(57)【要約】【課題】加熱体が発生する熱を効率良く流体に伝達することができ、部材の交換と修理が容易であり、必要な加熱性能に柔軟に対応できる自動車用流体加熱器を提供すること。【解決手段】熱交換器３と、少なくとも１つの加熱体２とを備え、熱交換器３は、熱伝導率の高い素材で外殻を形成すると共に、内部に流体の熱交換槽３１を有し、熱交換槽３１の前後端面を密封板３２，３３で密封すると共に、密封板３２に流体が出入りする流体コネクタ３４，３５を設け、加熱体２は、電熱部材である加熱板２１の両面に、加熱板２１へ電力を供給する正電極板２２及び負電極板２４をそれぞれ積層して薄板状に形成され、負電極板２４を熱交換器３の表面に重ねて取り付けてある。【選択図】図３
0003138207.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
熱交換器と、少なくとも１つの加熱体とを備え、前記熱交換器は、熱伝導率の高い素材で外殻を形成すると共に、内部に流体の熱交換槽を有し、該熱交換槽の前後端面を密封板で密封すると共に、該密封板に流体が出入りする流体コネクタを設け、前記加熱体は、電熱部材である加熱板の両面に、前記加熱板へ電力を供給する正電極板及び負電極板をそれぞれ積層して薄板状に形成され、前記負電極板を前記熱交換器の表面に重ねて取り付けてあることを特徴とした自動車用流体加熱器。
【請求項２】
前記熱交換器の表面に複数の接続区画を形成し、これら接続区画の少なくとも１つに前記加熱体を取り付けてある請求項１に記載の自動車用流体加熱器。
【請求項３】
前記加熱体を接着により前記熱交換器へ取り付けた請求項１又は２に記載の自動車用流体加熱器。
【請求項４】
絶縁熱伝導材より成る接着剤によって前記加熱体を前記熱交換器へ接着した請求項３に記載の自動車用流体加熱器。
【請求項５】
導電熱伝導材より成る接着剤によって前記加熱体を前記熱交換器へ接着した請求項３に記載の自動車用流体加熱器。
【請求項６】
前記正電極板の外面を絶縁性及び防湿性の高い膠層で被覆した請求項１〜５のいずれかに記載の自動車用流体加熱器。
【請求項７】
前記正電極板の外面に背面板を装着してある自動車用流体加熱器。
【請求項８】
前記正電極板と背面板との間に絶縁板を介在してある請求項７に記載の自動車用流体加熱器。
【請求項９】
前記加熱体と熱交換器との間に絶縁板を介在してある請求項７に記載の自動車用流体加熱器。
【請求項１０】
前記正電極板は弾性的に変形可能である請求項７に記載の自動車用流体加熱器。
【請求項１１】
前記加熱体と熱交換器との間に弾性緩衝部材を介在してある請求項７に記載の自動車用流体加熱器。
【請求項１２】
導電性素材より成る前記熱交換器と前記負電極板とが電気的に接続され、前記負電極板又は熱交換器が自動車の配線システムの接地回路に導通された請求項１〜１１のいずれかに記載の自動車用流体加熱器。
【請求項１３】
前記密封板は、熱伝導率が低く、絶縁性の高い塑性材料より成り、前記電極板の端子を係合する位置決め孔が形成されている請求項１〜１２のいずれかに記載の自動車用流体加熱器。
【請求項１４】
前記密封板は、金属を素材とし、前記電極板の端子を絶縁状態で係合する位置決め孔が形成されている請求項１〜１２のいずれかに記載の自動車用流体加熱器。
【請求項１５】
前記加熱板が正温度係数セラミック抵抗材料（ＰＴＣ）より成る請求項１〜１４のいずれかに記載の自動車用流体加熱器。
【請求項１６】
前記加熱板が電熱機能を有する高分子可塑性抵抗材料より成る請求項１〜１４のいずれかに記載の自動車用流体加熱器。
【請求項１７】
前記加熱板に電熱線が配設されている請求項１〜１４のいずれかに記載の自動車用流体加熱器。
【請求項１８】
前記密封板の外面に補強板を重ね、該補強板を介して前記密封板を前記熱交換槽の端面に押圧固定してある請求項１〜１７のいずれかに記載の自動車用流体加熱器。
【請求項１９】
前記密封板を前記熱交換槽の端面に接着してある請求項１〜１７のいずれかに記載の自動車用流体加熱器。
【請求項２０】
