特開 2024-132312 液体加熱装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024132312

(43)【公開日】2024-09-30

(54)【発明の名称】液体加熱装置

(51)【国際特許分類】

   F24H 1/10 20220101AFI20240920BHJP

【ＦＩ】

F24H1/10 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023043052

(22)【出願日】2023-03-17

(71)【出願人】

【識別番号】505113632

【氏名又は名称】ヴァレオ システム テルミク

(74)【代理人】

【識別番号】100115794

【弁理士】

【氏名又は名称】今下 勝博

(74)【代理人】

【識別番号】100187045

【弁理士】

【氏名又は名称】梅澤 奈菜

(74)【代理人】

【識別番号】100119677

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 賢治

(72)【発明者】

【氏名】荒木 大助

【テーマコード（参考）】

3L034

【Ｆターム（参考）】

3L034BA01

3L034BB07

(57)【要約】

【課題】本開示は、異なる温度の液状熱媒体を供給できる液体加熱装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本開示に係る液体加熱装置１００は、液状熱媒体が流れるタンク１０２と、液状熱媒体を加熱するヒータ１０３と、を備える液体加熱装置において、タンク１０２は、一つの流路１１０と、少なくとも一つの流路入口１１１と、複数の流路出口１１２（１１２_１～１１２_ｎ）と、を有し、ヒータ１０３は、流路１１０内に配置され、複数の流路出口１１２（１１２_１～１１２_ｎ）は、流路１１０の流れ方向に沿って、流れ方向の上流側から順に配置された第１～第ｎ流路出口（ｎは２以上の自然数である。）を含み、流路入口１１１と第ｎ流路出口１１２_ｎとの流れ方向の間に、第１流路出口１１２_１がある。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

液状熱媒体が流れるタンク（１０２）と、
前記液状熱媒体を加熱するヒータ（１０３）と、を備える液体加熱装置（１００）において、
前記タンク（１０２）は、一つの流路（１１０）と、少なくとも一つの流路入口（１１１）と、複数の流路出口（１１２（１１２_１～１１２_ｎ））と、を有し、
前記ヒータ（１０３）は、前記流路（１１０）内に配置され、
該複数の流路出口（１１２（１１２_１～１１２_ｎ））は、前記流路（１１０）の流れ方向に沿って、該流れ方向の上流側から順に配置された第１～第ｎ流路出口（ｎは２以上の自然数である。）を含み、
前記流路入口（１１１）と前記第ｎ流路出口（１１２_ｎ）との前記流れ方向の間に、前記第１流路出口（１１２_１）があることを特徴とする液体加熱装置。

【請求項2】

前記液体加熱装置（１００）は、前記ヒータ（１０３）として前記流れ方向に沿って直列に配置された複数のヒータ部（１０３ａ１，１０３ａ２）を有し、
該複数のヒータ部（１０３ａ１，１０３ａ２）は、前記流れ方向の上流側から順に配置された第１ヒータ部（１０３ａ１）及び第２ヒータ部（１０３ａ２）を含むことを特徴とする請求項１に記載の液体加熱装置。

【請求項3】

前記第１ヒータ部（１０３ａ１）の発熱量は、前記第２ヒータ部（１０３ａ２）の発熱量よりも多いことを特徴とする請求項２に記載の液体加熱装置。

【請求項4】

前記第１流路出口（１１２１）は、前記第１ヒータ部（１０３ａ１）と前記第２ヒータ部（１０３ａ２）との境界及び該境界に近接する領域を含む境界領域を囲む前記タンク（１０２）の壁（１１４）に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の液体加熱装置。

【請求項5】

前記液体加熱装置（１００）は、複数本の前記ヒータ（１０３Ａ，１０３Ｂ）を有し、
該複数本のヒータ（１０３Ａ，１０３Ｂ）は、前記第１ヒータ部（１０３ａ１）として第１発熱部と該第１発熱部に送電する第１端子部（１０３ｂ１）とを有するヒータ（１０３Ａ）と、前記第２ヒータ部（１０３ａ２）として第２発熱部と該第２発熱部に送電する第２端子部（１０３ｂ２）とを有するヒータ（１０３Ｂ）と、を含み、
前記第１ヒータ部（１０３ａ１）は、前記第１端子部（１０３ｂ１）から電力が供給されることで発熱し、かつ、
前記第２ヒータ部（１０３ａ２）は、前記第２端子部（１０３ｂ２）から電力が供給されることで発熱することを特徴とする請求項２に記載の液体加熱装置。

