JP2021020509A - 熱媒体加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ケース内で流通する熱媒体を滞留させることなく均一な温度に加熱させると共に、熱媒体の圧力損失を低く抑えること。【解決手段】ケース１０は、第１発熱体３０ａが収容される第１収容空間Ｓ１と、第２発熱体３０ｂが収容される第２収容空間Ｓ２と、を連通する連通部１０ｂ以外の領域において第１収容空間Ｓ１と第２収容空間Ｓ２が隔離された状態で第１発熱体３０ａ及び第２発熱体３０ｂを収容する収容部１０ａと、第１収容空間Ｓ１に熱媒体を流入させる流入部１３と、第２収容空間Ｓ２から熱媒体を流出させる流出部１４とを備え、第１収容空間Ｓ１には、第１発熱体３０ａの外周に沿って熱媒体が整流された状態で螺旋状に流れる第１螺旋状流路１８を形成する第１流路形成部材１７が設けられ、第２収容空間Ｓ２には、第２発熱体３０ｂの外周に沿って整流された状態で螺旋状に流れる第２螺旋状流路２０を形成する第２流路形成部材１９が設けられる。【選択図】図１

Description

本発明は、発熱体を用いて流通する熱媒体を加熱する熱媒体加熱装置に関するものである。

近年、自動車業界では、ＣＯ_２排出量削減に向けた省燃費化を実現させるため、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、電気自動車などの電動モータを用いて走行する車両（以下、これらを「電動車両」と称する）の研究開発が進められている。そして、電動車両に搭載される空気調和装置は、エンジンの廃熱を利用できない電気走行時においても暖房運転が行えるヒートポンプサイクルが利用されている。

また、この種の空気調和装置には、外気温が低温のときの補助暖房機能を実現する手段として、循環ポンプで循環させた熱媒体を熱媒体加熱装置で加熱する熱媒体加熱回路を備え、この回路で加熱した熱媒体を用いて空気流通路内に設けられた熱交換器で車室内に供給する空気を加熱して暖房運転を補助している。なお、熱媒体加熱装置としては、例えば下記特許文献１に開示される装置が公知である。

特許第５９２３２９５号

特許文献１の装置では、発熱体が収容されるケース内にリブを設け、ケース内に流入する熱媒体の流れを乱して熱媒体が均一に加熱されるようにしている。しかし、この装置では、ケース内のリブによって熱媒体の流れが乱れることで熱媒体の滞留、熱媒体の圧力損失が起こるという新たな問題が生じてしまう。

また、熱媒体を加熱する発熱体は、その表面温度が均一ではないため、熱媒体を乱れさせてしまうと、熱媒体が均一な温度に加熱されず加熱効率が良いとは言えない。

本発明は、従来の問題点を解決することを目的とし、ケース内で流通する熱媒体を滞留させることなく均一な温度に加熱させると共に、熱媒体の圧力損失を低く抑えることができる熱媒体加熱装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る熱媒体加熱装置は、ケースの内部を流通する熱媒体が筒状の発熱体によって加熱される装置であって、前記ケースは、前記発熱体を収容する収容部と、前記収容部に前記熱媒体を流入させる流入部と、前記収容部から前記熱媒体を流出させる流出部と、を備え、前記収容部には、前記発熱体の長手方向の一端から他端に向けて前記発熱体の外周に沿って前記熱媒体が整流された状態で螺旋状に流れる螺旋状流路を形成する流路形成部材が設けられている。

好適には、前記熱媒体加熱装置において、前記発熱体は、第１発熱体と、第２発熱体を含み、前記収容部は、前記第１発熱体が収容される第１収容空間と、前記第２発熱体が収容される第２収容空間と、前記第１収容空間と前記第２収容空間とを連通する連通部とを含み、前記連通部以外の領域において前記第１収容空間と前記第２収容空間が隔離された状態で前記第１発熱体及び前記第２発熱体が収容され、前記流入部は、前記第１収容空間に前記熱媒体を流入させ、前記流出部は、前記第２収容空間から前記熱媒体を流出させ、前記第１収容空間には、前記第１発熱体の長手方向の一端から他端に向けて前記第１発熱体の外周に沿って前記熱媒体が整流された状態で螺旋状に流れる第１螺旋状流路を形成する第１流路形成部材が設けられ、前記第２収容空間には、前記連通部を通じて前記第１収容空間から流入した前記熱媒体が、前記第２発熱体の長手方向の一端から他端に向けて前記第２発熱体の外周に沿って整流された状態で螺旋状に流れる第２螺旋状流路を形成する第２流路形成部材が設けられよい。