前記熱交換槽の端面と前記密封板との間に弾性密封材を介在してある請求項１〜１８のいずれかに記載の自動車用流体加熱器。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、ウィンドウシールドガラス、ヘッドランプ等の洗浄液や、ディーゼル油、油圧作動油、潤滑油等の粘性オイルのような流体を加熱し、粘度を低くしたり、余熱で油分子を活性化させ、エンジン性能を向上させるための自動車用流体加熱器に関する。
【背景技術】
【０００２】
気温が氷点下になるような寒冷地では、冬になると、燃料、潤滑油、ウィンドウシールドガラスの洗浄液など、あらゆる自動車用流体の粘度が高まり、主要な機能が低下してしまう。  
一般に、このような寒冷気候による問題を解決するために、流体保存タンクに加熱システムを組み合わせ、流体を加熱して寒冷条件下での特性を向上させることが行われており、これによって、エンジンの始動を早くしたり、車を短時間で暖めたり、ウィンドウシールドガラスやヘッドランプに付着した霜を即座に除去することができる。
【０００３】
従来知られている加熱システムとしては、例えば、図１に示すような水接触型加熱システムがある。この加熱システムは、前後端部にそれぞれ入口１１１及び出口１１２を有する流体保存タンク１１の内部に、水接触型加熱部材１２を設置して成り、入口１１１から進入した流体が加熱部材１２と熱交換を行った後、加熱された流体が出口１１２から流出する。  
しかし、この加熱システムは、加熱部材１２に厳重な密封を施して流体と接触させないようにしなければならず、加熱部材を腐食に耐え得る材料で形成し、且つ、加熱タイミングを精密に制御し、安全性を確保しなければならないという技術的な困難がある。
【０００４】
また、酸化マグネシムをパッケージ材として利用し、フィラメントを被覆して板状の発熱部材を形成し、これを加熱タンクの片側に貼り付け、その熱で加熱タンクに入れた流体を加熱するものがある。しかし、このものは、外力によって破損しやすいという欠点がある。  
さらに、特許文献１に記載のものは、対面して並べた複数のＰＴＣで加熱ユニットを形成してあるが、並列又は直列に配置した水路間の漏れ防止が比較的困難であり、複数のラジエターを積み重ねた構造であるため間隙が発生し、熱伝達経路が途切れるという問題がある。
【０００５】
図２に示す加熱システムは、周囲に電極板１４１が設けられた発熱部材１４を熱交換槽１３の内部チャンバ１３２に設置し、熱交換槽１３の内部において内部チャンバの外側に流体通路１３１を形成して成り、流体通路１３１を流れる流体と発熱部材１４とで熱交換を行う。
この加熱システムの欠点は、発熱部材１４が熱応力で壊れやすく、しかも、壊れた発熱部材１４を修復できないということである。従って、発熱部材１４が機能を失うと、加熱システム全体を交換しなければならず、環境保護の面でも負担が大きい。  
また、上記従来の加熱システムは、いずれも、必要とされる仕事率に柔軟に対応することができず、異なる仕事率の規格の製品を用意しておく必要があるため、在庫コストが増大する心配もある。
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６０９３９０９号明細書
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００７】
本考案が解決しようとする課題は、加熱体が発生する熱を効率良く流体に伝達することができ、部材の交換と修理が容易であり、必要な加熱性能に柔軟に対応できる自動車用流体加熱器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本考案の自動車用流体加熱器は、熱交換器と、少なくとも１つの加熱体とを備え、前記熱交換器は、熱伝導率の高い素材で外殻を形成すると共に、内部に流体の熱交換槽を有し、該熱交換槽の前後端面を密封板で密封すると共に、該密封板に流体が出入りする流体コネクタを設け、前記加熱体は、電熱部材である加熱板の両面に、前記加熱板へ電力を供給する正電極板及び負電極板をそれぞれ積層して成り、前記加熱体の負電極板を前記熱交換器の表面に重ねて取り付けてある。
【０００９】
以下の構成を採用しても良い。  
前記熱交換器の表面に複数の接続区画を形成し、これら接続区画の少なくとも１つに前記加熱体を取り付けた構成。  
