JP2017015382A - 流体加熱装置 - Google Patents

流体加熱装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2017015382A
JP2017015382A JP2016021030A JP2016021030A JP2017015382A JP 2017015382 A JP2017015382 A JP 2017015382A JP 2016021030 A JP2016021030 A JP 2016021030A JP 2016021030 A JP2016021030 A JP 2016021030A JP 2017015382 A JP2017015382 A JP 2017015382A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fluid heating
heating device
fluid
heater
tank
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2016021030A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6471109B2 (ja
JP2017015382A5 (ja
Inventor
小笠原 武
Takeshi Ogasawara
武 小笠原
神山 直久
Naohisa Kamiyama
直久 神山
宏起 吉岡
Hiroki Yoshioka
宏起 吉岡
大塚 隆
Takashi Otsuka
隆 大塚
大樹 鈴木
Daiki Suzuki
大樹 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Marelli Corp
Original Assignee
Calsonic Kansei Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Calsonic Kansei Corp filed Critical Calsonic Kansei Corp
Priority to US15/740,528 priority Critical patent/US10767899B2/en
Priority to PCT/JP2016/067107 priority patent/WO2017002563A1/ja
Priority to CN201680039078.1A priority patent/CN107850338B/zh
Priority to EP16817672.5A priority patent/EP3318812B8/en
Publication of JP2017015382A publication Critical patent/JP2017015382A/ja
Publication of JP2017015382A5 publication Critical patent/JP2017015382A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6471109B2 publication Critical patent/JP6471109B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/10Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium
    • F24H1/101Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium using electric energy supply
    • F24H1/102Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium using electric energy supply with resistance
    • F24H1/105Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium using electric energy supply with resistance formed by the tube through which the fluid flows
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/22Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant
    • B60H1/2215Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant the heat being derived from electric heaters
    • B60H1/2221Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant the heat being derived from electric heaters arrangements of electric heaters for heating an intermediate liquid
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/0072Special adaptations
    • F24H1/009Special adaptations for vehicle systems
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/10Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium
    • F24H1/12Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium in which the water is kept separate from the heating medium
    • F24H1/14Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium in which the water is kept separate from the heating medium by tubes, e.g. bent in serpentine form
    • F24H1/142Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium in which the water is kept separate from the heating medium by tubes, e.g. bent in serpentine form using electric energy supply
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00Details
    • F24H9/18Arrangement or mounting of grates or heating means
    • F24H9/1809Arrangement or mounting of grates or heating means for water heaters
    • F24H9/1818Arrangement or mounting of electric heating means
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/40Heating elements having the shape of rods or tubes
    • H05B3/42Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible
    • H05B3/48Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible heating conductor embedded in insulating material
    • H05B3/50Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible heating conductor embedded in insulating material heating conductor arranged in metal tubes, the radiating surface having heat-conducting fins
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/78Heating arrangements specially adapted for immersion heating
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00357Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles
    • B60H1/00385Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles for vehicles having an electrical drive, e.g. hybrid or fuel cell
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00Details
    • F24H9/0005Details for water heaters
    • F24H9/001Guiding means
    • F24H9/0015Guiding means in water channels
    • F24H9/0021Sleeves surrounding heating elements or heating pipes, e.g. pipes filled with heat transfer fluid, for guiding heated liquid

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Instantaneous Water Boilers, Portable Hot-Water Supply Apparatuses, And Control Of Portable Hot-Water Supply Apparatuses (AREA)
  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)

Abstract

【課題】流体とヒータとの間で熱交換を行うための伝熱面積を大きくする。【解決手段】流体加熱装置100は、ヒータ21とヒータ21の周りを覆うように形成される加熱部22とを有するヒータユニット20を備え、加熱部22は、ヒータ21の内側を貫通する貫通孔25の内面に形成されて温水と熱交換する内側熱交換面25cと、ヒータ21の外側の外壁部26に形成されて温水と熱交換する外側熱交換面26cと、を有する。【選択図】図3

