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CN105165114A - 热介质加热装置及其制造方法以及使用其的车用空调装置 - Google Patents

热介质加热装置及其制造方法以及使用其的车用空调装置 Download PDF

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Publication number
CN105165114A
CN105165114A CN201480017905.8A CN201480017905A CN105165114A CN 105165114 A CN105165114 A CN 105165114A CN 201480017905 A CN201480017905 A CN 201480017905A CN 105165114 A CN105165114 A CN 105165114A
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CN
China
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heat exchange
thermal medium
exchange tube
shell
flat heat
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Application number
CN201480017905.8A
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Inventor
小南聪
松原史郎
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Mitsubishi Heavy Industries Thermal Systems Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Automotive Thermal Systems Co Ltd
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Automotive Thermal Systems Co Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Automotive Thermal Systems Co Ltd
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Abstract

该热介质加热装置(1)具有：多片扁平换热管(14)，其形成有U形回转流路；热介质出入口储液箱，其连接着热介质出入口管(15、16)，并以规定间隔连接着多片扁平换热管(14)的一端，实施钎焊接合；以及多组PTC加热器(18)，其叠层在扁平换热管(14)间，由扁平换热管(14)、热介质出入口储液箱、以及PTC加热器(18)构成的热交换元件(12)夹入按压板(40)或外壳(2)的底面与基板台(41)之间，在扁平换热管(14)与PTC加热器(18)贴紧的状态下收纳设置在外壳(2)内。

Description

热介质加热装置及其制造方法以及使用其的车用空调装置
技术领域
本发明涉及一种使用PTC加热器加热热介质的热介质加热装置及其制造方法以及使用其的车用空调装置。
背景技术
在电动汽车和混合动力汽车等车用空调装置中，为了加热作为暖气用热源的热介质，使用着组装有PTC加热器的热介质加热装置，该PTC加热器以PTC元件作为散热要素。作为该热介质加热装置，例如专利文献1、2中，公开了一种热介质加热装置，其通过将多片内部形成有流通热介质的流路的扁平换热管进行叠层，并设置成使PTC加热器贴紧其间，从而利用PTC加热器的散热来加热流通在扁平换热管内的热介质。
专利文献1、2所示的热介质加热装置中，通过一边在集液箱部间加入密封材料，一边将与集液箱部一体成型的多片扁平换热管和多组PTC加热器依序叠层，利用按压构件对外壳底面进行按压，并实施拧紧固定，从而确保集液箱部间的密封性以及扁平换热管与PTC加热器间的贴紧性。或者，利用钎焊在多片扁平换热管的集液箱部间进行密封，将该管间按压扩大，组入PTC加热器，并利用按压构件将其向外壳底面进行按压，然后拧紧固定，从而确保扁平换热管与PTC加热器间的贴紧性。
另一方面，在专利文献3中公开了一种散热器和冷却装置，其结构为，在具有U形回转流路的多片扁平换热管的一端钎焊冷却介质出入口储液箱或者插入成型树脂制冷却介质出入口储液箱，同时在扁平换热管的外周压入多片板翅或夹入波状散热片并进行钎焊，使其进行热接触。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2012-214207号公报
专利文献2：日本专利特开2012-218557号公报
专利文献3：日本专利特开2007-192441号公报
发明内容
要解决的技术问题
在专利文献1、2的发明中，构成为将扁平换热管与PTC加热器依次叠层并按压，然后拧紧固定时，必须在集液箱部间介装密封材料，在密封材料的可靠性和组装性方面存有课题，同时存有与集液箱部连接的热介质的出入口管的取出方向受到限制等课题。此外，虽然在集液箱部间采用钎焊构造时，可解决因使用密封材料而产生的课题，但在绝缘地组入PTC加热器时，必须在管间确保间隙。因此，很难高精度地定位并组入PTC加热器，在组装性方面存有课题。
另一方面，如专利文献3所示，一直以来众所周知有一种热交换器，其分开构成扁平换热管和热介质出入口储液箱，并利用钎焊等方法接合密封成一体，因此无需集液箱部间的密封材料。但是，这种热交换器几乎都是在管间夹入散热片后进行钎焊或压入，使其进行热接触。因此，即使在多片扁平换热管间介装绝缘板并组入PTC加热器，也要在扁平换热管间确保必要的间隙，因此如上所述很难高精度地定位并组入PTC加热器，在组装性方面存有课题。
