングの接続部が設けられている面と同一面側の内部に、ＰＴＣヒータへの通電を制御する制御基板が配設されているため、ケーシングの熱媒体出・入口路が設けられている外面の側部スペースを利用して電源用ＨＶハーネスおよび制御用ＬＶハーネスの接続部を配設し、またそのケーシング内面の側部スペースを利用して制御基板を配設することによって、熱媒体出・入口路およびハーネスの接続部を含む装置の高さ方向寸法を小さくし、しかもハーネスの接続部と制御基板とを、ケーシングの同一面側の内外に互いに接近して配置することができる。従って、熱媒体加熱装置を小型コンパクト化し、車両に対する搭載性を向上することができるとともに、ハーネス類と制御基板とを接続する際の作業性を向上することができる。

さらに、本発明の熱媒体加熱装置は、上記の熱媒体加熱装置において、前記ケーシングには、内部に仕切り壁が設けられており、該仕切り壁の一面側に対して、前記熱交換エレメントが熱交押え部材により押圧されて締め付け固定され、その外側がボトムプレートで密閉されているとともに、前記仕切り壁の他面側に、前記制御基板が設置され、その外側が前記接続部を備えたアッパプレートで密閉されていることを特徴とする。

本発明によれば、ケーシングの内部に仕切り壁が設けられており、該仕切り壁の一面側に対して、熱交換エレメントが熱交押え部材により押圧されて締め付け固定され、その外側がボトムプレートで密閉されているとともに、該仕切り壁の他面側に、制御基板が設置され、その外側が接続部を備えたアッパプレートで密閉されているため、内部に仕切り壁が設けられているケーシングに対し、仕切り壁を挟んでその一面側に熱交換エレメントを締め付け固定するとともに、他面側に制御基板を設置し、その両側をボトムプレートおよびアッパプレートで密閉することによって、ケーシング内に熱交換エレメントおよび制御基板を収容設置することができる。従って、電気的に結線が必要な熱交換エレメントのＰＴＣヒータ、制御基板およびハーネス接続部を互いに隣接して配設することができ、その間を電気的に結線する際の作業性を向上することができる。

さらに、本発明の熱媒体加熱装置は、上記の熱媒体加熱装置において、前記制御基板には、前記ＰＴＣヒータを制御する発熱性の電気部品を含む制御回路が実装され、前記発熱性電気部品は、前記仕切り壁をヒートシンクとして冷却可能に実装されていることを特徴とする。

本発明によれば、制御基板にＰＴＣヒータを制御する発熱性の電気部品を含む制御回路が実装され、該発熱性電気部品は、仕切り壁をヒートシンクとして冷却可能に実装されているため、仕切り壁の他面側に設置される制御基板に実装されているパワートランジスタ等の発熱性電気部品を、仕切り壁の一面側に締め付け固定されている熱交換エレメントを冷却源とする仕切り壁をヒートシンクとして効率よく冷却することができる。従って、発熱性電気部品を含む制御基板の熱に対する冷却性能の信頼性を確保することができ、その動作を安定化することができる。

さらに、本発明の熱媒体加熱装置は、上述のいずれかの熱媒体加熱装置において、前記制御基板には、前記ＰＴＣヒータを制御する発熱性の電気部品を含む制御回路が表面実装され、前記発熱性電気部品の実装位置に対応して両面に貫通されている高熱伝導性材からなる熱貫通部が設けられており、該熱貫通部を介して前記発熱性電気部品が前記仕切り壁をヒートシンクに冷却可能とされていることを特徴とする。

本発明によれば、制御基板にＰＴＣヒータを制御する発熱性の電気部品を含む制御回路が表面実装され、その発熱性電気部品の実装位置に対応して両面に貫通されている高熱伝導性材からなる熱貫通部が設けられており、該熱貫通部を介して発熱性電気部品が仕切り壁をヒートシンクに冷却可能とされているため、制御基板に表面実装されているＩＧＢＴ等のパワートランジスタからなる発熱性電気部品からの発熱を、銅等の高熱伝導性材からなる熱貫通部を介して裏面側に伝熱し、更に熱貫通部からヒートシンクである仕切り壁へと伝熱することにより、熱交換エレメントを冷却源とする仕切り壁を介して効率よく冷却することができる。従って、発熱性電気部品を含む制御基板の耐熱特性を向上し、その動作を安定化することができる。

さらに、本発明の熱媒体加熱装置は、上記の熱媒体加熱装置において、前記制御基板の前記熱貫通部と前記仕切り壁との間に、熱伝導性液状ギャップ材、低硬度の絶縁性熱伝導シート等の熱伝導性絶縁体が介装されていることを特徴とする。

本発明によれば、制御基板の熱貫通部と仕切り壁との間に、熱伝導性液状ギャップ材、低硬度の絶縁性熱伝導シート等の熱伝導性絶縁体が介装されているため、熱貫通部の制御基板裏面からの引っ込み量や飛び出し量に製造上バラツキがあったとしても、そのバラツキに関係なく、発熱性電気部品の発熱を熱貫通部および熱伝導性液状ギャップ材、低硬度の絶縁性熱伝導シート等の熱伝導性絶縁体を介して、確実に仕切り壁に伝熱し、該仕切り壁をヒートシンクとして発熱性電気部品を冷却することができる。従って、発熱性電気部品を表面実装した制御基板の放熱性および電気絶縁性を確保し、熱媒体加熱装置の品質を安定、向上することができる。

また、本発明の熱媒体加熱装置は、上記の熱媒体加熱装置において、前記制御基板は、前記仕切り壁の上面に絶縁シートを介して配設され、前記絶縁シートには、前記熱伝導性液状ギャップ材が介装される部位に対応して開口部が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、制御基板が、仕切り壁の上面に絶縁シートを介して配設され、該絶縁シートに、熱伝導性液状ギャップ材が介装される部位に対応して開口部が設けられているため、熱伝導性液状ギャップ材を絶縁シートの開口部内に充填あるいは配置して制御基板を組み付けることによって、制御基板側の熱貫通部と熱伝導性液状ギャップ材とを対応させ、熱貫通部の引っ込み量や飛び出し量に関係なく、発熱性電気部品の発熱を熱貫通部および熱伝導性液状ギャップ材を介して直接仕切り壁へと放熱することができる。また、熱伝導性液状ギャップ材として固形状のものでなく、液状から硬化するものを用いても、それを開口部内に充填し、保持することができる。従って、発熱性電気部品からの放熱経路を確実に確保し、冷却性能を高めることができる。なお、この場合、絶縁シートを絶縁専用の高硬度のシート、例えばポリイミドフィルム等のシートとしてもよく、これによってコスト低減を図ることができる。

さらに、本発明の熱媒体加熱装置は、上記の熱媒体加熱装置において、前記開口部の面積は、前記熱貫通部の面積よりも大きくされていることを特徴とする。

本発明によれば、開口部の面積が熱貫通部の面積よりも大きくされているため、仕切り壁、制御基板、絶縁シート等が寸法公差の集積により相互に位置ずれしたとしても、熱貫通部と熱伝導性液状ギャップ材とを確実に対応させることができる。従って、発熱性電気部品からの放熱経路を確実に形成し、その冷却性能を向上することができる。

さらに、本発明の熱媒体加熱装置は、上述のいずれかの熱媒体加熱装置において、前記仕切り壁の上面には、複数個の突起が設けられ、前記絶縁シートおよび／または前記制御基板に設けられている穴を前記突起に嵌合することにより、前記絶縁シートおよび／または前記制御基板が位置決め可能とされていることを特徴とする。

