JP2017211093A - 流体加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電装品の冷却が十分に行われる流体加熱装置を提供すること。【解決手段】温水（流体）を加熱する流体加熱装置１００は、開口部１５を有してヒータ２１を収容するタンク１０と、タンク１０の開口部１５を塞いで温水が流通する流体室４を形成する天板部２３と、流体室４に開口して温水が流通する第１流通口１１及び第２流通口１２と、を備える。流体室４は、ヒータ２１（加熱部２２）を収容して第１流通口１１が開口するヒータ収容部８と、ヒータ収容部８から天板部２３に沿って膨出して第２流通口１２が開口する膨出部５９と、を有する。ＩＧＢＴ３４，３５（電装品）は、天板部２３に沿って膨出部５９の外側に設けられる。【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、流体が流通するタンク内に螺旋状の電熱式ヒータが収容される流体加熱装置が開示されている。

上記タンクの両端部には、供給通路と排出通路が互いに対向するように開口している。供給通路から供給される流体は、タンク内において一方向に流れてヒータの熱を吸収し、排出通路から排出される。

特開２０１５−１３７７８３号公報

上記流体加熱装置では、ヒータの通電を制御する温度センサ及びスイッチング素子などの電装部品がタンクの上壁部に設けられる。この場合には、ヒータからの伝熱やスイッチング素子の発熱によってタンクの上壁部が温度上昇するために、電装部品を冷却する必要がある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、電装部品の冷却が十分に行われる流体加熱装置を提供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、通電されることで発熱するヒータと、前記ヒータの通電を制御する電装部品と、開口部を有して前記ヒータを収容するタンクと、前記タンクの開口部を塞いで流体が流通する流体室を形成する天板部と、前記流体室に流体を流通させる第１流通口及び第２流通口と、を備え、前記流体室は、前記ヒータを収容して前記第１流通口が開口するヒータ収容部と、前記ヒータ収容部から前記天板部に沿って膨出して前記第２流通口が開口する膨出部と、を有し、前記電装部品は、前記天板部に沿って前記膨出部の外側に設けられることを特徴とする流体加熱装置が提供される。

上記態様によれば、ヒータ収容部では、流体がヒータの周りを流通することで、ヒータの熱が流体に伝達される。膨出部では、流体が天板部に沿って流通することで、天板部から流体に放熱することが促される。よって、膨出部の外側に設けられる電装部品の冷却を十分に行うことができる。

図１は、本発明の実施形態に係る流体加熱装置の斜視図である。 図２は、流体加熱装置の分解斜視図である。 図３は、流体加熱装置の中心線に沿う縦断面図である。 図４は、流体加熱装置の正面図であり、タンクを断面で示した図である。

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（熱媒体）を加熱するものである。

図１、図２に示すように、流体加熱装置１００は、内部を温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、ヒータユニット２０に電力を供給する電装部品として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などを覆うカバー５０と、を備える。

図３、図４に示すように、タンク１０の内部には、ヒータ２１を収容して温水が流通する流体室４が設けられるとともに、電装部品を収容する電装室５（制御室）が設けられる。タンク１０、ヒータユニット２０、及びカバー５０は、流体室４及び電装室５を形成するケース９を構成する。

ヒータユニット２０は、電熱式ヒータ２１と、ヒータ２１の周りを覆うように形成されるブロック状の加熱部２２と、タンク１０との間に流体室４を形成する板状の天板部２３（蓋部）と、加熱部２２と天板部２３とを連結する連結部２４と、を有する。ヒータユニット２０では、加熱部２２、連結部２４、及び天板部２３が一体に成形される。

ヒータ２１は、加熱部２２に鋳込まれる螺旋状の発熱部２１ｃと、天板部２３から上方に突出する一対の端子２１ａ，２１ｂと、を有する。なお、発熱部２１ｃ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てもよい。図３に示すように、ヒータ２１(発熱部２１ｃ)の中央部を貫通する直線をヒータ２１の中心線Ｏとする。

加熱部２２は、発熱部２１ｃの内側を貫通する貫通孔２５と、発熱部２１ｃの周りに形成される外壁部２６と、発熱部２１ｃの一端側に形成される第１端壁部２７と、発熱部２１ｃの他端側に形成される第２端壁部２８と、を有する。外壁部２６は、貫通孔２５と比較して伝熱面積が大きい。