【請求項6】

前記液体加熱装置（１００）は、１本の前記ヒータ（１０３）を有し、
前記１本のヒータ（１０３）は、前記流れ方向に沿って配置された複数の発熱領域と、該複数の発熱領域に送電する端子部（１０３ｂ）と、を有し、
前記複数の発熱領域は、前記第１ヒータ部（１０３ａ１）と前記第２ヒータ部（１０３ａ２）とを有し、
前記第１ヒータ部（１０３ａ１）及び前記第２ヒータ部（１０３ａ２）は、前記端子部（１０３ｂ）から電力が供給されることで発熱することを特徴とする請求項２に記載の液体加熱装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、液体加熱装置に関する。

【背景技術】

【0002】

液状熱媒体として温水が流通するタンク内に電熱式ヒータが収容された液体加熱装置が開示されている（例えば、特許文献１，２を参照。）。特許文献１，２の液体加熱装置は、車両用空調装置に適用されて、暖房運転を実行するために熱媒体として温水を加熱する装置であり、温水が流入口からタンク内へ供給されて加熱され、加熱された温水が一つの流出口から流出される。

【0003】

走行用エンジンの冷却水の循環ループに２つのヒーターコア（放熱用熱交換器）が接続された車両用空調装置が開示されている（例えば、特許文献３を参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１４－３１０６９号公報

【特許文献2】特開２０１７－２１１０９３号公報

【特許文献3】特開平７－２５２１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献３のように複数の放熱用熱交換器に液状熱媒体を供給するにあたり、各放熱用熱交換器で相互に異なる温度の液状熱媒体を要求される場合がある。しかし、特許文献１，２に開示されたような従来の液体加熱装置では、複数の放熱用熱交換器に供給される液状熱媒体の温度は相互に同じであり、前記の要求に応えられなかった。

【0006】

本開示は、異なる温度の液状熱媒体を供給できる液体加熱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】

【0007】

本発明に係る液体加熱装置は、液状熱媒体が流れるタンクと、前記液状熱媒体を加熱するヒータと、を備える液体加熱装置において、前記タンクは、一つの流路と、少なくとも一つの流路入口と、複数の流路出口と、を有し、前記ヒータは、前記流路内に配置され、該複数の流路出口は、前記流路の流れ方向に沿って、該流れ方向の上流側から順に配置された第１～第ｎ流路出口（ｎは２以上の自然数である。）を含み、前記流路入口と前記第ｎ流路出口との前記流れ方向の間に、前記第１流路出口があることを特徴とする。

【0008】

本発明に係る液体加熱装置は、前記ヒータとして前記流れ方向に沿って直列に配置された複数のヒータ部を有し、該複数のヒータ部は、前記流れ方向の上流側から順に配置された第１ヒータ部及び第２ヒータ部を含むことが好ましい。より精密な温度制御をすることができる。

【0009】

本発明に係る液体加熱装置では、前記第１ヒータ部の発熱量は、前記第２ヒータ部の発熱量よりも多いことが好ましい。液状熱媒体をより効率的に加熱することができる。

【0010】

本発明に係る液体加熱装置では、前記第１流路出口は、前記第１ヒータ部と前記第２ヒータ部との境界及び該境界に近接する領域を含む境界領域を囲む前記タンクの壁に設けられていることが好ましい。より精密な温度制御をすることができる。

【0011】

本発明に係る液体加熱装置は、複数本の前記ヒータを有し、該複数本のヒータは、前記第１ヒータ部として第１発熱部と該第１発熱部に送電する第１端子部とを有するヒータと、前記第２ヒータ部として第２発熱部と該第２発熱部に送電する第２端子部とを有するヒータと、を含み、前記第１ヒータ部は、前記第１端子部から電力が供給されることで発熱し、かつ、前記第２ヒータ部は、前記第２端子部から電力が供給されることで発熱することが好ましい。第１ヒータ部と第２ヒータ部とにそれぞれ電力を供給し制御することで、より精密な温度制御をすることができる。

