(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体入口（１２、１３）と流体出口（１２、１３）とを有し、中に流体通路が配置されたハウジング（２）を備えた加熱装置（１）であって、前記ハウジング（２）内に交番磁界を生成する要素（３０）が備えられていて、前記要素（３０）が少なくとも１つの壁部によって前記流体通路から密封されて仕切られており、さらに少なくとも１つの金属製の面状加熱要素（３、８、２２）が備えられていて、前記面状加熱要素（３、８、２２）を前記交番磁界により加熱可能であり、前記少なくとも１つの面状加熱要素（３、８、２２）が前記流体通路内に配置されている加熱装置において、
前記面状加熱要素（３、８）のうちの少なくとも１つは、磁性材料で形成されており、
前記交番磁界を生成する前記要素（３０）の周囲に、前記ハウジング（２）方向において、磁性材料で形成された第１の要素（３）が設けられており、
前記交番磁界を生成する前記要素（３０）の周囲に、前記ハウジング（２）の中央方向において、磁性材料で形成された第２の要素（８）が設けられており、
磁性材料で形成された前記第１の要素（３）と磁性材料で形成された前記第２の要素（８）との間に、前記第１の要素（３）および前記第１の要素（８）とは異なる、１つまたは複数の面状加熱要素（２２）が配置されており、前記面状加熱要素（２２）を前記交番磁界によって加熱することができ、
前記第１の要素（３）は、複数のスロットを有する、
加熱装置（１）。
【請求項２】
前記ハウジング（２）は、非導電性の材料で形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（１）。
【請求項３】
磁性材料で形成された前記第１の要素（３）および／または磁性材料で形成された前記第２の要素（８）は、それぞれ面状加熱要素（３、８、２２）を形成することを特徴とする、
請求項１または２に記載の加熱装置（１）。
【請求項４】
前記面状加熱要素（３、８、２２）のうちの少なくとも１つは、中空円筒体として構成され、前記中空円筒体の中を流体が流通可能であることを特徴とする、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の加熱装置（１）。
【請求項５】
前記交番磁界を生成する前記要素は、交流電源に接続可能なコイル（３０）によって形成されていることを特徴とする、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の加熱装置（１）。
【請求項６】
前記交番磁界を生成する前記要素（３０）内に生じる熱量、および／または前記交番磁界を生成する前記要素（３０）を開ループおよび／または閉ループ制御する制御ユニット内に生じる熱量は、前記流体を加熱するために利用可能であることを特徴とする、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の加熱装置（１）。
【請求項７】
前記スロットにより形成された個々の部分は、一部が半径方向内側に偏倚されおり、一部が半径方向外側に偏倚されている、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の加熱装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体入口と流体出口とを有し、中に流体通路が配置されたハウジングを備えた加熱装置であって、前記ハウジング内に交番磁界を生成する要素が備えられていて、この要素が少なくとも１つの壁部によって前記流体通路から密封されて仕切られており、さらに少なくとも１つの金属製の面状加熱要素が備えられていて、この面状加熱要素を前記交番磁界により加熱可能であり、前記少なくとも１つの面状加熱要素が前記流体通路内に配置されている加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術において加熱装置は公知である。例えば、いわゆるＰＴＣ加熱要素を有する空気側の加熱装置が存在し、これらのＰＴＣ加熱要素は通電され、この通電により加熱される。ＰＴＣ要素に接触している空気側の薄層を介して、流通する空気に熱が伝達される。しかし、これらの加熱装置は、液状の媒体にとって必要である構造とは基本的に異なった構造を有している。