本发明鉴于上述课题开发而成，其目的在于提供一种热介质加热装置及其制造方法以及使用其的车用空调装置，其能够解决有关集液箱部的密封性和PTC加热器的组装性的课题，并且可确保热介质的出入口管的取出位置、方向的自由度，提高搭载性。
技术方案
为了解决上述课题，本发明的热介质加热装置及其制造方法以及使用其的车用空调装置采用以下方法。
也就是说，本发明的第1方式所述热介质加热装置，其使用PTC加热器加热热介质，具有：多片扁平换热管，其形成有热介质从一端流入后在另一端侧进行U形回转并返回一端侧的U形回转流路；热介质出入口储液箱，其连接着热介质的出入口管，并且在以规定间隔连接所述多片扁平换热管的一端的同时实施钎焊接合；以及多组所述PTC加热器，其分别交互叠层在所述多片扁平换热管间，由所述多片扁平换热管、所述热介质出入口储液箱以及所述多组PTC加热器构成的热交换元件夹入至按压板或外壳底面与基板台之间，在所述多片扁平换热管与所述多组PTC加热器贴紧的状态下收纳设置在所述外壳内。
根据本发明的第1方式，热交换元件具有形成有U形回转流路的多片扁平换热管、通过钎焊接合连接着所述多片扁平换热管的一端并且连接着热介质的出入口管的热介质出入口储液箱、以及在扁平换热管间分别交互叠层的多组所述PTC加热器，该热交换元件夹入至按压板或外壳底面与基板台之间，并在多片扁平换热管与多组PTC加热器贴紧的状态下收纳设置在外壳内。因此，采用钎焊构造使热交换元件无需密封件，能够消除热介质漏泄风险。此外，能够提高出入口管对于热介质出入口储液箱的连接位置以及方向的自由度。而且，通过将多片扁平换热管和多组PTC加热器夹入至按压板或外壳底面与基板台之间，并相互贴紧后收纳设置在外壳内，能够减少它们之间的接触热阻，确保传热效率。如此，能够提供一种无热介质漏泄风险且可靠性高的热介质加热装置，其出入口管的取出位置的自由度高、搭载性优异，并且效率佳、性能高。
进而，本发明的第2方式的热介质加热装置在上述热介质加热装置中，将所述多片扁平换热管进行扩管，使该多片扁平换热管与所述多组PTC加热器贴紧。
根据本发明的第2方式，通过将多片扁平换热管进行扩管，使该多片扁平换热管与多组PTC加热器贴紧。因此，即使在多片各扁平换热管间保持固定间隙并插入PTC加热器，也能够通过将多片扁平换热管在按压板或外壳底面与基板台之间进行扩管，设置成使多片扁平换热管与多组PTC加热器相互切实贴紧。如此，能够使PTC加热器相对于扁平换热管间的组装变得容易并确保相互间的贴紧性，并且可提高热介质加热装置的组装性，实现高性能化。
进而，本发明的第3方式的热介质加热装置在上述任一种热介质加热装置中，在与所述多片扁平换热管中最外侧的扁平换热管接触的所述基板台上，设置着封装有功率晶体管的控制基板，该功率晶体管对所述PTC加热器进行通电控制。
根据本发明的第3方式，在与多片扁平换热管中最外侧的扁平换热管接触的基板台上，设置着封装有功率晶体管的控制基板，该功率晶体管对PTC加热器进行通电控制。因此，能够将与扁平换热管接触的基板台作为散热片，冷却封装在控制基板上的IGBT等功率晶体管。如此，能够确保散热部件即功率晶体管的冷却性能，并且可使其动作变得稳定，提高控制性能。
进而，本发明的第4方式的热介质加热装置在上述任一种热介质加热装置中，所述基板台由具有导热性的铝合金材料构成。
根据本发明的第4方式，由于基板台由具有导热性的铝合金材料构成，所以不仅能够确保设置控制基板时所需的刚度以及作为散热片的导热性，还能够减轻基板台的重量。因此，能够提高热介质加热装置的冷却性能和控制性能，并且实现轻量化。
进而，本发明的第5方式的热介质加热装置在上述任一种热介质加热装置中，所述扁平换热管、所述基板台以及所述控制基板的平面面积大致相同。
根据本发明的第5方式，扁平换热管、基板台以及控制基板的平面面积大致相同。因此，在将热交换元件和控制基板收纳设置在外壳内时，能够以空间上效率最佳的配置进行收纳设置。如此，能够使外壳甚至热介质加热装置变得小型紧凑，并可提高其对于车辆等的搭载性。
进而，本发明的第6方式的热介质加热装置在上述任一种热介质加热装置中，延长自所述PTC加热器的电极板的端子向所述控制基板侧弯曲，并直接连接至设置在所述控制基板上的端子排。
根据本发明的第6方式，延长自PTC加热器的电极板的端子向控制基板侧弯曲，并直接连接至设置在控制基板上的端子排。因此，可使控制基板与PTC加热器之间的电气连接实现无线束化，通过端子进行直接连接。如此，能够实现结构的简单化、组装的容易化，并且可通过无线束化实现成本降低。
进而，本发明的第7方式的热介质加热装置在上述任一种热介质加热装置中，所述热介质出入口储液箱的所述扁平换热管连接侧采用外面包覆着钎料的包覆材料，所述扁平换热管采用仅内面侧包覆着钎料的包覆材料。
根据本发明的第7方式，热介质出入口储液箱的扁平换热管连接侧采用外面包覆着钎料的包覆材料，扁平换热管采用仅内面侧包覆着钎料的包覆材料。因此，能够在热介质出入口储液箱的扁平换热管连接侧的外面，利用被包覆的钎料将各扁平换热管切实地钎焊接合至热介质出入口储液箱。此外，扁平换热管仅在内面侧包覆钎料，采用外面无钎料的包覆材料，因此在将PTC加热器插入设置至扁平换热管间时，可防止因介装的绝缘板的钎料造成损伤。如此，能够提高热介质加热装置的质量和可靠性。
此外，本发明的第8方式的热介质加热装置在上述任一种热介质加热装置中，所述外壳为箱形形状，在该外壳的一侧面设有贯通所述出入口管并被密封的贯通孔，并且该外壳由沿分模线分为上下两部分的下外壳和上外壳构成，该分模线从该管贯通面的上方部向所述外壳中与所述一侧面对向的对向面的下方部倾斜设置，所述热交换元件收纳设置至所述下外壳上，形成其上部可由所述上外壳进行密封的结构。
