JP2021042866A - 液体加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液体加熱装置において流路における液体の流量のばらつきを抑制して熱伝達効率を高める。【解決手段】液体加熱装置１０は、外周に設けられた導入部３６から中心に向かって冷却水が流れる螺旋状の第１流路１４を有した第１ケース部２２と、前記第１ケース部２２に対して積層され中心から外周に設けられた導出部６４へ向かって前記冷却水が流れる螺旋状の第２流路１６を有した第２ケース部２４とを備え、前記第１ケース部２２と前記第２ケース部２４との間には複数の発熱体１２４を含む熱伝達部１８が設けられている。そして、第１及び第２ケース部２２、２４の中心には、第１流路１４の内周端１４ｂと第２流路１６の内周端１６ｂとを連通させる第１及び第２連通部３８、６６を備えている。【選択図】図２

Description

本発明は、発熱体を用いて水等の液体を加熱して供給するための液体加熱装置に関する。

従来から、車両に搭載される車両用空調装置では、内燃機関を循環する冷却水を加熱用熱交換器へと取り込むことで空気を加熱して暖房運転に利用することが行われている。しかしながら、近年、自動車の動力が高効率化されることによる内燃機関から発生する熱量の減少や、完全な電動化によって内燃機関自体が不要となることにより、車両用空調装置の暖房に利用可能な熱量が不足している。

そのため、上記の課題を解決するために、例えば、特許文献１に開示されるような水等の熱媒体を加熱可能な熱媒体加熱装置を搭載する車両が増えてきている。

この熱媒体加熱装置は、アルミ合金等からなる基板収納ボックス、上部熱媒体流通ボックス、下部熱媒体流通ボックスが上下方向に積層されると共に、アルミ合金等からなる前記上部熱媒体流通ボックスと前記下部熱媒体流通ボックスとの間にＰＴＣヒータを挟み込んだ状態でボルトによって互いに一体的に締結している。

そして、上部熱媒体流通ボックス及び下部熱媒体流通ボックスの端面には、溝状に形成された複数の流通路を有し、前記流通路に沿って熱媒体が流れることで前記上部熱媒体流通ボックス及び前記下部熱媒体流通ボックスとの接触面積を増やし、ＰＴＣヒータで生じた熱と流通路を流れる前記熱媒体との熱交換効率を高めている。

特開２００８−５６０４４号公報

しかしながら、上述した液体加熱装置は、単一の流入口から供給された熱媒体が複数の流通路に分流して下流側の流出口まで流れる構成としており、しかも、各流通路を流れる前記熱媒体の流量にばらつきが生じることで、上部熱媒体流通ボックス及び下部熱媒体流通ボックスの端面全体と熱媒体との熱交換にばらつきが生じ、その結果として熱媒体加熱装置の熱交換効率が低下してしまうという問題がある。

本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、流路における液体の流量のばらつきを抑制して熱伝達効率を高めることが可能な液体加熱装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明の態様は、外周に設けられた導入口から中心に向かって液体が流れる螺旋状の流路を有した第１流路部材と、
中心から外周に設けられた導出口へ向かって液体が流れる螺旋状の流路を有した第２流路部材と、
第１流路部材と第２流路部材との間に挟まれる発熱体と、
第１流路部材の中心と第２流路部材の中心とを連通する連通部と、
を備える。

本発明によれば、外周に設けられた導入口から中心に向かって螺旋状に形成され液体の流れる流路を有した第１流路部材と、中心から外周に設けられた導出口へ向かって螺旋状に形成された流路を有した第２流路部材とを備え、第１流路部材と第２流路部材との間に発熱体を挟むように配置すると共に、第１流路部材の中心と第２流路部材との中心とを連通部によって互いに連通させている。

そして、導入口から導入された液体が第１流路部材の流路に沿って螺旋状に旋回するように中心まで流れることで発熱体の熱によって連続的に加熱されると共に、中心において連通部を通じて第２流路部材の流路へと流れて発熱体の熱によって再び加熱されながら導出口へと流れる。