【0012】

本発明に係る液体加熱装置は、１本の前記ヒータを有し、前記１本のヒータは、前記流れ方向に沿って配置された複数の発熱領域と、該複数の発熱領域に送電する端子部と、を有し、前記複数の発熱領域は、前記第１ヒータ部と前記第２ヒータ部とを有し、前記第１ヒータ部及び前記第２ヒータ部は、前記端子部から電力が供給されることで発熱することが好ましい。端子部の数を増やさず、液体加熱装置を製作することができる。

【発明の効果】

【0013】

本開示によれば、異なる温度の液状熱媒体を供給できる液体加熱装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本実施形態に係る液体加熱装置の一例を示す概略斜視図である。

【図2】本実施形態に係る液体加熱装置の変形例を示す概略斜視図である。

【図3】本実施形態に係る液体加熱装置におけるタンクの一例を示す概略平面図であり、ヒータが１本である形態を示す。

【図4】本実施形態に係る液体加熱装置におけるタンクの一例を示す概略平面図であり、ヒータが２本である形態を示す。

【図5】本実施形態に係る液体加熱装置におけるタンクの変形例を示す概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、添付の図面を参照して本発明の一態様を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。本発明の効果を奏する限り、種々の形態変更をしてもよい。

【0016】

図１は、本実施形態に係る液体加熱装置の一例を示す概略斜視図である。本実施形態に係る液体加熱装置１００は、図１に示すように、液状熱媒体が流れるタンク１０２と、液状熱媒体を加熱するヒータ１０３と、を備える液体加熱装置において、タンク１０２は、一つの流路１１０と、少なくとも一つの流路入口１１１と、複数の流路出口１１２（１１２_１～１１２_ｎ）と、を有し、ヒータ１０３は、流路１１０内に配置され、複数の流路出口１１２（１１２_１～１１２_ｎ）は、流路１１０の流れ方向に沿って、流れ方向の上流側から順に配置された第１～第ｎ流路出口（ｎは２以上の自然数である。）を含み、流路入口１１１と第ｎ流路出口１１２_ｎとの流れ方向の間に、第１流路出口１１２_１がある。

【0017】

本実施形態に係る液体加熱装置１００は、液状熱媒体を加熱する装置であり、例えば、車両用空調装置に適用される。液状熱媒体は、常温で液体の熱媒体であり、例えば、水又はクーラントである。

【0018】

液体加熱装置１００は、図１に示すように、少なくとも電子回路基板を収容する電装室１３０を更に備えることが好ましい。電装室１３０は、タンク１０２の上部に設けられる。電子回路基板は、例えば、トランジスタ（例えばＩＧＢＴ）などの電装部品が接続され、ヒータ１０３の通電を制御する制御部となる。

【0019】

タンク１０２は、液状熱媒体を流通可能な１つの内部空間を有し、この内部空間が流路１１０となる。流路１１０は周壁１１３で囲まれており、空間内にはヒータ１０３が配置されて上流側から下流側に向けて液状熱媒体が通流する。周壁１１３の材質は、一定の剛性を有し、加熱された液状熱媒体による腐食及び含浸に耐えられる材質であればよく特に限定されないが、例えば、ナイロン６又はナイロン６，６が好適に用いられる。これによって、液体加熱装置１００を軽量化できる。あるいは、周壁１１３の材質は、アルミニウム合金が好適に用いられる。これによって、液体加熱装置１００の剛性をより十分に確保できる。周壁１１３は、両端が閉塞した筒状であることが好ましく、筒状の側壁１１４と一対の端壁１１５ａ，１１５ｂとを有する。側壁１１４の形状は、特に限定されないが、例えば、略円筒形状又は略楕円筒形状であることが好ましい。本明細書において、略円筒又は略楕円筒とは、細部にこだわらずおおよその外形状が円柱若しくは楕円柱又はこれらを傾斜させた柱状であることを意味しており、断面形状が真円又は真楕円である形状に限定されず、断面形状が歪んだ円若しくは楕円である形状、又は外形状が中心軸に対して内径を変化させた円錐台若しくは楕円錐台のような形状を包含することを意味している。また、側壁１１４は、筒の一部が欠けている形状を包含する。