根据本发明的第8方式，外壳为箱形形状，在该外壳的一侧面设有贯通出入口管并被密封的贯通孔，并且该外壳由沿分模线分为上下两部分的下外壳和上外壳构成，该分模线从该管贯通面的上方部向所述外壳中与所述一侧面对向的对向面的下方部倾斜设置，热交换元件收纳设置至下外壳上，形成其上部可由上外壳进行密封的结构。因此，下外壳上并无与管贯通面对向的对向面，在将热交换元件组入箱形的外壳内时，能够在拆下上外壳的状态下将热交换元件沿下外壳的底面进行组装，将该出入口管从水平方向插入管贯通面的贯通孔。然后，在密封该孔周围并将热交换元件收纳设置至下外壳上后，利用上外壳密封其上部，从而可组装成热介质加热装置。如此，无需在外壳内确保将热交换元件的出入口管通过管贯通面的贯通孔时所需的空间，能够使外壳甚至热介质加热装置省去该空间部分，实现小型紧凑化、低成本化，并提高其对于车辆的搭载性。
进而，本发明的第9方式的热介质加热装置在上述任一种热介质加热装置中，所述外壳为箱形形状，具有贯通所述出入口管的贯通孔的一侧面为侧盖，并且上表面为上盖，分别采用可自由装卸的结构，其构成为，通过拆下所述侧盖，使所述热交换元件的所述出入口管贯通该贯通孔并进行密封，将该热交换元件从拆下所述侧盖的开口插入所述外壳内并固定设置后，将所述侧盖和所述上盖组装至所述外壳上，从而使所述外壳为可密封结构。
根据本发明的第9方式，外壳为箱形形状，具有贯通出入口管的贯通孔的一侧面为侧盖，并且上表面为上盖，分别采用可自由装卸的结构，其构成为，通过拆下侧盖，使热交换元件的出入口管贯通该贯通孔并进行密封，将该热交换元件从拆下侧盖的开口插入外壳内并固定设置后，将侧盖和上盖组装至外壳上，从而使外壳为可密封结构。因此，将热交换元件组入箱形形状的外壳内时，拆下贯通出入口管的一侧面的侧盖和上盖，使热交换元件的出入口管贯通该侧盖的贯通孔并将孔周围密封，将与侧盖形成一体的热交换元件从拆下侧盖的开口插入外壳内并固定设置，然后将侧盖和上盖组装到外壳上并密封外壳，从而可组装成热介质加热装置。如此，无需在外壳内确保将热交换元件的出入口管通过管贯通面的贯通孔时所需的空间，能够使外壳甚至热介质加热装置省去该空间部分，实现小型紧凑化、低成本化，并提高其对于车辆的搭载性。
进而，本发明的第10方式的热介质加热装置在上述任一种热介质加热装置中，所述外壳为箱形形状，与具有贯通所述出入口管的贯通孔的一侧面对向的面为侧盖，并且上表面为上盖，分别采用可自由装卸的结构，其构成为，通过将所述热交换元件从拆下所述侧盖的开口插入所述外壳内，使所述出入口管贯通至所述一侧面的所述贯通孔并进行密封，将该热交换元件收纳设置至所述外壳内后，将所述侧盖和所述上盖组装至所述外壳，从而使所述外壳为可密封结构。
根据本发明的第10方式，外壳为箱形形状，与具有贯通出入口管的贯通孔的一侧面对向的面为侧盖，并且上表面为上盖，分别采用可自由装卸的结构，其构成为，通过将热交换元件从拆下侧盖的开口插入外壳内，使出入口管贯通至一侧面的贯通孔并进行密封，将该热交换元件收纳设置至外壳内后，将侧盖和上盖组装至外壳，从而使外壳为可密封结构。因此，将热交换元件组入箱形的外壳内时，拆下与贯通出入口管的一侧面对向的面的侧盖和上盖，将热交换元件从拆下该侧盖的开口插入，使出入口管贯通至一侧面的贯通孔并将孔周围密封，将热交换元件收纳设置至外壳内后，将侧盖和上盖组装到外壳上并密封外壳，从而可组装成热介质加热装置。如此，无需在外壳内确保将热交换元件的出入口管通过管贯通面的贯通孔时所需的空间，能够使外壳甚至热介质加热装置省去该空间部分，实现小型紧凑化、低成本化，并提高其对于车辆的搭载性。
此外，本发明的第11方式的热介质加热装置在上述任一种热介质加热装置中，其构成为，在所述箱形形状的外壳的一侧面上，设置贯通HV电线束和LV电线束的电线束贯通部，安装在该电线束贯通部上的带连接器的HV电线束和LV电线束连接至设置在所述基板台上的所述控制基板。
根据本发明的第11方式，其构成为，在箱形形状的外壳的一侧面上，设置贯通HV电线束和LV电线束的电线束贯通部，安装在该电线束贯通部上的带连接器的HV电线束和LV电线束连接至设置在基板台上的控制基板。因此，将热交换元件透过基板台收纳设置至外壳内后，通过在组装上外壳或上盖之前，将从外壳的一侧面的电线束贯通部插入的HV电线束和LV电线束连接至基板台上的控制基板，能够轻松地将来自外部的电线束连接至控制基板上。如此，能够简化外部对控制基板的配线结构，使热介质加热装置的组装变得容易。
进而，本发明的第12方式所述热介质加热装置的制造方法是上述任一种热介质加热装置的制造方法，(1)将所述热交换元件组入所述按压板与所述基板台之间，将所述多片扁平换热管进行扩管，并在所述多片扁平换热管与所述多组PTC加热器相互贴紧的状态下进行装配，然后将其组入所述外壳内进行收纳设置，或者(2)通过将所述热交换元件组入所述外壳的底面与所述基板台之间，将所述多片扁平换热管进行扩管，形成所述多片扁平换热管与所述多组PTC加热器相互贴紧的状态，从而收纳设置在所述外壳内。
根据本发明的第12方式，其构成为，(1)将热交换元件组入按压板与基板台之间，将多片扁平换热管进行扩管，并在多片扁平换热管与多组PTC加热器相互贴紧的状态下进行装配，然后将其组入外壳内进行收纳设置，或者(2)通过将热交换元件组入外壳底面与基板台之间，将多片扁平换热管进行扩管，形成多片扁平换热管与多组PTC加热器相互贴紧的状态，从而收纳设置在外壳内。因此，无论是(1)或(2)中哪一种方法，都能够通过在多片各扁平换热管间保持固定间隙并插入设置PTC加热器后，将多片扁平换热管进行扩管，设置成使多片扁平换热管与多组PTC加热器相互切实贴紧。如此，能够使PTC加热器相对于扁平换热管间的叠层组装变得容易并确保相互间的贴紧性，并且可提高热介质加热装置的组装性，实现高性能化。
进而，本发明的第13方式所述车用空调装置，其构成为可使经热介质加热装置加热的热介质相对于配设在空气流路中的散热器进行循环，其中所述热介质加热装置为上述任一种热介质加热装置。
