JP3794116B2

JP3794116B2 - 暖房用熱交換器

Info

Publication number: JP3794116B2
Application number: JP21195497A
Authority: JP
Inventors: 幹夫福岡; 道泰山本; 貢中村
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1997-08-06
Filing date: 1997-08-06
Publication date: 2006-07-05
Anticipated expiration: 2017-08-06
Also published as: DE19835229A1; US5995711A; JPH1148758A; DE19835229B4

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電気発熱体を一体化した暖房用熱交換器に関するもので、車両エンジン（内燃機関）にて加熱された温水（エンジン冷却水）を熱源として空気を加熱する車両暖房用熱交換器に用いて好適である。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の電気発熱体を一体化した熱交換器は、特開平５−６９７３２号公報、実開平６−７５８１９号公報等において提案されている。これらの従来装置によれば、温水（エンジン冷却水）を熱源として空気を加熱する暖房用熱交換器に電気発熱体を一体化することにより、エンジン始動直後のように温水温度が低いときには、電気発熱体への通電により、電気発熱体の発生熱を空気中に放熱して空気を加熱することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記特開平５−６９７３２号公報記載のものでは、発熱体素子と電極板から構成される電気発熱体を暖房用熱交換器のコア部と一体ろう付けしているので、高温のろう付け温度（アルミニュウムのろう付けの場合、６００°Ｃ程度）の雰囲気に発熱体が晒されるので、発熱体の電気的特性が著しく損なわれるという不具合がある。
【０００４】
また、上記実開平６−７５８１９号公報記載のものでは、プレートフィンタイプの暖房用熱交換器において、プレートフィンの風下側端面に凹部を設け、この凹部内に電気発熱体ユニットを収容する構成であり、熱交換器構成がプレートフィンタイプであるため、プレートフィンと円管状の丸チューブとの接合部が機械的な拡管構造である。そのため、接合部の接触熱抵抗がどうしも大きくなってしまい、熱交換器伝熱性能の低下は不可避である。
【０００５】
また、プレートフィンに、電気発熱体ユニット収容のための凹部を特別に形成しなければならず、製造コストが上昇する。
本発明は上記点に鑑みてなされたもので、電気発熱体の電気的特性を損なう恐れがなく、しかも、高性能なコルゲートフィンタイプの暖房用熱交換器のコア部に電気発熱体を容易に組付可能とすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明では、熱源流体が流通する偏平チューブ（６）を多数本並列配置するとともに、この多数本の偏平チューブ（６）の間にコルゲートフィン（７）を接合することにより熱交換用コア部（３）が構成される暖房用熱交換器において、
発熱体素子（９０ａ）を包含する発熱体本体部（９０）をフィン部材（９１、９２）を介して枠体（９３、９４）の内側に一体保持することにより電気発熱体ユニット（９）を構成し、
熱交換用コア部（３）の偏平チューブ（６）とコルゲートフィン（７）との積層方向の一部の部位に電気発熱体ユニット（９）設置用の所定間隔を設定して、熱交換用コア部（３）が組付けられており、
前記一部の部位に電気発熱体ユニット（９）が挿入されており、
さらに、熱交換用コア部（３）に対して偏平チューブ（６）とコルゲートフィン（７）との積層方向に圧縮方向の締め付け力を作用させ、偏平チューブ（６）またはコルゲートフィン（７）に電気発熱体ユニット（９）を圧接保持させる締結部材（１０）を備えることを特徴としている。
【０００７】