【0020】

流路入口１１１及び流路出口１１２（１１２_１～１１２_ｎ）は、周壁１１３に設けられ流路１１０に連通する開口であり、該開口から延びる筒状の接続部１１１ａ，１１２ａ（図１に図示）を包含する。流路出口１１２（１１２_１～１１２_ｎ）は、流路入口１１１と比較して電装室１３０に近い位置に配置されていることが好ましい。このように、流路入口１１１を下側、流路出口１１２（１１２_１～１１２_ｎ）を上側に配置することで、設置時又はメンテナンス時に流路１１０内に混入した気泡を効率的に排出することができる。図１では一例として、流路入口１１１が端壁１１５ｂに設けられ、流路出口１１２（１１２_１～１１２_ｎ）が側壁１１４に設けられる形態を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、図２に示すように、流路入口１１１及び流路出口１１２（１１２_１～１１２_ｎ）の両方が側壁１１４に設けられてもよい。図２に示すように流路入口１１１を側壁１１４に設けることで、流路１１０を流れる液状熱媒体の流れを側壁１１４の内面に沿った旋回流とすることができ、液状熱媒体をより効率的に加熱することができる。

【0021】

複数の流路出口１１２（１１２_１～１１２_ｎ）は、流路１１０の流れ方向に沿って、流れ方向の上流側から順に第１流路出口１１２_１、第２流路出口１１２_２、・・・第ｎ流路出口１１２_ｎが配置される。ｎは２以上の自然数であり、図１では一例として、ｎが２である形態を示したが、本発明はこれに限定されず、ｎが３以上であってもよい。図１に例示する形態では、上流側の流路出口１１２は第１流路出口１１２_１であり、下流側の流路出口１１２は第２流路出口１１２_２である。ここで、流路１１０の流れ方向に沿って配置されるとは、流路１１０の上流側から下流側に向かって、第１流路出口１１２_１、・・第ｎ流路出口１１２_ｎの順番が、ｎが小さい順に並んでいることをいう。第１流路出口１１２_１は、流路入口１１１と第ｎ流路出口１１２_ｎとの流れ方向の間に配置される。これによって、第１流路出口１１２_１から流出される液状熱媒体を適度に加熱することができる。第１流路出口１１２_１から流出される液状熱媒体を過度に加熱しないことができる、とも言える。流路出口１１２（１１２_１～１１２_ｎ）は、流路入口１１１よりも流路１１０の下流側に設けられることが好ましい。側壁１１４の軸方向Ｘ３で流路入口１１１の位置及び流路出口１１２の位置を相互にずらすことがより好ましく、流路入口１１１を側壁１１４の軸方向Ｘ３の一方の端部側に設け、第ｎ流路出口１１２_ｎを側壁１１４の軸方向Ｘ３の他方の端部側に設けることが特に好ましい。流路１１０を長く確保することができる。ここで、側壁１１４の軸方向Ｘ３とは、側壁１１４の延在方向、言い換えると側壁１１４を構成する筒の長さ方向をいう。

【0022】

図３は、本実施形態に係る液体加熱装置におけるタンクの一例を示す概略平面図であり、ヒータが１本である形態を示す。図３は、タンク１０２の内部が見えるように側壁１１４の一部を透視して図示している。ヒータ１０３は、電気発熱式のヒータであり、液状熱媒体と熱交換して加熱可能なものであれば特に限定されないが、例えば、シーズヒータ又はＰＴＣヒータである。ヒータ１０３は、発熱部１０３ａと端子部１０３ｂとを有する。発熱部１０３ａは、例えば、側壁１１４の軸方向Ｘ３に沿って配置されることが好ましい。発熱部１０３ａの形状は、特に限定されないが、図３に示すようにコイル状であるか、直線状（不図示）又は流路１１０内を往復する形状（不図示）であってもよい。端子部１０３ｂは、例えば、端壁１１５ａを貫通して固定される。端子部１０３ｂには、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などのトランジスタを介して電力が供給される。トランジスタはスイッチング動作によってヒータ１０３への電力の供給を制御する。これによって、ヒータ１０３は所望の温度に調整される。その結果、各流路出口１１２（１１２_１～１１２_ｎ）から流出される液状熱媒体が所望の温度に調整される。

