(57)【要約】【課題】暖房性能を維持または向上させつつ、重量低減および小型化を図るとともに、製造コストの軽減を図ることができる熱媒体加熱送出装置および車両用空調装置を提供する。【解決手段】板状に形成され電力が供給されることにより熱を発生する発熱部２０と、発熱部２０を間に挟み、発熱部２０との間に熱媒体が流れる隙間Ｓが形成されるとともに、発熱部２０に対して交差する回転軸線Ｌまわりに回転可能に配置され、回転軸線Ｌに沿って延びる熱媒体が流れる中央流路を有する一対の回転部３０と、発熱部２０および一対の回転部３０が内部に収納するとともに、中心流路と対向する位置に形成された中央開口４１、回転軸線Ｌに対する径方向外側の位置に形成された外側開口４２を有する筐体４０と、一対の回転部３０を回転軸線Ｌまわりに回転駆動する駆動部５０と、が設けられていることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱媒体を加熱する熱媒体加熱送出装置であって、
板状に形成され電力が供給されることにより熱を発生する発熱部と、
該発熱部を間に挟み、前記発熱部との間に前記熱媒体が流れる隙間が形成されるとともに、前記発熱部に対して交差する回転軸線まわりに回転可能に配置され、該回転軸線に沿って延びる前記熱媒体が流れる中央流路を有する一対の回転部と、
前記発熱部および前記一対の回転部が内部に収納するとともに、前記中心流路と対向する位置に形成された中央開口、前記回転軸線に対する径方向外側の位置に形成された外側開口を有する筐体と、
前記一対の回転部を前記回転軸線まわりに回転駆動する駆動部と、
が設けられていることを特徴とする熱媒体加熱送出装置。
【請求項２】
前記回転部における前記発熱部と対向する面に、前記回転軸線を中心として放射状に延びるとともに、前記発熱部に向かって突出する放射凸部が設けられ、
該凸部は断面視において前記発熱部側が狭い台形状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の熱媒体加熱送出装置。
【請求項３】
前記回転部における前記凸部が設けられた面と反対側の面には、前記回転軸線を中心として円環状に延びるとともに、前記筐体に向かって突出する円環凸部が設けられていることを特徴とする請求項２記載の熱媒体加熱送出装置。
【請求項４】
前記駆動部には、
前記筐体の外部に配置され、回転駆動力を発生させるモータと、
前記筐体の外部に配置されるとともに、前記モータと回転駆動力の伝達が可能に接続された外部接続部と、
前記筐体の内部に配置されるとともに、前記筐体を間に挟んで、前記外部接続部と回転駆動力が伝達可能とされた内部接続部と、
前記筐体の内部に配置されるとともに、前記内部接続部から回転駆動力が伝達可能に接続され、前記一対の回転部における外周縁と噛み合わされる歯車部と、
が設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の熱媒体加熱送出装置。
【請求項５】
前記モータおよび前記外部接続部の周囲を覆うとともに、前記モータを冷却する流体の流入口および流出口を有する収納部がさらに設けられ、
前記外部接続部には、回転駆動されることにより前記流入口から前記流体を前記収納部の内部に流入させ、かつ、前記流出口から前記流体を前記収納部の内部から流出させる羽根部が設けられていることを特徴とする請求項４記載の熱媒体加熱送出装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の熱媒体加熱送出装置と、
前記熱媒体と空気との間で熱交換を行う熱交換器と、
前記熱媒体加熱送出装置と前記熱交換機との間で前記熱媒体を循環させる循環流路と、
が設けられていることを特徴とする車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両、特にエンジンの排熱を用いた暖房に困難が伴う電気自動車などの車両に用いて好適な熱媒体加熱送出装置および車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電気自動車（ＥＶ，Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｅｃｌｅ）、またはＰＨＥＶ（Ｐｌｕｇ  ｉｎ  Ｈｙｂｒｉｄ  Ｖｅｈｉｅｃｌｅ）では、モータのみを用いた長時間の走行が想定されるため、暖房が必要な寒冷期においては、電気ヒータを熱源とした車室内の暖房が行えることが必要となる。
【０００３】
言い換えると、ＥＶおよびＰＨＥＶ（バッテリが消耗し、エンジンがＯＮになった状態を除く。）では、エンジンの排熱を車室内の暖房に用いることができない。
電気ヒータを熱源とした車室内の暖房を行う場合、空気を直接電気ヒータで温めるタイプ、または、電気ヒータでいったん温めたクーラント（例えば水）を車室内ＨＶＡＣヒータコアに循環させるタイプが考えられる（例えば、特許文献１から３参照。）。
【０００４】
いずれのタイプを採用しても大容量暖房となるため、電流の観点から、車両駆動用のバッテリを降圧させずに暖房運転が可能であることが求められる。
