JP5951205B2 - 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

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。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。

特開２００８−７１０６号公報 特開２００８−５６０４４号公報

しかしながら、上記特許文献１に示されるものでは、隔壁により形成された加熱室にＰＴＣ加熱素子が挿入設置される構成とされている。このため、伝熱面となる隔壁間にＰＴＣ加熱素子を隔壁と密着性を保っ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ってしまい、伝熱効率が低くなるという課題があり、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、組み付けの作業性が著しく低下し、その工数が増加してしまう等の課題があった。

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で、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、複数枚の扁平熱交チューブとＰＴＣヒータとを多層に積層化してその間の接触熱抵抗を低減し、伝熱性能を向上するとともに、扁平熱交チューブとＰＴＣヒータとの組み付けを容易化し、小型軽量でかつ安価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、積層された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押圧して密着させる熱交押え部材と、を備え、前記各扁平熱交チューブは、一端部に前記入口ヘッダ部および前記出口ヘッダ部が並設され、他端部に熱媒体流れのＵターン部が形成されているとともに、前記扁平チューブ部が前記入口ヘッダ部から前記Ｕターン部を経て前記出口ヘッダ部に至るＵターン流路を形成し、前記Ｕターン部側の端部が積層方向に非拘束のチューブと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おり、更に各扁平熱交チューブが、一端部に入口ヘッダ部および出口ヘッダ部が並設され、他端部にＵターン部が形成されているとともに、扁平チューブ部が入口ヘッダ部からＵターン部を経て出口ヘッダ部に至るＵターン流路を形成し、Ｕターン部側の端部が積層方向に非拘束のチューブとされているため、複数枚の扁平熱交チューブの扁平チューブ部間にＰＴＣヒータを組み込んで積層する際、非拘束とされている扁平熱交チューブのＵターン部側の端部からＰＴＣヒータを挿入することにより、扁平チューブ部間に容易にＰＴＣヒータを組み込むことができる。
従って、扁平チューブ部間へのＰＴＣヒータの組み込み作業を容易化することができるとともに、出入口ヘッダ部でのチューブ間間隔をＰＴＣヒータ厚さ寸法相当とすることにより、扁平チューブ部およびＰＴＣヒータを密着させる時のチューブ湾曲によるチューブ付け根の応力集中を緩和することができる。
また、扁平チューブ部とＰＴＣヒータとの密着性を向上させるには、少なくとも扁平熱交チューブの扁平チューブ部を熱交押え部材により押圧すればよく、出入口ヘッダ部が押圧時に潰れないようにするために強度を高くする必要はなく、当該部の構造を簡素化することができるとともに、扁平熱交チューブとＰＴＣヒータ間の密着性を高め、その間の接触熱抵抗を低減することにより伝熱効率を向上し、熱媒体加熱装置を高性能化することができる。
特に、低負荷となる出口ヘッダ部側でのＰＴＣヒータの加熱能力を入口ヘッダ部側で有効利用できるため、一層高効率化することができる。
更に、複数枚の扁平熱交チューブが一端部に入口ヘッダ部および出口ヘッダ部が並設された片端ヘッダ構造とされているため、両端ヘッダ構造のものに比べチューブ長さ方向寸法を小さくでき、大型の熱媒体流通ボックス等を省略できること等と相俟って、熱媒体加熱装置の小型軽量化、低コスト化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に設けられている連通穴周りに、シール材が配設されていることを特徴とする。

本発明によれば、扁平熱交チューブの入口ヘッダ部および出口ヘッダ部に設けられている連通穴周りに、シール材が配設されているため、互いに積層された複数枚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を熱交押え部材で押圧することにより、出入口ヘッダ部の連通穴周りに配設されているシール材を確実に密着させて連通穴周りをシールすることができる。従って、出入口ヘッダ部からの熱媒体の漏えいを防止し、そのシール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、前記各扁平熱交チューブは、前記入口ヘッダ部および前記出口ヘッダ部と前記扁平チューブ部とが一体成形された一対の成形プレート部材を重ね合わせてロウ付けした扁平なチューブとされていることを特徴とする。

