(57)【要約】【課題】流体ヒータ【解決手段】流体ヒータ装置は熱を供給して、熱伝導体（４０）内の連続した曲がった流路（１３０、１３２）を通して流体を流し出す。熱源（１００、１０２、１０３）は熱伝導体内に配置されて、熱伝導体に熱を供給する。熱伝導体を通って流れる流体は熱源をほぼ囲むことにより、その熱伝導体から熱を吸収する。
2005516173.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の流路を有する熱伝導体を提供する工程と、
加熱手段により前記熱伝導体に熱エネルギーを供給する工程と、
前記熱伝導体から前記流路内の流体に熱エネルギーを与える工程と、
を具備する流体を加熱する方法。
【請求項２】
前記熱エネルギーを供給する工程は、前記供給された熱エネルギーを前記熱伝導体内に蓄える工程をさらに有する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記前記熱伝導体内に前記加熱手段を配置する工程をさらに具備する請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記加熱手段をヒータ素子として形成する工程をさらに具備する請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記流体の流路を形成して、流体内にこの流路を通して循環する乱流を発生させる工程をさらに具備する請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記流体の流路を、渦巻状に形成する工程をさらに具備する請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記流体の流路を、円弧状部分および非円弧状部分を持つように形成する工程をさらに具備する請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記流体の流路を、前記加熱手段をほぼ囲むことにより、前記流路内の流体が前記熱伝導体から熱を吸収するように、入口と出口との間の、前記熱伝導体内に連続する曲がった流路として形成する工程をさらに具備する請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記流体の流路を形成する工程は、
前記流体の流路を、前記熱伝導体を通って延びる第１流路部分と、この第１流路と流体流れを連通して配置され、前記熱伝導体を通って延びる第２流路部分とを有するように形成する工程をさらに有する請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記流体の流路を形成する工程は、
前記第１流路を、入口から、前記第１流路を第２流路に接続している穴まで径方向内方に延びる渦巻状流路として形成する工程と、
前記第２流路を、前記第１流路を第２流路に接続している穴から前記出口まで径方向外方に延びる渦巻状流路として形成する工程と、
をさらに有する請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記流体の流路を形成する工程は、
前記流体の流路を、同心状の流れ部分を有する渦巻状流路として形成する工程をさらに備え、前記流路の前記同心状流れ部分が相互に近接して配置され、熱伝導体の壁により分離されている請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
流体の流路を有する熱伝導体を提供する手段と、
加熱手段により前記熱伝導体に熱エネルギーを供給する手段と、
前記熱伝導体から前記流体の流路内の流体に熱エネルギーを与える手段と、
を具備する流体を加熱する加熱装置。
【請求項１３】
熱伝導体と、
前記熱伝導体内に形成された流体の流路と、
前記熱伝導体に熱を供給して前記流路内の流体の温度を上げるように、前記熱伝導体に熱的に結合された加熱手段と、
を具備する流体を加熱する加熱装置。
【請求項１４】
前記熱伝導体は、前記加熱手段からの熱エネルギーを蓄える請求項１３に記載の加熱装置。
【請求項１５】
前記熱伝導体は、構造体である請求項１３に記載の加熱装置。
【請求項１６】