Description

本発明は、流体を加熱する流体加熱装置に関する。
特許文献1には、供給通路からタンク内に供給された流体をヒータによって加熱して排出通路から排出する流体加熱装置が開示されている。この流体加熱装置では、タンク内に設けられる螺旋状のヒータによって、タンクを流通する流体を加熱している。
特開2014−053288号公報
しかしながら、特許文献1の流体加熱装置では、流体が流通するタンク内にヒータの発熱部が収容され、発熱部の表面に流体が直接接触して熱交換を行う。そのため、流体と熱交換を行うための伝熱面積は、ヒータの大きさに依存する。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、流体と熱交換を行うための伝熱面積を大きくすることを目的とする。
本発明のある態様によれば、流体を加熱する流体加熱装置であって、ヒータと前記ヒータの周りを覆うように形成される加熱部とを有するヒータユニットを備え、前記加熱部は、前記ヒータの内側を貫通する貫通孔の内面に形成されて流体と熱交換する内側熱交換面と、前記ヒータの外側の外壁部に形成されて流体と熱交換する外側熱交換面と、を有することを特徴とする。
この態様では、ヒータユニットは、ヒータの周りを覆うように形成される加熱部を有する。加熱部は、ヒータの内側を貫通する貫通孔の内面に形成される内側熱交換面と、ヒータの外側の外壁部に形成される外側熱交換面と、を有する。ヒータユニットでは、加熱部の表面積が流体との間で熱交換を行うための伝熱面積になるので、内側熱交換面と外側熱交換面との表面積の合計が伝熱面積になる。したがって、ヒータと流体とを直接接触させる場合と比較して、流体と熱交換を行うための伝熱面積を大きくすることができる。
図1は、本発明の実施形態に係る流体加熱装置の分解斜視図である。 図2は、流体加熱装置のヒータユニット及びタンクの側面図であり、タンクを断面で示した図である。 図3は、流体加熱装置のヒータユニット及びタンクの正面図であり、タンクを断面で示した図である。 図4は、本発明の実施形態の変形例に係る流体加熱装置のヒータユニット及びタンクの正面図であり、タンクを断面で示した図である。 図5は、流体加熱装置によって加熱される流体の温度変化を説明する図である。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る流体加熱装置100について説明する。
流体加熱装置100は、EV(Electric Vehicle:電動車両)やHEV(Hybrid Electric Vehicle:ハイブリッド車両)などの車両に搭載される車両用空調装置(図示省略)に適用される。流体加熱装置100は、車両用空調装置が暖房運転を実行するために、流体としての温水を加熱するものである。
まず、図1から図4を参照して、流体加熱装置100の全体構成について説明する。
図1に示すように、流体加熱装置100は、水が流通するタンク10と、タンク10内に収容されるヒータユニット20と、各種電装部品を接続するためのバスバーモジュール30と、ヒータユニット20の動作を制御するための制御部としての制御基板40と、バスバーモジュール30及び制御基板40を覆うカバー50と、を備える。
タンク10は、略直方体形状に形成される。タンク10は、矩形の底面13と、底面13から立設される壁面14と、壁面14の端部に底面13と対向するように開口する開口部15と、を有する。タンク10は、温水が供給される供給口11と、温水が排出される排出口12と、を有する。供給口11と排出口12とは、タンク10の同じ壁面14に上下に並んで開口する。流体加熱装置100は、使用時に排出口12が供給口11と比較して上方に位置するように車両内に配設される。
図2及び図3に示すように、ヒータユニット20は、ヒータ21と、ヒータ21の周りを覆うように形成される加熱部22と、天面16と加熱部22とを連結する連結部29と、連結部29から突出して形成される一対の放熱部としての放熱フィン29aと、を有する。ヒータユニット20では、ヒータ21の周りに金属がダイキャスト成形されて加熱部22が形成される。ヒータユニット20は、ヒータユニット20を挿入するための開口部15を閉塞する天板部23の天面16に連結部29を介して連結され、天板部23と一体に成形される。
ヒータ21は、車両に搭載される電源装置(図示省略)からバスバーモジュール30を介して電力が供給される一対の端子21a,21bを有する。ヒータ21は、一対の端子21a,21b間に、タンク10内に突出する螺旋状の発熱部21cを有する。ヒータ21は、螺旋状ではなく例えば加熱部22内を往復するように形成される発熱部を有してもよい。