しかしながら、空気を直接電気ヒータで温める空気ヒータを用いたタイプの場合、高電圧が供給される電気ヒータが車室内に配置されるため、安全上の懸念があるという問題と、ＨＶＡＣが大容量空気ヒータを格納可能な構造である必要があり、従来のＨＶＡＣが流用出来ないという問題がある。このため、車室外に設置した電気ヒータでいったん温めたクーラントを車室内ＨＶＡＣヒータコアに循環させる温水ヒータを用いたタイプが多く採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２０５５３２号公報
【特許文献２】特許第３２６１７９６号公報
【特許文献３】特許第３１１２０４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
温水ヒータを用いたシステム（車両用空調装置）の場合、エンジン駆動がないときには、エンジンにより駆動されるエンジン用ウォーターポンプも停止し、クーラントの循環も停止する。つまり、車室内の暖房を行うことができないため、エンジン用ウォーターポンプとは別に、専用の電動ウォーターポンプ（ＥＷＰ，Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｗａｔｅｒ  Ｐｕｍｐ）を設置して、クーラントの循環を確保する必要がある。
【０００７】
このようにすると、ＥＷＰおよびその周辺部品が追加されることによる機器配置上の不都合が発生するという問題があった。
さらに、部品点数の増加に伴い、温水ヒータを用いたシステムにおける製造コストの増加を招くという問題があった。
【０００８】
その一方で上述のＥＷＰは、製造コストの抑制を図るため、車両用空調装置が所定の暖房性能を発揮するために必要最低限のクーラントの循環流量を確保できるように設計される。すると温水ヒータにおける電気ヒータとクーラントとの間の熱伝達の形態は層流熱伝達となり、クーラント側の熱抵抗が大きくなる。
【０００９】
すると、車両用空調装置が所定の暖房性能を発揮するために必要最低限の熱量を、電気ヒータからクーラントに与えるために、温水ヒータを大型化せざるを得なくなる。その結果、温水ヒータの配置上の制約が厳しくなるという問題、製造コストの増加という問題、および、温水ヒータの重量が増加するという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、暖房性能を維持または向上させつつ、重量低減および小型化を図るとともに、製造コストの軽減を図ることができる熱媒体加熱送出装置および車両用空調装置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】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の熱媒体加熱送出装置は、熱媒体を加熱する熱媒体加熱送出装置であって、板状に形成され電力が供給されることにより熱を発生する発熱部と、該発熱部を間に挟み、前記発熱部との間に前記熱媒体が流れる隙間が形成されるとともに、前記発熱部に対して交差する回転軸線まわりに回転可能に配置され、該回転軸線に沿って延びる前記熱媒体が流れる中央流路を有する一対の回転部と、前記発熱部および前記一対の回転部が内部に収納するとともに、前記中心流路と対向する位置に形成された中央開口、前記回転軸線に対する径方向外側の位置に形成された外側開口を有する筐体と、前記一対の回転部を前記回転軸線まわりに回転駆動する駆動部と、が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、発熱部により熱媒体が加熱されるとともに、回転部により加熱された熱媒体が送出される。そのため、熱媒体を加熱するヒータと、熱媒体を循環させるポンプとを別々に設ける場合と比較して、熱媒体加熱送出装置の重量低減、および、小型化を図るとともに、製造コストの軽減を図ることができる。
つまり、発熱部および駆動部に電力が供給されると、発熱部から熱が発生するとともに一対の回転部が回転駆動される。発熱部と回転部との間の隙間に存在する熱媒体は、発熱部から熱を受け取り加熱される。その一方で熱媒体は、熱媒体の有する粘性により回転部の回転とともに連れまわり、径方向外側に向かって送出される。送出された熱媒体は外側開口から筐体の外に流出する。これに伴い、中央開口から筐体の中に熱媒体が流入し、発熱部と回転部との間の隙間に流入する。
【００１３】
さらに、発熱部で発生した熱を効率よく熱媒体に伝達することができ、熱媒体加熱送出装置を有する暖房装置の暖房性能の向上を図ることができる。あるいは、暖房性能を維持しつつ小型化することができる。
つまり、熱媒体は静止している発熱部と回転駆動される回転部との間の隙間に存在するため、熱媒体は両者の相対運動により攪拌されて乱流状態になる。すると層流状態の熱媒体と比較して、乱流状態の熱媒体では発熱部から効率よく熱を受け取ることができるため、発熱部を有する暖房装置の暖房性能の向上を図ることができる。あるいは、暖房性能を維持しつつ小型化することができる。
【００１４】
上記発明においては、前記回転部における前記発熱部と対向する面に、前記回転軸線を中心として放射状に延びるとともに、前記発熱部に向かって突出する放射凸部が設けられ、該凸部は断面視において前記発熱部側が狭い台形状に形成されていることが望ましい。
【００１５】