加熱部２２は、貫通孔２５の内周から突出する複数の内周フィン２５ａを有する。複数の内周フィン２５ａは、温水の流れ方向に沿って延び、貫通孔２５の全周にわたって等角度間隔で形成される。内周フィン２５ａは、内周流路５２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。

外壁部２６は、温水の流れ方向に沿って延びる複数の外周フィン２６ａを有する。外周フィン２６ａは、外周流路５４における伝熱面積を、外周フィン２６ａが設けられない場合と比較して大きくする。

タンク１０は、流体室４を形成する流体室壁部１０ｂと、電装室５を形成する電装室壁部１０ａと、を有する。なお、電装室壁部１０ａは、タンク１０に一体に形成される構成に限らず、ヒータユニット２０に一体に形成される構成としてもよい。

タンク１０の内部には、流体室壁部１０ｂの開口部１５が形成される。開口部１５は、天板部２３によって閉塞される。天板部２３は、タンク１０に溶接などによって接合される。天板部２３は、流体室４と電装室５とを仕切る隔壁である。

タンク１０の上部には、電装室壁部１０ａの開口部１９が形成される。開口部１９は、カバー５０によって閉塞される。カバー５０は、電装室壁部１０ａのボス部６５に螺合するボルト（図示省略）によって電装室壁部１０ａに締結される。

タンク１０の側部には、取付座６１，６２がそれぞれ形成される。取付座６１には、電気信号を導く信号線（図示省略）を接続するコネクタ６３が取り付けられる。取付座６２には、電力を供給する電力供給線（図示省略）を接続するコネクタ６４が取り付けられる。

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、電力や電気信号を送給可能な金属板（導電材）によって形成される複数のバスバー（図示省略）を有する。

ヒータ２１の端子２１ａ，２１ｂには、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。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、制御基板４０からの指令を受けて通電し、タンク１０内を流通する温水を加熱する。

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、バスバーモジュール３０及び一対のＩＧＢＴ３４，３５（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）と電気的に接続される。制御基板４０は、車両に搭載される上位のコントローラ（図示省略）の指令に基づいてスイッチング素子（電装部品）としてのＩＧＢＴ３４，３５を制御する。

図２に示すように、バスバーモジュール３０には、バイメタルスイッチ３１を収容する収容孔３９と、ヒータ温度センサ３２を収容する収容孔４７と、ＩＧＢＴ３４，３５を収容する収容孔３６，３７と、が形成される。天板部２３には、バイメタルスイッチ３１を取り付けるための凹部２３ａと、ヒータ温度センサ３２を取り付けるための凹部２３ｂと、水温センサ３３を取り付けるための孔２３ｃと、が形成される。

バイメタルスイッチ３１は、天板部２３に締結されるプレート４８によって押圧され、凹部２３ａの底部に接触した状態に保持される。

温度スイッチとしてのバイメタルスイッチ３１は、ヒータユニット２０の温度を検知し、検知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、凹部２３ｂの底部に接触した状態に保持される。

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の近傍の温度を検知する。ヒータ温度センサ３２は、検知したヒータ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が検知したヒータ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、天板部２３に取り付けられる有底筒状のキャップ４３に収容され、キャップ４３の底部に接触した状態に保持される。水温センサ３３の外周と、キャップ４３の内周との間には、環状の空間が設けられる。

キャップ４３は、その開口端部の外周が天板部２３の孔２３ｃに挿入され、その外周及び底部が流体室４に面するように設けられる。キャップ４３は、ＩＧＢＴ３４，３５と、第２流通口１２（排出口）と、の間に配置され、流体室４における第２流通口１２の上流側に突出する。

水温センサ３３は、キャップ４３を介して温水の温度を検知する流体温度検知器として設けられる。水温センサ３３は、第２流通口１２の近傍において、流体室４から排出される加熱後の温水の温度を検知する。水温センサ３３は、検知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が検知した温水の温度が所望の温度になるように、ＩＧＢＴ３４，３５を介してヒータ２１への電力の供給を制御する。

ＩＧＢＴ３４，３５は、天板部２３に締結されるプレート３８によって押圧され、天板部２３に接触した状態に保持される。天板部２３は、電装室５を形成する電装室壁面１７を有する。電装室壁面１７は、ＩＧＢＴ３４，３５を接触させる接触部１７ａ，１７ｂを有する。