ヒータ21は、通電することによって発熱部21cが発熱するシーズヒータ又はPTC(Positive Temperature Coefficient)ヒータである。ヒータ21は、コスト的には、シーズヒータであることが望ましい。ヒータ21は、制御基板40からの指令を受けて発熱し、タンク10内を流通する温水を加熱する。
加熱部22は、発熱部21cの内周と比較して小径に形成され発熱部21cの中心軸に沿って内側を貫通する貫通孔25と、発熱部21cの外側に発熱部21cの外周と比較して大径に形成されタンク10の内壁17と対峙する外壁部26と、を有する。貫通孔25の内面には、流体と熱交換する内側熱交換面25cが形成され、外壁部26には、流体と熱交換する外側熱交換面26cを形成する。加熱部22は、ヒータ21と比較して融点の低い金属によって成形される。ここでは、ヒータ21はステンレスで形成され、加熱部22はアルミニウム合金で形成される。
貫通孔25は、螺旋状に巻かれる発熱部21cの内側に形成される。タンク10の供給口11は、貫通孔25の延長線上に開口する。貫通孔25は、供給口11から供給される温水が流通する内周流路27(図3参照)を形成する。これに限らず、タンク10の排出口12が貫通孔25の延長線上に開口するようにしてもよい。
図3に示すように、貫通孔25は、温水の流れ方向に沿って内周に突出する複数の内周フィン25aを有する。内周フィン25aは、内周流路27における伝熱面積を、内周フィン25aが設けられない場合と比較して大きくする。複数の内周フィン25aは、貫通孔25の全周にわたって等角度間隔で、内周に向けて放射状に形成される。
外壁部26は、タンク10の内壁17との間に、内周流路27と連続して温水が流通する外周流路28を形成する。外周流路28は、内周流路27から流れてきた温水を排出口12に導く。外壁部26は、貫通孔25と比較して伝熱面積が大きい。また、外周流路28は、内周流路27と比較して流路面積が大きい。
外壁部26は、ヒータ21の外周形状に沿って形成される外壁本体26aと、温水の流れ方向に沿って外壁本体26aから外周に突出する複数の外周フィン26bと、を有する。
外壁本体26aは、螺旋状に巻かれる発熱部21cの外側を覆うように形成される。外壁本体26aが設けられるので、ヒータ21と温水とが直接接触することはない。
外周フィン26bは、外周流路28における伝熱面積を、外周フィン26bが設けられない場合と比較して大きくする。外周フィン26bは、タンク10の底面13及び天面16と略平行に延設される。外周フィン26bは、タンク10の高さ方向の中央部と比較して天面16に近いほど基端部26dからの距離が長く形成される。また、外周フィン26bは、タンク10の高さ方向の中央部と比較して天面16から遠ざかるほど基端部26dからの距離が長く形成される。外周フィン26bは、タンク10の対向する一対の壁面14にそれぞれ所定の間隔をあけて臨むように形成される。
隣接する一対の外周フィン26bの間である基端部26dにおける外壁部26は、他の部分における外壁部26と比較してヒータ21の発熱部21cの近傍に形成される。これにより、外周流路28を流れる温水をヒータ21の発熱部21cに近付けることができるため、加熱部22と温水との熱交換効率を向上させることができる。また、加熱部22におけるすべての基端部26dは、ヒータ21からの距離が略一定となるように形成される。
外周フィン26bの数は、内周フィン25aと比較して多い。これにより、外側熱交換面26cは、内側熱交換面25cと比較して伝熱面積が大きくなっている。また、外周フィン26bの長さは、内周フィン25aと比較して長い。これにより、加熱部22をダイキャスト成形する際の成形性を損なわずに温水を加熱する性能を確保することができる。
以上のように、ヒータユニット20は、ヒータ21の周りを覆うように形成される加熱部22を有する。加熱部22は、発熱部21cの内側を貫通する貫通孔25の内面に形成される内側熱交換面25cと、発熱部21cの外周の外壁部26に形成される外側熱交換面26cと、を有する。ヒータユニット20では、加熱部22の表面積が温水との間で熱交換を行うための伝熱面積になるので、内側熱交換面25cと外側熱交換面26cとの表面積の合計が伝熱面積になる。したがって、ヒータ21と温水とを直接接触させる場合と比較して、温水と熱交換を行うための伝熱面積を大きくすることができる。
