JP2012196985A - 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】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、伝熱性能を高めるとともに、ＰＴＣヒータを制御する基板上の発熱性電気部品を効率よく冷却できる小型軽量化、低コスト化された熱媒体加熱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１２と、その扁平チューブ部間に組み込まれるＰＴＣヒータ１３と、扁平熱交チューブ１２およびＰＴＣヒータ１３を扁平熱交チューブ１２の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上に配設され、ＰＴＣヒータ１３を制御する発熱性電気部品２０を含む制御回路２１が表面実装されている制御基板１７と、を備え、制御基板１７には、発熱性電気部品２０の実装位置に対応して両面に貫通されている熱貫通部が設けられ、発熱性電気部品２０は、熱交押え部材１５をヒートシンクとし、熱貫通部を介して冷却可能に実装されている。
【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。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

しかしながら、上記特許文献１に示されたものでは、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容易ではなく、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く、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、その工数が増加する等の課題があった。

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した構成としてその間の接触熱抵抗を低減し、伝熱性能を高めるとともに、ＰＴＣヒータを制御する制御基板上の発熱性電気部品を扁平熱交チューブにより効率よく冷却できる小型軽量化、低コスト化された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、互いに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ケーシング内面側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配設され、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ている制御基板と、を備え、前記制御基板には、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、前記発熱性電気部品は、前記熱交押え部材をヒートシンクとし、前記熱貫通部を介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、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、該熱交押え部材上に、ＰＴＣヒータを制御する発熱性電気部品を含む制御回路が表面実装されている制御基板が配設されるとともに、その制御基板に、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、発熱性電気部品が、熱交押え部材をヒートシンクとし、熱貫通部を介して冷却可能に実装されているため、複数枚の扁平熱交チューブ間にそれぞれ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って、それぞれを互いに密着させて組み込むことができる。従って、扁平熱交チューブとＰＴＣヒータ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、扁平熱交チューブおよびＰＴＣヒータを多層に積層配置することにより、その平面面積を小さくし熱交換モジュール、ひいては熱媒体加熱装置をコンパクト化することができる。また、制御基板が扁平熱交チューブの一面を押圧する熱交押え部材上に配設されているため、該制御基板に実装されている発熱性電気部品を、熱交押え部材をヒートシンクに熱貫通部を介して効率よく冷却でき、これによって、制御基板の組み付けの容易性や熱に対する信頼性を確保することができるとともに、専用の基板収容ボックスや大型の熱媒体流通ボックス等を省き、熱媒体加熱装置を小型軽量化、低コスト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、前記熱交押え部材は、アルミ合金製の板材とされていることを特徴とする。

本発明によれば、熱交押え部材が、アルミ合金製の板材とされているため、制御基板上の発熱性電気部品からの熱を、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に伝熱し、扁平熱交チューブを冷却源とする熱交押え部材に放熱することにより、発熱性電気部品を冷却することができる。従って、熱交押え部材をヒートシンクに、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、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。

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、前記熱交押え部材と前記制御基板の前記熱貫通部との間に、高熱伝導性材からなる所定厚さのスペーサ部材が介装されていることを特徴とする。

