DE112013002131B4

DE112013002131B4 - Heizapparat

Info

Publication number: DE112013002131B4
Application number: DE112013002131.5T
Authority: DE
Inventors: c/o SANDEN CORPORATION Takada Kazumasa
Original assignee: Sanden Holdings Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2012-04-20
Filing date: 2013-04-08
Publication date: 2022-09-29
Anticipated expiration: 2033-04-09
Also published as: US9662961B2; US20150125139A1; JP2013256274A; CN104247559A; DE112013002131T5; WO2013157430A1; CN104247559B; JP5999631B2

Abstract

Heizapparat (1), welcher durch Einstecken eines säulenförmigen Heizelements (2) in ein Loch (30), welches in einem Gehäuse (3) vorgesehen ist, zusammengebaut wird, und ein Heizmedium, welches durch einen Einlassabschnitt (32) in das Gehäuse eingeführt wird, aufheizt,wobei das Heizelement (2) einen zylindrischen Rohrabschnitt (51) beinhaltet, wo ein abgeschrägter Abschnitt (60) auf mindestens einem Endabschnitt ausgebildet ist, einen Heizdraht (52), welcher innerhalb des Rohrabschnitts (51) ausgebildet ist, und eine Bodenplatte (65), welche einen Endabschnitt auf der Seite des abgeschrägten Abschnitts (60) des Rohrabschnitts (51) abdichtet, wobei der Endabschnitt in einem Vorsprungsabschnitt (42, 43), welcher im Gehäuse (3) vorgesehen ist, eingesteckt ist, und durch einen O-Ring (50) gelagert ist, welcher zwischen einer inneren Umfangswand des Vorsprungsabschnitts (42, 43) und einer äußeren Umfangswand des Heizelements (2) angeordnet ist,wobei ein Heizmediumdurchlass (45) zum Durchlassen des Heizmediums entlang einer äußeren Umfangsoberfläche des Heizelements (2) auf einer inneren Seite des O-Rings (50) innerhalb des Gehäuses (3) ausgebildet ist, und die Bodenplatte (65) auf einer axial inneren Seite des Rohrabschnitts (51) mit Bezug auf den abgeschrägten Abschnitt (60) ausgebildet ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Heizapparat, welcher ein Heizmedium durch ein Heizelement erhitzt.
Stand der Technik
Es ist eine Technik bekannt, bei welcher ein Heizapparat, welcher ein Heizmedium wie Kühlwasser durch eine Heizdraht-Heizung (ein Heizelement) erhitzt, in einem Fahrzeug montiert ist, beispielsweise einem Hybridfahrzeug und einem elektrischen Fahrzeug, bei welchen es schwierig ist, überschüssige Hitze eines Motors ausreichend zu nutzen, und benutzt wird, um das Fahrzeug oder Ähnliches zu beheizen.
Zum Beispiel ist in Patentdokument 1 eine säulenförmige Heizdraht-Heizung in einem wärmeleitenden Körper eingeschlossen, welcher aus wärmeleitendem Metall ausgebildet ist, der wärmeleitende Körper ist innerhalb eines Gehäuses installiert, in welchem ein Heizmedium zirkuliert, um einen Heizapparat auszubilden, und das Heizmedium wird dadurch erhitzt, dass das Heizmedium in Kontakt mit einer Oberfläche des wärmeleitenden Körpers gebracht wird. Patentdokument 2 offenbart einen elektrischer Durchlauferhitzer mit länglichen Heizelemente, die abnehmbar in einem rohrförmigen Gehäuse angebracht sind, um Wasser zu erhitzen, das durch das Gehäuse fließt, um eine kontinuierliche Versorgung mit heißem Wasser bei Bedarf zu gewährleisten. Jedes Heizelement erstreckt sich in Längsrichtung des Gehäuses und hat gegenüberliegende Endabschnitte, die nach außen durch ausgerichtete Durchgangsbohrungen eines jeweiligen Endanschlusses des Gehäuses ragen. Patentdokument 3 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von gepanzerten Widerstandselementen, das die folgenden Schritte umfasst:

Einführen eines Widerstandsleiters, der an seinen Enden mit leitenden Anschlüssen versehen ist, in einen Metallmantel, Befestigen des Leiters in der Hülle mit Hilfe eines körnigen Isoliermaterials,
wobei an jedem Ende der Hülle ein elastisch verformbarer Stopfen aus dielektrischem Material angebracht wird, der mit einem Durchgangsloch für den metallischen Leiter versehen ist, wobei der Stopfen teilweise über das Ende hinausragt, und die Enden der Hülle dann einer Stauchung unterzogen werden.

Dokumente zum Stand der Technik
Patentdokumente

Patentdokument 1: japanische Patentoffenlegungsschrift, Nr. 2011-143 780 A)
Patentdokument 2: GB 2 164 731 A
Patentdokument 3: EP 0 858 084 A1
Patentdokument 4: JP 2006 - 132 857 A

Zusammenfassung der Erfindung
Probleme, welche durch die Erfindung gelöst werden
Jedoch, wenn die Struktur, in welcher das Heizmedium aufgeheizt wird, durch den wärmeleitenden Körper wie im Patentdokument, wie oben beschrieben, angewendet wird, existiert ein Problem, das der Heizapparat eine größere Größe und ein höheres Gewicht wegen der Existenz des wärmeleitenden Körpers besitzt, und die Wärmeübertragungseffizienz ist durch einen Anstieg in der Wärmekapazität verringert.
