(57)【要約】【課題】筐体の加工時間を削減しながら、熱媒体の流れを円滑化することができる加熱装置を提供する。【解決手段】加熱装置１は、内部に熱媒体が流れる流路３が構成された筐体２と、この筐体２内の流路３中に配設されて熱媒体を加熱する電熱線ヒータ４とから成る。筐体２は、それぞれ少なくとも一面が開口し、各開口６Ａ、７Ａが相互に突き合わされた状態で接続された第１筐体部６及び第２筐体部７から構成されている。各筐体部６、７は、金属の鋳造により構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に熱媒体が流れる流路が構成された筐体と、該筐体内の流路中に配設されて前記熱媒体を加熱する発熱体とから成る加熱装置において、
前記筐体は、それぞれ少なくとも一面が開口し、各開口が相互に突き合わされた状態で接続された第１筐体部及び第２筐体部から構成されていることを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
前記各筐体部は、金属の鋳造、若しくは、樹脂の射出成形により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
前記各筐体部は、前記開口に向けて拡開する鋳造型、若しくは、成形型の抜き勾配を有し、各筐体部の開口が相互に突き合わされた状態でそれぞれの前記抜き勾配により前記流路の拡幅部が構成されることを特徴とする請求項２に記載の加熱装置。
【請求項４】
前記筐体には前記熱媒体の流入口及び流出口が並設されており、該流入口及び流出口は前記拡幅部に対向することを特徴とする請求項３に記載の加熱装置。
【請求項５】
前記発熱体は前記両筐体部間に渡って配設されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちの何れかに記載の加熱装置。
【請求項６】
前記熱媒体は、ハイブリッド自動車、若しくは、電気自動車の車両用空調装置に用いられる冷却水、又は、不凍液、若しくは、ＬＬＣであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちの何れかに記載の加熱装置。
【請求項７】
前記熱媒体は、暖房用回路を循環する不凍液であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちの何れかに記載の加熱装置。
【請求項８】
内部に熱媒体が流れる流路が構成された筐体と、該筐体内の流路中に配設されて前記熱媒体を加熱する発熱体とから成る加熱装置の製造方法であって、
金属の鋳造、若しくは、樹脂の射出成形により、少なくとも一面が開口し、且つ、当該開口に向けて鋳造型、若しくは、成形型の抜き勾配を有する第１筐体部と第２筐体部を構成し、
前記開口を相互に突き合わせた状態で各筐体部を接続して前記筐体を構成し、各筐体部それぞれの前記抜き勾配により前記流路の拡幅部を構成することを特徴とする加熱装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱体を用いて流通する熱媒体を加熱する加熱装置、及び、加熱装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の環境問題の顕在化により、ハイブリッド自動車や電気自動車の開発が活発化し、その普及が促進されている。このような車両では従来車室内の空調に用いていたエンジンの廃熱を十分に利用できないため、電熱線ヒータを発熱体とした加熱装置が車両に搭載され、ハイブリッド自動車ではエンジンの廃熱を補う補助熱源として、電気自動車の場合にはエンジンに代わる代替熱源として、車両用空調装置の回路を循環する冷却水等の熱媒体の加熱に用いられる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような加熱装置では、筐体内に熱媒体が流れる流路を構成し、この流路中に発熱体を配設して熱媒体を加熱する構成とされる。従って、加熱性能を向上させるためには発熱体と熱媒体との熱交換を活発化させる必要がある。
【０００４】
そこで、前記特許文献１では発熱体が収容された第１筐体の外面にガイドを形成し、この仕切りによって流路中における熱媒体の流れを旋回させ、第１筐体を介して発熱体と熱媒体とが熱交換する時間を延長させる工夫が成されている。また、ケーシング内に蛇行状の冷却水通路を形成し、この通路中にヒータを蛇行状に配設すると共に、冷却水通路の壁に複数の凸形状を交互に形成して熱媒体の流れに制限を加え、熱媒体とヒータとを熱媒体させるものもあった（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１４３７８１号公報