これによると、熱交換用コア部（３）の組付後（一体ろう付け終了後）に電気発熱体ユニット（９）を設置できるから、熱交換用コア部（３）のろう付けによって発熱体素子（９０ａ）の電気的特性を損なう恐れが全くない。しかも、電気発熱体ユニット（９）は予め、枠体（９３、９４）の内側に発熱体本体部（９０）とフィン部材（９１、９２）とを一体保持した１ユニットとして構成しており、かつ熱交換用コア部（３）がコルゲートフィンタイプであるから、電気発熱体ユニット（９）の厚さに相当する分の偏平チューブ（６）とコルゲートフィン（７）を除去するだけで、電気発熱体ユニット（９）を熱交換用コア部（３）に対して簡単に組付できる。
さらに、締結部材（１０）の締め付け力によって電気発熱体ユニット（９）の熱交換用コア部（３）内への保持固定を確実に行うことができる。
【０００８】
従って、従来技術のプレートフィンのように、特別に凹部を加工する必要がなく、高性能なコルゲートフィンタイプの特徴を生かしつつ、暖房用熱交換器のコア部に電気発熱体ユニット（９）を簡単に組付できる。
特に、請求項２記載の発明のように、枠体（９３、９４）をアルミニウム等の熱伝導に優れた材質で構成すれば、電気発熱体ユニット（９）の非通電時には、熱交換用コア部（３）の偏平チューブ（６）内の熱源流体の熱を枠体（９３、９４）を介して電気発熱体ユニット（９）内のフィン部材（９１、９２）に良好に伝熱できるので、電気発熱体ユニット（９）内を通過する空気温度の低下がほとんどない。従って、熱交換器吹出空気温度の均一化を図ることができる。
【０００９】
また、請求項３記載の発明のように、電気発熱体ユニット（９）を、熱交換用コア部（３）の２本の偏平チューブ（６）の間に挿入保持するようにすれば、電気発熱体ユニット（９）を、コルゲートフィン（７）に比して強度の高い偏平チューブ（６）の間で確実に保持できる。しかも、電気発熱体ユニット（９）のコア部への挿入の際に、コルゲートフィン（７）を変形させて、コルゲートフィン（７）の性能を悪化させるという不具合も確実に防止できる。
【００１０】
また、請求項４記載の発明のように、発熱体本体部（９０）を電気発熱体ユニット（９）内のフィン部材（９１、９２）に対して電気的に絶縁すれば、電気発熱体ユニット（９）への通電時に熱交換用コア部（３）の金属部材（チューブ等）に電流を流すことなく、電気発熱体ユニット（９）に直接通電できる。その結果、熱交換器の安全性を向上できるとともに、熱交換用コア部（３）の金属部材が電食により腐食するのを防止でき、熱交換器の耐食性を確保できる。
【００１１】
また、請求項５記載の発明では、発熱体本体部（９０）に、正極側電極板（９０ｂ）および負極側電極板（９０ｃ）を備え、この両電極板（９０ｂ、９０ｃ）の間に発熱体素子（９０ａ）を配置するとともに、この両電極板（９０ｂ、９０ｃ）の周囲を電気絶縁材料からなる被覆部材（９０ｄ）により被覆し、
電気発熱体ユニット（９）のフィン部材はコルゲートフィン（９１、９２）とし、被覆部材（９０ｄ）の表面がコルゲートフィン（９１、９２）の折り曲げ頂部に圧接するようにしたことを特徴としている。
【００１２】
従って、電気発熱体ユニット（９）の内部において、発熱体素子（９０ａ）および正極側電極板（９０ｂ）、負極側電極板（９０ｃ）とコルゲートフィン（９１、９２）との間を、被覆部材（９０ｄ）により確実に電気絶縁することができるとともに、被覆部材（９ｄ）により両電極板（９ｂ、９ｃ）および発熱体素子（９ａ）の保護を行うことができる。
【００１３】
また、発熱体素子（９０ａ）を正極側電極板（９０ｂ）と負極側電極板（９０ｃ）に直接圧接させることにより、発熱体素子（９０ａ）と両電極板（９０ｂ、９０ｃ）との間の電気的導通を小さな接触抵抗で確実に確保することができる。また、請求項６記載の発明では、正極側電極板（９０ｂ）および負極側電極板（９０ｃ）に、それぞれ外部回路との電気接続用の端子部（９０ｅ、９０ｆ）を一体成形することを特徴としている。
【００１４】
従って、両電極板（９０ｂ、９０ｃ）に一体成形した端子部（９０ｅ、９０ｆ）により外部回路との電気接続を簡単に行うことができる。
また、請求項７記載の発明では、端子部（９０ｅ、９０ｆ）を、正極側電極板（９０ｂ）および負極側電極板（９０ｃ）から熱交換用コア部（３）の空気下流側に突出させていることを特徴としている。
【００１５】
これによれば、暖房用熱交換器の空気上流側に冷房用熱交換器が設置される場合に、冷房用熱交換器で凝縮水が発生しても、端子部（９０ｅ、９０ｆ）と外部回路との接続部に凝縮水が付着することを防止して、ショート、漏電等の危険を回避できる。
