JP2008025907A

JP2008025907A - 加熱装置

Info

Publication number: JP2008025907A
Application number: JP2006198627A
Authority: JP
Inventors: Torahide Takahashi; 寅秀高橋; Hiroki Yoshioka; 宏起吉岡
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2006-07-20
Filing date: 2006-07-20
Publication date: 2008-02-07

Abstract

【課題】流体を効率良く加熱することができる加熱装置を提供する。
【解決手段】第１の流入口３に連通する第２の流入口７、第１の流出口４に連通する第２の流出口８、第２の流入口７から第２の流出口８へ流体を案内する流路９及び流路９に配設されたシーズヒータ１０を有する加熱部５を、相互に並列配置して設けた。これにより、第１の流入口３に流入した流体を、複数の加熱部５に分岐させて、それぞれの加熱部５で加熱できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、シーズヒータを備える加熱装置に関する。

従来、例えば電気自動車の暖房装置の熱源として、タンク内にシーズヒータが配設された構成の加熱装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。

このような加熱装置として、タンク内に形成された流路に沿ってシーズヒータが配設された構造のものが知られている。この加熱装置では、タンクに供給される流体をシーズヒータによって加熱し、その加熱した流体を排出する。そして、暖房装置では、その加熱された流体によって空気を暖め、暖めた空気を車室内に供給するようになっている。

このようなシーズヒータを備える加熱装置の発熱量を上げるには、シーズヒータの長さを長くするという方法がある。
特開平１１−２４５６５５号公報

しかしながら、加熱装置の発熱量を上げるためにシーズヒータの長さを長くした場合、タンク内の流路の下流部においては、流路の上流部で既に加熱されて温度上昇した流体を加熱することになるので、流体の温度上昇が低く加熱効率が低下してしまうという問題がある。

そこで、本発明は、流体を効率良く加熱することができる加熱装置を提供することを目的とする。

本発明の加熱装置は、単一の第１の流入口と、単一の第１の流出口と、前記第１の流入口に連通する第２の流入口、前記第１の流出口に連通する第２の流出口、前記第２の流入口から前記第２の流出口へ流体を案内する流路及び前記流路に配設されたシーズヒータを有し、相互に並列配置された複数の加熱部と、を備えることを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、第１の流入口に流入した流体を複数の加熱部に分岐させて、それぞれの加熱部で加熱できるので、流体を効率良く加熱することができる。

［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態を図１ないし図３に基づいて説明する。図１は、本実施形態の加熱装置を示す縦断正面図、図２は、本実施形態の一方の加熱部の流路が閉じられた状態の加熱装置を説明するための縦断正面図である。なお、図中の矢印は、流体の流れを概略的に示している。

図１及び図２に示すように、加熱装置１は、相互に並列配置された２つの加熱部５と、これら加熱部５の下端に連設された単一の第１の流入口３と、加熱部５の上端に連設された単一の第１の流出口４と、を備えている。この加熱装置１は、概略的には、第１の流入口３から加熱部５に流入した流体を、複数の加熱部５に分岐させて、それら加熱部５によって加熱した後、第２の排出口から排出するものである。加熱装置１は、例えば自動車の暖房装置に熱源として設けられる。

ここで、自動車の暖房装置は、加熱装置１で暖めた流体をポンプの動作によってヒータコア（いずれも図示せず）に供給し、ヒータコアにおいて流体の熱によって空気を暖め、その暖めた空気を車室内に供給する構成のものである。空気を暖めた後の流体は、ポンプの動作によって再び加熱装置１に供給されるようになっている。流体としては、液体である例えばＬＬＣ（ロングライフクーラント）が用いられる。このような暖房装置は、例えば、電気自動車のメイン暖房用や、ディーゼルエンジン車などの補助暖房用等として用いられる。

