JP2013163440A - Heat medium heater and air conditioner for vehicle including the same - Google Patents
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Abstract
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。 The present invention relates to a heat medium heating device that heats a heat medium using a PTC heater, and a vehicle air conditioner including the heat medium heating device.
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。
In a vehicle air conditioner applied to an electric vehicle, a hybrid vehicle, or the like, a positive temperature coefficient thermistor element (hereinafter referred to as “Positive Temperature Coefficient”; hereinafter) A device using a PTC heater having a heat generating element as a PTC element) is known. In such a heat medium heating device,
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。
Further,
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。
However, in
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。 Under such circumstances, by using a heat exchange tube with a flat structure, the flat heat exchange tube and the PTC heater are laminated in multiple layers to constitute a heat exchange element, and by tightening and fixing it in the casing, Development of a heat medium heating device that reduces contact thermal resistance and improves heat transfer efficiency and enables reduction in size and weight and cost.
しかしながら、上記の如く、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た場合、エレメントの両側に積層される扁平熱交チューブは、PTCヒータによって片面のみから加熱されることになるのに対して、両側の扁平熱交チューブの間に積層されることになる中段(中間)の扁平熱交チューブは、その両面側に積層されるPTCヒータによって両面から加熱されることになる。このため、加熱にアンバランスが生じ、熱媒体に温度斑が発生する虞があった。 However, as described above, when a heat exchange element is configured by laminating flat heat exchange tubes and PTC heaters in multiple layers, the flat heat exchange tubes laminated on both sides of the element are heated from only one side by the PTC heater. On the other hand, the middle (intermediate) flat heat exchanger tube to be laminated between the flat heat exchanger tubes on both sides is heated from both sides by the PTC heaters laminated on both sides thereof. become. For this reason, imbalance occurred in heating, and there was a possibility that temperature spots would occur in the heat medium.
一方、中段(中間)の扁平熱交チューブは、上記のように、PTCヒータによって両面から加熱されることになるため、流路高さを2倍にするのが理想的である。しかし、そのようにすると、扁平熱交チューブを構成する成形プレートや扁平熱交チューブ内に挿入するインナーフィン等を共用化することができなくなることから、生産性の低下やコストアップの要因となる等の課題が生じる。 On the other hand, the middle (intermediate) flat heat exchanger tube is heated from both sides by the PTC heater as described above. Therefore, it is ideal to double the flow path height. However, if it does so, it becomes impossible to share the forming plate constituting the flat heat exchanger tube, the inner fin inserted into the flat heat exchanger tube, etc., which causes a decrease in productivity and an increase in cost. Such problems arise.
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ヒータとが多層に積層される熱交換エレメントにおいて、熱媒体をアンバランスが生じないように均一に加熱でき、しかも扁平熱交チューブを構成する成形プレートやインナーフィン等を共用化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。 The present invention has been made in view of such circumstances, and in a heat exchange element in which a flat heat exchange tube and a PTC heater are laminated in multiple layers, the heat medium is uniformly heated so as not to cause unbalance. Another object of the present invention is to provide a heat medium heating device that can share a forming plate, an inner fin, and the like constituting a flat heat exchanger tube, and a vehicle air conditioner including the heat medium heating device.
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、熱媒体の出・入口路を備えたケーシング内に収容設置されている熱媒体加熱装置であって、前記熱交換エレメントの多層に積層される前記扁平熱交チューブの両側に積層される扁平熱交チューブの中間に積層される中間扁平熱交チューブが、両側に積層される扁平熱交チューブと略同構成の2枚の扁平熱交チューブを背中合わせにして一体に接合した扁平熱交チューブにより構成されていることを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, the heat medium heating device of the present invention and the vehicle air conditioner including the same employ the following means.
That is, the heat medium heating device according to the present invention includes a plurality of flat heat exchanger tubes that flow out from the outlet header portion after the heat medium flowing from the inlet header portion flows through the flat tube portion, and a plurality of the flat portions. A plurality of sets of PTC heaters incorporated between the flat tube portions of the heat exchange tube, and the heat exchange element formed by alternately laminating the flat heat exchange tubes and the PTC heaters is a heat medium. A heat medium heating device accommodated and installed in a casing having an inlet / outlet passage, wherein the intermediate portion of the flat heat exchange tubes laminated on both sides of the flat heat exchange tubes laminated in a multilayer of the heat exchange element Flat heat exchanger tube is laminated with two flat heat exchanger tubes of the same configuration as the flat heat exchanger tubes laminated on both sides. Characterized in that it is constituted by a tube.