その結果、発熱体間に設けられた第１及び第２流路部材の流路に沿って液体を螺旋状に旋回させながら流通させることで、発熱体から伝熱される熱によって液体を効率的に加熱することができ、しかも、液体の流れを分流させることがなくそれぞれ単一の流路に沿って流通させることで、流量のばらつきを抑制して熱伝達効率を高めることが可能となる。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、外周に設けられた導入口から中心に向かって螺旋状に形成され液体の流れる流路を有した第１流路部材と、中心から外周に設けられた導出口へ向かって螺旋状に形成された流路を有した第２流路部材とを備え、第１流路部材と第２流路部材との間に発熱体を挟むように配置すると共に、第１流路部材の中心と第２流路部材との中心とを連通部によって互いに連通させることにより、第１及び第２流路部材の流路に沿って液体を螺旋状に旋回させながら流通させることで、発熱体から伝熱される熱によって液体を効率的に加熱することができ、しかも、液体の流れを分流させることがないため、流量のばらつきを抑制しつつ熱伝達効率を高めることができる。

本発明の実施の形態に係る液体加熱装置の外観斜視図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。 図１に示す液体加熱装置から収納ケース部を取り外した状態を示す上側から見た平面図である。 図１に示す液体加熱装置において収納ケース部と第１ケース部とを分解して展開させた状態を示す分解斜視図である。 図１に示す液体加熱装置から下カバー部材を取り外した状態を示す下側から見た平面図である。 図３に示す液体加熱装置からさらに第１ケース部を取り外した状態を示す上側から見た平面図である。

本発明に係る液体加熱装置について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。図１において、参照符号１０は、本発明の実施の形態に係る液体加熱装置を示す。

この液体加熱装置１０は、図１及び図２に示されるように、上下方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に分割可能に形成され内部に冷却水等の液体の流通するハウジング１２と、該ハウジング１２における第１及び第２流路（流路）１４、１６に隣接するように配置され前記冷却水を加熱する熱伝達部１８とを有し、前記ハウジング１２の内部には、前記熱伝達部１８に対する電力供給を制御する制御基板２０が収納される。

なお、ここでは、液体加熱装置１０が、図示しない内燃機関や電動機を冷却するための冷却水配管に接続され前記内燃機関等を冷却した冷却水が供給・排出される場合について説明する。

ハウジング１２は、例えば、樹脂製材料から形成され、内部に螺旋状の第１流路１４を有した第１ケース部（第１流路部材）２２と、該第１ケース部２２の下側（矢印Ａ２方向）に積層するように設けられ内部に螺旋状の第２流路１６を有した第２ケース部（第２流路部材）２４と、該第１ケース部２２の上部に設けられ制御基板２０が内部に収納される収納ケース部２６とを含み、前記第２ケース部２４の下端が下カバー部材２８によって塞がれると共に、前記収納ケース部２６の上端が上カバー部材３０によって塞がれている。

第１ケース部２２は、図１〜図３に示されるように、ハウジング１２の積層方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）から見て略円形状に形成され、第２ケース部２４側（矢印Ａ２方向）となる端部に形成される第１底壁３２と、該第１底壁３２に対して直交するように立設して外周側から内周側に向かって螺旋状に形成された第１螺旋壁３４と、該第１螺旋壁３４の外周端から直線状に延在した導入部（導入口）３６と、前記第１底壁３２の中心に形成された第１連通部（連通部）３８とを有している。この第１底壁３２は平坦なプレートから略円盤状に形成されている。

また、第１ケース部２２には、最も外側に設けられた第１螺旋壁３４の外周面に複数の第１取付ボス４０が外側へ突出して設けられ、該第１取付ボス４０にはハウジング１２の積層方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に沿って貫通したボルト孔４２がそれぞれ形成されている。この第１取付ボス４０は、第１ケース部２２の周方向において互いに等間隔離間するように設けられている。

第１螺旋壁３４は、図３及び図４に示されるように、第１底壁３２の外縁部から第１ケース部２２の中心に向かって螺旋状に延在すると共に、該第１底壁３２に対して収納ケース部２６側（図２及び図４中、矢印Ａ１方向）に向かって一定高さで突出して形成される。そして、第１ケース部２２の径方向に隣接する第１螺旋壁３４の間に冷却水の流通する第１流路１４が設けられる。この第１流路１４（第１螺旋壁３４）は、図３に示されるように第１ケース部２２を上カバー部材３０側から見て、外周端１４ａから内周端１４ｂに向かって反時計回り（矢印Ｂ方向）となる比例螺旋で形成されている。

