專利名稱：層疊型換熱器和采用它的載熱體加熱裝置以及車輛用空調裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于加熱載熱體的層疊型換熱器和采用它的載熱體加熱裝置以及車輛用空調裝置。
背景技術：
在適用于電動車或混合車等的車輛用空調裝置中，已知在對作為供暖用的熱源的被加熱載熱體進行加熱的載熱體加熱裝置中的一種中，采用一種將正溫度系數(shù)熱敏電阻元件(Positive Temperature Coefficient ；以下稱為PTC元件。)作為發(fā)熱要素的PTC加熱器。對于所涉及的載熱體加熱裝置，專利文獻I公開了一種載熱體加熱裝置，其構成為:由隔壁將配備有載熱體的出入口的殼體內部分隔成多個加熱室與載熱體循環(huán)室，通過接觸到隔壁地被插入設置到加熱室側的PTC元件，來加熱在循環(huán)室內流動的載熱體。專利文獻2中示出了一種載熱體加熱裝置，其構成為:夾著PTC元件地在其兩面設有電極板、絕緣層以及傳熱層來構成平板狀的PTC加熱器，在該PTC加熱器的兩面層疊配備有載熱體的出入口的相互連通的一對的載熱體流通箱，進一步地在其外面配置基板收容箱。專利文獻3、4中公開了一種層疊型換熱器，其構成為:在設在管件的兩端的頭部(貯液部)的連通孔周圍形成翻邊，通過與它嵌合來使層疊時的對位容易化，并且防止由接合時的錯位導致的接合不良。專利文獻5公開了一種作為使有冷卻介質流通的扁平冷卻管夾持著電子元器件的兩面地進行多組層疊的層疊型冷卻器，將可伸縮的連通部件連接到冷卻管的開口部并將相鄰的冷卻管的開口部之間連通，并且在該開口部的特定周圍部設有加強筋，使冷卻管的厚度方向的抗壓強度相對于層疊型冷卻器的制造時所承受的負載充分地增大。

現(xiàn)有技術文獻專利文獻專利文獻I特開2008-7106號公報專利文獻2特開2008-56044號公報專利文獻3特開2005-30701號公報專利文獻4專利第4178682號公報專利文獻5專利第4100328號公報

發(fā)明內容
發(fā)明要解決的技術問題然而，由于專利文獻I所示的裝置是將PTC元件插入設置到由隔壁而形成的加熱室內的構成，因而將PTC元件緊貼著地插入到在作為傳熱面的隔壁之間并不容易，會有隔壁與PTC元件間的接觸熱阻增大，傳熱效率降低等的問題。專利文獻2所示的裝置由于是在PTC加熱器的兩面層疊一對具有散熱片的載熱體流通箱，并且在其外側設有基板收容箱以及蓋體并密封載熱體流道，由螺栓將其一體地夾緊的層疊構造，因而雖然能夠減小PTC加熱器與載熱體流通箱之間的接觸熱阻，但考慮到耐熱性或傳熱性，將載熱體流通箱或基板收容箱設定為鋁壓鑄件制，有在小型輕型化上有限制且造價高等的問題。為消除上述的問題，考慮將層疊型換熱器適用于載熱體加熱裝置。但是，在層疊型換熱器的情況下，如專利文獻3、4所示，一般是層疊由包覆有釬料的材料來成形的管件與翅片并進行爐中釬焊。因此，只要將采用夾具來臨時裝配的換熱器投入到爐中進行釬焊即可，通過使層疊時的對位容易化，防止接合時的錯位來得到更加良好的密封性，但需要插入PTC加熱器并與管件緊貼的上述載熱體加熱裝置無法采用這樣的方法。因此，如專利文獻5所示，提出了一種裝置，其為了使電子元器件的兩面與冷卻管可靠地緊貼，而形成由可伸縮的連通部件連接冷卻管的開口部之間的構成，在冷卻管的開口部周圍設有加強筋以能夠在加壓狀態(tài)下釬焊該連通部件，從而提高冷卻管的厚度方向的抗壓強度并防止加壓時的變形。但是，除了需要可伸縮的連通部件，還有為了在加壓狀態(tài)下釬焊連通部件而在冷卻管的開口部周圍設有加強筋來防止變形等，從而難以避免部件件數(shù)的增加或構成的復雜化，成為成本提升的主要原因等的問題。本發(fā)明是鑒于這樣的問題而提出的，其目的在于，提供一種層疊型換熱器和采用它的載熱體加熱裝置以及車輛用空調裝置，該層疊型換熱器層疊多組扁平熱交換管，能夠防止其間夾著PTC加熱器并按壓使其緊貼時的入口頭部以及出口頭部的密封部分的變形所導致的密封性的降低。解決問題的技術手段為了解決上述問題，本發(fā)明中的層疊型換熱器和采用它的載熱體加熱裝置以及車輛用空調裝置采用以下的手段。S卩，本發(fā)明的一實施方式所涉及的一種層疊型換熱器包括:連接在有載熱體流通的扁平管部的兩端設有入口頭部 以及出口頭部的兩塊成形板而構成的扁平熱交換管；對所述入口頭部以及所述出口頭部通過連通孔相互連通地被層疊的多組所述扁平熱交換管進行按壓并使其緊貼的熱交換按壓部件。所述熱交換按壓部件對所述入口頭部以及所述出口頭部的壓緊力的施力位置、該壓緊力傳遞到所述兩塊成形板的連接部分的位置、所述壓緊力傳遞到所述入口頭部以及所述出口頭部之間的密封部分的位置中的至少一個被設定在從與所述壓緊力方向相同的線偏離的位置上。根據(jù)上述實施方式，對于由熱交換按壓部件按壓多組扁平熱交換管并使其相互緊貼的層疊型換熱器，由于熱交換按壓部件對入口頭部以及出口頭部的壓緊力的施力位置、壓緊力傳遞到兩塊成形板的接合部分的位置、壓緊力傳遞到入口頭部之間以及出口頭部之間的密封部分的位置中的至少一個被設定在從與壓緊力方向相同的線上偏離的位置上，因而熱交換按壓部件的壓緊力在兩塊成形板的接合部分或入口頭部之間以及出口頭部之間的密封部分被分散，該壓緊力沒有強烈地沖擊到入口頭部之間以及出口頭部之間的密封部分的特定部位，能夠抑制由該壓緊力強烈地沖擊到特定的部位而引起的周圍的變形，阻止密封面上的間隙的產生。因此，能夠提高扁平熱交換管內承受內壓時的密封性，防止載熱體的泄漏。 在上述的層疊型換熱器中，在所述入口頭部以及所述出口頭部的所述連通孔周圍也可以設有相互凹坑嵌合的翻邊。
