JP2016022745A - ウォッシャー液の加熱装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】容器内のウォッシャー液が減少した際に、直ちに空焚き状態を検知し、樹脂やゴムからなる蓋部等を保護することができるウォッシャー液の加熱装置を提供する。【解決手段】ウォッシャー液の加熱装置30は、容器301の一端に取り付けられて、ウォッシャー液の収容空間310に対面する蓋部320と、蓋部320に基端部が取り付けられて、収容空間310に向けて延在するケース331と、ケース331内に設けられて、ケース331を介して収容空間310内のウォッシャー液を加熱する加熱部339と、を有する加熱手段330と、収容空間310内のウォッシャー液の減少により生じる空焚き状態を検知するための検知部341と、を備える。検知部341は、ケース331の内部に設けられており、検知部341よりもケース331の基端部側に配置されている。【選択図】図3

Description

本発明は、ウォッシャー液の加熱装置に関する。
特許文献1に記載されるように、ウォッシャー液の加熱装置として、保温貯湯室に加熱室を収容し、加熱室の内部に電気式ヒーターを収容した構造を有する装置が知られている。ウォッシャー液は、加熱室の内部で電気式ヒーターによって加熱された後、ウォッシャーポンプの駆動によってウォッシャーノズルに供給され、ウォッシャーノズルから噴射される。このような加熱装置では、加熱室のウォッシャー液が減少すると、いわゆる空焚きが生じるおそれがある。特許文献1に記載の装置では、ウォッシャー液の流出路が加熱室の上部で開口することにより、保温貯湯室のウォッシャー液を加熱室の内部に流入させることができる。これによって、加熱室が空になるのを防止し、空焚きを防止している。
一方、特許文献2に記載されるように、電気温水器のタンクにヒーターが設けられた装置が知られている。この装置では、ヒーターのフランジ面に取り付けられた第一サーモと、タンクの外壁に取り付けられた第二サーモとの温度差が設定値以上になるとき、加熱を停止することによって空焚きを防止している。
特開2012−144194号公報 平4−203752号公報
ウォッシャー液の加熱装置では、加熱室の一端に形成された開口部は、樹脂やゴム等で構成された蓋部によって閉鎖される。蓋部には、ヒーターの基端部が固定されている。このような構成において、ウォッシャー液が減少して空焚き状態が生じると、ヒーターの温度が上昇し、その熱が蓋部の方へ伝わる。そのため、空焚き状態の検知が遅れた場合には、樹脂やゴム等からなる蓋部等の部材が軟化してしまうおそれがある。
本発明は、容器内のウォッシャー液が減少した際に、直ちに空焚き状態を検知し、樹脂やゴムからなる蓋部等を保護することができるウォッシャー液の加熱装置を提供することを目的とする。
本発明によるウォッシャー液の加熱装置は、ウォッシャー液を収容する容器と、容器の一端に取り付けられて、ウォッシャー液の収容空間に対面する蓋部と、蓋部に基端部が取り付けられて、収容空間に向けて延在するケースと、ケース内に設けられて、ケースを介して収容空間内のウォッシャー液を加熱する加熱部と、を有する加熱手段と、収容空間内のウォッシャー液の減少により生じる空焚き状態を検知するための検知部と、を備え、ケースの延在方向において、加熱部は蓋部から離間しており、検知部は、ケースの内部に設けられており、加熱部よりもケースの基端部側に配置されていることを特徴とする。
このウォッシャー液の加熱装置によれば、容器の一端には蓋部が取り付けられ、蓋部には、加熱手段のケースの基端部が取り付けられる。ケース内には加熱部が設けられ、加熱部は、ケースを介して収容空間内のウォッシャー液を加熱する。収容空間に向けて延在するケース内において、加熱部は蓋部から離間しているので、収容空間内にウォッシャー液が満たされている場合、加熱部による熱は、蓋部には伝達されにくい。一方、収容空間内のウォッシャー液が減少した際には、加熱部による熱がウォッシャー液に伝達されず、いわゆる空焚き状態が生じる。この状態において、ケースの温度が上昇し、加熱部による熱は、ケースやケースの内部を介して基端部側に伝達されやすくなる。ここで、ウォッシャー液の加熱装置は、空焚き状態を検知するための検知部を有している。検知部は、ケースの内部に設けられているので、ケースの基端部側に熱が伝達されるのを直ちに検知できる。しかも、検知部は、加熱部よりも基端部側に配置されているので、蓋部に近い位置で、空焚き状態を検知できる。この検知部の検知結果に応じて加熱部における加熱を調整することにより、樹脂やゴム等からなる蓋部等を熱から保護することができる。