【０００３】
液状媒体用の加熱装置は閉じられたハウジングを具備し、流体通路を有するように形成されていて、流体通路と流体出口とを備えており、前記ハウジング内に加熱要素が張り出していて、この加熱要素がＰＴＣ要素で加熱される。
【０００４】
液状媒体用のこの加熱装置が有する短所は、加熱されるべき液状媒体が流通する流体通路とは異なる領域で熱が生成されるという点である。これにより、境界抵抗が存在することで加熱の遅延が生じ、これが短所とみなされ得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、本発明の課題は、流体を誘導加熱することに適しており、特に、低コストの、かつ複雑でない構成を特徴とする加熱装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のこの課題は、請求項１に記載の特徴を備えた加熱装置によって解決される。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本発明の一実施例は、流体入口と流体出口とを有し、中に流体通路が配置されたハウジングを備えた加熱装置であって、前記ハウジング内に交番磁界を生成する要素が備えられていて、この要素が少なくとも１つの壁部によって前記流体通路から密封されて仕切られており、さらに少なくとも１つの金属製の面状加熱要素が備えられていて、この面状加熱要素を前記交番磁界により加熱可能であり、前記少なくとも１つの面状加熱要素が前記流体通路内に配置されていて、前記面状加熱要素のうちの少なくとも１つが磁性材料で形成されている加熱装置に関する。
【０００８】
これにより、前記交番磁界を生成する前記要素は前記流体通路と前記流体通路を通る流体流れとの外側に配置されており、前記面状加熱要素は前記流体通路と従ってまた前記流体流れとの中に配置されている。これにより、好ましくは、この電気システムの分離、すなわち前記流体通路の外部における前記交番磁界を生成する前記要素と前記流体通路の内部における前記加熱される面状加熱要素との間の分離が実現される。
【０００９】
少なくとも１つの磁性面状加熱要素を備えることによって、前記交番磁界の遮蔽を実現することができる。このことは、隣接する電気的または電子的な諸機構の非意図的な作用を回避するために有効である。前記磁性面状加熱要素によって、前記交番磁界の拡大を軽減すること、または完全に阻止することが可能である。
【００１０】
また好ましいのは、実質上、前記交番磁界を生成する前記要素の周囲に、前記ハウジング方向において、磁性材料で形成された第１の要素が設けられている場合である。
【００１１】
磁性材料で形成された要素は、前記交番磁界の拡大を低減するために、または完全に抑制するために用いることができる。このことは、前記拡大を制限することによって、隣接する電気的または電子的な諸システムの非意図的で不都合な作用を回避することができるので、特に有利である。また、前記拡大を制限することによって、隣接して配置された金属構造物の非意図的な加熱を回避することができる。
【００１２】
有利には、「周囲に設ける」ということが意味することは、前記交番磁界を生成する前記要素の周囲に、特に前記交番磁界の拡大方向において、前記交番磁界の拡大が低減または完全に防止されるように、磁性材料で形成された要素が設けられていることである。その際、前記磁性材料は前記交番磁界に対する遮蔽物となる。前記交番磁界を生成する前記要素が実質上中空円筒状のコイルである場合、本発明において例えば、前記コイルがこの中空円筒状の要素に差し込まれていることによって、前記コイルの周囲に前記中空円筒状の要素を設けておくことができるであろう。
【００１３】
この場合、前記交番磁界を生成する前記要素を磁性材料で形成された前記要素に物理的に接触させておくこと、またはこの磁性材料の要素をコーティング状に完全に包囲することが不必要である。有利には、その際、磁性材料で形成された前記要素は、実質上、前記交番磁界を生成する前記要素の形態に相応して構成されている。
【００１４】
さらにまた好ましいのは、前記ハウジングが非導電性の材料で形成されている場合である。
【００１５】
例えばプラスチックのような非導電性の材料は、これにより本加熱装置の総重量を低減することができるので特に有利である。また、これによって前記ハウジングの成形および製造もより容易になり、コストも低下する。