前記熱伝導構造体内に形成され、前記流体の流路と流体的に連通する入口および出口をさらに具備する請求項１３に記載の加熱装置。
【請求項１７】
前記流体の流路は、前記入口と出口の間に曲がった流路を規定している請求項１３に記載の加熱装置。
【請求項１８】
前記流体の流路は渦巻形状である請求項１３に記載の加熱装置。
【請求項１９】
前記流体の流路は、乱流を発生するために、前記流体の流路内に円弧状部分および非円弧状部分を備えている請求項１３に記載の加熱装置。
【請求項２０】
前記加熱手段は、前記熱伝導体内に配置されている請求項１３に記載の加熱装置。
【請求項２１】
前記加熱手段は、少なくとも１つのヒータ素子を備えている請求項１３に記載の加熱装置。
【請求項２２】
前記加熱手段は、前記熱伝導体に結合された複数の別々のヒータ素子を備えている請求項１３に記載の加熱装置。
【請求項２３】
前記熱伝導体から表面上に、上昇された温度で流体を放出する手段をさらに具備する請求項１３に記載の加熱装置。
【請求項２４】
前記表面は、車両の表面である請求項２３に記載の加熱装置。
【請求項２５】
前記放出する手段は、流体放出装置を備え、また、
さらに前記流体を収容する流体源をさらに具備する請求項２４に記載の加熱装置。
【請求項２６】
前記流体の流路は、入口と出口との間の、前記熱伝導体内に形成された連続する曲がった流体の流路を備え、前記流路が前記加熱手段をほぼ囲むことにより、前記流路内の流体が前記熱伝導体から熱を吸収する、請求項１３に記載の加熱装置。
【請求項２７】
前記流体の流路は、
前記熱伝導体の１つの面を横切って延びる第１流路部分と、
前記熱伝導体の反対面を横切って延びる第２流路部分と、を備え、
前記第１および第２流路部分が流体流れに連通して配置されている請求項２６に記載の加熱装置。
【請求項２８】
前記第１および第２流路部分は、前記熱伝導体の中心と実質的に流体連通して配置されている請求項２７に記載の加熱装置。
【請求項２９】
前記第１流路は、入口から、前記第１流路を第２流路に接続している穴まで径方向内方に延びる渦巻状流路を規定し、
前記第２流路は、前記第１流路を第２流路に接続している穴から前記出口まで径方向外方に延びる渦巻状流路を規定している請求項２７に記載の加熱装置。
【請求項３０】
前記加熱手段は、厚膜ヒータ素子を備えている請求項１３に記載の加熱装置。
【請求項３１】
前記加熱手段の作動を制御するコントローラをさらに具備する請求項１３に記載の加熱装置。
【請求項３２】
前記流体の流路は、渦巻状流路を規定しており、前記流体の流路の同心状流れ部分が相互に近接して配置され、前記熱伝導体の壁により分離されている請求項１３に記載の加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、流体ヒータ装置に関し、詳細には、加熱洗浄流体をクリーニングできる表面に供給する流体ヒータ装置、さらに詳細には、車両のフロントガラス洗浄システム用の加熱洗浄流体に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体の温度を高い使用温度まで急速に上げることは、多くの様々な用途において必要とされている。例えば、家庭、オフィスおよびキャンパーに使用する、ならびに工業プロセスで使用する温水を瞬間的に供給できることが望ましい。
【０００３】
クリーニング用途においては、高温流体は、低温流体に比べて、より効果的および高速で、ゴミおよび他の残がい物を表面から除去することは、公知である。1つの加熱流体用途は、カメラレンズ、戸外ランプおよびランプレンズ、ミラー等に利用されている、フロントガラス洗浄システムならびに車両線状システム車両のフロントガラス洗浄システムである。車両は一般に、少なくとも1つ、通常は複数フロントガラス洗浄装置を備え、それを用いて視界範囲または後部バックライトをクリーニングする。
【０００４】
一般に、ノズルまたはスプレー装置はフロントガラスワイパーに隣接またはそれの一部として設けられ、ワイパーを作動させる前およびその間にフロントガラスに洗浄流体のパターンを噴射し、ワイパー動作の効率を向上させて、運転者または乗客の視野範囲を鮮明にする。洗浄流体は一般に、エンジン室内のリザーバに収容され、車両運転者が制御アクチュエータを手動で起動することにより、スプレー装置を通してポンプ作用で噴出されている。