本発明によれば、仕切り壁の上面に複数個の突起が設けられ、絶縁シートおよび／または制御基板に設けられている穴を該突起に嵌合することにより、絶縁シートおよび／または制御基板が位置決め可能とされているため、仕切り壁の上面に絶縁シートおよび／または制御基板を配設する際、仕切り壁側の突起に対して絶縁シートおよび／または制御基板側の穴を嵌合することにより、各々を確実に位置決めして組み付けることができる。従って、制御基板側の熱貫通部の位置と、放熱用の熱伝導性液状ギャップ材とを確実に対応させることができ、組み立て精度および組み付け作業性の向上を図ることができる。

さらに、本発明の熱媒体加熱装置は、上述のいずれかの熱媒体加熱装置において、前記仕切り壁の少なくともヒートシンクとされる部位は、アルミ合金製とされていることを特徴とする。

本発明によれば、仕切り壁の少なくともヒートシンクとされる部位が、アルミ合金製とされているため、制御基板上に実装されている発熱性電気部品の発熱を、熱貫通部、絶縁シートおよび／または熱伝導性液状ギャップ充填材、低硬度の絶縁性熱伝導シート等の熱伝導絶縁体を介して熱伝導性が良好でかつ軽量なアルミ合金製とされている仕切り壁に伝熱し、熱交換エレメントを冷却源とする仕切り壁に放熱することによって、発熱性電気部品を冷却することができる。従って、仕切り壁をヒートシンクに、制御基板に表面実装されている発熱性電気部品の冷却性能を高めることができ、耐熱性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。

さらに、本発明の熱媒体加熱装置は、上述のいずれかの熱媒体加熱装置において、前記仕切り壁の前記一面側には、前記熱交押え部材を締め付け固定する所定高さのボス部が４角部に一体成形されていることを特徴とする。

本発明によれば、仕切り壁の一面側には、熱交押え部材を締め付け固定する所定高さのボス部が４角部に一体成形されているため、この４角部のボス部に熱交押え部材を締め付け固定することによって、熱交換エレメントをケーシングの仕切り壁に向け押圧して締め付け固定することができる。従って、熱交換エレメントを構成している扁平熱交チューブとＰＴＣヒータ間および複数枚の扁平熱交チューブの出・入口ヘッダ部間をそれぞれ密着させ、接触熱抵抗を低減して伝熱効率を向上することができるとともに、熱媒体の漏れを防止してその信頼性を向上することができる。

さらに、本発明の熱媒体加熱装置は、上述のいずれかの熱媒体加熱装置において、前記熱媒体出・入口路は、前記仕切り壁の前記他面側から延長されており、該仕切り壁を貫通して前記熱交換エレメントが固定設置される前記一面側に開口され、前記扁平熱交チューブの前記出・入口ヘッダ部と連通可能とされていることを特徴とする。

本発明によれば、熱媒体出・入口路が、仕切り壁の他面側から延長されており、該仕切り壁を貫通して熱交換エレメントが固定設置される一面側に開口され、扁平熱交チューブの出・入口ヘッダ部と連通可能とされているため、仕切り壁の一面側に組み込まれる熱交換エレメントの扁平熱交チューブの出・入口ヘッダ部を、その連通穴周りにシール材を介して仕切り壁の開口と連通することによって、ケーシング側に設けられている熱媒体出・入口路と連通接続することができる。従って、熱媒体出・入口路を仕切り壁から延長した構成としても、１つのシール材を介して扁平熱交チューブの出・入口ヘッダ部と連通することができ、熱媒体の循環流路を複雑化することなく、簡易に構成することができる。

さらに、本発明の熱媒体加熱装置は、上述のいずれかの熱媒体加熱装置において、前記仕切り壁には、前記ＰＴＣヒータを構成する電極板から延長されている端子を貫通する貫通穴が設けられ、該端子が前記仕切り壁を挟んでその他面側に配設されている前記制御基板の端子台に接続可能とされていることを特徴とする。

本発明によれば、仕切り壁に、ＰＴＣヒータを構成する電極板から延長されている端子を貫通する貫通穴が設けられ、該端子が仕切り壁を挟んでその他面側に配設されている制御基板の端子台に接続可能とされているため、制御基板と熱交換エレメントとを仕切り壁を挟んで反対側に配設したとしても、熱交換エレメントのＰＴＣヒータを構成する電極板から延長されている端子を、仕切り壁に設けられている貫通穴を通して反対側に突出させることにより、制御基板の端子台に直接接続することができる。従って、仕切り壁の有無に関係なく、ＰＴＣヒータと制御基板とを容易に電気的に結線することができる。

さらに、本発明の熱媒体加熱装置は、上記の熱媒体加熱装置において、前記端子は、前記貫通穴に設置されるグロメットを介して位置決め可能とされていることを特徴とする。

本発明によれば、端子が、貫通穴に設置されるグロメットを介して位置決め可能とされているため、ＰＴＣヒータの電極板から延長されている端子を仕切り壁に設けられている貫通穴を通して反対側に突出させる際、貫通穴に設置されるグロメットを介して位置決めすることができる。従って、制御基板の端子台に対して位置ずれが生じないように端子を位置合わせすることができ、その接続作業を容易化することができる。

さらに、本発明の熱媒体加熱装置は、上記の熱媒体加熱装置において、前記ケーシングは、内底面に対して前記熱交換エレメントが熱交押え部材を介して押圧されるように締め付け固定されるロアケーシングと、前記熱媒体出・入口路および前記接続部が設けられるアッパケーシングとから構成され、前記アッパケーシングの内面と前記熱交押え部材の上面との間に、前記制御基板が配設され、前記熱交押え部材に、前記扁平熱交チューブの前記出・入口ヘッダ部と連通する貫通穴が設けられるとともに、該貫通穴と前記アッパケーシング側に設けられている前記熱媒体出・入口路とを連通接続する継手部が一体に設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、ケーシングが、内底面に対して熱交換エレメントが熱交押え部材を介して押圧されるように締め付け固定されるロアケーシングと、熱媒体出・入口路および接続部が設けられるアッパケーシングとから構成され、アッパケーシングの内面と熱交押え部材の上面との間に、制御基板が配設され、熱交押え部材に扁平熱交チューブの出・入口ヘッダ部と連通する貫通穴が設けられるとともに、該貫通穴とアッパケーシング側に設けられている熱媒体出・入口路とを連通接続する継手部が一体に設けられているため、ロアケーシングの内底面に対して熱交換エレメントを熱交押え部材により押圧して締め付け固定し、その熱交押え部材と熱媒体出・入口路および接続部が設けられているアッパケーシングの内面との間に制御基板を配設するとともに、熱交押え部材に設けられている継手部にアッパケーシング側の熱媒体出・入口路を連通接続することによって、ケーシング内に熱交換エレメントおよび制御基板を収容設置することができる。従って、電気的に結線が必要な熱交換エレメントのＰＴＣヒータ、制御基板およびハーネス接続部を互いに隣接して配設することができ、その間を電気的に結線する際の作業性を向上することができる。また、この構成の場合、熱交押え部材を締め付け固定するためのネジ等の収容スペースを確保する必要がなく、装置の高さ方向寸法をより小さくすることができる。

さらに、本発明の熱媒体加熱装置は、上記の熱媒体加熱装置において、前記ロアケーシングの前記内底面側には、前記熱交押え部材を締め付け固定する所定高さのボス部が４角部に一体成形されていることを特徴とする。