Daher wurde ein Heizapparat untersucht, welcher eine Konfiguration besitzt, in welcher eine Oberfläche eines Heizdraht-Heizers aus einem Material gefertigt ist, wie beispielsweise Edelstahl, welches Anti-Rost-Eigenschaften besitzt, und ein Heizmedium wird direkt in Kontakt mit einer Oberfläche des Heizdraht-Heizers gebracht. Z. B. wird angenommen, dass der Heizapparat eine Konfiguration besitzt, in welcher der Heizapparat so zusammengebaut ist, dass O-Ringe auf beiden Enden eines säulenförmigen Heizdraht-Heizers vorgesehen sind, und der Heizdraht-Heizer in ein Loch, welches in einem Gehäuse vorgesehen ist, eingesteckt wird, und die Leckage vom Heizmedium, welches um den Heizdraht-Heizer nach außen zirkuliert, durch die O-Ringe verhindert wird.
Jedoch, da die O-Ringe aus Gummi ausgebildet sind, können diese O-Ringe beschädigt werden, wenn der Heizdraht-Heizer während des Zusammenbaus des Heizapparats in das Gehäuse eingesteckt wird. Ferner können die O-Ringe durch Hitze, welche durch den Heizdraht-Heizer erzeugt wird, verschlechtert werden.
Die vorliegende Erfindung wurde wegen der vorher erwähnten Umstände getätigt, und eine Aufgabe von dieser ist es, einen Heizapparat zur Verfügung zu stellen, welcher gute Zusammenbau-Eigenschaften und eine hohe Wärmeaustauscheffizienz besitzt, indem die Beschädigung oder die Verschlechterung von einem O-Ring durch eine einfache Gestaltung verhindert wird.
Maßnahmen, um die Probleme zu lösen
Um das oben genannte Ziel zu erreichen, ist ein Heizapparat gemäß einer beispielhaften Ausführungsform (nicht zur vorliegenden Erfindung gehörend) ein Heizapparat, welcher durch Einstecken eines säulenförmigen Heizelements in ein Loch, welches in einem Gehäuse vorgesehen ist, zusammengebaut wird, und heizt ein Heizmedium, welches in das Gehäuse durch das Heizelement eingefüllt wurde, wobei mindestens ein Endabschnitt des Heizelements in einen Vorsprungsabschnitt, welcher im Gehäuse vorgesehen ist, eingesteckt wird, und durch einen O-Ring, welcher zwischen einer inneren Umfangswand des Vorsprungsabschnitts und einer äußeren Umfangswand des Heizelements vorgesehen ist, gelagert ist, ein Heizmediumdurchlass, um das Heizmedium durchzulassen, ist entlang einer äußeren Außenoberfläche des Heizelements auf einer inneren Seite des O-Rings innerhalb des Gehäuses ausgebildet, und ein abgeschrägter Abschnitt ist an mindestens einem Endabschnitt auf einer distalen Endseite in einer Einsteckrichtung in den Vorsprungsabschnitt des Heizelements ausgebildet.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform (nicht zur vorliegenden Erfindung gehörend) ist ein abgerundeter Abschnitt auf der äußeren Außenumfangsfläche des Heizelements zwischen dem abgeschrägten Abschnitt und einer Lagerposition des O-Rings vorgesehen.
Ferner ist gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform (nicht zur vorliegenden Erfindung gehörend) ein Heizapparat der vorliegenden Erfindung ein Heizapparat, welcher zusammengebaut wird dadurch, dass ein säulenförmiges Heizelement in ein Loch, welches in einem Gehäuse vorgesehen ist, eingesteckt wird, und ein Heizmedium aufheizt, welches in das Gehäuse durch das Heizelement eingefüllt wurde, wobei das Heizelement einen zylinderförmigen Rohrabschnitt beinhaltet, welcher aus einem Material ausgebildet ist, welches wärmeleitende Eigenschaften besitzt, und einen Heizdraht, welcher innerhalb des Rohrabschnitts vorgesehen ist, mindestens ein Endabschnitt des Heizelements ist in einen Vorsprungsabschnitt eingesteckt, welcher im Gehäuse vorgesehen ist, und ist durch einen O-Ring gelagert, welcher zwischen einer inneren Umfangswand des Vorsprungsabschnitts und der äußeren Umfangswand des Heizelements vorgesehen ist, ein Heizmediumsdurchlass, um das Heizmedium durchzulassen, ist entlang einer äußeren Außenoberfläche des Heizelements auf einer inneren Seite des O-Rings innerhalb des Gehäuses vorgesehen, und der Heizdraht ist abseits von jeweiligen Kontaktabschnitten der zwei O-Ringe zu einer axial inneren Seite angeordnet, wenn das Heizelement in das Gehäuse eingesteckt wird.