図4に示す変形例のように、外周フィン26bを、外周に向けて放射状に形成してもよく、内周フィン25aを、タンク10の天面16と略平行に延設してもよい。この場合にも同様に、温水と熱交換を行うための伝熱面積を大きくすることができる。なお、複数の内周フィン25aは、それぞれが略平行となるように形成されればよく、タンク10の天面16と略平行でなくてもよい。また、内周フィン25aと外周フィン26bとを共に放射状に形成してもよく、内周フィン25aと外周フィン26bとを共にタンク10の天面16と略平行に延設してもよい。
図3及び図4に示すように、連結部29は、加熱部22と連結される第1連結部29bが天面16と連結される第2連結部29cと比較して断面積が小さくなるように形成される。これにより、ヒータ21の熱が天面16を介して後述するIGBT34,35などの電子部品に伝達されることが抑制される。
放熱フィン29aは、外周フィン26bと同様に、タンク10の底面13及び天面16と略平行に延設される。放熱フィン29aが設けられることによって、加熱部22から第1連結部29bを介して伝達された熱が外周流路28内の温水に放熱されるので、ヒータ21の熱が天面16を介して後述するIGBT34,35などの電子部品に伝達されることが更に抑制される。
図2に示すように、天板部23は、タンク10の開口部15と比較してヒータユニット20の軸方向に長く形成される。天板部23におけるタンク10からはみ出た部分には、車両に搭載される電源装置や上位のコントローラ(図示省略)と流体加熱装置100とを接続するためのコネクタ(図示省略)が設けられる。
天板部23は、ヒータユニット20がタンク10内に挿入された状態で、開口部15の外周縁と溶接される。天板部23は、タンク10の天面16を形成する。天面16は、タンク10の底面13と略平行に対向する。
図1に示すように、天板部23には、温度スイッチとしてのバイメタルスイッチ31を取り付けるための凹部24aと、ヒータ温度センサ32を取り付けるための凹部24bと、水温センサ33を取り付けるための凹部24cと、が形成される。
バイメタルスイッチ31は、ヒータユニット20の温度を検出し、検出した温度に応じて切り換わる。具体的には、バイメタルスイッチ31は、ヒータユニット20の温度が第1の設定温度よりも上昇した場合にヒータユニット20への電力の供給を遮断する。ヒータユニット20の温度が第1の設定温度と比較して低い第2の設定温度よりも下降した場合に、バイメタルスイッチ31が再び切り換わってヒータユニット20への電力の供給を再開するようにしてもよい。
ヒータ温度センサ32は、ヒータユニット20におけるヒータ21の温度を検出する。ヒータ温度センサ32は、検出したヒータ21の温度に応じた電気信号を制御基板40に送る。制御基板40は、ヒータ温度センサ32が検出したヒータ21の温度が設定温度よりも高い場合に、ヒータ21への電力の供給を停止させる。
水温センサ33は、タンク10の排出口12近傍における温水の温度を検出する。即ち、水温センサ33は、タンク10から排出される加熱後の温水の温度を検出する。水温センサ33は、天板部23からタンク10内部に突出する突出部23a(図2,図3,及び図4参照)の内部に設けられる。水温センサ33は、検出した温水の温度に応じた電気信号を制御基板40に送る。制御基板40は、水温センサ33が検出した温水の温度が所望の温度になるように、ヒータ21への電力の供給を制御する。
図2に示すように、天板部23には、スイッチング素子としての一対のIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor:絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)34,35が当接する。
IGBT34,35は、バスバーモジュール30を介して車両の電源装置に接続される。IGBT34,35は、制御基板40に接続され、制御基板40からの指令信号に応じてスイッチング動作する。IGBT34,35は、スイッチング動作によってヒータユニット20への電力の供給を制御する。これにより、ヒータユニット20は所望の温度に調整され、排出口12から排出される温水は所望の温度に調整される。
IGBT34,35は、スイッチング動作を繰り返すことによって発熱する。IGBT34,35が動作可能な温度の最大値は、タンク10内を流れる温水の温度と比較して高い。よって、IGBT34,35は、タンク10内を流れる温水の温度が天板部23を介して伝達されて冷却される。
