JP2011088506A - 車載温水生成ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】短時間で効率よく温水を生成でき、且つ安全性、省スペース化、軽量化、コスト低減に優れた車載温水生成ユニットを提供する。
【解決手段】加熱タンク３０と、加熱タンク内に収容されたヒータユニット１１とを備え、ヒータユニットは、ＰＴＣ素子と、ＰＴＣ素子を挟むように一対の電極面のそれぞれに接着された一対の電極部材と、ＰＴＣ素子及び電極部材を包む可撓性、熱伝導性及び電気絶縁性を有する絶縁シートと、絶縁シートに包まれたＰＴＣ素子及び電極部材を内部に収容し、一対の電極面のそれぞれに対向する一対の板状の放熱面を有する筒体１２と、筒体の端部開口を封止する封止体１３とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）素子を発熱源に用いた車載温水生成ユニットに関する。

近年、自動車のヘッドライトのＬＥＤ（Light Emitting Diode）化が進むにつれて、ヘッドライトからの発熱が少なくなってきている。これに伴って、特に寒冷地や冬場においては、ヘッドライトに霜が付着することによる視界確保、安全性が問題になってきている。この問題を解決するために、現行の自動車においてはヘッドライトに冷水を噴射し、霜を除去する対策が取られつつある。

しかしながら、寒冷地などでヘッドライトに冷水を噴射するだけでは、霜や氷が効率的に除去できないことから、電気式ヒータによって温水を生成し、ヘッドライトやフロントシールドの霜や氷を除去する技術が開示されている（例えば、特許文献１、２）。

特表２００６−５０３７５６号公報 特表２００７−５２２０２３号公報

特許文献１、２には、発熱体として、導電性スリーブ内に配置され、かつセラミック材料のような絶縁体によってスリーブから電気絶縁された抵抗発熱体の開示がある。このようないわゆるシーズヒータを用いた温水生成装置は、装置自体が複雑かつ比較的大きなものになりやすい。

また、シーズヒータでは、熱源に例えばニクロム線などの電熱線を使用するため、車載バッテリの例えば約１２Ｖの低電圧を高電圧に昇圧させるシステムが必要になってくる。このため、部品点数が増え、コストも高くなる。また、電気的昇圧システムやニクロム線による空焚きから発火などの危険があり、安全性に乏しいことは否めない。

特に、高機能、多機能な高級車は、すでに様々な機器が搭載され、新たな機器を搭載するスペースの確保が難しい。この点からも、車載温水システムの小型化が要求される。

本発明は上述の問題に鑑みてなされ、短時間で効率よく温水を生成でき、且つ安全性、省スペース化、軽量化、コスト低減に優れた車載温水生成ユニットを提供する。

本発明の一態様によれば、液体が貯留されたリザーバと共に車両に搭載可能であり、前記リザーバから前記液体の供給を受ける流入口と、加熱された前記液体を洗浄対象に供給するための流出口とを有し、前記リザーバよりも容積が小さい加熱タンクと、前記加熱タンク内に収容されたヒータユニットと、を備え、前記ヒータユニットは、一対の電極面を有する板片状に形成されたＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）素子と、前記ＰＴＣ素子を挟むように前記一対の電極面のそれぞれに接着された一対の電極部材と、前記ＰＴＣ素子及び前記電極部材を包む可撓性、熱伝導性及び電気絶縁性を有する絶縁シートと、前記絶縁シートに包まれた前記ＰＴＣ素子及び前記電極部材を内部に収容し、前記一対の電極面のそれぞれに対向する一対の板状の放熱面を有する筒体と、前記筒体の端部開口を封止する封止体と、を有することを特徴とする車載温水生成ユニットが提供される。

本発明によれば、ＰＴＣ素子を使用することにより、非常に短時間で効率よく温水を生成でき、且つ省スペース化、低コスト化、軽量化、安全性に優れた車載温水生成ユニットが提供される。