本発明によれば、ロアケーシングの内底面側に、熱交押え部材を締め付け固定する所定高さのボス部が４角部に一体成形されているため、この４角部のボス部に熱交押え部材を締め付け固定することによって、熱交換エレメントをロアケーシングの内底面に向け押圧して締め付け固定することができる。従って、熱交換エレメントを構成している扁平熱交チューブとＰＴＣヒータ間および複数枚の扁平熱交チューブの出・入口ヘッダ部間をそれぞれ密着させ、接触熱抵抗を低減して伝熱効率を向上することができるとともに、熱媒体の漏れを防止してその信頼性を向上することができる。

さらに、本発明の熱媒体加熱装置は、上述のいずれかの熱媒体加熱装置において、前記熱交押え部材に設けられている前記継手部は、その上面側に突出され、シール材を介して前記アッパケーシングに設けられている前記熱媒体出・入口路が嵌合接続される環状突出部により構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、熱交押え部材に設けられている継手部が、その上面側に突出され、シール材を介してアッパケーシング側に設けられている熱媒体出・入口路が嵌合接続される環状突出部により構成されているため、ロアケーシング上にアッパケーシングを被せ、両者を結合して一体化する際、熱交押え部材の上面から突出されている環状突出部に対してアッパケーシング側の熱媒体出・入口路を嵌合接続することによって、扁平熱交チューブの出・入口ヘッダ部と連通する熱媒体の循環流路を形成することができる。従って、熱交換エレメントを締め付け固定するロアケーシングとは別体であるアッパケーシング側に熱媒体出・入口路を設けた場合でも、熱交押え部材を中継部材として熱媒体の循環流路を複雑化することなく、比較的簡易に構成することができる。

さらに、本発明の熱媒体加熱装置は、上述のいずれかの熱媒体加熱装置において、前記制御基板は、コネクタを介して接続される２枚の第１制御基板と第２制御基板とから構成され、前記第１制御基板は、前記熱交押え部材の上面に固定設置され、前記ＰＴＣヒータを構成している電極板から延長されている端子が接続されるとともに、前記ＰＴＣヒータへの通電制御を行うパワートランジスタを含む制御回路が実装された制御基板とされ、前記第２制御基板は、前記アッパケーシングの内面に固定設置され、前記電源用ＨＶハーネスおよび前記制御用ＬＶハーネスが端子およびコネクタ等を介して接続が可能な制御基板とされていることを特徴とする。

本発明によれば、制御基板がコネクタを介して接続される２枚の第１制御基板と第２制御基板とから構成され、第１制御基板が、熱交押え部材の上面に固定設置され、ＰＴＣヒータを構成している電極板から延長されている端子が接続されるとともに、ＰＴＣヒータへの通電制御を行うパワートランジスタを含む制御回路が実装された制御基板とされ、第２制御基板が、アッパケーシングの内面に固定設置され、電源用ＨＶハーネスおよび制御用ＬＶハーネスが端子およびコネクタ等を介して接続可能な制御基板とされているため、ロアケーシング上にアッパケーシングを被せ、両者を結合して一体化する際、ロアケーシング側の熱交押え部材の上面に設置されている第１制御基板と、アッパケーシングの内面に設置されている第２制御基板とをコネクタを介して接続することにより、ロアケーシング側の電気機器とアッパケーシング側の電気機器とを電気的に結線することができる。従って、制御基板と電源用ＨＶハーネスおよび制御用ＬＶハーネスとの間、並びに制御基板とＰＴＣヒータとの間を含む電気系統の結線作業を容易化することができる。

さらに、本発明にかかる車両用空調装置は、空気流通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。

本発明によれば、空気流通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、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ため、空気流通路中に配設されている放熱器に供給する熱媒体を、より小型コンパクト化され、高性能化された上述の熱媒体加熱装置によって加熱し、供給することができる。従って、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とともに、車両用空調装置の空調性能、特に暖房性能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、ケーシングの熱媒体出・入口路が設けられている外面の側部スペースを利用して電源用ＨＶハーネスおよび制御用ＬＶハーネスの接続部を配設し、またそのケーシング内面の側部スペースを利用して制御基板を配設することによって、熱媒体出・入口路およびハーネスの接続部を含む装置の高さ方向寸法を小さくし、しかもハーネスの接続部と制御基板とを、ケーシングの同一面側の内外に互いに接近して配置することができるため、熱媒体加熱装置を小型コンパクト化し、車両に対する搭載性を向上することができるとともに、ハーネス類と制御基板とを接続する際の作業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、空気流通路中に配設されている放熱器に供給する熱媒体を、より小型コンパクト化され、高性能化された上述の熱媒体加熱装置によって加熱し、供給することができるため、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とともに、車両用空調装置の空調性能、特に暖房性能の向上を図ることができる。

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分解斜視図である。 図２に示す熱媒体加熱装置の平面図である。 図３のＡ−Ａ断面相当図である。 図３のＢ−Ｂ断面相当図である。 図４に示す制御基板上に実装されている発熱性電気部品の設置部位の部分縦断面図である。 図４に示す制御基板上に実装されている発熱性電気部品の設置部位の変形例の部分縦断面図である。 図４に示す仕切り壁上に設置される絶縁シートおよび制御基板の位置決め部位の部分縦断面図である。 本発明の第２実施形態に係る熱媒体加熱装置の縦断面相当図である。

［第１実施形態］
以下に、本発明の第１実施形態について、図１ないし図８を参照して説明する。
図１には、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の分解斜視図が示され、図３には、その平面図、図４には、図３のＡ−Ａ断面相当図、図５には、図３のＢ−Ｂ断面相当図が示されている。
熱媒体加熱装置１０は、底面および上面が開口され、内部に仕切り壁１２が設けられている四角形状をなすアルミダイキャスト製のケーシング１１を備えている。このケーシング１１の底面は、ネジ結合されるボトムプレート１３によって密閉され、上面は、ネジ結合されるアッパプレート１４によって密閉されるようになっている。

ケーシング１１には、仕切り壁１２の上面側（他面側）から上方に突設された後、更に側方に延長されている一対の熱媒体入口路１５および熱媒体出口路１６が一体に成形されており、この熱媒体出・入口路１５，１６は、仕切り壁１２を貫通して仕切り壁１２の底面側（一面側）に開口されている。仕切り壁１２には、後述する複数の端子２９を貫通するための貫通穴１７（図５参照）が一辺に沿って設けられているとともに、その底面側の４角部には、所定高さのボス部１８が一体に成形されている。このボス部１８は、後述する熱交押え部材３２を締め付け固定するためのものである。また、ケーシング１１の外周面には、熱媒体加熱装置１０の据え付け用ブラケット１９が着脱自在に設けられている。

ケーシング１１の仕切り壁１２の底面側（一面側）には、熱交換エレメント２０が組み込まれている。熱交換エレメント２０は、複数枚の扁平熱交チューブ２１と複数組のＰＴＣヒータ２６とを交互に多層に積層して構成されるものであり、ボス部１８にネジ３１を介して締め付け固定される板状の熱交押え部材３２によって、仕切り壁１２に対し押圧されるように締め付け固定され、互いに密着されるように設置されている。

扁平熱交チューブ２１は、アルミ合金製薄板をプレス成形した一対の成形プレートを重ね合わせてろう付けした厚さ数ｍｍ程度のチューブであり、一端側に入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３が設けられ、その入口ヘッダ部２２から延長されて他端側でＵターンし、出口ヘッダ部２３に至るＵターン流路を形成する扁平チューブ部２４を備えた構成とされている。扁平チューブ部２４のＵターン流路には、波形のインナーフィン（図示省略）が挿入されている。出・入口ヘッダ部２２，２３には、隣り合う扁平熱交チューブ２１の出・入口ヘッダ部２２，２３同士を連通する連通穴が設けられており、その連通穴周りは、Ｏリング等のシール材２５によりシールされるようになっている。