図1に示すように、バスバーモジュール30は、天板部23の上部に積層される。バスバーモジュール30は、天板部23と比較して小さな矩形に形成される。バスバーモジュール30は、電力や電気信号を送給可能な金属板によって形成される導電性の接続部材である。
制御基板40は、バスバーモジュール30の上部に積層される。制御基板40は、天板部23と比較して小さな矩形に形成される。制御基板40は、バスバーモジュール30及びIGBT34,35と電気的に接続される。制御基板40は、上位のコントローラの指令に基づいてIGBT34,35を制御する。
カバー50は、制御基板40の上部に設けられる。カバー50は、天板部23と略同一の外周形状に形成される。カバー50は、天板部23の外周縁と溶接される。カバー50は、天板部23との間の内部空間を密閉する。
次に、主に図5を参照して、流体加熱装置100の作用について説明する。
図5において、横軸は、供給口11から排出口12までタンク10内を流通する温水が流れる距離であり、縦軸は、温度T[℃]である。図5に示すように、流体加熱装置100では、供給口11から供給される温度T1[℃]の温水を、温度Th[℃]のヒータユニット20によって温度T2[℃]まで加熱して排出口12から排出する。
供給口11は、貫通孔25の延長線上に形成される。そのため、温度T1の温水は、供給口11から供給されて、内周流路27に導かれる。内周流路27では、内周フィン25aが形成される貫通孔25の内周との熱交換によって温水が加熱される。このとき、温水は、温水の流れ方向に沿って形成される内周フィン25aによって整流される。
内周流路27を通過した温水は、タンク10における供給口11と対向する壁面14にぶつかって方向転換し、外周流路28に導かれる。このように、温水は、内周流路27と外周流路28とを連続して流れる。外周流路28を流れる温水は、外壁本体26a及び外周フィン26bとの熱交換によって更に加熱される。このときもまた、温水は、温水の流れ方向に沿って形成される外周フィン26bによって整流される。そして、温度T2まで加熱された温水は、排出口12から排出される。
ここで、外周流路28は、内周流路27と比較して流路面積が大きい。そのため、外周流路28における温水の流速V2[m/s]は、内周流路27における温水の流速V1[m/s]と比較して遅い。しかしながら、外周流路28に面する外壁部26は、内周流路27を形成する貫通孔25と比較して伝熱面積が大きい。よって、図5に示すように、内周流路27と外周流路28とにおける温水の温度上昇率を略一定にすることができる。
以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。
ヒータユニット20は、ヒータ21の周りを覆うように形成される加熱部22を有する。加熱部22は、発熱部21cの内側を貫通する貫通孔25の内面に形成される内側熱交換面25cと、発熱部21cの外周の外壁部26に形成される外側熱交換面26cと、を有する。ヒータユニット20では、加熱部22の表面積が温水との間で熱交換を行うための伝熱面積になるので、内側熱交換面25cと外側熱交換面26cとの表面積の合計が伝熱面積になる。したがって、ヒータ21と温水とを直接接触させる場合と比較して、温水と熱交換を行うための伝熱面積を大きくすることができる。
また、外周流路28は、内周流路27と比較して流路面積が大きいため、外周流路28における温水の流速V2は、内周流路27における温水の流速V1と比較して遅い。しかしながら、外周流路28に面する外壁部26は、内周流路27を形成する貫通孔25と比較して伝熱面積が大きい。よって、内周流路27と外周流路28とにおける温度上昇率を略一定にすることができる。
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。
例えば、上記実施形態では、供給口11から供給された温水が内周流路27を流れた後に、外周流路28を流れて排出口12から排出される。これに限らず、供給口11から供給された温水が外周流路28を流れた後に、内周流路27を流れて排出口12から排出されるようにしてもよい。
100 流体加熱装置
10 タンク
11 供給口
12 排出口
13 底面
14 壁面
15 開口部
16 天面
17 内壁
20 ヒータユニット
21 ヒータ
21c 発熱部
22 加熱部
25 貫通孔
25a 内周フィン
25c 内側熱交換面
26 外壁部
26b 外周フィン
26c 外側熱交換面
26d 基端部
27 内周流路
28 外周流路
29 連結部
29a 放熱フィン(放熱部)

