JP2008089219A - 加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱装置において、装置の大型化を抑制しつつ、液体を加熱するための発熱容量を向上させる。
【解決手段】螺旋状に形成された螺旋部３ａを有する第１シーズヒータ３と、螺旋部３ａの内周側に配置された第２シーズヒータ４とをケース２の内部に収納し、第１シーズヒータ３および第２シーズヒータ４によって流体を加熱するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、シーズヒータにより液体を加熱する加熱装置に関する。

この種の従来技術として、円柱状の基体に外挿される螺旋状のシーズヒータと、このシーズヒータを収容するとともに軸方向の両端部に流入口および流出口を有する円筒状のケースと、を備えた装置がある（例えば、特許文献１参照）。

この従来技術では、流入口からケース内に流入した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流出口からケース外へ排出するようになっている。
特開２０００−１３０８４７号公報（段落番号００１０〜００１２、図１）

しかしながら、上述した従来技術では、液体を加熱するシーズヒータの発熱容量を向上させる場合、螺旋状のシーズヒータの大型化が必要なため、加熱装置が大型化してしまうという問題がある。

そこで、本発明は、加熱装置において、装置の大型化を抑制しつつ、液体を加熱するための発熱容量を向上させることを目的とする。

本発明は、流入口および流出口を有するケースと、螺旋状に形成された螺旋部を有し前記ケースに収容された第１シーズヒータと、前記螺旋部の内周側に配置された第２シーズヒータと、を備え、前記流入口から前記ケース内に流入した液体を前記第１シーズヒータおよび前記第２シーズヒータにより加熱して前記流出口から排出することを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、第１シーズヒータと、第２シーズヒータとを備えることにより、装置の大型化を抑制しつつ、液体を加熱するための発熱容量を向上させることができる。

[第１実施形態]
本発明の第１実施形態を図１および図２に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係る加熱装置を示す断面図、図２は、本実施形態の加熱装置に設けられる第２シーズヒータを示す断面図である。

図１に示すように、本実施形態の加熱装置１は、両端閉止の円筒状のケース２と、螺旋状の螺旋部３ａを有しケース２内に収納された第１シーズヒータ３と、ケース２内において第１シーズヒータ３の内周側に配置された第２シーズヒータ４と、を備えている。この加熱装置１は、例えば車両用暖房装置に設けられ、車両の内燃機関の冷却水の温度が低い場合、あるいは電気自動車などのように原動機（モータ）の排熱が少ない車両において、熱交換器の熱媒体（液体）を加熱するために用いられる。

ケース２は、円筒状のケース本体７と、このケース本体７の中心軸方向の一端を閉止した蓋部材５とを有している。ケース本体７の中心軸方向の他端部は、底部７ａにより閉止されている。

このケース２には、ケース２の内外を連通する流入口６および流出口８が設けられている。流入口６は、蓋部材５に設けられて、ケース２の中心軸方向に沿って延在している。流出口８は、ケース本体７の底部７ａに設けられ、ケース２の中心軸方向に沿って延在している。流出口８は、ケース２の中心軸を挟んで流入口６の反対側に配置されている。

第１シーズヒータ３は、蓋部材５に配設された端子９にその一端が接続されるとともに、底部７ａに配設された端子１０にその他端が接続されており、これらの端子９、１０を介して外部から給電されることによって発熱する。

図２に示すように、第２シーズヒータ４は、その外形形状が略円柱状に形成されている。第２シーズヒータ４は、絶縁材からなる円柱状の基体１１と、この基体１１の外周面に螺旋状に巻掛けられた螺旋状の電熱線１４と、基体１１および電熱線１４を収容したカバー１３と、有している。

電熱線１４は、例えばニクロム線によって構成されており、その一端が端子１５に接続され、その他端が基体１１の中心孔１６に挿通されるリード線１７を介して端子１８に接続されている。これらの端子１５、１８は、蓋部材５を介して外部へ突出している。

