JP2016180546A

JP2016180546A - 加熱装置

Info

Publication number: JP2016180546A
Application number: JP2015061013A
Authority: JP
Inventors: 宏起吉岡; Hiroki Yoshioka; 神山　直久; Naohisa Kamiyama; 直久神山; 小笠原　武; Takeshi Ogasawara; 武小笠原; 利浩新林; Toshihiro Shinbayashi; 尚宏堀田; Naohiro Hotta
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2015-03-24
Filing date: 2015-03-24
Publication date: 2016-10-13

Abstract

【課題】加熱装置の構造の簡素化を図ること。
【解決手段】タンク６０内を流れる液体を電気ヒータ１０によって加熱する加熱装置１００は、タンク６０の外面６０Ｂに窪む凹部６７〜６９と、凹部６７〜６９に収容されて温度を検知する温度検知器７０と、電気ヒータ１０に接続される導電体３６、３７を含む給電部材３０と、を備える。温度検知器７０は、凹部６７〜６９に対向するようにタンク６０に取り付けられる給電部材３０によって保持される。
【選択図】図２

Description

本発明は、電気ヒータによって液体を加熱する加熱装置に関する。

電気自動車などの車室内の空気を調和する車両用空調装置には、電気ヒータを用いて温水をつくる加熱装置が搭載される。

この種の加熱装置として、特許文献１には、液体を蓄えるケースと、液体を加熱する電気式ヒータと、電気式ヒータの温度を検知する温度センサーと、を備える装置が開示されている。

上記ケースには、温度センサーが挿入される中空のガイドが形成されている。温度センサーは、ガイドを介して電気式ヒータ及び液体の温度を検知するようになっている。

特開平１０−３０９９３５号公報

しかしながら、このような従来の装置にあっては、温度センサーがガイド内に挿入されているが、温度センサーがガイド内から抜けないように、温度センサーをガイドに結合する結合手段を設ける必要があるため、構造の複雑化を招くという課題がある。

本発明のある態様によれば、タンク内を流れる液体を電気ヒータによって加熱する加熱装置であって、タンクの外面に窪む凹部と、凹部に収容されて温度を検知する温度検知器と、電気ヒータに接続される導電体を含む給電部材と、を備え、温度検知器は、凹部に対向するようにタンクに取り付けられる給電部材によって保持されることを特徴とする加熱装置が提供される。

上記態様によれば、タンクの凹部に収容される温度検知器は、凹部に対向する給電部材によって凹部から外れないように保持される。これにより、タンクに温度検知器を結合する結合手段を設ける必要がなく、加熱装置の構造の簡素化が図れる。

本発明の実施形態に係る加熱装置を示す分解斜視図である。図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。図１のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。タンク及び給電部材などを示す平面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１〜図５に示す加熱装置１００は、電気自動車などの車両に搭載され、車室内の空気を調和する空調装置（図示省略）を構成する。空調装置は、ポンプ（図示省略）によって液状の熱媒体（以下、単に「液体」と称する。）が加熱装置１００及びヒータコア（図示省略）に循環する熱媒体回路を備える。空調装置は、加熱装置１００にて加熱された液体（温水）がヒータコアに送られ、ヒータコアが空調用空気に放熱して空調用空気を暖めるようになっている。

図１は、加熱装置１００の分解斜視図である。加熱装置１００は、下のカバー５０、電気ヒータ１０、タンク６０、給電部材３０、制御基板４０、及び上のカバー５０を備える。

図２〜図４の断面図に示すように、樹脂製のタンク６０は、箱状の側壁６１と、側壁６１の内側にわたされる隔壁６２と、を有する。側壁６１の下端には、下のカバー５０が複数のボルト５５を介して取り付けられる。側壁６１の上端には、上のカバー５０が複数のボルト５５を介して取り付けられる。

加熱装置１００は、車両に搭載された状態で、隔壁６２及び上下のカバー５０が水平方向に延びるように配置される。

タンク６０内には、下のカバー５０と隔壁６２との間に液体室５１が設けられる。隔壁６２の下面は、タンク６０の内面６０Ａの一部であり、液体室５１を形成する。

タンク６０には、側壁６１を貫通して液体室５１に開口する入口５３及び出口５４が形成される。入口５３及び出口５４には、熱媒体回路を構成する配管（図示省略）が接続される。熱媒体回路を循環する液体は、入口５３を通って液体室５１に流入し、液体室５１から出口５４を通って流出する。

液体室５１には、電気ヒータ１０が収容される。電気ヒータ１０は、板状のブラケット１６、１７によってタンク６０に取り付けられる。電気ヒータ１０は、液体室５１に溜められる液体に浸されように配置される。なお、通常の作動状態では、液体室５１に液体が充満している。