ＰＴＣヒータ２６は、ＰＴＣ素子２７とその両面に積層される一対の電極板２８とから構成されるものであり、板状で四角形状をなすように形成され、扁平熱交チューブ２１の扁平チューブ部２４間にサンドイッチ状に積層されるように構成されている。各電極板２８には、その一辺から延長され、上方にＬ字状に折り曲げ形成されている端子２９が設けられており、この端子２９は、仕切り壁１２の貫通穴１７を貫通して上方に延長されるように構成されている。また、ＰＴＣヒータ２６は、絶縁フィルムおよび熱伝導シート３０等を介して扁平チューブ部２４間に積層されるようになっている。

熱交換エレメント２０は、扁平熱交チューブ２１の出・入口ヘッダ部２２，２３が、仕切り壁１２を貫通して仕切り壁１２の底面側（一面側）に開口されている熱媒体出・入口路１５，１６と連通接続されるように、その接続部にＯリング等のシール材２５を介装することにより組み込まれている。ケーシング１１の底面側の開口部は、熱交換エレメント２０が組み込まれた後、ボトムプレート１３によって密閉されるようになっている。

ケーシング１１の仕切り壁１２の上面側（他面側）には、熱媒体出・入口路１５，１６の側部スペース（デッドスペース）を利用してＰＴＣヒータ２６に対する通電制御を行う制御基板３３が固定設置されている。制御基板３３は、ＰＴＣヒータ２６への通電を制御するＩＧＢＴ等の複数のパワートランジスタ（以下、発熱性電気部品３４という。）や制御回路が表面実装されたものであり、仕切り壁１２の上面に絶縁シート（フィルム）３５等を介して、ネジ３６で締め付け固定されている。制御基板３３上の発熱性電気部品（パワートランジスタ）３４は、熱交換エレメント２０の扁平熱交チューブ２１と接する仕切り壁１２をヒートシンクとして冷却可能とされている。なお、ここでの仕切り壁１２はアルミ合金製である。

発熱性電気部品３４は、制御基板３３の表面側に実装されており、発熱を裏面側の仕切り壁１２に放熱して冷却するため、図６あるいは図７に示す如く構成が採用されている。
制御基板３３の発熱性電気部品３４が設置されている部位に対応して、銅やアルミ等の高熱伝導性材からなる熱貫通部３７が表面側から裏面側に貫通して設けられ、該熱貫通部３７を介して発熱性電気部品３４の発熱が制御基板３３の裏面側に伝熱されるようにしている。しかして、この熱貫通部３７の制御基板３３の裏面からの引っ込み量や飛び出し量には、製造上のバラツキがあるため、熱貫通部３７が仕切り壁１２や熱伝導性の絶縁シート３５に正常に接触されるとの保証はなく、この場合、制御基板３３の放熱性や電気絶縁性は確保されない。

そこで、図６に示されるように、絶縁シート３５の熱貫通部３７と対応する部位に、複数の開口部３５Ａを設け、この開口部３５Ａに対して、絶縁性の熱伝導材料からなる熱伝導性液状ギャップ材（熱伝導絶縁体）３８を介装することにより、熱貫通部３７の製造上のバラツキを吸収して熱貫通部３７と仕切り壁１２とが電気絶縁性を保持したままで確実に熱的に接続される構成とし、伝熱経路を形成している。この絶縁性を有する熱伝導性液状ギャップ材３８としては、例えば熱伝導性シリコーンエラストマーであって、シリコーンをベース樹脂とし、芯材および充填材としてファイバーグラス、アルミナ等を用いたもので、固形状のもの、液状から硬化されるもの等が知られ、液状から硬化した後、あるいは固形状の状態で形状追従性弾性体として機能するものである。

また、本実施形態では、液状から硬化される熱伝導性液状ギャップ材３８を使用することを前提に、絶縁シート３５に開口部３５Ａを設け、この開口部３５Ａの面積を熱貫通部３７の面積よりも大きくすることにより、仕切り壁１２、制御基板３３および絶縁シート３５等が寸法公差の集積により相対的に位置ずれしたとしても、開口部３５Ａ内に介装された熱伝導性液状ギャップ材３８と熱貫通部３７とが確実に対応されるようにしている。この場合、絶縁シート３５は、熱伝導性を有する必要がなく、電気絶縁性を有する絶縁専用の高硬度のシート、例えばポリイミドフィルム等のシートを用いることができる。

なお、上記本実施形態では、絶縁シート３５に開口部３５Ａを設け、その開口部３５Ａに熱伝導性液状ギャップ材３８を充填する構成としているが、熱伝導性液状ギャップ材３８の代わりに、図７に示されるように、絶縁シート３５と制御基板３３との間の熱貫通部３７に対応する部位に、その製造上のバラツキを吸収して伝熱できるように低硬度の絶縁性熱伝導シート（熱伝導絶縁体）３９を介装した構成としてもよい。この低硬度の絶縁性熱伝導シート（熱伝導絶縁体）３９としては、上記バラツキに対応して変形可能な柔らかい低硬度のシリコーンシート等を用いることができる。なお、この場合、熱伝導性の絶縁シート３５に、開口部３５Ａを設ける必要はない。

さらに、制御基板３３は、上記のように、仕切り壁１２の上面側（他面側）に絶縁シート３５を介して複数個のネジ３６で締め付け固定されているが、制御基板３３および絶縁シート３５は、仕切り壁１２の上面に位置決めして組み込まれることが望ましく、図８に示されるように、仕切り壁１２の上面の複数箇所に上方に突出する突起４０を設けるとともに、この突起４０に嵌合する位置決め用の嵌合穴３５Ｂ，３３Ａを、それぞれ絶縁シート３５および／または制御基板３３側に設けた構成としている。これによって、制御基板３３側の熱貫通部３７の位置と、放熱用の熱伝導性液状ギャップ材３８とを確実に対応させて組み立てられるようにしている。

制御基板３３には、一辺側に二又状に分岐された電源用ＨＶハーネス４１の先端端子４２が接続される複数の端子台４３および制御用ＬＶハーネス４４が接続される図示省略のコネクタ等が設けられるとともに、電極板２８から延長されている端子２９がネジ４５を介して直接接続される複数の端子台４６が直列に並設されている。電極板２８から延長されている複数の端子２９は、グロメット４７に貫通され、グロメット４７が仕切り壁１２の貫通穴１７に嵌合されることにより、複数の端子台４６に対して位置決めされるように構成されている。

ケーシング１１の上面側の開口部は、仕切り壁１２上に制御基板３３を固定設置するとともに、その制御基板３３の端子台４６に電極板２８から延長されている端子２９をネジ４５によりネジ止め接続し、更にアッパプレート１４側から延びている電源用ＨＶハーネス４１および制御用ＬＶハーネス４４を端子台４３およびコネクタに接続した後、アッパプレート１４によって密閉されるようになっている。

アッパプレート１４は、その上面の熱媒体出・入口路１５，１６が延長されている方向と反対側のスペースに、電源用ＨＶハーネス４１および制御用ＬＶハーネス４４の接続部４８，４９が設けられたものであり、電源および上位制御装置（ＥＣＵ）からの図示省略のケーブルまたはハーネスが接続可能とされている。この接続部４８，４９を経て入力された電力または信号は、ＨＶハーネス４１およびＬＶハーネス４４を介して制御基板３３に入力され、制御基板３３を介してＰＴＣヒータ２６に印加されるようになっている。