Ein Heizapparat der vorliegenden Erfindung ist ein Heizapparat, welcher durch das Einstecken eines säulenförmigen Heizelements in ein Loch, welches in einem Gehäuse vorgesehen ist, zusammengebaut wird, und heizt ein Heizmedium, welches in das Gehäuse durch das Heizelement eingefüllt wurde, auf, wobei das Heizelement einen zylindrischen Rohrabschnitt, wo ein abgeschrägter Abschnitt an mindestens einem Endabschnitt ausgebildet ist, einen Heizdraht, welcher innerhalb des Rohrabschnitts vorgesehen ist, und eine Bodenplatte, welche einen Endabschnitt auf der Seite des abgeschrägten Abschnitts des Rohrabschnitts abdichtet, beinhaltet, der Endabschnitt ist in einen Vorsprungsabschnitt, welcher im Gehäuse vorgesehen ist, eingesteckt, und ist durch einen O-Ring, welcher zwischen einer inneren Umfangswand des Vorsprungsabschnitts und der äußeren Umfangswand des Heizelements vorgesehen ist, gelagert, ein Heizmediumsdurchlass, um das Heizmedium durchzulassen, ist entlang einer äußeren Umfangsoberfläche des Heizelements auf einer inneren Seite des O-Rings innerhalb des Gehäuses ausgebildet, und die Bodenplatte ist auf einer axial inneren Seite des Rohrabschnitts, bezogen auf den abgeschrägten Abschnitt, angeordnet.
Vorzugsweise ist die Bodenplatte an eine innere Wand des Rohrabschnitts angeschweißt, um den Endabschnitt des Rohrabschnitts abzudichten.
Vorzugsweise ist der Heizapparat in einem Fahrzeug montiert, wobei das Heizmedium Kühlwasser ist, welches für ein Klimaanlagensystem des Fahrzeugs verwendet wird.
Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Heizmediumdurchlass so ausgebildet, dass er der äußeren Umfangswand des säulenförmigen Heizelements innerhalb des Gehäuses gegenüberliegt, und das Heizmedium geht durch den Heizmediumdurchlass hindurch, um dadurch mit der äußeren Umfangswand des Heizelements in Berührung zu kommen. Daher kann das Heizmedium effektiv aufgeheizt werden und der Heizapparat, welcher eine gute Wärmeaustauscheffizienz besitzt, kann erhalten werden.
Der Heizapparat wird ferner zusammengebaut, indem das säulenförmige Heizelement in das Gehäuse eingesteckt wird, es kann verhindert werden, dass das Heizmedium, welches durch den Heizmediumsdurchlass hindurchgeht, außerhalb des O-Rings fließt, und gute Zusammenbau-Eigenschaften können durch die einfache Anordnung erhalten werden.
Darüber hinaus kann, eine Beschädigung des O-Rings mit dem Endabschnitt des Heizelements, welcher gegriffen wird, wenn das Heizelement während des Zusammenbaus des Heizelements eingesteckt wird, verhindert werden.
Gemäß einer nicht beanspruchten Ausführungsform kann, da der abgerundete Abschnitt auf der äußeren Umfangsoberfläche des Heizelements zwischen dem abgeschrägten Abschnitt und der Lagerposition des O-Rings vorgesehen ist, das Heizelement gelichmäßig während des Zusammenbaus des Heizapparats eingesteckt werden, so dass die Zusammenbau-Eigenschaften verbessert werden können.
Gemäß einer nicht beanspruchten Ausführungsform , da der Heizdraht, welcher innerhalb des Heizelements angeordnet ist, davon abseits zur axial inneren Seite von den entsprechenden Kontaktpositionen der zwei O-Ringe angeordnet ist, wenn das Heizelement in das Gehäuse eingesteckt wird, kann Wärmeausaustausch zu den O-Ringen unterdrückt werden, wenn Hitze durch den Heizdraht erzeugt wird. Daher kann die Verschlechterung der O-Ringe wegen der Hitze, welche durch den Heizdraht erzeugt wird, unterdrückt werden, und eine Leckage des Heizmediums von der Innenseite des Gehäuses kann für eine lange Zeit verhindert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung, da die Bodenplatte des Heizelements auf der axial inneren Seite bezüglich des abgeschrägten Abschnitts angeordnet ist, kann der abgeschrägte Abschnitt zusätzlich so bearbeitet werden, dass die Form des abgeschrägten Abschnitts oder der gesamten Länge des Rohrabschnitts angepasst werden kann. Ferner kann der Endabschnitt auf der Bodenplattenseite des Heizelements hohl ausgebildet werden, und ein Temperaturanstieg im Endabschnitt kann unterdrückt werden, wenn Wärme durch den Heizdraht erzeugt wird, so dass die Wärmebeständigkeit des Vorsprungsabschnitts des Gehäuses, welches den Endabschnitt lagert, reduziert werden kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung, da die Bodenplatte an die innere Wand des Rohrabschnitts angeschweißt ist, um den Endabschnitt des Rohrabschnitts abzudichten, kann Zunder auf der Außenseite des Rohrabschnitts reduziert werden, und eine Verbindungsposition auf der äußeren Seite des Rohrabschnitts kann beseitigt werden. Luftdichtigkeit am Vorsprungsabschnitt, wenn das Heizelement in das Gehäuse eingesteckt wird, kann verbessert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Kühlwasser, welches für das Klimaanlagensystem eines Fahrzeugs verwendet wird, durch den Heizapparat aufgeheizt werden. Dementsprechend ist es möglich, einen Heizapparat, welcher für Hybridfahrzeuge und elektrische Fahrzeuge geeignet ist, zur Verfügung zu stellen, und welcher mit der einfachen Anordnung gute Zusammenbaueigenschaften und eine hohe Wärmeaustauscheffizienz besitzt.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht, welche das Erscheinungsbild des Heizapparats gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine laterale Schnittansicht des Heizapparats in einem Einsteckabschnitt eines Heizdraht-Heizers aus 1.