【０００５】
加熱された流体は低温度流体に比べて優れたクリーニング効率を示すことは知られているため、加熱洗浄流体を車両の窓の噴霧装置に供給することは、公知である。様々な洗浄流体加熱装置が開発されてきたが、それらのすべては熱交換器設計を利用し、熱源は本体内に配置され、その本体を通して洗浄流体が流れている。洗浄流体は熱交換器内の熱源からの熱を捕獲して、スプレーノズルを通して車両の窓に噴射する前にそれの温度を上昇させる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ただし、このような従来の洗浄流体加熱装置は、熱伝達能力の点で不十分であり、また少量または短時間、加熱洗浄流体を車両の窓に供給できるだけである。さらに、流体が熱源に直接接触するため、流体および熱源に接触していない低温度流体部分内にホットスポットを発生する。
【０００７】
したがって、効率的な方法で加熱流体を提供し、最少電力必要量を有し、かつほぼ瞬間的に加熱洗浄流体および多量の加熱洗浄流体を提供して、以前に考案された洗浄流体加熱装置に比べて長時間、クリーニング可能な表面上に加熱流体を供給できる、流体加熱装置を実現することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、流体温度を上げるヒータ装置を実現する。
【０００９】
１つの態様においては、ヒータ装置は熱伝導体と、この熱伝導体に熱的に結合されて、熱伝導体に熱を供給する加熱手段と、熱伝導体内の、入口と出口の間に形成された連続した曲がった流路と、を有している。流体の流路は加熱手段をほぼ囲み、流体が入口と出口間の流路を通り流れるときに、熱伝導体から熱を吸収する。
【００１０】
別の態様においては、本発明は、洗浄流体を収容する流体リザーバと、この流体リザーバに結合されて、リザーバから流体を吸引するポンプと、このポンプに流体的に結合されて、リザーバからポンプで吸入された流体をクリーニング可能な表面に放出するスプレーノズルと、ポンプ、リザーバおよびノズル間を連通する流体流れ内に配置されたヒータ装置とを含む、洗浄装置である。
【００１１】
この装置はまた、ヒータ装置のヒータ素子に電力を供給するコントローラを有している。
【００１２】
本発明のヒータ装置はまた、非車両および非クリーニング流体用途にも利用できる。例えば、本発明のヒータ装置は、家庭、オフィスおよびキャンパーに使用する、ならびに工業プロセスで使用する高温流体を提供する用途に適合できる。
【００１３】
本発明の流体ヒータ装置は、流体の温度を急速および効率的に上昇させる、高効率のヒータ装置を提供する。本発明のヒータ装置は、所望の放出温度までの流体温度の急速な上昇、および所望の放出温度での、またはその温度にほぼ近い加熱温度の流体の多量の供給を可能にする。
【００１４】
本発明の様々な機能、利点および他の用途は、以下の詳細な説明および図面により明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１には、本発明の内容に従って構成されたヒータ装置またはモジュール１０を有利に利用できる環境を示す。本発明のヒータモジュール１０の以下の利用は、車両の窓の洗浄システムに関連して述べているが、本発明のヒータモジュールは、あらゆる車両の窓、すなわちフロントガラス、後部バックライト、または側面窓をクリーニングするのに用いられるあらゆるクリーニングシステム、ならびに車両ミラー、カメラ、レンズ、またはセンサカバー等のクリーニングシステムなどのような、加熱流体を必要とする他の用途においても使用できることは理解されるであろう。
【００１６】
従来と同様に、フロントガラス、後部バックライトまたは窓のような車両窓１２は、洗浄流体１６のパターンを窓１２の外側面上に供給または噴射する位置に置かれた、スプレーノズル１４などの１つまたは複数の流体送出装置を有している。洗浄流体１６の噴射は通常、窓１２上のフロントガラスワイパー１８の作動に連動している。
【００１７】