本発明の実施形態に係る車載温水生成ユニットの模式断面図。 同車載温水生成ユニットの模式上面図。 同車載温水生成ユニットにおけるヒータユニットの模式図。 図３（ｂ）におけるＡ−Ａ拡大断面図。 同ヒータユニットにおける電極部材の模式図。 同ヒータユニットにおけるゴムキャップの模式図。 本発明の実施形態に係る車載温水供給システムの構成を示す模式図。 同車載温水供給システムの駆動方法の試験結果を示すグラフ。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る車載温水生成ユニットの断面図である。
図２は、同車載温水生成ユニットの上面図である。

本実施形態に係る車載温水生成ユニットは、加熱タンク３０と、加熱タンク３０内に収容されたヒータユニット１１とを備える。

加熱タンク３０は、上部が開放されたタンク本体３１と、蓋体３２とを有する。タンク本体３１及び蓋体３２は、耐熱性に優れた例えば樹脂材料からなる。蓋体３２は、タンク本体３１の上端に対して液密に装着される。蓋体３２は、タンク本体３１に対して、例えば溶着、螺着、ボルト締めなどによって装着される。

タンク本体３１の底部には、複数のリブ３３が設けられている。相互に対向し近接するリブ３３間の凹所は、ヒータユニット１１の長手方向の一方の端部を保持する保持部として機能する。

タンク本体３１の上部の壁部には、流出口３６が形成されている。例えば２つの流出口３６が、それぞれ、相対向する壁部に形成されている。タンク本体３１における流出口３６が形成された壁部には、外方に突出して流出管部３５が設けられている。流出管部３５の内部には、流出口３６と連通した流出路が形成されている。

蓋体３２におけるタンク本体３１の内部に対向する部分には、複数のリブ３４が設けられている。相互に対向し近接するリブ３４間の凹所は、ヒータユニット１１の長手方向の他方の端部を保持する保持部として機能する。蓋体３２に設けられたリブ３４は、タンク本体３１の底部に設けられたリブ３３に対して対向する位置に設けられている。

蓋体３２における面方向の略中央には流入管部４１が設けられている。流入管部４１の内部には、タンク本体３１の内外に通じる流入路４２が形成され、流入路４２の一端は流入口４３として機能する。

次に、加熱タンク３０内に収容されたヒータユニット１１について説明する。
図３（ａ）は、ヒータユニット１１の斜視図である。
図３（ｂ）は、ヒータユニット１１における筒体１２およびこの内部に収容されたＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）素子１６の平面図である。
図４は図３（ｂ）おけるＡ−Ａ拡大断面図である。

ＰＴＣ素子１６は、正温度特性を有し、キューリー点以上の温度になると急激に抵抗が増加してそれ以上の温度上昇が制限される。ＰＴＣ素子１６は筒体１２の内部に収容されている。図３（ｂ）において破線で示すように、複数のＰＴＣ素子１６が筒体１２の長手方向に沿って配置されている。ＰＴＣ素子１６は、例えば四角い薄板片状に形成され、表面及び裏面には電極面１６ａが形成されている。電極面１６ａは、例えば銀、アルミニウムなどの金属からなる。

図４に示すように、ＰＴＣ素子１６における一対の電極面１６ａのそれぞれには、電極部材１７ａ、１７ｂが重ね合わされている。電極部材１７ａ、１７ｂには、それぞれ逆極性の電圧が印加される。

図５（ａ）は、電極部材１７ａにおける一端部の平面図である。
図５（ｂ）は、図５（ａ）における端子部１９ａ側から見た拡大端面図である。
なお、図５には一方の電極部材１７ａを図示し、以下の説明では電極部材１７ａについて説明するが、他方の電極部材１７ｂも同様に構成される。

電極部材１７ａは、例えばアルミニウムやステンレスなどの金属からなり、帯板状の平板部１８ａと、その平板部１８ａの一端に一体に設けられた端子部１９ａとを有する。図４に示すように、電極部材１７ａの平板部１８ａと電極部材１７ｂの平板部１８ｂは、ＰＴＣ素子１６を挟んで一対の電極面１６ａのそれぞれに面接触して接着されている。