そして、第１流路１４は、その延在方向に沿って一定幅で螺旋状に形成され、外周端１４ａが導入部３６に接続されて連通し、内周端１４ｂが第１連通部３８と連通している。

導入部３６は、第１底壁３２の外周縁に接する接線方向に延在し、第１底壁３２に対して所定長さだけ外側へと直線状に突出すると共に、その内部に形成された導入路４４が第１流路１４の外周端１４ａと接続され連通している。この導入路４４は第１流路１４と同一幅で形成されている。

また、導入部３６の先端には、さらに突出するように管状の導入管４６が設けられ、該導入管４６が導入路４４を介して第１流路１４と連通すると共に、例えば、図示しない内燃機関や電動機を冷却するための冷却水配管が接続され前記内燃機関等を冷却した冷却水が供給される。

第１連通部３８は、図２及び図３に示されるように、第１ケース部２２の中心において第１螺旋壁３４における内周端の内側に設けられ、ハウジング１２の積層方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）から見て断面略円形状に形成された第１空間４８と、第１底壁３２に開口して第２ケース部２４側（図２中、矢印Ａ２方向）に向かって貫通した第１連通孔５０とを備える。第１連通孔５０は、例えば、第１ケース部２２の中心に対して径方向外側に延在し、且つ、周方向に等間隔離間して断面扇形状で４つ形成される。

また、第１連通部３８には、図２〜図４に示されるように、第１螺旋壁３４における内周端近傍の内側に複数の端子保持部５２が設けられる。端子保持部５２は、例えば、断面長方形状に形成され、第１螺旋壁３４と同様に第１底壁３２に対して直交するように立設して形成される。そして、端子保持部５２の内部には、挿入孔を介して後述する熱伝達部１８を構成する第１及び第２電極板１１８、１２０の各端子１２８が第１底壁３２側からそれぞれ挿入され保持される。

さらに、第１連通部３８の中心には、第１底壁３２にねじ穴５４（図２参照）を有した第１締結部（締結部）５６が形成され、後述する第２ケース部２４に挿通された第１締結ボルト５８が螺合される。

第２ケース部２４は、図１、図２及び図５に示されるように、第１ケース部２２と同様にハウジング１２の積層方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）から見て略円形状に形成され、第１ケース部２２側（矢印Ａ１方向）となる端部に形成される第２底壁６０と、該第２底壁６０に対して直交するように立設して外周側から内周側に向かって螺旋状に形成された第２螺旋壁６２と、該第２螺旋壁６２の外周端から直線状に延在した導出部（導出口）６４と、前記第２底壁６０の中心に形成された第２連通部（連通部）６６とを有している。この第２底壁６０は平坦なプレートから略円盤状に形成されると共に、第１ケース部２２の第１底壁３２と略同一形状に形成される。

また、第２ケース部２４には、最も外側に設けられた第２螺旋壁６２の外周面に複数の第２取付ボス６８が外側へ突出して設けられ、該第２取付ボス６８は、第２ケース部２４の周方向に沿って互いに等間隔離間して設けられ、第２ケース部２４に対して第１ケース部２２が積層されるように配置された際、第１取付ボス４０と一直線上となるように同数設けられる。そして、第２取付ボス６８にはハウジング１２の積層方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に沿って貫通したボルト孔７０がそれぞれ形成されている。

第２螺旋壁６２は、図２及び図５に示されるように、第２底壁６０の外縁部から第２ケース部２４の中心に向かって螺旋状に延在すると共に、該第２底壁６０に対して下カバー部材２８側（図２中、矢印Ａ２方向）に向かって一定高さで突出して形成される。そして、第２ケース部２４の径方向に隣接する第２螺旋壁６２の間に冷却水の流通する第２流路１６が設けられる。

この第２流路１６（第２螺旋壁６２）は、図５に示されるように第２ケース部２４を下カバー部材２８側から見て、外周端１６ａから内周端１６ｂに向かって反時計回り（矢印Ｂ方向）となる比例螺旋で形成されている。換言すれば、第２流路１６は、第１ケース部２２側から見た場合、第１流路１４と反対方向となるように外周側から中心に向かって時計回りに形成されでいる。

そして、第２流路１６は、その延在方向に沿って一定幅で螺旋状に形成され、且つ、第１流路１４と同一幅で形成され、外周端１６ａが導出部６４に接続されて連通し、内周端１６ｂが第２連通部６６と連通している。