電気ヒータ１０は、各端子１１、１５が接続される各端部１２、１４と、各端部１２、１４の間で螺旋状に巻かれる巻線部１３と、を有する。

電気ヒータ１０の各端子１１、１５は、隔壁６２の孔（図示省略）に挿入されてタンク６０に取り付けられる。

タンク６０内には、上のカバー５０と隔壁６２との間に制御室５２が設けられる。隔壁６２の上面は、タンク６０の外面６０Ｂの一部であり、制御室５２を形成する。

制御室５２には、給電部材３０及び制御基板４０が収容される。制御基板４０は、給電部材３０の上に間隔をもって並ぶように配置される。給電部材３０及び制御基板４０は、それぞれ複数のビス５６を介して隔壁６２に取り付けられる。

給電部材３０（バスバーモジュール）は、電力や信号を送給する導電体３６、３７（バスバー）を、絶縁性を有するモールド樹脂（絶縁部材）３８の内部に封じ込めて一体化したものである。導電体３６、３７は、２本のケーブル３１を介して電気ヒータ１０の各端子１１、１５にそれぞれ接続され、電源からの電流を電気ヒータ１０に導く強電系回路を構成する。

タンク６０には、側壁６１を貫通して制御室５２に開口する電源口６３（図１参照）が形成される。電源口６３には、電源ケーブル（図示省略）が接続されるコネクタ７３（図４参照）が取り付けられる。

給電部材３０には、２つのスイッチ素子７４（ＩｎｓｕｌａｔｅｄＧａｔｅＢｉｐｏｌａｒＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ、ＩＧＢＴ）が取り付けられる。各スイッチ素子７４は、導電体３６に接続されることで、強電系回路に介装される。

制御室５２には、３つの温度検知器７０（温度センサ）が設けられる。各温度検知器７０は、隔壁６２と給電部材３０との間に介装され、隔壁６２を介して液体室５１内の液体の温度を検知するとともに、給電部材３０の温度を検知する。

各温度検知器７０の信号線７１及びスイッチ素子７４の端子７２は、制御基板４０上に設けられる制御装置（図示省略）に接続される。制御装置は、各温度検知器７０の検知信号を受け、検知信号に応じてスイッチ素子７４のオンオフを切り換えて、液体室５１内を循環する液体の温度を所定範囲に保つように制御する。

電気ヒータ１０には、感温ケース７６（図１参照）が予め結合されている。有底筒状の感温ケース７６は、隔壁６２に形成された孔６４（図１参照）に嵌合して取り付けられる。感温ケース７６内には、バイメタルスイッチ（図示省略）が収容される。バイメタルスイッチは、ケーブル（図示省略）を介して強電系回路に接続される。バイメタルスイッチは、液体の温度または電気ヒータ１０の温度が所定値を超えて上昇すると、電気ヒータ１０に供給される電流を遮断する保護回路を構成する。

加熱装置１００の作動時には、制御基板４０や電気ヒータ１０への電力の供給が給電部材３０を介して行われる。電気ヒータ１０は、電流が流れることで液体室５１を流れる液体を加熱する。

次に、各温度検知器７０の取り付け構造について説明する。

図２〜図４に示すように、タンク６０の隔壁６２には、各温度検知器７０を収容する凹部６７〜６９が形成される。

凹部６７〜６９は、タンク６０の外面６０Ｂ（隔壁６２の上面）に対して凹状に窪み、温度検知器７０の円柱状の外形に沿う断面形状を有する。凹部６７〜６９には、温度検知器７０の外周が隙間なく嵌合される。

凹部６７〜６９の深さは、温度検知器７０の外径より小さく形成される。これにより、凹部６７〜６９に温度検知器７０が嵌合した状態で、温度検知器７０の一部が凹部６７〜６９の外面６０Ｂに対する開口部から外側（上方）に突出するように構成される。

板状の給電部材３０は、凹部６７〜６９に対向し、凹部６７〜６９に収容された各温度検知器７０を覆うように配置される。給電部材３０は、その端面３０Ａ（下面）が各温度検知器７０に接触し、各温度検知器７０を凹部６７〜６９に向けて押圧するように取り付けられる。これにより、各温度検知器７０は、給電部材３０によって凹部６７〜６９から外れないように保持される。

図５は、タンク６０及び給電部材３０の概略構成を示す平面図である。図５において、Ｏ５３は入口５３の流路軸であり、Ｏ５４は出口５４の流路軸である。入口５３及び出口５４は、それぞれの流路軸Ｏ５３と流路軸Ｏ５４とが互いに平行に延びるように、液体室５１の一端に並んで開口している。