平板部１８ａ、１８ｂとＰＴＣ素子１６の電極面１６ａとは、熱伝導性を有し且つ耐熱性に優れた例えばシリコーン系接着剤によって接着されている。電極面１６ａは、例えばセラミック材料からなるＰＴＣ素子１６の表面にアルミニウムを溶射することで形成される。あるいは、電極面１６ａは、ＰＴＣ素子１６の表面に銀を塗布した後にアルミニウムを溶射することで形成される。そのため、電極面１６ａには微小な凹凸が形成される。したがって、平板部１８ａ、１８ｂと電極面１６ａとを接着するための接着剤が絶縁性であっても、電極面１６ａの凹凸における凸部が接着剤を突き抜けて平板部１８ａ、１８ｂに接し、ＰＴＣ素子１６と電極部材１７ａ、１７ｂとの導通は確保される。

図５（ａ）、（ｂ）に示すように、端子部１９ａは、平板部１８ａの一端部から突出して設けられ、周方向の一部を切り欠いた筒状に形成されている。その筒状の端子部１９ａの内部に電気ケーブル１４ａの一端が挿入され、端子部１９ａを縮径方向に押しつぶすことで端子部１９ａに電気ケーブル１４ａの一端が固定される。電気ケーブル１４ａは、導線２２を絶縁被覆材によって被覆してなる。絶縁被覆材から露出した導線２２が、端子部１９ａに固定される。

したがって、ＰＴＣ素子１６における一方の電極面１６ａは、電極部材１７ａを介して電気ケーブル１４ａと電気的に接続され、他方の電極面１６ａは、電極部材１７ｂを介して電気ケーブル１４ｂ（図３（ａ）に図示）と電気的に接続される。

図４に示すように、電極部材１７ａ、１７ｂ及びこれらに挟まれたＰＴＣ素子１６は、絶縁シート２１に包まれている。絶縁シート２１は、可撓性、熱伝導性及び電気絶縁性を有し、例えばポリイミドフィルムからなる。絶縁シート２１は、電極部材１７ａ、１７ｂ（端子部１９ａも含む）の長手方向の両端を除く周囲を完全に覆っている。

ＰＴＣ素子１６から筒体１２の放熱面１２ａへの熱伝達経路である電極面１６ａと放熱面１２ａとの間の部分に、２重に絶縁シート２１が重なり合う部分が存在すると熱伝達効率を低下させる。そこで、本実施形態では、絶縁シート２１の両端縁部２１ａ、２１ｂを、電極面１６ａと放熱面１２ａとの間ではなく、筒体１２の側面１２ｂの裏側で重なり合うようにしている。これにより、ＰＴＣ素子１６から筒体１２の放熱面１２ａへの熱伝達効率の低下を抑制できる。

絶縁シート２１の両端縁部２１ａ、２１ｂを、筒体１２の側面１２ｂの裏側で重ね合わせた場合、４００（Ｗ）の出力が得られた。これに対し、同じ試作品において、絶縁シート２１の両端縁部２１ａ、２１ｂを、筒体１２の放熱面１２ａの裏側で重ね合わせた場合には、出力は３７０〜３８０（Ｗ）となり、絶縁シート２１の両端縁部２１ａ、２１ｂを筒体１２の側面１２ｂの裏側で重ね合わせた場合に比べて、出力が５〜８％ほど低下した。

筒体１２は、互いに対向する一対の板状の放熱面１２ａを有し、長手方向の両端に開口が形成された扁平形状の筒状に形成されている。筒体１２は、例えばアルミニウムなどの熱伝導性及び加工容易性を有する材料からなる。

ＰＴＣ素子１６及び電極部材１７ａ、１７ｂ（端子部１９ａも含む）は、絶縁シート２１で周囲が完全に包まれた状態で、筒体１２の内部に収容される。ＰＴＣ素子１６の電極面１６ａは筒体１２の放熱面１２ａの裏面に対向する。一方の電極面１６ａとこれに対向する放熱面１２ａとの間には、電極部材１７ａ及び絶縁シート２１が介在され、他方の電極面１６ａとこれに対向する放熱面１２ａとの間には、電極部材１７ｂ及び絶縁シート２１が介在される。