【0023】

液体加熱装置１００は、側壁１１４の軸方向Ｘ３を略水平方向に配置した状態が設置状態とされることが好ましい。ここで、略水平方向とは、側壁１１４と流路出口１１２（１１２_１～１１２_ｎ）との接続部分がタンク１０２の概ね上方に位置する状態であれば特に限定はしないが、水平方向及び水平に対してなす角の大きさが２０度以内の範囲にある向きを含む。液体加熱装置１００をこのように配置することで、タンク１０２の内部に意図せずに発生、あるいは侵入した気泡を円滑に排出することができる。本明細書では、上記設置状態における上下方向を、上方、下方ということがある。

【0024】

本実施形態に係る液体加熱装置１００は次のように作用する。液体加熱装置１００では、液状熱媒体がタンク１０２を通流する。このとき、液状熱媒体は、流路入口１１１から流路１１０に流入する。流路１１０に流入した液状熱媒体は、ヒータ１０３によって加熱されて、上流側の各流路出口１１２（１１２_１～１１２_ｎ）から順次流出される。液状熱媒体の温度は、流路１１０の下流へ行くほど高くなる傾向がある。本実施形態に係る液体加熱装置１００はこの傾向を利用して、複数の流路出口１１２（１１２_１～１１２_ｎ）を流路１１０の流れ方向に沿って、流れ方向の上流側から順に配置することで、各流路出口１１２（１１２_１～１１２_ｎ）から流出される液状熱媒体の温度を相互に異なる温度とすることができる。より具体的には、各流路出口１１２（１１２_１～１１２_ｎ）から排出される液状熱媒体の温度は、流路１１０の最上流側に配置された第１流路出口１１２_１から流出する液状熱媒体の温度が最も低く、流路１１０の最下流側に配置された第ｎ流路出口１１２_ｎから流出する液状熱媒体の温度が最も高くなる。ｎが２である形態を例にとって説明すると、流路１１０に流入した液状熱媒体の一部は、第１流路出口１１２_１から流出され、液状熱媒体の残りは第１流路出口１１２_１よりも流路１１０の下流へ流れ、第２流路出口１１２_２から流出される。第１流路出口１１２_１から流出する液状熱媒体の温度は、第２流路出口１１２_２から流出する液状熱媒体の温度よりも低い。以上の作用によって、液体加熱装置１００は、一つの流路１１０から異なる温度の液状熱媒体を供給することができる。

【0025】

図４は、本実施形態に係る液体加熱装置におけるタンクの一例を示す概略平面図であり、ヒータが２本である形態を示す。図４は、タンク１０２の内部が見えるように側壁１１４の一部を透視して図示している。本実施形態に係る液体加熱装置１００は、ヒータ１０３として流れ方向に沿って直列に配置された複数のヒータ部１０３ａ１，１０３ａ２を有し、複数のヒータ部１０３ａ１，１０３ａ２は、流れ方向の上流側から順に配置された第１ヒータ部１０３ａ１及び第２ヒータ部１０３ａ２を含むことが好ましい。

