特開 2024-62060 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】P2024062060

(43)【公開日】2024-05-09

(54)【発明の名称】加熱装置

(51)【国際特許分類】

   F24H 1/12 20220101AFI20240430BHJP

   F24H 9/00 20220101ALI20240430BHJP

   B60H 1/03 20060101ALI20240430BHJP

   B60H 1/22 20060101ALI20240430BHJP

【ＦＩ】

F24H1/12 A

F24H9/00 Z

B60H1/03 C

B60H1/22 611C

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022169815

(22)【出願日】2022-10-24

(71)【出願人】

【識別番号】000116574

【氏名又は名称】愛三工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000110

【氏名又は名称】弁理士法人 快友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】長瀬 智紀

(72)【発明者】

【氏名】中川 周

(72)【発明者】

【氏名】中尾 洋一

【テーマコード（参考）】

3L034

3L036

3L211

【Ｆターム（参考）】

3L034BA14

3L034BB02

3L036AE34

3L211AA10

3L211AA11

3L211BA52

3L211DA50

(57)【要約】

【課題】 熱媒体を加熱する加熱装置において、成形性や加工性を向上させることができる技術を提供する。
【解決手段】 加熱装置は、熱媒体が流れる流路を有する筐体と、筐体に接続されており、熱媒体を筐体内に流入させるための流入口を有する第１筒状部材と、筐体に接続されており、熱媒体を筐体内から流出させるための流出口を有する第２筒状部材と、筐体に収容され、熱媒体を加熱する発熱部材と、を備える。筐体は、一体的に構成されており、第１筒状部材及び第２筒状部材は、筐体とは別体で構成されている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱媒体が流れる流路を有する筐体と、
前記筐体に接続されており、前記熱媒体を前記筐体内に流入させるための流入口を有する第１筒状部材と、
前記筐体に接続されており、前記熱媒体を前記筐体内から流出させるための流出口を有する第２筒状部材と、
前記筐体に収容され、前記熱媒体を加熱する発熱部材と、
を備え、
前記筐体は、一体的に構成されており、
前記第１筒状部材及び前記第２筒状部材は、前記筐体とは別体で構成されている、
加熱装置。

【請求項2】

請求項１に記載の加熱装置であって、
前記発熱部材は、第１発熱部材及び第２発熱部材を有しており、
前記第１筒状部材は、前記第１発熱部材を包囲するように前記筐体内まで延びており、
前記第２筒状部材は、前記第２発熱部材を包囲するように前記筐体内まで延びており、
前記第１発熱部材と前記第１筒状部材の間の空間、及び、前記第２発熱部材と前記第２筒状部材の間の空間が、前記流路として機能する、加熱装置。

【請求項3】

請求項２に記載の加熱装置であって、
前記第１筒状部材と前記第１発熱部材の間の空間、及び、前記第２発熱部材と前記第２筒状部材の間の空間は、螺旋形状を有している、加熱装置。

【請求項4】

請求項２に記載の加熱装置であって、
前記筐体は、略直方体形状を有しており、
前記第１発熱部材の一端は、前記流入口が位置する側の前記筐体の第１側面とは反対側の第２側面に対して支持されており、
前記第１発熱部材の他端は、前記第１筒状部材に嵌合することにより支持されており、
前記第２発熱部材の一端は、前記流出口が位置する側の前記筐体の前記第１側面とは反対側の前記第２側面に対して支持されており、
前記第２発熱部材の他端は、前記第２筒状部材に嵌合することにより支持されている、加熱装置。

【請求項5】

請求項４に記載の加熱装置であって、
前記筐体の前記第１側面と、前記第１筒状部材及び前記第２筒状部材との間のそれぞれを第１方向にシールする第１シール部材と、
前記筐体の前記第２側面と、前記第１発熱部材及び前記第２発熱部材との間のそれぞれを前記第１方向と直交する第２方向にシールする第２シール部材と、をさらに備える、加熱装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書に開示する技術は、発熱部材の表面に沿って熱媒体が流れる流路が形成された筐体を備える加熱装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、熱媒体が流れる流路を有する筐体と、筐体に収容され、熱媒体を加熱する発熱部材と、を備える加熱装置が開示されている。この加熱装置では、筐体が、熱媒体を流入させる流入口が形成された第１の筐体部材と、熱媒体を流出させる流出口が形成された第２の筐体部材とを接続することにより構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４－１９２８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１の加熱装置では、第１の筐体部材と第２の筐体部材を接続する必要があるため、各筐体部材の接続部分に高い加工精度が要求されるとともに、各筐体部材の間の高いシール性が要求される。また、流入口及び流出口が、各筐体部材と一体的に構成されているため、各筐体部材の形状が複雑になり、成形や加工が難しい。本明細書では、熱媒体を加熱する加熱装置において、成形性や加工性を向上させることができる技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本明細書が開示する技術の第１の態様では、加熱装置は、熱媒体が流れる流路を有する筐体と、前記筐体に接続されており、前記熱媒体を前記筐体内に流入させるための流入口を有する第１筒状部材と、前記筐体に接続されており、前記熱媒体を前記筐体内から流出させるための流出口を有する第２筒状部材と、前記筐体に収容され、前記熱媒体を加熱する発熱部材と、を備える。前記筐体は、一体的に構成されており、前記第１筒状部材及び前記第２筒状部材は、前記筐体とは別体で構成されている。