Claims (24)

  1. 流体を加熱する流体加熱装置であって、
    ヒータと前記ヒータの周りを覆うように形成される加熱部とを有するヒータユニットを備え、
    前記加熱部は、
    前記ヒータの内側を貫通する貫通孔の内面に形成されて流体と熱交換する内側熱交換面と、
    前記ヒータの外側の外壁部に形成されて流体と熱交換する外側熱交換面と、を有することを特徴とする流体加熱装置。
  2. 請求項1に記載の流体加熱装置であって、
    前記ヒータユニットを収容するタンクを更に備え、
    前記貫通孔は、流体が流通する内周流路を形成し、
    前記外壁部は、前記タンクの内壁との間に流体が流通する外周流路を形成することを特徴とする流体加熱装置。
  3. 請求項2に記載の流体加熱装置であって、
    前記タンクは、
    流体が供給される供給口と、
    流体が排出される排出口と、を有することを特徴とする流体加熱装置。
  4. 請求項3に記載の流体加熱装置であって、
    前記供給口と前記排出口とのいずれか一方は、前記貫通孔の延長線上に開口することを特徴とする流体加熱装置。
  5. 請求項4に記載の流体加熱装置であって、
    前記供給口は、前記貫通孔の延長線上に開口することを特徴とする流体加熱装置。
  6. 請求項3から5のいずれか一つに記載の流体加熱装置であって、
    前記排出口は、前記タンクの同じ面に前記供給口と並んで開口することを特徴とする流体加熱装置。
  7. 請求項6に記載の流体加熱装置であって、
    前記内周流路と前記外周流路には、流体が連続して流れることを特徴とする流体加熱装置。
  8. 請求項2から7のいずれか一つに記載の流体加熱装置であって、
    前記貫通孔は、内周に突出する内周フィンを有することを特徴とする流体加熱装置。
  9. 請求項8に記載の流体加熱装置であって、
    前記内周フィンは、流体の流れ方向に沿って形成されることを特徴とする流体加熱装置。
  10. 請求項8又は9に記載の流体加熱装置であって、
    前記内周フィンは、内周に向けて放射状に形成されることを特徴とする流体加熱装置。
  11. 請求項2から10のいずれか一つに記載の流体加熱装置であって、
    前記外壁部は、外周に突出する外周フィンを有することを特徴とする流体加熱装置。
  12. 請求項11に記載の流体加熱装置であって、
    前記外周フィンは、流体の流れ方向に沿って形成されることを特徴とする流体加熱装置。
  13. 請求項11又は12に記載の流体加熱装置であって、
    前記外周フィンは、外周に向けて放射状に形成されることを特徴とする流体加熱装置。
  14. 請求項11又は12に記載の流体加熱装置であって、
    前記タンクは、前記ヒータユニットを挿入するための開口部を閉塞する天面を有し、
    前記外周フィンは、前記天面と略平行に延設されることを特徴とする流体加熱装置。
  15. 請求項14に記載の流体加熱装置であって、
    前記外周フィンは、前記タンクの中央部と比較して前記天面に近いほど基端部からの距離が長く形成されることを特徴とする流体加熱装置。
  16. 請求項14又は15に記載の流体加熱装置であって、
    前記外周フィンは、前記タンクの中央部と比較して前記天面から遠ざかるほど基端部からの距離が長く形成されることを特徴とする流体加熱装置。
  17. 請求項11から16のいずれか一つに記載の流体加熱装置であって、
    前記外周フィンの基端部における前記外壁部は、前記ヒータの近傍に形成されることを特徴とする流体加熱装置。
  18. 請求項2から7のいずれか一つに記載の流体加熱装置であって、
    前記貫通孔は、内周に突出する内周フィンを有し、
    前記外壁部は、外周に突出する外周フィンを有し、
    前記外周フィンの数は、前記内周フィンの数と比較して多いことを特徴とする流体加熱装置。
  19. 請求項2から7のいずれか一つに記載の流体加熱装置であって、
    前記貫通孔は、内周に突出する内周フィンを有し、
    前記外壁部は、外周に突出する外周フィンを有し、
    前記外周フィンの長さは、前記内周フィンと比較して長いことを特徴とする流体加熱装置。
  20. 請求項2から19のいずれか一つに記載の流体加熱装置であって、
    前記外壁部の伝熱面積は、前記貫通孔の伝熱面積と比較して大きいことを特徴とする流体加熱装置。
  21. 請求項20に記載の流体加熱装置であって、
    前記外周流路の流路面積は、前記内周流路の流路面積と比較して大きいことを特徴とする流体加熱装置。
  22. 請求項2から13のいずれか一つに記載の流体加熱装置であって、
    前記タンクは、前記ヒータユニットを挿入するための開口を閉塞する天面を有し、
    前記ヒータユニットは、
    前記天面と前記加熱部とを連結する連結部と、
    前記連結部から突出して形成される放熱部と、を有することを特徴とする流体加熱装置。
  23. 請求項22に記載の流体加熱装置であって、
    前記連結部は、前記加熱部と連結される部分が前記天面と連結される部分と比較して断面積が小さく形成されることを特徴とする流体加熱装置。
  24. 請求項2から23のいずれか一つに記載の流体加熱装置であって、
    前記ヒータは、螺旋状に形成される発熱部を有し、
    前記貫通孔は、前記発熱部の内周と比較して小径に形成され前記発熱部の中心軸に沿って貫通し、
    前記外壁部は、前記発熱部の外周と比較して大径に形成され前記タンクの内壁と対峙することを特徴とする流体加熱装置。
JP2016021030A 2015-06-30 2016-02-05 流体加熱装置 Active JP6471109B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/740,528 US10767899B2 (en) 2015-06-30 2016-06-08 Fluid-heating device
PCT/JP2016/067107 WO2017002563A1 (ja) 2015-06-30 2016-06-08 流体加熱装置
CN201680039078.1A CN107850338B (zh) 2015-06-30 2016-06-08 流体加热装置
EP16817672.5A EP3318812B8 (en) 2015-06-30 2016-06-08 Fluid heating device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015130748 2015-06-30
JP2015130748 2015-06-30