導出部６４は、第２底壁６０の外周縁に接する接線方向に延在し、該第２底壁６０に対して所定長さだけ外側へと直線状に突出すると共に、その内部に形成された導出路７２が第２流路１６の外周端１６ａと接続され連通している。この導出路７２は第２流路１６と同一幅で形成されている。

また、導出部６４の先端には、さらに突出するように管状の導出管７４が設けられ、該導出管７４が導出路７２を介して第２流路１６と連通すると共に、例えば、車両に用いられる空調装置の熱交換器と繋がった冷却水配管が接続され、液体加熱装置１０によって加熱された冷却水が前記熱交換器へと排出される。

第２連通部６６は、図２及び図５に示されるように、第２ケース部２４の中心において第２螺旋壁６２における内周端の内側に設けられ、ハウジング１２の積層方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）から見て断面略円形状に形成された第２空間７６と、第２底壁６０に開口して第１ケース部２２側（図２中、矢印Ａ１方向）に向かって貫通した第２連通孔７８とを備える。第２連通孔７８は、例えば、第２ケース部２４の中心に対して径方向外側に延在し、且つ、周方向に等間隔離間して断面扇形状で４つ形成される。

そして、第２連通部６６は、第２ケース部２４と第１ケース部２２とが上下方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に積層された際、第１連通部３８と同軸状に配置され、複数の第２連通孔７８が同数の第１連通孔５０に臨むように配置される。これにより、第２連通部６６の第２空間７６と第１連通部３８の第１空間４８とが第１及び第２連通孔５０、７８を介してハウジング１２の上下方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に連通する。

また、第２連通部６６の中央には、第２底壁６０を貫通する挿通孔８０を有した第２締結部（締結部）８２が形成され、第１ケース部２２と第２ケース部２４とが積層された状態で、前記挿通孔８０がねじ穴５４と同軸状に配置される。そして、この挿通孔８０に挿通された第１締結ボルト５８が第１締結部５６のねじ穴５４へと螺合されることで、第１ケース部２２の中央となる第１締結部５６と第２ケース部２４の中央となる第２締結部８２とが積層方向に締結される。

なお、上述した第１及び第２連通孔５０、７８の数量は４つずつに限定されるものではなく、ハウジング１２の積層方向に沿って互いに臨むように配置されていれば特に数量や形状は限定されるものではない。

そして、図２に示されるように、第２ケース部２４は、その第２底壁６０が第１ケース部２２の第１底壁３２に臨むように配置されることで上下方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に積層され、第１螺旋壁３４と第２螺旋壁６２とが互いに離間する方向に突出し、且つ、上下方向に重なり合うように配置される。すなわち、第１螺旋壁３４が上方（矢印Ａ１方向）、第２螺旋壁６２が下方（矢印Ａ２方向）に突出すると共に、略同一形状で形成される。

また、第２ケース部２４の下端には、該第２ケース部２４の下端形状に対応した下カバー部材２８が略平行に装着され覆われると共に、第２螺旋壁６２の下端部が前記下カバー部材２８に当接する。そして、第２取付ボス６８に臨むように形成された下カバー部材２８の孔部８４に第２締結ボルト８６が挿入され、第１及び第２取付ボス４０、６８のボルト孔４２、７０を通じて後述する収納ケース部２６の締結ボス８８へと螺合される。

これにより、第１及び第２ケース部２２、２４が上下方向に積層された状態で収納ケース部２６の下部に連結されると共に、前記第２ケース部２４の下端が下カバー部材２８によって覆われた状態となる。また、第２螺旋壁６２及び下カバー部材２８によって囲まれた第２流路１６が構成される（図２参照）。

収納ケース部２６は、図１、図２及び図４に示されるように、断面矩形状で中空に形成されたケース本体９０と、該ケース本体９０の底部から外側に延在し第１ケース部２２の一部を覆う蓋部９２とを有し、前記蓋部９２及びケース本体９０の底部によって第１ケース部２２の開口した上端が塞がれると共に、第１螺旋壁３４の上端が前記蓋部９２及び前記底部に当接する。これにより、第１螺旋壁３４及び蓋部９２によって囲まれた第１流路１４が構成される（図２参照）。