【0026】

図４を参照して、ヒータが複数のヒータ部を有する形態の一例を説明する。本実施形態に係る液体加熱装置１００は、図４に示すように、複数本のヒータ１０３Ａ，１０３Ｂを有し、該複数本のヒータ１０３Ａ，１０３Ｂは、第１ヒータ部１０３ａ１として第１発熱部と第１発熱部に送電する第１端子部とを有するヒータ１０３Ａと、第２ヒータ部１０３ａ２として第２発熱部と第２発熱部に送電する第２端子部１０３ｂ２とを有するヒータ１０３Ｂと、を含み、第１ヒータ部１０３ａ１は、前記第１端子部１０３ｂ１から電力が供給されることで発熱し、かつ、第２ヒータ部１０３ａ２は、第２端子部１０３ｂ２から電力が供給されることで発熱することが好ましい。図４ではヒータ１０３が２本である形態を示したが、本発明はこれに限定されず、ヒータ１０３が３本以上であってもよい。このように、複数のヒータ部１０３ａ１，１０３ａ２を、相互に異なるヒータ１０３Ａ，１０３Ｂの発熱部とし、各ヒータ１０３Ａ，１０３Ｂの電力供給を制御することで、より精密な温度制御をすることができる。例えば、次のような制御をすることができる。第１流路出口１１２_１から流出される液状熱媒体の温度として高めの温度が求められ、第ｎ流路出口１１２_ｎから流出される液状熱媒体の温度として第１流路出口１１２_１から流出される液状熱媒体よりも高い温度が求められる場合は、第１ヒータ１０３Ａ及び第２ヒータ１０３Ｂの両方へ電力を供給する。これによって、第１流路出口１１２_１から流出される液状熱媒体に与えられる熱量を例えば２ｋＷ／ｈとし、第ｎ流路出口１１２_ｎから流出される液状熱媒体に与えられる熱量を例えば５ｋＷ／ｈとすることができる。また、第１流路出口１１２_１から流出される液状熱媒体の温度と第ｎ流路出口１１２_ｎから流出される液状熱媒体の温度とを同程度とすることが求められる場合は、第１ヒータ１０３Ａだけへ電力を供給し、第２ヒータ１０３Ｂへの電力供給を停止する。これによって、第１流路出口１１２_１から流出される液状熱媒体に与えられる熱量及びを例えば１ｋＷ／ｈとし、第ｎ流路出口１１２_ｎから流出される液状熱媒体に与えられる熱量を例えば１ｋＷ／ｈとすることができる。あるいは、第１流路出口１１２_１から流出される液状熱媒体の温度として低めの温度が求められ、第ｎ流路出口１１２_ｎから流出される液状熱媒体の温度を高めの温度とすることが求められる場合は、第１ヒータ１０３Ａへの電力供給を停止し、第２ヒータ１０３Ｂだけへ電力を供給する。これによって、第１流路出口１１２_１から流出される液状熱媒体に与えられる熱量及びを例えば０．７ｋＷ／ｈとし、第ｎ流路出口１１２_ｎから流出される液状熱媒体に与えられる熱量を例えば２．５ｋＷ／ｈとすることができる。

【0027】

複数のヒータ部を配置する場合、各ヒータ１０３Ａ，１０３Ｂ（ヒータ部１０３ａ１，１０３ａ２）同士の発熱量は、それぞれ適宜設定することができる。例えば各ヒータ１０３Ａ，１０３Ｂ（ヒータ部１０３ａ１，１０３ａ２）の発熱量を相互に異なる発熱量としてもよいし、各ヒータ１０３Ａ，１０３Ｂ（ヒータ部１０３ａ１，１０３ａ２）の発熱量を相互に同じとしてもよい。各ヒータ１０３Ａ，１０３Ｂ（ヒータ部１０３ａ１，１０３ａ２）の発熱量を相互に異なる発熱量とする場合、流路１１０の流れ方向に沿ったヒータ１０３Ａ，１０３Ｂ（ヒータ部１０３ａ１，１０３ａ２）の並び順と発熱量の大小との組合せは特に限定されず、例えば、上流側へ向かうほど発熱量が多いヒータ部を配置してもよいし、上流側へ向かうほど発熱量が少ないヒータ部を配置してもよい。あるいは、相対的に発熱量が多いヒータ部同士の間に相対的に発熱量が少ないヒータ部を配置したり、相対的に発熱量が少ないヒータ部同士の間に相対的に発熱量が多いヒータ部を配置したりしてもよい。

【0028】

本実施形態に係る液体加熱装置１００では、第１ヒータ部１０３ａ１の発熱量は、第２ヒータ部１０３ａ２の発熱量よりも多いことが好ましい。本実施形態は、下記に例示する液状熱媒体の流量及び液状熱媒体の温度に限定されず、液状熱媒体の流量及び液状熱媒体の温度は適宜設定することができる。第１ヒータ部１０３ａ１は、流路入口１１１から例えば１０Ｌ／ｍｉｎの流量及び例えば３０℃の温度で流入してきたすべての液状熱媒体の昇温を担う。そして、第１ヒータ部１０３ａ１で例えば６０℃に加熱された液状熱媒体の一部が例えば３Ｌ／ｍｉｎの流量で第１流路出口１１２_１から流出する。第２ヒータ部１０３ａ２は、第１ヒータ部１０３ａ１によって昇温され、かつ、第１流路出口１１２_１から流出しなかった残りの液状熱媒体の更なる昇温を担う。第２ヒータ部１０３ａ２で加熱された液状熱媒体は例えば９０℃まで昇温され、例えば７Ｌ／ｍｉｎの流量で第２流路出口１１２_２から流出する。すなわち、この形態では、第１ヒータ部１０３ａ１は、１０Ｌ／ｍｉｎ及び温度差３０℃の液状熱媒体の昇温を担うため、第１ヒータ部１０３ａ１が液状熱媒体に供給する熱量は３００Ｌ・℃／ｍｉｎとなる。また、第２ヒータ部１０３ａ２は、７Ｌ／ｍｉｎ及び温度差３０℃の液状熱媒体の昇温を担うため、第２ヒータ部１０３ａ２が液状熱媒体に供給する熱量は２１０Ｌ・℃／ｍｉｎとなる。したがって、下流側に配置されるヒータ部（第２ヒータ部）１０３ａ２の発熱量は上流側に配置されるヒータ部（第１ヒータ部）１０３ａ１の発熱量よりも少なくすることで、より省電力化することができる。