【特許文献２】特開２００２−８７０５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献のような構造では第1筐体やケーシングの形状が複雑なため、金型成形や切削加工のために要する時間や部品数が増加し、生産コストが高騰する問題がある。また、発熱体やヒータと熱媒体との熱交換を促進するために水路を複雑化すると、圧力損失が大きくなると共に、流量が減少して発熱体やヒータの温度が異常に上昇してしまう場合がある。そこで、逆に熱媒体の流れを円滑化する形状を作ろうとすると、この場合も従来の筐体構造では流路を拡幅するため等の切削加工が必要となり、更なるコスト増となる問題があった。
【０００７】
本発明は、係る従来の技術的課題を解決するためになされたものであり、筐体の加工時間を削減しながら、熱媒体の流れを円滑化することができる加熱装置、及び、加熱装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明の加熱装置は、内部に熱媒体が流れる流路が構成された筐体と、この筐体内の流路中に配設されて熱媒体を加熱する発熱体とから成るものにおいて、筐体は、それぞれ少なくとも一面が開口し、各開口が相互に突き合わされた状態で接続された第１筐体部及び第２筐体部から構成されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明の加熱装置は、上記発明において各筐体部は、金属の鋳造、若しくは、樹脂の射出成形により構成されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明の加熱装置は、上記発明において各筐体部は、開口に向けて拡開する鋳造型、若しくは、成形型の抜き勾配を有し、各筐体部の開口が相互に突き合わされた状態でそれぞれの抜き勾配により流路の拡幅部が構成されることを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明の加熱装置は、上記発明において筐体には熱媒体の流入口及び流出口が並設されており、これら流入口及び流出口は拡幅部に対向することを特徴とする。
【００１２】
請求項５の発明の加熱装置は、上記各発明において発熱体は両筐体部間に渡って配設されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項６の発明の加熱装置は、上記各発明において熱媒体は、ハイブリッド自動車、若しくは、電気自動車の車両用空調装置に用いられる冷却水、又は、不凍液、若しくは、ＬＬＣであることを特徴とする。
【００１４】
請求項７の発明の加熱装置は、請求項１乃至請求項５の発明において熱媒体は、暖房用回路を循環する不凍液であることを特徴とする。
【００１５】
請求項８の発明は、内部に熱媒体が流れる流路が構成された筐体と、この筐体内の流路中に配設されて熱媒体を加熱する発熱体とから成る加熱装置を製造する方法であって、金属の鋳造、若しくは、樹脂の射出成形により、少なくとも一面が開口し、且つ、当該開口に向けて鋳造型、若しくは、成形型の抜き勾配を有する第１筐体部と第２筐体部を構成し、開口を相互に突き合わせた状態で各筐体部を接続して筐体を構成し、各筐体部それぞれの抜き勾配により流路の拡幅部を構成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、内部に熱媒体が流れる流路が構成された筐体と、この筐体内の流路中に配設されて熱媒体を加熱する発熱体とから成る加熱装置において、筐体を、それぞれ少なくとも一面が開口し、各開口が相互に突き合わされた状態で接続された第１筐体部及び第２筐体部から構成しているので、請求項２の発明の如く金属の鋳造、若しくは、樹脂の射出成形により筐体を構成する場合に、各筐体部を製造する金型の形状及び構造を簡素化することが可能となる。これにより、生産コストの削減を図ることができるようになる。
【００１７】
特に、請求項３の発明の如く各筐体部に、開口に向けて拡開する鋳造型、若しくは、成形型の抜き勾配を設け、各筐体部の開口が相互に突き合わされた状態でそれぞれの抜き勾配によって流路の拡幅部が構成されるようにすれば、鋳造型、若しくは、成形型の抜き勾配を利用して熱媒体の流路の拡幅部を構成し、筐体内の流路中における熱媒体の流れを円滑化することができるようになる。