3 ist eine laterale Schnittansicht, welche die interne Struktur des Heizdraht-Heizers in 1 zeigt.
4 ist eine vergrößerte Ansicht, welche die Form eines Endabschnitts des Heizdraht-Heizers in 1 zeigt.
5 ist eine vergrößerte Schnittansicht, welche die interne Struktur eines Endabschnitts des Heizdraht-Heizers in 1 zeigt.

Modus, um die Erfindung auszuführen
Ein Heizapparat gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Verwendung der 1 bis 3 beschrieben.
1 ist eine perspektivische Ansicht, welche das Erscheinungsbild eines Heizapparats gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Wie in 1 gezeigt, beinhaltet ein Heizapparat 1 zwei säulenförmige Heizdraht-Heizer 2 (Heizelemente), und ein Gehäuse 3, welches die Heizdraht-Heizer 2 beinhaltet.
Der Heizapparat 1 ist in einem Fahrzeug, so wie einem Hybridfahrzeug und einem elektrischen Fahrzeug, montiert, und wird zum Aufheizen eines Heizmediums so wie einem Kältemittel, welches in einem Kältemittelkreislauf eines Klimaanlagensystems eines Fahrzeugs zirkuliert, als eine Hilfswärmequelle, welche Wärme so zur Verfügung stellt, dass unnütze Abwärme eines Motors (einer Hitzequelle) im Falle eines Hybridfahrzeugs kompensiert wird, und als eine alternative Wärmequelle, welche Hitze anstatt eines nicht existierenden Motors im Falle eines elektrischen Automobils liefert.
Genauer gesagt ist im Falle des Hybridfahrzeugs der Heizapparat 1 in einem Kühlwasserkreislauf des Motors zwischengeschaltet, und kann LLC (Kühlwasser, Anti-Gefrier-Lösung), welche im Kühlwasserkreislauf als Heizmedium zirkuliert, einbringen, und LLC durch die Heizdrahtheizer 2 erhitzen. Der Kühlwasserkreislauf ist im Klimaanlagensystem des Fahrzeugs vorgesehen. Die Hitze des LLC, welches im Motor und Heizapparat 1 erhitzt wird, wird zum Aufheizen des Kältemittels, welches im Kältemittelkreislauf zirkuliert, welcher im oben genannten Klimaanlagensystem vorgesehen ist, verwendet, sodass ein Innenraum eines Fahrzeuges gekühlt und erwärmt werden kann.
Andererseits ist im Falle des elektrischen Fahrzeugs der Heizapparat 1 im Kältemittelkreislauf, in welchem das Kühlmittel zirkuliert, zwischengeschaltet, und kann das Kältemittel als das Heizmedium einführen und das Kältemittel durch die Heizdrahtheizer 2 aufheizen. Der Kältemittelkreislauf ist im Klimaanlagensystem des Fahrzeugs ähnlich zum oben genannten Hybridfahrzeug vorgesehen, und ein Innenraum eines Fahrzeugs kann durch die Hitze des Kältemittels, welches im Heizapparat 1 aufgeheizt wird, gekühlt und aufgeheizt werden. Eine Konfiguration kann ferner angewendet werden, in welcher Wasser als Heizmedium eingeführt wird, das Wasser durch die Heizdrahtheizer 2 aufgeheizt wird, um warmes Wasser zu werden, und das warme Wasser als Wärmequelle zum Aufheizen eines Kältemittels oder Ähnlichem, welches einem Heizkreislauf der Klimaanlage eines Autos zirkuliert, als eine alternative Wärmequelle des Motors verwendet werden kann.
Darüber hinaus, in einem der Fälle des Hybridautomobils und des elektrischen Automobils, kann der Heizapparat 1 zusammen mit einem nicht dargestellten Heizkern in einem Heizkreislauf zur Verfügung gestellt werden, in welchem eine Anti-Gefrier-Lösung zirkuliert, und der Heizapparat 1 kann als eine der Wärmequellen für die Anti-Gefrier-Lösung verwendet werden, um Luft, welche durch den Heizkern aufgeheizt wurde, zu blasen.
Wie in 1 gezeigt, ist das Gehäuse 3 in einer rechteckigen Parallel-Rohrleitungs-Kastenform, welche einen Freiraum darin besitzt, ausgebildet, und zwei Löcher 30 zum Einstecken der Heizdrahtheizer 2 sind in einer Seitenoberfläche in einem vertikalen Abstand ausgeführt. Ein Einlassabschnitt 32 und ein Auslassabschnitt 33 für Kühlwasser sind ferner in einer oberen Oberfläche des Gehäuses 3 vorgesehen.
Ein Trennabschnitt 35, welcher sich vertikal in einem Zwischenabschnitt in einer rechten und linken Richtung in 1 erstreckt und den Freiraum im Gehäuse 3 in rechte und linke Seiten unterteilt, ist im Gehäuse 3 vorgesehen. Löcher, in welche die Heizdrahtheizer 2 eingesteckt werden können, sind im Trennabschnitt 35 ausgebildet. Der Trennabschnitt 35 ist ferner so ausgebildet, dass die rechten und linken Freiräume im Gehäuse 3 miteinander unter den zwei Heizdrahtheizern 2 kommunizieren können.
