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【発明の名称】 車両の暖房用熱交換器
【発明者】 【氏名】木全 充
【住所又は居所】愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会社デンソー内
【要約】 【課題】送風空気流れ方向の寸法増加を抑制して搭載性を向上させると共に、必要最小限の構成で電気配線用カバーの強固な装着を可能とする車両の暖房用熱交換器を提供する。

【解決手段】チューブ１１１に代えて設けられる保持板２００内に挿入される電気発熱体２１０と、互いに接続される配線部材３２０およびリード端子部材３３０が設けられる電気配線用カバー３００とを有し、電気発熱体２１０がリード端子部材３３０に接続される車両の暖房用熱交換器において、電気配線用カバー３００には、コア部１１０側に突出する挿入ガイド３１４とサイドプレート１１３に係合される係合部３１５とを設け、電気配線用カバー３００を保持板２００の開口する側のコア部１１０の表面に配置し、挿入ガイド３１４を保持板２００内に挿入し、係合部３１５がサイドプレート１１３に係合されるようにする。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 複数のチューブ（１１１）およびフィン（１１２）が交互に積層されて、積層方向の両最外方フィン（１１２）の更に外方にサイドプレート（１１３）が配設されるコア部（１１０）と、少なくとも一部位の前記チューブ（１１１）に代えて、前記コア部（１１０）の送風空気流れ方向のいずれか一方の表面に開口する断面Ｕ字状の保持板（２００）と、前記保持板（２００）内に挿入される電気発熱体（２１０）と、配線部材（３２０）が収納される配線保持部（３１１）および前記配線部材（３２０）に接続されるリード端子部材（３３０）が固定される端子箱（３１２）が形成された電気配線用カバー（３００）とを有し、前記電気発熱体（２１０）が前記リード端子部材（３３０）に接続される車両の暖房用熱交換器において、前記電気配線用カバー（３００）には、前記コア部（１１０）側に突出する挿入ガイド（３１４）と前記サイドプレート（１１３）に係合される係合部（３１５）とが設けられ、前記電気配線用カバー（３００）は、前記保持板（２００）の開口する側の前記コア部（１１０）の表面に配置されて、前記挿入ガイド（３１４）が前記チューブ（１１１）間あるいは前記保持板（２００）内に挿入された後に、前記係合部（３１５）が前記サイドプレート（１１３）に係合されるようにしたことを特徴とする車両の暖房用熱交換器。
【請求項２】 前記挿入ガイド（３１４）は、前記保持板（２００）内に挿入され、前記挿入ガイド（３１４）の突出長さは、前記保持板（２００）のＵ字状断面深さよりも所定量長く設定されるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の車両の暖房用熱交換器。
【請求項３】 前記サイドプレート（１１３）は、前記コア部（１１０）の前記チューブ（１１１）積層方向の外方に向けて断面コの字状に開口する側壁部（１１３ａ）を有し、前記係合部（３１５）には、前記側壁部（１１３ａ）側に突出する突出部（３１５ａ）と、前記突出部（３１５ａ）先端に形成される爪部（３１５ｂ）とが設けられ、前記係合部（３１５）は、前記突出部（３１５ａ）が前記側壁部（１１３ａ）に係合された後に、前記爪部（３１５ｂ）によって反コア部側に係止されるようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の車両の暖房用熱交換器。
【請求項４】 前記側壁部（１１３ａ）の前記係合部（３１５）に対応する部位には、切欠き部（１１３ｂ）が設けられ、前記係合部（３１５）には、凸部（３１５ｃ）が設けられ、前記係合部（３１５）は、前記凸部（３１５ｃ）が前記切欠き部（１１３ｂ）に係合されて、前記チューブ（１１１）の長手方向に係止されるようにしたことを特徴とする請求項３に記載の車両の暖房用熱交換器。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両のエンジン（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の暖房用熱交換器において、電気発熱体を一体化した熱交換器に関するものである。