好適には、前記熱媒体加熱装置において、前記第１流路形成部材は、前記第１収容空間における前記ケースの内壁に設けられ、前記第２流路形成部材は、前記第２収容空間における前記ケースの内壁に設けられてよい。

好適には、前記熱媒体加熱装置において、前記流入部の前記熱媒体が流れる方向と直交する方向の断面における前記熱媒体の流入面積と、前記第１収容空間の前記第１発熱体の長手方向と直交する方向の断面における前記第１螺旋状流路の熱媒体流通面積は、略同一としてよい。

好適には、前記熱媒体加熱装置において、前記流出部の前記熱媒体が流れる方向と直交する方向の断面における前記熱媒体の流出面積と、前記第２収容空間の前記第２発熱体の長手方向と直交する方向の断面における前記第２螺旋状流路の熱媒体流通面積は、略同一としてよい。

好適には、前記熱媒体加熱装置において、前記流入部における前記熱媒体の流出口は、前記第１発熱体の外周面と対向して設けられてよい。

好適には、前記熱媒体加熱装置において、前記流出部における前記熱媒体の流入口は、前記第２発熱体の外周面と対向して設けられてよい。

好適には、前記熱媒体加熱装置において、前記第１流路形成部材の先端と前記第１発熱体の外周面との間及び前記第２流路形成部材の先端と前記第２発熱体の外周面との間には、所定の間隙が形成されてよい。

好適には、前記熱媒体加熱装置において、前記間隙の距離は、前記発熱体の前記ケースの熱膨張量に基づいて設定されてよい。

好適には、前記熱媒体加熱装置において、前記ケースは、前記第１発熱体と前記第２発熱体を個別に収容するための第１収容凹部が内壁に形成され、前記第１収容凹部における前記第１発熱体が収容される側の凹部の内面に前記第１流路形成部材が設けられると共に、前記第１収容凹部における前記第２発熱体が収容される側の凹部の内面に前記第２流路形成部材が設けられた第１ケースと、前記第１発熱体と前記第２発熱体を個別に収容するための第２収容凹部が内壁に形成され、前記第２収容凹部における前記第１発熱体が収容される側の凹部の内面に前記第１流路形成部材が設けられ、前記第２収容凹部における前記第２発熱体が収容される側の凹部の内面に前記第２流路形成部材が設けられた第２ケースとを、上下に重ね合わせて構成されてよい。

好適には、前記熱媒体加熱装置は、車両用空気調和装置に搭載され、車室内に供給する空気が流通する空気流通路内で前記空気と熱交換される前記熱媒体を加熱する装置として機能させてよい。

本発明によれば、ケース内で流通する熱媒体を滞留させることなく均一な温度に加熱させると共に、熱媒体の圧力損失を低く抑えることができる。

本発明に一実施形態に係る熱媒体加熱装置を平面側から見た概略斜視図である。 熱媒体加熱装置を底面側から見た概略斜視図である。 熱媒体加熱装置の内部構造を模式的に示す概略斜視図である。 熱媒体の流通方向を示す図である。 （ａ）は図４の熱媒体加熱装置のＡ−Ａ線部分断面図であり、（ｂ）は図４の熱媒体加熱装置のＢ−Ｂ線部分断面図である。 図５（ａ）に示すＣ領域の部分拡大図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
ここで示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するために例示するものであって、本発明を限定するものではない。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者などにより考え得る実施可能な他の形態、実施例及び運用技術などは全て本発明の範囲、要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

さらに、本明細書に添付する図面は、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺、縦横の寸法比、形状などについて、実物から変更し模式的に表現される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。

本発明の熱媒体加熱装置１は、例えばハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、電気自動車などの電動モータの駆動力によって走行可能な電動車両に適用される車両用空気調和装置の加熱装置（ＥＣＨ）として搭載される。車両用空気調和装置において、熱媒体加熱装置１で加熱された熱媒体は、車室内に供給される空気と熱交換して暖房運転の補助暖房として利用されると共に、温調対象機器１００を温調管理する際に利用される。