本発明によれば、各扁平熱交チューブが、入口ヘッダ部および出口ヘッダ部と扁平チューブ部とが一体に成形された一対のプレート部材を重ね合わせてロウ付けした扁平なチューブとされているため、扁平熱交チューブを一対の成形プレート部材を積層した薄い扁平なチューブとし、その間にＰＴＣヒータを多層に積層配設することによって、平面面積の小さい薄形構造の熱交換モジュールを構成することができる。従って、この熱交換モジュールの組み込みにより熱媒体加熱装置の小型軽量化、低コスト化を図ることができるとともに、ＰＴＣヒータの組み込み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、上述のいずれかの熱媒体加熱装置において、前記各扁平熱交チューブには、前記Ｕターン流路を形成している２流路間に熱遮断部が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、各扁平熱交チューブのＵターン流路を形成している２流路間に、熱遮断部が設けられているため、Ｕターン流路を形成している２流路内を流通する入口ヘッダ部近傍の温度が低い熱媒体と、ＰＴＣヒータにより加熱されて温度が高くなった出口ヘッダ部側の熱媒体との間の熱媒体間伝熱を、例えばスリット等によって構成される熱遮断部を介して遮断することができる。従って、熱媒体間での伝熱による熱ロスを低減し、熱媒体加熱装置を一段と高性能化することができる。

さらに、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、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、積層された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押圧して密着させる熱交押え部材と、を備え、前記各扁平熱交チューブは、一端部に前記入口ヘッダ部、他端部に前記出口ヘッダ部が設けられ、その間が前記扁平チューブ部とされているとともに、該扁平チューブ部のチューブ長手方向の少なくとも一辺側のチューブ間間隔が非組み立て状態において外方側に向って漸次拡大されたチューブと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おり、更に各扁平熱交チューブが、一端部に入口ヘッダ部、他端部に出口ヘッダ部が設けられ、その間が扁平チューブ部とされているとともに、該扁平チューブ部のチューブ長手方向の少なくとも一辺側のチューブ間間隔が非組み立て状態において外方側に向って漸次拡大されたチューブとされているため、複数枚の扁平熱交チューブの扁平チューブ部間にＰＴＣヒータを組み込んで積層する際、チューブ間間隔が非組み立て状態において外方側に向って漸次拡大されているチューブ長手方向の一辺側からＰＴＣヒータを挿入することにより、扁平チューブ部間に容易にＰＴＣヒータを組み込むことができる。従って、扁平チューブ部間へのＰＴＣヒータの組み込み作業を容易化することができるとともに、出入口ヘッダ部でのチューブ間間隔をＰＴＣヒータ厚さ寸法相当とすることにより、扁平チューブ部およびＰＴＣヒータを密着させる時のチューブ湾曲によるチューブ付け根の応力集中を緩和することができる。また、扁平チューブ部とＰＴＣヒータとの密着性を向上させるには、少なくとも扁平熱交チューブの扁平チューブ部を熱交押え部材により押圧すればよく、出入口ヘッダ部を押圧時に潰れないようにするために強度を高くする必要はなく、当該部の構造を簡素化することができるとともに、扁平熱交チューブとＰＴＣヒータ間の密着性を高め、その間の接触熱抵抗を低減することによって伝熱効率を向上し、熱媒体加熱装置を高性能化することができる。更に、複数枚の扁平熱交チューブとＰＴＣヒータとを多層に積層配設することにより平面面積を小さくでき、大型の熱媒体流通ボックス等を省略できること等と相俟って、熱媒体加熱装置の小型軽量化、低コスト化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、前記入口ヘッダ部および前記出口ヘッダ部は、チューブ長手方向の一辺側に偏位されて配設され、前記扁平チューブ部は、前記一辺側から他辺側に向ってチューブ間間隔が漸次拡大された構成とされていることを特徴とする。