【００１６】
また好都合であるのは、実質上、前記交番磁界を生成する前記要素の周囲に、前記ハウジングの中央方向において、磁性材料で形成された第２の要素が設けられている場合である。
【００１７】
前記交番磁界が外方向に前記ハウジングに向かって拡大することを制限することと同様に、前記交番磁界が内方向に前記ハウジングの中央に向かって拡大することを磁性材料で形成された要素で制限することができる。この場合、有利には、前記ハウジングの内部に前記交番磁界の影響を受けない領域を設けることができる。
【００１８】
さらにまた有利であるのは、磁性材料で形成された前記第１の要素と磁性材料で形成された前記第２の要素との間に１つまたは複数の面状加熱要素が配置されており、この面状加熱要素を前記交番磁界によって加熱することができる場合である。
【００１９】
前記面状加熱要素をこのようにして前記交番磁界によって加熱することができ、その一方で、前記交番磁界は外方向、かつ前記ハウジングの中央方向においてその拡大が制限される。
【００２０】
また好ましいのは、磁性材料で形成された前記第１の要素および／または磁性材料で形成された前記第２の要素がそれぞれ面状加熱要素を形成する場合である。
【００２１】
磁性材料で形成された前記要素も面状加熱要素を形成することができ，これにより、全体的に本加熱装置のコンパクトな構造を実現することが可能となる。
【００２２】
また有利であるのは、前記面状加熱要素のうちの少なくとも１つが１つまたは複数の開口部を有し、この開口部の中を流体が流通可能な場合である。
【００２３】
流体が周囲を流通可能、または中を流通可能である開口部によって、全体的に最適な流体流れを実現できる。さらに、前記流体の撹拌を改良することができ、このことは、温度均一性を向上させることに役立つ。これにより、全体的に本加熱装置の効率が改善される。
【００２４】
さらにまた好都合であるのは、前記各面状加熱要素における前記１つまたは複数の開口部によって、前記各面状加熱要素の出発材料の材料量と比較して最大０％〜５０％の材料量、好ましくは１０％〜４０％の材料量、なお好ましくは２０％〜３０％の材料量が取り除かれる場合である。
【００２５】
前記面状加熱要素のために残った最小限の材料量を備えることによって、前記交番磁界を十分に制限するために遮蔽作用が変わりなく十分に強力であることを保証することが可能となる。このことが特に当てはまるのは、磁性材料で製造されていて、前記ハウジングの中央領域または前記ハウジングの内面の１つに配置されており、とりわけ前記交番磁界の拡大を制限するという目的を果たす面状加熱要素に対してである。
【００２６】
本発明の特に好都合な別態様では、前記交番磁界を生成する前記要素を交流電源に接続可能なコイルによって形成しておくことが可能である。
【００２７】
さらにまた好ましいのは、前記交番磁界を生成する前記要素内に生じる熱量、および／または前記交番磁界を生成する前記要素を制御および／または調整する制御ユニット内に生じる熱量が前記流体を加熱するために利用可能である場合である。
【００２８】
このことは、例えば、熱を生成する領域と流体との間において熱伝導性の結合を生じさせる熱橋を介して実現できる。
【００２９】
また有利であるのは。前記面状加熱要素の片側または両側において流体が流通可能である場合である。
【００３０】
前記面状加熱要素は、好ましくは、前記流体通路内を流通する流体に直接接触している。これにより前記流体は迅速に加熱される。
【００３１】
さらにまた特に有利であり得るのは、前記面状加熱要素の両側において流体が流通可能であり、前記面状加熱要素の一方の側における前記流体の流動方向が前記面状加熱要素のもう一方の側における流動方向と同じ方向または逆方向である場合である。これによって、前記流体は連続的にまず前記面状加熱要素の一方の側を通過し、その後もう一方の側を通過するように案内される。これにより加熱の効率が向上する。
【００３２】
好ましい一実施例は、交番磁界を生成する前記要素が実質上中空円筒状の要素であることを特徴とする。
【００３３】
また好ましいのは、前記面状加熱要素が実質上中空円筒状の要素である場合である。
【００３４】