カバー１３は、円筒状に形成されている。このカバー１３は、例えばステンレスなどの金属製である。

第２シーズヒータ４には、基体１１の外周面とカバー１３の内周面とによって、電熱線１４を収容する孔１９が螺旋状に形成されている。この孔１９の内径は、電熱線１４の螺旋外径より大きく設定されている。そして、電熱線１４は、基体１１の外周面に接し、カバー１３の内周からは離隔しており、この状態で孔１９に粉状の絶縁体、例えばマグネシア（図示せず）が充填されている。この第２シーズヒータ４は、端子１５、１８を介して外部から給電されることにより、電熱線１４が発熱してカバー１３を介して放熱する。

このような構成の加熱装置１では、流入口６からケース２内に流入した液体は、ケース２の内部をケース２の一端部から端部へ流動し、流出口８から排出される。このとき、液体は、ケース２の内周面とカバー１３の外周面との間を、第１シーズヒータ３に沿って螺旋状に流動し、第１シーズヒータ３および第２シーズヒータ４によって加熱される。

以上説明したように、本実施形態の加熱装置１では、第１シーズヒータ３と第２シーズヒータ４とで液体を加熱することができるので、シーズヒータが一つの場合と比べて、液体を加熱するための発熱容量を向上させることができる。また、本実施形態では、第２シーズヒータ４を第１シーズヒータ３の内周側に配置することにより、ケース２内のスペースを有効活用できるので、加熱装置１の大型化を抑制することができる。即ち、本実施形態によれば、加熱装置１において、装置１の大型化を抑制しつつ、液体を加熱するための発熱容量を向上させることができる。

また、本実施形態の加熱装置１では、第２シーズヒータ４が第１シーズヒータ３の内周側に配置されていることにより、第２シーズヒータ４が設けられていない場合に比べて、流体全体を第１シーズヒータ３により近接させて流動させることができるので、加熱効率を向上させることができる。

また、本実施形態の加熱装置１では、ケース２内に第１シーズヒータ３と第２シーズヒータ４とが収納されていることにより、ケース２内において流路となる空間が、シーズヒータが一つの場合に比べて小さいので、その分、ケース２内の流体の量が少なくなる。したがって、ケース２内の流体をより速く昇温させることができる。

また、本実施形態の加熱装置１では、第１シーズヒータ３および第２シーズヒータ４を備えることにより、それらを選択的に駆動することができる。

また、本実施形態の加熱装置１では、第２シーズヒータ４は、円柱状の基体１１と、この基体１１の外周面に螺旋状に巻掛けられた螺旋状の電熱線１４と、基体１１および電熱線１４を収容した円筒状のカバー１３と、を有する構成であるので、比較的安価に第２シーズヒータ４を実現することができる。

[第２実施形態]
次に、本発明の第２実施形態を図３に基づいて説明する。図３は本発明の第２実施形態に係る加熱装置を示す断面図である。なお、前述した実施形態と同じ部分は、同一符号で示し説明も省略する。

図３に示すように、本実施形態の加熱装置２１は、第１実施形態で説明した加熱装置１に対して、第２シーズヒータ４の外周面であるカバー１３の外周面に、液体を案内するガイド部であるガイド溝２２を設けた点が異なる。

ガイド溝２２は、カバー１３の外周面に凹状に形成されている。このガイド溝２２は、第１シーズヒータ３の螺旋部３ａの螺旋形状に沿って螺旋状に設けられている。ガイド溝２２の螺旋のピッチは、螺旋部３ａの螺旋のピッチと同じに設定されている。

このような構成の加熱装置２１では、ガイド溝２２が、ケース２内に流入した液体を第１シーズヒータ３の螺旋部３ａの螺旋形状に沿って案内する。これにより、液体が螺旋部３ａの螺旋形状に沿って螺旋状に流動するので、第１シーズヒータ３および第２シーズヒータ４によって液体をより効率的に加熱することができる。

また、本実施形態の加熱装置２１では、上述したように液体が螺旋状に流動することにより、第１シーズヒータ３および第２シーズヒータ４の各外周面上での流体の流速を上げることができ、ひいては、これらのシーズヒータ３，４のワット密度を高めて発熱容量を大きくすることができるので、その分、加熱装置２１の小型化を図ることができる。