本発明によれば、入口ヘッダ部および出口ヘッダ部が、チューブ長手方向の一辺側に偏位されて配設され、扁平チューブ部が、その一辺側から他辺側に向ってチューブ間間隔が漸次拡大された構成とされているため、ＰＴＣヒータが組み込まれる扁平チューブ部のチューブ間間隔を、チューブ長手方向の一辺側から他辺側に向ってチューブ幅方向全体にわたり漸次拡大させることができる。従って、複数枚の扁平熱交チューブの扁平チューブ部間に対してＰＴＣヒータをより挿入し易くし、ＰＴＣヒータの組み込み作業を更に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、小型軽量でかつ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、扁平熱交チューブとＰＴＣヒータとを交互に多層に積層して組み込めばよく、扁平チューブ部間へのＰＴＣヒータの組み込みを容易化することができるとともに、扁平チューブ部とＰＴＣヒータとの密着性を熱交押え部材の押圧により高めることができるため、扁平熱交チューブとＰＴＣヒータ間の密着性を高め、その間の接触熱抵抗を低減することによって伝熱効率を向上し、熱媒体加熱装置の高性能化を図ることができる。また、一端部に入口ヘッダ部および出口ヘッダ部が並設された扁平熱交チューブでは、低負荷となる出口ヘッダ部側でのＰＴＣヒータの加熱能力を入口ヘッダ部側で有効に利用できるため、一層高効率化することができる。更に、複数枚の扁平熱交チューブが一端部に入口ヘッダ部および出口ヘッダ部が並設された片端ヘッダ構造とされているため、両端ヘッダ構造のものに比べて扁平熱交チューブの長さ方向寸法を小さくすることができ、大型の熱媒体流通ボックス等を省略できること等と相俟って、熱媒体加熱装置の小型軽量化、低コスト化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の扁平チューブ部間にＰＴＣヒータを組み込んで積層する際、非拘束とされている扁平熱交チューブのＵターン部側の端部からＰＴＣヒータを挿入することによって、扁平チューブ部間に容易にＰＴＣヒータを組み込むことができるため、扁平チューブ部間へのＰＴＣヒータの組み込み作業を容易化することができるとともに、出入口ヘッダ部でのチューブ間間隔をＰＴＣヒータ厚さ寸法相当とすることによって、扁平チューブ部およびＰＴＣヒータを密着させる時のチューブ湾曲によるチューブ付け根の応力集中を緩和することができる。また、扁平チューブ部とＰＴＣヒータとの密着性を向上させるには、少なくとも扁平熱交チューブの扁平チューブ部を熱交押え部材により押圧すればよく、出入口ヘッダ部を押圧時に潰れないようにするために強度を高くする必要はなく、当該部の構造を簡素化することができるとともに、扁平熱交チューブとＰＴＣヒータ間の密着性を高め、その間の接触熱抵抗を低減することにより伝熱効率を向上し、熱媒体加熱装置を高性能化することができる。特に、低負荷となる出口ヘッダ部側でのＰＴＣヒータの加熱能力を入口ヘッダ部側で有効利用できるため、一層高効率化することができる。さらに、複数枚の扁平熱交チューブが一端部に入口ヘッダ部および出口ヘッダ部が並設された片端ヘッダ構造とされているため、両端ヘッダ構造のものに比べチューブ長さ方向寸法を小さくでき、大型の熱媒体流通ボックス等を省略できること等と相俟って、熱媒体加熱装置の小型軽量化、低コスト化を図ることができる。

また、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の扁平チューブ部間にＰＴＣヒータを組み込んで積層する際、チューブ間間隔が非組み立て状態において外方側に向って漸次拡大されているチューブ長手方向の一辺側からＰＴＣヒータを挿入することにより、扁平チューブ部間に容易にＰＴＣヒータを組み込むことができるため、扁平チューブ部間へのＰＴＣヒータの組み込み作業を容易化することができるとともに、出入口ヘッダ部でのチューブ間間隔をＰＴＣヒータ厚さ寸法相当とすることによって、扁平チューブ部およびＰＴＣヒータを密着させる時のチューブ湾曲によるチューブ付け根の応力集中を緩和することができる。また、扁平チューブ部とＰＴＣヒータとの密着性を向上させるには、少なくとも扁平熱交チューブの扁平チューブ部を熱交押え部材で押圧すればよく、出入口ヘッダ部を押圧時に潰れないようにするために強度を高くする必要はなく、当該部の構造を簡素化することができるとともに、扁平熱交チューブとＰＴＣヒータ間の密着性を高め、その間の接触熱抵抗を低減することによって伝熱効率を向上し、熱媒体加熱装置を高性能化することができる。さらに、複数枚の扁平熱交チューブとＰＴＣヒータとを多層に積層配設することにより平面面積を小さくでき、大型の熱媒体流通ボックス等を省略できること等と相俟って、熱媒体加熱装置の小型軽量化、低コスト化を図ることができる。