さらにまた好ましいのは、交番磁界を生成する前記要素が中空円筒状の要素であり、少なくとも１つの面状加熱要素が、半径方向において、前記交番磁界を生成する前記中空円筒状の要素の内側および／または外側に配置されている場合である。これによって、構造スペースの点で有利な加熱装置を実現することができる。
【００３５】
また好ましいのは、半径方向において、前記交番磁界を生成する前記中空円筒状の要素の内側および外側に１つまたは複数の中空円筒状の面状加熱要素が配置されている場合である。またこれによって熱出力を増大することができる。
【００３６】
さらにまた、交番磁界を生成する前記要素は実質上中空円筒状のコイルであることが可能である。
【００３７】
また有利であるのは、前記制御ユニットが前記ハウジングに結合されている場合、または前記ハウジング内に組み込まれている場合である。
【００３８】
さらにまた有利であり得るのは、前記ハウジングが磁界吸収材料または交番磁界に対して不透明な材料から成る場合である。
【００３９】
また好都合であるのは、前記壁部が磁界に対して透明な材料から成る場合である。
【００４０】
本発明の有利な別態様が従属請求項および以下の図説において説明されている。
【００４１】
以下において、本発明について実施例に基づき図面を参照しながら詳述する。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る加熱装置を示す図であり、外部ハウジングがただ部分的にかつ透過的に示されている。
【図２】図１の加熱装置の別の図であり、加熱装置内の中央の管が部分断面図として示されており、これにより、管の内部の流路および心棒が見て取れる。
【図３】図１および図２の加熱装置を示すさらに別の図であり、交番磁界を生成するコイルが示されており、交番磁界の生成によって加熱装置内部の加熱要素を加熱することができる。
【実施例】
【００４３】
図１は加熱装置１を示す図である。前記加熱装置１はハウジング２によって形成されており、このハウジングは上方が蓋部６によって密閉され、下方が蓋部７によって密閉されている。この場合、前記ハウジング２は中空円筒状の形態を有する。前記ハウジング２の内部には面状加熱要素３が配置されており、この面状加熱要素も中空円筒体として形成されている。前記面状加熱要素３は前記ハウジング２により形成された中空円筒内に嵌め込まれている。
【００４４】
前記面状加熱要素３は半径方向において周回状に複数のスロットを有し、これらのスロットは前記面状加熱要素３の外面を複数の部分に区分する。前記スロットにより形成された前記各部分は異なる方向に前記面状加熱要素３の基底面から偏倚されている。前記部分は一部が半径方向において前記面状加熱要素３の中心へ偏倚されおり、また一部が半径方向に外側へ前記ハウジング２に向かって偏倚されている。
【００４５】
前記面状加熱要素３の内部にはさらに別の面状加熱要素２２が配置されている。この面状加熱要素２２も中空円筒体として形成されている。前記外側の面状加熱要素３とは異なり、前記面状加熱要素２２は異形成形されておらず、平滑な円筒状の外装面を有する。
【００４６】
前記面状加熱要素３はその偏倚された部分のうちの幾つかが、前記ハウジング２の内壁に、および前記面状加熱要素２２における外側を向いた面に当接することができる。
【００４７】
前記面状加熱要素２の内部にはコイルハウジング４が配置されており、このコイルハウジングも中空円筒状に形成されている。前記コイルハウジング４の外径は前記面状加熱要素２２の内径よりも小さい。前記面状加熱要素２２の外径は前記面状加熱要素３の内径よりも小さく、前記面状加熱要素３の外径は前記ハウジング２の内径よりも小さい。
【００４８】
構成に応じて、前記面状加熱要素３の基底面から偏倚された前記部分は一方では前記ハウジング２の内面に当接し、もう一方で前記面状加熱要素２２の外面に当接していてもよい。
【００４９】
図１において断面図として示されている前記コイルハウジング４の内部には凹部５が備えられており、この凹部は半径方向に周回状に形成されている。この凹部５にはコイル体を嵌め込むことができる。前記コイル体は図１には示されていない。
【００５０】
前記コイルハウジング４の中心には管８が配置されている。この管８も中空円筒状に形成されている。前記管８の外径は前記中空円筒状に形成されたコイルハウジング４の内径よりも小さい。前記管８はその下端領域が前記下方蓋部７で支持されている。前記管８の上端領域において前記上方蓋部６と前記管８との間に空隙が存在する。前記コイルハウジング４と前記下方蓋部７との間には空隙９が設けられている。これに対して、前記コイルハウジング４の上端領域は前記上方蓋部６に面状に当接している。前記管８は、それが誘導加熱可能である限りにおいて、また面状加熱要素でもある。