ここで、「温調対象機器１００」とは、電動車両に搭載され、走行時又は車両駆動時に使用される「バッテリ」、「電動モータ」、「インバーター」、「ＥＣＵ（Electronic Control Unit）」のような、駆動に伴い発熱する熱源となり得る車載機器（車載発熱機器）であり、適切な駆動温度となるように冷却又は加温して温度調整される。

なお、熱媒体加熱装置１は、車両用空調装置以外の他の用途の熱源としても利用可能である。

本実施形態に係る熱媒体加熱装置１の構成について図１〜図６を適宜参照して説明する。
図１〜図３の何れかに示すように、熱媒体加熱装置１のケース１０は、長手方向となるＹ方向と直交するＺ方向において上下に分割された第１ケース１１と第２ケース１２で構成されている。ケース１０は、熱媒体を所定温度に加熱するための一対の発熱体３０（第１発熱体３０ａ、第２発熱体３０ｂ）を並べて収容する収容部１０ａが設けられている。熱媒体加熱装置１を流通する熱媒体は、例えば水、ＨＦＯ―１２３４ｙｆのような冷媒、クーラントなどの液体である。

また、図２に示すように、第２ケース１２には、基板に搭載された電子部品１００を冷却するためのヒートシンク１１０が設置されている。このヒートシンク１１０は、一部が第２ケース１２を貫通して設置されており、ケース１０内を流通する熱媒体によって冷却されることで電子部品１００を冷却する。

また、第１ケース１１の長手方向一端側には、後述する第１収容空間Ｓ１に熱媒体を流入させる流入部１３と、ケース１０内を流通した熱媒体を後述する第２収容空間Ｓ２から流出させる流出部１４が、第１ケース１１の短手方向（Ｘ方向）に沿って並設されている。

収容部１０ａは、第１ケース１１の内壁に形成された第１収容凹部１５と、第２ケース１２の内壁に形成された第２収容凹部１６によって構成され、発熱体３０を収容する。

第１収容凹部１５は、第１発熱体３０ａと第２発熱体３０ｂをケース１０の短手方向に並べて収容されるように、第１発熱体３０ａと第２発熱体３０ｂの外形に合わせて第１ケース１１の内壁に形成されている。第２収容凹部１６は、第１発熱体３０ａと第２発熱体３０ｂをケース１０の短手方向に並べて収容されるように、第１発熱体３０ａと第２発熱体３０ｂの外形に合わせて第２ケース１２の内壁に形成されている。

第１収容凹部１５の第１発熱体３０ａが収容される側の凹部の内面には、熱媒体を、第１発熱体３０ａの長手方向の一端から他端に向けて第１発熱体３０ａの外周面に沿って整流された状態で螺旋状に流すための流路（第１螺旋状流路１８）を形成する第１流路形成部材１７が設けられている。また、第１収容凹部１５の第２発熱体３０ｂが収容される側の凹部の内面には、熱媒体を、第２発熱体３０ｂの長手方向の一端から他端に向けて第２発熱体３０ｂの外周面に沿って整流された状態で螺旋状に流すための流路（第２螺旋状流路２０）を形成する第２流路形成部材１９が設けられている。

第２収容凹部１６の第１発熱体３０ａが収容される側の凹部の内面には、第１収容凹部１５における第１発熱体３０ａが収容される側の凹部の内面と同様、第１螺旋状流路１８を形成する第１流路形成部材１７が設けられている。また、第２収容凹部１６の第２発熱体３０ｂが収容される側の凹部の内面には、第１収容凹部１５の第２発熱体３０ｂが収容される側の凹部の内面と同様、第２螺旋状流路２０を形成する第２流路形成部材１９が設けられている。

本実施形態において、第１流路形成部材１７と第２流路形成部材１９は、第１ケース１１と第２ケース１２を重ね合わせた際に、第１螺旋状流路１８と第２螺旋状流路２０が形成されるように、第１収容凹部１５の内面と第２収容凹部１６の内面のそれぞれに設けられる。