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対して供給される熱媒体を、小型軽量でかつ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平面視図（Ａ）と側面視図（Ｂ）である。 図２に示す熱媒体加熱装置に適用する扁平熱交チューブの平面図である。 図４に示す扁平熱交チューブの側面図である。 図４，５に示す扁平熱交チューブとＰＴＣヒータとの組み立て手順のイメージ図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）である。 図２に示す熱媒体加熱装置の扁平熱交チューブとＰＴＣヒータと熱交換状態の説明図（Ａ），（Ｂ）である。 本発明の第２実施形態に係る熱媒体加熱装置に適用する扁平熱交チューブの平面図である。 本発明の第３実施形態に係る熱媒体加熱装置に適用する扁平熱交チューブの平面図である。 図９に示す扁平熱交チューブとＰＴＣヒータとの組み立て手順のイメージ図（Ａ），（Ｂ）である。 本発明の第４実施形態に係る熱媒体加熱装置に適用する扁平熱交チューブの平面図である。 図１１に示す扁平熱交チューブとＰＴＣヒータとの組み立て手順のイメージ図（Ａ），（Ｂ）である。 本発明の第５実施形態に係る熱媒体加熱装置の扁平熱交チューブとＰＴＣヒータとの積層状態の側面図（Ａ）とその積層前の分解図（Ｂ）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７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とともに熱媒体循環回路１０Ａを構成し、熱媒体加熱装置１０により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、その熱媒体加熱装置１０の平面視図（Ａ）と側面視図（Ｂ）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（Ｂ）参照）と、ＩＧＢＴ等からなる複数個の半導体スイッチング素子１２（図３（Ｂ）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（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）１８ａ（図３（Ｂ）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、複数枚の扁平熱交チューブ１７、熱交押え部材１６および複数組の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、電極板１４、ＰＴＣ素子１８ａおよび後述の絶縁部材（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分割された構成とされており、上半部に位置するアッパケース１１ａ（図３（Ｂ）参照）と、下半部に位置するロアケース１１ｂとを備えている。また、アッパケース１１ａおよびロアケース１１ｂの内部には、ロアケース１１ｂの上方からロアケース１１ｂの開口部１１ｃにアッパケース１１ａを載置することによって、上記の制御基板１３、半導体スイッチング素子１２、電極板１４、熱交押え部材１６、積層された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るようになっている。

ロアケース１１ｂの下面には、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１１ｄ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１１ｅが一体に形成されている。ロアケース１１ｂは、その内部空間に収容される扁平熱交チューブ１７を形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。なお、アッパケース１１ａも、ロアケース１１ｂと同様の樹脂材料により成形されることが望ましい。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１１ｂ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１１ｆおよびＬＶハーネス用孔１１ｇ（図３（Ａ）参照）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および図３（Ｂ）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の順に順次積層されている。これらの扁平熱交チューブ１７は、図４および図５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。

各扁平熱交チューブ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が重ね合わされてロウ付けされたもので、入口ヘッダ部２１および出口ヘッダ部２２の厚さ方向寸法が、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、扁平熱交チューブ１７ｃ、１７ｂ、１７ａの順に積層したとき、図５に示されるように、扁平チューブ部２０間に所定寸法のチューブ間間隔Ｓが形成されるようになっている。このチューブ間間隔Ｓは、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が挿入可能な寸法に設定されている。

また、各扁平熱交チューブ１７は、順次積層されたとき、図５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。一方、Ｕターン部２３とされている各チューブの他端部は、積層方向において非拘束状態とされている。更に、各扁平熱交チューブ１７は、平面視した場合、図４の左右方向（以下、軸方向という。）に長くされた扁平な長方形状とされており、扁平熱交チューブ１７ｃ、１７ｂ、１７ａの順に積層され、後述するように基板サブアッセンブリ１５を介してロアケース１１ｂの内底面の方向に押圧されるようになっている。

さらに、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、そのチューブ間間隔Ｓ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（Ｂ）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、ＰＴＣ素子１８ａの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間にそれぞれ多層に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１つの端子１４ａが設けられている。この電極板１４に設けられている端子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。すなわち、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がずらされて設けられ、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を平行に配設し、熱交押え部材１６の上面に設置されているＩＧＢＴ等の複数個の半導体スイッチング素子１２を間に挟み込んでいるものである。制御基板１３と熱交押え部材１６は、例えば４本の基板サブアッセンブリ接続用ネジ１５ａで固定されており、これによって、基板サブアッセンブリ１５は、一体化されている。

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、その一辺の下面に直列に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の下面から下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、積層されている扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの長辺に沿って直列になるように設けられている。

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１１ｂの開口部１１ｃ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、図３（Ｂ）に示されるように、ＩＧＢＴ等からなる半導体スイッチング１２が設置されている。この半導体スイッチング１２は、略長方形状に樹脂成形されたトランジスタであり、作動することによって発熱する素子から構成されているため、熱交押え部材１６の上面において、上段の扁平熱交チューブ１７ａの入口ヘッダ部２１近傍に接続用ネジ１２ａを介してねじ止めされ、熱交押え部材１６をヒートシンクとして冷却可能とされている。

上記熱交押え部材１６は、制御基板１３よりも軸方向（図３（Ａ）の左右方向）に大きくされたもので、各扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃ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いる。この軸方向に大きくされている部分には、熱交押え部材１６をロアケース１１ｂのボス部に固定する基板サブアッセンブリ固定用ネジ１５ｂ（図３（Ａ）参照）を通す貫通孔（図示せず）が４コーナー部に設けられている。