また、蓋部９２の外縁部には、第１ケース部２２の第１取付ボス４０に対応した位置及び数量で締結ボス８８が形成され、その内部には第１及び第２取付ボス４０、６８のボルト孔４２、７０に挿通された第２締結ボルト８６の螺合されるねじ穴９４が形成される。すなわち、締結ボス８８は、蓋部９２の周方向において互いに等間隔離間するように設けられている。

ケース本体９０は、図１及び図２に示されるように、その底部に対して略直角に立設した４つの側壁９６を有し、該側壁９６の１つには、後述する制御基板２０に接続され出力信号の取り出される信号用コネクタ９８と、後述する熱伝達部１８の発熱体１２４に給電するための電源用コネクタ１００がそれぞれ貫通するように装着されている。

また、ケース本体９０における側壁９６の角部にはそれぞれねじ穴（図示せず）が形成され、該ケース本体９０の上端を塞ぐように矩形状の上カバー部材３０が装着される。そして、上カバー部材３０に挿通された第３締結ボルト１０２が側壁９６のねじ穴へと螺合されることで、前記上カバー部材３０によってケース本体９０の上端が塞がれた状態で固定される。

また、ケース本体９０の底部には、図２〜図５に示されるように、その中央から第１ケース部２２側（矢印Ａ２方向）に突出したガイド部１０４を備え、該ガイド部１０４は、第１ケース部２２の第１連通部３８に臨み、且つ、第１空間４８の内部に収納されるように配置される。

ガイド部１０４は、ケース本体９０の中央に形成された軸部１０６と、該軸部１０６の外側に設けられ螺旋状に傾斜したガイド面１０８とを備えている。軸部１０６は一定径で形成され、その基部がケース本体９０の底部に対して接続され、先端が前記基部に対して第１ケース部２２側（矢印Ａ２方向）に向かって所定高さで突出し、前記第１ケース部２２の第１底壁３２に対して当接可能に形成される（図２参照）。

ガイド面１０８は、図３及び図５に示されるハウジング１２の積層方向から見て、軸部１０６を中心として径方向外側に断面円形状に形成されると共に、前記軸部１０６を中心として周方向に沿って徐々に高さが変化するように傾斜している。詳細には、ガイド面１０８は、図５に示される第２ケース部２４側から見て、最も底部側（軸部１０６の基部側）となるガイド始端部１１０から最も第１ケース部２２側（軸部１０６の先端側）となるガイド終端部１１２まで時計回り（図５中、矢印Ｃ方向）に沿って軸部１０６の高さ方向に徐々に変化するように傾斜し、前記ガイド終端部１１２が最も底部からの高さが高くなり第１ケース部２２側（矢印Ａ２方向）となるように形成されている。

換言すれば、ガイド面１０８は、第１ケース部２２側への突出量がガイド始端部１１０からガイド終端部１１２に向けて徐々に大きくなるように形成されている。

また、ガイド面１０８は、ガイド始端部１１０に対してガイド終端部１１２が軸部１０６を中心として周方向に沿って約１８０°となる位置に形成され、前記ガイド始端部１１０と前記ガイド終端部１１２との間には境界部１１４を有している。この境界部１１４は、軸部１０６の延在方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に沿って略平行に形成され、ガイド始端部１１０とガイド終端部１１２とが前記境界部１１４を挟んで隣接している。

そして、ガイド部１０４は、図３に示されるように、第１空間４８内においてその境界部１１４が第１螺旋壁３４の内周端（第１流路１４の内周端１４ｂ）に臨むように配置され、該内周端よりも下流側となる位置にガイド始端部１１０が配置されると共に、前記内周端から上流側（外周端側）となる位置にガイド終端部１１２が配置される。換言すれば、第１螺旋壁３４の内周端から径方向内側となる位置にガイド部１０４の境界部１１４が配置される。

また、ケース本体９０には、ガイド部１０４の外周側となる位置に端子保持部５２が複数の貫通孔１１６（図４参照）を通じて挿通され、前記端子保持部５２が内部へと突出するように設けられる。そして、ケース本体９０の内部に収納された制御基板２０に対して端子保持部５２の各端子１２８が電気的に接続される。これにより、制御基板２０は、収納ケース部２６内において底部と所定間隔離間した略平行な状態で固定され、図示しないリード線を介して信号用コネクタ９８及び電源用コネクタ１００と電気的に接続される。