本発明によれば、熱交押え部材と制御基板の熱貫通部との間に、高熱伝導性材からなる所定厚さのスペーサ部材が介装されているため、熱交押え部材上に制御基板を配設するに当たり、その間に一定の隙間を確保する必要が生じた場合でも、例えばアルミ合金製板材等の高熱伝導性材からなる所定厚さのスペーサ部材を介装することにより、熱交押え部材をヒートシンクとして機能させ、制御基板に表面実装されている発熱性電気部品を確実に冷却することができる。従って、このような場合においても、制御基板に対する冷却性能を高めて、熱に対する信頼性を確保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、前記制御基板には、その表面側の一辺に複数の端子台が並設され、該端子台に対して前記ＰＴＣヒータの両面に設けられている電極板の一端から延長されている複数の端子が直接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、制御基板の表面側の一辺に複数の端子台が並設され、該端子台に対してＰＴＣヒータの両面に設けられている電極板の一端から延長されている複数の端子が直接接続可能とされているため、ＰＴＣヒータを制御する発熱性電気部品を含む制御回路が表面実装されている制御基板と、ＰＴＣヒータの両面に設けられている電極板とを、制御基板の表面側の一辺に並設されている端子台に対し、電極板の一端から延長されている端子を制御基板の表面側で直接接続することによって、電気的に結線することができる。従って、制御基板と電極板間の結線作業を容易化し、組み立て性を向上す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、構成の簡素化、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、上述のいずれかの熱媒体加熱装置において、前記扁平熱交チューブおよび前記ＰＴＣヒータは、互いに積層された状態で前記入口ヘッダ部および前記出口ヘッダ部に連通される熱媒体入口路および熱媒体出口路を備えている前記ケーシングの内底面に対し、前記熱交押え部材を介して締め付け固定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およびＰＴＣヒータが、互いに積層された状態で入口ヘッダ部および出口ヘッダ部に連通される熱媒体入口路および熱媒体出口路を備えているケーシングの内底面に対し、熱交押え部材を介して締め付け固定される構成とされているため、互いに積層された複数枚の扁平熱交チューブおよびＰＴＣヒータを、ケーシングの内底面に熱交押え部材を介して締め付け固定することによって、互いに密着させて固定することが可能となる。従って、扁平熱交チューブおよびＰＴＣヒータをその組み立て過程で、容易かつ確実に密着性を高めて組み立てることができ、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性能を高めることができるとともに、その組み立て性を向上することができる。また、ケーシングを必ずしも耐熱性や伝熱性を有するアルミ合金材製等とする必要はなく、樹脂材製として軽量化、低コスト化を図ることも可能となる。

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、複数枚の扁平熱交チューブ間にそれぞれ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、それぞれを互いに密着させて組み込むことができるため、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とともに、扁平熱交チューブおよびＰＴＣヒータを多層に積層配置することにより、その平面面積を小さくし熱交換モジュール、ひいては熱媒体加熱装置をコンパクト化することができる。また、制御基板が扁平熱交チューブの一面を押圧する熱交押え部材上に配設されているため、該制御基板に実装されている発熱性電気部品を、熱交押え部材をヒートシンクに熱貫通部を介して効率よく冷却でき、これによって、制御基板の組み付けの容易性や熱に対する信頼性を確保することができるとともに、専用の基板収容ボックスや大型の熱媒体流通ボックス等を省き、熱媒体加熱装置を小型軽量化、低コスト化することができる。

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、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のＡ−Ａ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と、ＰＴＣヒータと、金属製熱交押え部材および制御基板とを組み付けした状態の正面図である。 図５に示す部材の一部を省略した状態の右側面図である。 本発明の第２実施形態に係る熱媒体加熱装置の扁平熱交チューブと、ＰＴＣヒータと、金属製熱交押え部材および制御基板とを組み付けした状態の正面図である。 図７に示す部材の一部を省略した状態の右側面図である。

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６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のＡ−Ａ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、箱状のケーシング１１（但し、ケーシング１１を構成するロアケース１１Ａのみが示され、その上半部を構成するアッパケースは、図示省略されている。）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を介して配設される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分割された箱状構成とされており、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（図示省略）が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。このケーシング１１の内部空間に対して、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１１Ｂ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１１Ｃ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１１Ｄ（４箇所）が、上方に突出されるように一体的に形成されている。このロアケース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、アッパケースも、ロアケース１１Ａと同様の樹脂材料により成形されることが望ましい。

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にネジ等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２２（図４参照）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をその両面側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、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チューブ材を重ね合わせて構成されたものであり、図４ないし図６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することによって、その扁平熱交チューブ１２間にそれぞれＰＴＣヒータ１３を積層し、１組の熱交換モジュール１４を構成している。