また、検知部は、ケースの延在方向において、蓋部と同じ位置または蓋部よりも加熱部側に配置されてもよい。蓋部と同じ位置または蓋部よりも加熱部側に検知部が配置されているため、空焚き状態が生じた場合、検知部は、加熱部からの熱が蓋部に伝達されるよりも前に、その空焚き状態によって生じた熱を検知できる。よって、樹脂やゴム等からなる蓋部を保護する効果が一層高められる。
また、検知部は、ケースの内部に充填剤が充填された充填部に埋設されてもよい。この場合、加熱部からの熱は、充填剤によって検知部に伝達されやすい。よって、検知部は、迅速かつ正確に空焚き状態を検知することができる。
また、充填剤がシリコーン系接着剤であってもよい。この場合、充填剤として、伝熱性が高いシリコーン系接着剤を用いているため、検知部は、より迅速に空焚き状態を検知することができる。
本発明によれば、空焚き状態を直ちに検知し、樹脂やゴムからなる蓋部等を保護することができる。
本発明の一実施形態を用いたウォッシャー液の供給システムを概略的に示す図である。 図1中のウォッシャー液の加熱装置を示す分解斜視図である。 図1中のウォッシャー液の加熱装置を示す断面図である。 図3の加熱手段を示す断面図である。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
以下、本発明の一実施形態に係るウォッシャー液の加熱装置30を自動車のウォッシャー液の供給システムに適用した例について説明する。図1に示されるように、ウォッシャー液の供給システム100は、ウォッシャー液を貯留するウォッシャー液タンク10と、ウォッシャー液タンク10の出口側に設けられたウォッシャー液ポンプ20と、自動車のフロントウィンドウガラスに対向して設けられたウォッシャー液ノズル80と、を備えている。供給システム100は、さらに、ウォッシャー液ポンプ20とウォッシャー液ノズル80との間に設けられたウォッシャー液の加熱装置30を備えている。ウォッシャー液ポンプ20およびウォッシャー液の加熱装置30には、操作部60が接続されている。操作部60が自動車のドライバ等によって操作されることにより、ウォッシャー液ポンプ20は作動され得る。上記の各装置は、管路70によって接続されている。ウォッシャー液タンク10は、管路70を介してウォッシャー液の注入口に連結されている。
図2および図3に示されるように、ウォッシャー液の加熱装置30は、円筒状の容器301と、容器301の一端に取り付けられて容器301の開口部304を閉鎖する蓋部320と、蓋部320に基端部が取り付けられて収容空間310に向けて延在する加熱手段330と、を備えている。
容器301は、ウォッシャー液を収容する収容空間310を有しており、板状の支持部材366と固定バンド360とによって、自動車の内部に固定される。容器301は、魔法瓶と同様の構造を有し、収容空間310内のウォッシャー液を保温するための断熱構造を有する。容器301の内壁は、例えばステンレス等の金属または金属メッキを施したガラス等で構成される。容器301の外壁は、ステンレス等の金属で構成される。開口部304が形成された容器301の一端において、その外周面にはねじ部302が形成されており、内周面にはねじ部303が形成されている。本実施形態において、「下」は、容器301を基準として蓋部320側を意味する。
蓋部320は、ウォッシャー液の収容空間310に対面しており、この収容空間310を密閉している。蓋部320は、収容空間310に対面する中栓323と、開口部304の外周面に設けられたねじ部302に装着されるカバー322と、中栓323の下面を覆うようにカバー322に取り付けられる外蓋321とを有する。外蓋321は、カバー322の外周面の下側に形成されたねじ部327にねじ込まれることにより、カバー322に取り付けられる。外蓋321と容器301の開口部304側の端面との間には、円環状のパッキン328が設けられている。蓋部320を構成する各部材は、たとえば熱可塑性樹脂製であり、ポリプロピレン等によって構成されている。