根据本发明的第13方式，其构成为，经上述任一种热介质加热装置加热的热介质可相对于配设在空气流路中的散热器进行循环。因此，能够利用热介质加热装置将热介质加热供给至配设在空气流路中的散热器，且该热介质加热装置无热介质漏泄风险，出入口管的取出位置的自由度高、搭载性优异，并且效率佳、性能高。如此，能够提高车用空调装置的空调性能、尤其是供暖性能，并且可提高空调装置对于车辆的搭载性。
有益效果
根据本发明的热介质加热装置，能够采用钎焊构造使热交换元件无需密封件，消除热介质漏泄风险，并且能够提高出入口管对于热介质出入口储液箱的连接位置以及方向的自由度。而且，通过将多片扁平换热管和多组PTC加热器夹入至按压板或外壳底面与基板台之间，并相互贴紧后收纳设置在外壳内，能够减少它们之间的接触热阻，确保传热效率。因此，能够提供一种无热介质漏泄风险且可靠性高的热介质加热装置，其出入口管的取出位置的自由度高、搭载性优异，并且效率佳、性能高。
此外，根据本发明的热介质加热装置的制造方法，能够通过在多片各扁平换热管间保持固定间隙并插入PTC加热器后，将多片扁平换热管进行扩管，设置成使多片扁平换热管与多组PTC加热器相互切实贴紧。因此，能够使PTC加热器对于扁平换热管间的叠层组装变得容易并确保相互间的贴紧性，并且可改善热介质加热装置的组装性，实现高性能化。
并且，根据本发明的车用空调装置，能够利用热介质加热装置将热介质加热供给至配设在空气流路中的散热器，且该热介质加热装置无热介质漏泄风险，出入口管的取出位置的自由度高、搭载性优异，并且效率佳、性能高。因此，能够提高车用空调装置的空调性能、尤其是供暖性能，并且可提高空调装置对于车辆的搭载性。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式所述热介质加热装置的外观立体图。
图2是图1所示热介质加热装置的分解立体图。
图3是图1所示热介质加热装置的纵剖面图。
图4是图1所示热介质加热装置的热交换元件的侧面图。
图5是图4所示热交换元件的分解立体图。
图6是图4所示热交换元件的热介质出入口管取出部的剖面放大图。
图7是图4所示热交换元件的扁平换热管、热介质出入口储液箱以及热介质出入口管的平面图。
图8是图7所示扁平换热管、热介质出入口储液箱以及热介质出入口管在管长度方向上的侧面图。
图9是图7所示扁平换热管、热介质出入口储液箱以及热介质出入口管的左侧面图。
图10是图7所示扁平换热管、热介质出入口储液箱以及热介质出入口管的分解立体图。
图11是图7所示扁平换热管的剖面图。
图12是本发明的第2实施方式所述热介质加热装置的分解立体图。
图13是本发明的第3实施方式所述热介质加热装置的分解立体图。
具体实施方式
以下参照附图，对本发明所涉及的实施方式进行说明。
[第1实施方式]
以下，参照图1至图11对本发明的第1实施方式进行说明。
图1中显示了本发明的第1实施方式所述热介质加热装置的外观立体图，图2中显示了其分解立体图，图3中显示了纵剖面图。
热介质加热装置1是在适用于EV车或HV车等的车用空调装置中加热作为暖气用热源的热介质的装置，其构成为，通过热介质泵使热介质在构成车用空调装置的散热器之间进行循环。该热介质加热装置1具有箱形形状的外壳2。
箱形形状的外壳2的一侧面为设有贯通孔6、7的管贯通面5，该贯通孔6、7以密封状态贯通下述热介质出入口管15、16(有时也会简称为出入口管)，并且该外壳2由沿分模线PL分为上下两部分的下外壳3和上外壳4构成，该分模线PL从该管贯通面5的上方部向该对向面8的下方部倾斜设置。上外壳4透过液状垫片等利用螺丝拧紧固定在组装有内装部件的下外壳3上，形成具有密闭构造的外壳2。
在下外壳3的另一侧面9上，设置着具有贯通孔10的电线束贯通部(贯通部)11，该贯通孔10贯通下述HV电线束48和LV电线束49。此外，在下外壳3的底面设有用于通过螺丝等拧紧固定下述热交换元件12的多个凸台部3A，并且在管贯通面5上通过一体成型设置着用于拧紧固定密封构件53等的多个凸台部3B，该密封构件53用来在将热介质出入口管15、16贯通贯通孔6、7后，将贯通孔6、7进行密封。
在外壳2的内部收纳设置着：热交换元件12，其与通过出入口管15、16进行流通的热介质进行热交换，并将其加热；以及控制基板13，其控制对构成该热交换元件12的PTC加热器18施加的电力。如图4、5所示，热交换元件12由以下构成：多片(本实施方式为4片)扁平换热管14；热介质出入口储液箱17，其以规定间隔连接着该多片扁平换热管14，并且连接着一对热介质出入口管15、16，通过钎焊接合(焊接)形成一体；以及多组PTC加热器18，其组入多片扁平换热管14间。
如图7至图9所示，该热交换元件12具有形成着U形回转流路21的多片(4片)扁平换热管14，从设置在该U形回转流路21的一端的热介质入口19流入的热介质在另一端侧U形回转后，返回设置在一端侧的热介质出口20。其构成为，使该4片扁平换热管14以规定间隔分为上下4层，通过钎焊将各热介质入口19和热介质出口20连接至热介质出入口储液箱17，使各扁平换热管14与热介质出入口储液箱17形成一体。
如图10所示，各扁平换热管14通过以下方式一体钎焊接合而成，即将成型有凹状U形回转流路21的铝合金制上下一对成型板22A、22B进行对接，并使将铝合金制薄板成型为波状的波形内侧散热片23重叠2片，然后将其插入至该U形回转流路21的直线部分。其构成为，在U形回转流路21的U形回转部位一体成型着翼肋24，其具有向成型板22A、22B的内面侧突出的U字形。
该扁平换热管14仅在内面侧使用包覆着钎料(钎焊用金属)的包覆材料成型成型板22A、22B，并利用未包覆材料成型所有波形内侧散热片23。扁平换热管构成为，在一个成型板22A的内面钎焊接合一个波形内侧散热片23的一面侧的顶部，在另一个成型板22B的内面钎焊接合另一个波形内侧散热片23的一面侧的顶部。此外，其构成为，中央对齐的2片重叠的波形内侧散热片23未相互接合，在将下述扁平换热管14进行扩管时，不论是否插入内侧散热片，管自身都能够轻松扩管。