本発明によれば、回転部が回転駆動されると、上述の隙間に存在する熱媒体は、回転部および放射凸部により攪拌され、径方向外側に向かって送出される。そのため、回転部のみの場合と比較して、熱媒体への熱の伝達効率が向上するとともに、熱媒体の送出能力が向上する。
さらに熱媒体は、断面視において台形状に形成された放射凸部によって発熱部に向かって押し出される。そのため、発熱部と回転部との間の熱媒体は、放射凸部がない場合よりも強く攪拌され、熱媒体への熱の伝達効率が向上する。
【００１６】
上記発明においては、前記回転部における前記凸部が設けられた面と反対側の面には、前記回転軸線を中心として円環状に延びるとともに、前記筐体に向かって突出する円環凸部が設けられていることが望ましい。
【００１７】
本発明によれば、筐体と円環凸部とが接触することとなり、筐体と、回転部における筐体と対向する面とが接触する場合と比較して、接触面積が狭くなる。そのため、回転部における回転抵抗が小さくなり、回転部が回転しやすくなる。
例えば回転部に放射凸部が設けられていると、熱媒体を発熱部に向かって押し出した反動を受けて回転部は筐体に押しつけられる。かかる場合に、筐体と、回転部における筐体と対向する面とが接触すると、摩擦抵抗が大きくなり、回転部を回転させる際に大きな駆動力が必要となる。それに対して、筐体と円環凸部とが接触する場合には、摩擦抵抗が比較的小さくなり、回転部を回転させる際に必要な駆動力が小さくなる。
【００１８】
上記発明においては、前記駆動部には、前記筐体の外部に配置され、回転駆動力を発生させるモータと、前記筐体の外部に配置されるとともに、前記モータと回転駆動力の伝達が可能に接続された外部接続部と、前記筐体の内部に配置されるとともに、前記筐体を間に挟んで、前記外部接続部と回転駆動力が伝達可能とされた内部接続部と、前記筐体の内部に配置されるとともに、前記内部接続部から回転駆動力が伝達可能に接続され、前記一対の回転部における外周縁と噛み合わされる歯車部と、が設けられていることが望ましい。
【００１９】
本発明によれば、駆動部を筐体の内部に配置される歯車部および内部接続部と、筐体の外部配置される外部接続部およびモータとから構成することにより、筐体における密閉性を確保しやすくなる。さらにモータと熱媒体が接触することがなくなり、モータに熱媒体に対する耐性を付与する必要がなくなる。また、モータの駆動力が減速されて回転部に伝達されるため、モータが過負荷状態となりにくく、より望ましい状態での運転が可能となる。
外部接続部と内部接続部との間の回転駆動力の伝達方法としては、磁力を利用した伝達方法を例示することができる。
【００２０】
上記発明においては、前記モータおよび前記外部接続部の周囲を覆うとともに、前記モータを冷却する流体の流入口および流出口を有する収納部がさらに設けられ、前記外部接続部には、回転駆動されることにより前記流入口から前記流体を前記収納部の内部に流入させ、かつ、前記流出口から前記流体を前記収納部の内部から流出させる羽根部が設けられていることが望ましい。
【００２１】
本発明によれば、羽根部を有する外部接続部が回転駆動されると、流入口から流体が収納部の内部に流入してモータを冷却した後、流出口から収納部の外部へ流出する。これにより、モータの冷却が行われる。
【００２２】
本発明の車両用空調装置は、上記本発明の熱媒体加熱送出装置と、前記熱媒体と空気との間で熱交換を行う熱交換器と、前記熱媒体加熱送出装置と前記熱交換機との間で前記熱媒体を循環させる循環流路と、が設けられていることを特徴とする。
【００２３】
本発明によれば、上記本発明の熱媒体加熱送出装置が設けられているため、熱媒体を加熱するヒータと、熱媒体を循環させるポンプとを別々に設ける場合と比較して、車両用空調装置の重量低減、および、小型化を図るとともに、製造コストの軽減を図ることができる。
さらに、熱媒体加熱送出装置で発生した熱を効率よく熱媒体に伝達することができ、車両用空調装置の暖房性能の向上を図ることができる。あるいは、暖房性能を維持しつつ車両用空調装置を小型化することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の熱媒体加熱送出装置および車両用空調装置によれば、発熱部により熱媒体が加熱されるとともに、回転部により加熱された熱媒体が送出されるため重量低減および小型化を図るとともに、製造コストの軽減を図ることができるという効果を奏する。さらに、発熱部と回転部との間の熱媒体を攪拌して乱流状態とすることにより、熱媒体への熱伝達の効率が向上させることができ、暖房性能を維持しつつ小型化を図ることができる。あるいは、暖房性能を向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両用空調装置の概略構成図である。
【図２】図１の熱媒体加熱送出装置の構成を説明する模式断面視図である。
【図３】図２の熱媒体加熱送出装置の概略を説明する側面視図である。
【図４】図２の加熱モジュールの構成を説明する模式図である。
【図５】図４の加熱モジュールの構成を説明する断面視図である。
【図６】図２の回転部の構成を説明する模式図である。
【図７】図６の回転部の構成を説明する断面視図である。
【図８】図６の放射凸部の構成を説明する断面視図である。
【図９】図２の駆動部の構成を説明する部分拡大図である。