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、第２流通口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、流体室４を流れる温水の温度と比較して高い。よって、ＩＧＢＴ３４，３５は、天板部２３を介して流体室４を流れる温水に放熱して冷却される。

次に、流体室４に係る構成について説明する。

天板部２３は、流体室４を形成する流体室壁面１６（天面）を有する。

タンク１０の流体室壁部１０ｂは、加熱部２２（ヒータ２１）の周りにヒータ収容部８（流路）を形成するヒータ収容壁部１０ｃと、ヒータ収容部８から天板部２３に沿って膨出する膨出部５９（流路）を形成する膨出壁部１０ｄと、を有する。ヒータ収容壁部１０ｃの一端には、外部から温水が供給される第１流通口１１（供給口）が開口する。膨出壁部１０ｄの一端には、外部に温水が排出される第２流通口１２（排出口）が開口する。

第１流通口１１と第２流通口１２とは、ヒータユニット２０の一端側（図３において左側）に配置される。第１流通口１１と加熱部２２の貫通孔２５とは、ヒータ２１の中心線Ｏが延びる軸方向に並ぶように配置される。第２流通口１２は、第１流通口１１に比べて天板部２３に近い位置に配置される。これにより、流体室４のヒータ収容部８において、第１流通口１１から流入した温水が折り返した後に天板部２３に沿って流通することで第２流通口１２に向かうようになっている。

第２流通口１２は、第１流通口１１に対してヒータ２１の中心線Ｏが延びる軸方向についてヒータユニット２０から遠ざかる方向（下方向）にオフセットされる。これにより、流体室４の膨出部５９において、ヒータ収容部８から第２流通口１２へと向かう温水が天板部２３に沿って流通するようになっている。

タンク１０の流体室壁部１０ｂは、第１壁面１４ａ〜第５壁面１４ｅ、及び第１底面１３ａ、第２底面１３ｂによって流体室４を形成する。第１壁面１４ａ〜第５壁面１４ｅは、それぞれ上方に向くように鉛直線（基準線）に対して傾斜して形成される。第１底面１３ａ及び第２底面１３ｂは、第１壁面１４ａ（段差）の上下端から略水平方向に延びている。

ヒータ収容部８は、加熱部２２の両端に設けられる第１端流路５１及び第２端流路５３と、加熱部２２の内側に設けられる内周流路５２と、加熱部２２の外側に設けられる外周流路５４と、を有する。

第１端流路５１は、加熱部２２の第１端壁部２７と、タンク１０の第１壁面１４ａとの間に形成される。第１端流路５１には、第１流通口１１が開口する。

第１流通口１１には、供給パイプ５７が挿入される。タンク１０から突出する供給パイプ５７には、温水が流通する配管（図示省略）が接続される。

図３に示すように、タンク１０の外側は、ヒータ収容壁部１０ｃと膨出壁部１０ｄとによって凹状に形成される凹状空間５５が形成される。供給パイプ５７は、膨出壁部１０ｄに沿って配置され凹状空間５５に収まる。

供給パイプ５７は、第１流通口１１に挿入される基端部５７ａと、基端部５７ａから膨出壁部１０ｄに対して離れる方向に曲折する曲折部５７ｃと、排出パイプ５８と略平行に延びる先端部５７ｂと、を有する。こうして、供給パイプ５７は、クランク状に曲折しており、膨出壁部１０ｄに対して間隙をもって延びるように配置される。

加熱部２２の第１端壁部２７には、貫通孔２５の延長上に開口する環状のインレット部４５が形成される。供給パイプ５７の基端部５７ａは、第１壁面１４ａからタンク１０内に突出し、貫通孔２５のインレット部４５（第１端壁部２７）に環状の間隙をもって挿入される。供給パイプ５７から供給される温水は、第１端流路５１及び内周流路５２に導かれる。

上記した構成に限らず、供給パイプ５７の基端部５７ａが間隙を持たずにインレット部４５に挿入され、供給パイプ５７が貫通孔２５に接続される構成としてもよい。この場合には、供給パイプ５７から供給される温水の全量が内周流路５２に導かれる。

内周流路５２は、加熱部２２の貫通孔２５によって形成される。貫通孔２５は、第１流通口１１の中心線Ｏを中心として形成される。内周流路５２は、第１流通口１１の中心線Ｏ上（延長線上）に延びる。