【００１８】
これにより、筐体の加工時間を削減してコストの低減を図りながら、筐体内における熱媒体の圧力損失を抑え、必要な流量の確保と発熱体の異常温度上昇の防止を図ることができるようになる。
【００１９】
この場合、請求項４の発明の如く筐体に熱媒体の流入口及び流出口が並設されている場合、これら流入口及び流出口を、抜き勾配で構成された流路の拡幅部に対向させることにより、流入口から筐体内の流路中に流入した熱媒体を、突き合わされる各筐体部の開口に向けて広がる拡幅部の形状を利用して円滑にＵターンさせ、流出口に向かわせることができるようになり、流路中における圧力損失の低減を効果的に実現することができるようになる。
【００２０】
また、このとき請求項５の発明の如く発熱体を両筐体部間に渡って配設すれば、流路中を拡幅部でＵターンしながら流れる熱媒体の流れが発熱体に沿った流れとなるため、発熱体と熱媒体との熱交換も円滑に行わせることができるようになる。
【００２１】
具体的には、請求項６の発明によれば熱媒体は、ハイブリッド自動車や電気自動車の車両用空調装置に用いられる冷却水、又は、不凍液、若しくは、ＬＬＣである。また、請求項７の発明によれば熱媒体は、暖房用回路を循環する不凍液である。
【００２２】
即ち、請求項１乃至請求項５の発明の加熱装置を、ハイブリッド自動車や電気自動車等において、エンジンの補助熱源や代替熱源として用いれば、冷却水回路が設けられる空調装置やそれが搭載される車両の空調性能を改善し、且つ、コストの低減も図ることが可能となるものである。
【００２３】
請求項８の発明の製造方法によれば、内部に熱媒体が流れる流路が構成された筐体と、この筐体内の流路中に配設されて熱媒体を加熱する発熱体とから成る加熱装置を製造する際に、金属の鋳造、若しくは、樹脂の射出成形により、少なくとも一面が開口し、且つ、当該開口に向けて鋳造型、若しくは、成形型の抜き勾配を有する第１筐体部と第２筐体部を構成し、開口を相互に突き合わせた状態で各筐体部を接続して筐体を構成し、各筐体部それぞれの抜き勾配により流路の拡幅部を構成するようにしたので、各筐体部を製造する金型の形状及び構造を簡素化することが可能となる。これにより、生産コストの削減を図ることができるようになる。
【００２４】
特に、各筐体部に、開口に向けて拡開する鋳造型、若しくは、成形型の抜き勾配を設け、各筐体部の開口が相互に突き合わされた状態でそれぞれの抜き勾配により、流路の拡幅部が構成されるようにしているので、鋳造型、若しくは、成形型の抜き勾配を利用して熱媒体の流路の拡幅部を構成し、筐体内の流路中における熱媒体の流れを円滑化することができるようになる。
【００２５】
これにより、筐体の加工時間を削減してコストの低減を図りながら、筐体内における熱媒体の圧力損失を抑え、必要な流量の確保と発熱体の異常温度上昇の防止を図ることができる加熱装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明を適用した一実施例の加熱装置の平断面図である。
【図２】図１の加熱装置の第１筐体部の縦断側面図である。
【図３】図１の要部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。各図は本発明の一実施例の加熱装置１を示している。図面に示す加熱装置１は、内部に熱媒体の流路３が構成された筐体２と、この筐体２内の流路３中に設けられた発熱体としての二本の電熱線ヒータ４とから構成されている。
【００２８】
実施例の加熱装置１は、例えばハイブリッド自動車や電気自動車等の車両に搭載され、ハイブリッド自動車の場合には、エンジン（熱源）の不足する廃熱を補うようにして熱を供給する熱源として、電気自動車の場合には、存在しないエンジンに代わって熱を供給する代替熱源として、車両用空調装置の暖房回路に用いられるものである。
【００２９】
具体的には、ハイブリッド自動車の場合には、流路３にエンジンを冷却すべく冷却水回路を循環する冷却水、又は、不凍液、若しくは、ＬＬＣが熱媒体として流れて電熱線ヒータ４により加熱される。この冷却水回路は車両用空調装置に設けられ、エンジン及び加熱装置１で加熱されたＬＬＣの熱は上記空調装置にて利用され、車室内の暖房が可能となる。
【００３０】
流路３には熱媒体としての水を流通させ、水を電熱線ヒータ４により温水にし、この温水をエンジンの代替熱源として車両用空調装置の暖房用回路を循環する冷却水、不凍液、ＬＬＣ等を加熱するための熱源として利用してもよい。