以上の熱媒体加熱装置１０において、ケーシング１１の熱媒体入口路１５から流入した熱媒体は、熱交換エレメント２０を構成する複数枚の扁平熱交チューブ２１の入口ヘッダ部２２を経て扁平チューブ部２４に流通し、扁平チューブ部２４のＵターン流路内を流通する間に、ＰＴＣヒータ２６によって加熱、昇温され、出口ヘッダ部２３に流出し、そこから熱媒体出口路１６を経て外部に送り出される流路を流通する構成とされている。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、暖房用に供されるようになっている。

一方、ＰＴＣヒータ２６には、アッパプレート１４の接続部４８に接続された電源用ＨＶハーネス４１からの電力が制御基板３３を介して印加される。制御基板３３には、接続部４９に接続された制御用ＬＶハーネス４４を介して制御信号が入力されるようになっており、制御回路およびＩＧＢＴ等の複数個のパワートランジスタで構成された切替え回路を介して複数組のＰＴＣヒータ２６に印加する電力を切替え制御し、加熱量をコントロールしている。この際、発熱性電気部品（パワートランジスタ）３４で発生した熱は、アルミダイキャスト製とされているケーシング１１の仕切り壁１２に熱伝導され、該仕切り壁１２をヒートシンクとし、扁平熱交チューブ２１内を流れる熱媒体を冷熱源に冷却されるようになっている。

つまり、制御基板３３の表面に実装されている発熱性電気部品３４の発熱は、熱貫通部３７を介して制御基板３３の裏面側に伝熱され、この熱貫通部３７と接触されている熱伝導性液状ギャップ材３８あるいは低硬度の絶縁性熱伝導シート３９等の熱伝導絶縁体および熱伝導性の絶縁シート３５を介してヒートシンクである仕切り壁１２に放熱されることによって、発熱性電気部品３４が扁平熱交チューブ２１内を流れる熱媒体により冷却されている。

一方、ＰＴＣヒータ２６の発熱は、熱伝導シート３０等を介して複数枚の扁平熱交チューブ２１に伝熱され、その内部を流れる熱媒体の加熱に供される。ここで、各ＰＴＣヒータ２６と扁平熱交チューブ２１とは、熱交押え部材３２を介して押圧されることにより密着されているため、その間の接触熱抵抗が低減され、伝熱効率が向上される。従って、効率よく熱媒体を加熱することができ、熱媒体加熱装置１０の高性能化、小型コンパクト化を図ることができる。

また、熱交押え部材３２の締め付けによって、各扁平熱交チューブ２１の出・入口ヘッダ部２２，２３の連通穴周りに介装されているＯリング等のシール材２４を確実に密着させることができる。このため、各扁平熱交チューブ２１の出・入口ヘッダ部２２，２３周りのシール性を確保し、熱媒体の漏れを確実に防止することができ、熱媒体加熱装置１０の品質および信頼性を高めることができる。

さらに、本実施形態では、ケーシング１１の熱媒体出・入口路１５，１６が設けられている面と同一面側の外面に、電源用ＨＶハーネス４１および制御用ＬＶハーネス４４の接続部４８，４９が設けられているとともに、ケーシング１１の接続部４８，４９が設けられている面と同一面側の内部に、ＰＴＣヒータ２６への通電を制御する制御基板３３が配設された構成とされている。このため、ケーシング１１の熱媒体出・入口路１５，１６が設けられている外面の側部スペースを利用して電源用ＨＶハーネス４１および制御用ＬＶハーネス４４等の接続部４８，４９を配設し、また、そのケーシング１１内面の側部スペースを利用して制御基板３３を配設することができる。

これによって、熱媒体出・入口路１５，１６およびハーネスの接続部４８，４９を含む熱媒体加熱装置１０の高さ方向寸法を小さくでき、しかもハーネスの接続部４８，４９と制御基板３３とをケーシング１１の同一面側の内外に接近して配置することが可能となることから、熱媒体加熱装置１０を小型コンパクト化し、車両に対する搭載性を向上することができるとともに、ハーネス４１，４４等と制御基板３３とを接続する際の作業性を向上することができる。

また、ケーシング１１の内部に仕切り壁１２が設けられた構成とされており、その仕切り壁１２の一面側に対して、熱交換エレメント２０が熱交押え部材３２により押圧されて締め付け固定され、その外側がボトムプレート１３で密閉されるとともに、仕切り壁１２の他面側に、制御基板３３が設置され、その外側が接続部４８，４９を備えたアッパプレート１４で密閉されるようになっている。

このため、内部に仕切り壁１２が設けられているケーシング１１に対し、仕切り壁１２を挟んでその一面側に熱交換エレメント２０を締め付け固定するとともに、他面側に制御基板３３を設置し、その両側をボトムプレート１３およびアッパプレート１４で密閉することによって、ケーシング１１内部に熱交換エレメント２０および制御基板３３を収容設置することができる。従って、電気的に結線が必要な熱交換エレメント２０のＰＴＣヒータ２６、制御基板３３およびハーネス接続部４８，４９をそれぞれ隣接して配設することができ、その間の電気的な結線作業を容易化し、作業性を向上することができる。

さらに、制御基板３３にＰＴＣヒータ２６を制御する発熱性電気部品３４を含む制御回路が実装され、発熱性電気部品３４が仕切り壁１２をヒートシンクとして冷却可能に実装されている。このため、仕切り壁１２の他面側に設置される制御基板３３に実装されているＩＧＢＴ等のパワートランジスタからなる発熱性電気部品３４を、仕切り壁１２の一面側に締め付け固定されている熱交換エレメント２０を冷却源とする仕切り壁１２をヒートシンクとして効率よく冷却することができる。従って、発熱性電気部品３４を含む制御基板３３の熱に対する冷却性能の信頼性を確保することができ、その動作を安定化することができる。

また、制御基板３３には、発熱性電気部品３４の表面実装位置に対応して表裏面に貫通されている高熱伝導性材からなる熱貫通部３７が設けられており、この熱貫通部３７を介して発熱性電気部品３４が仕切り壁１２をヒートシンクに冷却可能とされているため、制御基板３３に表面実装されている発熱性電気部品３４からの発熱を、銅等の高熱伝導性材からなる熱貫通部３７を介して裏面側に伝熱し、更に熱貫通部３７からヒートシンクである仕切り壁１２へと伝熱することにより、熱交換エレメント２０を冷却源とする仕切り壁１２を介して効率よく冷却することができ、従って、発熱性電気部品３４を含む制御基板３３の耐熱特性を向上し、その動作を安定化することができる。

また、本実施形態では、制御基板３３の熱貫通部３７と仕切り壁１２との間に、熱伝導性液状ギャップ材３８、低硬度の絶縁性熱伝導シート３９等の熱伝導性絶縁体を介装した構成としている。このため、熱貫通部３７の制御基板３３裏面からの引っ込み量や飛び出し量に製造上バラツキがあったとしても、そのバラツキに関係なく、発熱性電気部品３４の発熱を熱貫通部３７および熱伝導性液状ギャップ材３８、低硬度の絶縁性熱伝導シート３９等の熱伝導性絶縁体を介して、確実に仕切り壁１２に伝熱し、該仕切り壁１２をヒートシンクとして発熱性電気部品３４を冷却することができる。従って、発熱性電気部品３４を表面実装した制御基板３３の放熱性および電気絶縁性を確保し、熱媒体加熱装置１０の品質を安定、向上することができる。