【図１０】図９の外部接続部の構成を説明する模式図である。
【図１１】図９の外部接続部における羽根部の構成を説明する模式図である。
【図１２】図９における軸受、内部接続部および歯車部が配置される筐体の形状を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
この発明の一実施形態に係る車両用空調装置について、図１から図１２を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る車両用空調装置の概略構成図である。
車両用空調装置１は、外気または車室内空気を取り込んで温調し、それを車室内へと導く空気流路２Ａを形成するためのケーシング２を備えている。
【００２７】
ケーシング２の内部には、ブロア３と、冷却器（熱交換器）４と、放熱器（熱交換器）５と、エアミックスダンパ６と、が主に設けられている。さらにケーシング２の外側には、放熱器５とともに熱媒体の循環流路９を構成するタンク７および熱媒体加熱送出装置１０が設けられている。
ケーシング２の下流側は、吹き出しモード切替ダンパおよびダクト（図示せず。）を介して温調された空気を車室内に吹き出す、複数の吹き出し口（図示せず。）へと接続されている。
【００２８】
ブロア３は空気流路２Ａの上流側から下流側にかけて順次、外気または車室内空気を吸い込んで昇圧し、それを下流側へと圧送するものである。
冷却器４はブロア３により圧送される空気を冷却するものである。さらに冷却器４は、圧縮機、凝縮器および膨張弁（図示せず。）と共に冷媒回路を構成し、膨張弁で断熱膨張された冷媒を蒸発させることにより、そこを通過する空気を冷却するものである。
【００２９】
放熱器５は冷却器４を通過して冷却された空気を加熱するものである。さらに放熱器５は、熱媒体加熱送出装置１０により加熱された熱媒体と、放熱器５を通過する空気との間で熱交換を行うものであって、当該空気を加温するものである。本実施形態では熱媒体加熱送出装置１０とタンク７との間に放熱器５が配置されている例に適用して説明する。
エアミックスダンパ６は放熱器５を通過する空気量と放熱器５をバイパスして流れる空気量との割合を調整し、その下流側でミックスされる空気の温度を調節するか、もしくは暖房が不要な時に空気を全量放熱器５よりバイパスさせ、圧損の低減を行うものである。
【００３０】
タンク７は循環流路９を循環する熱媒体の一部を一時的に貯留するものである。本実施形態では放熱器５と熱媒体加熱送出装置１０との間にタンク７が配置されている例に適用して説明する。
さらに本実施形態では、熱媒体として水を用いる例に適用して説明する。
【００３１】
図２は、図１の熱媒体加熱送出装置の構成を説明する模式断面視図である。図３は、図２の熱媒体加熱送出装置の概略を説明する側面視図である。
熱媒体加熱送出装置１０は、熱媒体を加熱するとともに、放熱器５、タンク７を含む循環流路９において熱媒体を循環させるものでもある。
熱媒体加熱送出装置１０には、図２および図３に示すように、加熱モジュール（発熱部）２０と、回転部３０と、一対の筐体４０と、駆動部５０と、収納部６０と、制御部７０と、が主に設けられている。
【００３２】
なお、制御部７０は、熱媒体加熱送出装置１０と別体に設けられた構成であっても構わない。
以下の本実施形態では、熱媒体加熱送出装置１０と制御部７０とが一体に構成される場合に適用して説明する。
【００３３】
図４は、図２の加熱モジュールの構成を説明する模式図である。図５は、図４の加熱モジュールの構成を説明する断面視図である。
加熱モジュール２０は、制御部７０から電力供給を受けて熱を発生し、熱媒体を加熱するものである。
加熱モジュール２０には、複数のヒータ素子２１と、一対の電極板２２と、一対の絶縁板２３と、一対の収納ケース２４と、が主に設けられている。
【００３４】
ヒータ素子２１は、制御部７０から供給された電力に基づき、熱を発生する素子である。ヒータ素子２１としては、ＰＴＣ素子（正特性サーミスタ素子）などの公知の素子を用いることができ、特に限定するものではない。
本実施形態では、図４に示すように、複数のヒータ素子２１が平面状に配置されているとともに、回転部３０と対向する領域に配置されている。なお、ヒータ素子２１は図４に示すように、四角形に形成されるとともに縦横に並んで配置されていてもよいし、斜めに配置されてもよいし、あるいは、多角形に形成されて互いに隣接して配置されてもよく、特に限定するものではない。
さらに、ヒータ素子２１は、図５に示すように、一対の電極板２２に挟まれている。
【００３５】
一対の電極板２２は、制御部７０から供給された電力をヒータ素子２１に伝達するものである。
一対の電極板２２は、図５に示すように、その間に複数のヒータ素子２１を挟んで保持するとともに、ヒータ素子２１と電気的に接続されている。さらに一対の電極板２２は絶縁板２３により挟まれている。
なお、電極板２２としては公知の材料から形成されたものを用いることができ、特に限定するものではない。
【００３６】
一対の絶縁板２３は、図５に示すように、ヒータ素子２１および電極板２２と、収納ケース２４との間に配置され、両者を電気的に絶縁するものであり、かつ、ヒータ素子２１および電極板２２をその間に挟んで保持するものである。さらに、一対の絶縁板２３は収納ケースにより挟まれている。