【００３１】
更に、ハイブリッド自動車、電気自動車の何れの場合にも、不凍液が循環する暖房用回路に図示しないヒータコアと共に加熱装置１を設け、加熱装置１を不凍液の熱源の一つとして利用し、ヒータコアで暖房された空気を送風することも考えられる。
【００３２】
次に、実施例の加熱装置１の筐体２は、両側面が開口した金属製の矩形容器形状の第１筐体部６及び第２筐体部７と、これらの間に介設された金属ガスケット８とから成る。即ち、第１筐体部６内には一側面の開口６Ａと他側面の開口６Ｂにて開口する第１流路部３Ａが構成され、第２筐体部８内にも一側面の開口７Ａと他側面の開口７Ｂにて開口する第２流路部３Ｂが構成されている。これら流路部３Ａ、３Ｂは、電熱線ヒータ４の外径よりも所定寸法で大きい内径を有する断面円形の二つの通路を、開口６Ｂと７Ｂ側だけ残して中央で連通させた形状を呈している。従って、開口６Ｂと７Ｂは二個ずつ形成される。
【００３３】
そして、ガスケット８を介して第１筐体部６の一側面の開口６Ａと第２筐体部７の一側面の開口７Ａとを相互に突き合わせ、図示しないボルトにて各筐体部６及び７を相互に接続し、固定することにより筐体２を組み立てる。この状態でガスケット８は各筐体部６、７の一側面間をシールする。そして、開口６Ａ、７Ａにて連通された第１流路部３Ａと第２流路部３Ｂとにより、筐体２内の流路３が構成される。
【００３４】
尚、各電熱線ヒータ４は第１筐体部６の他側面の各開口６Ｂから第１流路部３Ａ内にそれぞれ挿入され、第２筐体部７の第２流路部３Ｂ間に渡って流路３内に設けられる。また、電熱線ヒータ４の端子２７は、第２筐体部７の他側面の開口７Ｂから外部に引き出される。
【００３５】
このとき、開口７Ｂは他の部分よりも縮径されており、各電熱線ヒータ４は流路３（流路部３Ａ及び３Ｂ）内に所定の間隔を存して配置され、電熱線ヒータ４の端子部２４側は縮径した開口７Ｂの内方に位置する段差部分に突き当てられる。そして、開口６Ｂはカバー５にて塞がれるが、開口６Ｂと７Ｂの少許内側における各筐体部６、７の断面円形の通路内周面には溝６Ｃ、７Ｃが形成され、この溝６Ｃ、７Ｃ内にはＯリング１０等の封止部材が設けられる。そして、このＯリング１０が電熱線ヒータ４の外周面に密着し、それらより内側の各筐体部６、７内の各流路部３Ａ、３Ｂを開口６Ｂ、７Ｂ側から封止する。
【００３６】
ここで、筐体２を構成する第１筐体部６と第２筐体部７は、何れも図示しない鋳造外型と鋳造内型から成る鋳造型内で金属を鋳造することにより成形される。この場合、第１筐体部６の溝６Ｃより開口６Ａ側の奥側内面及び手前側内面には、開口６Ａに向けて拡開する鋳造内型の抜き勾配Ｘ１が形成されている。また、第２筐体部７の溝７Ｃより開口７Ａ側の奥側内面及び手前側内面にも、開口７Ａに向けて拡開する鋳造内型の抜き勾配Ｘ２が形成されている。
【００３７】
これらの抜き勾配Ｘ１及びＸ２は、各筐体部６及び７が突き合わされたときにそれぞれの開口６Ａ、７Ａで連続する。そして、これら抜き勾配Ｘ１、Ｘ２の内側に、図２に示すような断面半円形の拡幅部１１、１２が流路３の奥側と手前側にそれぞれ構成される。また、このような抜き勾配Ｘ１、Ｘ２の形状により、拡幅部１１、１２は中央付近の開口６Ａ、７Ａ部分が最も広い形状となる。
【００３８】
更に、第１筐体部６の手前側面には流入口１３が形成され、第２筐体部７の手前側面には流出口１４が形成されており、これらは各筐体６、７が接続された状態で並設されたかたちとなる。この流入口１３は溝６Ｃよりも開口６Ａ側に位置して流路部３Ａに連通し、流出口１４は溝７Ｃよりも開口７Ａ側に位置して流路部３Ｂに連通している。また、このような位置関係により、流入口１３と流出口１４は奥側の拡幅部１１に対向するかたちとなる。
【００３９】
係る加熱装置１を製造する際には、先ず所定の鋳造外型と鋳造内型内に金属材料を導入して固化させ、各筐体部６、７を成形する。このとき、各筐体部６、７には前述した如く開口６Ａ、７Ａに向けて拡開する鋳造内型の抜き勾配Ｘ１、Ｘ２が構成されているので、成形後に鋳造内型を鋳造外型内から支障無く抜く出すことができる。
【００４０】
ここで、電熱線ヒータ４が配設されることになる各流路部３Ａ、３Ｂの断面円形の二つの通路は、切削加工で滑らかにしてもよいが、各抜き勾配Ｘ１、Ｘ２の部分は係る加工はせず、鋳肌のままとする。
【００４１】