【0029】

図４に示す本実施形態に係る液体加熱装置１００のように、第１ヒータ部１０３ａ１と第２ヒータ部１０３ａ２とは、それぞれ流路１１０に配置された別個のヒータ１０３Ａ，１０３Ｂの発熱部であり、各ヒータ１０３Ａ，１０３Ｂは、それぞれ、端壁１１５ａ、１１５ｂのいずれかを貫通して固定される端子部１０３ｂ１，１０３ｂ２を有し、各端子部１０３ｂ１，１０３ｂ２には、それぞれ、電力が供給されることが好ましい。これにより、より精密な温度制御をすることができる。

【0030】

本実施形態に係る液体加熱装置では、第１流路出口１１２_１は、図４に示すように、第１ヒータ部１０３ａ１と第２ヒータ部１０３ａ２との境界及び該境界に近接する領域を含む境界領域を囲むタンク１０２の側壁１１４に設けられていることが好ましい。これによって、第１流路出口１１２_１から流出される液状熱媒体の温度は、液状熱媒体の流量が一定である場合、第１ヒータ部１０３ａ１の発熱量によって一義的に決まるため、より精密な温度制御をすることができる。境界領域は、例えば、第１ヒータ部１０３ａ１の下流端を含む部分、第２ヒータ部１０３ａ２の上流端を含む部分、又は第２ヒータ部１０３ａ２の第１ヒータ部１０３ａ１に近接する部分である。

【0031】

図１～図４では、タンク１０２を上下方向に縦断した縦断面積が流路１１０の流れ方向に沿って略一定である形態を示したが、タンク１０２の縦断面積は流路１１０の流れ方向に沿って不定であってもよい。図５は、本実施形態に係る液体加熱装置におけるタンクの変形例を示す概略断面図である。図５において、ヒータ１０３は断面ではなく、正面視した状態を示している。本実施形態に係る液体加熱装置１００では、タンク１０２を上下方向に縦断した縦断面積が、流路１１０の下流へ行くほど小さくなることが好ましい。これによって、液体加熱装置の小型化及び軽量化を図ることができる。第１流路出口１１２_１から第２流路出口１１２_２までのタンク１０２の縦断面積が、流路入口１１１から第１流路出口１１２_１までのタンク１０２の縦断面積よりも小さいことがより好ましい。タンク１０２では、第１流路出口１１２_１から第２流路出口１１２_２までの領域は、流路入口１１１から第１流路出口１１２_１までの領域よりも液状熱媒体の流量が少ない。タンク１０２の断面積を液状熱媒体の流量に合わせて小さくすることで、液状熱媒体をより効率的に加熱することができるとともに、液体加熱装置の小型化及び軽量化を図ることができる。より好ましくは、図５に示すように、タンク１０２を上下方向に縦断した縦断面積が、流路１１０の下流へ行くほど小さくなり、かつ、ヒータ１０３として流れ方向に沿って直列に配置された複数のヒータ部１０３ａ１，１０３ａ２を有し、複数のヒータ部１０３ａ１，１０３ａ２は、流れ方向の上流側から順に配置された第１ヒータ部１０３ａ１及び第２ヒータ部１０３ａ２を含む形態である。更に好ましくは、当該形態において、図５に示すように、第１流路出口１１２_１が第１ヒータ部１０３ａ１と第２ヒータ部１０３ａ２との境界及び該境界に近接する領域を含む境界領域を囲むタンク１０２の側壁１１４に設けられている形態である。