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４本の固定用ネジ１５ｂを介してロアケース１１ｂ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１１ｂの内底面との間で、積層されている３枚の扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの扁平チューブ部２０と、その間に挟まれている２枚のＰＴＣヒータ１８とを押圧して互いに密着させ、締め付け固定できるようになっている。

これによって、熱媒体入口路１１ｄ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１１ｅを経て外部に流出されるように構成されている。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、その下面が扁平熱交チューブ１７の上面と接触されるように構成されている。このため、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、熱交押え部材１６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。

上記のように構成されている熱媒体加熱装置１０は、まず３枚の扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃが、図５に示されるように、互いに平行になるように積層され、各々の出入口ヘッダ部２１，２２同士が連通穴２１ａ，２２ａを介して互いに連通されるようにロウ付け等で一体に接合される。この積層された３枚の扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの扁平チューブ部２０間には、図５に示されるように、チューブ間間隔Ｓが設定されるため、該チューブ間間隔Ｓに対して、図６（Ｂ）に示されるように、Ｕターン部２３側の端部からＰＴＣヒータ１８を両面に絶縁部材を挟んで挿入することにより、図６（Ｃ）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間にそれぞれＰＴＣヒータ１８を多層に積層配設することができる。

こうしてサブアッセンブリした３枚の扁平熱交チューブ１７と２組のＰＴＣヒータ１８をロアケース１１ｂの所定の内底面位置に組み込んだ後、その最上段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１１ｂ側にネジ止め固定することによって、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とを互いに密着させてロアケース１１ｂ内に組み込むことができる。

その後、熱交押え部材１６上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をコネクタ接続することにより電気系統の結線を行い、その上部覆うように、アッパケース１１ａをロアケース１１ｂにネジ止め固定することによって、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１１ｄを経て入口ヘッダ部２１に流入された熱媒体を複数枚の扁平熱交チューブ１７内に流通させ、ＰＴＣヒータ１８によって加熱した後、出口ヘッダ部２２から熱媒体出口路１１ｅ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（３枚）の扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃが積層され、その扁平チューブ部２０間にそれぞれＰＴＣヒータ１８が組み込まれた状態で、各扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃおよび複数組のＰＴＣヒータ１８が熱交押え部材１６により押圧されて密着される構成とされており、更に各々の扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃが、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が入口ヘッダ部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を形成し、Ｕターン部２３側の端部が積層方向に非拘束のチューブとされている。

このため、複数枚の扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの扁平チューブ部２０間にそれぞれＰＴＣヒータ１８を組み込んで積層する際、非拘束とされている扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃのＵターン部２３側の端部からＰＴＣヒータ１８を挿入することにより、扁平チューブ部２０間に容易にＰＴＣヒータ１８を組み込むことができる。従って、扁平チューブ部２０間へのＰＴＣヒータ１８の組み込み作業を容易化することができるとともに、出入口ヘッダ部２１，２２でのチューブ間間隔ＳをＰＴＣヒータ１８の厚さ寸法相当とすることによって、扁平チューブ部２０およびＰＴＣヒータ１８を密着させる時のチューブ湾曲によるチューブ付け根の応力集中を緩和することができる。

また、扁平チューブ部２０とＰＴＣヒータ１８との密着性を向上させるには、少なくとも各扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの扁平チューブ部２０を熱交押え部材１６によって押圧すればよく、出入口ヘッダ部２１，２２を押圧時に潰れないようにするために強度を高くする必要はなく、該出入口ヘッダ部２１，２２の構造を簡素化することができるとともに、各扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃとＰＴＣヒータ１８間の密着性を高め、その間の接触熱抵抗を低減することによっ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。

特に、各扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃが、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、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を形成したチューブとされているため、各扁平熱交チューブ１７とＰＴＣヒータ１８との間の熱交換特性は、図７（Ａ）に示されるように、ＰＴＣヒータ１８の温度に対して熱媒体（温水）の温度および交換熱量が、図示の如く変化される特性を示す。従って、図７（Ｂ）に示されるように、低負荷となる出口ヘッダ部２２側において余剰となるＰＴＣヒータ１８の加熱能力を、入口ヘッダ部２１側に移動させて有効に利用することができるため、一層高効率化することができる。

さらに、複数枚の扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃは、一端部に入口ヘッダ部２１および出口ヘッダ部２２が並設された片端ヘッダ構造とされているため、チューブの両端に出入口ヘッダ部を設けた両端ヘッダ構造のものに比べチューブ長さ方向寸法を小さくでき、大型の熱媒体流通ボックス等を省略できること等と相俟って、熱媒体加熱装置１０の小型軽量化、低コスト化を図ることができる。