前記加熱体を接着により前記熱交換器へ取り付けた構成。  
絶縁熱伝導材より成る接着剤によって前記加熱体を前記熱交換器へ接着した構成。  
導電熱伝導材より成る接着剤によって前記加熱体を前記熱交換器へ接着した構成。  
前記正電極板の外面を絶縁性及び防湿性の高い膠層で被覆した構成。
【００１０】
前記正電極板の外面に背面板を装着した構成。  
前記正電極板と背面板との間に絶縁板を介在した構成。  
前記加熱体と熱交換器との間に絶縁板を介在した構成。  
前記正電極板を弾性的に変形可能とした構成。  
前記加熱体と熱交換器との間に弾性緩衝部材を介在した構成。  
導電性素材より成る前記熱交換器と前記負電極板とが電気的に接続され、前記負電極板又は熱交換器が自動車の配線システムの接地回路に導通された構成。
【００１１】
前記密封板は、熱伝導率が低く、絶縁性の高い塑性材料より成り、前記電極板の端子を係合する位置決め孔が形成されている構成。  
前記密封板は、金属を素材とし、前記電極板の端子を絶縁状態で係合する位置決め孔が形成されている構成。  
前記加熱板が正温度係数セラミック抵抗材料（ＰＴＣ）より成る構成。  
前記加熱板が電熱機能を有する高分子可塑性抵抗材料より成る構成。  
前記加熱板に電熱線が配設されている構成。  
前記密封板の外面に補強板を重ね、該補強板を介して前記密封板を前記熱交換槽の端面に押圧固定してある構成。  
前記密封板を前記熱交換槽の端面に接着してある構成。  
前記熱交換槽の端面と前記密封板との間に弾性密封材を介在した構成。
【考案の効果】
【００１２】
本考案によれば、薄板状の加熱体を熱交換器の表面に重ねて取り付けてあるので、加熱体が発生する熱を効率良く熱交換器へ伝えることができ、加熱体の交換や修理も容易であり、熱交換器へ取り付ける加熱体の数を変えることによって、必要とする加熱性能に簡単に対応することができる。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１３】
図３に、本考案の実施例１を示す。  
本考案の自動車用流体加熱器１０は、熱交換槽３１を有する熱交換器３と、熱交換槽３１と平行に配置されてその表面に取り付けられた薄板状の加熱体２とを備える。  
加熱体２は、加熱板２１の両面側に電極板２２、２４を重ねて形成される。加熱板２１はシート状の電熱部材であり、電極板２２、２４から電力が供給される。また、手動或いは自動で操作される外部の電力切換機構によって加熱板２１の作動を制御することができる。
【００１４】
加熱板２１は、例えば、正温度係数セラミック抵抗材料（ＰＴＣ）とすることができる。ＰＴＣ加熱板は、電熱自己調節機能を有し、温度を検知して電流を変動させることができるので、安全性が高い。また、ＰＴＣは、剛性が高いので機械的強度が向上し、熱膨張率が比較いため、組み立てられた部材間の寸法の狂いが少なく、高い精密度を確保できる。  
なお、加熱板２１は、電熱機能を有する高分子可塑性抵抗材料を用いても良いし、或いは、電熱線を配設しても良い。
【００１５】
熱交換槽３１と逆側の電極板２２の外面には、絶縁板２３、緩衝部材２５及び背面板２６が順次積層される。  
絶縁板２３は、誘電率が高く、必要に応じた熱伝導率を有する素材より成る。例えば、熱伝導率の高い酸化アルミニウム（ＡＬ2Ｏ3）、鉱物性セラミック、熱を遮断するプラスチック材料とすることができる。  
緩衝部材２５は、帯状バネ、高分子シリコン又はその他のゴム材のような弾性素材より成り、機械的応力及び熱応力を吸収する。
【００１６】
熱交換器３は、熱伝導率の高い素材で形成された外殻の内部に熱交換槽３１を形成して成る。熱交換槽３１内には流体通路３１０が形成され、熱交換槽３１の前後端面はそれぞれ密封板３２，３３で密封される。  
密封板３２，３３は熱伝導係数及び導電率の低い塑性材料を素材とするのが望ましく、熱損失を少なくして加熱体２が発生する熱を有効に活用すると共に、電極板２２，２４を隔離して短絡を防止する。また、一方の密封板３２に流体コネクタ３４，３５が一体成形されている。  
なお、塑性材料を使用できない場合には金属を用い、この場合、流体コネクタを別に成形して密封板３２，３３へ組み込む。