絶縁板２３としては、公知の絶縁性を有する材料、例えばアルミナなどを用いて形成することができ、特に限定するものではない。
【００３７】
一対の収納ケース２４は、図５に示すように、ヒータ素子２１や電極板２２や絶縁板２３を収納するものであって、熱媒体とヒータ素子２１などとの接触を防止するものである。さらに、一対の収納ケース２４は、その間にヒータ素子２１、電極板２２および絶縁板２３を挟んで保持するものである。
収納ケース２４を構成するものとしては、アルミニウムなどの熱伝導率の高い金属の外面を、耐腐食性を有する材料を貼り合わせたもの（クラッドしたもの）から板状に形成されている。
【００３８】
一対の収納ケース２４は、５箇所に配置されたボルト２５およびナット２６によって一体に締結されている。つまり、収納ケース２４の略中央と、四隅に配置されたボルト２５およびナット２６により締結されている。ボルト２５およびナット２６が配置される位置には、ボルト２５およびナット２６が配置される凹部が設けられている。
このようにボルト２５およびナット２６を用いて一対の収納ケース２４を締結することにより、一対の収納ケース２４、一対の絶縁板２３、一対の電極板２２、ヒータ素子２１との密着が図られる。
なお、一対の収納ケース２４の内部には、伝熱グリース（例えばシリコンコンパウンド、図示せず）などの熱伝達媒体が配置され、ヒータ素子２１から一対の収納ケース２４までの熱伝達性の向上が図られている。
【００３９】
その一方、一対の収納ケース２４における重ね合わせ部は、ロウ付けなどの密閉性を確保する処理が施されている。一対の収納ケース２４を締結するボルト２５およびナット２６の部分には、液状ガスケット２７または同様のシール材が配置されている。
【００４０】
図６は、図２の回転部の構成を説明する模式図である。図７は、図６の回転部の構成を説明する断面視図である。
一対の回転部３０は、回転駆動されることにより熱媒体を送出するものであるとともに、加熱モジュール２０で発生した熱の熱媒体への伝達を促進するものでもある。
一対の回転部３０は、図２に示すように、一対の筐体４０の内部に配置され、かつ、回転軸線Ｌまわりに回転可能に支持されている。さらに一対の回転部３０の間には加熱モジュール２０が配置され、回転部３０と加熱モジュール２０との間には、熱媒体が流れる隙間Ｓが形成されている。
【００４１】
回転部３０は、図６および図７に示すように、円板状に形成されるとともに、回転軸線Ｌに沿って筐体４０側に円柱状に突出する突出部３１が設けられている。
突出部３１は、筐体４０の吸込口４１に挿入されるものであり、回転部３０を回転軸線Ｌまわりに回転可能に支持するものである。
回転部３０には、中央流路３２と、放射凸部３３と、円環凸部３４と、がさらに設けられている。
【００４２】
中央流路３２は、図２、図６および図７に示すように、回転軸線Ｌにそって突出部３１を貫通する孔であり、熱媒体が流れる流路である。筐体４０の吸込口４１に流入した熱媒体は、中央流路３２を経て、回転部３０と加熱モジュール２０との間の隙間Ｓに流入する。
【００４３】
図８は、図６の放射凸部の構成を説明する断面視図である。
放射凸部３３は、回転軸線Ｌを中心とする径方向外側に向かって熱媒体を送出するものであり、隙間Ｓにおける熱媒体を加熱モジュール２０に向かって押し出し攪拌するものである。
放射凸部３３は、図２、図６および図７に示すように、回転部における加熱モジュール２０と対向する面に、回転軸線Ｌと中心として等間隔に放射状かつ直線状に延びる突出部である。さらに放射凸部３３は、図８に示すように、その断面形状が加熱モジュール２０に向かって（図８の下側に向かって）幅が狭くなる台形状に形成されたものである。
【００４４】
円環凸部３４は、回転部３０と筐体４０との接触部分であって、回転部３０と筐体４０との間の摩擦抵抗を軽減するものである。
円環凸部３４は、図７に示すように、回転部３０における筐体４０と対向する面から筐体４０に向かって（図７の左側に向かって）突出するものであって、回転軸線Ｌあるいは突出部３１を中心とした円周上に沿って延びるものである。
【００４５】
一対の筐体４０は、内部に加熱モジュール２０や、回転部３０などを収納するとともに、熱媒体が流れる流路を構成するものである。
筐体４０は、図２および図３に示すように、一端が閉じられた円筒状に形成されたものであって、一対の筐体４０を組み合わせることにより、略円板状または略円柱状の形状を構成するものである。一対の筐体４０の内部は密閉された空間とされ、熱媒体が漏れない構成とされている。筐体４０には、加熱モジュール２０および回転部３０の他に、駆動部５０の内部接続部５３および歯車部５４も配置されている。
筐体４０には、吸込口（中央開口）４１と、吐出口（外側開口）４２と、が主に設けられている。
【００４６】
吸込口４１は、筐体４０における回転軸線Ｌの位置に形成された筒状の突出部であって、熱媒体が一対の筐体４０の内部に流入する開口部である。本実施形態では、一対の筐体４０の内部から外部に向かって、流路断面積が狭くなる形状に形成されている場合に適用して説明するが、特に限定するものではない。
吸込口４１の内部には、回転部３０の突出部３１が差し込まれ、回転部３０が回転可能に保持されている。
【００４７】