絶縁シート２１で包んだＰＴＣ素子１６及び電極部材１７ａ、１７ｂを筒体１２の中に挿入した後、筒体１２の一対の放熱面１２ａに機械的圧力を加えて図４における上下方向に筒体１２を押しつぶす。これにより、ＰＴＣ素子１６、電極部材１７ａ、１７ｂ及び絶縁シート２１は、筒体１２の一対の放熱面１２ａの裏面間で狭圧された状態となり、筒体１２内で固定される。したがって、ＰＴＣ素子１６の電極面１６ａと、放熱面１２ａの裏面との間には電極部材１７ａと絶縁シート２１が密着して介在し、隙間が形成されない。このため、ＰＴＣ素子１６と筒体１２との間に、空気層が介在しない熱伝達経路を広い面積にわたって確保することができ、熱伝達効率を向上できる。
角筒状の筒体１２の内部に、前述したＰＴＣ素子１６を含むユニットを収容し、筒体１２を押し潰して筒体１２内で上記ユニットを固定させる場合、筒体１２の４つの面すべてを内部に収容したユニットに対して隙間なく密着させることは難しい。すなわち、一対の放熱面１２ａを押し潰した後に、さらに側面１２ｂ側も押し潰すべく圧力を加えると、放熱面１２ａが浮き上がり放熱面１２ａと内部ユニットとの密着状態が損なわれてしまう。したがって、本実施形態では、より広い面積である放熱面１２ａ側での密着状態の確保を優先し、側面１２ｂ側は押し潰さず、側面１２ｂと内部ユニットとの間に隙間が残っている。
筒体１２の放熱面１２ａを押し潰した後、ＰＴＣ素子１６と電極部材１７ａ、１７ｂとの間のシリコーン系接着剤を熱硬化させる。

さらにその後、筒体１２の両端には、端部開口を封止する封止体が設けられる。図３（ａ）に示すように、筒体１２の一方の端部にはキャップ１３が装着される。キャップ１３は、電気絶縁性、防水性及び耐熱性を有し、例えば樹脂もしくはゴム材料からなる。キャップ１３は、筒体１２の一方の端部が嵌め込まれる凹部を有する。そのキャップ１３の凹部及び筒体１２の端部に電気絶縁性、防水性及び耐熱性を有する例えばシリコーン系の封止材を入れたうえで、キャップ１３の凹部に筒体１２の端部を嵌め込む。したがって、筒体１２の一方の端部開口は、封止材及びキャップ１３によって液密に閉塞される。

ここで比較例として、筒体１２の端部を開放端とせずに、筒体端部が金属で一体に覆われて閉塞した構造とすることも考えられる。しかし、筒体端部が金属で覆われて閉塞した構造になっていると、圧力をかけて筒体１２を押し潰す過程で、筒体１２の閉塞端部に割れやひびが生じたり、また望ましくない形に変形しやすくなる。あるいは、筒体端部を押し潰すことができなくなることもあり得る。これを避けるために、本実施形態では、筒体端部を開放端として、その部分に封止材を充填すると共にキャップ１３を装着する構造としている。すなわち本実施形態では、筒体１２を押し潰すことで筒体１２内の無駄な隙間をつぶしてＰＴＣ素子１６から筒体１２への熱伝達効率を高めることができ、なおかつ筒体端部は開放端となっているために圧力が加わっても割れや変形などが生じない。結果として、生産性を上げコスト低減を図れる。

筒体１２の他方の端部開口は、図３（ａ）に示すように、電気絶縁性、防水性及び耐熱性を有する例えばシリコーン系の封止材１５によって液密に閉塞される。この他方の端部開口からは、筒体１２の内部で電極部材１７ａ、１７ｂとそれぞれ接続された電気ケーブル１４ａ、１４ｂが筒体１２の外部に導出される。さらに、この他方の端部にもキャップが装着される。このキャップは、ゴム材料からなるゴムキャップである。

図６（ａ）に、そのゴムキャップ５１の断面図を示す。ゴムキャップ５１には、２本の電気ケーブル１４ａ、１４ｂをそれぞれ通すための２つの貫通孔５２が形成されている。ゴムキャップ５１の上面には凸部５３が設けられ、凸部５３の内側を貫通孔５２が貫通している。

図１に示すように、キャップ１３は、タンク本体３１の底部に設けられたリブ３３間に圧入される。ゴムキャップ５１は、蓋体３２に設けられたリブ３４間に圧入される。これにより、ヒータユニット１１は、加熱タンク３０内で加熱タンク３０に対して保持される。