洗浄流体１６は、リザーバまたはコンテナ２０などの流体源から供給されている。リザーバ２０内の流体は、通常リザーバ２０の近くに置かれるか、またはリザーバに取り付けられたポンプ２２によりノズル１４に送られている。
【００１８】
従来と同様に、車両のステアリングコラム軸スイッチに取り付けられることのできるオン／オフスイッチ２４は、車両バッテリー２６から電力が供給され、このスイッチにより、車両運転者は洗浄ポンプ２２のオンまたはオフ動作を制御できる。
【００１９】
本発明によれば、リザーバ２０からスプレーノズル１４にポンプで送られる洗浄流体は周囲温度から所定の高温度（例として、１６０°Ｆ〜１７０°Ｆ）まで、ヒータモジュール１０により加熱されている。適正な制御回路またはコントローラ２８を設けて、ヒータモジュール１０内のヒータ素子の動作を制御する。コントローラ２８もまた、車両バッテリー２６から電力が供給されている。コントローラ２８は、車両イグニッション３０からの「オン」信号により起動され、以後に述べるように、車両イグニッションが「オン」状態にあるときに、ヒータモジュール１０中の流路内に含まれる流体を加熱する。
【００２０】
前記バッテリー２６とコントローラ２８の間に、任意選択のオン／オフスイッチ２５を接続して、コントローラ２８への電力を遮断することにより、ヒータシステム全体のオンおよびオフ動作を実現できる。これにより、車両運転者の選択で、ヒータシステムを作動状態または停止状態に維持できる。以後に述べるとおり、オン／オフスイッチ２５は、車両本体のコントローラなどの外部信号源からのコントローラ２８への別個の入力信号に置き換えて、熱的故障、バッテリー電力の低下等の特定環境において、ヒータモジュール１０の選択的機能停止を実現できる。
【００２１】
次に図２〜１０により、本発明によるヒータモジュール１０の１つの態様を示す。
【００２２】
ヒータモジュール１０は、適正な高熱伝導性材料で形成された熱交換器４０を有している。この熱交換器４０は、ダイカスト、成型または機械加工で製作されているとして示されているが、均一または不均一のいずれもの、他の材料も利用できる。例えば、熱交換器４０はアルミナ粉末、セラミック材料等で製作できる。
【００２３】
以下に詳細を説明する熱交換器４０は、入口４２と出口４４の間の流路を有している。入口４２および出口４４は、それぞれ、図示していないが、流体コンジット、素子またはチューブとの流体密封接続を受け入れるための、一体に結合された継手４６および外側スリーブ４８を受け入れている。入口４２は、窓洗浄流体リザーバ２０からのポンプ出力を受け入れるように接続され、一方、出口４４はスプレーノズル１４に接続されている。
【００２４】
車両は、一般にいくつかのスプレーノズル１４、通常は２つのフロントガラスワイパーのそれぞれに付き１つ、および後部バックライトまたは後部窓ワイパーに付き少なくとも１つのノズル１４を有している。流体リザーバ２０からの全流体放出量を加熱するための単一ヒータモジュール１０の以下の記述は、複数の並列流路を含み、これら流路の各々が、それぞれ別のノズル１４に対するリザーバ２０からの流体を加熱するための個別のヒータモジュールを有している。
【００２５】
前記熱交換器４０は、第１ハウジング部分５０および嵌め合いの第２ハウジング部分５２より形成される熱絶縁ハウジング内に配置されている。これら第１および第２ハウジング部分５０、５２は、主要壁面５４および５６それぞれにより相補的形状と、周辺リップ６０および６２とをそれぞれ有している。
【００２６】
ネックの細い端部６４および６６は、第１および第２ハウジング部分５０、５２のそれぞれに形成され、かつ主要壁面５４および５６それぞれの一端から、ならびに周辺端リップ６０および６２から、突出部分を形成している。ネックの細い端部６４および６６は、一体に結合されると、コネクタアセンブリ７０を受け入れる端部空洞を形成し、このコネクタアセンブリは電気導電体を、接合された第１および第２ハウジング部分５０、５２内に取り付けられた加熱素子に接続する。
【００２７】
弾性的および熱絶縁材料で形成されるシール部材７４および７５は、熱交換器本体４０の対向する主要面と、第１および第２ハウジング部分５０、５２の主要壁面５４および５６の内側面との間に、それぞれ挿入されている。シール７４および７５は、以下に述べるように、熱交換器本体４０の対向する主要面内の、流体の流路の開放端を密封する。