【0006】

上記の加熱装置では、筐体が一体的に構成されている。このため、例えば２つの筐体部材を接続することにより筐体を構成する場合と比較して、成形や加工の際にそれほど高い精度が要求されない。また、流入口及び流出口を有する各筒状部材が、筐体とは別体で構成されている。流入口及び流出口を筐体と一体的に構成する場合と比較して、各部材が比較的単純な形状を有するため、成形や加工を簡易化することができる。このように、上記の加熱装置では、成形性や加工性を向上させることができる。

【0007】

第２の態様では、上記第１の態様において、前記発熱部材は、第１発熱部材及び第２発熱部材を有してもよい。前記第１筒状部材は、前記第１発熱部材を包囲するように前記筐体内まで延びていてもよい。前記第２筒状部材は、前記第２発熱部材を包囲するように前記筐体内まで延びていてもよい。前記第１発熱部材と前記第１筒状部材の間の空間、及び、前記第２発熱部材と前記第２筒状部材の間の空間が、前記流路として機能してもよい。このような構成では、熱媒体が各発熱部材の近傍を流れるため、熱媒体の加熱効率を向上させることができる。

【0008】

第３の態様では、上記第２の態様において、前記第１筒状部材と前記第１発熱部材の間の空間、及び、前記第２発熱部材と前記第２筒状部材の間の空間は、螺旋形状を有していてもよい。このような構成では、熱媒体が各発熱部材に接する時間（加熱される時間）が長くなるため、熱媒体の加熱効率を向上させることができる。

【0009】

第４の態様では、上記第２又は第３の態様において、前記筐体は、略直方体形状を有していてもよい。前記第１発熱部材の一端は、前記流入口が位置する側の第１側面とは反対側の第２側面に対して支持されていてもよい。前記第１発熱部材の他端は、前記第１筒状部材に嵌合することにより支持されていてもよい。前記第２発熱部材の一端は、前記流出口が位置する側の前記第１側面とは反対側の前記第２側面に対して支持されていてもよい。前記第２発熱部材の他端は、前記第２筒状部材に嵌合することにより支持されていてもよい。このような構成では、各発熱部材の他端が各筒状部材により支持されるため、当該他端においても熱媒体を加熱することができる。各発熱部材の広範囲を熱媒体の加熱に利用することができるため、加熱効率を向上させることができる。

【0010】

第５の態様では、上記第４の態様において、前記筐体の第１側面と、前記第１筒状部材及び前記第２筒状部材との間のそれぞれを第１方向にシールする第１シール部材と、前記筐体の前記第２側面と、前記第１発熱部材及び前記第２発熱部材との間のそれぞれを前記第１方向と直交する第２方向にシールする第２シール部材と、をさらに備えてもよい。このような構成では、各発熱部材及び各筒状部材を筐体に対して固定するときに、これらの部材が筐体の第１側面及び第２側面に対して異なる方向でシールされる。このため、複数個所を同一方向にシールする構成と比較して、各部材にそれほど高い寸法精度が要求されない。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施例に係る加熱装置の上面図。

【図2】図１のＩＩ－ＩＩ線における断面図。

【図3】図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線における断面図。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照して、実施例の加熱装置１０について説明する。加熱装置１０は、例えばハイブリッド自動車や電気自動車などの車両に搭載され、補助熱源や代替熱源として、車両用空調装置の冷凍回路を循環する冷媒（熱媒体）の加熱に用いられる。熱媒体は、例えば、エンジン冷却水や不凍液である。

【0013】

図１に示すように、加熱装置１０は、第１発熱部材３０と、第２発熱部材４０と、第１筒状部材５０と、第２筒状部材６０と、第１発熱部材３０及び第２発熱部材４０が収容される筐体２０と、を備えている。筐体２０は、箱部２０ａと蓋部２０ｂ（図２参照）を有している。なお、図１は、加熱装置１０を上から見た図であり、図１では筐体２０の蓋部２０ｂの図示を省略している。