中栓323の外周面には、ねじ部326が形成されている。中栓323は、ねじ部326と、容器301の開口部304のねじ部303とを螺合させることによって、容器301に取り付けられる。中栓323の上面には、その外周部に沿ってパッキン325を装着するための溝部が形成されている。収容空間310の開口部304は、中栓323とパッキン325とによって密閉される。中栓323には、収容空間310側に凹んで下方に開口する凹部324が形成されている。凹部324の底部には、加熱手段330のケース331の基端部が、貫通して取り付けられている。凹部324にはウレタン等が充填されており、その内部に制御基板343が埋設されている。
容器301には、ウォッシャー液の流入パイプ351およびウォッシャー液の流出パイプ352が取り付けられている。ウォッシャー液の流入パイプ351およびウォッシャー液の流出パイプ352は、蓋部320を貫通して収容空間310内に延在している。ウォッシャー液の流入パイプ351は、管路70によってウォッシャー液ポンプ20に接続されている。ウォッシャー液の流出パイプ352は、管路70によってウォッシャー液ノズル80に接続されている。
収容空間310の延在方向(図3の上下方向)において、ウォッシャー液の流入パイプ351の先端は中栓323付近に配置されている。この流入パイプ351の先端の上方には、L字状の整流板314が配置されている。整流板314は、ケース331の基端部側に取り付けられており、収容空間310に流入するウォッシャー液を容器301の側方寄りに導く。ウォッシャー液の流出パイプ352の先端354は、加熱手段330のケース331の先端より上側に配置されている。流出パイプ352の先端354の開口端面は、容器301の延在方向に垂直に設けられた内側底部に対して傾いている。開口端面が傾斜することにより、流出パイプ352の先端354が加熱装置30の容器301の内側底部(上端壁)に達する位置に配置された場合でも、開口端面がその底部に密接することが防止される。これにより、流出パイプ352の先端354が容器301の内側底部で塞がれてしまうことを防止でき、ウォッシャー液を支障なく流出パイプ352内に取り込むことができる。
収容空間310の延在方向の中部付近には、温度センサー311が設けられている。温度センサー311は、リード線によって、中栓323の凹部324に収納された制御基板343に接続されている。温度センサー311のリード線と、加熱手段330のケース331と、ウォッシャー液の流出パイプ352とは、収容空間310の延在方向の中部付近において、ホルダー312により固定されている。ウォッシャー液の流出パイプ352の先端部およびケース331の先端部は、他のホルダー313によって固定されている。
温度センサー311は、収容空間310の中部付近の温度を測定する。温度センサー311としては、温度を測定するものであればよく、例えばサーミスタや熱電対等が挙げられる。温度センサー311は、収容空間310内のウォッシャー液の温度を測定し、測定した温度を制御基板343に出力する。加熱調整手段340(図1参照)は、温度センサー311によって測定された温度に基づいて、加熱手段330の加熱部339(図4参照)をたとえばオンオフ制御する。これによって、収容空間310内のウォッシャー液の温度が所望の温度(たとえば、40℃程度)に保たれる。
図1に示されるように、ウォッシャー液の加熱装置30は、収容空間310内のウォッシャー液の減少により生じる空焚き状態を検知するための検知部341と、空焚き状態が検知された場合に、加熱手段における加熱を調整する加熱調整手段340とを備えている。以下、図3および図4を参照して、加熱手段330、検知部341および加熱調整手段340について説明する。加熱手段330は、円筒状のケース331と、ケース331内に設けられて、ケース331を介して収容空間310内のウォッシャー液を加熱する加熱部339とを有する。
ケース331の基端部には、ねじ部337が形成されており、ねじ部337の上側にはフランジ336が形成されている。フランジ336は、収容空間310内に位置する。ケース331は、このフランジ336と、凹部324の内部でねじ部337にねじ込まれるナット329との組み合わせにより、凹部324の底部を貫通して中栓323に固定される。ケース331は、非断熱構造で構成されている。ケース331を形成する材料としては、例えば耐熱性の樹脂、セラミックスまたは金属等が挙げられる。