熱伝達部１８は、図２及び図６に示されるように、第１ケース部２２の第１底壁３２と第２ケース部２４の第２底壁６０との間に配置され、略平行に配置された一組の第１及び第２電極板１１８、１２０と、該第１及び第２電極板１１８、１２０にそれぞれ貼着される熱伝導シート１２２ａ、１２２ｂと、前記第１電極板１１８と前記第２電極板１２０との間に挟持される複数の発熱体１２４とを含む。

第１及び第２電極板１１８、１２０は、金属製材料から第１及び第２ケース部２２、２４の第１及び第２底壁３２、６０の形状に対応した円盤状にそれぞれ形成され、その中心には断面略円形状の中心孔１２６（図６参照）がそれぞれ形成されている。この中心孔１２６に臨む第１及び第２電極板１１８、１２０の内縁部には、略直交方向に折曲され、第１ケース部２２側（図２中、矢印Ａ１方向）に向かって延在した複数の端子１２８がそれぞれ形成される。

そして、第１及び第２電極板１１８、１２０の各端子１２８は、第１ケース部２２の端子保持部５２へと挿通された後、その先端から突出して制御基板２０に対して電気的にそれぞれ接続される。

熱伝導シート１２２ａ、１２２ｂは、例えば、シリコンやグラファイト等の密着性が高く、且つ、熱伝導性を有した材質からシート状に形成され、図２に示されるように、第１ケース部２２の第１底壁３２と第１電極板１１８との間、第２ケース部２４の第２底壁６０と第２電極板１２０との間にそれぞれ挟持される。これにより、第１ケース部２２の第１底壁３２及び第１電極板１１８が熱伝導シート１２２ａと全面的に密着し、第２ケース部２４の第２底壁６０及び第２電極板１２０が熱伝導シート１２２ｂと全面的に密着している。

発熱体１２４は、例えば、略長方形状のＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）ヒータ等の熱電素子からなり、第１及び第２電極板１１８、１２０の間において中心孔１２６を中心として該中心孔１２６から径方向外側に向かって直線状に複数並び、且つ、周方向に沿って複数並んだ放射状に配置される。そして、図２に示されるように、発熱体１２４における一方の発熱面１３０ａが第１電極板１１８に当接し、他方の発熱面１３０ｂが第２電極板１２０に当接した状態で挟持されている。これにより、熱伝達部１８では、第１及び第２電極板１１８、１２０の略全面にわたって複数の発熱体１２４（発熱面１３０ａ、１３０ｂ）が略均等に接触するように配置されている。

そして、発熱体１２４は、第１及び第２電極板１１８、１２０、該第１及び第２電極板１１８、１２０の接続された制御基板２０を介して電源用コネクタ１００と電気的に接続され、その通電作用下に発熱面１３０ａ、１３０ｂがそれぞれ発熱することで熱が第１及び第２電極板１１８、１２０、熱伝導シート１２２ａ、１２２ｂを介して第１及び第２ケース部２２、２４の第１及び第２底壁３２、６０から第１及び第２螺旋壁３４、６２へとそれぞれ伝達される。

本発明の実施の形態に係る液体加熱装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。

先ず、図示しない内燃機関等からの冷却水が冷却水配管を通じてハウジング１２の導入管４６へと供給され、該導入管４６から導入部３６の導入路４４を通じて第１流路１４へと供給される。この冷却水は、第１流路１４の外周端１４ａから内周端１４ｂに向かって反時計回りで螺旋状に流れていく。この際、第１流路１４の通路断面積が外周端１４ａから内周端１４ｂまで一定で変化することがないため、冷却水が流れる際の圧力損失が抑制される。

また、同時に、図示しないコントローラからの制御信号によって電源用コネクタ１００から制御基板２０、各端子１２８を含む第１及び第２電極板１１８、１２０を通じて複数の発熱体１２４へと通電がなされ各発熱体１２４の発熱面１３０ａ、１３０ｂが発熱する。これにより、発熱面１３０ａ、１３０ｂで生じた熱が第１及び第２電極板１１８、１２０から熱伝導シート１２２ａ、１２２ｂを通じて第１及び第２ケース部２２、２４の第１及び第２底壁３２、６０へと伝熱されそれぞれ加熱される。