【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、エンジン始動直後のように温水温度が低い時には、電気発熱体への通電により電気発熱体の発生熱を送風空気中に放熱してこの送風空気を加熱するようにしており、特開２０００−１７７３６６号公報に開示されるものが知られている。具体的には、熱交換器のコア部の一部にチューブの長手方向に沿う電気発熱体が設けられ、この電気発熱体の正負極側電極板に対応するリード端子部材を固定する端子箱および配線部材を収納する配線保持部が一体で形成された電気配線用カバーが熱交換器のタンク側壁面に装着され、電気発熱体と配線部材とがリード端子部材を介して接続されている。
【０００３】そして、ここでは端子箱にコア部を通過した空気が流入する流入口部と、この空気が流出する流出口部を設けることによって空気による冷却効果を促し、リード端子部材のうち電気的接続部等の温度上昇を防止するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電気配線用カバーは熱交換器のタンク側壁面に装着されるため、空気流れ方向の寸法（以下、厚さ寸法）の増加分が大きく、許容搭載スペースに対して大きな制約を受ける。即ち、一般に熱交換器においては、厚さ寸法はタンク部が一番大きく、その側壁面に電気配線用カバーが装着されることで厚さ寸法の増加分は最大となる。加えて、この熱交換器が例えば車両用空調装置の空調ケース内に装着される場合、空調ケースは全体のコンパクト性を図るために、空調空気の流通しないタンク近傍においては余分な隙間を設けないように形成させる場合が多く、上記のようなタンクに電気配線用カバーが設けられる熱交換器は、空調ケースに対して装着が困難となる。
【０００５】また、電気配線用カバーには、タンクの大半の部位を覆うように形成されると共に、このタンクに装着される取付け部（本公報ではカバー本体部）が設けられており、多くの材料を使用している。
【０００６】本発明の目的は、上記問題に鑑み、送風空気流れ方向の寸法増加を抑制して搭載性を向上させると共に、必要最小限の構成で電気配線用カバーの強固な装着を可能とする車両の暖房用熱交換器を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
【０００８】請求項１に記載の発明では、複数のチューブ（１１１）およびフィン（１１２）が交互に積層されて、積層方向の両最外方フィン（１１２）の更に外方にサイドプレート（１１３）が配設されるコア部（１１０）と、少なくとも一部位のチューブ（１１１）に代えて、コア部（１１０）の送風空気流れ方向のいずれか一方の表面に開口する断面Ｕ字状の保持板（２００）と、保持板（２００）内に挿入される電気発熱体（２１０）と、配線部材（３２０）が収納される配線保持部（３１１）および配線部材（３２０）に接続されるリード端子部材（３３０）が固定される端子箱（３１２）が形成された電気配線用カバー（３００）とを有し、電気発熱体（２１０）がリード端子部材（３３０）に接続される車両の暖房用熱交換器において、電気配線用カバー（３００）には、コア部（１１０）側に突出する挿入ガイド（３１４）とサイドプレート（１１３）に係合される係合部（３１５）とが設けられ、電気配線用カバー（３００）は、保持板（２００）の開口する側のコア部（１１０）の表面に配置されて、挿入ガイド（３１４）がチューブ（１１１）間あるいは保持板（２００）内に挿入された後に、係合部（３１５）がサイドプレート（１１３）に係合されるようにしたことを特徴としている。