図4に示されるように、加熱部339は、ケース331の延在方向において中栓323から離間して設けられたボビン334と、ボビン334に巻き付けられた電熱線335とを有する。ボビン334は、丸棒状の本体部332と、本体部332の両端に設けられた円板状の端部333とを有する。本体部332および端部333は、円筒状のケース331と同心状に設けられている。電熱線335は、本体部332に巻き付けられている。電熱線335は、ケース331の基端部側の端部333において電線338に接続されている。電線338は、端部333から引き出されて、中栓323の凹部324内の制御基板343に接続されている。電熱線335は、電線338を通じて通電されることで発熱する。電熱線335で生じた熱は、ケース331を介して収容空間310内のウォッシャー液を加熱する。
加熱調整手段340(図1参照)は、中栓323の凹部324に収納された制御基板343を有する。検知部341と制御基板343とは、リード線342によって接続される。検知部341は、ケース331内の延在方向において加熱部339の端部333よりもケース331の基端部側に配置されている。検知部341は、温度を測定するセンサーで構成されている。このような検知部341としては、例えばサーミスタや熱電対等の温度を測定可能なものが挙げられる。
制御基板343は、検知部341における検知結果に基づいて、加熱手段330が空焚き状態である否かを判断する。制御基板343は、空焚き状態であるか否かを判断するための判断回路と、加熱部339に供する電力を調整するための調整回路とを有する。制御基板343には、外部電源からの電力を供する外部電線353が接続されており、外部電線353は、制御基板343の調整回路に接続されている。
ここで、空焚き状態について説明する。供給システム100の使用の過程において、ウォッシャー液タンク10内のウォッシャー液が不足した場合、さらには、容器301内のウォッシャー液が蒸発した場合、収容空間310のウォッシャー液が減少し得る。この場合、加熱部339によって加熱されるべきウォッシャー液が減少する。これにより、加熱部339が発熱すると共に、その熱がケース331または加熱手段330の内部を伝達する。本実施形態において、空焚き状態とは、収容空間310内のウォッシャー液が減少した状態または収容空間310内にウォッシャー液が無い状態で、加熱手段330が作動する状態である。空焚き状態では、加熱手段330の内部であって加熱部339と蓋部320の間の部分の温度が所定温度に上昇し得る。この所定温度は、特に限定されないが、たとえば蓋部320を構成する部材の軟化温度と同程度か、それよりも低い温度である。上記したように、蓋部320を形成する材料としては樹脂が挙げられるが、この場合、所定温度は、たとえば80℃〜90℃程度である。
空焚き状態が継続すると、加熱手段330の外表面の温度が上昇して蓋部320を構成する部材が軟化を開始し得るが、検知部341では、空焚き状態を直ちに検知可能であることにより、蓋部320を構成する部材の軟化を未然に防止し得る。言い換えれば、中栓323を含む蓋部320、パッキン325、パッキン328等の樹脂部品に温度ストレスが付加されることを防止する。
上記したように、ケース331の内部空間は、延在方向において加熱部339を収容する加熱空間と、検知部341が設けられる検知空間とを有する。加熱空間には、ボビン334とケース331の内壁との間を埋め込むように耐熱充填剤370が充填されている。耐熱充填剤370は、少なくともケース331の基端部側の端部333を含む空間までに充填されている。耐熱充填剤370は、高い伝熱性を有する。耐熱充填剤370としては、電気的絶縁性を有するものが好ましい。耐熱充填剤370としては、たとえば酸化マグネシウムからなる材料が用いられる。酸化マグネシウムは伝熱性と高温絶縁特性に優れているため、酸化マグネシウムからなる材料を用いた耐熱充填剤370によれば、加熱部339で発生する熱をケース331へと伝導させ易くなる。