通過這么做，由于在入口頭部以及出口頭部的連通孔周圍設有相互凹坑嵌合的翻邊，因而，能夠通過翻邊來提高入口頭部以及出口頭部的連通孔周圍的強度，減小由熱交換按壓部件的按壓時的變形，并且，由于能夠將該翻邊利用于扁平熱交換管的層疊時的定位，因而也能夠防止由錯位導致的密封不良。因此，能夠提高多組扁平熱交換管的入口頭部之間以及出口頭部之間的密封性，可靠地防止載熱體的泄漏。在上述的層疊型換熱器中，所述翻邊也可以為錐形狀。通過這么做，由于翻邊為錐形狀，因而層疊多組扁平熱交換管，通過熱交換按壓部件來按壓入口頭部以及出口頭部并使其相互緊貼時的微小變形被錐形部分吸收，能夠使各入口頭部以及出口頭部可靠地緊貼，并且包含出入口頭部的扁平熱交換管的尺寸公差也能夠被錐形部分吸收。因此，能夠進一步地提高多組扁平熱交換管的入口頭部之間以及出口頭部之間的密封性，并能夠可靠地防止載熱體的泄漏。在上述的任一層疊型換熱器中，所述入口頭部之間以及所述出口頭部之間也可以分別通過介于密封面中的密封材料來密封。通過這么做，由于入口頭部之間以及出口頭部之間通過分別介于密封面中的密封材料來密封，因而當層疊多組扁平熱交換管時，使密封材料(液態(tài)密封墊、O環(huán)等)介于其入口頭部之間以及出口頭部之間的密封面，通過熱交換按壓部件來按壓它們并使入口頭部之間以及出口頭部之間緊貼，由此能夠密封入口頭部之間以及出口頭部之間。因此，能夠充分地確保入口頭部之間以及出口頭部之間的密封性，提高對載熱體的泄漏防止的可靠性，并且能夠謀求密封構造的簡化、裝配的容易化。在上述的任一層疊型換熱器中，所述熱交換按壓部件也可以為與扁平熱交換管的長度方向相應的四邊形狀，當將所述熱交換按壓部件的兩端的各兩處的夾緊固定部作為壓緊力的施力位置時，設在所述扁平熱交換管的所述入口頭部以及所述出口頭部的所述連通孔的中心位于連接所述兩端各兩處的施力位置的線上。通過這么做，由于熱交換按壓部件為與扁平熱交換管的長度方向相應的四邊形狀，當將其兩端的各兩個地方的夾緊固定部作為壓緊力的施力位置時，設在扁平熱交換管的入口頭部以及出口頭部的連通孔的中心位于兩端的各兩個地方的施力位置連接的線上，因而，當夾緊固定熱交換按壓部件并施加壓緊力到扁平熱交換管時，力被分散到入口頭部以及出口頭部的連通孔圓周方向上，能夠在連通孔周圍的密封部分中消除被局部地強烈地沖擊到的部分。因此，能夠抑制連通孔周圍的密封部分的變形，阻止密封面上的間隙的發(fā)生并提高入口頭部之間以及出口頭部之間的密封性。上述的層疊型換熱器中的多組所述扁平熱交換管的所述扁平管部之間也可以插入多組PTC加熱器，通過該PTC加熱器能夠對在所述扁平熱交換管內流通的載熱體進行加熱。通過這么做，由于在上述的層疊型換熱器中的多組扁平熱交換管的扁平管部之間插入多組PTC加熱器，通過該PTC加熱器能夠對扁平熱交換管內流通的載熱體進行加熱，因而，通過熱交換按壓部件的壓緊力來使插入到多組扁平熱交換管間的多組PTC加熱器與各扁平熱交換管的扁平管部可靠地緊貼，能夠降低PTC加熱器與扁平熱交換管間的接觸熱阻。因此，能夠提高PTC加熱器與扁平熱交換管間的傳熱效率并提高加熱性能，使載熱體加熱裝置高性能化，并且能夠可靠地消除載熱體的泄漏等。
本發(fā)明所涉及的車輛用空調裝置中，由載熱體加熱裝置加熱后的載熱體相對被配置在空氣流道中的散熱器可循環(huán)，所述載熱體加熱裝置為上述的載熱體加熱裝置。根據(jù)本發(fā)明，由于由上述的載熱體加熱裝置加熱后的載熱體相對被配置在空氣流道中的散熱器可循環(huán)地構成，因而，能夠可靠地消除在相對散熱器的載熱體循環(huán)回路中的載熱體的泄漏等，并且能夠提高載熱體加熱裝置的載熱體的加熱性能。因此，能夠謀求車輛用空調裝置的可靠性提高與空調性能的提高。發(fā)明的效果通過本發(fā)明的層疊型換熱器，熱交換按壓部件的壓緊力被分散在兩塊成形板的接合部分或入口頭部之間以及出口頭部之間的密封部分，該壓緊力不再強烈地沖擊到入口頭部之間以及出口頭部之間的密封部分的特定部位，能夠抑制由該壓緊力強烈地沖擊到特定的部位導致的周圍的變形，阻止密封面上的間隙的產生，因而，能夠提高扁平熱交換管內承受內壓時的密封性，防止載熱體的泄漏。根據(jù)本發(fā)明的載熱體加熱裝置，由于能夠通過熱交換按壓部件的壓緊力來使插入到多組扁平熱交換管間的多組PTC加熱器與各扁平熱交換管的扁平管部可靠地緊貼，降低PTC加熱器與扁平熱交換管間的接觸熱阻，因而，能夠提高PTC加熱器與扁平熱交換管間的傳熱效率并提高加熱性能，使載熱體加熱裝置高性能化，并且能夠可靠地消除載熱體的泄漏等。根據(jù)本發(fā)明的車輛用空調裝置，由于能夠可靠地消除對散熱器的載熱體循環(huán)回路中的載熱體的泄漏等，并且能夠提高載熱體加熱裝置的載熱體的加熱性能，因而，能夠謀求車輛用空調裝置的可靠性提高與空調性能的提高。