そして、第１ケース部２２の第１流路１４内を流れる冷却水は、複数の発熱体１２４からの熱によって加熱された第１底壁３２及び第１螺旋壁３４を介して伝熱され加熱されると共に、複数の発熱体１２４が前記第１底壁３２に対して略全面にわたるように配置され熱伝導シート１２２ａを介して接触しているため、各発熱体１２４から生じる熱によって前記第１流路１４に沿って流れている間に連続的に加熱されることとなる。

この加熱された冷却水は、第１流路１４に沿って第１ケース部２２の外周側から中心に向かって流通し、第１連通部３８の第１空間４８内へと導入されることで、徐々に通路高さが小さくなるように傾斜したガイド部１０４のガイド面１０８によって前記第１空間４８内で反時計回り（図３中、矢印Ｂ方向）に旋回し、且つ、ガイド始端部１１０からガイド終端部１１２に向かって第１連通孔５０側（矢印Ａ２方向）へと斜め下方向に導かれる。すなわち、ガイド面１０８は、第１空間４８内における冷却水の流れ方向に沿って徐々に第２ケース部２４側（矢印Ａ２方向）へと高さ（突出量）が大きくなるように形成されている。

そして、第１空間４８内で徐々に第１連通孔５０側へと導かれた冷却水が、前記第１連通孔５０を通じて第２連通孔７８から第２ケース部２４の第２空間７６内へと導入され、前記第２空間７６内において中心から外周側に向かって時計回り（図５中、矢印Ｃ方向）に流れることで第２流路１６に沿って内周端１６ｂから外周端１６ａまで螺旋状に流れていく。

このように冷却水が第２流路１６に沿って内周端１６ｂから外周端１６ａまで流れる際にも、複数の発熱体１２４の熱が熱伝導シート１２２ｂを介して第２底壁６０の略全面にわたるように伝熱されることで、前記第２底壁６０及び第２螺旋壁６２を含む第２流路１６を流れる冷却水がさらに連続的に加熱される。この場合にも、第２流路１６の通路断面積が内周端１６ｂから外周端１６ａまで一定で変化することがないため、冷却水が流れる際の圧力損失が抑制される。

最後に、複数の発熱体１２４からの熱によって冷却水が所定温度まで加熱された後に、第２流路１６の外周端１６ａから導出部６４の導出路７２へと流れ、導出管７４から図示しない冷却水配管を通じて車両用空調装置（図示せず）へと供給されて暖房運転に使用される。

以上のように、本実施の形態では、ハウジング１２を構成する第１及び第２ケース部２２、２４において、外周側から内周側に向かって螺旋状に形成された第１及び第２流路１４、１６をそれぞれ備え、前記第１ケース部２２の第１底壁３２と前記第２ケース部２４の第２底壁６０との間に熱伝達部１８を構成する複数の発熱体１２４を設けると共に、前記第１流路１４の内周端１４ｂとなる第１ケース部２２の中心と前記第２流路１６の内周端１６ｂとなる第２ケース部２４の中心とを互いに連通する第１及び第２連通部３８、６６を備えている。

従って、ハウジング１２の第１及び第２流路１４、１６に沿って冷却水を螺旋状に旋回させながら流通させることで、第１及び第２底壁３２、６０を介して伝熱される複数の発熱体１２４からの熱によって前記冷却水を効率的に加熱することができ、しかも、前記冷却水の流れを分流させることがなく、それぞれ単一の第１及び第２流路１４、１６に沿って流通させることで該冷却水の流量ばらつきを抑制しつつ熱伝達効率を高めることが可能となる。

また、ハウジング１２における第１及び第２流路１４、１６（第１及び第２螺旋壁３４、６２）を比例螺旋で形成することで、第１及び第２流路１４、１６の通路幅が外周側から中心まで変化することなく、第１及び第２流路１４、１６の流路断面積をその延在方向に沿って一定とすることができるため、冷却水が第１及び第２流路１４、１６を流れる際の圧力損失を低減することができる。

さらに、収納ケース部２６には、第１ケース部２２の中心となる第１連通部３８の第１空間４８内へと収納され、第２ケース部２４側（矢印Ａ２方向）に向かって第１流路１４の高さが徐々に低くなるように形成されたガイド部１０４を設けることにより、螺旋状の第１流路１４に沿って中心の第１連通部３８まで旋回するように流れる冷却水の流れを、前記ガイド部１０４のガイド面１０８に沿って前記第２ケース部２４側へと円滑に導くことができる。