【0032】

ここまで、液体加熱装置１００が２個の流路出口１１２を有する形態を例にとって説明してきたが、これらは例示に過ぎず、本発明はこれらの構成のみに限定されない。本発明は、本発明の効果を奏する限り、種々の変形形態を包含する。変形形態の一例としては、液体加熱装置１００が、複数の流路出口１１２として、流れ方向の上流側から順に配置された第１流路出口１１２_１、第２流路出口１１２_２及び第３流路出口１１２_３を含み、複数のヒータ１０３として、流れ方向の上流側から順に配置された第１ヒータ部、第２ヒータ部及び第３ヒータ部を含む形態である。この形態において、第１ヒータ部の発熱量は、第２ヒータ部の発熱量よりも多く、かつ、第２ヒータ部の発熱量は、第３ヒータ部の発熱量よりも多いことが好ましい。また、第１流路出口１１２_１は、第１ヒータ部と第２ヒータ部との境界及び該境界に近接する領域を含む境界領域を囲むタンク１０２の側壁１１４に設けられ、第２流路出口１１２_２は、第２ヒータ部と第３ヒータ部との境界及び該境界に近接する領域を含む境界領域を囲むタンク１０２の側壁１１４に設けられることが好ましい。

【0033】

図４ではヒータが複数のヒータ部を有する形態の一例として、液体加熱装置１００が、複数本のヒータ１０３Ａ，１０３Ｂを備えており、該複数本のヒータ１０３Ａ，１０３Ｂのそれぞれの発熱部が複数のヒータ部１０３ａ１，１０３ａ２である形態を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、液体加熱装置１００が、図３に示すように１本のヒータ１０３を備え、該１本のヒータ１０３が流れ方向に沿って複数の発熱領域（不図示）を有しており、該複数の発熱領域を複数のヒータ部１０３ａ１，１０３ａ２としてもよい。すなわち、ヒータが複数のヒータ部を有する形態の別の例について、図３を参照して説明すると、本実施形態に係る液体加熱装置１００は、１本のヒータ１０３を有し、１本のヒータ１０３は、流れ方向に沿って配置された複数の発熱領域（不図示）と、複数の発熱領域に送電する端子部１０３ｂと、を有し、複数の発熱領域は、第１ヒータ部と第２ヒータ部とを有し、第１ヒータ部及び第２ヒータ部は、端子部１０３ｂから電力が供給されることで発熱することが好ましい。これによって、構造及び制御の複雑化を防止した液体加熱装置とすることができる。１本のヒータ１０３に複数の発熱領域を設ける方法は、特に限定されないが、１本の発熱体の中で発熱線の密度を変えて発熱分布を形成する方法、又は発熱量の相互に異なる複数の発熱体同士を電気的に接続する方法である。図示しないが、別な変形形態の一例としては、図４を参考にして説明すると、第１ヒータ部１０３ａ１は、流路１１０に配置される第１発熱部であり、かつ、図４に示す第１端子部１０３ｂ１に代えて被接続部（不図示）を有し、第２ヒータ部１０３ａ２は、流路１１０に配置される第２発熱部であり、かつ、第１ヒータ部１０３ａ１の被接続部と電気的に接続される接続部と、端壁１１５ａ、１１５ｂのいずれかを貫通して固定される端子部１０３ｂ２とを有し、当該端子部１０３ｂ２には、電力が供給されることが好ましい。このように、第１ヒータ部１０３ａ１と第２ヒータ部１０３ａ２とを直列状に連結し、第２ヒータ部ａ２に電力を供給することで、第１ヒータ部ａ１にも電力が供給される。端子部の数を増やさず、また、タンク１０２の端壁を貫通する端子部の数を増やさないので、端壁の構造が複雑化せず、液体加熱装置を製作することができる。

【符号の説明】

【0034】

１００ 液体加熱装置
１０２ タンク
１０３ ヒータ
１０３Ａ，１０３Ｂ ヒータ
１０３ａ 発熱部
１０３ａ１，１０３ａ２ ヒータ部（発熱部）
１０３ｂ，１０３ｂ１，１０３ｂ２ 端子部
１１０ 流路
１１１ 流路入口
１１１ａ，１１２ａ 接続部
１１２（１１２_１～１１２_ｎ） 流路出口
１１３ 周壁
１１４ 側壁
１１５ａ，１１５ｂ 端壁
１３０ 電装室

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】