2 ist eine laterale Schnittansicht des Heizapparats 1 in einem Einsteckabschnitt des Heizdrahtheizers 2.
Wie in 2 gezeigt, sind die rechten und linken Weiten des Gehäuses 3 so ausgewählt, dass sie geringfügig größer sind als die Länge des Heizdrahtheizers 2.
Das Loch 30 zum Einstecken des Heizdrahtheizers 2, welche im Gehäuse 3 vorgesehen sind, geht durch das Gehäuse 3 in der rechten und linken Richtung hindurch. Eine Stufe 40 ist auf einem Kantenabschnitt des Lochs 30 vorgesehen, um den Durchmesser des Lochs kleiner zu machen als den äußeren Durchmesser des Heizdrahtheizers 2. Der Heizdrahtheizer 2 kann in das Loch 30 von einer Seite, welche die Stufe 40 nicht besitzt, eingesteckt werden, und wird positioniert dadurch, dass er in das Gehäuse 3 eingesteckt wird, bis sein distales Ende in Kontakt mit der Stufe 40 kommt.
Vorsprungsabschnitte 42 und 43, in welche ein vorderer Endabschnitt und ein hinterer Endabschnitt des Heizdrahtheizers 2 eingesteckt werden, sind im Gehäuse 3 ausgebildet. Ringförmige Vertiefungen 47 sind in inneren Umfangswänden der Vorsprungsabschnitte 42 und 43 vorgesehen, und O-Ringe 50 sind jeweils in die Vertiefungen 47 eingesteckt.
Wenn der Heizdrahtheizer 2 vollständig in das Gehäuse 3 eingesteckt ist, bis er mit der Stufe 40 in Kontakt steht, sind der vordere Endabschnitt und der hintere Endabschnitt des Heizdrahtheizers 2 durch die O-Ringe 50 gelagert, welche in den Vorsprungsabschnitten 42 und 43 gehalten werden.
Eine Lücke 45 (ein Heizmediumdurchlass) ist zwischen beiden O-Ringen 50, welche in den Vorsprungsabschnitten 42 und 43 gehalten werden, innerhalb des Gehäuses 3 so ausgebildet, dass ein Fluss von Kühlwasser entlang einer äußeren Umfangswand des Heizdrahtheizers 2 möglich ist. Die Lücke 45 bildet einen Abschnitt des Freiraums im Gehäuse aus, und kommuniziert mit dem Freiraum im Gehäuse 3 oberhalb und unterhalb des Heizdrahtheizers 2. Die Lücke 45 ist mit einer kleinen Breite so ausgebildet, dass das Heizmedium, welches zwischen der Lücke 45 durchgeht, durch eine Position so nahe wie möglich an der äußeren Umfangswand des Heizdrahtheizers 2 geht. Ferner ist die Lücke 45 durch den Trennabschnitt 35 in rechte und linke Seiten unterteilt.
Wie in 3 gezeigt, ist der Heizdrahtheizer 2 durch Einstecken eines um eine Spule gewickelten Heizdrahts 52, wie eines Nickel-Chrom-Drahts, in ein bodenzylindrisches Metallrohr 51 (einen Rohrabschnitt), dem Füllen des Metallrohrs 51 mit einem wärmeresistenten Isoliermaterial, welches hohe elektrische Isolation und Wärmeleitfähigkeit in einer Druckatmosphäre besitzt, und dem Einbinden des Heizdrahts 52 ausgebildet. Beispiele für wärmeresistente Isoliermaterialien beinhalten Magnesiumoxid, und ein Körper des Heizdrahtheizers 2, einschließlich des wärmeresistenten Isoliermaterials und des Metallrohrs 51 haben eine Wärmeresistenztemperatur von ungefähr 1100°C. Ferner ist das Metallrohr 51 aus Metall, wie rostfreiem Stahl, welcher Anti-Rost-Eigenschaften besitzt, ausgebildet.
Die Anschlüsse 54, welche mit dem Heizdraht 52 verbunden sind und nach außen an distalen Enden herauszeigen, sind an einem Ende des Metallrohrs 51 ausgebildet. Die entsprechenden Anschlüsse 54 von jedem der Heizdrahtheizer 2 sind mit einem externen Stromaggregat 56 elektrisch verbunden.
Das Stromaggregat 56 ist elektrisch mit einer externen elektronischen Steuereinheit (ECU) 58 verbunden, welche ein Fahrzeug umfassend steuert. Die ECU 58 ermöglicht Elektrifizierungssteuerung, um Strom individuell an jeden der beiden Anschlüsse 54 von jedem der beiden Heizdrahtheizer 2 über das Stromaggregat 56 zu leiten.
In der vorliegenden Ausführungsform sind abgeschrägte Abschnitte 60 von ungefähr einigen mm insbesondere an beiden Endabschnitten des Metallrohrs 51 ausgebildet, das heißt, an beiden Endabschnitten des Heizdrahtheizers 2.
Darüber hinaus ist ein abgerundeter Abschnitt 61 auf einer äußeren Umfangsoberfläche des Heizdrahtheizers 2 zwischen dem abgeschrägten Abschnitt 60 auf einer in Einsteckrichtung distalen Endseite und einer Lagerpositon des O-Ringes 60 vorgesehen.