圖1是配備有本發(fā)明的第I實施方式所涉及的層疊型換熱器以及載熱體加熱裝置的車輛用空調裝置的概略構成圖。圖2是用于說明圖1所示的載熱體加熱裝置的裝配順序的分解立體圖。圖3A是圖2所示的載熱體加熱裝置的俯視圖。圖3B是圖2所示的載熱體加熱裝置的側視圖。圖4A是裝入到圖2、圖3A以及圖3B所示的載熱體加熱裝置的層疊型換熱器的縱剖面圖。圖4B是裝入到圖2、圖3A以及圖3B所示的載熱體加熱裝置的層疊型換熱器的扁平管部的剖面圖。圖5是表示圖4A以及圖4B所示的層疊型換熱器的出入口頭部的層疊狀態(tài)的放大立體圖。圖6A是表示圖4A以及圖4B所示的層疊型換熱器的出入口頭部的接合狀態(tài)的放大立體圖。圖6B是表示圖4A以及圖4B所示的層疊型換熱器的出入口頭部的接合狀態(tài)的比較例圖。 圖7是本發(fā)明的第2實施方式所涉及的層疊型換熱器的出入口頭部分的側視圖。圖8是圖7所示的層疊型換熱器的出入口頭部分的變形例的側視圖。
圖9是表示本發(fā)明的第3實施方式所涉及的層疊型換熱器的扁平熱交換管與熱交換按壓部件的壓緊力的施力位置的關系的平面布置圖。符號的說明I 車輛用空調裝置6 散熱器10載熱體加熱裝置IOA載熱體循環(huán)回路16熱交換按壓部件17、17a、17b、17c 扁平熱交換管17AU7B 成形板18層疊型換熱器19 PTC 加熱器20扁平管部22入口頭部23 出口頭部24、25 連通孔26密封材料(液態(tài)密封墊、O環(huán)等)30、31 翻邊32微小突起L 與壓緊力方向相同的線Pl壓緊力的施力位置P2傳遞到接合部分的位置P3傳遞到密封部分的位置W 連通孔的中心X 連接兩個地方的壓緊力的施力位置的線
具體實施例方式以下，參照附圖 對本發(fā)明所涉及的實施方式進行說明。[第I實施方式]以下，采用圖1到圖6B對本發(fā)明的第I實施方式進行說明。圖1中示出了配備有本發(fā)明的第I實施方式所涉及的層疊型換熱器以及載熱體加熱裝置的車輛用空調裝置的概略構成圖。車輛用空調裝置I配備有用于形成在吸進外界大氣或車內空氣并進行溫度調節(jié)后，將其導入到車內的空氣流道2的箱體3。在箱體3的內部，從空氣流道2的上游側到下游側依次設置:吸入外界大氣或車內空氣而升壓，并將其加壓輸送到下游側的鼓風機4 ;冷卻由該鼓風機4加壓輸送的空氣的冷卻器5 ;加熱通過冷卻器5冷卻的空氣的散熱器6 ;調整通過散熱器6的空氣量與繞過散熱器6的空氣量的流量比例，在其下游側使空氣混合，由此來對溫度調節(jié)風的溫度進行調節(jié)的空氣混合風門7。
箱體3的下游側與通過未圖示的吹風模式切換風門以及風管將溫度調節(jié)后的空氣吹出到車內的多個吹風口連接。冷卻器5與省略圖示的壓縮機、冷凝器、膨脹閥等一起構成制冷劑回路，通過使經膨脹閥絕熱膨脹的制冷劑蒸發(fā)，來冷卻通過此處的空氣。散熱器6與貯液箱8、泵9以及載熱體加熱裝置10—起構成載熱體循環(huán)回路10A，由載熱體加熱裝置10加熱到高溫的載熱體(例如，防凍液等)通過泵9而循環(huán)，由此對通過此處的空氣進行加溫。圖2中示出了用于說明裝配圖1所示的載熱體加熱裝置10的順序的分解立體圖，圖3A示出了其載熱體加熱裝置10的俯視圖。圖3B示出了載熱體加熱裝置10的側視圖。載熱體加熱裝置10如圖2所示，包括:控制基板13 ;電極板14(參照圖3B);由IGBT等構成的多個半導體開關元件12 (參照圖3B);熱交換按壓部件(按壓部件)16 ;層疊多組(例如三組)扁平熱交換管17的層疊型換熱器18 ;多組PTC元件(Positive Temperature Coefficient:正溫度系數(shù))19a (參照圖3B);收容這些控制基板13、電極板14、半導體開關元件12、層疊型換熱器18、PTC元件19a以及熱交換按壓部件16等的殼體11。多組PTC加熱器19由電極板14、PTC元件19a以及后述的絕緣體等構成。殼體11為被分割成上半部與下半部兩部分的構成，包括位于上半部的上殼體Ila(參照圖3B)和位于下半部的下殼體lib。通過從下殼體Ilb的上方將上殼體Ila放置到下殼體Ilb的開口部11c，在上殼體Ila以及下殼體Ilb的內部，形成收容上述的控制基板13、半導體開關元件12、熱交換按壓部件16、層疊型換熱器18、電極板14以及多組PTC加熱器19等的空間。在下殼體Ilb的下表面上一體地設有引導被導入到層疊型換熱器18的載熱體的載熱體入口路徑(載熱體導出入路徑)lid、以及用于將在層疊型換熱器18內流通的載熱體導出的載熱體出口路徑(載熱體導出入路徑)He。下殼體Ilb通過線膨脹系數(shù)與形成收容在其內部空間的扁平熱交換管17的鋁合金材料接近的樹脂材料(例如PBT)來成形。上殼體Ila也優(yōu)選為與下殼體Ilb —樣的樹脂材料的成形品。這樣，通過由樹脂材料構成殼體11，能夠謀求輕型化。在下殼體Ilb的下表面上開設有用于使電源線束27以及LV線束28的前端部貫通的電源線束用孔Ilf以及LV線束用孔Ilg (參照圖3A)。