ゴムキャップ５１の凸部５３は、蓋体３２に形成された貫通孔内に圧入される。その凸部５３の内側に形成された貫通孔５２を電気ケーブル１４ａ、１４ｂが通されて、加熱タンク３０の外部に導出される。電気ケーブル１４ａ、１４ｂは、加熱タンク３０の外部で、車載されたバッテリなどに接続される。

ゴムキャップ５１の貫通孔５２の孔径は、電気ケーブル１４ａ、１４ｂの太さ（外径）よりも若干小さく、電気ケーブル１４ａ、１４ｂの外周面は、貫通孔５２の内周面に対して隙間なく密着する。これにより、電気ケーブル１４ａ、１４ｂの導出部を通じて、加熱タンク３０内の液体が外部に漏出してしまうことを防げる。さらに、ゴムキャップ５１の凸部５３が、蓋体３２に形成された貫通孔に圧入することで、凸部５３の外周面と、蓋体３２の貫通孔の内周面とが密着し、蓋体３２の貫通孔を通じた液体漏出が防止される。さらに、ゴムキャップ５１の側面がリブ３４の側面に対して圧接することでもシール性が確保される。

すなわち、ゴムキャップ５１は、筒体１２の端部開口を液密に封止し、且つタンク３０外へのケーブル導出部分を液密に封止するシール部材として機能する。なおかつ、ゴムキャップ５１は、タンク３０内でヒータユニット１１を保持させる保持部材としても機能する。

ここで、比較例として、電気ケーブル１４ａ、１４ｂと、これが貫通する蓋体３２の貫通孔との間の隙間を、例えばシリコーンなどの封止材で充填する形態も考えられる。しかし、本実施形態の加熱タンク３０は車載されるものであり、車両走行中の振動や衝撃によって電気ケーブル１４ａ、１４ｂが振動または揺動するとその周囲を覆う封止材にひびが入ったり、割れたりすることが懸念される。

これに対して、本実施形態では、電気ケーブル１４ａ、１４ｂのタンク外への導出部分の周囲がゴムキャップ５１で覆われているため、電気ケーブル１４ａ、１４ｂが振動したり揺動してもゴムキャップ５１が変形もしくは撓むことで、電気ケーブル１４ａ、１４ｂとゴムキャップ５１との密着状態は安定して維持でき、液体の漏出を確実に防ぐことができる。

図１に示す例では、例えば２つのヒータユニット１１を加熱タンク３０内に収容している。各ヒータユニット１１は、その長手方向の両端をリブ３３、３４に保持され、互いの放熱面１２ａを対向させている。それら２つのヒータユニット１１の対向する放熱面１２ａ間には、放熱体として放熱フィン２５が設けられている。放熱フィン２５は、図２に示すように、板材をジグザクに折り曲げて構成され、放熱フィン２５の頂部は筒体１２の放熱面１２ａに接合されている。

流入口４３は、２つのヒータユニット１１の間の空間であって、放熱フィン２５が設けられた空間に臨んでいる。各々のヒータユニット１１は、流入口４３と流出口３６との間を隔てるように、加熱タンク３０内に設けられている。したがって、流入口４３から加熱タンク３０内に流入した液体が、すぐ流出口３６からタンク３０外に流出してしまうことがない。

次に、図７は、本実施形態に係る車載温水供給システムの構成を示す。

本実施形態に係る車載温水供給システムは、リザーバ６１と、ポンプ６２と、ポンプ６２を駆動するモータ６３と、内部に前述したヒータユニット１１を収容した加熱タンク３０と、洗浄対象６５と、モータ６３を駆動する駆動回路（または制御回路）６４と、操作部６６とを備える。これらは、すべて車両に搭載される。

リザーバ６１には、例えば、水、不凍液、ウィンドシールド洗浄液などの液体が収容される。ポンプ６２は、リザーバ６１と加熱タンク３０との間に接続され、リザーバ６１に貯留された液体を加熱タンク３０に供給する。加熱タンク３０に供給された液体は、ヒータユニット１１によって加熱されて、洗浄対象６５に供給される。

洗浄対象６５は、車両の外部で外気にさらされ、汚れや霜が付くと機能の発揮に障害となり得る部分であり、例えば、フロントウィンドシールド、バックウィンドシールド、サイドウィンドウ、外部ミラー、ヘッドライト、テールランプなどである。