【００１７】
密封板３２，３３の裏面周囲には係合溝３２０，３３０が形成され、係合溝３２０，３３０内に密封材５ａ，５ｂが嵌合される。密封材５ａ，５ｂは、ゴム等の耐熱性及び絶縁性が高い弾性材料より成り、その裏面には熱交換槽３１の端面を係合する溝５１が形成される。なお、必要に応じて、一方の密封板３２へ係合する密封材５ａに仕切り５０を設け、流体コネクタ３４，３５を介して出入りする流体が流体通路３１０の定められた経路を流れるようにする。  
また、密封板３２，３３は、その間に架設されるボルト６で熱交換槽３１の端面に保持される。ボルト６を締付けると密封材５ａ，５ｂが圧迫されて変形し、間隙が無いように確実に密封することができる。
【００１８】
熱交換器３の表面には、複数の平行な接続区画３０が形成され、少なくとも１つの接続区画３０に加熱体２が取り付けられる。取り付けられる加熱体２の数は必要とする加熱性能に応じて決定することができるので、規格の異なる熱交換器３を新たに設計する必要が無い。  
電極板２４を接続区画３０に接合して加熱体２を熱交換器３に取り付け、電極板２２を正極に導通し、電極板２４を負極に導通する。  
電極板２４を車体の負極に導通すると、車体に大きなキャパシタを持たせ、沿面放電や電気の跳びを回避することができる。  
なお、電極板２４は、機械的応力及び熱による変形を吸収するように弾性変形可能とするのが望ましい。
【００１９】
流体コネクタ３４，３５のいずれか一方を介して流体が熱交換槽３１に供給され、流体が流体通路３１０内に進入すると、加熱体２の発する熱が流体に伝わる。流体は流体通路３１０を連続的に流動しても良いし、間歇的に停留しても良い。  
熱交換が終了し所定温度まで加温された流体は、流体コネクタ３４，３５の他方を介して熱交換槽３１から排出される。  
熱交換槽３１内で加温される流体は、霜取りや、ウィンドウシールドガラス、ヘッドランプ、映像取り込み部等の洗浄液、或いは、ディーゼル油、油圧作動油、潤滑油等の燃料やオイルであり、加温することにより粘度を低下させたり、燃料を予熱して迅速な爆発と完全燃焼を促すことができる。
【００２０】
加熱体２を熱交換器３の接続区画３０に接合するには、導電性及び熱伝導性の高い接着剤を用いて接着することができる。接着剤を加熱体２と接続区画３０との接合面全面に塗布し、背面板２６を介して機械的外力を加えながら固化させ、機械的強度と電気的な接続を確保する。  
また、図４に示す実施例２のように、加熱体２の背面板２６の上面に押圧板４を重ね、押圧板４の上方からネジ４１を熱交換器３に締めこんで、加熱体２を熱交換槽３１に圧接しても良い。この場合、ネジ４１を緩めて押圧板４を取外せば、加熱体２の修理や交換を簡単に行うことができる。  
なお、熱交換器３に多数の加熱体２を接合する必要がある時には、図５及び図６に示す実施例３のように、熱交換器３の両面に接続区画３０を形成し、各接続区画３０に加熱体２を取り付けるとよい。
【００２１】
電極板２４と導電素材で形成した熱交換器３とを電気的に接続した場合は、電極板２４及び熱交換器３が一体となって加熱板２１の負極を形成する。  
電極板２４又は熱交換器３を自動車の配線システムの接地回路へ導通すると、負電極が車体を介して接地され、サージ時の過剰な電荷を許容することができるので、火花が散るような状況が回避され、自動車の安全性が向上すると共に、配線も簡単で済む。
【００２２】
図７は、本考案の実施例４を示す。
可燃性の高い液体や気体を搭載した自動車、引火しやすい内装材料を用いた自動車などでは、熱交換器３と電極板２４との間に熱伝導率の高い絶縁板２３を設置して、加熱体２と熱交換器３とを電気的に遮蔽すると共に、熱を効率良く伝達する。
また、加熱体２と熱交換器３との間に熱伝導率の高い弾性緩衝部材を介在し、熱膨張率の違いによる寸法の狂いを吸収することもできる。
【００２３】
図８は、本考案の実施例５を示す。
セラミック、プラスチック等の絶縁材料より成る位置決め枠７に、複数の収納空間７０を一列に並べて形成し、各収納空間７０の内部にそれぞれＰＴＣ発熱片２１１，２１２，２１３を収納して細長い加熱体２を形成してある。