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ヒータとが多層に積層されて構成される熱交換エレメントにおいて、多層に積層される扁平熱交チューブの両側の扁平熱交チューブの中間に積層される中間扁平熱交チューブが、両側に積層される扁平熱交チューブと略同構成の2枚の扁平熱交チューブを背中合わせにして一体に接合した扁平熱交チューブにより構成されているため、PTCヒータによって両面から加熱されることになる中間扁平熱交チューブが、2枚の扁平熱交チューブを背中合わせにして一体に接合された扁平熱交チューブとされることから、実質的に流路高さが2倍の扁平熱交チューブと同じように熱媒体を加熱することが可能となる。従って、熱交換エレメントの両側に配置される扁平熱交チューブおよび中間扁平熱交チューブを含む全ての扁平熱交チューブにおいて、PTCヒータを介して略均一に効率よく熱媒体を加熱することができ、温度斑の発生等を抑えることができる。また、中間扁平熱交チューブも両側に積層される扁平熱交チューブと略同構成のチューブで構成でき、全ての扁平熱交チューブを略同構成のチューブとすることができることから、成形プレートやインナーフィン等を共用化し、生産性の低下やコストアップを防ぐことができる。 According to the present invention, in the heat exchange element configured by laminating a plurality of flat heat exchange tubes and a plurality of sets of PTC heaters in a multilayer manner, the flat heat exchange tubes on both sides of the flat heat exchange tubes laminated in a multilayer manner. An intermediate flat heat exchange tube laminated in the middle of the flat heat exchange tube is composed of two flat heat exchange tubes having substantially the same configuration as the flat heat exchange tubes laminated on both sides and joined together in a back-to-back manner. Therefore, since the intermediate flat heat exchanger tube to be heated from both sides by the PTC heater is a flat heat exchanger tube integrally joined with the two flat heat exchanger tubes back to back, The heat medium can be heated in the same manner as a flat heat exchanger tube having a flow path height of 2 times. Therefore, in all flat heat exchanger tubes including the flat heat exchanger tube and the intermediate flat heat exchanger tube arranged on both sides of the heat exchange element, the heat medium can be heated substantially uniformly and efficiently through the PTC heater, Generation of temperature spots can be suppressed. In addition, the intermediate flat heat exchanger tube can be configured with a tube having substantially the same configuration as the flat heat exchanger tube laminated on both sides, and all the flat heat exchanger tubes can be formed with substantially the same configuration. By sharing fins and the like, productivity reduction and cost increase can be prevented.
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は、一面側が前記入口ヘッダ部および出口ヘッダ部と前記扁平チューブ部との表面が同一面化されたフラットな面構成とされていることを特徴とする。 Furthermore, the heat medium heating device of the present invention is the above-described heat medium heating device, wherein the flat heat exchanger tube has the same surface on the one side of the inlet header portion, the outlet header portion, and the flat tube portion. It is characterized by a flat surface configuration.
本発明によれば、扁平熱交チューブが、一面側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の表面が同一面化されたフラットな面構成とされているため、中間扁平熱交チューブをフラットな面構成とされた面同士を合わせて接合することにより簡易に一体化でき、また、両側の扁平熱交チューブをフラットな面構成とされた面を外側にして積層することにより熱交換エレメントの両側面をすっきりとしたフラットな面構成とすることができる。従って、中間扁平熱交チューブの接合による一体化をし易くし、しかも熱交換エレメントのケーシング内への組み込みをも容易化することができる。 According to the present invention, since the flat heat exchanger tube has a flat surface configuration in which the surfaces of the inlet header portion and the outlet header portion and the flat tube portion are flush with each other, the intermediate flat heat exchanger tube is Heat exchange elements can be easily integrated by joining the flat surfaces together and joined together, and the flat heat exchanger tubes on both sides are laminated with the flat surface configuration facing outward It is possible to make the both sides of the surface flat and clean. Accordingly, it is possible to easily integrate the intermediate flat heat exchanger tubes by joining, and also to easily incorporate the heat exchange element into the casing.