第２端流路５３は、加熱部２２の第２端壁部２８と、タンク１０の第２壁面１４ｂとの間に形成される。

第２壁面１４ｂは、ヒータユニット２０の加熱部２２を介して第１壁面１４ａに対向するように形成される。内周流路５２から流出する温水は、第１端流路５１を通じて外周流路５４へと流入する。

外周流路５４は、加熱部２２の外壁部２６と、タンク１０の第１底面１３ａと、第３壁面１４ｃと、第４壁面１４ｄと、天板部２３の流体室壁面１６と、の間に形成される。中心線Ｏに直交する外周流路５４の流路面積は、内周流路５２と比較して大きい。

タンク１０の第３壁面１４ｃ及び第４壁面１４ｄは、互いに対向するように形成される。第３壁面１４ｃと第４壁面１４ｄとの間には、加熱部２２が配置される。

膨出部５９は、タンク１０の第３壁面１４ｃの上部と、第４壁面１４ｄの上部と、第２底面１３ｂと、第５壁面１４ｅと、天板部２３の流体室壁面１６と、の間に形成される。

図４に２点鎖線で示すように、膨出部５９の断面形状は、天板部２３の流体室壁面１６に沿う扁平形状をしている。膨出部５９は、流体室壁面１６に沿う幅方向の流路幅Ｌ１が流体室壁面１６に対する流路高さＬ２より大きく形成される。中心線Ｏに直交する膨出部５９の流路面積は、外周流路５４と比較して小さい。

第５壁面１４ｅは、第１壁面１４ａに対してヒータユニット２０から離れる位置で、ヒータユニット２０の加熱部２２を介して第２壁面１４ｂに対向するように形成される。第５壁面１４ｅの下端と第１壁面１４ａの上端との間には、第２底面１３ｂが延設されている。

第５壁面１４ｅには、流体室４から外部に温水を排出する第２流通口１２（排出口）が開口する。第２流通口１２には、排出パイプ５８の基端部５８ａが挿入される。タンク１０から突出する排出パイプ５８には、排出される温水を導く配管（図示省略）が接続される。

図４に２点鎖線で示すように、第２流通口１２の断面形状は、略長円形に形成される。第２流通口１２は、膨出部５９と同じく、天板部２３に沿う扁平形状をしている。

天板部２３の流体室壁面１６は、中心線Ｏと略平行な略水平方向に延びる。天板部２３は、加熱部２２との間にヒータ収容部８（外周流路５４）を形成する天板ヒータ収容部２３ｄと、膨出壁部１０ｄとの間に膨出部５９を形成する天板膨出部２３ｅと、を有する。

天板膨出部２３ｅには、流体室壁面１６から膨出部５９に向けて突出するフィン２３ｆが形成される。フィン２３ｆは、ＩＧＢＴ３４が接触する接触部１７ａ，１７ｂの裏側に位置する流体室壁面１６から突出する。

フィン２３ｆは、外周流路５４における温水の流れ方向に対向して複数形成される。フィン２３ｆは、流体室壁面１６から一定の突出量（高さ）をもって第２端流路５３及び膨出部５９に突出している。

各フィン２３ｆは、中心線Ｏと略直交する方向に延設され、中心線Ｏ方向に一定の間隔をもって並ぶように形成される。

なお、各フィン２３ｆは、温水の流れ方向に沿って流体室壁面１６からの突出量が大きくなるように形成されてもよい。また、各フィン２３ｆは、上記した構成に限らず、中心線Ｏと略平行となる方向に延設されてもよい。

次に、流体加熱装置１００の作用について説明する。

流体室４のヒータ収容部８では、供給パイプ５７を通じて供給される温水が、図３に矢印Ａで示すように第１端流路５１を通じて内周流路５２に導かれ、矢印Ｂで示すように内周流路５２を流通する。内周流路５２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。

続いて、内周流路５２から第２端流路５３に流出する温水は、第２壁面１４ｂに沿って方向転換し、矢印Ｃで示すように加熱部２２の周りの外周流路５４を流通する。外周流路５４では、外周フィン２６ａが形成される外壁部２６との熱交換によって温水が加熱される。

続いて、外周流路５４及び第１端流路５１を流通した温水は、矢印Ｄで示すように流体室４の膨出部５９を流通し、第２流通口１２及び排出パイプ５８から矢印Ｅで示すように排出される。