ポンプ６２の吸込口はリザーバ６１に接続され、ポンプ６２の吐出口は加熱タンク３０の流入管部４１に接続されている。加熱タンク３０の流出管部３５は洗浄対象６５に接続されている。

車両内の例えば運転室に備え付けられた操作部６６を使用者が操作すると、その操作信号（電気信号）が駆動回路６４に送信され、駆動回路６４はモータ６３を駆動する。モータ６３の駆動によりポンプ６２が駆動される。これにより、リザーバ６１内の液体が加熱タンク３０の流入口４３から加熱タンク３０内に供給される。また、操作部６６が操作されるとヒータユニット１１への通電も開始される。

流入口４３から加熱タンク３０内に流入した液体は、２つの筒体１２の間の放熱フィン２５の隙間を抜けて底部に向けて流れる。底部に達した液体は、筒体１２の側面１２ｂとタンク内壁面との間の隙間を通って、筒体１２における他方の筒体１２と対向していない側の放熱面１２ａ側を流れて、流出口３６からタンク外部に流出する。

ヒータユニット１１内のＰＴＣ素子１６は、ケーブル１４ａ、１４ｂ及び電極部材１７ａ、１７ｂを介して通電されることで発熱する。ＰＴＣ素子１６が発する熱は、いずれも良好な熱伝導性を有する電極部材１７ａ、１７ｂ及び絶縁シート２１を介して、筒体１２における主として放熱面１２ａへと伝わり、さらに放熱面１２ａに取り付けられた放熱フィン２５に伝わる。

放熱面１２ａ及び放熱フィン２５からの熱によって加熱タンク３０内の液体が加熱され温水が生成される。流入口４３から加熱タンク３０内に流入した液体は、放熱フィン２５が設けられた空間を流れ、さらに放熱フィン２５が取り付けられた放熱面１２ａとは反対側の放熱面１２ａ側を流れて流出口３６へと至る。このような経路を液体が流れることにで、液体はヒータユニット１１から効率的に熱を奪い、比較的短時間で温水生成が可能である。

ＰＴＣ素子１６を利用することで、発熱線を耐熱絶縁材で封入した構造のシーズヒータを使った場合に比べて短時間で温水を生成できる。また、本実施形態では、ＰＴＣ素子１６及び電極部材１７ａ、１７ｂは、絶縁性及び防水性の封止体（キャップ１３、ゴムキャップ５１、封止材１５）によって密閉される筒体１２内部に収容され、外部に露出していない。また、電極部材１７ａ、１７ｂと、筒体１２との間には絶縁シート２１が介在されているので、筒体１２は通電されない。さらに、ケーブル１４ａ、１４ｂの外側は絶縁性の被覆材となっている。したがって、ヒータユニット１１は、通電部分が外部に露出されず、且つ通電部分への液体の浸入を防止する構造となっている。このため、ヒータユニット１１を液体中に浸漬させても漏電することがなく、安全性に優れる。

加熱タンク３０の流出管部３５は、図示しない配管を介して洗浄対象６５と接続され、加熱された液体は洗浄対象６５に供給される。これにより、洗浄対象６５の汚れ、霜などを温水もしくは熱水で洗い流して効率的に除去することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、より短時間で効率よく温水を生成でき、且つ絶縁性、防水性、耐振動性、耐衝撃性、耐久性などの信頼性に優れた車載温水生成ユニットを提供できる。

加熱前の液体が貯留されたリザーバ６１は比較的容積が大きく、操作部６６の操作が行われたときに、リザーバ６１に貯留された液体は所望の量ずつ加熱タンク３０を介して洗浄対象６５に供給される。したがって、加熱タンク３０の容積（液体貯留空間の容積）はそれほど大きくする必要がなく、リザーバ６１の容積よりは小さい。また、シーズヒータの場合には、車載バッテリの例えば１２Ｖの電圧では十分な発熱量が得られず、昇圧回路が別途必要となる。これに対して、ＰＴＣ素子の場合には、１２Ｖでも十分な発熱量が得られ、昇圧回路を必ずしも必要としない。以上のことから、本実施形態では、車載温水ユニットの小型化、軽量化、部品点数の抑制および低コスト化を実現できる。