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は、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ロー付け接合したものであり、その一対の成形プレートの一方の成形プレートが、前記入口ヘッダ部および出口ヘッダ部と前記扁平チューブ部との表面が同一面化されたフラットな面構成とされていることを特徴とする。 Furthermore, the heating medium heating device of the present invention is the heating medium heating device according to any one of the above, wherein the flat heat exchanger tube is formed by laminating a pair of molded plates obtained by press-molding thin plates and brazing and joining them, One forming plate of the pair of forming plates has a flat surface configuration in which the surfaces of the inlet header portion, the outlet header portion, and the flat tube portion are flush with each other.
本発明によれば、扁平熱交チューブが、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ロー付け接合したものであり、その一対の成形プレートのうちの一方の成形プレートが、入口ヘッダ部および出口ヘッダ部と扁平チューブ部との表面が同一面化されたフラットな面構成とされているため、プレス成形される一方の成形プレートが、入口ヘッダ部および出口ヘッダ部と扁平チューブ部との表面が同一面化されたフラットな面構成とされる以外、従来のこの種扁平熱交チューブと構造的に何ら変わるものではなく、同様の方法で製造することができる。従って、一面側がフラットな面構成とされた扁平熱交チューブを生産性の低下やコストアップを招くことなく、容易に製造することができる。 According to the present invention, the flat heat exchanger tube is formed by laminating a pair of molding plates obtained by press-molding a thin plate and brazing and joining, and one molding plate of the pair of molding plates is an inlet header portion. And the outlet header portion and the flat tube portion have the same flat surface configuration, so that one of the press-molded plates is formed between the inlet header portion and the outlet header portion and the flat tube portion. It is not structurally different from the conventional flat heat exchanger tube except that it has a flat surface structure with the same surface, and can be manufactured by the same method. Therefore, it is possible to easily manufacture a flat heat exchanger tube having a flat surface on one side without causing a decrease in productivity or an increase in cost.
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、前記中間扁平熱交チューブは、2枚の前記扁平熱交チューブを背中合わせにロー付け接合した扁平熱交チューブにより構成されていることを特徴とする。 Furthermore, in the heat medium heating device of the present invention, in any one of the heat medium heating devices described above, the intermediate flat heat exchanger tube is a flat heat exchanger tube formed by brazing and joining two flat heat exchanger tubes back to back. It is configured.
本発明によれば、中間扁平熱交チューブが、2枚の扁平熱交チューブを背中合わせにロー付け接合した扁平熱交チューブにより構成されているため、2枚の扁平熱交チューブを背中合わせにしてロー付けするだけで、2枚の扁平熱交チューブを一体に接合した中間扁平熱交チューブを製造することができ、そのロー付けよって出・入口ヘッダ部の連通穴周りを密閉し、シールすることができる。従って、中間扁平熱交チューブを簡易に製造できるとともに、中間扁平熱交チューブの出・入口ヘッダ部の連通穴周りを、シール材を用いることなく確実にシールすることができる。 According to the present invention, since the intermediate flat heat exchange tube is constituted by the flat heat exchange tube in which two flat heat exchange tubes are joined by brazing back to back, the two flat heat exchange tubes are back to back. It is possible to produce an intermediate flat heat exchanger tube that integrally joins two flat heat exchanger tubes by simply attaching them. By brazing, the area around the communication holes in the inlet / outlet headers can be sealed and sealed. it can. Therefore, the intermediate flat heat exchanger tube can be easily manufactured, and the periphery of the communication hole of the outlet / inlet header portion of the intermediate flat heat exchanger tube can be surely sealed without using a sealing material.
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、前記中間扁平熱交チューブのロー付け接合される2枚の前記扁平熱交チューブのフラットな面構成とされている前記一方の成形プレートは、両面にロー材がクラッドされた薄板材とされていることを特徴とする。 Furthermore, the heat medium heating device of the present invention has a flat surface configuration of the two flat heat exchanger tubes to be joined by brazing of the intermediate flat heat exchanger tube in any one of the heat medium heaters described above. The one forming plate is a thin plate material in which a brazing material is clad on both sides.