【００５１】
前記ハウジング２と前記面状加熱要素２２との間には通路１１が形成されており、この通路内に前記面状加熱要素３が嵌め込まれている。前記面状加熱要素２２と前記コイルハウジング４との間には通路１０が形成されている。最後に、前記コイルハウジング４と管８との間に通路１４が形成されている。これらの通路１０、１１、１４の中を流体が流通できる。その詳細な貫流順序は以下の諸図で示される。
【００５２】
前記上方蓋部６は、それが前記ハウジング２を上方に向かって流体密に密閉するように形成されている。そのために前記蓋部６はその半径方向に周回する溝を有する円筒状部分が前記ハウジング２の内部に張り出している。上述したように、前記コイルハウジング４は前記ハウジング２の内部において前記蓋部６の表面に当接しており、これにより、前記コイルハウジング４と前記蓋部６との間に流体が流れることはできない。
【００５３】
前記面状加熱要素２２と前記蓋部６との間には空隙１５が設けられており、これにより、前記通路１０と前記通路１１との間において前記面状加熱要素２２を越えて流体の流れが生じ得る。
【００５４】
前記下方蓋部７は前記ハウジング２を下方に向かって流体密に密閉する。このために前記蓋部７は円筒状部分を有していて、この円筒状部分はその半径方向の縁面に半径方向に周回する溝を有し、前記蓋部７のこの円筒状部分が前記ハウジング２内に嵌め込まれている。その際、前記蓋部７あるいは前記蓋部６の円筒状の形態は前記ハウジング２の内輪郭に合致しており、これにより、前記蓋部６、７と前記ハウジング２との間に厳密に適合した着座を得ることができる。
【００５５】
前記下方蓋部７は前記第１の円筒状領域に続いて第２の円筒状領域を有し、この第２の円筒状領域は前記下方の第１の円筒状領域よりも小さな外径を有する。直径が小さいこの上方の円筒状領域上に前記管８が着座している。
【００５６】
前記コイルハウジング４と前記蓋部７との間には前記空隙９が設けられている。この空隙９によって前記コイルハウジング４と前記蓋部７との間に流体が流れることができる。前記面状加熱要素２２は前記下方蓋部７における前記上方の円筒状領域を伝って摺動されて、前記下方の円筒状領域上に着座している。前記上方の円筒状領域と前記面状加熱要素２２との間には、例えばボルト継手、接着部またはリベット締めのような締結要素を備えておくことができる。このようにして前記面状加熱要素２２を前記下方蓋部７に結合することができる。また前記管８も同様の締結具を介して前記下方蓋部７に結合することが可能である。
【００５７】
前記下方蓋部７は第１の流体接続部１２を有し、この流体接続部は前記蓋部７における前記上方円筒状部分の半径方向の面に配置されている。さらに前記蓋部７は第２の流体接続部１３を有し、この第２の流体接続部は前記蓋部７の下面に配置されている。前記流体接続部１２あるいは前記流体接続部１３はそれぞれ前記加熱装置１の流動方向に応じて流体入口としても流体出口としても機能することができる。前記蓋部７の内部にはバッフルが備えられており、このバッフルは半径方向に延在する前記流体接続部１２を軸方向に転向させる。
【００５８】
図２は、既に図１で示された前記加熱装置１を示す類似の図である。しかし、図１とは異なり、前記加熱装置１の内部における前記管８が前記管８の中心軸線に沿った断面図として示されている。ここでは心棒２０が見て取れ、この心棒は前記管８の内部に延在する。実質上下向きに先細る端部を有して棒状に形成された前記心棒２０と前記管８の内壁との間にさらに別の通路２１が形成されている。この通路２１内も流体が流通可能である。
【００５９】