電源線束27通過控制基板13以及半導體開關元件12向PTC加熱器19供給電力，前端部分支為兩股狀，通過電極線束連接用螺絲13b可螺絲緊固到設在控制基板13的兩個電源線束用端子臺13c。LV線束28發(fā)送控制用的信號到控制基板13，其前端部與控制基板13可連接器連接。半導體開關元件12以及控制基板13構成基于來自上一級控制裝置(E⑶)的指令來進行對多組PTC加熱器19的通電控制的控制系統(tǒng)，其構成為能夠通過IGBT等的多個半導體開關元件12切換對多組PTC加熱器19的通電狀態(tài)。然后，構成層疊型換熱器18的多組扁平熱交換管17層疊為，該多組PTC加熱器19能夠從其兩面?zhèn)炔迦搿嫵蓪盈B型換熱器18的扁平熱交換管17如圖4A所示，通過釬焊接合鋁合金制的兩塊成形板17A、17B來構成，它包括扁平管部20和形成于其兩端的供給載熱體的入口頭部22以及導出載熱體的出口頭部23。在這里的層疊型換熱器18是例如三組扁平熱交換管17相互平行地層疊的構成。三組扁平熱交換管17按下段、中段、上段的扁平熱交換管17c、17b、17a的順序層疊。
在扁平熱交換管17a、17b、17c的扁平管部20內，如圖4B所示，形成有波紋狀的內翅片21，由此，在各扁平熱交換管17a、17b、17c內形成有在其軸方向上連通的多個載熱體流通路徑。通過在各扁平熱交換管17a、17b、17c內形成內翅片21來增大剛性。因此，即使在由后述的基板組件15的熱交換按壓部件16相對下殼體Ilb的內底面按壓三組扁平熱交換管17a、17b、17c的情況下，各扁平熱交換管17a、17b、17c也不易發(fā)生變形。扁平熱交換管17a、17b、17c在俯視的情況下，在軸方向(圖4A中的左右方向)上呈長的扁平狀。該扁平熱交換管17a、17b、17c在扁平方向，即與軸方向正交的方向(圖4B中的上下方向)上形成為寬幅。各扁平熱交換管17a、17b、17c的軸方向的兩端部，即扁平管部20的兩端部上，形成有入口頭部22與出口頭部23，在該入口頭部22以及出口頭部23的中心部分別設有連通孔24、25。上述的下段、中段、上段三組扁平熱交換管17c、17b、17a，通過層疊時介于入口頭部22之間與出口頭部23之間的、例如涂在密封面的液態(tài)密封墊或O環(huán)等的密封材料26來密封連通孔24、25的周圍。然后，多組PTC加熱器19通過設在其兩面的電極板14被從兩側夾入，由此平行地被層疊在這三組扁平熱交換管17c、17b、17a的扁平管部20之間。也可以插入襯墊29到扁平熱交換管17c、17b、17a的入口頭部22以及出口頭部23內。各扁平熱交換管17a、17b、17c的入口頭部22以及出口頭部23如上所述地層疊，并由后述的基板組件15的熱交換按壓部件16向著下殼體Ilb的內底面被按壓并被夾緊固定時，為了防止通過其壓緊力強烈地沖擊到特定的部位而使該部位的周邊變形、產生間隙導致密封性降低，如圖5所示，該入口頭部22以及出口頭部23構成為，相對入口頭部22以及出口頭部23熱交換按壓部件16施加的壓緊力，不集中到與壓緊力方向相同的線L上的特定部位，不強烈地按壓該部位。即，當將熱交換按壓部件16的壓緊力對入口頭部22以及出口頭部23的施力位置定為P1，將其壓緊力傳遞到兩塊成形板17A、17B的接合部分的位置定為P2，將該壓緊力傳遞到入口頭部22之間以及出口頭部23之間的密封部分的位置定為P3時，將P1、P2、P3的至少一個設定在偏離與壓緊力方向相同的線L的位置，以使P1、P2、P3這三點不位于與壓緊力方向相同的線L上。這樣，為了使P1、P2、P3的位置的至少一個從與壓緊力方向相同的線L上錯開，將構成扁平熱交換管17的兩塊成形板17A、17B的成形模具，基于預先分析的結果，做成P1、P2、P3位置的至少一個的位置發(fā)生偏離的形狀的造型構造，采用由該模具成形的成形板17AU7B來構成扁平熱交換管17即可。上述構成的三組扁平熱交換管17c、17b、17a按該順序來層疊，通過后述的基板組件15向著下殼體Ilb的內底面按壓，由此，通過密封材料(液態(tài)密封墊、O環(huán)等)26，分別使中段扁平熱交換管17b的入口頭部22以及出口頭部23的下表面與位于其下方的下段扁平熱交換管17c的入口頭部22以及出口頭部23的上表面之間、以及在中段扁平熱交換管17b的入口頭部22以及出口頭部23的上表面與位于其上方的上段扁平熱交換管17a的入口頭部22以及出口頭部23的下表面之間緊貼。通過如上所述地層疊構成層疊型換熱器18的扁平熱交換管17a、17b、17c，上段的扁平熱交換管17a、中段的扁平熱交換管17b以及下段的扁平熱交換管17的各個連通孔24,25相互連通，各個入口頭部22以及出口頭部23相互連通，并且通過密封材料26將各連通孔24、25的周圍密封成密封狀態(tài)。由此，從載熱體入口路徑Ild導入的載熱體從層疊型換熱器18的各入口頭部22被導入到各扁平熱交換管17a、17b、17c的扁平管部20內。在該載熱體在扁平管部20內流通的過程中，通過PTC加熱器19加熱而升溫，流出到各出口頭部23，經由載熱體出口路徑Ile被導出到載熱體加熱裝置10的外部。從載熱體加熱裝置10導出的載熱體通過載熱體循環(huán)回路IOA (參照圖1)供給到散熱器6。