図２〜図４に示すように、タンク６０には、隔壁６２から液体室５１に突出するリブ６５が形成される。液体室５１は、リブ６５によって入口５３が開口する上流領域５１Ａと、出口５４が開口する下流領域５１Ｂと、に仕切られる。

図３に示すように、入口５３及び出口５４は、液体室５１の上側の領域に開口し、隔壁６２の内面６０Ａに沿うように形成される。図３において、Ｏ５１は、液体室５１を垂直方向に等分する中心線である。入口５３及び出口５４は、それぞれの流路軸Ｏ５３と流路軸Ｏ５４とが中心線Ｏ５１より上方に位置する上側の領域に配置されるように形成される。

凹部６７は、図５において入口５３の延長方向に形成される。凹部６７は、入口５３の延長方向に延びる溝状に形成される。凹部６７は、流路軸Ｏ５３と平行に延びているが、流路軸Ｏ５４と鋭角をもって傾斜するように形成されてもよい。これにより、入口５３からタンク６０内に流入した液体が図５に矢印Ａで示すように凹部６７に沿って流れるように構成される。

同様に、凹部６８は、図５において出口５４の延長方向に形成される。凹部６８は、出口５４の延長方向に延びる溝状に形成される。凹部６８は、流路軸Ｏ５４と平行に延びているが、流路軸Ｏ５４と鋭角をもって傾斜するように形成されてもよい。これにより、タンク６０内で出口５４に向かう液体が図５に矢印Ｂで示すように凹部６８に沿って流れるように構成される。

凹部６９は、図５において２つのスイッチ素子７４の間に挟まれるように配置される。これにより、温度検知器７０は、スイッチ素子７４の近傍に取り付けられる。

次に、加熱装置１００の作用について説明する。

空調装置のポンプによって送られる液体は、加熱装置１００において、入口５３から液体室５１に流入し、液体室５１を流れる過程で電気ヒータ１０によって加熱された後に、出口５４から流出し、熱媒体回路を循環する。

タンク６０内において、入口５３を通過した液体は、図５に矢印Ａで示すように液体室５１の上流領域５１Ａに流入し、リブ６５に沿って上流領域５１Ａを図５において右方向に流れる。上流領域５１Ａを通過した液体は、リブ６５の先端を折り返すようにして、下流領域５１Ｂに移る。下流領域５１Ｂに移った液体は、下流領域５１Ｂを図５において矢印Ｂで示すように左方向に流れ、出口５４を通って流出する。

このように、タンク６０内において、入口５３から出口５４に向かう液体は、リブ６５によって案内され、液体室５１の上側の領域を往復して流れる。これにより、液体が入口５３から出口５４に短絡して流れないように導かれ、入口５３及び出口５４から離れた領域に液体の流速が低下する淀みが生じることが抑えられる。

電気ヒータ１０は、各端子１１、１５間に電力が供給されると、巻線部１３が発熱し、液体室５１を流れる液体を加熱する。こうして、加熱装置１００を通過して加熱された液体（温水）がヒータコアに送られる。

入口５３の近傍に位置する凹部６７に収容された温度検知器７０は、入口５３から液体室５１の上流領域５１Ａに流入した液体の熱が隔壁６２を介して伝えられ、隔壁６２の温度に応じた検知信号を出力する。

出口５４の近傍に位置する凹部６８に収容された温度検知器７０は、液体室５１の下流領域５１Ｂで出口５４に向かう液体の熱が隔壁６２を介して伝えられ、隔壁６２の温度に応じた検知信号を出力する。

スイッチ素子７４の近傍に位置する凹部６９に収容された温度検知器７０は、スイッチ素子７４に発生する熱が給電部材３０を介して伝えられ、給電部材３０の温度に応じた検知信号を出力する。

制御基板４０上に設けられる制御装置は、各温度検知器７０の検知信号を受け、検知信号に応じてスイッチ素子７４のオンオフを切り換えて、液体室５１内を循環する液体の温度を所定範囲に保つように制御するとともに、スイッチ素子７４の温度を所定値以下に保つように制御する。

次に、本実施形態の効果について説明する。

本実施形態によれば、加熱装置１００は、タンク６０の外面６０Ｂに対して凹状に窪む凹部６７〜６９と、凹部６７〜６９に収容されて温度を検知する温度検知器７０と、電気ヒータ１０に電気的に接続される導電体３６、３７を含む給電部材３０と、を備える。給電部材３０は、温度検知器７０を挟んで凹部６７〜６９に対向するようにタンク６０に取り付けられる。