膨出部５９を流通する温水は、フィン２３ｆが形成される流体室壁面１６を介して天板部２３と熱交換することによって加熱される。

膨出部５９を流通する温水の流速は、外周流路５４を流通する温水の流速と比較して高くなる。天板部２３に沿う扁平な膨出部５９を流通する温水は、フィン２３ｆの近傍で滞留する淀みが生じることが抑えられる。これにより、天板部２３の熱が温水に放熱されることが促される。

以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

温水（流体）を加熱する流体加熱装置１００は、通電されることで発熱する発熱部２１ｃを有するヒータ２１と、ヒータ２１の通電を制御するＩＧＢＴ３４，３５などの電装部品と、開口部１５を有してヒータ２１を収容するタンク１０と、タンク１０の開口部１５を塞いで温水が流通する流体室４を形成する天板部２３と、流体室４に温水を流通させる第１流通口１１及び第２流通口１２と、を備える。ＩＧＢＴ３４，３５などの電装部品は、天板部２３に沿って流体室４の外側(裏側)に設けられる構成とした。

上記構成に基づき、ＩＧＢＴ３４，３５などの電装部品に生じる熱が流体室４を流通する温水に天板部２３を介して伝達される。

また、第１流通口１１及び第２流通口１２は、ヒータ２１に対して同じ側（図３において左側）に配置され、第１流通口１１は、ヒータ２１の発熱部２１ｃに臨むように配置され、第２流通口１２は、ヒータ２１の発熱部２１ｃの延長方向(中心線Ｏが延びる軸方向)から見て第１流通口１１と天板部２３との間に配置される構成とした。

上記構成に基づき、流体室４では、第１流通口１１によって導かれる温水がヒータ２１の周り（内外）を折り返すように流通することで、ヒータ２１の熱が温水に伝達される。そして、流体室４では、第２流通口１２によって導かれる温水が天板部２３に沿って流通することで、ＩＧＢＴ３４，３５などの電装部品に生じる熱が天板部２３を介して温水に効率よく伝達される。よって、ＩＧＢＴ３４，３５などの電装部品の冷却を十分に行うことができる。

さらに、第２流通口１２は、第１流通口１１に対してヒータ２１から離れる方向にオフセットされる。流体室４は、ヒータ２１（加熱部２２）を収容して第１流通口１１が開口するヒータ収容部８と、ヒータ収容部８から天板部２３に沿って延びて第２流通口１２が開口する膨出部５９と、を有する構成とした。

上記構成に基づき、ヒータ収容部８では、温水がヒータ２１の周りを流通することで、ヒータ２１の熱が温水に効率よく伝達される。膨出部５９では、温水が天板部２３に沿って速やかに流通する。

さらに、ヒータ２１の通電を制御するＩＧＢＴ３４，３５などの電装部品は、天板部２３に沿って膨出部５９の外側に設けられる構成とした。

上記構成に基づき、膨出部５９では、温水が天板部２３に沿って流通することで、天板部２３の熱が温水に速やかに且つ効率よく伝達される。これにより、流体加熱装置１００では、天板部２３及びＩＧＢＴ３４，３５、水温センサ３３などの電装部品の冷却が十分に行われ、天板部２３及び電装部品の温度上昇が抑えられる。

なお、上記した構成に限らず、第１流通口１１及び第２流通口１２は、ヒータ２１の両側（図３において左側と右側）にそれぞれ配置される構成としてもよい。

また、天板部２３は、電装室５を形成する電装室壁面１７と、流体室４を形成する流体室壁面１６と、を有する。膨出部５９は、ＩＧＢＴ３４（スイッチング素子）が天板部２３に接触する接触部１７ａ，１７ｂの裏側に位置する流体室壁面１６によって形成される構成とした。

上記構成に基づき、ＩＧＢＴ３４，３５が発生する熱は、天板部２３を通じて膨出部５９を流通する温水に伝達される。これにより、ＩＧＢＴ３４，３５は、十分に冷却され、ヒータ２１に供給される電力を制御する作動状態が維持される。

また、天板部２３は、流体室壁面１６から膨出部５９に向けて突出するフィン２３ｆを有する構成とした。

上記構成に基づき、ＩＧＢＴ３４，３５が発生する熱は、天板部２３のフィン２３ｆから膨出部５９を流通する温水に伝達される。天板部２３が温水と熱交換を行うための伝熱面積は、フィン２３ｆが設けられない場合に比べて大きくなる。よって、天板部２３が温水に放熱する熱伝達効率が向上する。