本発明によれば、中間扁平熱交チューブのろう付け接合される2枚の扁平熱交チューブのフラットな面構成とされている一方の成形プレートが、両面にロー材がクラッドされた薄板材とされているため、プレス成形された一対の成形プレートを一面にクラッドされているロー材によりロー付け接合してチューブを構成する際、他の一面にクラッドされているロー材により互いに接合される2枚の扁平熱交チューブのフラットな面構成とされている面同士を同時にロー付け接合することができる。従って、中間扁平熱交チューブを他の扁平熱交チューブと同じ方法で製造することができる。なお、他の扁平熱交チューブの一方の成形プレートは、片面クラッド材でよく、ロー付け冶具に対するくっ付き対策が不要となる。
According to the present invention, one of the flat plates of the two flat heat exchanger tubes to be brazed and joined to the intermediate flat heat exchanger tube is a thin plate member having a brazing material clad on both sides thereof. Therefore, when a tube is formed by brazing and joining a pair of press-molded molding plates with a brazing material clad on one side, they are joined together by a brazing material clad on the
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。 Furthermore, the vehicle air conditioner according to the present invention is configured such that the heat medium heated by the heat medium heating device can be circulated with respect to the radiator disposed in the air flow passage. The heat medium heating device is any one of the above-described heat medium heating devices.
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、PTCヒータを介して略均一に効率よく加熱し、温度斑の発生等を抑えることができる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、車両用空調装置の暖房性能を安定化し、車両用空調装置の信頼性を向上することができる。 According to the present invention, in a vehicle air conditioner configured such that the heat medium heated by the heat medium heating device can be circulated with respect to the radiator disposed in the air flow passage, the heat medium heating device Is one of the heat medium heating devices described above, the heat medium supplied to the radiator disposed in the air flow passage is heated substantially uniformly and efficiently through the PTC heater, and temperature fluctuations occur. It can be heated and supplied by the above-described heat medium heating device that can suppress the occurrence of the above. Therefore, the heating performance of the vehicle air conditioner can be stabilized and the reliability of the vehicle air conditioner can be improved.
本発明の熱媒体加熱装置によると、PTCヒータで両面から加熱されることになる中間扁平熱交チューブが、2枚の扁平熱交チューブを背中合わせにして一体に接合された扁平熱交チューブとされることから、実質的に流路高さが2倍の扁平熱交チューブと同じように熱媒体を加熱することが可能となるため、熱交換エレメントの両側に配置される扁平熱交チューブおよび中間扁平熱交チューブを含む全ての扁平熱交チューブにおいて、PTCヒータを介して略均一に効率よく熱媒体を加熱することができ、温度斑の発生等を抑えることができる。また、中間扁平熱交チューブも両側に積層される扁平熱交チューブと略同構成のチューブで構成でき、全ての扁平熱交チューブを略同構成のチューブとすることができることから、成形プレートやインナーフィン等を共用化し、生産性の低下やコストアップを防ぐことができる。 According to the heat medium heating device of the present invention, the intermediate flat heat exchanger tube to be heated from both sides by the PTC heater is a flat heat exchanger tube joined together with the two flat heat exchanger tubes back to back. Therefore, it is possible to heat the heat medium in the same way as a flat heat exchanger tube having a flow path height that is twice as high, so that the flat heat exchanger tube and the middle disposed on both sides of the heat exchange element In all the flat heat exchanger tubes including the flat heat exchanger tubes, the heat medium can be heated substantially uniformly and efficiently via the PTC heater, and the occurrence of temperature spots can be suppressed. In addition, the intermediate flat heat exchanger tube can be configured with a tube having substantially the same configuration as the flat heat exchanger tube laminated on both sides, and all the flat heat exchanger tubes can be formed with substantially the same configuration. By sharing fins and the like, productivity reduction and cost increase can be prevented.
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、PTCヒータを介して略均一に効率よく加熱し、温度斑の発生等を抑えることができる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、車両用空調装置の暖房性能を安定化し、車両用空調装置の信頼性を向上することができる。 In addition, according to the vehicle air conditioner of the present invention, the heat medium supplied to the radiator disposed in the air flow passage is heated substantially uniformly and efficiently through the PTC heater, thereby generating temperature spots and the like. Since it can heat and supply with the above-mentioned heat-medium heating device which can be suppressed, the heating performance of a vehicle air conditioner can be stabilized and the reliability of a vehicle air conditioner can be improved.
以下に、本発明の一実施形態について、図1ないし図3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。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of a vehicle air conditioner including a heat medium heating device according to an embodiment of the present invention.