さらに、制御基板３３は、仕切り壁１２の上面に絶縁シート３５を介して配設され、該絶縁シート３５に、熱伝導性液状ギャップ材３８が介装される部位に対応して開口部３５Ａが設けられた構成とされているため、熱伝導性液状ギャップ材３８を絶縁シート３５の開口部３５Ａ内に充填あるいは配置して制御基板３３を組み付けることにより、制御基板３３側の熱貫通部３７と熱伝導性液状ギャップ材３８とを対応させ、熱貫通部３７の引っ込み量や飛び出し量に関係なく、発熱性電気部品３４からの発熱を熱貫通部３７および熱伝導性液状ギャップ材３８を介して直接仕切り壁１２へと放熱することができる。

また、熱伝導性液状ギャップ材３８として固形状のものではなく、液状から硬化されるものを用いても、それを開口部３５Ａ内に充填し、保持することができる。従って、発熱性電気部品３４からの放熱経路を確実に確保し、その冷却性能を高めることができる。この場合、絶縁シート３５を絶縁専用の高硬度のシート、例えばポリイミドフィルム等のシートとしてもよく、コスト低減を図ることができる。更に、開口部３５Ａの面積を熱貫通部３７の面積よりも大きくしておくことにより、仕切り壁１２、制御基板３３、絶縁シート３５等が寸法公差の集積により相互に位置ずれしたとしても、熱貫通部３７と熱伝導性液状ギャップ材３８とを確実に対応させることができ、発熱性電気部品３４からの放熱経路を確実に形成し、その冷却性能を向上することができる。

さらに、本実施形態では、仕切り壁１２の上面に複数個の突起４０を設け、この突起４０に、絶縁シート３５および／または制御基板３３側の嵌合穴３５Ｂ，３３Ａを嵌合することにより、絶縁シート３５および／または制御基板３３を位置決め可能としている。このため、絶縁シート３５および／または制御基板３３を組み付ける際、仕切り壁１２側の突起４０に、絶縁シート３５および／または制御基板３３側の嵌合穴３５Ｂ，３３Ａを嵌合することにより、各々を確実に位置決めして組み付けることができる。従って、制御基板３３側の熱貫通部３７の位置と、放熱用の熱伝導性液状ギャップ材３８とを確実に対応させることができ、組み立て精度および組み付け作業性の向上を図ることができる。

また、上記仕切り壁１２の少なくともヒートシンクとされる部位が、アルミ合金製とされているため、制御基板３３上に実装されている発熱性電気部品３４の発熱を、熱貫通部３７、絶縁シート３５および／または熱伝導性液状ギャップ材３８、低硬度の絶縁性熱伝導シート３９等の熱伝導絶縁体を介して熱伝導性が良好でかつ軽量なアルミ合金製とされている仕切り壁１２に伝熱し、熱交換エレメント２０を冷却源とする仕切り壁１２に放熱することによって、発熱性電気部品３４を冷却することができる。従って、仕切り壁１２をヒートシンクに、制御基板３３に表面実装されている発熱性電気部品３４の冷却性能を高めることができ、耐熱性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。

さらに、本実施形態では、仕切り壁１２の一面側に、熱交押え部材３２を締め付け固定する所定高さのボス部１８が４角部に一体成形されている。この４角部のボス部１８に熱交押え部材３２をネジ３１で締め付け固定することにより、熱交換エレメント２０をケーシング１１の仕切り壁１２に向け押圧して締め付け固定することができる。このため、熱交換エレメント２０を構成している扁平熱交チューブ２１とＰＴＣヒータ２６間および複数枚の扁平熱交チューブ２１の出・入口ヘッダ部２２，２３間をそれぞれ密着させ、接触熱抵抗を低減して伝熱効率を向上することができるとともに、熱媒体の漏れを防止してその信頼性を向上することができる。

また、熱媒体の出・入口路１５，１６は、仕切り壁１２の上面側（他面側）から延長されており、仕切り壁１２を貫通して熱交換エレメント２０が固定設置される底面側（一面側）に開口され、扁平熱交チューブ２１の出・入口ヘッダ部２２，２３と連通可能とされているため、仕切り壁１２の一面側に組み込まれる熱交換エレメント２０の扁平熱交チューブ２１の出・入口ヘッダ部２２，２３を、その連通穴周りにシール材２５を介して仕切り壁１２の開口と連通することにより、ケーシング１１側の熱媒体出・入口路１５，１６と連通接続することができる。従って、熱媒体出・入口路１５，１６を仕切り壁１２から延長した構成としても、１つのシール材２５を介して扁平熱交チューブ２１の出・入口ヘッダ部２２，２３と連通することができ、熱媒体の循環流路を複雑化することなく、簡易に構成することができる。

また、仕切り壁１２には、ＰＴＣヒータ２６を構成する電極板２８から延長されている端子２９を貫通する貫通穴１７が設けられ、端子２９が仕切り壁１２を挟んでその他面側に配設されている制御基板３３の端子台４６に接続可能とされている。このため、制御基板３３と熱交換エレメント２０とを仕切り壁１２を挟んで反対面側に配設としても、ＰＴＣヒータ２６を構成する電極板２８から延長されている端子２９を、仕切り壁１２に設けられている貫通穴１７を通して反対側に突出させることによって、制御基板３３の端子台４６に直接接続することができる。従って、仕切り壁１２の有無に関係なく、ＰＴＣヒータ２６と制御基板３３とを容易に電気的に結線することができる。

さらに、上記端子２９が、貫通穴１７に嵌合設置されるグロメット４７に貫通され、該グロメット４７を介して位置決め可能とされている。このため、ＰＴＣヒータ２６の電極板２８から延長されている端子２９を仕切り壁１２に設けられている貫通穴１７を通して反対側に突出させる際、貫通穴１７に設置されるグロメット４７を介して位置決めすることができる。従って、制御基板３３の端子台４６に対して位置ずれが生じないように端子２９を位置合わせすることができ、その接続作業を容易化することができる。

また、本実施形態の車両用空調装置１によれば、空気流通路２中に配設されている放熱器６に供給する熱媒体を、より小型コンパクト化され、高性能化された上記の熱媒体加熱装置１０によって加熱し、供給することができる。このため、車両に対する空調装置１の搭載性を向上することができるとともに、車両用空調装置１の空調性能、特に暖房性能の向上を図ることができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、図９を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第１実施形態に対してケーシングの構成、熱交換エレメント２０の押圧構成、制御基板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、ケーシング５１は、アルミダイカスト製の半割構造のロアケーシング５２とアッパケーシング５３とからなり、それを一体に結合して構成されるケーシング５１とされている。

アッパケーシング５３には、一端が内部側に下向きに突出され、他端側が上方に突設された後、更に側方に延長されている一対の熱媒体入口路５５および熱媒体出口路５６が一体に成形されている。また、アッパケーシング５３の熱媒体出・入口路５５，５６が延長されている方向と反対側の上面スペースには、電源用ＨＶハーネス４１および制御用ＬＶハーネス４４の接続部４８，４９が設けられた構成とされている。

ロアケーシング５２には、複数枚の扁平熱交チューブ２１と複数組のＰＴＣヒータ２６とが交互に多層に積層された構成の熱交換エレメント２０が、内底面上に積層されて収容設置されるようになっている。この熱交換エレメント２０は、ロアケーシング５２内の４角部に一体成形されている所定高さのボス部５４にネジ３１を介して締め付け固定される熱交押え部材３２により、ロアケーシング５２の内底面に向けて押圧され、締め付け固定されるようになっている。