【０００９】これにより、熱交換器（１００）のタンク（１２０、１３０）よりも厚さ寸法の小さいコア部（１１０）への電気配線用カバー（３００）の装着を可能とし、両者の厚さ寸法の差分の搭載性の向上が図れる。また、送風空気が流通しないタンク（１２０、１３０）近傍の隙間が狭く設定される空調ケースへの搭載に際しては、有効に対応できる。
【００１０】そして、係合部（３１５）に加えて、挿入ガイド（３１４）によって電気配線用カバー（３００）をチューブ（１１１）の積層方向に位置規制でき、従来技術のように多くの材料を使用すること無くコア部（１１０）に強固に装着できる。
【００１１】請求項２に記載の発明では、挿入ガイド（３１４）は、保持板（２００）内に挿入され、挿入ガイド（３１４）の突出長さは、保持板（２００）のＵ字状断面深さよりも所定量長く設定されるようにしたことを特徴としている。
【００１２】これにより、電気配線用カバー（３００）は、コア部（１１０）表面との間に隙間部（３４０）を形成して配置されることになるので、電気配線用カバー（３００）の装着時にチューブ（１１１）やフィン（１１２）を損傷させることが無い。また、この隙間部（３４０）から送風空気が流通できるので、電気配線用カバー（３００）と重なる領域のチューブ（１１１）およびフィン（１１２）の放熱機能を生かすことができる。
【００１３】請求項３に記載の発明では、サイドプレート（１１３）は、コア部（１１０）のチューブ（１１１）積層方向の外方に向けて断面コの字状に開口する側壁部（１１３ａ）を有し、係合部（３１５）には、側壁部（１１３ａ）側に突出する突出部（３１５ａ）と、突出部（３１５ａ）先端に形成される爪部（３１５ｂ）とが設けられ、係合部（３１５）は、突出部（３１５ａ）が側壁部（１１３ａ）に係合された後に、爪部（３１５ｂ）によって反コア部側に係止されるようにしたことを特徴としている。
【００１４】これにより、電気配線用カバー（３００）の組付け性を損なうこと無く、装着した後に振動等によってコア部（１１０）から外れるのを防止できる。
【００１５】請求項４に記載の発明では、側壁部（１１３ａ）の係合部（３１５）に対応する部位には、切欠き部（１１３ｂ）が設けられ、係合部（３１５）には、凸部（３１５ｃ）が設けられ、係合部（３１５）は、凸部（３１５ｃ）が切欠き部（１１３ｂ）に係合されて、チューブ（１１１）の長手方向に係止されるようにしたことを特徴としている。
【００１６】これにより、チューブ（１１１）の長手方向に対する電気配線用カバー（３００）の位置規制ができ、装着後のズレを防止できる。
【００１７】尚、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。
【００１８】
【発明の実施の形態】（第１実施形態）以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１〜図５は本発明を適用した車両の暖房用熱交換器の第１実施形態を示すものである。暖房用熱交換器１０は、温水を熱源として送風空気を加熱する熱交換器１００に、電気発熱体２１０と電気配線用カバー３００とが一体に設けられたものであり、温水温度が低い時には、電気発熱体２１０からの発生熱によって送風空気を加熱する。
【００１９】熱交換器１１０は、図１に示すように、温水入口側タンク１２０と、温水出口側タンク１３０と、この両タンク１２０、１３０の間に設けられた熱交換用のコア部１１０とを有している。
【００２０】温水入口側タンク１２０には、図示しない車両の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１４０が設けられており、一方、温水出口側タンク１３０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１５０が設けられている。
【００２１】各タンク１２０、１３０は、それぞれタンク本体部１２１、１３１と、このタンク本体部１２１、１３１の開口側端部を閉塞するシートメタル１２２、１３２とから成り、図１の上下方向が長手方向となる周知のタンク構造を有している。そして、シートメタル１２２、１３２には扁平状のチューブ挿入穴（図示せず）が多数個、図１の上下方向に１列または複数列並んで形成され、また、チューブ挿入穴の両最外部にはプレート挿入穴が形成されている。