The
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。
Inside the
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。
The downstream side of the
The
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に組み込まれる扁平熱交チューブとPTCヒータとからなる熱交換エレメントの構成図が示されている。
熱媒体加熱装置10は、図2に示されるように、ケーシング11と、該ケーシング11内に組み込まれる多層に積層された複数枚の扁平熱交チューブ13および複数組のPTCヒータ14からなる熱交換エレメント12と、該熱交換エレメント12をケーシング11に押圧して締め付け固定する熱交押え部材15と、PTCヒータ14に対しての通電制御を行う制御基板16と、を備えている。
FIG. 2 shows an exploded perspective view of the heat
As shown in FIG. 2, the heat
ケーシング11は、その上半部を構成する図示省略のアッパケーシングと、上半部を構成するロアケーシング11Aとから形成されるものであり、内部に上記機器類が収容設置された後、ネジ等を介して締め付け固定され、一体化されるようになっている。ロアケーシング11Aには、熱媒体の入口路11Bおよび出口路11Cが一体成形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が4コーナ部に一体成形されている。
The
また、ロアケーシング11Aの下面には、電源ハーネス17およびLVハーネス18の先端部を貫通するための電源ハーネス接続部およびLVハーネス接続部(いずれも図示省略)が設けられている。電源ハーネス17は、パワートランジスタや制御回路が実装されている制御基板16を介してPTCヒータ14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16に設けられている2つの電源ハーネス用端子台16Aに電極ハーネス接続用ネジ19を介してネジ止め可能とされている。また、LVハーネス18は、制御基板16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16にコネクタを介して接続可能とされている。
Moreover, the lower surface of the
熱交換エレメント12は、複数枚の扁平熱交チューブ13と、その間に組み込まれる複数組のPTCヒータ14とを多層に積層して構成されるものであり、積層状態でロアケーシング11Aの内底面に対して、一面側から熱交押え部材15により押圧されて締め付け固定されるようになっている。扁平熱交チューブ13は、積層されるとき、両側に配置される上段扁平熱交チューブ13Aおよび下段扁平熱交チューブ13Cと、その中間に配置される中段(中間)扁平熱交チューブ13Bとからなり、中段(中間)扁平熱交チューブ13Bは、2枚の扁平熱交チューブB1,B2を背中合わせに接合して一体化された扁平熱交チューブ13Bとされている。
The
各扁平熱交チューブ13は、片面にロー材がクラッドされたアルミ合金製の薄板材をプレス成形し、扁平チューブ部21と入口ヘッダ部22および出口ヘッダ部23とを一体成形した一対の成形プレート20A,20Bを重ね合わせ、ロー付け接合することによって構成されている。入口ヘッダ部22および出口ヘッダ部23は、チューブの一端側に並設されており、扁平チューブ部21には、入口ヘッダ部22から延び、他端側で折り返して出口ヘッダ部23に戻るUターン流路が形成されている。この扁平チューブ部21のUターン流路内には、波形に成形されたインナーフィンを挿入設置した構成としてもよい。
Each flat
一対の成形プレート20A,20Bのうち、一方の成形プレート20Aは、扁平チューブ部21と入口ヘッダ部22および出口ヘッダ部23との表面が同一面化されたフラットな面構成とされており、他方の成形プレート20Bは、入口ヘッダ部22および出口ヘッダ部23が扁平チューブ部21より所定寸法だけ突出された構成とされている。中段の扁平熱交チューブ13Bは、この2枚の扁平熱交チューブB1,B2のフラットな面構成とされている一方の成形プレート20A同士を背中合わせにしてロー付けすることにより一体化したものである。
Of the pair of
中段(中間)扁平熱交チューブ13Bを上記のように構成するため、2枚の扁平熱交チューブB1,B2だけ、一方の成形プレート20Aを両面にロー材がクラッドされた薄板材を使用して成形するようにしており、一対の成形プレート20A,20Bをチューブ状にロー付け接合する際、同時にロー付けできるようにしている。
In order to configure the middle (intermediate) flat
上記扁平熱交チューブ13A,13B,13Cのうち、上段扁平熱交チューブ13Aの一方の成形プレート20Aを除く全てのチューブの成形プレート20A,20Bの入口ヘッダ部22および出口ヘッダ部23には、積層されたとき、隣接するチューブの入口ヘッダ部22および出口ヘッダ部23同士を連通するための連通穴(図示省略)が設けられている。この連通穴の周りは、各扁平熱交チューブ13A,13B,13Cを流通する熱媒体が漏れないようにシールする必要がある。
Of the flat
中段扁平熱交チューブ13Bの2枚の扁平熱交チューブB1,B2間は、一体にロー付けされることによってシールされるため、シール材を入れる必要はないが、他段の扁平熱交チューブ13A,13Cとの間の連通穴周りは、シール手段が必要であり、積層時に液状ガスケットやOリング等のシール材24を介装し、それを締め付けることにより密着させてシールする構成としている。なお、下段扁平熱交チューブ13Cは、入口ヘッダ部22および出口ヘッダ部23がロアケーシング11A側の熱媒体入口路11Bおよび出口路11Cと連通されるため、その連通部にシール材24を介装する必要がある。
Since the two flat heat exchanger tubes B1 and B2 of the middle flat