【００２８】
第１および第２ハウジング部分５０、５２、ならびに熱交換器４０は、コネクタアセンブリ７０が第１および第２ハウジング部分５０、５２の突出部６４および６６内に配置された後、熱交換器本体４０の対向する主要面から外方向に突出する熱ステークリベットまたは突起７６などの、適切な方法で一体に結合して固定されている。突起７６は、第１および第２ハウジング部分５０、５２の主要壁面５４および５６の開口７７に嵌合し、一体に熱溶接されて、第１および第２ハウジング部分５０、５２を固定結合すると同時に、シール素子７４および７６を熱交換器４０内の流体の流路の開放端に密着接合する状態を維持する。
【００２９】
図４〜７に詳細を示すとおり、熱交換器本体４０は第１主要面８０、反対側の第２主要面８２、および第１および第２主要面８０、８２を相互に連結している、４つの側壁８４、８６、８８および９０から形成される立方体形状である。
【００３０】
複数の穴９２、９４、９６および９８が、熱交換器本体４０に形成され、側壁８４から内側方向に突き出ている。複数の穴９２、９４、９６および９８はそれぞれ、１つの一般には円筒形のヒータ素子を収納している。図４に部分的に示すとおり、穴９６および９８などの各穴は、熱交換器本体４０の立体の中心部分を通過して延びて、本体４０の固体材料で完全に囲まれるようになっている。これにより熱交換器本体４０を、以下に述べるヒータ素子の作動から熱を受け取った後、熱源と定義する。
【００３１】
図４〜７に示す本発明の態様においては、ヒータ素子は「カロッド線」で形成されている。各種の異なる材料も使用されるが、カロッド線構造の一例は、ステンレスシース内にニクロム線を入れている。
【００３２】
例としては、図４に示すヒータ素子１００、１０２だけを有する、少なくとも１つ、好ましくは複数、すなわち２つまたは３つまたはそれ以上の別々のヒータ素子１００、１０２および１０３が、穴９６，９４および９８内に配置されている。ヒータ素子１００および１０２などの、１つまたは複数のヒータ素子の機能は、ヒータモジュール１０の説明と併せて以下に述べる。
【００３３】
図４および７に示すように、各ヒータ素子１００、１０２および１０３の一端１０４、１０６および１０７はそれぞれ、熱交換器本体４０の側壁８４を貫通して外部に突き出ている。ヒータ素子１００、１０２および１０３それぞれの端部１０４、１０６および１０７は、図９に詳細に示すグリッドアセンブリ１１０の一端に形成される個々の端子１０８に結合されている。グリッドアセンブリ１１０は、最初に単一素子として形成され、個々の端子１１２は相互接続タブ１１４により一体に単体として接合されている。タブ１１４は後に端子１１２から分離され、各ヒータ素子１００、１０２および１０３に対して個別に接触する。１つの端子１１２はグラウンドロッドに接続されている。グリッドアセンブリ１００は、一般に内部が中空の円筒形状を有するコネクタハウジング１１６内に取り付けられている。端子１１２の一端は図３に示される回路基板１１３に接続されている。回路基板１１３は適当な取付けピンにより、第１および第２ハウジング部分５０および５２の突出部６４および６６により形成される空洞内に固定して取り付けられている。端子１１２の１つはアース線として作用し、端部は各ヒータ素子またはカロッド線１００、１０２および１０３の外部のステンレス鋼シースに接触するように配置されている。端子１１２の別の端子はカロッド線１００への電力線である。この端子１１２は、グリッドアセンブリ１１０内のヒータ素子１００の端部１０４との接触を通してカロッド線１００に電力を供給する。
【００３４】
他の２つの端子１１２は、別の２つのヒータ素子１０２および１０３に電力を供給する。スイッチ（図示なし）は、電力が電力端子に供給されるとき、端子１１２と他の２つの端子１１２に電力を選択的に供給する別の２つの端子間に挿入されている。以下に述べるように、このスイッチは、例えばバイメタルスイッチとして、所定の温度（例えば５０℃）で開くようにすることができる。代替方法では、コントローラ２８の回路基板１１３上の回路で制御されるスイッチが、電力端子１１２から別の端子１１２に選択的に電力を接続する。これには、例えば車両本体のコントローラから適正な外部入力信号を受け取り、車両バッテリーの電力低下、温度事故等の発生の間、ヒータモジュール１０を停止させる能力をコントローラに与える。