热介质出入口储液箱17将从热介质入口管15流入的热介质分配至多片扁平换热管14，在流通于各扁平换热管14内的期间内，将经PTC加热器18加热的热介质合流，流出至热介质出口管16。如上所述，热介质出入口储液箱17通过将一对热介质出入口管15、16以及多片扁平换热管14进行钎焊接合，形成一体。
如图10所示，该热介质出入口储液箱17构成为，具有：管头箱板25，其由外面包覆着钎料的铝合金制板材成型而成；集液箱构件27，其与该管头箱板25结合，形成利用隔板划分而成的一对入口集液箱部28和出口集液箱部29，并且采用外面包覆着钎料的铝合金制成；以及一对连接口33、34，其连接热介质出入口管15、16，并且在集液箱构件27的外面侧一体结合着形成为眼镜形状的铝合金制管连接构件32。
在管头箱板25上设置着左右2列、每列4层的连接孔26，该连接孔26用来插入连接多片(4片)扁平换热管14的热介质入口19和热介质出口20。此外，在集液箱构件27的入口集液箱部28设有与热介质入口管15连通的热介质入口30，在出口集液箱部29设有与热介质出口管16连通的热介质出口31。进而，在管连接构件32上除了设有一对连接口33、34以外，还一体设置着从各连接口33、34的上部向上方延出的水温传感器设置片35A、35B以及用螺丝拧紧固定在固定部42A上的凸缘部36A、36B，其中该固定部42A设置于下述基板台36的脚部42。
热介质出入口管15、16是具有规定长度的圆筒状管，其一端插入设置在热介质出入口储液箱17侧的管连接构件32的一对连接口33、34以及集液箱构件27的热介质入口30和热介质出口31，并实施钎焊连接。
另外，上述扁平换热管14的各构成部件间、热介质出入口储液箱17的各构成部件间、扁平换热管14与热介质出入口储液箱17间以及热介质出入口储液箱17与热介质出入口管15、16间分别通过钎焊进行结合，该钎焊可在使用夹具将各构成部件如上所述暂时组装后，一次性实施炉中钎焊。
如上述图7至图9所示，热交换元件12通过将PTC加热器18组入形成一体的扁平换热管14、热介质出入口管15、16以及热介质出入口储液箱17而进行装配。PTC加热器18自身为众所周知的物质即可，其构成为利用2片电极板37、38从上下方向夹住PTC元件的上下表面。PTC加热器18在利用定位销等定位于隔开规定间隔设置的扁平换热管14间的规定位置的状态下，如图4和图5所示，透过绝缘板(省略图示)进行插入设置。
从PTC加热器18的各电极板37、38延伸出具有固定宽度的板状端子39，该端子39分别弯曲并向上方延长，并通过直接螺丝固定连接至并设在下述控制基板13的下表面的一边侧的多个端子排46(参照图2)上。
如图4和图5所示，上述热交换元件12组入设置在最下层的扁平换热管14的下表面的矩形状按压板40与铝压铸件制基板台41之间，该基板台41通过设置在4个角落部的具有规定长度的脚部42固定设置在该按压板40上。热交换元件12在利用夹具固定其上下表面的状态下对各扁平换热管14内施加水压等，从而将各扁平换热管14进行扩管，形成各PTC加热器18与各扁平换热管14的表面相互贴紧的状态。
基板台41为平面面积与按压板40、扁平换热管14以及控制基板13大致相同的矩形形状，其构成为，在4个角落部具有向下方延长且具有规定长度的脚部42，在一端侧的脚部42设有管连接构件32的固定部42A，并且在其上表面设有4处用来拧紧固定控制基板13的凸台部43。利用螺丝等固定设置在该基板台41上的凸台部43的控制基板13是封装有控制施加到PTC加热器18的电力的控制电路44的基板，可通过固定设置在电线束贯通部(贯通部)11上的连接器47连接HV电线束48和LV电线束49。
此外，来自入口侧和出口侧的水温传感器50、51的检测信号通过电线束52输入至控制基板13，该入口侧和出口侧的水温传感器50、51设置在与管连接构件32设为一体的水温传感器设置片35A、35B上。进而，在控制基板13上，在其下表面侧设置着构成控制电路44的IGBT等多个功率晶体管45，并且沿其一边设置着连接端子39的多个端子排46，该连接端子39延长自PTC加热器18的电极板37、38。
控制基板13通过设置在基板台41上而进行装配时，作为散热部件的IGBT等功率晶体管45设置为与设置在扁平换热管14的上表面的铝合金材料制基板台41进行接触，因此可作为散热片来冷却基板台41。此外，端子排46上通过螺丝等直接连接着延长自电极板37、38的端子39。
如图2所示，上述热介质加热装置1设置如下，即使HV电线束48和LV电线束49贯通贯通孔10，并涂布液状垫片，将该连接器47通过螺丝固定至下外壳3侧的电线束贯通部11上，然后将预先装配好的热交换元件12和控制基板13组装到下外壳3上，将热介质出入口管15、16从水平方向插入设置在管贯通面5上的贯通孔6、7进行组装，并利用螺丝等拧紧固定至设置在下外壳3的底面的多个凸台部3A。
插通至管贯通面5的贯通孔6、7的热介质的出入口管15、16构成为，通过将护线圈等密封构件53从外端部侧插入至出入口管15、16的外周，并利用螺丝等将该密封构件53拧紧固定至凸台部3B，从而以密封状态贯通贯通孔6、7，并从外壳2的一侧面向外部突出。
此外，如上所述将装配好的热交换元件12和控制基板13组入下外壳3上后，通过将HV电线束48和LV电线束49、来自水温传感器50、51的电线束52分别连接至控制基板13，对控制基板13实施电气系统的连接。而且，在这些连接完成后，于下外壳3上涂布液状垫片，并利用螺丝等拧紧固定上外壳4，从而对外壳2进行密封。
另外，根据上述实施方式，在将控制基板13设置在基板台41上进行装配时，将延长自电极板37、38的端子39连接至该端子排46，但也可在将电线束类连接至控制基板13时，同时将端子39连接至端子排46。此外，根据上述实施方式，在将扁平换热管14间插入设置着PTC加热器18的热交换元件12组入按压板40与基板台41之间的状态下，利用夹具固定上下表面，将扁平换热管14进行扩管，并且使扁平换热管14与PTC加热器18成为贴紧状态，但也可以采用以下方式。