従来より、車両にはフロントウィンドシールド（図７における洗浄対象６５に対応）の洗浄システムが備わっており、すなわち、図７において、リザーバ６１、ポンプ６２、モータ６３、駆動回路６４、操作部６６は具備されている。本実施形態では、昇圧回路を不要にできることから、加熱タンク３０内にヒータユニット１１を収容した温水生成ユニットを、既存のシステムに組み込むだけで、洗浄対象６５の効率的な温水洗浄システムを低コストで構築でき、且つ汎用性が高い。

また、少ない容積の加熱タンク３０でも、温水を間欠的に洗浄対象６５に供給することで、１回の操作でも十分な量の温水を洗浄対象６５に供給することができる。

本発明者等は、５通りの条件（試験例１〜試験例５）で、本実施形態に係る温水生成ユニットから温水を間欠的に吐出させる試験を行った。この結果を、表１に示す。

また、表１の結果を図８のグラフに示す。このグラフにおける横軸は加熱開始時からの経過時間（秒）を表し、縦軸は加熱タンク３０から吐出される液体の温度（℃）を表す。

ヒータユニット１１は、出力が３６０（Ｗ）のものを用いた。印加電圧は直流１２（Ｖ）とした。加熱タンク３０は直方体形状のものを用い、その外形寸法は、３４（ｍｍ）×４０（ｍｍ）×８０（ｍｍ）である。加熱タンク３０の内容積は５２（ｃｃ）である。環境温度は２６．７（℃）である。表１における電流（Ａ）は、ＰＴＣ素子に流れた電流を表す。

加熱タンク３０における２つの流出管部３５のそれぞれに、長さが２３（ｃｍ）のホースを接続し、それらホースの出口に三又管を接続した。その三又管の出口にカップを置き、そのカップ内に吐出された水の温度を熱電対で逐次測定し、その平均を水温の測定値とした。

試験例１では、６０（ｃｃ）ずつ３０秒ごとに吐出した。試験例２及び試験例３では、３０（ｃｃ）ずつ１５秒ごとに吐出した。試験例２では加熱開始時（経過時間が０秒）の水温が２５．８（℃）から始めたのに対して、試験例３では試験例２よりも低い５．６（℃）から始めた。試験例４では、まず３０（ｃｃ）を吐出し、その後３０秒経過後は１５秒ごとに３０（ｃｃ）ずつ吐出した。試験例１〜試験例４では、いずれもトータルで１２０秒間試験した。試験例５では、まず３０（ｃｃ）を吐出し、その後３０秒経過後は１０秒ごとに３０（ｃｃ）ずつ吐出した。試験例５では、トータルで１００秒間試験した。

例えば、操作部６６が１回操作されると、駆動回路６４はモータ６３を間欠的に駆動させ、これによりポンプ６２がリザーバ６１に貯留された液体を間欠的に加熱タンク３０へと供給する。

例えば試験例１の場合には、加熱開始後、トータルで２４０（ｃｃ）の温水が吐出されるが、この容量を加熱タンクでまとめて加熱して１回の吐出で洗浄対象に供給するととなると、加熱タンクの容積は２４０（ｃｃ）必要となる。しかし、必要量を複数回に分けて間欠的に吐出することで、加熱タンクの容量としてはトータルの供給量よりも少量（本試験では例えば５２ｃｃ）で済み、タンクをより小型にできる。

表１及び図８のグラフに示される結果では、吐出回数を重ねるにつれて水温が上昇する傾向が確認できる。これは、加熱開始時以降の余熱によりタンクの温度が上昇していることや、前回の吐出動作時にタンク内に残された水がすでに十分な加熱を受けていることなどが理由として考えられる。タンク内に残された水は吐出動作の休止期間中にタンク内で十分に加熱され、次に流入口４３から新たな水がタンク内に流入すると、すでに十分に加熱されたタンク内の水が流出口３６から押し出されるようにしてただちに吐出される。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、それらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。