【００３５】
図１０に示すとおり、コネクタハウジング１１６内に取り付けられた端子１１２の別のセットが内部で回路基板１１３に接続され、前述のとおり、電力、グラウンドおよび外部信号を回路基板１１３に提供する。
【００３６】
コネクタハウジング１１６は、１つの側面に沿って形成された一対の分離した壁体１１８および１２０と、中間のラッチ突起１２２とを有している。壁体１１８および１２０とラッチ突起１２２とは、凹部およびラッチレシーバ（図示なし）と相互にかみ合い、コネクタハウジング１１６との完全な結合を実現する。嵌め合いコネクタは、端子１１５を収容するソケットを有している。
【００３７】
図４〜７に示すとおり、熱伝導体４０は、入口４２から出口４４に延びる流体流れの流路を有している。流路は、第１流路部分１３０および第２流路１３２で形成され、曲がった経路を有し、この経路は一般に中心に配置された穴１３４に接続されている。第１流路１３０は一般に渦巻形状を有し、この渦巻形状は交互の直線および円弧状部分で形成されることにより、第１流路１３０を通過する層流および乱流を交互に形成し、熱交換器４０の近接壁面からの熱吸収を最大にする。さらに、第１流路１３０は、入口４２から穴１３４までの内側方向の渦巻形状を有することにより、渦巻形状の第１流路１３０に近接部分間の温度差を最少にする。
【００３８】
図６に示すように、第２流路１３２は、ほぼ同一の渦巻形状を有している。ただし、第２流路１３２を流れる流体は穴１３４から出口４４まで外方向の渦巻形状である。前述のとおり、シール部材７４および７５は、第１および第２流路１３０、１３２の開放端を密封している。
【００３９】
したがって、第１および第２流路１３０、１３２を通る流体の流れは、入口４２から出発し、その後、第１流路１３０を通り、中心通路または穴１３４まで内側に渦巻状に進行する。中心通路１３４を出て、第２流路１３２に入ると、流体流れは第２流路１３２を通り、出口４４まで外側に渦巻状に進行する。
【００４０】
動作においては、ヒータモジュール４０は、図１に示すポンプ２２とスプレーノズル１４の間の車両洗浄流体流れの配管に相互接続されている。次に、外部コネクタをコネクタハウジング７０に接続して、車両バッテリー２６およびコントローラ２８からの電力を、熱交換器４０内のヒータ素子１００、１０２および１０３に供給する。
【００４１】
熱交換器４０内の第１および第２流路１３０および１３２が流体で満たされていると仮定すると、コントローラ２８がヒータ素子１００、１０２および１０３を作動すると、それらヒータ素子１００、１０２および１０３は熱を放射して、熱交換器４０の周辺部分全体の温度を急速に上昇させる。さらに、熱交換器４０からの熱は、第１および第２流路１３０および１３２内の流体に放射されて、吸収される。
【００４２】
第１および第２流路１３０、１３２の直線および円弧状部分は、熱交換器４０を通る流体流れ内に交互の層流および乱流領域を規定し、第１および第２流路１３０、１３２内に流体運動を発生させ、第１および第２流路１３０、１３２を形成する熱交換器４０の壁面に接触する全分子を加熱可能な最大量を効率的に吸収するようにする。これにより流体温度を、入口４２における周囲温度から、出口４４における約１６０°Ｆ〜１７０°Ｆまで、約１６秒以内に急速に上昇させる。
【００４３】
第１および第２流路１３０、１３２内の流体は、熱交換器４０と物理的に接触することにより、熱交換器４０から熱を奪うかまたは吸収して、流体温度を上昇させる。ヒータ素子１００、１０２および１０３は、熱交換器４０に熱を供給して所定の温度に維持し、流体中にホットスポットが発生するのを防止する。通常、ホットスポットが発生するのは、流体がヒータ素子１００、１０２および１０３に直接接触したときである。ヒータ素子１００、１０２および１０３に物理的に接触しない流体は、ヒータ素子１００、１０２および１０３を通過し、熱を吸収しない。熱交換器４０を加熱することにより、物理的高温接触領域は、熱伝達効率の増加と共に増加する。これにより、同一容積の流体を加熱するエネルギーは少なくなる。