也可通过将插入设置PTC加热器18后装配而成的热交换元件12直接组入下外壳3的底面上，在将基板台41固定设置在下外壳3的底面的状态下，对扁平换热管14内施加水压等，将各扁平换热管14进行扩管，使扁平换热管14与PTC加热器18成为贴紧状态后，将控制基板13组入至基板台41上，如此也可获得与上述实施方式相同的结果。
根据如上所述的结构，通过本实施方式可实现以下作用效果。
通过泵循环在上述热介质加热装置1中的热介质从热交换元件12的入口管15流入至热介质出入口储液箱17的入口集液箱部28，并分配至4片扁平换热管14，在流通于该U形回转流路21内的期间内被PTC加热器18加热、升温。在流通于扁平换热管14内的期间内经过加热、升温的热介质在出口集液箱部29合流，经过出口管16供给至散热器，成为暖气用热源。
通过设置在水温传感器设置片35、36上的水温传感器50、51检测通过热介质加热装置1加热的热介质的入口温度和出口温度，并相应该检测值利用控制基板13控制对于PTC加热器18的通电电流，将热介质的温度调节至设定温度，其中该水温传感器设置片35、36与结合于热介质出入口储液箱17的管连接构件32一体设置。
在所述热介质加热装置1中，由多片扁平换热管14和PTC加热器18构成的热交换元件12构成为，具有：多片扁平换热管14，其形成有U形回转流路21；热介质出入口储液箱17，其通过钎焊接合连接着多片扁平换热管14的一端，并连接着热介质的出入口管15、16；以及多组PTC加热器18，其分别交互叠层在扁平换热管14间。此外，热交换元件12夹入按压板40或下外壳3的底面与基板台41之间，并在多片扁平换热管14与多组PTC加热器18贴紧的状态下收纳设置在外壳2内。
因此，能够采用钎焊构造使热交换元件12无需密封件，消除热介质漏泄风险，并且能够提高出入口管15、16对于热介质出入口储液箱17的连接位置以及方向的自由度。而且，通过将多片扁平换热管14和多组PTC加热器18夹入至按压板40或下外壳3底面与基板台41之间并相互贴紧，然后收纳设置在外壳2内，能够减少它们之间的接触热阻，确保传热效率。
如此，能够提供一种无热介质漏泄风险且可靠性高的热介质加热装置1，其出入口管15、16的取出位置的自由度高、搭载性优异，并且效率佳、性能高。
此外，还构成为，通过将多片扁平换热管14进行扩管，使该多片扁平换热管14与多组PTC加热器18相互贴紧。因此，即使在多片各扁平换热管14间保持固定间隙并插入PTC加热器18，也能够通过将多片扁平换热管14在按压板40或下外壳3的底面与基板台41之间进行扩管，设置成使多片扁平换热管14与多组PTC加热器18相互切实贴紧。如此，能够使PTC加热器18对于扁平换热管14间的组装变得容易并确保相互的贴紧性，并且可提高热介质加热装置1的组装性，实现高性能化。
进而，在本实施方式中，其构成为，在与多片扁平换热管14中最外侧的扁平换热管14接触的基板台41上，设置着封装有IGBT等功率晶体管45的控制基板13，该功率晶体管45对PTC加热器18进行通电控制。因此，能够将与扁平换热管14接触的基板台41作为散热片，冷却封装在控制基板13上的IGBT等散热部件即功率晶体管45。如此，能够确保功率晶体管45的冷却性能，并且使其动作变得稳定，提高控制性能。
此外，基板台41由导热性材即铝合金材料构成。因此，不仅能够确保设置控制基板13时所需的刚度以及作为散热片的导热性，还能够减轻基板台41的重量。如此，能够提高热介质加热装置1的冷却性能和控制性能，并且实现轻量化。
此外，扁平换热管14、按压板40、基板台41以及控制基板13为平面面积大致相同的矩形形状。因此，在将热交换元件12和控制基板13收纳设置在外壳2内时，能够以空间上效率最佳的配置进行收纳设置。如此，能够使外壳2甚至热介质加热装置1小型紧凑化，并可提高其对于车辆等的搭载性。
此外，本实施方式中，其构成为，可将延长自PTC加热器18的电极板37、38的端子39向控制基板13侧朝上方弯曲，并可直接连接至设置在控制基板13上的端子排46。因此，能够使控制基板13与PTC加热器18之间的电气连接实现无线束化，通过端子39进行直接连接，并且因此能够实现结构的简单化、组装的容易化，同时可通过无线束化实现成本降低。
进而，热介质出入口储液箱17的与扁平换热管14连接一侧的管头箱板25采用外面包覆着钎料的包覆材料，与其连接的扁平换热管14采用仅内面侧包覆着钎料的包覆材料。因此，通过包覆在热介质出入口储液箱17与扁平换热管14连接的管头箱板25的外面的钎料，将各扁平换热管14切实地钎焊接合至热介质出入口储液箱17。此外，扁平换热管14仅在内面侧包覆钎料，采用外面无钎料的包覆材料，因此在将PTC加热器18插入设置至扁平换热管14间时，可防止因介装的绝缘板的钎料造成损伤。如此，能够提高热介质加热装置1的质量和可靠性。
此外，本实施方式中，外壳2为箱形形状，在一侧面5设有贯通出入口管15、16并进行密封的贯通孔6、7，并且该外壳2由沿分模线PL分为上下两部分的下外壳3和上外壳4构成，该分模线PL从该管贯通面5的上方部向其对向面8的下方部倾斜设置。此外，外壳2在下外壳3上收纳设置着热交换元件12和控制基板13，形成其上部可由上外壳4密封的结构。
因此，下外壳3上并无与管贯通面5对向的对向面。因此，在将热交换元件12和控制基板13组入箱形形状的外壳2内时，可在拆下上外壳4的状态下，将热交换元件12和控制基板13沿下外壳3的底面进行组装，将该出入口管15、16从水平方向插入管贯通面5的贯通孔6、7。然后，在密封该孔周围并将热交换元件12和控制基板13收纳设置到下外壳3上后，利用上外壳4密封其上部，从而可组装成热介质加热装置1。
如此，无需在外壳2内确保将热交换元件12的出入口管15、16通过管贯通面5的贯通孔6、7时所需的空间，能够使外壳2甚至热介质加热装置1省去该空间部分，实现小型紧凑化、低成本化，并提高其对于车辆的搭载性。