また、各扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃは、入口ヘッダ部２１および出口ヘッダ部２２と扁平チューブ部２０とが一体に成形された一対のプレート部材２５ａ，２５ｂを重ね合わせてロウ付けした扁平なチューブとされているため、扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃを一対の成形プレート部材２５ａ，２５ｂを積層した薄い扁平なチューブとし、その間にＰＴＣヒータ１８を多層に積層配設することによって、平面面積の小さい薄形構造の熱交換モジュールを構成することができる。従って、この熱交換モジュールの組み込みによって熱媒体加熱装置１０の小型軽量化、低コスト化を図ることができるとともに、ＰＴＣヒータ１８の組み込みを容易化することができる。

さらに、本実施形態によると、空気流路２中に配設されている放熱器６に対して供給される熱媒体を、上記の如く小型軽量化され、かつ高性能化された熱媒体加熱装置１０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、その設置スペースを低減し、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。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、図８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、扁平熱交チューブ１７のＵターン流路２４間に熱遮断部を設けている点が異なる。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は、図８に示されるように、複数枚の扁平熱交チューブ１７のＵターン流路２４を形成している２流路間に、チューブ長さ方向に沿って、例えばスリット等により構成される熱遮断部２６を設けた構成とされている。

上記のように、複数枚の扁平熱交チューブ１７のＵターン流路２４を形成している２流路間に、熱遮断部２６を設けることにより、Ｕターン流路２４を形成している２流路内を流通する入口ヘッダ部２１近傍の温度が低い熱媒体と、ＰＴＣヒータ１８により加熱されて温度が高くなった出口ヘッダ部２２側の熱媒体との間の熱媒体間伝熱を、例えばスリット等により構成される熱遮断部２６を介して遮断することができる。従って、熱媒体間での伝熱による熱ロスを低減し、熱媒体加熱装置１０を一段と高性能化することができる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について、図９および図１０を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第１および第２実施形態に対して、扁平熱交チューブ１７の両端に入口ヘッダ部３１および出口ヘッダ部３２を設けた構成としている点が異なる。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、複数枚の扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃは、一端側に連通穴３１ａを有する入口ヘッダ部３１が、他端側に連通穴３２ａを有する出口ヘッダ部３２が設けられ、その間が扁平チューブ部３０とされた構成とされている。

そして、扁平チューブ部３０のチューブ長手方向の少なくとも一辺側（本実施形態のものでは、互いに平行な２辺側共）のチューブ間間隔Ｓが、非組み立て状態において、図１０（Ｂ）に示されるように、中央側から外方側に向って漸次拡大されたチューブ構成とされており、この外方側に向って漸次拡大されているチューブ間間隔Ｓの一方側から３枚の扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの扁平チューブ部３０間に、ＰＴＣヒータ１８を挿入することによって、各扁平熱交チューブ１７の扁平チューブ部３０間にＰＴＣヒータ１８が積層された状態で組み込み可能とされている。

この各扁平熱交チューブ１７の扁平チューブ部３０とＰＴＣヒータ１８とは、上記第１実施形態と同様、基板サブアッセンブリ１５の熱交押え部材１６によって押圧され、互いに密着状態とされてケーシング１１内に組み込まれるようになっている。なお、本実施形態では、扁平チューブ部３０のチューブ長手方向の互いに平行な２辺を共に中央側から外方側に向って漸次拡大させているが、ＰＴＣヒータ１８を挿入するいずれか一辺側のみを外方側に向って漸次拡大させておけばよい。

上記のように、各扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃを、一端部に入口ヘッダ部３１、他端部に出口ヘッダ部３２が設けられ、その間が扁平チューブ部３０とされたチューブとなすとともに、この扁平チューブ部３０のチューブ長手方向の少なくとも一辺側のチューブ間間隔Ｓが非組み立て状態において外方側に向って漸次拡大された構成とすることによっても、３枚の扁平熱交チューブ１７の扁平チューブ部３０間にＰＴＣヒータ１８を組み込んで積層する際に、チューブ間間隔Ｓが非組み立て状態において外方側に向って漸次拡大されているチューブ長手方向の一辺側からＰＴＣヒータ１８を挿入することによって、扁平チューブ部３０間に容易にＰＴＣヒータ１８を組み込むことができる。