PTCヒータ14は、公知のように、PTC素子とそれに電力を供給するための一対の電極板(いずれも図示省略)とから構成されるものであり、ここでは、図3に示されるように、矩形形状をなす一定の厚さを有する平板状のPTCヒータ14とされている。本実施形態において、PTCヒータ14は、下段扁平熱交チューブ13Cと中段扁平熱交チューブ13Bとの間、および中段扁平熱交チューブ13Bと上段扁平熱交チューブ13Aとの間における扁平チューブ部21間に多層に積層されている。
As is well known, the
一対の電極板には、それぞれ端子25が一体に設けられており、電極板の一辺から側方に延長された後、上方にL字状に折り曲げ形成されている。この複数の端子25は、それぞれ後述する制御基板16に設けられている端子台16Bに対し、ネジ26を介して直接接続される構成とされている。なお、PTCヒータ14は、その両面を薄い絶縁フィルムおよび熱伝導シート(いずれも図示省略)でサンドイッチされた状態で扁平熱交チューブ13間に介装されるようになっている。
Each of the pair of electrode plates is integrally provided with a terminal 25, and is extended from one side of the electrode plate to the side and then bent upward in an L shape. Each of the plurality of
熱交換エレメント12は、扁平熱交チューブ13およびPTCヒータ14を順次積層しながら、あるいは予めサブアッセンブリして積層した状態でロアケーシング11Aの内底面に組み込まれる。そして、その上段扁平熱交チューブ13Aの上面に熱交押え部材15を重ね、該熱交押え部材15の4コーナ部をロアケーシング11Aのボス部11Dにネジ27を介して締め付け固定することによって、扁平熱交チューブ13A,13B,13CとPTCヒータ14との間、および各扁平熱交チューブ13A,13B,13Cの出・入口ヘッダ部22,23間に介装したシール材24を密着させられるようにしている。
The
熱交押え部材15は、熱伝導性が良好なアルミ合金材製とされ、その下面が上段の扁平熱交チューブ13Aの上面と接触されるように構成されている。これによって、熱交押え部材15は、扁平熱交チューブ13内を流れる熱媒体を冷熱源とし、その上面に設置される制御基板16上のIGBT等のパワートランジスタ(発熱電気部品)を冷却するためのヒートシンクとして機能されるようになっている。なお、熱交押え部材15のネジ27による締め付け固定は、各扁平熱交チューブ13の出・入口ヘッダ部22,23の中心を通る線上で行う構成とすることが望ましい。
The heat
制御基板16は、上記の如く、熱交押え部材15の上面に、熱伝導性絶縁シート等を介装し、ネジ28によって固定設置されるようになっている。この制御基板16は、上位の制御装置(ECU)からの指令に基づいて複数組のPTCヒータ14に対する通電制御を行う制御回路が実装されたものであり、例えばIGBT等の複数個のパワートランジスタを介して複数組のPTCヒータ14に対する通電状態が切替え可能な構成とされている。
As described above, the
上記制御基板16には、その端子台16Aに対して電源ハーネス17が接続されるとともに、LVハーネス18がコネクタを介して接続され、更に端子台16Aに電極板の端子25が直接接続されることによって、電気系統がすべて結線されるようになっている。そして、ロアケーシング11Aに対する内部機器の組み込みが終了後、ロアケーシング11Aにアッパケーシングを組み付けることによって、熱媒体加熱装置10が組み立てられるようになっている。
A
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11Bから流入した熱媒体は、各扁平熱交チューブ13の入口ヘッダ部22を経て扁平チューブ部21に流通し、扁平チューブ部21のUターン流路内を流通する間に、PTCヒータ14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11C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。
In the heat
一方、PTCヒータ14には、電源ハーネス17により供給された電力が制御基板16を介して印加される。制御基板16には、複数組のPTCヒータ14に対する通電制御を行う制御回路が実装されており、例えばIGBT等の複数個のパワートランジスタを介して複数組のPTCヒータ14に対する通電状態が切替え制御され、加熱量がコントロールされるようになっている。この際、パワートランジスタで発生した熱は、熱伝導性が良好なアルミ合金材製とされている熱交押え部材16に熱伝導され、該熱交押え部材16をヒートシンクとし、扁平熱交チューブ13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。
On the other hand, the power supplied from the
PTCヒータ14の発熱は、熱伝導シート等を介して複数枚の扁平熱交チューブ13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14と扁平熱交チューブ13とは、熱交押え部材16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を高性能化、小型コンパクト化することができる。また、熱交押え部材16の締め付けにより、各扁平熱交チューブ13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ため、シール性を確保して熱媒体の漏れ防止に対する信頼性を高めることができる。
The heat generated by the
さらに、本実施形態では、熱交換エレメント12を構成している多層に積層される複数枚の扁平熱交チューブ13のうち、上下両側に積層される上段および下段の扁平熱交チューブ13A,13Cの中間に積層される中段(中間)扁平熱交チューブ13Bを、上下両側に積層される上段および下段の扁平熱交チューブ13A,13Cと略同構成の2枚の扁平熱交チューブB1,B2を背中合わせにして一体に接合した構成の扁平熱交チューブ13Bとしている。