次に、加熱装置１の各部を詳細に説明する。

第１の流入口３と第１の流出口４とは、共にパイプ状に形成されている。

加熱部５同士は、左右対称に形成されている。加熱部５は、中空状の収納ケース６を備えている。ここで、本実施形態では、単一の中空状のケース２にその内部を左右二つの空間に区画する隔壁２ａが設けられることで、ケース２に２つの収納ケース６が形成されている。収納ケース６の下端部には、収納ケース６と第１の流入口３とを連通する第２の流入口７が設けられている一方、収納ケース６の上端部には、収納ケース６と第１の流出口４とを連通する第２の流出口８が設けられている。これら第２の流入口７と第２の流出口８とは、共にＬ字パイプ状に形成されている。

収納ケース６の内部には、第２の流入口７から第２の流出口８へ流体を案内する流路９が形成されている。この流路９は、上流から下流に向うにしたがい位置が高くなる直線状の上昇流路である。本実施形態では、流路９同士が相互に平行になる配置で加熱部５同士が並列配置されている。

収納ケース６の内部、即ち、流路９には、シーズヒータ１０が配設されている。シーズヒータ１０は、コイル状に形成されていると共に、その両端部には、リード端子１１が接続されている。このリード端子１１は、収納ケース６の壁を貫通している。シーズヒータ１０同士は、同一外径、同一巻回ピッチである。シーズヒータ１０は、詳しくは、コイル状のニクロム線等の発熱体が保護管の内部に挿入されると共に、それら発熱体と保護管との間に耐熱性絶縁体が充填された構成となっている。シーズヒータ１０では、リード端子１１を介して車両電源（図示せず）から供給される電力により発熱体が発熱する。

これらシーズヒータ１０は、相互に発熱能力が同じであっても、異なっていても良いが、相互のシーズヒータ１０の発熱能力が異なる方が、流体に対しての加熱制御をより細かく行なうことができる。例えば、両方のシーズヒータ１０の発熱能力の総計を１０ｋｗとする場合、両方のシーズヒータ１０の発熱能力が共に５ｋｗの場合には、各シーズヒータ１０のＯＮ，ＯＦＦの組み合わせによる加熱装置１全体の発熱量は、５ｋｗ，１０ｋｗの２通りである。これに対して、一方のシーズヒータ１０の発熱能力が例えば７ｋｗで他方のシーズヒータ１０の発熱能力が３ｋｗである場合には、各シーズヒータ１０のＯＮ，ＯＦＦの組み合わせによる加熱装置１全体の発熱量は、３ｋｗ，７ｋｗ，１０ｋｗの３通りになり、選択できる発熱量の種類が増える。

また、加熱装置１には、シーズヒータ１０よりも下流に弁装置１２が設けられている。具体的には、弁装置１２は、一対の第２の流出口８の下流端部に亘って設けられている。弁装置１２は、例えば周知の電磁弁であり、第２の流出口８毎に設けられた弁体（図示せず）を駆動して、各第２の流出口８を個別に開閉する構成となっている。

また、加熱装置１には、温度センサ１３が設けられている。温度センサ１３は、第１の流出口４に配設されており、第２の流出口８から流出した流体の温度を計測し、その温度を出力する。

図３は、加熱装置１の電装系を示すブロック図である。図３に示すように、加熱装置１は、制御部１４を備えている。制御部１４には、シーズヒータ１０、温度センサ１３が接続されている。これにより、制御部１４は、シーズヒータ１０を個別に制御可能であると共に、温度センサ１３から送信される温度データを受信可能となっている。また、制御部１４は、暖房装置に設けられた主制御部（図示せず）に接続されており、その主制御部から流体の目標温度を含む加熱命令を受信可能となっている。即ち、制御部１４は、流体の目標温度を取得する取得手段として機能する。

このような構成において、弁装置１２が各加熱部５の流路９を開いている場合、第１の流入口３に流入した流体は、第１の流入口３から各加熱部５の第２の流入口７を介して各収納ケース６内へ分岐する。そして、流体は、それぞれ流路９、第２の流出口８を経て、第１の流出口４で再び合流し、流出口４から流出する。そして、この流れの過程で、制御部１４に駆動制御される各加熱部５のシーズヒータ１０によって流体が加熱される。