加熱タンク３０内に収容するヒータユニット１１の数は２つに限らず、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。
また、流入口４３からタンク内に流入した液体が加熱不十分のまますぐに流出口３６から流出してしまわないように、流入口４３と流出口３６との間の空間を隔てるように、ヒータユニット１１を配置することが望ましい。
また、一つのヒータユニット１１における片方の放熱面１２ａにだけでなく、両面の放熱面１２ａに放熱フィン２５を取り付けてもよい。あるいは、放熱フィン２５は設けなくてもよい。
ただし、放熱フィン２５を設けることで、タンク３０内に流入した液体とヒータユニット１１との接触面積を増大でき、液体の加熱効率を向上できる。
また、図２に示すように放熱フィン２５をジグザグに折り曲げ、その頂部を筒体１２の放熱面１２ａに接触もしくは対向させることで、放熱面１２ａに対向しつつタンク３０の上下方向に延びる複数の流路を形成することができる。各流路を流れる液体は、放熱フィン２５の板状部分によって筒体１２の側面１２ｂ側への移動が規制される。このため、流入口４３からタンク３０内に流入した液体を、確実に放熱面１２ａに沿って流すことができ効率的に加熱できる。すなわち、放熱フィン２５は、タンク３０内に流入された液体を放熱面１２ａに沿って流すガイドとしても機能する。
なお、放熱フィンは、ジグザグに折り曲げた形状に限らず、対向する一対の放熱面１２ａ間で延在するリブ状に形成されていてもよい。

また、図６（ｂ）は、ゴムキャップ５１の他の具体例を示す。このゴムキャップ５１の側面には、複数の突起５４が形成されている。突起５４は、ゴムキャップ５１の側面をリング状に囲んで形成されている。各突起５４はいわゆるＯリングとして機能し、その外周面が、図１に示すリブ３４の側面に圧接することで、高いシール性が得られる。すなわち、複数のＯリングによって、蓋体３２に形成されたケーブル導出用の貫通孔を介した液体漏出を確実に防ぐことができる。

１１…ヒータユニット、１２…筒体、１２ａ…放熱面、１４ａ，１４ｂ…電気ケーブル、１６…ＰＴＣ素子、１７ａ，１７ｂ…電極部材、２１…絶縁シート、２５…放熱フィン、３０…加熱タンク、３１…タンク本体、３２…蓋体、４３…流入口、３６…流出口、５１…ゴムキャップ

Claims (4)

1. 液体が貯留されたリザーバと共に車両に搭載可能であり、前記リザーバから前記液体の供給を受ける流入口と、加熱された前記液体を洗浄対象に供給するための流出口とを有し、前記リザーバよりも容積が小さい加熱タンクと、
   前記加熱タンク内に収容されたヒータユニットと、
   を備え、
   前記ヒータユニットは、
   一対の電極面を有する板片状に形成されたＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）素子と、
   前記ＰＴＣ素子を挟むように前記一対の電極面のそれぞれに接着された一対の電極部材と、
   前記ＰＴＣ素子及び前記電極部材を包む可撓性、熱伝導性及び電気絶縁性を有する絶縁シートと、
   前記絶縁シートに包まれた前記ＰＴＣ素子及び前記電極部材を内部に収容し、前記一対の電極面のそれぞれに対向する一対の板状の放熱面を有する筒体と、
   前記筒体の端部開口を封止する封止体と、
   を有することを特徴とする車載温水生成ユニット。
2. 前記封止体は、前記加熱タンク内で前記加熱タンクに対して保持されると共に、前記筒体の前記端部開口に装着されたゴムキャップであり、
   前記電極部材の一端部に電気ケーブルが接続され、前記電気ケーブルは前記ゴムキャップを貫通して前記加熱タンクの外部に導出されていることを特徴とする請求項１記載の車載温水生成ユニット。
3. 前記電気ケーブルが貫通する前記ゴムキャップの貫通孔の孔径は、前記電気ケーブルの太さよりも小さく、前記貫通孔の内周面に対して前記電気ケーブルの外周面が密着していることを特徴とする請求項２記載の車載温水生成ユニット。
4. 前記筒体の前記放熱面に取り付けられた放熱体をさらに備え、
   前記放熱体は、前記加熱タンク内に流入された前記液体を、前記放熱面に沿って流れるようにガイドすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の車載温水生成ユニット。

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