電極板14如圖3B所示，向PTC元件19a供給電力，為在俯視圖中呈矩形狀的鋁合金制的板材。電極板14夾著PTC元件19a地在其兩面上分別層疊，其中一塊與PTC元件19a的上表面接觸,一塊與PTC元件19a的下表面接觸。通過這兩塊電極板14，PTC元件19a的上表面與PTC兀件19a的下表面被夾入。位于PTC元件19a的上表面?zhèn)鹊碾姌O板14被配置為其上表面與扁平熱交換管17的下表面接觸，位于PTC元件19a的下表面?zhèn)鹊碾姌O板14被配置為其下表面與扁平熱交換管17的上表面接觸。在本實施方式的情況下，在下段的扁平熱交換管17c與中段的扁平熱交換管17b之間、以及中段的扁平熱交換管17b與上段的扁平熱交換管17a之間各配置兩塊電極板14，共計四塊。四塊電極板14為與扁平熱交換管17a、17b、17c大致相同的形狀。各電極板14在其長邊側設有一個端子14a。設在電極板14上的端子14a在使各電極板14層疊的情況下不重疊，沿著電極板14的長邊分布。即，設在各電極板14的端子14a沿著其長邊略微錯開位置地設置，在各電極板14層疊的情況下設置為直列地排列。各端子14a向上方突出地設置，通過端子連接用螺絲14b連接到設在控制基板13的端子臺13a?；褰M件15平行地配置控制基板13與熱交換按壓部件16，將設置在熱交換按壓部件16的上表面上的IGBT等的多個半導體開關元件12夾入到其間。控制基板13與熱交換按壓部件16通過例如四顆基板組件連接用螺絲15a來固定，由此基板組件15被一體化。在構成基板組件15的控制基板13上，與各電極板14上直列地排列的四個端子14a相應地，在其一邊的下表面上直列地排列四個端子臺13a。設置與電源線束27的兩個分支開的前端部連接的兩個電源線束用端子臺13c，其與四個端子臺13a在兩端側直列地排列。這些端子臺13a以及電源線束用端子臺13c被設置為從控制基板13的下表面向下方突出。各端子臺13a以及電源線束用端子臺13c沿著層疊型換熱器18的扁平熱交換管17的長邊直列地被配置。設在控制基板13上的各端子臺13a以及電源線束用端子臺13c按位于下殼體Ilb的開口部Ilc的略上方的方式來設置。因此，連接到各端子臺13a以及電源線束用端子臺13c的電極板14的端子14a及電源線束27的前端部容易固定。如圖3B所示，由IGBT等構成的半導體開關12為大致長方形狀地被樹脂成形的晶體管。該半導體開關12是通過工作來產生熱的發(fā)熱元件，在熱交換按壓部件16的上表面，通過連接到用螺絲12a被螺絲緊固到層疊型換熱器18的上段的扁平熱交換管17a的入口頭部22旁邊，熱交換按壓部件16作為降溫裝置被冷卻。構成基板組件15的熱交換按壓部件16由在俯視時為扁平的四邊形狀(長方形狀)的鋁合金制板材構成。該熱交換按壓部件16在軸方向(圖3A的左右方向)上比控制基板13大，大小能夠覆蓋層疊型換熱器18的扁平熱交換管17a、17b、17c的上表面。在軸方向上比控制基板13大的熱交換按壓部件16的四個角上，在四個地方設置將該熱交換按壓部件16固定到下殼體Ilb上的基板組件固定用螺絲15b (參照圖3A)可貫通的孔(未圖示)?；褰M件15放置在層疊型換熱器18的上段的扁平熱交換管17a的上方。S卩，基板組件15被配置為熱交換按壓部件16的下表面與上段的扁平熱交換管17a的上表面接觸。該基板組件15通過四顆基板組件固定用螺絲15b將熱交換按壓部件16螺絲緊固到下殼體Ilb,由此將層疊的三組扁平熱交換管17a、17b、17c以及夾在其間的兩組PTC加熱器19夾入在熱交換按壓部件16的下表面與下殼體Ilb的內底面之間。這樣，通過螺絲緊固將基板組件15固定到下殼體11b，層疊的三組扁平熱交換管17a、17b、17c以及夾在其間的兩組PTC加熱器19在下殼體Ilb的內底面方向上被按壓。構成基板組件15的熱交換按壓部件16由于是鋁合金制板材，因而用作為通過層疊型換熱器18的扁平熱交換管17a、17b、17c內流動的載熱體的冷量，來冷卻設置在熱交換按壓部件16上的IGBT等的半導體開關元件12的降溫裝置。然后，采用圖2、圖3A以及圖3B來對本實施方式所涉及的層疊型換熱器18以及載熱體加熱裝置10的裝配順序進行說明。首先，與下殼體Ilb的內底面大致平行地，將構成層疊型換熱器18的三組扁平熱交換管17中的下段扁平熱交換管17c設置到下殼體Ilb的內部空間。然后，用絕緣片(未圖示)夾著PTC加熱器19的兩面地，從下段扁平熱交換管17c的上方層疊到該扁平熱交換管17c的扁平管部20上。進一步地，在下段扁平熱交換管17c的入口頭部22以及出口頭部23的上表面的密封面上置有液態(tài)密封墊、O環(huán)等的密封材料26，并從上方層疊中段扁平熱交換管17b到密封材料26上。同上述一樣用絕緣片夾著PTC加熱器19的兩面地，從中段扁平熱交換管17b的上方層疊到該中段扁平熱交換管17b的扁平管部20上。然后，將同上述一樣的密封材料26涂到中段扁平熱交換管17b的入口頭部22以及出口頭部23的上表面的密封面上，從該中段扁平熱交換管17b的上方層疊上段扁平熱交換管17a。