また、ケース331の検知空間には、充填剤が充填された充填部380が設けられている。この充填部380に、検知部341が埋設されている。検知部341が充填部380に埋設されることにより、加熱手段330内の発熱が、検知部341に効率良く伝えられる。よって、検知部341による検知精度が向上している。一方、検知部341は、充填部380に埋設されることによってケース331内に固定される。これにより、検知部341は、ケース331内で安定した姿勢を保つ。充填部380に用いられる充填剤としては、伝熱性を考慮して、たとえばシリコーン系接着剤が用いられる。
ケース331内に充填されている耐熱充填剤370と充填部380とは、延在方向において連続している。よって、空焚き状態が生じた場合、耐熱充填剤370から充填部380に早期に熱が伝わるので、検知部341によって、直ちに空焚き状態を検知することができる。なお、耐熱充填剤370と充填部380とは、互いに離間してもよい。
次に、本実施形態のウォッシャー液の加熱装置30を用いたウォッシャー液の供給システム100の運転方法について説明する。
ウォッシャー液の加熱装置30は、たとえば、ドライバ等がイグニションキーをオン操作することによって作動する。これにより、収容空間310内のウォッシャー液は、加熱手段330のケース331を介して、加熱部339によって所望の温度に加熱される。次に、ドライバ等が操作部60を操作することによってウォッシャー液ポンプ20に操作指令が送られると、ウォッシャー液タンク10に貯留されたウォッシャー液は、ウォッシャー液ポンプ20によりウォッシャー液の加熱装置30に送られ、ウォッシャー液の流入パイプ351を通じて加熱装置30の収容空間310内に流入する。これに伴い、加熱された収容空間310内のウォッシャー液は、収容空間310の上方に配置されているウォッシャー液の流出パイプ352の先端354に流入する。ウォッシャー液ポンプ20の駆動により、流出パイプ352内のウォッシャー液は、管路70を経由してウォッシャー液ノズル80に送られる。この一連の動作により、自動車のフロントウィンドウガラスに、暖められたウォッシャー液が供給される。
ここで、ウォッシャー液タンク10のウォッシャー液が減少した、または無くなった場合、加熱手段330の空焚き状態が生じ得る。ケース331に内蔵された検知部341が所定の温度を検出すると、加熱調整手段340は、加熱手段330による加熱を停止させる(又は低減させる)。よって、加熱手段330の空焚きが生じて蓋部320等の樹脂部品に温度ストレスが付加されることが防止される。
以上説明した本実施形態のウォッシャー液の加熱装置30によれば、収容空間310に向けて延在するケース331内において、加熱部339は蓋部320から離間しているので、収容空間310内にウォッシャー液が満たされている場合、加熱部339による熱は、蓋部320には伝達されにくい。一方、収容空間310内のウォッシャー液が減少した際には、いわゆる空焚き状態が生じ、加熱部339による熱がウォッシャー液に伝達されなくなる。この状態において、加熱部339による熱は、ケース331やケース331の内部を介して基端部側に伝達されやすくなる。ここで、検知部341は、ケース331の内部に設けられているので、ケース331の基端部側に熱が伝達されるのを直ちに検知できる。しかも、検知部341は、加熱部339よりも基端部側に配置されているので、蓋部320に近い位置で、空焚き状態を検知できる。この検知部341の検知結果に応じて、たとえば加熱調整手段340によって加熱が調整されることにより、樹脂やゴム等からなる蓋部320等を熱から保護することができる。その結果として、樹脂やゴム等からなる蓋部320等の部材が軟化して損傷を受けることを防止できる。
また、蓋部320と同じ位置または蓋部320よりも加熱部339側に検知部341が配置されているため、空焚き状態が生じた場合、検知部341は、加熱部339からの熱が蓋部320に伝達されるよりも前に、その空焚き状態によって生じた熱を検知できる。よって、樹脂やゴム等からなる蓋部320を保護する効果が一層高められる。
また、検知部341は、ケース331の内部に充填剤が充填された充填部380に埋設されているため、加熱部339からの熱は、充填部380によって検知部341に伝達されやすい。よって、検知部341は、迅速かつ正確に空焚き状態を検知することができる。
また、充填部380に用いられる充填剤として、伝熱性が高いシリコーン系接着剤を用いているため、検知部341は、より迅速に空焚き状態を検知することができる。