そして、熱媒体加熱装置１では、第１ケース１１に設けられた第１収容凹部１５の内面と、第２ケース１２に設けられた第２収容凹部１６の内面とを対向させた状態で、第１ケース１１及び第２ケース１２の端面同士を接触させ上下に重ね合わせる。これにより、収容部１０ａ内には、第１発熱体３０ａを収容する第１収容空間Ｓ１と、第２発熱体３０ｂを収容する第２収容空間Ｓ２が形成される。本実施形態に係る熱媒体加熱装置１において、第１収容空間Ｓ１と第２収容空間Ｓ２は、略円筒形状の発熱体３０の外形に合わせて断面略円形の長尺な空間となる。

第１収容空間Ｓ１と第２収容空間Ｓ２は、収容部１０ａ内において、互いが独立した空間となるように隔離されている。第１収容空間Ｓ１は、第１発熱体３０ａを収容して第１発熱体３０ａの外周面に熱媒体を流通させる流路として機能する。第２収容空間Ｓ２は、第２発熱体３０ｂを収容して第２発熱体３０ｂの外周面に熱媒体を流通させる流路として機能する。

また、収容部１０ａに形成された第１収容空間Ｓ１と第２収容空間Ｓ２との間には、第１収容空間Ｓ１に流入された熱媒体を、第２収容空間Ｓ２に流通させるための連通部１０ｂが設けられている。

以上の構成を備える熱媒体加熱装置１において、収容部１０ａは、図４に示すように、流入部１３から第１収容空間Ｓ１に熱媒体を流入させ、第１収容空間Ｓ１を流通した熱媒体を、連通部１０ｂを通じて第２収容空間Ｓ２へと流通させ、第２収容空間Ｓ２を流通した熱媒体を流出部１４から流出させる熱媒体流路となる。なお、図４中の矢印は、熱媒体の流通方向を示している。

また、熱媒体加熱装置１において、第１螺旋状流路１８を流通する熱媒体は、第１発熱体３０ａの一端から他端に向けて第１発熱体３０ａの外周面に沿って整流された状態で螺旋状に流通され、第２螺旋状流路２０を流通する熱媒体は、第２発熱体３０ｂの一端から他端に向けて第２発熱体３０ｂの外周面に沿って整流された状態で螺旋状に流通される。

そのため、熱媒体加熱装置１では、第１発熱体３０ａ及び第２発熱体３０ｂを発熱させたときに熱媒体と接触する外周面の温度分布が不均一であっても、熱媒体を均一な温度に加熱させることが可能となる。また、ケース１０内を流通する熱媒体は、第１螺旋状流路１８及び第２螺旋状流路２０を整流された状態で流通するため、ケース１０内で滞留することがなく、均一な温度に加熱される。

図５は、本実施形態に係る熱媒体加熱装置１の流入部１３側と流出部１４側の部分断面図である。なお、図５（ａ）、（ｂ）中に示す矢印は、熱媒体の流通方向を示している。
図５（ａ）に示すように、流入部１３の流出口１３ｂは、流入口１３ａから流入される熱媒体が第１発熱体３０ａの外周面に向かって流入されるように、第１発熱体３０ａの外周面と対向して設けられている。また、図５（ｂ）に示すように、流出部１４の流入口１４ｂは、第２螺旋状流路２０を流通した熱媒体が第２発熱体３０ｂの外周面から外方に向かって流入された後に流出口１４ａから流出されるように、第２発熱体３０ｂの外周面と対向して設けられている。

これにより、熱媒体加熱装置１では、流入部１３から流入され第１収容空間Ｓ１を流通する熱媒体及び第２収容空間Ｓ２を流通した後に流出部１４から流出される熱媒体の圧力損失を低く抑えることができる。

図６は、本実施形態に係る熱媒体加熱装置１の第１螺旋状流路１８における第１流路形成部材１７と第１発熱体３０ａの一部（図５（ａ）中のＣ領域）を拡大した図である。
図６に示すように、熱媒体加熱装置１では、第１流路形成部材１７の先端と、第１発熱体３０ａの外周面との間に所定距離の間隙Ｇが形成されている。また、図示はしないが、熱媒体加熱装置１では、第２流路形成部材１９の先端と、第２発熱体３０ｂの外周面との間にも間隙Ｇが形成されている。