【0014】

第１発熱部材３０及び第２発熱部材４０は、通電により発熱する電熱線ヒータであり、図２及び図３に示すように、円柱形状を有している。図３に示すように、第１発熱部材３０は、例えば、円柱形状のセラミックス３５の外周にニクロム線等のコイル状の電熱線３６を巻き付け、これをステンレス鋼製のパイプ３７に挿入し、電熱線３６とパイプ３７の間を耐熱絶縁材（例えば、酸化マグネシウム）で封入することにより形成されている。

【0015】

図２に示すように、第１発熱部材３０（詳細には電熱線３６）には、端子部７８が設けられている。端子部７８は、リード線（不図示）によって、図示しない位置で、電子部品（半導体素子等）が実装された回路基板８５に接続されている。回路基板８５は、外部の制御装置（不図示）に電気的に接続されている。回路基板８５上の電子部品からリード線を介して端子部７８に通電することにより、電熱線３６が発熱する。第２発熱部材４０の構成は、第１発熱部材３０の構成と同様である。

【0016】

筐体２０は、略直方体形状を有しており、第１発熱部材３０及び第２発熱部材４０を収容する。筐体２０は、例えば、アルミニウム等の金属や耐熱性樹脂等により構成されている。図１に示すように、筐体２０はその内部に、第１発熱部材３０を収容する空間Ｓ１と、第２発熱部材４０を収容する空間Ｓ２を有している。空間Ｓ１と空間Ｓ２は、連通孔９１によって接続されている。図２に示すように、筐体２０の側面２１ａには、外部空間と空間Ｓ１とを連通する開口９０が形成されている。図示していないが、同様に、側面２１ａには、外部空間と空間Ｓ２とを連通する開口が形成されている。

【0017】

図２に示すように、第１筒状部材５０は、略円筒形状を有しており、継手部５２と流路形成部５４を有している。第１筒状部材５０は、例えば、金属や耐熱性樹脂等により構成されている。第１筒状部材５０は、開口９０に挿通され、筐体２０の内部の空間Ｓ１まで延びている。第１筒状部材５０には、第１発熱部材３０が流路形成部５４を介して継手部５２に挿入されている。図３に示すように、継手部５２の内面には、周方向に沿って複数の支持部５３が形成されている。各支持部５３の内面により画定される円の直径は、第１発熱部材３０の直径よりもわずかに小さい。このため、第１発熱部材３０が各支持部５３の内面に圧入されて嵌合することにより、第１発熱部材３０の一端が第１筒状部材５０によって支持されている。

【0018】

図２に示すように、流路形成部５４の内面には、螺旋形状の溝部５４ａが形成されている。第１発熱部材３０が第１筒状部材５０内に挿入されることにより、第１発熱部材３０の外面と溝部５４ａとの間に、熱媒体が流通する流路Ｐ１が形成される。第２筒状部材６０の構成（継手部６２、流路形成部６４等）の構成は、第１筒状部材５０の構成と同様である。

【0019】

次に、実施例の加熱装置１０を構成する手順について説明する。第１発熱部材３０及び第１筒状部材５０の構成と、第２発熱部材４０及び第２筒状部材６０の構成は、同様であるため、以下では、第１発熱部材３０及び第１筒状部材５０についてのみ説明する。

【0020】

加熱装置１０を構成するときには、まず、第１発熱部材３０の一端３０ａを筐体２０の側面２１ｂに対して固定する。詳細には、円筒形状の固定部２２が側面２１ｂに設けられており、第１発熱部材３０の一端３０ａを固定部２２に挿入することで、当該一端３０ａが側面２１ｂに対して支持される。第１発熱部材３０の一端３０ａと固定部２２との間は、シール部材８２（例えば、Ｏリング）によりシールされる。シール部材８２は、第１発熱部材３０の一端３０ａと固定部２２との間を、第１発熱部材３０の径方向（すなわち、Ｙ－Ｚ平面方向）にシールしている。

【0021】

次いで、第１筒状部材５０を、第１発熱部材３０が第１筒状部材５０の内部に挿入されるように、開口９０を介して筐体２０（箱部２０ａ）の内部まで挿通させる。これにより、第１発熱部材３０の他端３０ｂが、第１筒状部材５０の継手部５２の内面に嵌合することにより支持された状態となる。また、継手部５２の軸方向の一部には、その周囲に固定部５２ａが形成されており、固定部５２ａが側面２１ａの外面に当接した状態となる。その後、筐体２０の箱部２０ａ及び固定部５２ａを覆うように、箱部２０ａに対して蓋部２０ｂを取り付ける。蓋部２０ｂは、箱部２０ａとの当接部分において、溶接等により固定される。これにより、固定部５２ａが、筐体２０の側面２１ａに対して固定される。固定部５２ａと側面２１ａの外面との間は、シール部材８０（例えば、Ｏリング）によりシールされる。シール部材８０は、固定部５２ａと側面２１ａの外面との間を、第１筒状部材５０の軸方向（すなわち、Ｘ－Ｙ平面方向）にシールしている。