また、膨出部５９の流路断面積は、ヒータ収容部８の流路断面積に比べて小さい構成とした。

上記構成に基づき、膨出部５９では、ヒータ収容部８に比べて温水の流速が高められ、天板部２３の熱が温水に効率よく伝達される。

また、温水の流れ方向に直交する膨出部５９の断面形状は、天板部２３に沿う流路幅Ｌ１が天板部２３に対する流路高さＬ２より大きい扁平形状である構成とした。

上記構成に基づき、天板部２３に沿って流通する温水の流速が高められるとともに、天板部２３の周りに温水の流れが滞留する淀みが生じることが抑えられる。これにより、天板部２３の熱が温水に効率よく伝達される。

また、タンク１０は、膨出部５９を形成する膨出壁部１０ｄの外側に窪む凹状空間５５が形成される。第１流通口１１に接続して温水を導く供給パイプ５７（配管）は、膨出壁部１０ｄに沿って凹状空間５５（膨出部５９の外側）に配置される構成とした。

上記構成に基づき、供給パイプ５７が膨出部５９（タンク１０）の外側に窪む凹状空間５５に収まるため、流体加熱装置１００の小型化が図れる。これにより、流体加熱装置１００は、車両のエンジンルームの限られたスペースに搭載されることが可能になる。

タンク１０は、膨出部５９を形成する膨出壁部１０ｄの外側に窪む凹状空間５５が形成されるため、流体室４の容積が削減される。これにより、流体加熱装置１００では、これを循環する温水の量が削減されるため、温水の温度上昇を促進させることができる。

また、供給パイプ５７（配管）は、膨出壁部１０ｄに対して離れる方向に曲折する曲折部５７ｃを有する構成とした。

上記構成に基づき、供給パイプ５７は、膨出壁部１０ｄに対して間隙をもって延びる。このため、車両に設けられるファン（図示省略）からの送風や走行風が供給パイプ５７と膨出壁部１０ｄとの間を流通する。これにより、膨出壁部１０ｄの周では、外気の流れが滞留することが抑えられ、膨出壁部１０ｄの放熱が促される。

また、流体加熱装置１００は、ヒータ２１の周りを覆うように形成されて温水を加熱する加熱部２２をさらに備え、加熱部２２は天板部２３と一体に形成される構成とした。

上記構成に基づき、ヒータ収容部８では、第１流通口１１によって導かれる温水が加熱部２２の周りを流通することで、ヒータ２１の熱が加熱部２２を介して温水に伝達される。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。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。よって、ヒータ２１が温水を加熱する熱伝達効率が向上する。

ヒータ２１が発生する熱は、加熱部２２を通じて天板部２３にも伝達される。膨出部５９では、第２流通口１２によって導かれる温水が天板部２３に沿って流通することで、天板部２３の熱が温水に効率よく伝達される。これにより、天板部２３及びＩＧＢＴ３４，３５、水温センサ３３などの電装部品の温度上昇が抑えられる。

よって、流体加熱装置１００は、ヒータ２１が温水を加熱する熱伝達効率が向上することと、ＩＧＢＴ３４，３５、水温センサ３３などの電装部品の耐熱性が向上することと、を両立することができる。

流体加熱装置１００は、加熱部２２と天板部２３とが一体に形成されるため、組み立て作業が容易になる。

また、加熱部２２は、第１流通口１１から供給される温水が流通する貫通孔２５と、貫通孔２５の延長上に開口するインレット部４５と、を有する。そして、第１流通口１１に挿入される供給パイプ５７を備え、供給パイプ５７はインレット部４５の内周に間隙をもって挿入される構成とした。

上記構成に基づき、第１流通口１１に供給される温水は、供給パイプ５７及びインレット部４５を通じて貫通孔２５内の内周流路５２に導かれるとともに、供給パイプ５７とインレット部４５との間隙を通じて第１端流路５１に導かれる。供給パイプ５７がインレット部４５の内周に間隙をもって挿入される長さを変えることにより、貫通孔２５内の内周流路５２と、第１端流路５１とに分配される温水の流量割合が変えられる。こうして、流体室４において加熱部２２の周りを流通する温水の速度分布を調整することができる。