Genauer gesagt, wie in 4 gezeigt, ist der abgeschrägte Abschnitt 60 an einem Endabschnitt der distalen Endseite in Einsteckrichtung des Heizdrahtheizers 2 an einer Position, welche näher an der Mitte ist als der innere Durchmesser des O-Rings 50 vor dem Einstecken des Heizdrahtheizers, ausgebildet, und der abgerundete Abschnitt 61 ist kontinuierlich vom abgeschrägten Abschnitt 60 in einer Richtung hin zur Lagerposition des O-Rings 50 nach dem Einstecken des Heizdrahtheizers 2 ausgebildet.
Ferner ist der Heizdraht 52 innerhalb des Heizdrahtheizers 2 nur innerhalb eines Bereiches abseits abseits installiert, zur axial nach innen gerichteten Seite, von Positionen, in denen zwei O-Ringe 50 in Kontakt stehen, wenn der Heizdrahtheizer 2 in das Gehäuse 3 eingesteckt wird.
5 ist eine vergrößerte Schnittansicht, welche die interne Struktur eines Endabschnitts des Heizdrahtheizers 2 darstellt. Die Zeichnung zeigt die Struktur eines Endabschnitts gegenüber der Seite, wo die Anschlüsse 54 aus beiden Endabschnitten des Heizdrahtheizers 2 hervorstehen.
Wie in 5 gezeigt, ist im Endabschnitt gegenüber der Seite, wo die Anschlüsse 54 des Heizdrahtheizers 2 hervorstehen, eine Bodenplatte 65 an das zylindrische Metallrohr 51 angeschweißt, so dass sie den Endabschnitt abdichtet.
Die Bodenplatte 65 ist in einer Scheibenform ausgebildet, und ein Flanschabschnitt 66 ist dadurch ausgebildet, dass ein äußerer Umfangsabschnitt um, zum Beispiel, ungefähr einige cm rechtwinklig über der gesamten Umfangsfläche gebogen wird.
Die Bodenplatte 65 ist auf der axial inneren Seite (näher am Heizdraht 52) bezüglich des abgeschrägten Abschnitts 60 auf dem Endabschnitt des Heizdrahtheizers 2 angeordnet. Der Flanschabschnitt 66 ist auf der äußeren Seite angeordnet, und ein distaler Endabschnitt 66a des Flanschabschnitts 66 und eine innere Wand 51a des Metallrohrs 51 sind entlang der gesamten Außenfläche miteinander verschweißt.
Wegen der oben genannten Konfiguration fließt im Heizapparat 1 der vorliegenden Ausführungsform, wenn Kühlwasser dazu bewegt wird, in den Einlassabschnitt 32 zu fließen, das Kühlwasser abwärts durch die lateralen Seiten des Heizdrahtheizers 2, bewegt sich in die rechte und linke Richtung von der Seite des Einlassabschnittes 32 zur Seite des Auslassabschnitts 33 in einen unteren Abschnitt innerhalb des Gehäuses 3, und bewegt sich weiter nach oben, während es durch die lateralen Seiten des Heizdrahtheizers 2 durchfließt, um vom Auslassabschnitt 33 ausgelassen zu werden, wie durch einen abwechselnd lang und zweimal kurz gestrichelten Pfeil in 1 angezeigt ist.
Wenn das Kühlwasser in den Heizapparat 1 eingeführt wird und durch die laterale Seite des Heizdrahtheizers 2 wie oben beschrieben fließt, fließt das Kühlwasser durch die Lücke 45, welche der äußeren Außenwand des Heizdrahtheizers 2 gegenüberliegt. Daher dann das Kühlwasser durch die Hitze, welche vom Heizdraht 52 erzeugt wird, aufgeheizt werden, indem Elektrizität an den Heizdraht 52 des Heizdrahtheizers 2 von der Stromaggregat 56 geliefert wird.
Da die vorliegende Ausführungsform eine Struktur benutzt, in welcher das Kühlwasser mit der äußere Umfangswand des Heizdrahtheizers 2 direkt in Kontakt steht, ist die Wärmetauscheffizienz hoch. Ferner können die Größe und das Gewicht des Heizapparats 1 klein gehalten werden, und der Heizapparat 1, welcher passend im Fahrzeug montiert ist, kann erhalten werden.
Ferner kann, da die O-Ringe 50 im Einsteckabschnitt des Heizdrahtheizers 2 in der vorliegenden Ausführungsform benutzt werden, Leckage des Kühlwassers von der Innenseite des Gehäuses 3 durch die einfache und kompakte Struktur verhindert werden.
Darüber hinaus kann der Heizapparat 1 dadurch zusammengebaut werden, dass die O-Ringe 50 in die Rillen 47 des Gehäuses 3 eingepasst werden, und dass die Heizdrahtheizer 2 so eingesteckt werden, dass gute Zusammenbau-Eigenschaften für den Heizapparat 1 erhalten werden können.
Zum Beispiel können, verglichen mit einer Struktur, in welcher ein Flansch auf dem Heizdrahtheizer 2 vorgesehen ist und der Flansch und das Gehäuse 3 mit einem Bolzen oder ähnlichem fixiert sind, die Zusammenbau-Eigenschaften verbessert werden, und der gesamte Heizapparat 1 kann kompakt ausgebildet werden und in der vorliegenden Ausführungsform im Gewicht verringert werden.