各扁平熱交チューブ１２は、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おり、扁平チューブ部１２Ａの内部には、波板状のインナーフィン（図示省略）が挿入され、チューブ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の内底面に組み込まれ、後述するようにロアケース１１Ａのボス部１１Ｄ（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の内底面に向け押圧固定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１２間には、それぞれＰＴＣヒータ１３が挟み込まれることにより、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を接触させて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の内底面に押圧固定されるようになっている。

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、それぞれの長辺側に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、上方に突出するように設けられ、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にネジ等を介して接続されるようになっている。

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、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１１Ｄ（４箇所）に４個のネジ２５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とにより、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１１Ｂ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１１Ｃ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２５によりケーシング１１のボス部１１Ｄ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２５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。この一対のスペーサ部材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と対応する位置側に配設され、熱貫通部２２と接触される側のスペーサ部材１６は、例えばアルミ合金製板材等の高熱伝導性材により構成されている。なお、他のスペーサ部材１６は、樹脂材等としてもよい、また、熱交押え部材１５の一対のスペーサ部材１６と対応する位置には、スペーサ部材１６との接触を確実ならしめるため、図５に示されるように、上方への凸状面部１５Ａを形成してもよい。

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２６によりネジ止め固定され、その熱貫通部２２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端子２４Ａが直接接続されることによって、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なっている。

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１１Ｂ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２２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に対して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付けることができる。

その後、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、電気系統の結線を行い、その上部覆うように、図示省略されているアッパケースをロアケース１１Ａ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。そして、この熱媒体加熱装置１０は、熱媒体入口路１１Ｂ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１１Ｃ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に対して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を制御するパワートランジスタ等の発熱性電気部品２０を含む制御回路２１が表面実装されている制御基板１７が配設されるとともに、その制御基板１７に、発熱性電気部品２０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２２が設けられ、発熱性電気部品２０が、熱交押え部材１５をヒートシンクとし、熱貫通部２２を介して冷却可能に実装されている。このため、制御基板１７上に表面実装されている発熱性電気部品２０を、熱交押え部材１５をヒートシンクに熱貫通部２２を介して効率よく冷却することができる。
従って、制御基板１７の組み付けの容易性や熱に対する信頼性を確保することができるとともに、専用の基板収容ボックスや大型の熱媒体流通ボックス等を省き、熱媒体加熱装置１０を小型軽量化、低コスト化することができる。

また、熱交押え部材１５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、熱貫通部２２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。

また、本実施形態では、熱交押え部材１５と制御基板１７の熱貫通部２２との間に、高熱伝導性材からなる所定厚さのスペーサ部材１６が介装されているため、熱交押え部材１５上に制御基板１７を配設するに当たり、その間に一定の隙間を確保する必要が生じた場合でも、例えばアルミ合金製板材等の高熱伝導性材からなる所定厚さのスペーサ部材１６を介装することにより、熱交押え部材１５をヒートシンクとして機能させ、制御基板１７に表面実装されている発熱性電気部品２０を確実に冷却することができる。従って、このような場合においても、制御基板１７に対する冷却性能を高めて、熱に対する信頼性を確保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。

さらに、本実施形態においては、制御基板１７の表面側の一辺に複数の端子台１７Ｂが並設され、該端子台１７Ｂに対してＰＴＣヒータ１３の両面に設けられている電極板２４の一端から延長されている複数の端子２４Ａが直接接続可能とされているため、ＰＴＣヒータ１３を制御する制御回路２１が表面実装されている制御基板１７と、ＰＴＣヒータ１３の両面に設けられている電極板２４とを、制御基板１７の表面側の一辺に並設されている端子台１７Ｂに対し、電極板２４の一端から延長されている端子２４Ａを制御基板１７の表面側で直接接続して電気的に結線することができる。従って、制御基板１７と電極板２４間の結線作業を容易化し、組み立て性を向上す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、構成の簡素化、低コスト化を図ることができる。