吐出口４２は、筐体４０における径方向外側の位置から、接線方向に沿って延びる筒状の突出部であって、一対の筐体４０の内部から外部に熱媒体が流出する部分である。吐出口４２が延びる方向としては、回転部３０の回転方向（３における右方向）であることが好ましい。
【００４８】
図９は、図２の駆動部の構成を説明する部分拡大図である。
駆動部５０は、制御部７０から供給された電力に基づき回転駆動力を発生させ、回転部３０を回転駆動するものである。
駆動部５０は、図２に示すように、一対の筐体４０における径方向外側に配置されるとともに、その一部は一対の筐体４０の外部に配置され、残りは一対の筐体４０の内部に配置されるものである。
駆動部５０には、図９に示すように、モータ５１と、外部接続部５２と、内部接続部５３と、歯車部５４と、が主に設けられている。
【００４９】
モータ５１は、制御部７０から供給された電力に基づき回転駆動力を発生させ、回転部３０を回転駆動するものである。さらにモータ５１は、図９に示すように、一対の筐体４０の外側であって、収納部６０の内部に配置されたものである。
なお、モータ５１としては公知の電動機を用いることができ、特に限定するものではない。
【００５０】
外部接続部５２は、モータ５１により発生された回転駆動力を回転部３０に伝達するものである。さらに外部接続部５２は、モータ５１を冷却する流体をモータ５１の周りに流すものである。外部接続部５２は、図９に示すように、一対の筐体４０の外側であって、収納部６０の内部に配置されたものである。
【００５１】
図１０は、図９の外部接続部の構成を説明する模式図である。図１１は、図９の外部接続部における羽根部の構成を説明する模式図である。
外部接続部５２には、図９から図１１に示すように、ボス部５２Ａと、羽根部５２Ｂと、軸受接触部５２Ｃと、磁気継手部５２Ｄと、が設けられている。
【００５２】
ボス部５２Ａは、モータ５１の回転軸と外部接続部５２とが接続される部分であり、略円柱状に形成されたものである。
ボス部５２Ａの回転軸線を中心とした外側には羽根部５２Ｂが配置され、一対の筐体４０側には軸受接触部５２Ｃと、磁気継手部５２Ｄと、が配置されている。
【００５３】
羽根部５２Ｂは回転駆動されることにより、収納部６０における流入口６１から冷却流体を収納部６０の内部に流入させ、流出口６２から収納部６０の外部へ冷却流体を流出させるものである。
羽根部５２Ｂは、ボス部５２Ａから径方向外側に向かって延びる板状の部材であって、ボス部５２Ａを中心とする周方向に等間隔に並んで配置されたものである。言い換えると、羽根部５２Ｂは遠心ポンプとして働くものである。
【００５４】
軸受接触部５２Ｃは、外部接続部５２を回転可能に支持するものである。
具体的には、筐体４０と外部接続部５２との間に配置された軸受５５における内輪５５Ａと接触するものである。つまり、軸受接触部５２Ｃは、内輪５５Ａの内側に挿入される円柱状に延びる突起と、内輪５５Ａと対向する領域において外部接続部５２から軸受５５に向かって突出する段差と、から構成されたものである。当該段差は軸受５５の外輪５５Ｂと接触するものではない。
【００５５】
図１２は、図９における軸受、内部接続部および歯車部が配置される筐体の形状を説明する模式図である。
ここで軸受５５は、図９に示すように、内輪５５Ａ、外輪５５Ｂ、および、複数の転動体５５Ｃを有する玉軸受であって、公知の形状を有するものである。
外輪５５Ｂは、図１２に示すように、筐体４０における外部接続部５２と対向する位置に設けられた保持部４３に保持されている。保持部４３は、筐体４０から外部接続部５２に向かって延びる略円柱状の部材であって、外輪５５Ｂの少なくとも外周面と接触し、外輪５５Ｂを保持するものである。なお保持部４３は外輪５５Ｂにおける筐体４０側の端面と接触してもよく、特に限定するものではない。
さらに保持部４３は内輪５５Ａと接触するものではない。
【００５６】
なお軸受５５は、上述のように玉軸受であってもよいし、ころ、滑り軸受であってもよく、特に限定するものではない。
【００５７】
磁気継手部５２Ｄは、磁力を用いて内部接続部５３に回転駆動力を伝達するものである。
磁気継手部５２Ｄは、外部接続部５２から筐体４０側に向かって延びる円筒状に形成されたものであって、円周方向に磁極が交互に並んで配置されたものである。さらに磁気継手部５２Ｄは、内部に内部接続部５３や、軸受５５が配置されるものである。
【００５８】
内部接続部５３は、外部接続部５２から回転駆動力が伝達されると共に、歯車部５４に回転駆動力を伝達するものである。さらに内部接続部５３は、歯車部５４と共に一対の筐体４０の内部に配置されるものである。
【００５９】
内部接続部５３は、歯車部５４と同軸に形成された円柱状の部材であって、磁気継手部５２Ｄと同様に、円周方向に磁極が交互に並んで配置されたものである。このようにすることで、一対の筐体４０における密閉性を確保した状態で、外部接続部５２から内部接続部５３に回転駆動力を伝達することができる。
【００６０】
さらに内部接続部５３は歯車部５４とともに、図１２に示すように、筐体４０に設けられた円柱状の一対の軸部４４によって、回転可能に支持されている。軸部４４は筐体４０から一対の筐体４０の内側に向かって突出するものであって、例えば、インサート成形されたものである。
【００６１】