制御部１４は、暖房装置の主制御部から加熱命令を受信すると、その加熱命令に応じて、温度センサ１３が計測する流体の温度が目標温度になるように各シーズヒータ１０を個別にＯＮ，ＯＦＦによる駆動制御をする。

詳しくは、制御部１４は、当該装置１の始動時においては、温度センサ１３が計測する流体の温度が規定温度に達成するまで全てのシーズヒータ１０を駆動する。ここで、規定温度は、流体の目標温度と同じであっても良いし、予め設定された温度であっても良い。規定温度が予め設定されている場合には、目標温度が規定温度よりも高いときにのみ上記制御がなされる。そして、流体の温度が規定温度を超えると、制御部１４は、目標温度に応じてシーズヒータ１０を個別に駆動制御する（能力制御運転）。このとき、制御部１４は、一方の加熱部５のシーズヒータ１０のみを駆動する場合には、シーズヒータ１０を駆動しない他方の加熱部５の流路９を、弁装置１２を駆動して閉じる（図２）。なお、図２は、右側の加熱部５の流路９が開かれ左側の加熱部５の流路９が閉じられた状態が示されている。

以上説明したように、本実施形態では、第１の流入口３に流入した流体を２つの加熱部５に分岐させて、それぞれの加熱部５のシーズヒータ１０で加熱できるので、例えば複数の加熱部５を直列に連設した場合に比べて、流体を効率良く加熱することができる。

また、本実施形態では、シーズヒータ１０よりも下流に配設され各流路９を個別に開閉する弁装置１２を備えることにより、図２に示すように、弁装置１２によって流路９が閉じられても、その流路９の上流部では、第１の流入口３との間で流体の出入りがある。したがって、ヒータコアから第１の流入口３に流入する流体が暖かい場合、弁装置１２によって閉じられた流路９内の温度が低下することを抑制することができる。

また、本実施形態では、制御部１４は、温度センサ１３が計測する流体の温度が目標温度に基づく目標温度になるように各シーズヒータ１０を個別に駆動制御し、当該装置１の始動時においては、温度センサ１３が計測する流体の温度が規定温度に達成するまで全てのシーズヒータ１０を駆動する。したがって、加熱装置１の始動時に流体が冷えている場合、その流体の温度を効率良く上昇させることができる。

また、本実施形態では、流路９は、上流から下流に向うにしたがい位置が高くなる上昇流路である。したがって、加熱装置１の加熱対象流体が液体の場合、流路９に空気が混入しても、その空気は、流路９に沿って上昇するので、流路９内に空気が停留することを抑制することができる。即ち、流路９内のエア抜きが自動的になされる。

また、２つのシーズヒータ１０の発熱能力が相互に異なるようにすることにより、２つのシーズヒータ１０の発熱能力が相互に同じ場合に比べて、より、選択できる発熱量の種類が増えるので、より細かな加熱制御を行なうことができる。

また、本実施形態では、流路９が並列に複数設けられているので、流路９が直列に設けられている場合に比べて、流路抵抗を低減することができる。

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態を図４に基づいて説明する。図４は、本実施形態の加熱装置１を示す縦断正面図である。

本実施形態では、加熱装置２１の第２の流入口２７と第２の流出口２８とが第１の実施形態に対して異なる。

本実施形態では、各第２の流入口２７同士は、相互にケース２２内で連通した状態で第１の流入口３に連通している。また、第２の流出口２８同士は、相互にケース２２内で連通した状態で第１の流出口４に連通している。かかる構造は、ケース２２の隔壁２２ａの上下端がケース２２の上下壁から離間して形成されていることと、第１の流入口３がケース２２の下壁を貫通して隔壁２２ａの下端に対向して設けられていることと、第１の流出口４がケース２２の上壁を貫通して隔壁２２ａの上端に対向して設けられていることとにより実現されている。

また、本実施形態では、第１の実施形態で説明した弁装置１２（図１参照）が設けられておらず、第１の流入口３、第１の流出口４、第２の流入口２７、第２の流出口２８及び流路９は、常に開放状態となっている。