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2017015382A true JP2017015382A (ja) 2017-01-19
JP2017015382A5 JP2017015382A5 (ja) 2018-11-15
JP6471109B2 JP6471109B2 (ja) 2019-02-13

Family

ID=57830217

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016021030A Active JP6471109B2 (ja) 2015-06-30 2016-02-05 流体加熱装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10767899B2 (ja)
EP (1) EP3318812B8 (ja)
JP (1) JP6471109B2 (ja)
CN (1) CN107850338B (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190024399A (ko) * 2017-08-31 2019-03-08 한온시스템 주식회사 냉각수 히터
JP2019045060A (ja) * 2017-08-31 2019-03-22 カルソニックカンセイ株式会社 流体加熱装置
US11628706B2 (en) 2017-08-31 2023-04-18 Hanon Systems Coolant heater

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT201800007346A1 (it) * 2018-07-19 2020-01-19 Riscaldatore elettrico per serbatoio

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2257994A1 (de) * 1972-11-27 1974-05-30 Vaw Leichtmetall Gmbh Tragbares speicherheizgeraet zum vorwaermen von kraftfahrzeugen
JPS4966058U (ja) * 1972-09-19 1974-06-10
DE2402942A1 (de) * 1973-01-23 1974-07-25 Wikstroem Ab Berth Elektrisches heizgeraet
US3942587A (en) * 1972-03-13 1976-03-09 Swiss Aluminium Ltd. Heat convector for use in buildings
JPS58140550A (ja) * 1982-02-15 1983-08-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd 温水加熱装置
JPH01269832A (ja) * 1988-04-21 1989-10-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電気暖房器
JP2001017372A (ja) * 1999-07-05 2001-01-23 Hitachi Ltd 食器洗い乾燥機
JP2012124222A (ja) * 2010-12-06 2012-06-28 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 熱媒体加熱装置
WO2014090880A1 (fr) * 2012-12-12 2014-06-19 Compagnie Mediterraneenne Des Cafes Chaudière pour machine de préparation de boisson

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1614974A (en) 1926-02-15 1927-01-18 Norbert F Strauss Electric water heater
JPS5119689Y2 (ja) * 1972-03-06 1976-05-24
US5271086A (en) 1991-01-24 1993-12-14 Asahi Glass Company Ltd. Quartz glass tube liquid heating apparatus with concentric flow paths
CN2305823Y (zh) * 1997-03-17 1999-01-27 杨伦发 中空内外传热电加热管
JP3636354B2 (ja) 1998-12-16 2005-04-06 日立金属株式会社 電気融着式プラスチック管継手
CN201129844Y (zh) * 2007-11-19 2008-10-08 宁波天明电子股份有限公司 一种无热胆的快热式电热水器的电加热装置
JP2013180690A (ja) * 2012-03-02 2013-09-12 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 熱媒体加熱装置およびそれを備えた車両用空調装置
FR2988818B1 (fr) 2012-03-28 2018-01-05 Valeo Systemes Thermiques Dispositif de chauffage electrique de fluide pour vehicule automobile et appareil de chauffage et/ou de climatisation associe
JP6062815B2 (ja) 2012-08-09 2017-01-18 カルソニックカンセイ株式会社 温度スイッチ及び流体加熱装置
JP5706478B2 (ja) 2013-03-14 2015-04-22 株式会社オーケー社鹿児島 バイオマスボイラー
JP6107422B2 (ja) 2013-05-27 2017-04-05 アイシン精機株式会社 熱交換ユニットおよび人体局部洗浄装置
CN103743088B (zh) 2014-01-02 2016-04-06 常熟市林芝电热器件有限公司 地板清洗机用的ptc液体加热器