從這樣地層疊的上段扁平熱交換管17a的上方，以熱交換按壓部件16位于下方的狀態(tài)層疊基板組件15后，將層疊到上段的扁平熱交換管17a上的基板組件15的熱交換按壓部件16通過基板組件固定用螺絲15b夾緊固定到下殼體lib。由此，各扁平熱交換管17a、17b、17c的入口頭部22間以及出口頭部23間在下殼體Ilb的內底面方向上被按壓并緊貼，通過密封材料26來密封各個入口頭部22間以及出口頭部23之間的連通孔24、25的周圍。在將液態(tài)密封墊用作密封材料26的情況下，涂在入口頭部22以及出口頭部23的液態(tài)密封墊通過按壓三組扁平熱交換管17a、17b、17c并使其緊貼，其中一部分在結合面上溢出，通過與空氣接觸來與空氣中的水分反應而硬化。由于通過這樣按壓來使各扁平熱交換管17的入口頭部22間以及出口頭部23間緊貼，因而夾在下段扁平熱交換管17c與中段扁平熱交換管17b之間、以及中段扁平熱交換管17b與上段扁平熱交換管17a之間的PTC加熱器19以及電極板14也分別緊貼到扁平熱交換管17a、17b、17c的扁平管部20的外表面，使它們之間的接觸熱阻降低。接著，通過端子連接用螺絲14b來最后緊固設在構成基板組件15的控制基板13上的各端子臺13a與各電極板14的端子14a，并且，將電源線束27插入到電源線束用孔Ilf并通過電源線束連接用螺絲13b將電源線束27的前端部與設在控制基板13上的各電源線束用端子臺13c螺絲緊固。進一步地，從開設在下殼體Ilb的側壁上的LV線束用孔Ilg將LV線束28的前端部插入到下殼體I Ib內，對控制基板13進行連接器連接。然后，從下殼體Ilb的外底面用電源線束固定用螺絲27a固定電源線束27，并將LV線束28固定到LV線束用孔Hg。其后，使密封材料(可以是與上述的置于入口頭部22以及出口頭部23的上表面中的相同的液態(tài)密封墊或O環(huán))置于下殼體Ilb的開口部Ilc上，進一步地從上方將上殼體Ila放置到其下殼體Ilb的開口部Ilc上，將設在上殼體Ila上的夾部(未圖示)掛到設在下殼體Ilb的爪部(未圖示)，夾緊上殼體Ila與下殼體11b，由此載熱體加熱裝置10的裝配完成(結束)。本實施方式中采用的液態(tài)密封墊(密封材料)26是耐熱性優(yōu)良，適用于暴露在高溫中的扁平熱交換管17的入口頭部22間以及出口頭部23間等的密封，通過與空氣中的水分接觸而硬化的具有硬化性的液態(tài)密封材料，可以采用例如株式會社三鍵制的以硅為主要成分的產品編號為1207d的硅系液態(tài)密封墊。以這種方式，根據(jù)本實施方式所涉及的層疊型換熱器18和采用它的載熱體加熱裝置10以及車輛用空調裝置1，可達到以下的作用效果。夾著PTC加熱器19地使至少在其兩面依次層疊的多組(三組)扁平熱交換管17相互平行地層疊，在其上段扁平熱交換管17a的上表面上設有將控制基板13與熱交換按壓部件(按壓部件)16組合后的基板組件15，將它夾緊固定到下殼體11b，由此，壓接層疊的三組扁平熱交換管17與兩組PTC加熱器19，裝配層疊型換熱器18。通過這樣壓接，使介于層疊型換熱器18的入口頭部22間以及出口頭部23之間的密封材料(液態(tài)密封墊、O環(huán)等)26緊密結合，能夠提高多組扁平熱交換管17與層疊在其間的PTC加熱器19間的緊貼性。因此，能夠降低各扁平熱交換管17與PTC加熱器19間的接觸熱阻，提高從PTC加熱器19到扁平熱交換管17的傳熱效率，能夠使層疊型換熱器18以及載熱體加熱裝置10高性能化。由于能夠通過層疊多組扁平熱交換管17而構成的層疊型換熱器18來使PTC加熱器19與載熱體進行熱交換，因而，能夠不需要作為壓鑄制的大型部件的載熱體流通箱等，因此，能夠謀求載熱體加熱裝置10的小型輕型化、低成本化。當通過熱交換按壓部件16按壓并壓接三組扁平熱交換管17與兩組PTC加熱器19時，熱交換按壓部件16的壓緊力對入口頭部22以及出口頭部23的施力位置P1、壓緊力傳遞到兩塊成形板17A、17B的接合部分的位置P2、壓緊力傳遞到入口頭部22之間以及出口頭部23之間的密封部分的位置P3中的至少一個如圖5所示，從與壓緊力方向相同的線L上偏離地被設定。因此，熱交換按壓部件16的壓緊力在兩塊成形板17A、17B的接合部分或入口頭部22之間以及出口頭部23之間的密封部分被分散，壓緊力不會強烈地沖擊到入口頭部22之間以及出口頭部23之間的密封部分的特定部位。由此，能夠抑制由熱交換按壓部件16的壓緊力強烈地沖擊到入口頭部22以及出口頭部23的特定的部位而導致的周圍的變形，阻止其周邊的密封面上的間隙的產生。其結果，能夠提高扁平熱交換管17內承受內壓時的密封性，防止載熱體的泄漏。在圖6A以及圖6B中示出了，表示在上述P1、P2、P3位于與壓緊力方向相同的線L上的情況下的分析結果的圖6B和表示在將其中之一的P2設定在從與壓緊力方向相同的線L上偏離的位置的情況下的分析結果的圖6A。觀察該結果，在圖6B的情況下，有可能入口頭部22以及出口頭部23的特定部位的周圍發(fā)生變形，產生間隙S而密封性降低，當扁平熱交換管17內承受內壓時，有載熱體會泄漏的擔憂。與此相對地，在本實施方式的圖6A的情況下，很明顯入口頭部22以及出口頭部23的密封部分基本上沒有變形，可排除這種擔憂。