また、本実施形態では、カバー１３の外周面に凹状のガイド溝２２を備えるので、カバー１３の伝熱面積（外周面積）を向上させることができる。

[第３実施形態]
次に、本発明の第３実施形態を図４に基づいて説明する。図４は、本発明の第３実施形態に係る加熱装置を示す断面図である。なお、前述した実施形態と同じ部分は、同一符号で示し説明も省略する。

図４に示すように、本実施形態の加熱装置３１は、前述した第２実施形態に対して、カバー１３の外周面に、液体を案内するガイド部として、ガイド溝２２（図３参照）の代わりに凸部３２を設けた点が異なる
凸部３２は、第１シーズヒータ３の螺旋部３ａの螺旋形状に沿って螺旋状に設けられている。凸部３２の螺旋のピッチは、螺旋部３ａの螺旋のピッチと同じに設定されている。

このような構成の加熱装置３１では、凸部３２を備えることにより、前述した第２実施形態と同様の効果を得ることができる。

[第４実施形態]
次に、本発明の第４実施形態を図５および図６に基づいて説明する。図５は、本発明の第４実施形態に係る加熱装置を示す断面図、図６は、図５のＡ−Ａ線に沿う断面図である。なお、前述した実施形態と同じ部分は、同一符号で示し説明も省略する。また、本実施形態は、上述したいずれの実施形態にも適用可能であるが、ここでは、前述した第２実施形態への適用例を説明する。

図５および図６に示す本実施形態の加熱装置４１は、前述した第２実施形態の加熱装置２１に対して、流入口４２および流出口４３が異なる。

本実施形態の流入口４２および流出口４３は、ケース本体７の周壁に相互に平行に設けられている。

流入口４２は、その中心軸方向がケース本体７の外周面の接線方向に平行となる位置に設けられている。一方、流出口４３は、その中心軸方向がケース本体７の外周面の接線方向に平行であって、ケース２内を螺旋状に旋回する流体の流れの下流側となる位置に設けられている。

このような構成の加熱装置４１では、流入口４２から流出口４３へ至るまで液体を確実に螺旋状に流動させることができるので、液体をより効果的に加熱することができる。

なお、本発明は、上記の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。

本発明の第１実施形態に係る加熱装置を示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る第２シーズヒータを示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る加熱装置を示す断面図である。 本発明の第３実施形態に係る加熱装置を示す断面図である。 本発明の第４実施形態に係る加熱装置を示す断面図である。 図５のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

符号の説明

１…加熱装置
２…ケース
３…第１シーズヒータ
４…第２シーズヒータ
６…流入口
８…流出口
１１…基体
１３…カバー
１４…電熱線
２１…加熱装置
２２…ガイド溝（ガイド部）
３１…加熱装置
３２…凸部（ガイド部）
４１…加熱装置
４２…流入口
４３…流出口

Claims (3)

1. 流入口（６，４２）および流出口（８，４３）を有するケース（２）と、
   螺旋状に形成された螺旋部（３ａ）を有し前記ケース（２）に収容された第１シーズヒータ（３）と、
   前記螺旋部（３ａ）の内周側に配置された第２シーズヒータ（４）と、
   を備え、
   前記流入口（６，４２）から前記ケース（２）内に流入した液体を前記第１シーズヒータ（３）および前記第２シーズヒータ（４）により加熱して前記流出口（８、４３）から排出することを特徴とする加熱装置。
2. 前記第２シーズヒータ（４）は、
   円柱状の基体（１１）と、
   この基体（１１）の外周面に螺旋状に巻掛けられた螺旋状の電熱線（１４）と、
   前記基体（１１）および前記電熱線（１４）を収容したカバー（１３）と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
3. 前記第２シーズヒータ（４）の外周面に、前記液体を案内するガイド部（２２，３２）を、前記螺旋部３ａの螺旋形状に沿って螺旋状に設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の加熱装置。

Images