【００２２】熱交換用のコア部１１０は、チューブ１１１、コルゲートフィン（以下、フィン）１１２、サイドプレート１１３から成る。即ち、断面扁平状に形成されたチューブ１１１を図１の上下方向に複数積層配置し、この複数の扁平チューブ１１１相互の間に波形状に形成されたフィン１１２を配置し接合している。そして、チューブ１１１とフィン１１２とが交互に積層された積層方向の両最外方のフィン１１２の更に外方には、補強部材としてのサイドプレート１１３が設けられ、フィン１１２と接合されている。サイドプレート１１３は、チューブ１１１の積層方向の外方に向けて断面コの字状に開口する側壁部１１３ａを有している。
【００２３】チューブ１１１の長手方向両端開口部およびサイドプレート１１３の長手方向端部は、それぞれシートメタル１２２、１３２のチューブ挿入穴およびプレート穴内にそれぞれ挿通され、接合される。尚、チューブ１１１がシートメタル１２２、１３２のチューブ挿入穴に挿通されることから、タンク１２０、１３０とコア部１１０（チューブ１１１）の厚さ寸法は、コア部１１０の方が薄く形成されている。
【００２４】更に、コア部１１０の少なくとも一部位には、チューブ１１１の代わりに、保持板２００が設けられている。保持板２００は、コア部１１０のうち、後述する電気発熱体２１０が設置される部位に対応させて設けられ、隣接する両フィン１１２の各折り曲げ頂部の間に、チューブ１１１の長手方向に延びて断面Ｕ字状に形成されている。本実施形態では、コア部１１０の３箇所に保持板２００を等間隔でそれぞれ設置するようにしており、図２に示すように、この保持板２００のＵ字状の折り曲げ部からなる閉塞端部２０１がコア部１１０の送風空気入口側表面に向き、他端側の開口部２０２がコア部１１０の送風空気出口側表面に向くように、保持板２００の配置方向が設定されている。
【００２５】また、保持板２００は、その対向する両平板部２０３、２０４相互の間に所定間隔を設定し、全体の厚さは、チューブ１１１の厚さと同一に設定してある。これによって、チューブ１１１の代わりに保持板２００が隣接するフィン１１２相互の間に設置できるようにしている。
【００２６】尚、保持板２００は、板厚０．１〜０．５ｍｍ程度の金属薄板であり、厚さ寸法はコア部１１０の厚さ寸法と略同一であり、また、保持板２００の長手方向の寸法（図１の左右方向の寸法）はシートメタル１２２、１３２間の寸法と略同一である。そして、電気発熱体２１０をこの保持板２００内に設置している。
【００２７】ところで、本実施形態における熱交換器１００では、上記各構成部品１１０〜１５０のすべてがアルミニウム（アルミニウム合金も含む）にて成形されており、また、保持板２００も同様にアルミニウムにて成形されており、互いに当接する部位でろう付けされ一体で形成されている。
【００２８】電気発熱体２１０は、保持板２００の両平板部２０３、２０４間に開口部２０２から挿入されてこの保持板２００の内部に保持される。電気発熱体２１０は、図２に示すように、板状の発熱体素子２１１と、この発熱体素子２１１の表裏両面に配置された細長の平板状の電極板２１２、２１３とからなる３層のサンドウイッチ構造を有しており、両電極板２１２、２１３は、その全周に亘り電気的絶縁材料からなる被覆部材（図示せず）により発熱体素子２１１と共に被覆されている。なお、電気発熱体２１０は略平板直方体形状となっている。
【００２９】ここで、発熱体素子２１１は所定の設定温度（例えば、２００°Ｃ付近）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。発熱体素子２１１の両電極板２１２、２１３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２１２、２１３の長手方向の寸法（図１の左右方向の寸法）は、後述する電気配線用カバー３００のカバー本体部３１０におけるチューブ１１１長手方向寸法を差し引いた寸法と略同一としている。そして、発熱体素子２１１と両電極板２１２、２１３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ようにしてある。