上記構成に基づき、凹部６７〜６９に収容される温度検知器７０は、給電部材３０によって覆われることにより、凹部６７〜６９から外れないように保持される。これにより、タンク６０に温度検知器７０を結合する結合手段を設ける必要がなく、加熱装置１００の構造の簡素化が図れる。

また、本実施形態によれば、凹部６７〜６９に収容される温度検知器７０の一部がタンク６０の外面６０Ｂから突出し、給電部材３０が温度検知器７０に接触するようにタンク６０に取り付けられる。

上記構成に基づき、温度検知器７０は、給電部材３０によって凹部６７〜６９に押し付けられ、ガタツキが生じないように保持される。これにより、タンク６０及び給電部材３０の熱が温度検知器７０へと伝導する経路に空隙が設けられることがなく、温度検知器７０がタンク６０及び給電部材３０の温度を検知する応答性が確保される。

また、本実施形態によれば、タンク６０は、液体が流入する入口５３と、液体が流出する出口５４と、を備える。温度検知器７０は、入口５３の延長方向と出口５４の延長方向にそれぞれ配置される。

上記構成に基づき、温度検知器７０は、タンク６０で液体の流れが滞留しやすい部位を避けるように配置されるため、タンク６０内を流れる液体の温度を的確に検知することができる。

なお、上述した構成に限らず、温度検知器７０は、入口５３と出口５４といずれか一方の延長方向に配置される構成としてもよい。

また、本実施形態によれば、タンク６０は、入口５３及び出口５４が液体室５１において上側の領域に開口するよう形成される。凹部６７は、入口５３の上側に形成される。凹部６８は、出口５４の上側に形成される。

上記構成に基づき、温度検知器７０は、液体室５１において液体の流速が高い部位に近接するように配置されるため、液体室５１を流れる液体の温度を的確に検知することができる。

また、本実施形態によれば、凹部６７は、入口５３の延長方向に延びる溝状に形成される。凹部６８は、出口５４の延長方向に延びる溝状に形成される。

上記構成に基づき、入口５３からタンク６０内に流入した液体が凹部６７に沿って流れる。タンク６０内で出口５４に向かう液体が凹部６８に沿って流れる。これにより、凹部６７に収容される温度検知器７０は、タンク６０内を流れる液体の熱が十分に伝えられ、タンク６０内を流れる液体の温度を的確に検知することができる。

なお、凹部６７〜６９は、溝状に形成されるものに限らず、複数のリブによって囲まれるものであってもよい。

また、本実施形態によれば、給電部材３０には、電気ヒータ１０に供給される電力を断続するスイッチ素子７４が取り付けられる。凹部６９は、スイッチ素子７４の近傍に形成される。

上記構成に基づき、温度検知器７０は、スイッチ素子７４の熱が給電部材３０を介して伝えられ、スイッチ素子７４の温度を的確に検知することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

本発明は、車両に搭載される加熱装置として好適であるが、車両以外に使用される加熱装置にも適用できる。

１０電気ヒータ
３０給電部材
３６、３７導電体
５３入口
５４出口
６０タンク
６０Ｂ外面
６７〜６９凹部
７０温度検知器
７４スイッチ素子
１００加熱装置

Claims

タンク内を流れる液体を電気ヒータによって加熱する加熱装置であって、
前記タンクの外面に窪む凹部と、
前記凹部に収容されて温度を検知する温度検知器と、
前記電気ヒータに接続される導電体を含む給電部材と、を備え、
前記温度検知器は、前記凹部に対向するように前記タンクに取り付けられる前記給電部材によって保持されることを特徴とする加熱装置。
請求項１に記載の加熱装置であって、
前記凹部に収容される前記温度検知器の一部が前記タンクの外面から突出し、
前記給電部材は、前記温度検知器に接触するように前記タンクに取り付けられることを特徴とする加熱装置。
請求項１又は２に記載の加熱装置であって、
前記タンクは、液体が流入する入口と、液体が流出する出口と、を備え、
前記温度検知器は、前記入口と前記出口との少なくとも一方の延長方向に配置されることを特徴とする加熱装置。
請求項３に記載の加熱装置であって、
前記凹部は、前記入口と前記出口との少なくとも一方の延長方向に延びる溝状に形成されることを特徴とする加熱装置。
請求項１又は２に記載の加熱装置であって、
前記給電部材には、前記電気ヒータに供給される電力を断続するスイッチ素子が取り付けられ、
前記凹部は、前記スイッチ素子の近傍に形成されることを特徴とする加熱装置。