この実施例によれば、簡単に所定の大きさの加熱体２を形成できると共に、自動的に加熱体２の周辺の絶縁が達成され、隣接する加熱体２の電極板２２，２４間に位置決め枠７の各辺の幅Ｗに相当する間隙が形成されるので、不安定な沿面放電や電気の跳びを防ぐことができる。
【００２４】
図９は、本考案の実施例６を示す。
加熱体２の正電極板２２の外面に絶縁板２３、緩衝部材２５、背面板２６等を装着せずに露出させ、絶縁膠層８を形成して感電や周辺設備との短絡を防ぐ。この自動車用流体加熱器１０を自動車へ搭載する際には、プラスチックケース等で囲んで保護し、熱損失も抑制することができる。
絶縁膠層８は機械的強度が非常に低いので、正電極板２２は比較的自由に弾性変形することができ、熱膨張による寸法の狂い等を吸収できる。また、絶縁膠層８を形成したことにより、防湿性及び耐酸化性が高まる。
【００２５】
また、密封板３２，３３は、熱交換槽３１の端面に押圧固定するために充分な強度を備えていなければならない。従って、密封板３２，３３の材質が比較的軟質であったり脆弱な場合には、密封板３２，３３の外面に補強板９を重ね、この補強板９に通したボルト６を締付けて密封板３２，３３を熱交換槽３１の端面に押圧固定する。
【００２６】
図１０は、本考案の実施例７を示す。
密封板３２，３３には、電極板２２，２４から延びる端子２２０，２４０を係合するための位置決め孔３２１，３３１が形成されている。この実施例によれば、電極板２２，２４の端子２２０，２４０が正確な位置において密封板３２，３３の前後に突出するので、対応する導線やコネクタと接続しやすい。
なお、密封板３２，３３が金属で形成されている場合は、端子２２０，２４０と位置決め孔３２１，３３１とを絶縁状態で係合する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】従来の水接触型加熱器の断面図。
【図２】従来の内部設置型加熱器の断面図。
【図３】本考案の実施例１を示す自動車用流体加熱器の分解斜視図。
【図４】本考案の実施例２を示す自動車用流体加熱器の斜視図。
【図５】本考案の実施例３を示す自動車用流体加熱器の要部分解断面図。
【図６】本考案の実施例３を示す自動車用流体加熱器の要部断面図。
【図７】本考案の実施例４を示す自動車用流体加熱器の要部分解断面図。
【図８】本考案の実施例５を示す自動車用流体加熱器の要部斜視図。
【図９】本考案の実施例６を示す自動車用流体加熱器の斜視図。
【図１０】本考案の実施例７を示す自動車用流体加熱器の要部斜視図。
【符号の説明】
【００２８】
１０  自動車用流体加熱器
２  加熱体
２１  加熱板
２１１，２１２，２１３  ＰＴＣ発熱片
２２，２４  電極板
２２０，２４０  端子
２３  絶縁板
２５  緩衝部材
２６  背面板
３  熱交換器
３０  接続区画
３１  熱交換槽
３１０  流体通路
３２，３３  密封板
３２０，３３０  係合溝
３２１，３３１  位置決め孔
３４，３５  流体コネクタ
５ａ，５ｂ  密封材
５０  仕切り
５１  溝
６  ボルト
７  位置決め枠
７０  収納空間
８  絶縁膠層
【図１】
0003138207.tif 000003
【図２】
0003138207.tif 000004
【図３】
0003138207.tif 000005
【図４】
0003138207.tif 000006
【図５】
0003138207.tif 000007
【図６】
0003138207.tif 000008
【図７】
0003138207.tif 000009
【図８】
0003138207.tif 000010
【図９】
0003138207.tif 000011
【図１０】
0003138207.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成19年10月17日(2007.10.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】請求項７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項７】
前記正電極板の外面に背面板を装着してある請求項１〜６のいずれかに記載の自動車用流体加熱器。