可能な一貫流順序では、前記流体接続部１３を介して流体が前記管８の内部における前記通路２１内へ流入することができるであろう。そこでは、前記心棒２０の周囲を流体が流れる。前記流体は上方へ前記通路２１を通って前記蓋部６まで流れる。前記管８と前記蓋部６との間には空隙が設けられており、これにより、前記流体は前記管８から流出することができ、前記管８と前記コイルハウジング４との間に形成された前記通路１４内へ流入することができる。そこでは前記流体は下方へ流れることができ、前記コイルハウジング４と前記蓋部７との間に形成された前記空隙９を通って、最終的に、前記面状加熱要素２２と前記コイルハウジング４との間に形成された前記通路１０内へ流入することができる。前記上方領域には、前記面状加熱要素２２と前記蓋部６との間に空隙１５が設けられており、この空隙を通って前記流体は前記面状加熱要素２２と前記ハウジング内壁との間に形成された前記通路１１内へ流入することができる。前記通路１１に沿って前記流体は下方へ流れることができ、最終的に前記蓋部７における前記流体接続部１２を介して前記加熱装置１から流出することができる。この場合、前記面状加熱要素３によって前記通路１１はさらに別の部分通路に区分され、これらの部分通路内も前記流体は流通することが可能である。
【００６０】
図３は前記加熱装置１のさらに別の模式図である。図１および図２と異なり、図３には前記コイルハウジング４内にコイル体３０が示されている。前記コイル体３０は中空円筒状の単巻コイルによって形成されている。あるいはまた、複巻コイル、特に二重巻きコイルを備えることも可能である。
【００６１】
前記コイル体３０に例えば交流電圧を通電させることによって、前記加熱装置１内に磁界を生成することができる。この場合、前記管８も前記面状加熱要素３および２２も金属材料で形成されている。
【００６２】
前記コイル体３０により生成される交番磁界によって、前記管８と前記面状加熱要素３および２２とを加熱することができる。前記面状加熱要素３および２２と前記管８とのいずれにおいても流体が通過することができ、この流体は通過する際に前記面状加熱要素３および２２あるいは前記管８から熱を吸収する。
【００６３】
前記面状加熱要素３あるいは前記管８は有利には磁性材料で形成されている。こうすることで、前記コイル体３０によって生成される交番磁界の空間的な拡がりを抑制することが可能となる。このことは、前記ハウジング２の外部における前記交番磁界の作用を可能な限り最小限に抑えるために特に有利である。さらにまた、磁性材料から成る管８を介して前記加熱装置１における交番磁界のない内部領域を実現することができる。
【００６４】
前記交番磁界の抑制は、隣接する電気的または電子的な諸システムとの不所望な相互作用を可能な限り回避するために特に有利である。さらにまた、他の金属材料の非意図的な加熱を防止するためにも有利である。また、前記交番磁界を局所的な所定のスペースに制限することによって、交番磁界の拡散による損失が小さくなるので、前記加熱装置１の効率を全体的に向上させることができる。
【００６５】
有利な一実施態様において、特に前記面状加熱要素３が磁性材料で形成されている場合、前記ハウジング２を非金属材料または非導電性材料あるいは非磁性材料、例えばプラスチックで形成しておくことも可能である。
【００６６】
図１〜図３に示されているような前記加熱装置１の実施態様は単に例示である。図１〜図３およびそれに付随する説明によって何ら制限も加えられることはない。図１〜図３において特に示されている実施態様は、複数の中空円筒体を互いに相対的に配置することによって通路を形成し、これらの通路内を流体が流れることができる。前記加熱装置１の本発明に係る原理はまた加熱装置における別成形の要素に転用することも可能である。
【００６７】
特に個々の要素の材料選定、寸法および互いに対する配置に関して、図１〜図３は単に例示としての実施態様を示しているに過ぎず、何ら制限的な性質を有するものではない。前記諸実施例の各特徴は互いに組み合わせることも可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１  加熱装置
２  ハウジング
３  面状加熱要素、磁性材料で形成された第１の要素
４  コイルハウジング
５  凹部
６  蓋部
７  蓋部
８  管、面状加熱要素、磁性材料で形成された第２の要素
９  空隙
１０  通路
１１  通路
１２  流体接続部、流体入口、流体出口
１３  流体接続部、流体出口、流体入口
１４  通路
１５  空隙
２０  心棒
２１  通路
２２  面状加熱要素
３０  コイル体、交番磁界を生成する要素
【図１】
0006388930.tif 000002
【図２】
0006388930.tif 000003
【図３】
0006388930.tif 000004