また、請求項８記載の発明のように、被覆部材（９０ｄ）の表面とコルゲートフィン（９１、９２）の折り曲げ頂部との間に金属板（１１、１２）を介在すれば、この金属板（１１、１２）を介して、発熱体素子（９０ａ）の熱をコルゲートフィン（９１、９２）に良好に伝熱できる。
【００１６】
また、請求項９記載の発明では、熱源流体が流通する偏平チューブ（６）を多数本並列配置するとともに、この多数本の偏平チューブ（６）の間にコルゲートフィン（７）を接合することにより熱交換用コア部（３）が構成される暖房用熱交換器において、
発熱体素子（９０ａ）を包含する発熱体本体部（９０）をフィン部材（９１、９２）を介して枠体（９３、９４）の内側に一体保持することにより電気発熱体ユニット（９）を構成し、
熱交換用コア部（３）の一部の部位に電気発熱体ユニット（９）設置用の所定間隔を設定して、熱交換用コア部（３）を組付けた後に、前記一部の部位に電気発熱体ユニット（９）を設置し、
発熱体本体部（９０）は、正極側電極板（９０ｂ）および負極側電極板（９０ｃ）を備え、
この両電極板（９０ｂ、９０ｃ）の間に前記発熱体素子（９０ａ）を配置するとともに、この両電極板（９０ｂ、９０ｃ）の周囲を電気絶縁材料からなる被覆部材（９０ｄ）により被覆し、
電気発熱体ユニット（９）のフィン部材はコルゲートフィン（９１、９２）であり、
被覆部材（９０ｄ）の表面とコルゲートフィン（９１、９２）の折り曲げ頂部との間に金属板（１１、１２）が介在されており、
被覆部材（９０ｄ）の表面が金属板（１１、１２）を介してコルゲートフィン（９１、９２）の折り曲げ頂部に圧接するようにしたことを特徴としている。
これによると、従来技術のプレートフィンのように、特別に凹部を加工する必要がなく、高性能なコルゲートフィンタイプの特徴を生かしつつ、暖房用熱交換器のコア部に電気発熱体ユニット（９）を簡単に組付できる。
しかも、請求項９記載の発明では、前述した請求項５および請求項８による作用効果を合わせ奏することができる。
【００１７】
また、請求項１０記載の発明は、暖房用熱交換器の製造方法に係るものであって、熱交換用コア部（３）の偏平チューブ（６）とコルゲートフィン（７）とを組付けるとともに、熱交換用コア部（３）のうち、電気発熱体ユニット（９）が設置される部位では、隣接する２本の偏平チューブ（６）の間に所定間隔を設定するコア組付工程と、
熱交換用コア部（３）の組付体を一体ろう付けするろう付け工程と、
前記２本の偏平チューブ（６）の間の所定間隔に電気発熱体ユニット（９）を組付ける発熱体組付工程と
熱交換用コア部（３）に対して偏平チューブ（６）とコルゲートフィン（７）との積層方向に圧縮方向の締め付け力を作用させる締結部材（１０）を組付け、前記締め付け力により電気発熱体ユニット（９）を偏平チューブ（６）またはコルゲートフィン（７）に圧接保持させる締結部材組付工程とを有することを特徴としている。
【００１８】
これによれば、電気発熱体素子（９０ａ）の電気的特性を損なうことなく、電気発熱体ユニット（９）の組付を容易に行うことができる。
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１は本発明を適用した車両暖房用熱交換器の第１実施形態を示すもので、この熱交換器は、温水入口側タンク１と、温水出口側タンク２と、この両タンク１、２の間に設けられた熱交換用コア部３とを有している。
【００２０】
温水入口側タンク１には図示しない車両エンジンからの温水（エンジン冷却水）が流入する入口パイプ４が設けられ、温水出口側タンク２には温水を外部へ流出させ、エンジン側に還流させる出口パイプ５が設けられている。なお、本例の熱交換器は図１に示すように上下対称形であるので、温水入口側タンク１と温水出口側タンク２とを上下逆転してもよい。
【００２１】
各タンク１、２はそれぞれタンク本体部１ａ、２ａと、このタンク本体部１ａ、２ａの開口端面を閉じるシートメタル１ｂ、２ｂとからなり、図１の左右方向が長手方向となる周知のタンク構造である。そして、シートメタル１ｂ、２ｂには偏平状のチューブ挿入穴（図示せず）が多数個、図１、２の左右方向に１列または複数列並んで形成されている。
【００２２】