これら間隙Ｇは、少なくとも通電により発熱した発熱体３０のケースが熱膨張することで生じる得る熱媒体の圧力損失が抑制されるように、例えば発熱体３０のケース材料が樹脂材料の場合、使用される樹脂材料の熱膨張量（使用される樹脂の熱膨張係数）に基づいてその距離が設定されてよい。また、間隔Ｇは、その距離を空け過ぎると流通される熱媒体の流れが乱れる虞があるため、流通される熱媒体が整流された状態で流通される程度の距離とするのが好ましい。なお、発熱体３０のケースの材料としては、熱媒体加熱装置１の用途、流通される熱媒体の成分などに応じて適宜選択可能であり、樹脂材料の他、金属材料を用いてもよい。

また、熱媒体加熱装置１では、流入部１３の流入面積Ｅ１（すなわち、流入部１３の流入口１３ａの開口面積）と、第１螺旋状流路１８の熱媒体流通面積Ｅ２（すなわち、第１収容空間Ｓ１の第１発熱体３０ａの短手方向と直交する方向の断面（例えば、図４に示すＡ―Ａ線断面）における第１螺旋状流路１８の流路部分の断面積）とを略同等としている。また、熱媒体加熱装置１では、流出部１４の流出面積Ｅ３（すなわち、流出部１４の流出口１４ａの開口面積）と、第２螺旋状流路２０の熱媒体流通面積Ｅ４（すなわち、第２収容空間Ｓ２の第２発熱体３０ｂの短手方向と直交する方向の断面（例えば図４に示すＢ―Ｂ線断面）における第２螺旋状流路２０の流路部分の断面積）を略同等としている。

これにより、熱媒体加熱装置１では、流入部１３から流入する熱媒体の液圧と第１螺旋状流路１８内を流通する熱媒体の液圧が略同等となり、また第２螺旋状流路２０内を流通する熱媒体の液圧と流出部１４から流出する熱媒体の液圧が略同等となるため、ケース１０内で流通する熱媒体の圧力損失を低く抑えることができる。

発熱体３０は、例えば電熱線ヒータ、セラミックヒータのような筒状の電気ヒータで構成され、第１発熱体３０ａと、第２発熱体３０ｂを含む。発熱体３０の形状は、熱媒体を効率的に均一な温度に加熱させるため筒状を成しており、本実施形態で示す円筒形状の他、多角柱形状、楕円柱形状などの断面形状が円以外の筒体としてよい。

第１収容凹部１５及び第２収容凹部１６は、共に発熱体３０の形状に合わせて形成されるため、第１流路形成部材１７及び第２流路形成部材１９も自ずと発熱体３０の外形に沿って設けられる。そのため、第１螺旋状流路１８及び第２螺旋状流路２０は、発熱体３０の外周面に沿った螺旋状の流路となる。例えば発熱体３０が三角柱形状の場合、第１流路形成部材１７と第２流路形成部材１９は、第１発熱体３０ａ又は第２発熱体３０ｂの外周面に沿って設けられるため、第１螺旋状流路１８及び第２螺旋状流路２０は、三角螺旋形状の流路となる。

発熱体３０は、ケース１０内での熱媒体の漏洩を防止するため、長手方向における連通部１０ｂ側の端部に、図示しないシール部材（Ｏ−リング）を介在させた状態で収容部１０ａに収容される。

そして、上述した熱媒体加熱装置１において、熱媒体は、流入部１３からケース１０内に流入すると、第１発熱体３０ａの外周面に向かって導かれた後、第１発熱体３０ａの長手方向の一端から他端に向かって第１螺旋状流路１８を流通する。このとき、熱媒体は、第１螺旋状流路１８を整流された状態で第１発熱体３０ａの外周面に沿って流通しながら均一な温度となるように加熱される。

第１発熱体３０ａの他端まで流通された熱媒体は、連通部１０ｂを通じて第２螺旋状流路２０へと流通し、第２発熱体３０ｂの長手方向の一端から他端に向かって第２螺旋状流路２０を流通する。このとき、熱媒体は、第２螺旋状流路２０を整流された状態で第２発熱体３０ｂの外周面に沿って流通しながら均一な温度となるように加熱される。