従って、第１実施形態と同様、扁平チューブ部３０間へのＰＴＣヒータ１８の組み込み作業を容易化することができるとともに、出入口ヘッダ部３１，３２でのチューブ間隔をＰＴＣヒータ厚さ寸法相当とすることによって、扁平チューブ部３０およびＰＴＣヒータ１８を密着させる時のチューブ湾曲によるチューブ付け根の応力集中を緩和することができる。また、扁平チューブ部３０とＰＴＣヒータ１８との密着性を向上させるには、少なくとも各扁平熱交チューブ１７の扁平チューブ部３０を熱交押え部材１６により押圧すればよく、出入口ヘッダ部３１，３２を押圧時に潰れないようにするために強度を高くする必要はなく、該部の構造を簡素化することができる。

さらに、各扁平熱交チューブ１７とＰＴＣヒータ１８間の密着性を高め、その間の接触熱抵抗を低減することにより伝熱効率を向上し、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、複数枚の扁平熱交チューブ１７とＰＴＣヒータ１８とを多層に積層配設することによって平面面積を小さくできるため、大型の熱媒体流通ボックス等を省くことができること等と相俟って、熱媒体加熱装置１０の小型軽量化、低コスト化を図ることができる。

［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態について、図１１および図１２を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第３実施形態に対して、扁平熱交チューブ１７の両端に設けられる入口ヘッダ部４１および出口ヘッダ部４２が一辺側に偏位されて設けられている点が異なる。その他の点については、第３実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態では、複数枚の扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの一端側に設けられた連通穴４１ａを有する入口ヘッダ部４１および他端側に設けられた連通穴４２ａを有する出口ヘッダ部４２が、チューブ長手方向の一辺側に偏位されて設けられており、その間が扁平チューブ部４０とされた構成とされている。

そして、上記扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの扁平チューブ部４０は、上記一辺側から他辺側に向ってチューブ間間隔Ｓが漸次拡大された構成とされており、そのチューブ間間隔Ｓに対して、ＰＴＣヒータ１８を挿入することにより、各扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの扁平チューブ部３０間にＰＴＣヒータ１８が積層された状態で組み込み可能とされている。

斯くして、本実施形態によると、入口ヘッダ部４１および出口ヘッダ部４２がチューブ長手方向の一辺側に偏位されて配設され、その間の扁平チューブ部４０が、一辺側から他辺側に向ってチューブ間間隔Ｓが漸次拡大された構成とされている。このため、ＰＴＣヒータ１８が組み込まれる扁平チューブ部４０のチューブ間間隔Ｓを、チューブ長手方向の一辺側から他辺側に向ってチューブ幅方向全体にわたり漸次拡大させることができる。従って、複数枚の扁平熱交チューブ１７の扁平チューブ部４０間に対してＰＴＣヒータ１８をより挿入し易くし、ＰＴＣヒータ１８の組み込み作業を更に容易化することができる。

［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態について、図１３を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第１ないし第３実施形態に対して、複数枚の扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃとＰＴＣヒータ１８との組み付け構造が異なっている。その他の点については、第３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、複数枚の扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃとＰＴＣヒータ１８とをロアケース１１ｂの内底面に、扁平熱交チューブ１７間にＰＴＣヒータ１８を挟み込みながら交互に積層配設し、上段の扁平熱交チューブ１７ａを積層した後、その最上段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、該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１１ｂ側にネジ止め固定することによって、３枚の扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの入口ヘッダ部２１間と出口ヘッダ部２２間、並びに扁平チューブ部２０と各ＰＴＣヒータ１８とを互いに密着させてロアケース１１ｂ内に組み込み可能な構成とされている。

つまり、第１ないし第３実施形態では、複数枚の扁平熱交チューブ１７の入口ヘッダ部２１，３１，４１間および出口ヘッダ部２２，３２，４２間を密着させて接合し、扁平チューブ部２０，３０，４０の一端もしくは一辺側からＰＴＣヒータ１８を挿入して積層配設することにより、３枚の扁平熱交チューブ１７と２組のＰＴＣヒータ１８とをサブアッセンブリした後、それをロアケース１１ｂ内に基板サブアッセンブリ１５の熱交押え部材１６により上方から押圧して組み付けるように構成しているが、本実施形態では、図１３に示されるように、まず、下段の扁平熱交チューブ１７ｃをロアケース１１ｂの内底面に組み込み、その扁平チューブ部２０の上にＰＴＣヒータ１８を積層するとともに、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の周りにＯリング、液状ガスケット等のシール材２９を配設するようにしている（図１３（Ｂ）参照）。

そのＰＴＣヒータ１８およびシール材２９の上面に中段の扁平熱交チューブ１７ｃを積層し、更にその上にＰＴＣヒータ１８およびシール材２９を同様に積層配置した後、上段の扁平熱交チューブ１７ａを積層することにより、図１３（Ａ）に示されるように、３枚の扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃと２組のＰＴＣヒータ１８とが交互に順次多層に積層されて組み込まれ、それが基板サブアッセンブリ１５の熱交押え部材１６により上方から押圧されてロアケース１１ｂに組み付けられる構成とされている。