熱交換用コア部３は暖房用空気の流れ方向（図１の矢印Ａ方向）に対して平行な偏平状に形成された偏平チューブ６を多数個図１の左右方向に並列配置している。そして、この多数個の偏平チューブ６相互の間に波形状に成形されたコルゲートフィン（フィン部材）７を配置し接合している。このコルゲートフィン７には周知のごとく暖房用空気の流れ方向に対して所定角度で斜めに多数のルーバ（図示せず）が切り起こし成形されており、このルーバの成形によりフィン熱伝達率を向上させている。
【００２３】
偏平チューブ６の両端開口部はシートメタル１ｂ、２ｂのチューブ挿入穴内にそれぞれ挿入され、接合される。また、コア部３の最外側（図１の左右両端部）のコルゲートフィン７のさらに外側にはサイドプレート８ａ、８ｂが配設され、このサイドプレート８ａ、８ｂは最外側のコルゲートフィン７およびシートメタル１ｂ、２ｂに接合される。
【００２４】
なお、本例における熱交換器では、上記各構成部品１〜８ｂのすべてがアルミニュウム（アルミニュウム合金も含む）にて成形され、ろう付けにて各部が一体に接合されて組付られる。
さらに、熱交換用コア部３の一部の部位に電気発熱体ユニット９を設置しており、より具体的には、図１の例では、熱交換用コア部３の４箇所に電気発熱体ユニット９を等間隔で設置している。この電気発熱体ユニット９の設置のために、熱交換用コア部３の所定部位において、１本の偏平チューブ６とこの偏平チューブ６の両側に接合されるコルゲートフィン７を除去し、この状態で、熱交換器をろう付けした後に、熱交換用コア部３内の上記偏平チューブ６およびコルゲートフィン７の除去部位に電気発熱体ユニット９を挿入している。
【００２５】
従って、電気発熱体ユニット９の厚さｔ₀（図２）は上記１本の偏平チューブ６とその両側のコルゲートフィン７とを合わせた厚さと同等に設定され、かつ長さＬはシートメタル１ｂ、２ｂ間の寸法と同等に設定されている。
図２〜図４はフィン付き電気発熱体ユニット９の具体的構造を例示するもので、電気発熱体ユニット９は、大別して発熱体本体部９０と、コルゲートフィン（フィン部材）９１、９２と、枠体９３、９４とから構成されている。まず、発熱体本体部９０は、図４に示す構造になっており、板状の発熱体素子９０ａと、この発熱体素子９０ａの表裏両面に配置された細長の平板状の電極板９０ｂ、９０ｃとからなる３層のサンドウイッチ構造になっている。
【００２６】
そして、この電極板９０ｂ、９０ｃの周囲を全周にわたって電気的絶縁材料からなる被覆部材９０ｄにより被覆している。ここで、発熱体素子９０ａは所定の設定温度（例えば、９０°Ｃ付近）Ｔ₀にて抵抗値が急増する正の抵抗温度特性を有する抵抗体材料（例えば、チタン酸バリウム）からなるＰＴＣヒータ素子であり、その板厚は１．０〜２．０ｍｍ程度である。
【００２７】
発熱体素子９０ａの両電極板９０ｂ、９０ｃはアルミニュウム、銅、ステンレス等の導電金属材から成形されており、その板厚は０．１〜０．５ｍｍ程度である。この両電極板９０ｂ、９０ｃの長手方向の寸法（図１の上下方向の寸法）は電気発熱体ユニット９の長さＬとほぼ同等である。
そして、この両電極板９０ｂ、９０ｃの長手方向において発熱体素子９０ａは複数箇所（図４の例では４箇所）配置されている。発熱体素子９０ａと両電極板９０ｂ、９０ｃは互いに圧接することにより、両者間の電気的導通を得る。
【００２８】
発熱体本体部９０はその被覆部材９０ｄが両側のコルゲートフィン９１、９２の波状の折り曲げ頂部に圧接するようにして、２つの枠体９３、９４内に組付られる。ここで、被覆部材９０ｄは両側のコルゲートフィン９１、９２と両電極板９０ｂ、９０ｃとの間の電気的な絶縁作用を果たすものであるが、発熱体素子９０ａの熱をコルゲートフィン９１、９２に伝導する役割を果たすため、コルゲートフィン９１、９２と両電極板９０ｂ、９０ｃとの間の被覆部材９０ｄの厚さｔ1 は２５μ〜１００μ程度の薄膜状にして、良好な熱伝導作用を確保している。
【００２９】
一方、発熱体素子９０ａの側方における被覆部材９０ｄの厚さｔ2 は１〜２ｍｍ程度に厚くして、発熱体素子９０ａの保護を図るようにしてある。被覆部材９０ｄの具体的材質としては、高耐熱性の樹脂（例えば、ポリイミド樹脂等）が好ましい。