Further, in the present embodiment, among the plurality of flat
このように、PTCヒータ14によって両面から加熱されることになる中段の扁平熱交チューブ13Bを、2枚の扁平熱交チューブB1,B2を背中合わせにして一体に接合された扁平熱交チューブ13Bとすることにより、実質的に流路高さが2倍の扁平熱交チューブと同様に熱媒体を加熱することが可能となる。このため、熱交換エレメント12の両側に配置される上段および下段の扁平熱交チューブ13A,13C、並びに中段(中間)の扁平熱交チューブ13Bを含む全ての扁平熱交チューブ13において、PTCヒータ14を介して略均一に効率よく熱媒体を加熱することができ、温度斑の発生等を抑えることができる。
In this way, the middle flat
また、中段(中間)の扁平熱交チューブ13Bも両側に積層される上段および下段の扁平熱交チューブ13A,13Cと略同構成の扁平熱交チューブB1,B2で構成でき、全ての扁平熱交チューブ13を略同構成のチューブとすることができることから、成形プレート20A,20Bやインナーフィン等を共用化し、生産性の低下やコストアップを防ぐことができる。
Further, the middle (intermediate) flat
さらに、各扁平熱交チューブ13は、一面側が入口ヘッダ部22および出口ヘッダ部23と扁平チューブ部21との表面が同一面化されたフラットな面構成とされている。このため、中段の扁平熱交チューブ13Bをフラットな面構成とされた面同士を合わせて接合することにより簡易に一体化でき、また、上段および下段の扁平熱交チューブ13A,13Cをフラットな面構成とされた面を外側にして積層することにより熱交換エレメント12の両側面をすっきりとしたフラットな面構成とすることができる。従って、中段の扁平熱交チューブ13Bの接合による一体化をし易くし、しかも熱交換エレメント12のケーシング11内への組み込みをも容易化することができる。
Further, each flat
また、扁平熱交チューブ13は、薄板をプレス成形した一対の成形プレート20A,20Bを重ね合わせてロー付け接合したものであり、その一対の成形プレート20A,20Bのうちの一方の成形プレート20Aが、入口ヘッダ部22および出口ヘッダ部23と扁平チューブ部21との表面が同一面化されたフラットな面構成とされているため、プレス成形される一方の成形プレート20Aが、入口ヘッダ部22および出口ヘッダ部23と扁平チューブ部21との表面が同一面化されたフラットな面構成とされる以外、従来のこの種扁平熱交チューブと構造的に何ら変わるものではなく、同様の方法で製造することができる。従って、一面側がフラットな面構成とされた扁平熱交チューブ13を生産性の低下やコストアップを招くことなく、容易に製造することができる。
Further, the flat
また、中段(中間)の扁平熱交チューブ13Bは、2枚の扁平熱交チューブB1,B2を背中合わせにロー付け接合した扁平熱交チューブ13Bによって構成されている。このため、2枚の扁平熱交チューブB1,B2を背中合わせにしてロー付けするだけで、2枚の扁平熱交チューブB1,B2を一体に接合した中段の扁平熱交チューブ13Bを製造することができ、そのロー付けより出・入口ヘッダ部22,23の連通穴周りを密閉し、シールすることができる。従って、中段の扁平熱交チューブ13Bを簡易に製造できるとともに、その出・入口ヘッダ部22,23の連通穴周りを、シール材24を用いることなく確実にシールすることができる。
Further, the middle (intermediate) flat
また、中段(中間)扁平熱交チューブ13Bのろう付け接合される2枚の扁平熱交チューブB1,B2のフラットな面構成とされている一方の成形プレート20Aが、両面にロー材がクラッドされた薄板材とされている。このため、プレス成形された一対の成形プレート20A,20Bを一面にクラッドされているロー材によりロー付け接合してチューブを構成する際、他の一面にクラッドされているロー材により互いに接合される2枚の扁平熱交チューブB1,B2のフラットな面構成とされている面同士を同時にロー付け接合することができる。従って、中段扁平熱交チューブ13Bを上段および下段の扁平熱交チューブ13A,13Cと同じ方法で製造することができる。
In addition, one
さらに、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、PTCヒータ14を介して略均一に効率よく加熱し、温度斑の発生等を抑えることができる上記熱媒体加熱装置10によって加熱し、供給することができるため、車両用空調装置1の暖房性能を安定化し、車両用空調装置2の信頼性を向上することができる。
Furthermore, according to the
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13A,13B,13Cを多層に積層し、各々の間にPTCヒータ14を組み込んだ構成としているが、これに限らず、中間に積層する中段(中間)の扁平熱交チューブ13BおよびPTCヒータ14の積層枚数を増やしよいことはもちろんである。
In addition, this invention is not limited to the invention concerning the said embodiment, In the range which does not deviate from the summary, it can change suitably. For example, in the above-described embodiment, the flat
また、各扁平熱交チューブ13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。さらに、ケーシング11については、PPS等の樹脂製またアルミ合金等の金属製のいずれとしてもよい。
Moreover, about each flat
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