また、第１流通口１１は外部からヒータ収容部８に流入する温水を導き、第２流通口１２は膨出部５９から外部に流出する温水を導く構成とする。流体加熱装置１００は、電装部品として膨出部５９を流通する温水の温度を検知する水温センサ３３（流体温度検知器）を備える。そして、水温センサ３３は、ＩＧＢＴ３４に比べて第２流通口１２（排出口）に近い位置に配置される構成とした。

上記構成に基づき、ＩＧＢＴ３４，３５が発生する熱は、天板部２３を介して膨出部５９を流通する温水に伝達されることにより、天板部２３を介して水温センサ３３に伝達されることが抑えられる。これにより、流体室４を流れる温水の温度を検知する精度を高められる。そして、水温センサ３３は、天板部２３の熱を吸収して第２流通口１２（排出口）に向かう温水を検知するため、第２流通口１２から外部に導かれる温水の温度を的確に検知することができる。

また、天板部２３には、膨出部５９に突出するキャップ４３が取り付けられる。水温センサ３３は、キャップ４３の内部に収容され、キャップ４３に接触する構成とした。

上記構成に基づき、キャップ４３は、天板部２３に比べて薄肉に形成されることで、天板部２３の熱が水温センサ３３に伝達されることを抑制する熱抵抗部として働く。これにより、水温センサ３３は、天板部２３からの熱伝達によって加熱されることが抑えられ、流体室４を流れる温水の温度を検知する精度を高められる。

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。

上記実施形態では、第１流通口１１から供給された温水が内周流路５２を流れた後に、外周流路５４及び膨出部５９を流れて第２流通口１２から排出される。これに限らず、第１流通口１１から供給された温水が膨出部５９及び外周流路５４を流れた後に、内周流路５２を流れて第２流通口１２から排出されるようにしてもよい。

上記実施形態では、ヒータ２１は、筒状の加熱部２２の内部に設けられる。これに限らず、加熱部２２を廃止して、ヒータ２１が温水を直接加熱するように構成してもよい。

４ 流体室
８ ヒータ収容部
１０ タンク
１０ｄ 膨出壁部
１１ 第１流通口
１２ 第２流通口
１５ 開口部
１７ａ，１７ｂ 接触部
２１ ヒータ
２２ 加熱部
２３ 天板部
２３ｆ フィン
３４，３５ ＩＧＢＴ（電装部品）
５５ 凹状空間
５７ 供給パイプ（配管）
５９ 膨出部
１００ 流体加熱装置

Claims (7)

1. 流体を加熱する流体加熱装置であって、
   通電されることで発熱するヒータと、
   前記ヒータの通電を制御する電装部品と、
   開口部を有し、前記ヒータを収容するタンクと、
   前記タンクの開口部を塞いで流体が流通する流体室を形成する天板部と、
   前記流体室に流体を流通させる第１流通口及び第２流通口と、を備え、
   前記流体室は、
   前記ヒータを収容し、前記第１流通口が開口するヒータ収容部と、
   前記ヒータ収容部から前記天板部に沿って膨出し、前記第２流通口が開口する膨出部と、を有し、
   前記電装部品は、前記天板部に沿って前記膨出部の外側に設けられ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、
   前記膨出部は、前記電装部品が接触する接触部の裏側に位置する前記天板部によって形成され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、
   前記天板部は、前記膨出部に向けて突出するフィンを有することを特徴とする流体加熱装置。
4. 請求項１から３のいずれか一つに記載の流体加熱装置であって、
   前記膨出部の流路断面積は、前記ヒータ収容部の流路断面積に比べて小さいことを特徴とする流体加熱装置。
5. 請求項１から４のいずれか一つに記載の流体加熱装置であって、
   前記膨出部は、前記天板部に沿う扁平な断面形状を有することを特徴とする流体加熱装置。
6. 請求項１から５のいずれか一つに記載の流体加熱装置であって、
   前記タンクは、前記膨出部を形成する膨出壁部を有し、
   前記第１流通口に接続される配管は、前記膨出壁部に沿って前記膨出部の外側に設けられることを特徴とする流体加熱装置。
7. 請求項１から６のいずれか一つに記載の流体加熱装置であって、
   前記ヒータの周りを覆うように形成されて流体を加熱する加熱部をさらに備え、
   前記加熱部は、前記天板部と一体に形成されることを特徴とする流体加熱装置。

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