上記電極板９０ｂは正極側電極板であり、また、上記電極板９０ｃは負極側電極板であり、それぞれ外部回路との電気接続用の端子部９０ｅ、９０ｆが一体成形されている。この両端子部９０ｅ、９０ｆは本例では熱交換用コア部３の後方側（空気流れ方向Ａの下流側）に突出している。ここで、車両用空調装置では、暖房用熱交換器の空気上流側に冷房用熱交換器（蒸発器）が通常配置され、冷房用熱交換器で発生した凝縮水が空気流れとともに暖房用熱交換器に向かって飛散し、暖房用熱交換器の空気上流側の面に付着することがあるので、電気接続用の端子部９０ｅ、９０ｆを熱交換用コア部３の空気流れ方向Ａの下流側に突出させて、端子部９０ｅ、９０ｆへの凝縮水付着を避けるようにした方が好ましい。
【００３０】
また、正極側電極板９０ｂの端子部９０ｅは図４に示すように正極側電極板９０ｂの右側端部に形成され、負極側電極板９０ｃの端子部９０ｆは負極側電極板９０ｃの左側端部に形成されている。なお、端子部９０ｅ、９０ｆには、図示しない外部制御回路が電気接続され、この外部制御回路を介して車載電源から各電気発熱体ユニット９に通電されるようになっている。
【００３１】
次に、コルゲートフィン９１、９２は、熱交換用コア部３のコルゲートフィン７と同様の波形状のもので、アルミニウム等の熱伝導性に優れた金属からなる。また、枠体９３、９４はアルミニウム、ステンレス等の熱伝導性に優れた金属でコ字状に成形されており、枠体９３、９４にはその長手方向の両側面（空気流れ方向Ａ前後の両側面）の途中にそれぞれ、複数（本例では２個）の取付片９３ａ、９４ａが曲げ成形されている。
【００３２】
そして、この取付片９３ａ、９４ａの先端部を互いに重ね合わせて、この重ね合わせ部を溶接、ろう付け等の手段で接合することにより、２つの枠体９３、９４を一体に結合するとともに、２つの枠体９３、９４の間で発熱体本体部９０と、コルゲートフィン９１、９２に対して押圧力を作用させて、枠体９３、９４の内側空間に発熱体本体部９０と、コルゲートフィン９１、９２を保持する。
【００３３】
１０はステンレスのような耐食性に優れた金属材料からなる締結（バンド）部材であって、熱交換用コア部３の空気入口側の面および空気出口側の面の両方に配置される。締結部材１０はその両端に折り曲げ形状からなる引掛け部を有しており、この引掛け部を上下のサイドプレート８ａ、８ｂの長手方向の中央部に形成された係止溝部８ｃ、８ｄに引掛けて、上下のサイドプレート８ａ、８ｂの間に装着する。
【００３４】
この締結部材１０の装着により、熱交換用コア部３に対して圧縮方向の締付け力が作用するので、電気発熱体ユニット９を隣接する２個の偏平チューブ６、６の間に圧接保持させる締付け力を得ることができる。なお、図１では締結部材１０を熱交換用コア部３の上下方向の中央の１箇所のみに配置しているが、上下方向の複数箇所に締結部材１０を配置してもよい。
【００３５】
次に、上記した暖房用熱交換器の製造方法を説明すると、まず、最初に図１に示す熱交換器構成を組み付けるコア組付工程を行う。すなわち、熱交換用コア部３のチューブ６とコルゲートフィン７を交互に積層するとともに、熱交換用コア部３のうち、電気発熱体ユニット９が設置される部位（図１の４箇所の斜線部）では、隣接する２本の偏平チューブ６、６を所定間隔を開けて配置する。この２本の偏平チューブ６、６の所定間隔を保持するために、この２本の偏平チューブ６、６の間に、所定間隔の板厚を持ったダミー板（図示せず）を挿入する。
【００３６】
このダミー板は後述の一体ろう付けの工程に対する耐熱性を有し、かつアルミニュウムろう付けされない特性を持った材質（例えば、カーボン等）で形成しておく。この組付工程で、タンク１、２、パイプ４、５、およびサイドプレート８ａ、８ｂも組み付けることはもちろんである。
次に、上記のごとくして、組み付けた熱交換器組付体の組付状態を図示しない適宜の治具により保持して、ろう付け炉内に搬入し、ろう付け工程を行う。すなわち、ろう付け炉内で熱交換器組付体をろう付け温度（６００°Ｃ程度）に加熱して、熱交換器各部材のアルミニウムクラッド材のろう材を溶融し、熱交換器組付体の各部材間を一体ろう付けする。
【００３７】
ろう付け終了後に、熱交換器組付体をろう付け炉から搬出し、常温まで熱交換器組付体の温度が低下した後に、電気発熱体ユニット９の組付工程を行う。