次に、Ｏリング１０を各溝６Ｃ、７Ｃ内に配設する。次に、ガスケット８を介し、各筐体部６、７の開口６Ａと７Ａを突き合わせてボルトで接続し、筐体２を完成する。次に、電熱線ヒータ４を開口６Ｂ側から筐体２内に挿入し、開口７Ａから端子２７等を外部に引き出し、最後にカバー５にて開口６Ｂを塞いで加熱装置１を完成する。
【００４２】
以上の構成で、熱媒体は図示しないポンプ等により流入口１３から図１、図３中矢印の如く筐体２内の流路３に流入し、流路３内をＵターンするように通過して流出口１４から流出する。即ち、手前側から流入する熱媒体は、その流勢で大部分は第１筐体部６内の第１流路部３Ａ内の各電熱線ヒータ４周囲を手前側から奥側に通過し、奥側の拡幅部１１に至る。その後、拡幅部１１内で第２筐体部７方向に向きを変え、電熱線ヒータ４の周囲を通過して第２筐体部７の第２流路部３Ｂ内に入り、各電熱線ヒータ４の周囲を奥側から手前側に流れて最終的に流出口１４から出て行く。
【００４３】
このとき、奥側の拡幅部１１は流入口１３と流出口１４の間の中央付近となる開口６Ａ、７Ａ部分が最も広い形状を呈しているので、流入口１３から流入した熱媒体は、拡幅部１１の形状によって円滑にＵターンし、流出口１４に向かうようになる。
【００４４】
このように、本発明では加熱装置１の筐体２を、それぞれ少なくとも一面が開口（６Ａ、７Ａ）し、各開口６Ａ、７Ａが相互に突き合わされた状態で接続された第１筐体部６及び第２筐体部７から構成したので、金属の鋳造により作られる筐体２を構成する各筐体部６、７を製造する金型の形状及び構造を簡素化することが可能となる。これにより、生産コストの削減を図ることができるようになる。
【００４５】
特に、各筐体部６、７に、開口６Ａ、７Ａに向けて拡開する鋳造型の抜き勾配を設け、各筐体部６、７の開口６Ａ、７Ａが相互に突き合わされた状態でそれぞれの抜き勾配によって流路３の拡幅部１１、１２が構成されるようにしたので、鋳造型の抜き勾配を利用して熱媒体の流路３の拡幅部１１、１２を構成し、筐体２内の流路中における熱媒体の流れを円滑化することができるようになる。
【００４６】
これにより、筐体２の加工時間を削減してコストの低減を図りながら、筐体２内における熱媒体の圧力損失を抑え、必要な流量の確保と電熱線ヒータ４の異常温度上昇の防止を図ることができるようになる。
【００４７】
この場合、筐体２に熱媒体の流入口１３及び流出口１４を並設し、これら流入口１３及び流出口１４を、抜き勾配で構成された流路３の拡幅部１１に対向させているので、流入口１３から筐体２内の流路３中に流入した熱媒体を、突き合わされる各筐体部６、７の開口６Ａ、７Ａに向けて広がる拡幅部１１の形状を利用して円滑にＵターンさせ、流出口１４に向かわせることができるようになり、流路３中における圧力損失の低減を効果的に実現することができるようになる。
【００４８】
また、電熱線ヒータ４は両筐体部６、７間に渡って配設されているので、流路３中を拡幅部１１でＵターンしながら流れる熱媒体の流れが電熱線ヒータ４に沿った流れとなり、電熱線ヒータ４と熱媒体との熱交換も円滑に行わせることができるようになる。
【００４９】
尚、上記実施例で示した電熱線ヒータ４の数や各筐体部６、７の形状はそれに限定されるものでは無く、また、発熱体としては電熱線ヒータ以外の発熱体を適用することも可能であり、水以外の流体を熱媒体としてもよい。但し、安価な汎用の電熱線ヒータ４を用いることで、加熱装置１の製造コストを低減することが可能となると共に、その信頼性も高めることができる。
【００５０】
また、実施例では各筐体部６、７を金属の鋳造により成形したが、それに限らず、樹脂（硬質樹脂）の射出成形によって成形する場合にも本発明は有効であり、その場合には、成形型の抜き勾配によって拡幅部１１、１２を構成することになる。
【００５１】
更に、本発明の加熱装置１をハイブリッド自動車や電気自動車の車両用空調装置に組み込むことにより、冷却水回路、冷凍回路、それらが設けられた空調装置、それが搭載される車両の性能改善を図ることができるが、加熱装置１を車両用空調装置以外の他の用途の熱源として利用可能であることは云うまでもない。
【符号の説明】
【００５２】
１  加熱装置
２  筐体
３  流路
４  電熱線ヒータ（発熱体）
６  第１筐体部
７  第２筐体部
８  ガスケット
１１、１２  拡幅部
１３  流入口
１４  流出口
Ｘ１、Ｘ２  抜き勾配
【図１】
2014019287.tif 000003
【図２】
2014019287.tif 000004
【図３】
2014019287.tif 000005