以上、本実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変形態様を採ることができる。例えば、流出パイプ352の先端354の開口端面を傾斜させることに代えて、流出パイプ352の先端の一部に切欠き等を形成してもよい。この場合であっても、先端354の開口端面が傾斜する場合と同様に、流出パイプ352の先端354が容器301の内側底部で塞がれてしまうことを防止できる。また、検知部341は、ケース331の延在方向において加熱部339と中栓323との間に配置されている場合について説明したが、中栓323と同じ位置に配置されてもよい。この場合、検知部341によって検知された温度は、中栓323付近の温度に近いため、空焚き状態が生じた場合、中栓323を好適に保護することができる。
また、本実施形態において、検知部341は、サーミスタや熱電対等の温度を測定できるものを使っているが、所定温度になると加熱部339への通電を直接遮断する温度ヒューズやサーマルスイッチ等検知手段を使ってもよい。この場合、検知部341が、加熱部における加熱を調整する加熱調整手段の機能を兼ね備えることになる。
また、充填部380に用いられる充填剤としてシリコーン系接着剤が用いられる場合について説明したが、充填剤は、シリコーン系接着剤に限られない。例えば、エポキシ系接着剤等、他の材質の接着剤であってもよい。また充填剤は、例えば接着作用のないシリコーン系、変性シリコーン系、ポリウレタン系樹脂などであってもよい。
また、上記実施形態の加熱部339において、電熱線335を用いる場合について説明したが、これに限らず、自動車のエンジンで発生した廃熱を利用した熱交換システムを用いてもよい。この場合、外部電源が要らないので、環境親和性がある。
また、上記実施形態では、蓋部320として、中栓323、カバー322および外蓋321を有するものを用いているが、中栓のみを蓋部として用いてもよい。また、中栓としては、凹部が形成されていないものを用いてもよい。さらに、加熱部339における加熱を調整する加熱調整手段(たとえば上記の制御基板343等)は、加熱装置30とは別に車両本体に設置してもよい。
上記実施形態では、ウォッシャー液の加熱装置30がイグニションキーのオン操作によって作動する場合について説明したが、その態様に限られない。図1において破線で示されるように、ウォッシャー液の加熱装置30に操作部60が接続されており、操作部60に、加熱装置30の操作スイッチが配置されてもよい。そして、この操作スイッチが操作されることで加熱装置30が作動するように構成してもよい。
30…ウォッシャー液の加熱装置、301…容器、310…収容空間、320…蓋部、323…中栓、330…加熱手段、331…ケース、339…加熱部、340…加熱調整手段、341…検知部、380…充填部。

Claims (4)

  1. ウォッシャー液を収容する容器と、
    前記容器の一端に取り付けられて、ウォッシャー液の収容空間に対面する蓋部と、
    前記蓋部に基端部が取り付けられて、前記収容空間に向けて延在するケースと、前記ケース内に設けられて、前記ケースを介して前記収容空間内のウォッシャー液を加熱する加熱部と、を有する加熱手段と、
    前記収容空間内のウォッシャー液の減少により生じる空焚き状態を検知するための検知部と、を備え、
    前記ケースの延在方向において、前記加熱部は前記蓋部から離間しており、
    前記検知部は、前記ケースの内部に設けられており、前記加熱部よりも前記ケースの前記基端部側に配置されている
    ことを特徴とするウォッシャー液の加熱装置。
  2. 前記検知部は、前記ケースの延在方向において、前記蓋部と同じ位置または前記蓋部よりも前記加熱部側に配置されていることを特徴とする請求項1に記載のウォッシャー液の加熱装置。
  3. 前記検知部は、前記ケースの内部に充填剤が充填された充填部に埋設されていることを特徴とする請求項1または2に記載のウォッシャー液の加熱装置。
  4. 前記充填剤がシリコーン系接着剤である、請求項3に記載のウォッシャー液の加熱装置。
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