以上の構成により、第１の流入口３に流入した流体は、各流路９に同じ量づつ分岐し、各流路９に同量の流体が流れる。そして、各流路９を流れた流体は、第１の流出口４で再び合流する。

以上説明した本実施形態では、第２の流入口２７同士は、相互にケース２２内で連通した状態で第１の流入口３に連通している一方、第２の流出口２８同士は、相互にケース２２内で連通した状態で第１の流出口４に連通していることにより、各流入口３，２７、流出口４，２８の構造を簡素化することができる。

また、本実施形態では、第１の流入口３、第１の流出口４、第２の流入口２７、第２の流出口２８及び流路９が常に開放状態となっていることにより、弁装置１２（図１参照）が不要であるので、加熱装置２１を簡素な構成とすることができる。

なお、本発明は、上記の各実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で他の実施形態を各種採用することができる。例えば、上記各実施形態では、加熱部５が２つ設けられた例を説明したが、加熱部５は、３つ以上であっても良い。

また、上記各実施形態では、温度センサ１３が第１の流出口４に配設された例を説明したが、温度センサ１３は、例えばヒータコアに設けられていても良い。

本発明の第１の実施形態の加熱装置を示す縦断正面図である。本発明の第１の実施形態の一方の加熱部の流路が閉じられた状態の加熱装置を説明するための縦断正面図である。本発明の第１の実施形態の加熱装置の電装系を示すブロック図である。本発明の第２の実施形態の加熱装置を示す縦断正面図である。

符号の説明

１加熱装置
３第１の流入口
４第１の流出口
５加熱部
７第２の流入口
８第２の流出口
９流路
１０シーズヒータ
１２弁装置
１３温度センサ
１４制御部（取得手段）
２１加熱装置
２２ケース
２７第２の流入口
２８第２の流出口

Claims

単一の第１の流入口（３）と、
単一の第１の流出口（４）と、
前記第１の流入口（３）に連通する第２の流入口（７，２７）、前記第１の流出口（４）に連通する第２の流出口（８，２８）、前記第２の流入口（７，２７）から前記第２の流出口（８，２８）へ流体を案内する流路（９）及び前記流路（９）に配設されたシーズヒータ（１０）を有し、相互に並列配置された複数の加熱部（５）と、
を備える加熱装置。
前記シーズヒータ（１０）よりも下流に配設され各前記流路（９）を個別に開閉する弁装置（１２）を備える請求項１に記載の加熱装置。
全ての前記流路（９）が形成されると共に前記第１の流入口（３）及び前記第１の流出口（４）が連設されたケース（２２）を備え、
前記第２の流入口（２７）同士は、相互に前記ケース（２２）内で連通した状態で前記第１の流入口（３）に連通しており、
前記第２の流出口（２８）同士は、相互に前記ケース（２２）内で連通した状態で前記第１の流出口（４）に連通している請求項１に記載の加熱装置。
前記第１の流入口（３）、前記第１の流出口（４）、前記第２の流入口（２７）、前記第２の流出口（２８）及び前記流路（９）は、常に開放状態である請求項１又は３に記載の加熱装置。
前記第２の流出口（８，２８）から流出した流体の温度を計測する温度センサ（１３）と、
流体の目標温度を取得する取得手段（１４）と、
前記温度センサ（１３）が計測する流体の温度が前記目標温度になるように各前記シーズヒータ（１０）を個別に駆動制御する制御部（１４）と、
を備え、
前記制御部（１４）は、当該装置の始動時においては、前記温度センサ（１３）が計測する流体の温度が規定温度に達成するまで全ての前記シーズヒータ（１０）を駆動する請求項１ないし４のいずれか一項に記載の加熱装置。
前記流路（９）は、上流から下流に向うにしたがい位置が高くなる上昇流路である請求項１ないし５のいずれか一項に記載の加熱装置。
各前記シーズヒータ（１０）は、相互に発熱能力が異なる請求項１ないし６のいずれか一項に記載の加熱装置。