In der vorliegenden Ausführungsform sind der abgeschrägte Abschnitt 60 und der abgerundete Abschnitt 61 auf dem Endabschnitt auf der in Einsteckrichtung distalen Frontseite des Heizdrahtheizers 2 ausgebildet. Daher kann, wenn der Heizdrahtheizer 2 in das Gehäuse 3 eingesteckt wird, der distale Endabschnitt des Heizdrahtheizers 2 gleichmäßig eingesteckt werden, ohne dabei durch die O-Ringe 50 erfasst zu werden, wobei die Beschädigung der O-Ringe 50 verhindert wird. Wie oben beschrieben können die Zusammenbau-Eigenschaften im Heizapparat 1 der vorliegenden Erfindung weiter verbessert werden, indem es schwierig gestaltet wird, eine Beschädigung der Komponenten während des Zusammenbaus zu verursachen.
Ferner ist der Heizdraht 52 innerhalb des Heizdrahtheizers 2 nur bis zu einer Position, die nach innen abseits der Abschnitte, wo die O-Ringe 50 in Kontakt stehen, angeordnet ist, so dass ein Abstand zwischen dem Heizdraht 52 und dem O-Ring 50 nach dem Zusammenbau sichergestellt werden kann. Dementsprechend kann die Verschlechterung der O-Ringe 50 wegen der Hitze vom Heizdraht 52 unterdrückt werden.
Dementsprechend können in der vorliegenden Ausführungsform die Beschädigung oder die Verschlechterung der O-Ringe 50 durch die einfache Konfiguration verhindert werden, und Leckage des Kühlwassers von der Innenseite des Gehäuses 3 zur Außenseite kann für einen langen Zeitraum verhindert werden.
Ferner, da die Bodenplatte 65, welche den Endabschnitt des Metallrohrs 51 des Heizdrahtheizers 2 abdichtet, auf der axial inneren Seite bezogen auf den abgeschrägten Abschnitt 60 angeordnet ist, kann ein zusätzliches Verarbeiten des Schneidens des Endabschnittes des Metallrohrs 51 nach dem Schweißen der Bodenplatte 65 vorgenommen werden. Daher kann der abgeschrägte Abschnitt 60 durch Schneiden des Endabschnittes des Metallrohrs 51 nach dem Schweißen der Bodenplatte 65 ausgebildet werden, und die Gesamtlänge des Metallrohrs 51 kann angepasst werden, so dass die Form des abgeschrägten Abschnitts 60 des Metallrohrs 51 und die Gesamtlänge akkurat festgelegt werden können. Ferner kann in der vorliegenden Ausführungsform der Endabschnitt des Metallrohrs 51 flach ausgebildet werden, ohne den geschweißten Abschnitt der Bodenplatte 65 zu schneiden, so dass der Endabschnitt des Heizdrahtheizers 2 zusätzlich in einer gegebenen gleichmäßigen Form verarbeitet werden kann, wobei Luftdichtigkeit innerhalb des Heizdrahtheizers 2 aufrechterhalten wird.
Weiterhin, da die Bodenplatte 65 auf der axial inneren Seite bezogen auf den abgeschrägten Abschnitt 60 angeordnet ist, hat der Endabschnitt des Heizdrahtheizers 2 eine Hohlstruktur, so dass eine Temperaturerhöhung im Endabschnitt während des Betriebes des Heizdrahtheizers 2 unterdrückt wird. Dementsprechend kann die Wärmebeständigkeit des Vorsprungsabschnitts 42 des Gehäuses 3, welcher als ein Abschnitt dient, welcher den Endabschnitt des Heizdrahtheizers 2 lagert, reduziert werden, und der Grad an Gestaltungsfreiheit eines Materials oder Ähnlichem kann verbessert werden.
Ferner kann, da die Bodenplatte 65 an der inneren Wand 51a des Metallrohrs 51 angeschweißt ist, Schweißzunder auf der äußeren Seite des Metallrohrs 51 reduziert werden, und eine Verbindungsposition auf der äußeren Seite des Metallrohrs 51 kann beseitigt werden. Luftdichtigkeit am Vorsprungsabschnitt 42 kann, wenn der Heizdrahtheizer 2 in das Gehäuse 3 eingesteckt wird, verbessert werden.
Es ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben genannte Ausführungsform beschränkt ist. Zum Beispiel kann mindestens eine der Konfigurationen, in welchen der abgeschrägte Abschnitt 60 auf dem Endabschnitt in in Einsteckrichtung distalen Endseite des Heizdrahtheizers 2 vorgesehen ist, und die Konfiguration, in welcher der Heizdraht 52 innerhalb des Heizdrahtheizers 2 an der Position, welche nach innen abseits von Abschnitten, wo O-Ringe 50 in Kontakt sind, angeordnet ist, wenn der Heizdrahtheizer 2 in das Gehäuse 3 eingesteckt wird, benutzt werden.
Ferner sind in der oben genannten Ausführungsform, beide Endabschnitte des Heizdrahtheizers 2 jeweils durch die O-Ringe 50 gelagert. Jedoch wird, wenn das Gehäuse 3 so beschaffen ist, dass die Löcher 30 auf der in Einsteckrichtung distalen Endseite des Heizdrahtheizers 2 geschlossen sind, der O-Ring 50 in der in Einsteckrichtung distalen Endseite von den beiden O-Ringen 50 nicht mehr notwendig. Selbst in diesem Fall kann durch Ausbilden des abgeschrägten Abschnitts 60 und des abgerundeten Abschnitts 61 auf dem Endabschnitt auf der in Einsteckrichtung distalen Endseite des Heizdrahtheizers 2, wie in der oben genannten Ausführungsform, Beschädigung des verbleibenden O-Rings 50 während des Zusammenbaus verhindert werden.