電気発熱体ユニット９はそれ単独で、熱交換器組付体とは別に組付を行っておく。すなわち、板状の発熱体素子９０ａの表裏両面を平板状の電極板９０ｂ、９０ｃにより挟み込んで３層のサンドウイッチ構造とし、電極板９０ｂ、９０ｃの周囲を全周にわたって被覆部材９０ｄにより被覆して、発熱体本体部９０を組付けておく。そして、この発熱体本体部９０の両面にコルゲートフィン９１、９２を配置した後に、２つの枠体９３、９４をコルゲートフィン９１、９２の外側から覆うように配置し、この２つの枠体９３、９４を一体に結合することにより、図２に示す電気発熱体ユニット９を完成する。
【００３８】
この電気発熱体ユニット９では枠体９３、９４の内側空間に発熱体本体部９０とコルゲートフィン９１、９２が相互に圧接状態で一体に保持されている。
そして、熱交換器組付体の熱交換用コア部３における４箇所の２本の偏平チューブ６、６の間に挿入されているダミー板を取り出し、２本の偏平チューブ６、６の間に形成される所定間隔の空間に、電気発熱体ユニット９を２つの枠体９３、９４の外側面がチューブ面に接触するようにして組み付ける。この組付の後に、締結部材１０の両端の引掛け部を上下のサイドプレート８ａ、８ｂの係止溝部８ｃ、８ｄに引掛けて、上下のサイドプレート８ａ、８ｂの間に締結部材１０を熱交換用コア部３が圧縮されるように装着する。
【００３９】
これにより、電気発熱体ユニット９を２本の偏平チューブ６、６の間に圧接保持させる締付け力を熱交換用コア部３に対して作用させ、電気発熱体ユニット９を２本の偏平チューブ６、６の間に確実に保持固定する。
次に、上記構成において作動を説明する。車室の暖房を行うときには、図示しない空調用送風機が作動して、暖房用熱交換器のコア部３の偏平チューブ６とコルゲートフィン７との間の空隙部、および電気発熱体ユニット９における枠体９３、９４の内側空間の空隙部に矢印Ａ方向に暖房用空気が通過する。一方、車両用エンジンのウォータポンプ（図示せず）の作動によりエンジンからの温水（熱源流体）が入口パイプ４より温水入口側タンク１内に流入する。
【００４０】
そして、温水は、入口側タンク１にて多数本の偏平チューブ６に分配され、この偏平チューブ６を並列に流れる間にコルゲートフィン７を介して暖房用空気に放熱する。多数本の偏平チューブ６を通過した温水は、温水出口側タンク２に流入し、ここで集合され、出口パイプ５から温水は熱交換器外部へ流出し、エンジン側に還流する。
【００４１】
一方、暖房時において、エンジンからの温水の温度が設定温度（例えば、８０°Ｃ）より低いときは、外部制御回路から両電極板９０ｂ、９０ｃの端子部９０ｅ、９０ｆ間に車載電源の電圧を加える。これにより、発熱体素子９０ａが通電され発熱する。発熱体素子９０ａの発熱は電極板９０ｂ、９０ｃ、被覆部材９０ｄを経て、両側のコルゲートフィン９１、９２に伝導されて、このコルゲートフィン９１、９２から暖房用空気に放熱される。従って、温水の低温時でも暖房空気を速やかに加熱して即効暖房を行うことができる。
【００４２】
なお、電気発熱体ユニット９の発熱体素子９０ａは所定の設定温度Ｔ₀にて抵抗値が急増する正の抵抗温度特性を有するＰＴＣ素子であるから、周知のごとく、その発熱温度を設定温度Ｔ₀に自己制御する自己温度制御機能を備えている。また、各電気発熱体ユニット９において、コルゲートフィン９１、９２は金属性の枠体９３、９４を介して隣接の偏平チューブ６に熱伝導可能に接しているから、発熱体素子９０ａへの通電遮断時でも、偏平チューブ６から温水の熱がコルゲートフィン９１、９２に伝達される。そのため、発熱体素子９０ａの非発熱時に発熱体素子周辺の吹出空気温度が低下することはほとんどない。
【００４３】
また、各電気発熱体ユニット９において、発熱体素子９０ａおよび電極板９０ｂ、９０ｃは被覆部材９０ｄにより金属製のコルゲートフィン９１、９２および枠体９３、９４に対して電気的に絶縁されているから、暖房用熱交換器と電気絶縁して各電気発熱体ユニット９に通電することができる。従って、暖房用熱交換器の金属部材に電流が流れることがなく、暖房用熱交換器の金属部材（チューブ等）が電食により腐食するのを防止できるとともに、暖房用熱交換器の安全性を高めることができる。
【００４４】
（第２実施形態）
図５は第２実施形態であり、電気発熱体ユニット９の枠体９３、９４に、その長手方向に延びるリブ９３ｂ、９４ｂを枠体９３、９４の内側方向へ凸状に打ち出し形成し、これにより、発熱体本体部９０とコルゲートフィン９１、９２との密着性を高め、発熱体本体部９０からコルゲートフィン９１、９２への熱伝導を改善するようにしたものである。