【0022】

このようにして構成された加熱装置１０の内部には、図１及び図２に示すように、第１筒状部材５０の継手部５２側の端部を流入口１１０とし、第２筒状部材６０の継手部６２側の端部を流出口１２０とする流路が形成される。流入口１１０から流入した熱媒体は、図２に矢印で示すように、第１筒状部材５０の溝部５４ａと第１発熱部材３０の外面との間に形成された螺旋形状の流路Ｐ１を流れた後、連通孔９１を介して、第２筒状部材６０の溝部（不図示）と第２発熱部材４０の外面との間に形成された螺旋形状の流路を流れて、流出口１２０から外部に流出する。熱媒体は、筐体２０内部に形成された流路を流れる過程で、各発熱部材３０、４０により加熱される。

【0023】

以上に説明したように、本実施例の加熱装置１０では、筐体２０が一体的に構成されている。このため、例えば２つの筐体部材を接続することにより筐体を構成する場合と比較して、成形や加工の際にそれほど高い精度が要求されない。また、流入口１１０及び流出口１２０を有する各筒状部材５０、６０が、筐体２０とは別体で構成されている。流入口及び流出口を筐体と一体的に構成する場合と比較して、各部材２０、５０、６０が比較的単純な形状を有するため、成形や加工を簡易化することができる。このように、本実施例の加熱装置１０では、成形性や加工性を向上させることができる。

【0024】

また、本実施例の加熱装置１０では、第１筒状部材５０の流路形成部５４が、第１発熱部材３０を包囲するように筐体２０内まで延びている。同様に、第２筒状部材６０の流路形成部が、第２発熱部材４０を包囲するように筐体２０内まで延びている。各発熱部材３０、４０と、各筒状部材５０、６０の間の空間が流路として機能するため、熱媒体が各発熱部材３０、４０の近傍を流れることができる。このため、本実施例の加熱装置１０では、熱媒体の加熱効率を向上させることができる。

【0025】

また、本実施例の加熱装置１０では、各発熱部材３０、４０と、各筒状部材５０、６０との間に形成される流路が、螺旋形状を有している。このため、熱媒体が各発熱部材３０、４０に接する時間（加熱される時間）が長くなり、熱媒体の加熱効率を向上させることができる。

【0026】

また、本実施例の加熱装置１０では、第１発熱部材の一方の端部（他端３０ｂ）が、第１筒状部材５０の継手部５２に嵌合することにより支持されている。このような構成では、第１発熱部材３０の他端３０ｂが、第１筒状部材５０により支持されるため、当該他端３０ｂにおいても熱媒体を加熱することができる。したがって、第１発熱部材３０の広範囲を熱媒体の加熱に利用することができ、加熱効率を向上させることができる。第２発熱部材４０についても同様である。

【0027】

また、本実施例の加熱装置１０では、シール部材８０による第１筒状部材５０と筐体２０の間のシール方向と、シール部材８２による第１発熱部材３０と筐体２０との間のシール方向が異なっている。このため、複数個所を同一方向にシールする構成と比較して、各部材２０、３０、５０にそれほど高い寸法精度が要求されない。第２発熱部材４０及び第２筒状部材６０についても同様である。

【0028】

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。以下、上述した実施例の変形例を以下に列挙する。

【0029】

上述した実施例において、第１筒状部材５０は、流路形成部５４を有していなくてもよい。すなわち、第１筒状部材５０は、筐体２０の内部まで長く延びていなくてもよい。この場合、空間Ｓ１、連通孔９１、及び空間Ｓ２の全体が流路として機能してもよい。

【0030】

また、上述した実施例において、流路Ｐ１は螺旋形状を有していなくてもよい。例えば、流路形成部５４の内面と第１発熱部材３０の外面との間には、第１発熱部材３０の軸方向全域にわたって空間が設けられていてもよい。

【0031】

また、上述した実施例では、第１発熱部材３０の他端３０ｂが第１筒状部材５０に嵌合することにより支持されていたが、当該他端３０ｂは、例えば、筐体２０の側面２１ａに対して固定されることにより支持されてもよい。

【0032】

また、上述した実施例において、シール部材８０及びシール部材８２は、第１筒状部材５０と筐体２０との間、及び、第１発熱部材３０と筐体２０との間を、同一方向にシールしてもよい。

【0033】

本明細書又は図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書又は図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

【符号の説明】

【0034】

１０：加熱装置、２０：筐体、３０：第１発熱部材、４０：第２発熱部材、５０：第１筒状部材、６０：第２筒状部材、８０：シール部材、８２：シール部材、８５：回路基板、１１０：流入口、１２０：流出口

【図1】

【図2】

【図3】