入口頭部22之間以及出口頭部23之間通過介于密封面的液態(tài)密封墊、O環(huán)等的密封材料26來密封。因此，當層疊多組扁平熱交換管17時，使上述那樣的密封材料26介于其入口頭部22以及出口頭部23的密封面中，通過熱交換按壓部件16按壓它們并使其緊貼到入口頭部22之間以及出口頭部23之間，能夠可靠地密封入口頭部22之間以及出口頭部23之間。因此，能夠充分地確保入口頭部22之間以及出口頭部23之間的密封性，提高關于防止載熱體的泄漏的可靠性，并且，能夠使得密封構造的簡化、裝配的容易化。在鋁合金制的熱交換按壓部件16與控制基板13之間，設有作為發(fā)熱元件的IGBT等的半導體開關12。因此，通過熱交換按壓部件16以及控制基板13來按壓層疊后的扁平熱交換管17以及PTC加熱器19，并且能夠將熱交換按壓部件16作為降溫裝置，通過來自扁平熱交換管17的冷量來冷卻半導體開關12。因此，能夠確保半導體開關12的冷卻性能，使載熱體加熱裝置10更加高性能化。由于熱交換按壓部件16兼用作層疊的扁平熱交換管17的按壓與半導體開關12的冷卻，因而，能夠減少構成載熱體加熱裝置10的部件件數(shù)，因此，能夠使載熱體加熱裝置10整體小型化。按進行載熱體的導入的載熱體入口路徑(載熱體導出入路徑)lld與進行載熱體的導出的載熱體出口路徑(載熱體導出入路徑)He 一體地形成于下殼體Ilb上的方式來構成。因此，當將載熱體供給到載熱體加熱裝置10時，能夠分散層疊的扁平熱交換管17所承擔的應力，因此，能夠降低扁平熱交換管17所承擔的負載。將由控制對PTC加熱器19的通電的控制基板13以及半導體開關12構成的控制系統(tǒng)作為基板組件15進行一體化，通過將它內置于殼體11內，在與各電極板14的電連接中，僅通過端子連接用螺絲14b來固定設在構成基板組件15的控制基板13上的各端子臺13a與設在各電極板14上的端子14a即可，能夠省略用于電連接的配線(線束)。因此，能夠不使配線路復雜化，并使組裝性容易化，并且，能夠削減部件數(shù)，使控制系統(tǒng)的配線路徑簡化，能夠得到一種將扁平熱交換管17、PTC加熱器19以及其控制系統(tǒng)一體地內置于殼體11內的高性能且緊湊的載熱體加熱裝置10。按將連接到控制基板13的IGBT等的半導體開關(發(fā)熱元件)12配置在靠近扁平熱交換管17的入口頭部22側的位置的方式來構成。因此，通過由PTC加熱器19加熱前的溫度較低的載熱體，能夠冷卻半導體開關12，并能夠進一步提升半導體開關12的冷卻性能。如上所述，由于組裝了傳熱效率已提高并且沒有載熱體的泄漏等的，輕量且緊湊化的高性能的載熱體加熱裝置10，能夠加熱在散熱器6內循環(huán)的載熱體，因而，能夠謀求車輛用空調裝置I的可靠性的提高與空調性能的提高，并且能夠降低設置空間，提高對車輛的裝載性。[第2實施方式]然后，采用圖7以及圖8對本發(fā)明的第2實施方式進行說明。本實施方式相對上述的第I實施方式，在按在扁平熱交換管17的入口頭部22以及出口頭部23的連通孔24、25周圍設有翻邊的方式來構成這一點上不同。對于其他方面，由于與第I實施方式一樣故省略說明。本實施方式中，在設在扁平熱交換管17的入口頭部22以及出口頭部23的連通孔24,25的邊緣形成在層疊時相互凹坑嵌合的翻邊30、31。該翻邊30、31如圖7所示，為錐形狀的翻邊，當層疊三組扁平熱交換管17a、17b、17c時，在上下的入口頭部22之間以及出口頭部23之間，各翻邊30、31被凹坑嵌合，其錐形面相互緊貼地構成。當然，當層疊時，液態(tài)密封墊、O環(huán)等的密封材料26介于該翻邊30、31的錐形面中。這樣，通過在入口頭部22以及出口頭部23的連通孔24、25邊緣上設有相互凹坑嵌合的翻邊30、31，能夠通過翻邊30、31來提高入口頭部22以及出口頭部23的連通孔24、25周圍的強度，減小由熱交換按壓部件16引起的按壓時的變形。由于也可以將該翻邊30、31用于多組扁平熱交換管17的層疊時的定位，因而，能夠防止由錯位導致的密封不良。因此，能夠提高多組扁平熱交換管17的入口頭部22之間以及出口頭部23之間的密封性，可靠地防止載熱體的泄漏。由于翻邊30、31為錐形狀，因而，當層疊多組扁平熱交換管17并通過熱交換按壓部件16按壓入口頭部22以及出口頭部23使它們相互緊貼時的微小變形被錐形部分吸收，能夠使各入口頭部22以及出口頭部23可靠地緊貼，并且，包含出入口頭部22、23的扁平熱交換管17的尺寸公差也能夠被錐形部分吸收。因此，能夠進一步地提高多組扁平熱交換管17的入口頭部22之間以及出口頭部23之間的密封性，能夠可靠地防止載熱體的泄漏。對于上述翻邊30，如圖8所示，在錐形面上也可以設置波紋狀的微小突起32，通過設置這樣的微小突起32，當上下的翻邊30、31被套筒式嵌合時，由于通過該微小突起32各翻邊30、31被抵接，因而，能夠進一步地提高密封性。[第3實施方式]然后，采用圖9對本發(fā)明的第3實施方式進行說明。本實施方式相對上述的第I實施方式，在專門確定熱交換按壓部件16的壓緊力的施力位置Pl的平面上的位置這一點上不同。對于其他方面，由于與第I實施方式一樣，故省略說明。