【００４５】
（第３実施形態）
図６は第３実施形態であり、電気発熱体ユニット９の発熱体本体部９０とコルゲートフィン９１、９２との間での熱伝導性を改善するものであり、そのために、コルゲートフィン９１、９２の波形の折り曲げ頂部と、発熱体本体部９０との間にアルミニウム等の薄い（例えば、板厚＝０．１〜０．５ｍｍ程度）金属板１１、１２を配置して、電気発熱体ユニット９の組付を行っている。
【００４６】
第３実施形態によると、発熱体素子９０ａの熱を被覆部材９０ｄを介して金属板１１、１２に伝導して、金属板１１、１２を全面的に高温状態とすることができるので、金属板１１、１２からコルゲートフィン９１、９２に効果的に熱伝導することができる。
（他の実施形態）
なお、上記の実施形態では、電気発熱体ユニット９における２つの枠体９３、９４を一体に結合するために、枠体９３、９４の長手方向の両側面の途中にそれぞれ、複数の取付片９３ａ、９４ａを曲げ成形し、この取付片９３ａ、９４ａの先端部を互いに重ね合わせて、この重ね合わせ部を溶接、ろう付け等の手段で接合しているが、取付片９３ａ、９４ａの先端部をかしめ等の機械的結合手段を用いて、結合することも可能である。
【００４７】
また、取付片９３ａ、９４ａを曲げ成形することを廃止して、枠体９３、９４相互の先端部（コの字形状の先端部）を、溶接、ろう付け、かしめ等の手段を用いて、結合することも可能である。
また、上記の実施形態では、電気発熱体ユニット９をコア部３の２本の偏平チューブ６の間に設定した所定間隔の間に挿入し、保持しているが、コア部３の偏平チューブ６とコルゲートフィン７との間、あるいはコルゲートフィン７相互の間に電気発熱体ユニット９を設置することも可能である。
【００４８】
また、上記の実施形態では、車両暖房用熱交換器について説明したが、本発明は車両用に限定されることなく、種々な用途の暖房用熱交換器に広く適用可能である。
また、電気発熱体ユニット９の設置形態を図１の形態に限らず、暖房用熱交換器の仕様の変化に対応して種々変更し得ることはもちろんである。
【００４９】
また、電気発熱体ユニット９の発熱体本体部９０の被覆部材９０ｄとして接着材系の樹脂を用いて、発熱体本体部９０をコルゲートフィン９１、９２または金属板１１、１２に接着固定してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す暖房用熱交換器の斜視図である。
【図２】図１の熱交換器における電気発熱体ユニットの斜視図である。
【図３】図２の電気発熱体ユニットの分解斜視図である。
【図４】（ａ）は電気発熱体ユニットの発熱体本体部の一部破断斜視図、（ｂ）は同発熱体本体部の横断面図、（ｃ）は同発熱体本体部の縦断面図、（ｄ）は同発熱体本体部の平面図である。
【図５】本発明の第２実施形態を示すもので、電気発熱体ユニットの枠体の斜視図である。
【図６】本発明の第３実施形態を示す電気発熱体ユニットの斜視図である。
【符号の説明】
１、２…タンク、３…熱交換用コア部、６…偏平チューブ、
７…コルゲートフィン、９…電気発熱体ユニット、９０…発熱体本体部、
９０ａ…発熱体素子、９０ｂ、９０ｃ…電極板、９０ｄ…被覆部材、
９０ｅ、９０ｆ…端子部、９１、９２…コルゲートフィン、９３、９４…枠体、
１０…締結部材。

Claims

熱源流体が流通する偏平チューブ（６）を多数本並列配置するとともに、この多数本の偏平チューブ（６）の間にコルゲートフィン（７）を接合することにより熱交換用コア部（３）が構成される暖房用熱交換器において、
発熱体素子（９０ａ）を包含する発熱体本体部（９０）をフィン部材（９１、９２）を介して枠体（９３、９４）の内側に一体保持することにより電気発熱体ユニット（９）を構成し、
前記熱交換用コア部（３）の前記偏平チューブ（６）と前記コルゲートフィン（７）との積層方向の一部の部位に前記電気発熱体ユニット（９）設置用の所定間隔を設定して、前記熱交換用コア部（３）が組付けられており、
前記一部の部位に前記電気発熱体ユニット（９）が挿入されており、
さらに、前記熱交換用コア部（３）に対して前記偏平チューブ（６）と前記コルゲートフィン（７）との積層方向に圧縮方向の締め付け力を作用させ、前記偏平チューブ（６）または前記コルゲートフィン（７）に前記電気発熱体ユニット（９）を圧接保持させる締結部材（１０）を備えることを特徴とする暖房用熱交換器。