その後、第２発熱体３０ｂの他端に到達した熱媒体は、流出部１４に向かって流通してケース１０から流出される。

以上説明したように、本実施形態に係る熱媒体加熱装置１は、ケース１０の内部を流通する熱媒体が第１発熱体３０ａ及び第２発熱体３０ｂを含む筒状の一対の発熱体３０によって加熱される熱媒体加熱装置１であって、ケース１０は、第１発熱体３０ａが収容される第１収容空間Ｓ１と、第２発熱体３０ｂが収容される第２収容空間Ｓ２と、第１収容空間Ｓ１と第２収容空間Ｓ２とを連通する連通部１０ｂとを含み、連通部１０ｂ以外の領域において第１収容空間Ｓ１と第２収容空間Ｓ２が隔離された状態で第１発熱体３０ａ及び第２発熱体３０ｂを収容する収容部１０ａと、第１収容空間Ｓ１に熱媒体を流入させる流入部１３と、第２収容空間Ｓ２から熱媒体を流出させる流出部１４と、を備え、第１収容空間Ｓ１には、第１発熱体３０ａの長手方向の一端から他端に向けて第１発熱体３０ａの外周に沿って熱媒体が整流された状態で螺旋状に流れる第１螺旋状流路１８を形成する第１流路形成部材１７がケース１０の内壁に設けられていると共に、第２収容空間Ｓ２には、連通部１０ｂを通じて第１収容空間Ｓ１から流入した熱媒体が、第２発熱体３０ｂの長手方向の一端から他端に向けて第２発熱体３０ｂの外周に沿って整流された状態で螺旋状に流れる第２螺旋状流路２０を形成する第２流路形成部材１９がケース１０の内壁に設けられている。

また、ケース１０は、第１発熱体３０ａと第２発熱体３０ｂを個別に収容するための第１収容凹部１５が内壁に形成され、第１収容凹部１５における第１発熱体３０ａが収容される側の凹部の内面に第１流路形成部材１７が設けられ、第１収容凹部１５における第２発熱体３０ｂが収容される側の凹部の内面に第２流路形成部材１９が設けられた第１ケース１１と、第１発熱体３０ａと第２発熱体３０ｂを個別に収容するための第２収容凹部１６が内壁に形成され、第２収容凹部１６における第１発熱体３０ａが収容される側の凹部の内面に第１流路形成部材１７が設けられ、第２収容凹部１６における第２発熱体３０ｂが収容される側の凹部の内面に第２流路形成部材１９が設けられた第２ケース１２とを、上下に重ね合わせて構成されている。

第１収容空間Ｓ１に流入した熱媒体は、第１螺旋状流路１８により第１発熱体３０ａの外周面に沿って整流された状態で流通し、第２収容空間Ｓ２に流入した熱媒体は、第２螺旋状流路２０により第２発熱体３０ｂの外周面に沿って整流された状態で流通されるため、ケース１０内で熱媒体が滞留することなく熱媒体を効率的に均一な温度に加熱することができると共に、熱媒体の圧力損失を低く抑えることができる。また、ケース１０が分割可能な構成であるため、発熱体３０の交換などの機器メンテナンスを容易に行うことができる。

また、本実施形態に係る熱媒体加熱装置１において、流入部１３の流入口１３ａにおける熱媒体の流入面積Ｅ１と、第１収容空間Ｓ１の第１発熱体３０ａの短手方向と直交する方向の断面における第１螺旋状流路１８の熱媒体流通面積Ｅ２は、略同一である。また、流出部１４の流出口１４ａにおける熱媒体の流出面積Ｅ３と、第２収容空間Ｓ２の第２発熱体３０ｂの短手方向と直交する方向の断面における第２螺旋状流路２０の熱媒体流通面積Ｅ４は、略同一である。

これにより、第１収容空間Ｓ１内に流入する際の熱媒体の液圧と、第１螺旋状流路１８を流通する際の熱媒体の液圧が略同等となり、第２螺旋状流路２０を流通する熱媒体の液圧と、第２収容空間Ｓ２から流出する熱媒体の液圧が略同等となるため、ケース１０を流通する熱媒体の圧力損失を低く抑えつつ、効率的に熱媒体を均一な温度に加熱することができる。