11B 熱媒体入口路
11C 熱媒体出口路
12 熱交換エレメント
13,B1,B2 扁平熱交チューブ
13A 上段扁平熱交チューブ
13B 中段(中間)扁平熱交チューブ
13C 下段扁平熱交チューブ
14 PTCヒータ
15 熱交押え部材
16 制御基板
20A,20B 成形プレート
21 扁平チューブ部
22 入口ヘッダ部
23 出口ヘッダ部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
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、熱媒体の出・入口路を備えたケーシング内に収容設置されている熱媒体加熱装置であって、
前記熱交換エレメントの多層に積層される前記扁平熱交チューブの両側に積層される扁平熱交チューブの中間に積層される中間扁平熱交チューブが、両側に積層される扁平熱交チューブと略同構成の2枚の扁平熱交チューブを背中合わせにして一体に接合した扁平熱交チューブにより構成されていることを特徴とする熱媒体加熱装置。 A plurality of flat heat exchanger tubes that flow out from the outlet header part after the heat medium flowing in from the inlet header part flows through the flat tube part,
A plurality of sets of PTC heaters incorporated between the flat tube portions of the plurality of flat heat exchanger tubes,
A heat medium heating device in which the heat exchange element configured by alternately laminating the flat heat exchange tubes and the PTC heaters is housed in a casing having a heat medium outlet / inlet passage. ,
An intermediate flat heat exchange tube laminated in the middle of the flat heat exchange tubes laminated on both sides of the flat heat exchange tubes laminated in multiple layers of the heat exchange element is substantially the same as the flat heat exchange tube laminated on both sides. A heat medium heating apparatus comprising a flat heat exchanger tube in which two flat heat exchanger tubes having a structure are joined back to back.
前記熱媒体加熱装置が、請求項1ないし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。
In the vehicle air conditioner configured such that the heat medium heated by the heat medium heating device can be circulated with respect to the radiator disposed in the air flow passage,
The vehicle air conditioner, wherein the heat medium heating device is the heat medium heating device according to any one of claims 1 to 5.
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JP2012027422A JP2013163440A (en) | 2012-02-10 | 2012-02-10 | Heat medium heater and air conditioner for vehicle including the same |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014185338A1 (en) * | 2013-05-15 | 2014-11-20 | 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 | Heat medium heating device, method of manufacturing same, and vehicle air conditioning device using same |
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2012
- 2012-02-10 JP JP2012027422A patent/JP2013163440A/en active Pending
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WO2014185338A1 (en) * | 2013-05-15 | 2014-11-20 | 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 | Heat medium heating device, method of manufacturing same, and vehicle air conditioning device using same |
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