なお、外部接続部５２から内部接続部５３に回転駆動力を伝達する方法は、上述のように磁力を用いてもよいし、その他の方法を用いてもよく、特に限定するものではない。
【００６２】
歯車部５４は、内部接続部５３から伝達された回転駆動力を一対の回転部３０に伝達するものである。さらに歯車部５４は、内部接続部５３とともに一対の筐体４０の内部に配置されたものである。
歯車部５４は円柱状に形成さらものであって、その円周面に回転部３０の外周部に形成された歯と噛み合わされる歯が形成されたものである。さらに歯車部５４における一方の端部には内部接続部５３が取り付けられ、他方の端部には筐体４０の軸部４４が嵌め込まれている。
【００６３】
収納部６０は、図９に示すように、内部にモータ５１および外部接続部５２を収納するとともに、モータ５１を冷却する流体が流れる流路を形成するものである。
収納部６０には、冷却流体が流入する流入口６１と、流出する流出口６２と、が主に設けられている。
【００６４】
流入口６１は、収納部６０におけるモータ５１と対向する領域に形成された貫通孔である。流出口６２は、収納部６０における外部接続部５２の羽根部５２Ｂと対向する領域に形成された貫通孔である。
このようにすることで、羽根部５２Ｂの回転により、羽根部５２Ｂの外側に向かって送出された冷却流体は、流出口６２から収納部６０の外側に向かって流出する。その一方で、流入口６１からは、冷却流体が収納部６０の内部に向かって流入する。
【００６５】
制御部７０は、図２に示すように、加熱モジュール２０および駆動部５０を制御するものである。具体的には加熱モジュール２０のヒータ素子２１に供給される電力、および、駆動部５０のモータ５１に供給される電力を制御するものである。
【００６６】
次に、上記の構成からなる車両用空調装置１における熱媒体加熱送出装置１０を用いた暖房運転について説明する。
本実施形態における車両用空調装置１において暖房運転を行う場合には、図１に示すように、熱媒体加熱送出装置１０により加熱された熱媒体を用いて、空気流路２Ａを流れる空気の加熱が行われる。
【００６７】
つまり、熱媒体は熱媒体加熱送出装置１０から圧送されることにより循環流路９を循環する。このとき、熱媒体は熱媒体加熱送出装置１０、放熱器５およびタンク７の順に循環する。
熱媒体は熱媒体加熱送出装置１０において加熱モジュール２０から熱を吸収して加熱される。高温となった熱媒体は放熱器５に流入して空気流路２Ａを流れる空気に熱を放出する。
【００６８】
熱媒体から熱を受け取り昇温された空気は、空気流路２Ａを通って車室内に供給される。
その一方で空気に対して放熱して温度の下がった熱媒体は、放熱器５からタンク７に流入する。タンク７において一時的に貯留された熱媒体は再び熱媒体加熱送出装置１０に流入し、上述の過程を繰り返す。
【００６９】
次に、本実施形態の特徴である熱媒体加熱送出装置１０における熱媒体の送出および加熱について説明する。
【００７０】
まず、図２に示すように、制御部７０から駆動部５０のモータ５１および加熱モジュール２０のヒータ素子２１に電力が供給される。
電力の供給を受けたモータ５１は回転駆動力を発生し、発生された回転駆動力は外部接続部５２に伝達される。
【００７１】
外部接続部５２は、図２および図９に示すように、軸受５５に支持されつつ回転駆動する。すると、一対の筐体４０の外側に配置された外部接続部５２と、内側に配置された内部接続部５３との間で、磁力を用いて回転駆動力が伝達される。
内部接続部５３に伝達された回転駆動力は、歯車部５４を介して、一対の回転部３０に伝達される。言い換えると、一対の回転部３０は回転軸線Ｌを中心として回転駆動される。
【００７２】
すると、一対の回転部３０は遠心ポンプのインペラと同様な働きをし、加熱モジュール２０と回転部３０との間の隙間Ｓに存在する熱媒体を、回転軸線Ｌを中心とする径方向外側に送出する。
このとき、図１０に示すように、回転部３０の放射凸部３３は、回転部３０が回転駆動されることにより（図１０の左側に移動することにより）、熱媒体を加熱モジュール２０側（図１０の下側）に押し出す。これにより、隙間Ｓにおける熱媒体に対して、回転軸線Ｌを中心とした径方向の流れだけでなく、回転部３０および加熱モジュール２０の間で行き来する流れも発生する。言い換えると、乱流流れを発生させることができる。
【００７３】
このとき同時に、回転部３０には反力として加熱モジュール２０から離れる方向、つまり、隣接する筐体４０に接近する方向（図８の上方向）に働く力が作用する。この力により、図２および図７に示すように、回転部３０の円環凸部３４は筐体４０に押しつけられる。これにより、回転部３０と筐体４０との間に働く摩擦抵抗は小さくなる。
【００７４】
その一方で、加熱モジュール２０に対して供給された電力は、図４および図５に示すように、電極板２２を介してヒータ素子２１に供給される。ヒータ素子２１は供給された電力を用いて熱を発生する。発生した熱は、電極板２２、絶縁板２３、収納ケース２４および伝熱グリース(例えばシリコンコンパウンド)を介して熱媒体に放出される。
【００７５】
加熱モジュール２０と接触する熱媒体、言い換えると、隙間Ｓを流れる熱媒体は、上述のように乱流状態となっている。そのため、層流状態の場合と比較して、加熱モジュール２０で発生した熱はより効率よく熱媒体に吸収される。