熱交押え部材３２は、アルミ合金製の板材で構成され、その一端側には、Ｏリング等のシール材５７を介して熱媒体出・入口路５５，５６が嵌合接続される継手部５８が一体に設けられている。この継手部５８は、熱交押え部材３２の上面から上方に突出された環状突出部（継手部５８）とされており、扁平熱交チューブ２１の出・入口ヘッダ部２２，２３と連通する連通穴５９が設けられ、その外周にシール材５７を介してアッパケーシング５３に設けられている熱媒体出・入口路５５，５６が嵌合接続されるようになっている。

アッパケーシング５３内における熱媒体出・入口路５５，５６の側部スペースには、制御基板が、２枚の第１制御基板３３−１と第２制御基板３３−２とに分割され、上下に配設されている。第１制御基板３３−１は、発熱性電気部品３４であるＩＧＢＴ等のパワートランジスタや制御回路等が実装されたものであり、熱交押え部材３２の上面のネジを介して固定設置され、パワートランジスタの発熱が熱交押え部材３２を介して熱交換エレメント２０に放熱される構成とされている。この第１制御基板３３−１には、第１実施形態と同様、ＰＴＣヒータ２６の電極板２８から延長されている端子２９が端子台４６に直接接続されるようになっている。

第２制御基板３３−２は、アッパケーシング５３の内面にネジを介して固定設置され、電源用ＨＶハーネス４１がトップ型端子（図示省略）を介して接続されるとともに、制御用ＬＶハーネス４４がコネクタ（図示省略）を介して接続されるように構成されている制御基板であり、この第２制御基板３３−２と第１制御基板３３−１とは、互いにコネクタを介して接続可能な構成とされている。

以上のように、本実施形態によれば、ケーシング５１が、内底面に対し熱交換エレメント２０が熱交押え部材３２を介して押圧されるように締め付け固定されるロアケーシング５２と、熱媒体出・入口路５５，５６およびハーネス４１，４４の接続部４８，４９が設けられるアッパケーシング５３とから構成されており、アッパケーシング５３の内面と熱交押え部材３２の上面との間の側部スペース（デッドスペース）に、２枚の第１制御基板３３−１および第２制御基板３３−２が配設され、更に熱交押え部材３２に扁平熱交チューブ２１の出・入口ヘッダ部２２，２３と連通する貫通穴５９が設けられるとともに、該貫通穴５９とアッパケーシング５１側に設けられている熱媒体出・入口路５５，５６とを連通接続する継手部５８が一体に設けられた構成とされている。

このため、ロアケーシング５２の内底面に対して熱交換エレメント２０を熱交押え部材３２により押圧して締め付け固定し、その熱交押え部材３２と熱媒体出・入口路５５，５６およびハーネスの接続部４８，４９が設けられているアッパケーシング５３の内面との間に２枚の第１制御基板３３−１および第２制御基板３３−２を配設するとともに、熱交押え部材３２に設けられている継手部５８にアッパケーシング５３側に設けられている熱媒体出・入口路５５，５６を連通接続することによって、ケーシング５１内に熱交換エレメント２０および第１，第２制御基板３３−１，３３−２を収容設置することができる。

従って、電気的に結線が必要な熱交換エレメント２０のＰＴＣヒータ２６、第１，第２制御基板３３−１，３３−２およびハーネスの接続部４８，４９を互いに隣接して配設することができ、その間を電気的に結線する際の作業性を向上することができる。また、この構成の場合、熱交押え部材３２を締め付け固定するためのネジ３１等の収容スペースを確保する必要がなく、熱媒体加熱装置１０の高さ方向寸法を、その寸法分だけ小さくすることができる。

また、ロアケーシング５２の内底面には、熱交押え部材３２を締め付け固定する所定高さのボス部５４が４角部に一体成形されているため、このボス部５４に熱交押え部材３２を締め付け固定することによって、熱交換エレメント２０をロアケーシング５２の内底面に向け押圧して締め付け固定することができる。従って、熱交換エレメント２０を構成している扁平熱交チューブ２１とＰＴＣヒータ２６間および複数枚の扁平熱交チューブ２１の出・入口ヘッダ部２２，２３間をそれぞれ密着させ、接触熱抵抗を低減して伝熱効率を向上することができるとともに、熱媒体の漏れを防止してその信頼性を向上することができる。

また、熱交押え部材３２に設けられている継手部５８は、上面側に突出され、シール材５７を介してアッパケーシング５３側に設けられている熱媒体出・入口路５５，５６が嵌合接続される環状突出部とされている。このため、ロアケーシング５２上にアッパケーシング５３を被せ、両者を結合して一体化する際、熱交押え部材３２の上面から突出されている環状突出部（継手部５８）に対してアッパケーシング５３側に設けられている熱媒体出・入口路５５，５６を嵌合接続することによって、扁平熱交チューブ２１の出・入口ヘッダ部２２，２３と連通する熱媒体の循環流路を形成することができる。従って、熱交換エレメント２０を締め付け固定するロアケーシング５２とは別体であるアッパケーシング５３側に熱媒体出・入口路５５，５６を設けた場合でも、熱交押え部材３２を中継部材として熱媒体の循環流路を複雑化することなく、比較的簡易に構成することができる。

さらに、本実施形態では、制御基板がコネクタを介して接続される２枚の第１制御基板３３−１と第２制御基板３３−２とから構成され、第１制御基板３３−１が、熱交押え部材３２の上面に固定設置され、ＰＴＣヒータ２６を構成している電極板２８から延長されている端子２９が接続されるとともに、ＰＴＣヒータ２６への通電制御を行う発熱性電気部品（パワートランジスタ）３４を含む制御回路が実装された制御基板とされ、第２制御基板３３−２が、アッパケーシング５３の内面に固定設置され、電源用ＨＶハーネス４１および制御用ＬＶハーネス４４が端子およびコネクタを介して接続可能な制御基板とされている。

このため、ロアケーシング５２上にアッパケーシング５３を被せ、両者を結合して一体化する際、ロアケーシング５２側の熱交押え部材３２の上面に設置されている第１制御基板３３−１と、アッパケーシング５３の内面に設置されている第２制御基板３３−２とをコネクタを介して接続することにより、ロアケーシング５２側の電気機器とアッパケーシング５３側の電気機器とを電気的に結線することができる。従って、第１制御基板３３−１および第２制御基板３３−２と、電源用ＨＶハーネス４１および制御用ＬＶハーネス４４との間、並びにこの第１および第２制御基板３３−１，３３−２と、ＰＴＣヒータ２６との間を含む電気系統の結線作業を容易化することができる。

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、複数枚の扁平熱交チューブ２１を多層に積層し、各々の間に複数組のＰＴＣヒータ２６を組み込んだ構成としているが、この扁平熱交チューブ２１およびＰＴＣヒータ２６は、熱媒体加熱装置１０の能力に合せて適宜増減されるものであることは云うまでもない。

また、各扁平熱交チューブ２１については、チューブの一端側に入口ヘッダ部２２および出口ヘッダ部２３が並設され、その間にＵターン流路が形成されているチューブについて説明したが、一端側に入口ヘッダ部、他端側に出口ヘッダ部が設けられているチューブとしてもよいことは云うまでもない。この場合、ケーシング側に設けられる熱媒体出・入口路も出・入口ヘッダ部に対応して左右に振り分けて設けられることになる。

さらに、上記した実施形態では、ケーシング１１，５１をアルミダイカスト製とした例について説明したが、ケーシング１１，５１は、ＰＰＳ等の樹脂材製としてもよい。この場合、第１実施形態における仕切り壁１２ついては、少なくともヒートシンクを構成する部位をアルミ合金製の板材等で構成すればよい。