此外，其构成为，在形成为箱形形状的外壳2的一侧面9上，设置贯通HV电线束48和LV电线束49的电线束贯通部11，安装在该电线束贯通部11的带连接器47的HV电线束48和LV电线束49连接至设置在基板台41上的控制基板13。因此，将热交换元件12透过基板台41收纳设置至外壳2内后，通过在组装上外壳4之前，将从外壳2的一侧面9的电线束贯通部11插入的HV电线束48和LV电线束49连接至基板台41上的控制基板13，能够轻松地将来自外部的电线束48、49连接至控制基板13上。如此，能够简化外部对控制基板13的配线结构，使热介质加热装置1的组装变得容易。
进而，其构成为，在制造上述热介质加热装置1时，(1)将热交换元件12组入按压板40与基板台41之间，将多片扁平换热管14进行扩管，并在多片扁平换热管14与多组PTC加热器18相互贴紧的状态下进行装配，然后将其组入外壳2内进行收纳设置，或者(2)通过将热交换元件12组入下外壳3的底面与基板台41之间，将多片扁平换热管14进行扩管，形成多片扁平换热管14与多组PTC加热器18相互贴紧的状态，从而收纳设置在外壳2内。
因此，无论是(1)或(2)中哪一种方法，都能够在多片各扁平换热管14间保持固定间隙并插入设置PTC加热器18后，将多片扁平换热管14进行扩管，从而设置成使多片扁平换热管14与多组PTC加热器18相互切实贴紧。如此，能够使PTC加热器18对于扁平换热管14间的叠层组装变得容易并确保相互的贴紧性，并且可改善热介质加热装置1的组装性，实现高性能化。
此外，还构成为，经上述热介质加热装置1加热的热介质可相对于配设在车用空调装置的空气流路中的散热器进行循环。因此，能够利用热介质加热装置1将热介质加热供给至配设在空气流路中的散热器，该热介质加热装置1无热介质漏泄风险，出入口管15、16的取出位置的自由度高、搭载性优异，并且效率佳、性能高。如此，能够提高车用空调装置的空调性能、尤其是供暖性能，并且可提高空调装置对于车辆的搭载性。
[第2实施方式]
接着，参照图12对本发明的第2实施方式进行说明。
相对于上述第1实施方式，本实施方式中壳体62的结构不同。其他方面与第1实施方式相同，因此省略说明。
本实施方式中，壳体62为箱形形状，在其一侧面上具有贯通孔6、7的管贯通面为侧盖63，该贯通孔6、7贯通热介质的出入口管15、16。侧盖63可相对于壳体62自由装卸，并且上表面为上盖64，可相对于壳体62自由装卸。
通过如上构成壳体62，可在组装热介质加热装置1时，拆下壳体62的侧盖63和上盖64，对装配好的热交换元件12和控制基板13组装侧盖63，利用护线圈等密封构件53密封贯通孔6、7，然后将装配好的热交换元件12和控制基板13从拆下侧盖63的开口插入到壳体62内，并将其固定设置在壳体62的底面上。此外，通过在壳体62上涂布液状垫片后组装侧盖63，能够将开口部进行密封。并且，还能够在将电线束类连接到控制基板13后，在壳体62的上表面涂布液状垫片并组装上盖64，从而将壳体62进行密封。
如此，根据本实施方式，也能够在将装配好的热交换元件12和控制基板13组入箱形的外壳62内时，拆下贯通出入口管15、16的一侧面的侧盖63和上盖64，将热交换元件12的出入口管15、16通入该侧盖63的贯通孔6、7，并将孔周围进行密封，将与侧盖63一体化的热交换元件12和控制基板13从拆下侧盖63的开口插入外壳62内，从而将热交换元件12和控制基板13收纳设置至外壳62内。其后，将侧盖63和上盖64组装到外壳62上对外壳62进行密封，从而能够组装成热介质加热装置1。
因此，与第1实施方式相同，无需在外壳62内确保将热交换元件12的出入口管15、16通过管贯通面的贯通孔6、7时所需的空间，能够使外壳62甚至热介质加热装置1省去该空间部分，实现小型紧凑化、低成本化，并可提高其对于车辆的搭载性。
[第3实施方式]
接着，参照图13对本发明的第3实施方式进行说明。
相对于上述第1和第2实施方式，本实施方式中壳体72的结构存在不同。其他方面与第1和第2实施方式相同，因此省略说明。
本实施方式中，壳体72为箱形形状，并且与其一侧面即管贯通面5对向的面为侧盖73，该管贯通面5具有贯通热介质的出入口管15、16的贯通孔6、7。侧盖72可相对于壳体72自由装卸，并且上表面为上盖74，可相对于壳体72自由装卸。
通过如上构成壳体72，能够在组装热介质加热装置1时，拆下壳体72的侧盖73和上盖74，将装配好的热交换元件12和控制基板13从拆下侧盖73的开口插入壳体72内，然后将该出入口管15、16通入一侧面的贯通孔6、7并将其周围进行密封，将热交换元件12和控制基板13固定设置在外壳72的底面。其后，在外壳72上涂布液状垫片后组装侧盖73，从而能够将开口部进行密封。并且，还能够在将电线束类连接到控制基板13后，通过在壳体72的上表面涂布液状垫片并组装上盖74，将壳体72进行密封。
如此，根据本实施方式，也能够在将装配好的热交换元件12和控制基板13组入箱形的外壳72内时，拆下与贯通出入口管15、16的一侧面对向的面的侧盖73和上盖74，从拆下该侧盖73的开口部插入热交换元件12和控制基板13，使出入口管15、16贯通一侧面的贯通孔6、7，并将孔周围进行密封，将热交换元件12和控制基板13收纳设置至外壳72内。其后，将侧盖73和上盖74组装到外壳72上对外壳72进行密封，从而能够组装成热介质加热装置1。
因此，无需在外壳72内确保将热交换元件12的出入口管15、16通过管贯通面的贯通孔6、7时所需的空间，能够使外壳72甚至热介质加热装置1省去该空间部分，实现小型紧凑化、低成本化，并提高其对于车辆的搭载性。
另外，本发明并不仅限于上述实施方式所述的发明，在不脱离其主旨范围内，可适宜变形。例如，上述实施方式中说明了设置4层扁平换热管14，并在其间插入设置PTC加热器18的情况，但扁平换热管14当然也可为3片以下、5片以上。