【００３０】電極板２１２は正極側電極板であり、この電極板２１２には、外部電源との電気接続用接続端子部２１４が、Ｌ字状に一体延出成形されている。また、電極板２１３は負極側電極板であり、この電極板２１３には、上記外部電源との電気接続用接続端子部２１５が、Ｌ字状に一体延出成形されている。ここで、接続端子部２１４、２１５の先端部にはＵ字状に折り曲げられたＵ字状係合部２１４ａ、２１５ａが形成されている。
【００３１】次に、熱交換器１００内に一体化された電気発熱体２１０と上記外部電源との間の結線および接地のための結線を行う電気配線構造について、具体的に説明する。
【００３２】電気配線用カバー３００は、ポリプロピレンのようにある程度の弾性を有する樹脂材料（電気絶縁材料）から成るカバー本体部３１０に、配線部材３２０、リード端子部材３３０が設けられたものである。
【００３３】カバー本体部３１０は、図１に示すように、配線保持部３１１、端子箱３１２、ステー部３１３から成り、一体で形成されている。配線保持部３１１は、タンク１３０の長手方向に沿って複数箇所（図示の例では３箇所）の電気発熱体２１０の配設部位すべてに及ぶ長さをもつ直方体の箱部材として形成されている。そして、配線保持部３１１の上面には、蓋部材３１１ａが一体成形されており、樹脂の弾性を利用したヒンジ部により配線保持部３１１の本体部分に対して開閉可能に構成されている。
【００３４】配線保持部３１１の内部は、図３に示すように、タンク１３０の長手方向に沿って延びる仕切り板３１１ｂによって２つの配線収納空間に仕切られている。この２つの配線収納空間には、それぞれ、３本の正極側リード線（配線部材）３２０ａと３本の負極側リード線（配線部材）３２０ｂが積層状態に収容される。上記３本の正極側リード線３２０ａおよび３本の負極側リード線３２０ｂの一端部はそれぞれ図示しない正極側コネクタ、負極側コネクタに接続される。
【００３５】配線保持部３１１の側壁部において、電気発熱体２１０に対応する位置（ここでは３個所）に送風空気の流れ方向に開口する一対の矩形状の端子箱３１２が形成されている。この端子箱３１２には、アルミニウム、銅等の導電金属の板材にて成形されたリード端子部材３３０、更に具体的には正極側リード端子部材３３０ａおよび負極側リード端子部材３３０ｂが固定されており、上記した正極側リード線３２０ａおよび負極側リード線３２０ｂの他端部が半田付け、かしめ等の手段で電気的、かつ機械的にそれぞれ接続されている。このリード端子部材３３０ａ、３３０ｂには、それぞれ把持部が曲げ形成されており、電気発熱体２１０の両接続端子部２１４、２１５の各Ｕ字状係合部２１４ａ、２１５ａが嵌入係合されている。
【００３６】また、配線保持部３１１の長手方向端部には、図１、図４に示すように、コア部１１０のサイドプレート１１３に延びるステー部３１３が一体で形成されており、更にステー部３１３の先端部および反対側の配線保持部３１１端部にはサイドプレート１１３に係合する係合部が３１５が設けられている。この詳細については、本発明の要部として後述する。
【００３７】次に、本発明の要部について説明する。まず、上記したカバー本体部３１０の配線保持部３１１には、図３、図４に示すように、コア部１１０側に突出する挿入ガイド３１４を一体で設けている。この挿入ガイド３１４は、薄板状に形成され、その厚さは保持板２００のＵ字状断面内に挿入可能な寸法としている。そして、挿入ガイド３１４の突出長さは、保持板２００のＵ字状断面の深さよりも所定量長く設定されている。
【００３８】また、カバー本体部３１０の係合部３１５には、図４、図５に示すように、コア部１１０のサイドプレート１１３の側壁部１１３ａ側に突出する突出部３１５ａが設けられ、更にこの突出部３１５ａ先端に爪部３１５ｂが形成されている。そして、係合部３１５の中央部には直方体を成す凸部３１５ｃが設けられている。