１ 車両用空調装置
２ 空気流通路
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
１２ 仕切り壁
１３ ボトムプレート
１４ アッパプレート
１５ 熱媒体入口路
１６ 熱媒体出口路
１７ 貫通穴
１８ ボス部
２０ 熱交換エレメント
２１ 扁平熱交チューブ
２２ 入口ヘッダ部
２３ 出口ヘッダ部
２４ 扁平チューブ部
２６ ＰＴＣヒータ
２８ 電極板
２９ 端子
３２ 熱交押え部材
３３ 制御基板
３３Ａ 嵌合穴
３３−１ 第１制御基板
３３−２ 第２制御基板
３４ 発熱性電気部品（パワートランジスタ）
３５ 絶縁シート
３５Ａ 開口部
３５Ｂ 嵌合穴
３７ 熱貫通部
３８ 熱伝導性液状ギャップ材（熱伝導絶縁体）
３９ 低硬度の絶縁性熱伝導シート（熱伝導絶縁体）
４０ 突起
４１ 電源用ＨＶハーネス
４４ 制御用ＬＶハーネス
４６ 端子台
４７ グロメット
４８，４９ ハーネスの接続部
５１ ケーシング
５２ ロアケーシング
５３ アッパケーシング
５４ ボス部
５５ 熱媒体入口路
５６ 熱媒体出口路
５７ シール材
５８ 継手部（環状突出部）
５９ 貫通穴

Claims (18)

1. 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、
   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複数組のＰＴＣヒータと、を備え、
   前記扁平熱交チューブおよび前記ＰＴＣヒータが交互に多層に積層されて構成された熱交換エレメントが、前記出・入口ヘッダ部と連通する熱媒体出・入口路を備えたケーシング内に締め付け固定されている熱媒体加熱装置であって、
   前記ケーシングの前記熱媒体出・入口路が設けられている面と同一面側の外面に、電源用ＨＶハーネスおよび制御用ＬＶハーネスの接続部が設けられているとともに、前記ケーシングの前記接続部が設けられている面と同一面側の内部に、前記ＰＴＣヒータへの通電を制御する制御基板が配設されていることを特徴とする熱媒体加熱装置。
2. 前記ケーシングには、内部に仕切り壁が設けられており、
   該仕切り壁の一面側に対して、前記熱交換エレメントが熱交押え部材により押圧されて締め付け固定され、その外側がボトムプレートで密閉されているとともに、
   前記仕切り壁の他面側に、前記制御基板が設置され、その外側が前記接続部を備えたアッパプレートで密閉されていることを特徴とする請求項１に記載の熱媒体加熱装置。
3. 前記制御基板には、前記ＰＴＣヒータを制御する発熱性の電気部品を含む制御回路が実装され、前記発熱性電気部品は、前記仕切り壁をヒートシンクとして冷却可能に実装されていることを特徴とする請求項２に記載の熱媒体加熱装置。
4. 前記制御基板には、前記ＰＴＣヒータを制御する発熱性の電気部品を含む制御回路が表面実装され、前記発熱性電気部品の実装位置に対応して両面に貫通されている高熱伝導性材からなる熱貫通部が設けられており、該熱貫通部を介して前記発熱性電気部品が前記仕切り壁をヒートシンクに冷却可能とされていることを特徴とする請求項２または３に記載の熱媒体加熱装置。
5. 前記制御基板の前記熱貫通部と前記仕切り壁との間に、熱伝導性液状ギャップ材、低硬度の絶縁性熱伝導シート等の熱伝導絶縁体が介装されていることを特徴とする請求項４に記載の熱媒体加熱装置。
6. 前記制御基板は、前記仕切り壁の上面に絶縁シートを介して配設され、前記絶縁シートには、前記熱伝導性液状ギャップ材が介装される部位に対応して開口部が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の熱媒体加熱装置。
7. 前記開口部の面積は、前記熱貫通部の面積よりも大きくされていることを特徴とする請求項６に記載の熱媒体加熱装置。
8. 前記仕切り壁の上面には、複数個の突起が設けられ、前記絶縁シートおよび／または前記制御基板に設けられている穴を前記突起に嵌合することにより、前記絶縁シートおよび／または前記制御基板が位置決め可能とされていることを特徴とする請求項６または７に記載の熱媒体加熱装置。
9. 前記仕切り壁の少なくともヒートシンクとされる部位は、アルミ合金製とされていることを特徴とする請求項３ないし８のいずれかに記載の熱媒体加熱装置。
10. 前記仕切り壁の前記一面側には、前記熱交押え部材を締め付け固定する所定高さのボス部が４角部に一体成形されていることを特徴とする請求項２ないし９のいずれかに記載の熱媒体加熱装置。
11. 前記熱媒体出・入口路は、前記仕切り壁の前記他面側から延長されており、該仕切り壁を貫通して前記熱交換エレメントが固定設置される前記一面側に開口され、前記扁平熱交チューブの前記出・入口ヘッダ部と連通可能とされていることを特徴とする請求項２ないし１０のいずれかに記載の熱媒体加熱装置。
12. 前記仕切り壁には、前記ＰＴＣヒータを構成する電極板から延長されている端子を貫通する貫通穴が設けられ、該端子が前記仕切り壁を挟んでその他面側に配設されている前記制御基板の端子台に接続可能とされていることを特徴とする請求項２ないし１１のいずれかに記載の熱媒体加熱装置。
13. 前記端子は、前記貫通穴に設置されるグロメットを介して位置決め可能とされていることを特徴とする請求項１２に記載の熱媒体加熱装置。
14. 前記ケーシングは、内底面に対して前記熱交換エレメントが熱交押え部材を介して押圧されるように締め付け固定されるロアケーシングと、前記熱媒体出・入口路および前記接続部が設けられるアッパケーシングとから構成され、
    前記アッパケーシングの内面と前記熱交押え部材の上面との間に、前記制御基板が配設され、
    前記熱交押え部材に、前記扁平熱交チューブの前記出・入口ヘッダ部と連通する貫通穴が設けられるとともに、該貫通穴と前記アッパケーシング側に設けられている前記熱媒体出・入口路とを連通接続する継手部が一体に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の熱媒体加熱装置。
15. 前記ロアケーシングの前記内底面側には、前記熱交押え部材を締め付け固定する所定高さのボス部が４角部に一体成形されていることを特徴とする請求項１４に記載の熱媒体加熱装置。
16. 前記熱交押え部材に設けられている前記継手部は、その上面側に突出され、シール材を介して前記アッパケーシングに設けられている前記熱媒体出・入口路が嵌合接続される環状突出部により構成されていることを特徴とする請求項１４または１５に記載の熱媒体加熱装置。
17. 前記制御基板は、コネクタを介して接続される２枚の第１制御基板と第２制御基板とから構成され、
    前記第１制御基板は、前記熱交押え部材の上面に固定設置され、前記ＰＴＣヒータを構成している電極板から延長されている端子が接続されるとともに、前記ＰＴＣヒータへの通電制御を行うパワートランジスタを含む制御回路が実装された制御基板とされ、
    前記第２制御基板は、前記アッパケーシングの内面に固定設置され、前記電源用ＨＶハーネスおよび前記制御用ＬＶハーネスが端子およびコネクタ等を介して接続が可能な制御基板とされていることを特徴とする請求項１４ないし１６のいずれかに記載の熱媒体加熱装置。
18. 空気流通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１７のいずれかに記載の熱媒体加熱装置とされていることを特徴とする車両用空調装置。
    

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