Ferner wird in der oben genannten Ausführungsform der Heizdrahtheizer 2 von der Seite, wo die Anschlüsse 54 hervorstehen, in das Gehäuse 3 eingesteckt. Jedoch, wenn der Heizdrahtheizer 2 von einer Seite, welche der Seite, auf der die Anschlüsse 54 herausstehen, gegenüberliegt, in das Gehäuse 3 eingesteckt wird, das heißt, einer Seite, welche durch die Bodenplatte 65 abgedichtet ist, ist die Bodenplatte 65 auf der axial inneren Seite mit Bezug auf den abgeschrägten Abschnitt 60, wie oben beschrieben, angeordnet, und der Endabschnitt des Metallrohrs 51 ist zusätzlich so verarbeitet, dass er den Endabschnitt des Heizdrahtheizers 2 in einer gleichmäßigen Form ausbildet. Dementsprechend ist es möglich, es schwieriger zu machen, eine Beschädigung des O-Rings 50 hervorzurufen, wenn der Heizdrahtheizer 2 in das Gehäuse 3 eingesteckt wird.
Es ist zu beachten, dass ein Heizelement, welches sich vom Heizdraht 52 unterscheidet, im Heizapparat der vorliegenden Erfindung angewendet werden kann. Ferner kann ein von Wasser verschiedenes Fluid als das Heizmedium benutzt werden. Jedoch können durch Benutzung des billigen und vielseitigen Heizdrahtheizers 2 die Herstellkosten des Heizapparats 1 reduziert werden. Ferner, da der vielseitige Heizdrahtheizer 2 generell weit verbreitet ist und eine hohe Verlässlichkeit besitzt, kann die Verlässlichkeit des Heizapparats 1 vorteilhaft verbessert werden.
Weiterhin können durch Einbau des Heizapparats 1 der vorliegenden Erfindung in das Fahrzeug-Klimaanlagensystem eines Hybridautomobils oder eines Elektroautomobils die Zusammenbau-Eigenschaften des Kühlwasserkreislaufs, des Kältemittelkreislaufs und des Klimaanalgensystems, wo die Kreisläufe vorgesehen sind, und dementsprechend, des oben genannte Fahrzeugs, in dem das Klimaanlagensystem montiert ist, vorteilhafterweise verbessert werden, und die Herstellkosten können ferner vorteilhafterweise reduziert werden. Natürlich kann der Heizapparat 1 nicht nur in das oben genannte Fahrzeug eingebaut werden, sondern ferner als Wärmequelle für andere Verwendungen benutzt werden.
Bezugszeichenliste

1: Heizapparat
2: Heizdrahtheizer (Heizelement)
3: Gehäuse
42, 43: Vorsprungsabschnitt
45: Lücke (Heizmediumsdurchlass)
50: O-Ring
51: Metallrohr (Rohrabschnitt)
52: Heizdraht
60: abgeschrägter Abschnitt
62: abgerundeter Abschnitt
65: Bodenplatte

Claims

Heizapparat (1), welcher durch Einstecken eines säulenförmigen Heizelements (2) in ein Loch (30), welches in einem Gehäuse (3) vorgesehen ist, zusammengebaut wird, und ein Heizmedium, welches durch einen Einlassabschnitt (32) in das Gehäuse eingeführt wird, aufheizt, wobei das Heizelement (2) einen zylindrischen Rohrabschnitt (51) beinhaltet, wo ein abgeschrägter Abschnitt (60) auf mindestens einem Endabschnitt ausgebildet ist, einen Heizdraht (52), welcher innerhalb des Rohrabschnitts (51) ausgebildet ist, und eine Bodenplatte (65), welche einen Endabschnitt auf der Seite des abgeschrägten Abschnitts (60) des Rohrabschnitts (51) abdichtet, wobei der Endabschnitt in einem Vorsprungsabschnitt (42, 43), welcher im Gehäuse (3) vorgesehen ist, eingesteckt ist, und durch einen O-Ring (50) gelagert ist, welcher zwischen einer inneren Umfangswand des Vorsprungsabschnitts (42, 43) und einer äußeren Umfangswand des Heizelements (2) angeordnet ist, wobei ein Heizmediumdurchlass (45) zum Durchlassen des Heizmediums entlang einer äußeren Umfangsoberfläche des Heizelements (2) auf einer inneren Seite des O-Rings (50) innerhalb des Gehäuses (3) ausgebildet ist, und die Bodenplatte (65) auf einer axial inneren Seite des Rohrabschnitts (51) mit Bezug auf den abgeschrägten Abschnitt (60) ausgebildet ist.
Heizapparat gemäß Anspruch 1, wobei die Bodenplatte (65) an die innere Wand des Rohrabschnitts (51) angeschweißt ist, um den Endabschnitt des Rohrabschnitts (51) abzudichten.
Heizapparat gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Heizapparat (1) in einem Fahrzeug montiert ist, und das Heizmedium Kühlwasser ist, welches für ein Klimaanlagensystem des Fahrzeugs verwendet wird.