また、本実施形態に係る熱媒体加熱装置１において、流入部１３における熱媒体の流出口１３ｂは、第１発熱体３０ａの外周面と対向して設けられており、流出部１４における熱媒体の流入口１４ｂは、第２発熱体３０ｂの外周面と対向して設けられている。

これにより、流入部１３から流入され第１収容空間Ｓ１を流通する熱媒体及び第２収容空間Ｓ２を流通した後に流出部１４から流出される熱媒体の圧力損失を低く抑えることができる。

また、本実施形態に係る熱媒体加熱装置１において、第１流路形成部材１７の先端と第１発熱体３０ａの外周面との間及び第２流路形成部材１９の先端と第２発熱体３０ｂの外周面との間には、発熱体３０のケース１０の熱膨張量に基づいて設定された距離の間隙Ｇが形成されている。

これにより、発熱時に熱膨張し得る発熱体３０による熱媒体の圧力損失を抑制しつつ、効率的に熱媒体を均一な温度に加熱することができる。

また、本実施形態に係る熱媒体加熱装置１は、車両用空気調和装置において、空気流通路１１を流通する空気と熱交換される熱媒体を加熱する装置として機能する。

例えば、電気自動車のように電動モータを用いて電気走行する電動車両に搭載される空気調和装置は、暖房運転の補助機能として加熱した熱媒体と車室内に供給する空気を熱交換させる機能を備えている。そして、この空気調和装置の熱媒体を加熱する装置として本実施形態に係る熱媒体加熱装置１を採用すれば、ケース１０内で熱媒体が滞留することなく熱媒体を効率的に均一な温度に加熱することができると共に、熱媒体の圧力損失を低く抑えることができるため、効率的な暖房運転が可能となる。

なお、上述した実施形態において、発熱体３０は、第１発熱体３０ａと第２発熱体３０ｂの一対とし、収容部１０ａには、第１発熱体３０ａに対応する第１収容空間Ｓ１と、第２発熱体３０ｂに第２収容空間Ｓ２が設けられる構成で説明したが、発熱体３０の数は特に限定されず、１つ以上あればよい。よって、収容部１０ａを構成する収容凹部の形成数、収容凹部によって形成される収容空間の形成数は、収容部１０ａ内に収容される発熱体３０の数により決定される。また、螺旋状流路を形成する流路形成部材は、形成される収容凹部の内面にそれぞれに設けられ、発熱体３０個々に対応する螺旋状流路が形成されることとなる。

また、上述した実施形態において、流入部１３と流出部１４は、第１ケース１１の一端側に並設した形態で説明したが、これに限定されない。流入部１３の設置箇所は、流入される熱媒体が第１発熱体３０ａの外周面に向かって流入可能な位置にあればよく、流出部１４の設置箇所は、流出される熱媒体が第２発熱体３０ｂの外周面から外方に向かって流出可能な位置にあればよい。

１ 熱媒体加熱装置
１０ ケース（１０ａ 収容部、１０ｂ 連通部）
１１ 第１ケース
１２ 第２ケース
１３ 流入部（１３ａ 流入口、１３ｂ 流出口）
１４ 流出部（１４ａ 流出口、１４ｂ 流入口）
１５ 第１収容凹部
１６ 第２収容凹部
１７ 第１流路形成部材
１８ 第１螺旋状流路
１９ 第２流路形成部材
２０ 第２螺旋状流路
３０ 発熱体（３０ａ 第１発熱体、３０ｂ 第２発熱体）
Ｅ１ 流入部の流入面積
Ｅ２ 第１螺旋状流路における熱媒体流通面積
Ｅ３ 流出部の流出面積
Ｅ４ 第２螺旋状流路における熱媒体流通面積
Ｇ 間隙
Ｓ１ 第１収容空間
Ｓ２ 第２収容空間

Claims (11)