前記枠体（９３、９４）は熱伝導性に優れた材質により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の暖房用熱交換器。
前記電気発熱体ユニット（９）は、前記熱交換用コア部（３）の２本の偏平チューブ（６）の間に設定された所定間隔に挿入保持されていることを特徴とする請求項１または２に記載の暖房用熱交換器。
前記発熱体本体部（９０）は前記電気発熱体ユニット（９）内のフィン部材（９１、９２）に対して電気的に絶縁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１つに記載の暖房用熱交換器。
前記発熱体本体部（９０）は、正極側電極板（９０ｂ）および負極側電極板（９０ｃ）を備え、この両電極板（９０ｂ、９０ｃ）の間に前記発熱体素子（９０ａ）を配置するとともに、この両電極板（９０ｂ、９０ｃ）の周囲を電気絶縁材料からなる被覆部材（９０ｄ）により被覆し、前記電気発熱体ユニット（９）のフィン部材はコルゲートフィン（９１、９２）であり、前記被覆部材（９０ｄ）の表面が前記コルゲートフィン（９１、９２）の折り曲げ頂部に圧接するようにしたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の暖房用熱交換器。
前記正極側電極板（９０ｂ）および前記負極側電極板（９０ｃ）に、それぞれ外部回路との電気接続用の端子部（９０ｅ、９０ｆ）が一体成形されていることを特徴とする請求項５に記載の暖房用熱交換器。
前記端子部（９０ｅ、９０ｆ）は、前記正極側電極板（９０ｂ）および前記負極側電極板（９０ｃ）から前記熱交換用コア部（３）の空気下流側に突出していることを特徴とする請求項６に記載の暖房用熱交換器。
前記被覆部材（９０ｄ）の表面と前記コルゲートフィン（９１、９２）の折り曲げ頂部との間に金属板（１１、１２）が介在されていることを特徴とする請求項５ないし７のいずれか１つに記載の暖房用熱交換器。
熱源流体が流通する偏平チューブ（６）を多数本並列配置するとともに、この多数本の偏平チューブ（６）の間にコルゲートフィン（７）を接合することにより熱交換用コア部（３）が構成される暖房用熱交換器において、
発熱体素子（９０ａ）を包含する発熱体本体部（９０）をフィン部材（９１、９２）を介して枠体（９３、９４）の内側に一体保持することにより電気発熱体ユニット（９）を構成し、
前記熱交換用コア部（３）の一部の部位に前記電気発熱体ユニット（９）設置用の所定間隔を設定して、前記熱交換用コア部（３）を組付けた後に、前記一部の部位に前記電気発熱体ユニット（９）を設置し、
前記発熱体本体部（９０）は、正極側電極板（９０ｂ）および負極側電極板（９０ｃ）を備え、
この両電極板（９０ｂ、９０ｃ）の間に前記発熱体素子（９０ａ）を配置するとともに、この両電極板（９０ｂ、９０ｃ）の周囲を電気絶縁材料からなる被覆部材（９０ｄ）により被覆し、
前記電気発熱体ユニット（９）のフィン部材はコルゲートフィン（９１、９２）であり、
前記被覆部材（９０ｄ）の表面と前記コルゲートフィン（９１、９２）の折り曲げ頂部との間に金属板（１１、１２）が介在されており、
前記被覆部材（９０ｄ）の表面が前記金属板（１１、１２）を介して前記コルゲートフィン（９１、９２）の折り曲げ頂部に圧接するようにしたことを特徴とする暖房用熱交換器。
請求項１ないし９のいずれか１つに記載の暖房用熱交換器の製造方法であって、
前記熱交換用コア部（３）の偏平チューブ（６）とコルゲートフィン（７）とを組付けるとともに、前記熱交換用コア部（３）のうち、前記電気発熱体ユニット（９）が設置される部位では、隣接する２本の偏平チューブ（６）の間に所定間隔を設定するコア組付工程と、
前記熱交換用コア部（３）の組付体を一体ろう付けするろう付け工程と、
前記２本の偏平チューブ（６）の間の所定間隔に前記電気発熱体ユニット（９）を組付る発熱体組付工程と、
前記熱交換用コア部（３）に対して前記偏平チューブ（６）と前記コルゲートフィン（７）との積層方向に圧縮方向の締め付け力を作用させる締結部材（１０）を組付け、前記締め付け力により前記電気発熱体ユニット（９）を前記偏平チューブ（６）または前記コルゲートフィン（７）に圧接保持させる締結部材組付工程とを有することを特徴とする暖房用熱交換器の製造方法。