此外，扁平换热管14的U形回转部也可以是将分开构成的部件结合成一体的结构。
进而，上述实施方式中说明了将在热交换元件12中装配了控制基板13的部件组入外壳72内的例子，但也可采用将热交换元件12组入外壳72内后，从上表面侧将控制基板13设置到基板台41上的组装方法，其组装顺序可任意。此外，箱形形状的外壳2可采用树脂制，但并不一定限定于树脂制，优选能够确保强度且可实现轻量化的材料。
附图标记说明
1热介质加热装置
2外壳
3下外壳
4上外壳
5管贯通面
6、7贯通孔
8对向面
9一侧面
11电线束贯通部
12热交换元件
13控制基板
14扁平换热管
15热介质入口管(入口管)
16热介质出口管(出口管)
17热介质出入口储液箱
18PTC加热器
21U形回转流路
22A、22B成型板
25管头箱板
28入口集液箱部
29出口集液箱部
37、38电极板
39端子
40按压板
41基板台
45功率晶体管
46端子排
47连接器
48HV电线束
49LV电线束
62、72外壳
63、73侧盖
64、74上盖
PL分模线

Claims (13)

1.一种热介质加热装置，其使用PTC加热器加热热介质，特征在于，具有：
多片扁平换热管，其形成有热介质从一端流入后在另一端侧进行U形回转并返回一端侧的U形回转流路；
热介质出入口储液箱，其连接着热介质的出入口管，并在以规定间隔连接所述多片扁平换热管的一端的同时实施钎焊接合；以及
多组所述PTC加热器，其分别交互叠层在所述多片扁平换热管间，
由所述多片扁平换热管、所述热介质出入口储液箱以及所述多组PTC加热器构成的热交换元件夹入至按压板或外壳底面与基板台之间，在所述多片扁平换热管与所述多组PTC加热器贴紧的状态下收纳设置在所述外壳内。
2.根据权利要求1所述的热介质加热装置，其特征在于，通过将所述多片扁平换热管进行扩管，使所述多片扁平换热管与所述多组PTC加热器贴紧。
3.根据权利要求1或2所述的热介质加热装置，其特征在于，在与所述多片扁平换热管中最外侧的扁平换热管接触的所述基板台上，设置着封装有功率晶体管的控制基板，所述功率晶体管对所述PTC加热器进行通电控制。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的热介质加热装置，其特征在于，所述基板台由具有导热性的铝合金材料构成。
5.根据权利要求3或4所述的热介质加热装置，其特征在于，所述扁平换热管、所述基板台以及所述控制基板的平面面积大致相同。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的热介质加热装置，其特征在于，延长自所述PTC加热器的电极板的端子向所述控制基板侧弯曲，并直接连接至设置在所述控制基板上的端子排。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的热介质加热装置，其特征在于，所述热介质出入口储液箱的所述扁平换热管连接侧采用外面包覆着钎料的包覆材料，所述扁平换热管采用仅内面侧包覆着钎料的包覆材料。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的热介质加热装置，其特征在于，所述外壳为箱形形状，在所述外壳的一侧面设有贯通所述出入口管并被密封的贯通孔，并且所述外壳由沿分模线分为上下两部分的下外壳和上外壳构成，所述分模线从所述管贯通面的上方部向所述外壳中与所述一侧面对向的对向面的下方部倾斜设置，所述热交换元件收纳设置至所述下外壳上，形成其上部可由所述上外壳进行密封的结构。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的热介质加热装置，其特征在于，所述外壳为箱形形状，具有贯通所述出入口管的贯通孔的一侧面为侧盖，并且上表面为上盖，分别采用可自由装卸的结构，其构成为，通过拆下所述侧盖，使所述热交换元件的所述出入口管贯通至所述贯通孔并进行密封，将所述热交换元件从拆下所述侧盖的开口插入所述外壳内并固定设置后，将所述侧盖和所述上盖组装至所述外壳上，从而使所述外壳为可密封结构。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的热介质加热装置，其特征在于，所述外壳为箱形形状，与具有贯通所述出入口管的贯通孔的一侧面对向的面为侧盖，并且上表面为上盖，分别采用可自由装卸的结构，其构成为，通过将所述热交换元件从拆下所述侧盖的开口插入所述外壳内，使所述出入口管贯通至所述一侧面的所述贯通孔并进行密封，将所述热交换元件收纳设置至所述外壳内后，将所述侧盖和所述上盖组装至所述外壳，从而使所述外壳为可密封结构。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的热介质加热装置，其特征在于，构成为，在所述箱形形状的外壳的一侧面上，设置贯通HV电线束和LV电线束的电线束贯通部，安装在所述电线束贯通部上的带连接器的HV电线束和LV电线束连接至设置在所述基板台上的所述控制基板。
12.一种热介质加热装置的制造方法，其中所述热介质加热装置为权利要求1至11中任一项所述的热介质加热装置，其特征在于，
(1)将所述热交换元件组入所述按压板与所述基板台之间，将所述多片扁平换热管进行扩管，并在所述多片扁平换热管与所述多组PTC加热器相互贴紧的状态下进行装配，然后将其组入所述外壳内进行收纳设置，或者
(2)通过将所述热交换元件组入所述外壳的底面与所述基板台之间，将所述多片扁平换热管进行扩管，形成所述多片扁平换热管与所述多组PTC加热器相互贴紧的状态，从而收纳设置在所述外壳内。
13.一种车用空调装置，其构成为可使经热介质加热装置加热的热介质相对于配设在空气流路中的散热器进行循环，
其特征在于，所述热介质加热装置为权利要求1至11中任一项所述的热介质加热装置。
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