1. ケースの内部を流通する熱媒体が筒状の発熱体によって加熱される熱媒体加熱装置であって、
   前記ケースは、
   前記発熱体を収容する収容部と、
   前記収容部に前記熱媒体を流入させる流入部と、
   前記収容部から前記熱媒体を流出させる流出部と、
   を備え、
   前記収容部には、前記発熱体の長手方向の一端から他端に向けて前記発熱体の外周に沿って前記熱媒体が整流された状態で螺旋状に流れる螺旋状流路を形成する流路形成部材が設けられている、
   熱媒体加熱装置。
2. 前記発熱体は、第１発熱体と、第２発熱体を含み、
   前記収容部は、前記第１発熱体が収容される第１収容空間と、前記第２発熱体が収容される第２収容空間と、前記第１収容空間と前記第２収容空間とを連通する連通部とを含み、前記連通部以外の領域において前記第１収容空間と前記第２収容空間が隔離された状態で前記第１発熱体及び前記第２発熱体が収容され、
   前記流入部は、前記第１収容空間に前記熱媒体を流入させ、
   前記流出部は、前記第２収容空間から前記熱媒体を流出させ、
   前記第１収容空間には、前記第１発熱体の長手方向の一端から他端に向けて前記第１発熱体の外周に沿って前記熱媒体が整流された状態で螺旋状に流れる第１螺旋状流路を形成する第１流路形成部材が設けられ、
   前記第２収容空間には、前記連通部を通じて前記第１収容空間から流入した前記熱媒体が、前記第２発熱体の長手方向の一端から他端に向けて前記第２発熱体の外周に沿って整流された状態で螺旋状に流れる第２螺旋状流路を形成する第２流路形成部材が設けられている、
   請求項１に記載の熱媒体加熱装置。
3. 前記第１流路形成部材は、前記第１収容空間における前記ケースの内壁に設けられ、
   前記第２流路形成部材は、前記第２収容空間における前記ケースの内壁に設けられている、
   請求項２に記載の熱媒体加熱装置。
4. 前記流入部における前記熱媒体の流入面積と、前記第１収容空間の前記第１発熱体の長手方向と直交する方向の断面における前記第１螺旋状流路の熱媒体流通面積は、略同一である、
   請求項２又は３に記載の熱媒体加熱装置。
5. 前記流出部における前記熱媒体の流出面積と、前記第２収容空間の前記第２発熱体の長手方向と直交する方向の断面における前記第２螺旋状流路の熱媒体流通面積は、略同一である、
   請求項４に記載の熱媒体加熱装置。
6. 前記流入部における前記熱媒体の流出口は、前記第１発熱体の外周面と対向して設けられている、
   請求項２〜５の何れか１項に記載の熱媒体加熱装置。
7. 前記流出部における前記熱媒体の流入口は、前記第２発熱体の外周面と対向して設けられている、
   請求項２〜６の何れか１項に記載の熱媒体加熱装置。
8. 前記第１流路形成部材の先端と前記第１発熱体の外周面との間及び前記第２流路形成部材の先端と前記第２発熱体の外周面との間には、所定の間隙が形成される、
   請求項２〜７の何れか１項に記載の熱媒体加熱装置。
9. 前記間隙の距離は、前記発熱体の前記ケースの熱膨張量に基づいて設定される、
   請求項８に記載の熱媒体加熱装置。
10. 前記ケースは、
    前記第１発熱体と前記第２発熱体を個別に収容するための第１収容凹部が内壁に形成され、前記第１収容凹部における前記第１発熱体が収容される側の凹部の内面に前記第１流路形成部材が設けられると共に、前記第１収容凹部における前記第２発熱体が収容される側の凹部の内面に前記第２流路形成部材が設けられた第１ケースと、
    前記第１発熱体と前記第２発熱体を個別に収容するための第２収容凹部が内壁に形成され、前記第２収容凹部における前記第１発熱体が収容される側の凹部の内面に前記第１流路形成部材が設けられ、前記第２収容凹部における前記第２発熱体が収容される側の凹部の内面に前記第２流路形成部材が設けられた第２ケースとを、
    上下に重ね合わせて構成される、
    請求項２〜９の何れか１項に記載の熱媒体加熱装置。
11. 車両用空気調和装置に搭載され、車室内に供給する空気が流通する空気流通路内で前記空気と熱交換される前記熱媒体を加熱する装置として機能する、
    請求項１〜１０の何れか１項に記載の熱媒体加熱装置。

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