【００４４】
熱交換器４０内の熱源として単一ヒータ素子１００を使用できるが、単に例として述べられる、２または３つのヒータ素子１００、１０２および１０３を有する複数ヒータ素子は、最も有利であることが判明した。コントローラ２８は、加熱洗浄流体をフロントガラス１２に噴射せよという第１コマンドを受け取ると、複数のヒータ素子１００、１０２および１０３のすべてを作動できる。これにより、熱交換器に最大量の熱を供給して、熱交換器４０の温度を急速に高温度に上昇させて、流路１３０および１３２内の流体に十分な熱を伝達し、所望の放出温度の１６０°Ｆ〜１７０°Ｆまで流体温度を上げる。車両運転者がオン／オフスイッチ２４からの即時の連続コマンドを供給する場合、コントローラ２８により複数ヒータ素子１００、１０２および１０３を作動状態に維持して、フロントガラス１２上に流体の追加の噴射を供給できる。
【００４５】
流体噴射動作が完了し、流体の非噴射の別の期間において、車両イグニッションが「オン」の間、コントローラ２８はヒータ素子１００のような１つまたは複数のヒータ素子を周期的に作動させて、第１および第２流路１３０、１３２内の流体を高温度に維持し、オン／オフスイッチ２４により起動されると、即座にフロントガラス１２に放出できるようにする。これにより車両バッテリー２６の必要電力を最少にする。
【００４６】
プログラムまたは論理制御により、各ヒータ素子１００、１０２および１０３を別々に制御するために、コントローラ２８はヒータ素子１００、１０２および１０３のそれぞれに、別々のスイッチ可能信号を供給することができるが、制御の簡単な方法には、１つの端子１１２への電力接続と、追加のヒータ素子１０２および１０３に接続された他の端子１１２のそれぞれとの間に取り付けられる、バイメタル素子またはスイッチを有している。バイメタル素子を所定の温度（例えば５０℃）で開くように設定することにより、関連するヒータ素子を停止させることができる。これにより、追加のヒータ素子１０２および１０３を、例えば、高温加熱の要求が起動されるまで、停止状態に維持できる。
【００４７】
本発明のヒータモジュール１０には、別のヒータ素子構造も可能である。図１１および１２に示すとおり、熱交換器本体１４１内の相補形状の空洞内に、単一ヒータ素子１４０を備えることができる。単一熱交換器素子１４０は、円弧状のコーナーにより相互に連結する交互に角度を付けて配置された直線部分で形成される不規則な形状を有している。単一ヒータ素子１４０は、第１端１４２から第２端１４４までの熱交換器１４０を通る単一ループを形成する。この態様においては、熱交換器１４０は、ヒータ素子１４０まわりに一体に結合される２つの半分の嵌合部で形成されている。コネクタハウジング７０内の同一端子１１２を用いて、単一ヒータ素子１４０を車両バッテリー２６またはコントローラ２８に接続できる。
【００４８】
前述および図４〜７に示す複数のカロッド線ヒータ素子１００、１０２および１０３に比べて、わずかに電気エネルギー効率は劣るが、単一に不規則形状のカロッド線ヒータ素子１４０は、十分な熱を熱交換器１４１に供給して、流体の流路１３０および１３２内の流体を、所望の放出温度で熱交換器１４１から流体を放出するための高温度に、上昇して、維持できる。
【００４９】
熱交換器４０に別のヒータ素子１５２および１５４を使用することもできる。図１３および１４に示すとおり、ヒータ素子１５２および１５４は、両端に回路接続またはリード線１５６および１５８を有する厚膜回路素子で構成されている。厚膜ヒータ素子１５２および１５４は、熱交換器４０に適正に形成された穴に、背中合わせに対面する方向（ヒータ素子１５２および１５４の横に並べた配置は理解を容易にする理由で示しているにすぎない）に挿入され、図示していないが、リード線１５６および１５８は側壁８４を貫通して突き出て、コネクタハウジング７０内の適正な形状の端子アセンブリに接続されている。
【００５０】
厚膜ヒータ素子１５２および１５４は、コントローラ２８により作動され、どちらも同時に熱交換器４０に最大電力入力を供給し、ヒータ素子１５２および１５４のおそらくは１つだけが流体放出しない期間の間に作動して、熱交換器４０内の流体の温度を車両バッテリー２６の最少電力消費状態で高温度に維持する。