このように、３枚の１７ａ、１７ｂ、１７ｃと２組のＰＴＣヒータ１８とを予めサブアッセンブリしなくても、扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃとＰＴＣヒータ１８とを１枚ずつ交互に順次積層しながら組み込むことによっても、第１実施形態と同様、ロアケース１１ｂ内に３枚の扁平熱交チューブ１７と２組のＰＴＣヒータ１８とを互いに密着させて組み込むことができる。

斯くして、本実施形態によると、扁平熱交チューブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃとＰＴＣヒータ１８とを交互に多層に積層して組み込めばよく、扁平チューブ部２０間へのＰＴＣヒータ１８の組み込み作業を容易化することができるとともに、入口ヘッダ部２１および出口ヘッダ部２２の連通穴２１ａ，２２ａ周りにシール材２６を配設し、そのシール材２６を確実に密着させてシールすることができるため、熱媒体の漏えいを防止し、そのシール性を向上することができる。また、扁平チューブ部２０とＰＴＣヒータ１８との密着性を高めるには、扁平熱交チューブ１７の扁平チューブ部２０を熱交押え部材１６により押圧すればよく、扁平熱交チューブ１７とＰＴＣヒータ１８間の密着性を高め、その間の接触熱抵抗を低減することにより伝熱効率を向上し、熱媒体加熱装置１０を高性能化することができる。

特に、一端部に入口ヘッダ部２１および出口ヘッダ部２２が並設された扁平熱交チューブ１７においては、低負荷となる出口ヘッダ部２２側でのＰＴＣヒータ１８の加熱能力を入口ヘッダ部２１側で有効に利用できるため、一層高効率化することができる。更に、複数枚の扁平熱交チューブ１７が一端部に入口ヘッダ部２１および出口ヘッダ部２２が並設された片端ヘッダ構造とされているため、両端ヘッダ構造のものに比べ扁平熱交チューブ１７の長さ方向寸法を小さくでき、大型の熱媒体流通ボックス等を省略できること等と相俟って、熱媒体加熱装置１０の小型軽量化、低コスト化を図ることができる。

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
１６ 熱交押え部材
１７，１７ａ，１７ｂ，１７ｃ 扁平熱交チューブ
１８ ＰＴＣヒータ
２０，３０，４０ 扁平チューブ部
２１，３１，４１ 入口ヘッダ部
２２，３２，４２ 出口ヘッダ部
２３ Ｕターン部
２４ Ｕターン流路
２５ａ，２５ｂ 成形プレート部材
２６ 熱遮断部
２９ シール材
Ｓ チューブ間間隔

Claims (7)

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、
   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、
   積層された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押圧して密着させる熱交押え部材と、を備え、
   前記各扁平熱交チューブは、一端部に前記入口ヘッダ部および前記出口ヘッダ部が並設され、他端部に熱媒体流れのＵターン部が形成されているとともに、前記扁平チューブ部が前記入口ヘッダ部から前記Ｕターン部を経て前記出口ヘッダ部に至るＵターン流路を形成し、前記Ｕターン部側の端部が積層方向に非拘束のチューブとされていることを特徴とする熱媒体加熱装置。
2. 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に設けられている連通穴の周りに、シール材が配設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. 前記各扁平熱交チューブは、前記入口ヘッダ部および前記出口ヘッダ部と前記扁平チューブ部とが一体成形された一対の成形プレート部材を重ね合わせてロウ付けした扁平なチューブとされていることを特徴とする請求項１または２に記載の熱媒体加熱装置。
4. 前記各扁平熱交チューブには、前記Ｕターン流路を形成している２流路間に熱遮断部が設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の熱媒体加熱装置。
5. 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、
   積層された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押圧して密着させる熱交押え部材と、を備え、
   前記各扁平熱交チューブは、一端部に前記入口ヘッダ部、他端部に前記出口ヘッダ部が設けられ、その間が前記扁平チューブ部とされているとともに、該扁平チューブ部のチューブ長手方向の少なくとも一辺側のチューブ間間隔が非組み立て状態において外方側に向って漸次拡大されたチューブとされていることを特徴とする熱媒体加熱装置。
6. 前記入口ヘッダ部および前記出口ヘッダ部は、チューブ長手方向の一辺側に偏位されて配設され、前記扁平チューブ部は、前記一辺側から他辺側に向ってチューブ間間隔が漸次拡大された構成とさ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. 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６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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