熱を吸収した熱媒体は回転部３０の回転により径方向に送出され、吐出口４２から吐出される。その一方で、外部の熱媒体は吸込口４１から一対の筐体４０の内部に流入する。流入した熱媒体は、回転部３０の中央流路３２を介して加熱モジュール２０と回転部３０との間の隙間Ｓに流入する。
【００７６】
上記の構成によれば、加熱モジュール２０により熱媒体が加熱されるとともに、回転部３０により加熱された熱媒体が送出される。そのため、熱媒体を加熱するヒータと、熱媒体を循環させるポンプとを別々に設ける場合と比較して、熱媒体加熱送出装置１０および車両用空調装置１の重量低減、および、小型化を図るとともに、製造コストの軽減を図ることができる。
つまり、加熱モジュール２０および駆動部５０に電力が供給されると、加熱モジュール２０から熱が発生するとともに一対の回転部３０が回転駆動される。加熱モジュール２０と回転部３０との間の隙間に存在する熱媒体は、加熱モジュール２０から熱を受け取り加熱される。その一方で熱媒体は、熱媒体の有する粘性により回転部３０の回転とともに連れまわり、径方向外側に向かって送出される。送出された熱媒体は吸込口４１から一対の筐体４０の外に流出する。これに伴い、吸込口４１から一対の筐体４０の中に熱媒体が流入し、加熱モジュール２０と回転部３０との間の隙間に流入する。
【００７７】
加熱モジュール２０で発生した熱を効率よく熱媒体に伝達することができ、熱媒体加熱送出装置を有する暖房装置の暖房性能の向上を図ることができる。あるいは、暖房性能を維持しつつ小型化することができる。
つまり、熱媒体は静止している加熱モジュール２０と回転駆動される回転部との間の隙間Ｓに存在するため、熱媒体は両者の相対運動により攪拌されて乱流状態になる。すると層流状態の熱媒体と比較して、乱流状態の熱媒体では発熱部から効率よく熱を受け取ることができるため、熱媒体加熱送出装置１０および車両用空調装置１の暖房性能の向上を図ることができる。あるいは、暖房性能を維持しつつ小型化することができる。
【００７８】
さらに、上述の隙間Ｓに存在する熱媒体は、回転部３０および放射凸部３３により攪拌され、径方向外側に向かって送出される。そのため、回転部３０のみの場合と比較して、熱媒体への熱の伝達効率が向上するとともに、熱媒体の送出能力が向上する。
さらに熱媒体は、断面視において台形状に形成された放射凸部３３によって加熱モジュール２０に向かって押し出される。そのため、加熱モジュール２０と回転部３０との間の熱媒体は、放射凸部３３がない場合よりも強く攪拌され、熱媒体への熱の伝達効率を向上させることができる。
【００７９】
筐体４０と円環凸部３４とを接触させることにより、筐体４０と、回転部３０における筐体４０と対向する面とが接触する場合と比較して、接触面積が狭くなる。そのため、回転部３０における回転抵抗が小さくなり、回転部３０が回転しやすくなる。
本実施形態のように回転部３０に放射凸部３３が設けられていると、熱媒体を加熱モジュール２０に向かって押し出した反動を受けて回転部３０は筐体４０に押しつけられる。かかる場合に、筐体４０と、回転部３０における筐体４０と対向する面とが接触すると、摩擦抵抗が大きくなり、回転部３０を回転させる際に大きな駆動力が必要となる。それに対して、筐体４０と円環凸部３４とが接触する場合には、摩擦抵抗が比較的小さくなり、回転部３０を回転させる際に必要な駆動力が小さくなる。
【００８０】
駆動部５０を一対の筐体４０の内部に配置される歯車部５４および内部接続部５３と、一対の筐体４０の外部配置される外部接続部５２およびモータ５１とから構成することにより、一対の筐体４０における密閉性を確保しやすくなる。さらにモータ５１と熱媒体が接触することがなくなり、モータ５１に熱媒体に対する耐性を付与する必要がなくなる。
【００８１】
羽根部５２Ｂを有する外部接続部５２が回転駆動されると、流入口６１から冷却流体が収納部６０の内部に流入してモータ５１を冷却した後、流出口６２から収納部６０の外部へ流出する。これにより、モータの冷却を行うことができる。
【符号の説明】
【００８２】
１  車両用空調装置
５  放熱器（熱交換器）
９  循環流路
１０  熱媒体加熱送出装置
２０  加熱モジュール（発熱部）
３０  回転部
３２  中央流路
３３  放射凸部
３４  円環凸部
４０  筐体
４１  吸込口（中央開口）
４２  吐出口（外側開口）
５０  駆動部
５１  モータ
５２  外部接続部
５２Ｂ  羽根部
５３  内部接続部
５４  歯車部
６０  収納部
６１  流入口
６２  流出口
Ｌ  回転軸線
Ｓ  隙間
【図１】
2011098618.tif 000003
【図２】
2011098618.tif 000004
【図３】
2011098618.tif 000005
【図４】
2011098618.tif 000006
【図５】
2011098618.tif 000007
【図６】
2011098618.tif 000008
【図７】
2011098618.tif 000009
【図８】
2011098618.tif 000010
【図９】
2011098618.tif 000011
【図１０】
2011098618.tif 000012
【図１１】
2011098618.tif 000013
【図１２】
2011098618.tif 000014