【００５１】
図１５および１６により、ヒータモジュール２１０の別の態様を示す。ヒータモジュール２１０は、前述の説明および図１〜１０に示すヒータモジュール１０とほぼ同一である。ただし、理解を助けるため、ヒータモジュール１０および２１０の２つの異なる態様の同一素子は、「２００」の参照符号を前に付けてヒータモジュール２１０として区別しているが、１０の位および１の位は同一である。ヒータモジュール２１０とヒータモジュール１０の唯一の大きな差は以下に詳細に説明する。
【００５２】
図１５および１６に示すヒータモジュール２１０は、第１および第２はハウジング部分２５０および２５２を有している。突出部２６４および２６６は、熱交換器２４０内に挿入されるヒータ素子の方向と垂直方向に延長された寸法を有するものである。
【００５３】
熱交換器２４０の両側主要面上の突起またはステーク２７６は、シールまたはガスケット２７５の穴２７７を通り、ハウジング部分２５０および２６０の対応する穴まで延びる。ステーク２７６の外側端はリベットまたは熱溶接され、熱交換器２４０のまわりのハウジング部分２５０および２５２に接合されている。強度を追加するため、リブ２７９が熱交換器２４０の各側縁部から突き出ている。リブ２７９はガスケット２７５のノッチ２８１を通り、各ハウジング部分２５０および２５２の穴あきボス２８３を通り延びる。リブ２７９の外側端は、ボス２８３を通過後、上または外側に曲がり、ハウジング部分２５０および２５２の外側面に機械的に結合されている。
【００５４】
ヒータモジュール１０に関して図１５および１６ならびに図３に示したように、複数のリブ２８５が各ハウジング部分２５０および２５２の外側面上に形成されている。代表的構造だけを図示しているリブ２８５は、一般にプラスチックで製作されるハウジング２５０および２５２に構造的強度を与える。
【００５５】
ヒータモジュール２１０のこの態様においては、ヒータ素子またはカロッド線３００、３０２および３０４は、熱交換器２４０内に形成される穴３０１内に取り付けられている。穴３０１は一般に熱交換器２４０の２つの対向する側面に平行に延びる。
【００５６】
前述の様々な態様以外に、ヒータモジュール２１０は前述のヒータモジュール１０と同様に機能する。
【００５７】
以上をまとめると、流体を、最少電力消費および急速な温度上昇時間で、所望の温度に効率的に加熱する独自の流体加熱装置を開示した。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】代表的な車両窓洗浄流体送出システムにおいて使用される、本発明による流体加熱装置のシステムブロック図である。
【図２】本発明の１つの態様によるヒータモジュールの斜視図である。
【図３】図２に示すヒータモジュールの分解斜視図である。
【図４】図２に示すヒータモジュールの一部を削除した斜視図である。
【図５】ヒータモジュール熱伝導体の上面の斜視図である。
【図６】図５に示すヒータモジュール熱伝導体の底面図である。
【図７】図５および６に示すヒータモジュール熱伝導体の内部の斜視図である。
【図８】図２〜７に示すヒータモジュール熱伝導体の内部の斜視図である。
【図９】先の図面に示すヒータモジュールに使用されるコネクタハウジングおよび端子の分解斜視図である。
【図１０】図９に示すコネクタハウジングおよび端子を組み立てた状態の斜視図である。
【図１１】本発明によるヒータモジュールの別の態様の斜視図である。
【図１２】図１１に示すヒータモジュールの一部を削除した斜視図であり、別のヒータ素子を図示している。
【図１３】本発明によるヒータモジュールの別の態様で使用する、厚膜ヒータ素子の斜視図である。
【図１４】図１３に示す厚膜ヒータ素子を使用する、本発明によるヒータモジュールの斜視図である。
【図１５】本発明によるヒータモジュールの別の態様の一部を削除した斜視図である。
【図１６】図１５に示すヒータモジュールの分解斜視図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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