如上所述，形成為四邊形狀的熱交換按壓部件16通過四顆基板組件固定用螺絲15b將四個角(四個角部)螺絲緊固固定到下殼體Ilb上。本實施方式中，壓緊力的施力位置Pl如圖9所示,為四顆固定用螺絲15b的位置。然后，使設在層疊型換熱器18的各扁平熱交換管17 (17a、17b、17c)的兩端部上的入口頭部22以及出口頭部23的連通孔24、25的中心W分別位于，連接該四顆固定螺絲15b的兩端側的各兩顆固定螺絲15的中心，即，熱交換按壓部件16對各兩個地方的壓緊力的施力位置Pl與Pl的線X上。如上所述地，通過設定入口頭部22以及出口頭部23的連通孔24、25的中心W位置，與夾緊固定熱交換按壓部件16的四顆螺絲15b的位置即壓緊力的施力位置Pl的關系，當夾緊固定熱交換按壓部件16并施加壓緊力到扁平熱交換管17上時，力被分散到入口頭部22以及出口頭部23的連通孔24、25的圓周方向上，從而可消除在連通孔24、25周圍的密封部分局部地被強烈地作用到的部分。
因此，能夠抑制在連通孔24、25周圍的密封部分的變形，阻止密封面上的間隙的產生，與第I實施方式一樣，能夠提高扁平熱交換管17內承受內壓時的密封性，防止載熱體的泄漏。因此，當上述線X偏離到例如V位置上，在線V與連通孔24、25相交的位置Z附近的密封部分，各頭部強烈地接觸，有在連通孔24、25周圍發(fā)生變形、密封性降低的擔憂。本發(fā)明不限定于上述實施方式所涉及的發(fā)明，在不脫離其主旨的范圍內，可進行適當變形。例如，在上述的實施方式中是三層層疊扁平熱交換管17，在它們之間插入PTC加熱器19的構成，不限于此，當然也可以增減扁平熱交換管17以及PTC加熱器19的層疊數(shù)。在上述實施方式中，雖然對扁平熱交換管17與扁平管部20和兩端的入口頭部22以及出口頭部23 —體化的實例進行了說明，但也可以是扁平管部20與兩端的入口頭部22以及出口頭部23各自成形，通過釬焊進行一體化后的扁平熱交換管。對于設有入口頭部22以及出口頭部23的翻邊30、31，不限定于錐形狀，也可以設為垂直狀等，變形為各種形狀。
權利要求
1.一種層疊型換熱器，其特征在于，包括: 在流通有載熱體的扁平管部的兩端設有入口頭部以及出口頭部的、接合兩塊成形板而構成的扁平熱交換管； 對層疊為所述入口頭部以及所述出口頭部通過連通孔相互連通的多組所述扁平熱交換管進行按壓并使其緊貼的熱交換按壓部件， 所述熱交換按壓部件的對所述入口頭部以及所述出口頭部的壓緊力施力位置、該壓緊力傳遞到所述兩塊成形板的接合部分的位置、所述壓緊力傳遞到所述入口頭部之間以及所述出口頭部之間的密封部分的位置中的至少一個被設定在從與所述壓緊力方向相同的線偏離的位置上。
2.根據(jù)權利要求1所述的層疊型換熱器，其特征在于， 在所述入口頭部和所述出口頭部的所述連通孔周圍設有相互凹坑嵌合的翻邊。
3.根據(jù)權利要求2所述的層疊型換熱器，其特征在于， 所述翻邊為錐形狀。
4.根據(jù)權利要求1到3中任一項所述的層疊型換熱器，其特征在于， 所述入口頭部之間以及所述出口頭部之間分別通過介于密封面中的密封材料來密封。
5.根據(jù)權利要求1到4中任一項所述的層疊型換熱器，其特征在于， 所述熱交換按壓部件為與扁平熱交換管的長度方向相應的四邊形狀，當將所述熱交換按壓部件的兩端各兩處的夾緊固定部作為壓緊力的施力位置時，設在所述扁平熱交換管的所述入口頭部以及所述出口頭部的所述連通孔的中心位于連接所述兩端各兩處的施力位置的線上。
6.一種載熱體加熱裝置，其特征在于， 在權利要求1到5的任一項所述的層疊型換熱器中的多組所述扁平熱交換管的所述扁平管部之間插入多組PTC加熱器，通過該PTC加熱器能夠對在所述扁平熱交換管內流通的載熱體進行加熱。
7.—種車輛用空調裝置，其特征在于， 該車輛用空調裝置構成為，由載熱體加熱裝置加熱后的載熱體相對被配置在空氣流路中的散熱器可循環(huán)， 所述載熱體加熱裝置為權利要求6所述的載熱體加熱裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠防止由當在扁平熱交換管間夾著PTC加熱器地按壓并使其緊貼時的出入口頭部的密封部分的變形引起的密封性的降低的層疊型換熱器和采用它的載熱體加熱裝置以及車輛用空調裝置。該層疊型換熱器(18)包括在扁平管部的兩端設有出入口頭部(22、23)的、接合兩塊成形板(17A、17B)而構成的扁平熱交換管(17)、和對以出入口頭部(22、23)通過連通孔(24、25)相互連通的狀態(tài)被層疊的扁平熱交換管(17)進行按壓并使其緊貼的熱交換按壓部件(16)，熱交換按壓部件(16)對出入口頭部(22、23)的壓緊力的施力位置(P1)、該壓緊力傳遞到兩塊成形板的接合部分的位置(P2)、以及壓緊力傳遞到出入口頭部間的密封部分的位置(P3)中的至少一個設定在從與壓緊力方向相同的線(L)偏離的位置。
文檔編號F28D9/02GK103201584SQ201180041029
公開日2013年7月10日 申請日期2011年11月16日 優(yōu)先權日2010年11月17日
發(fā)明者姬野太充, 小南聰, 上坊寺康修, 橋本功 申請人:三菱重工汽車空調系統(tǒng)株式會社