また、複数枚の扁平熱交チューブ１２および２組のＰＴＣヒータ１３が、互いに積層された状態で入口ヘッダ部１２Ｂおよび出口ヘッダ部１２Ｃに連通される熱媒体入口路１１Ｂおよび熱媒体出口路１１Ｃを備えているケーシング１１（ロアケース１１Ａ）の内底面に対し、熱交押え部材１５を介して締め付け固定される構成とされているため、互いに積層された複数枚の扁平熱交チューブ１２およびＰＴＣヒータ１３を、ケーシング１１の内底面に熱交押え部材１５を介して締め付け固定することによって、互いに密着させて固定することが可能となる。

従って、扁平熱交チューブ１２およびＰＴＣヒータ１３をその組み立て過程で、容易かつ確実に密着性を高めて組み立てることができ、扁平熱交チューブ１２とＰＴＣヒータ１３間の接触熱抵抗を低減して伝熱性能を高めることができるとともに、その組み立て性を向上することができる。また、ケーシング１１を必ずしも耐熱性や伝熱性を有するアルミ合金材製等とする必要はなく、樹脂材製とすることにより軽量化、低コスト化を図ることも可能となる。

特に、熱媒体の導入を行う熱媒体入口路１１Ｂおよび熱媒体の導出を行う熱媒体出口路１１Ｃをロアケース１１Ａに一体に形成しているため、熱媒体を熱媒体加熱装置１０に供給する際に、積層された扁平熱交チューブ１２にかかる応力を分散し、扁平熱交チューブ１２に係る荷重を低減することができる。

また、上述の如く小型軽量でかつ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。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、図７および図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、スペーサ部材１６が省略されている点が異なる。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、熱交押え部材１５をロアケース１１Ａのボス部１１Ｄに締め付け固定するネジ２５が制御基板１７と干渉することがなく、熱交押え部材１５の上面に直接制御基板１７を配設した構成としている。また、熱交押え部材１５の制御基板１７側設けられている熱貫通部２２と対応する位置には、熱貫通部２２との接触を確実ならしめるため、上方への凸状面部１５Ａを形成することが望ましい。

上記のように、制御基板１７を熱交押え部材１５上に配設する際、熱交押え部材１５を締め付け固定するネジ２５が制御基板１７と干渉する心配がない場合、一対のスペーサ部材１６を省略し、制御基板１７を熱交押え部材１５上に直接ネジ２６を介してネジ止めしてもよく、この場合においても、制御基板１７側の熱貫通部２２を熱交押え部材１５の凸状面部１５Ａに接触させ、熱交押え部材１５をヒートシンクとして発熱性電気部品２０を効率よく冷却することができる。
従って、本実施形態においても、上述した第１実施形態に同様の作用効果を得ることができる。

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を樹脂材料製としているが、本発明は、これに限定されるものでな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
１１Ａ ロアケース
１１Ｂ 熱媒体入口路
１１Ｃ 熱媒体出口路
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
１６ スペーサ部材
１７ 制御基板
１７Ｂ 端子台
２０ 発熱性電気部品（パワートランジスタ）
２１ 制御回路
２２ 熱貫通部
２４ 電極板
２４Ａ 端子

Claims (6)

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、
   互いに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ケーシング内面側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配設され、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ている制御基板と、を備え、
   前記制御基板には、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、前記発熱性電気部品は、前記熱交押え部材をヒートシンクとし、前記熱貫通部を介して冷却可能に実装されていることを特徴とする熱媒体加熱装置。
2. 前記熱交押え部材は、アルミ合金製の板材と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. 前記熱交押え部材と前記制御基板の前記熱貫通部との間に、高熱伝導性材からなる所定厚さのスペーサ部材が介装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. 前記制御基板には、その表面側の一辺に複数の端子台が並設され、該端子台に対して前記ＰＴＣヒータの両面に設けられている電極板の一端から延長されている複数の端子が直接接続可能とさ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. 前記扁平熱交チューブおよび前記ＰＴＣヒータは、互いに積層された状態で前記入口ヘッダ部および前記出口ヘッダ部に連通される熱媒体入口路および熱媒体出口路を備えている前記ケーシングの内底面に対し、前記熱交押え部材を介して締め付け固定されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の熱媒体加熱装置。
6. 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５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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