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3942587A (en) * 1972-03-13 1976-03-09 Swiss Aluminium Ltd. Heat convector for use in buildings
JPS4966058U (ja) * 1972-09-19 1974-06-10
DE2257994A1 (de) * 1972-11-27 1974-05-30 Vaw Leichtmetall Gmbh Tragbares speicherheizgeraet zum vorwaermen von kraftfahrzeugen
DE2402942A1 (de) * 1973-01-23 1974-07-25 Wikstroem Ab Berth Elektrisches heizgeraet
JPS58140550A (ja) * 1982-02-15 1983-08-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd 温水加熱装置
JPH01269832A (ja) * 1988-04-21 1989-10-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電気暖房器
JP2001017372A (ja) * 1999-07-05 2001-01-23 Hitachi Ltd 食器洗い乾燥機
JP2012124222A (ja) * 2010-12-06 2012-06-28 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 熱媒体加熱装置
WO2014090880A1 (fr) * 2012-12-12 2014-06-19 Compagnie Mediterraneenne Des Cafes Chaudière pour machine de préparation de boisson

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190024399A (ko) * 2017-08-31 2019-03-08 한온시스템 주식회사 냉각수 히터
JP2019045060A (ja) * 2017-08-31 2019-03-22 カルソニックカンセイ株式会社 流体加熱装置
KR102410509B1 (ko) * 2017-08-31 2022-06-20 한온시스템 주식회사 냉각수 히터
US11628706B2 (en) 2017-08-31 2023-04-18 Hanon Systems Coolant heater

Also Published As

Publication number Publication date
EP3318812B8 (en) 2021-03-17
US20180187920A1 (en) 2018-07-05
CN107850338A (zh) 2018-03-27
US10767899B2 (en) 2020-09-08
EP3318812A1 (en) 2018-05-09
CN107850338B (zh) 2020-03-10
JP6471109B2 (ja) 2019-02-13
EP3318812B1 (en) 2021-01-20
EP3318812A4 (en) 2018-07-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6471109B2 (ja) 流体加熱装置
JP2019503566A (ja) 独立制御ptcヒーター及び装置
JP6298495B2 (ja) 流体加熱装置及びその製造方法
CN107710867B (zh) 流体加热装置
WO2017043382A1 (ja) 流体加熱装置及びその製造方法
CN108027167B (zh) 流体加热装置及其制造方法
JP6471086B2 (ja) 流体加熱装置
WO2017208687A1 (ja) 流体加熱装置
JP6559528B2 (ja) 流体加熱装置
WO2017002563A1 (ja) 流体加熱装置
JP5430863B2 (ja) 瞬間湯沸かし器式の連続ヒータ
JP6475598B2 (ja) 液体加熱装置
KR20180091584A (ko) 냉각수 히터
JP6549919B2 (ja) 流体加熱装置
JP6686215B2 (ja) 流体加熱装置
JP6431831B2 (ja) 流体加熱装置及びその製造方法
JP2019075332A (ja) 加熱装置及び加熱装置の電力上限決定方法
JP2017048938A (ja) 流体加熱装置
KR102011670B1 (ko) 차량용 히터
CN209420206U (zh) 散热器和电机控制器组件
JP2017211093A (ja) 流体加熱装置
JP6471080B2 (ja) 流体加熱装置
CN215637375U (zh) 烹饪器具
US10974568B2 (en) Coolant heating apparatus for vehicle
JP2013196809A (ja) 熱媒体加熱装置

Legal Events

Date Code Title Description
RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20161221

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20171113

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180913

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20181003

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20181023

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20181211

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20181225

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190121

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6471109

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250