【００３９】一方、コア部１１０のサイドプレート１１３の側壁部１１３ａの長手方向端部側において、カバー本体部３１０の係合部３１５と対応する部位、更に具体的には上記凸部３１５ｃと対応する部位には、切曲げ加工により形成される切欠き部１１３ｂが設けられている。尚、切欠き部１１３ｂは、サイドプレート１１３の組付け方向に対する誤組付けを防止するために、ここでは長手方向両端部側に全部で４つ設けるようにしている。
【００４０】電気配線用カバー３００は、熱交換機１００のコア部１１０の送風空気流れ方向の表面に配置されて、挿入ガイド３１４が保持板２００のＵ字状断面内に挿入され、その後に係合部３１５がサイドプレート１１３に係合される。この時、爪部３１５ｂがサイドプレート１１３の側壁部１１３ａに係合し、係合部３１５は反コア部側に係止される。また、凸部３１５ｃと切欠き部１１３ｃとが互いに係合し、係合部３１５は、チューブ１１１の長手方向に係止される。尚、挿入ガイド３１４は、保持板２００のＵ字状断面の閉塞端部２０１側に当接し、両者の長さ設定より、電気配線用カバー３００はコア部１１０との間に隙間部３４０を形成する。以上のようにして、電気配線用カバー３００は、熱交換器１００のコア部１１０に固定保持される。
【００４１】これにより、熱交換器１００のタンク１２０、１３０よりも厚さ寸法の小さいコア部１１０への電気配線用カバー３００の装着を可能とし、両者の厚さ寸法の差分の搭載性の向上が図れる。また、送風空気が流通しないタンク１２０、１３０近傍の隙間が狭く設定される空調ケースへの搭載に際しては、有効に対応できる。
【００４２】そして、係合部３１５に加えて、挿入ガイド３１４によって電気配線用カバー３００をチューブ１１１の積層方向に位置規制でき、従来技術のように多くの材料を使用すること無くコア部１１０に強固に装着できる。
【００４３】また、電気配線用カバー３００は、コア部１１０表面との間に隙間部３４０を形成して配置されることになるので、電気配線用カバー３００装着時にチューブ１１１やフィン１１２を損傷させることが無い。そして、この隙間部３４０から送風空気が流通できるので、電気配線用カバー３００と重なる領域のチューブ１１１およびフィン１１２の放熱機能を生かすことができる。
【００４４】更に、係合部３１５に設けた爪部３１５ｂ、凸部３１５ｃおよびサイドプレート１１３に設けた切欠き部１１３ｂにより、電気配線用カバー３００の組付け性を損なうこと無く、電気配線用カバー３００の位置規制ができ、装着した後に振動等によってコア部１１０から外れたり、ズレたりするのを防止できる。
【００４５】尚、付随的に、挿入ガイド３１４を保持板２００内に挿入することで、チューブ１１１積層方向に対するコア部１１０と電気配線用カバー３００の互いの位置関係を正確に合わせることができ、電気発熱体２１０の両接続端子部２１４、２１５をリード端子部材３３０ａ、３３０ｂに容易にまた無理な力を負荷すること無く接続することができる。
【００４６】（その他の実施形態）上記第１実施形態に対して、図６に示すように挿入ガイド３１４は、チューブ１１１の間、更にはチューブ１１１の間であってタンク１３０と保持板２００の間等に挿入されるようにしても良く、同様の効果を得ることができる。
【００４７】また、図７に示すように、サイドプレート１１３の切欠き部１１３ｂに代えて係合孔１１３ｃとし、係合部３１５の突出部３１５ａを貫通させ、爪部３１５ｂで係止させるようにしても良い。
【出願人】 【識別番号】０００００４２６０
【氏名又は名称】株式会社デンソー
【住所又は居所】愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地
【出願日】 平成１３年１１月１５日（２００１．１１．１５）
【代理人】 【識別番号】１０００９６９９８
【弁理士】
【氏名又は名称】碓氷 裕彦 （外１名）
【公開番号】 特開２００３−１４６０５６（Ｐ２００３−１４６０５６Ａ）
【公開日】 平成１５年５月２１日（２００３．５．２１）
【出願番号】 特願２００１−３４９８８０（Ｐ２００１−３４９８８０）