そのため、第１流路１４から第１連通部３８へと流れ込む冷却水の流れに対し、該第１連通部３８の第１空間４８内で旋回した流れが衝突してしまうことが回避され、前記第１空間４８内の冷却水を第２ケース部２４側へと円滑に導くことで冷却水の流れが衝突した際に生じる圧力損失を低減することができる。

さらにまた、熱伝達部１８において発熱体１２４の発熱面１３０ａ、１３０ｂに第１及び第２電極板１１８、１２０が当接するように設けると共に、該第１及び第２電極板１１８、１２０の各端子１２８が、第１及び第２ケース部２２、２４の積層方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に沿って収納ケース部２６の内部に収納され発熱体１２４を制御する制御基板２０に対して電気的に接続され、且つ、前記発熱体１２４が、第１及び第２ケース部２２、２４における第１及び第２連通部３８、６６を中心として前記積層方向と略直交する方向に放射状に配置されている。

このように、各端子１２８をハウジング１２の中心に配置して複数の発熱体１２４を放射状に配置することで、複数の発熱体１２４のうちで最も外周側に配置された発熱体１２４に対しても均一に電力を供給できると共に、例えば、前記端子１２８から離間する方向に複数の発熱体１２４を一直線状に配置した場合と比較し、最も外周側の発熱体１２４と端子１２８との距離を短くできるため、最も外周側に配置された発熱体１２４へ供給される電力の損失を低減させることが可能となる。

またさらに、ハウジング１２を構成する第１及び第２ケース部２２、２４は、その外周側に周方向に均等に配置された第１及び第２取付ボス４０、６８を介して第２締結ボルト８６によって収納ケース部２６へ一体的に連結されると共に、前記第１ケース部２２の中心に形成された第１締結部５６と、前記第２ケース部２４の中心に形成された第２締結部８２とが第１締結ボルト５８によってハウジング１２の積層方向に連結されている。

そのため、第１ケース部２２と第２ケース部２４とを第１締結ボルト５８及び第２締結ボルト８６によって積層方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に締結することで、第１ケース部２２と第２ケース部２４とが互いに接近する方向へ締結力が略均等に付与され、その締結力によって第１ケース部２２と第２ケース部２４との間に設けられる複数の発熱体１２４を熱伝導シート１２２ａ、１２２ｂを介して前記第１及び第２ケース部２２、２４と効果的に密着させることができる。

その結果、複数の発熱体１２４で生じた熱を第１ケース部２２の第１流路１４及び第２ケース部２４の第２流路１６を流れる冷却水に対して効率的に伝熱して加熱することができ、熱伝達効率をより一層高めることができる。

また、ハウジング１２の積層方向において、第１及び第２流路１４、１６を上下方向に配置し、前記第１流路１４から前記第２流路１６へと冷却水を連続的に流通させる構成とすることで、前記ハウジング１２内における前記冷却水の滞留時間を長く確保することが可能となり、それに伴って、前記冷却水を十分に加熱することができる。

なお、本発明に係る液体加熱装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０…液体加熱装置 １２…ハウジング
１４…第１流路 １６…第２流路
１８…熱伝達部 ２０…制御基板
２２…第１ケース部 ２４…第２ケース部
２６…収納ケース部 ３４…第１螺旋壁
３８…第１連通部 ６２…第２螺旋壁
６６…第２連通部 １０４…ガイド部
１０８…ガイド面 １２２ａ、１２２ｂ…熱伝導シート
１２４…発熱体

Claims (5)

1. 外周に設けられた導入口から中心に向かって液体が流れる螺旋状の流路を有した第１流路部材と、
   中心から外周に設けられた導出口へ向かって前記液体が流れる螺旋状の流路を有した第２流路部材と、
   前記第１流路部材と前記第２流路部材との間に挟まれる発熱体と、
   前記第１流路部材の中心と前記第２流路部材の中心とを連通する連通部と、
   を備える、液体加熱装置。
2. 請求項１記載の液体加熱装置において、
   前記第１及び第２流路部材の流路はそれぞれ比例螺旋で形成される、液体加熱装置。
3. 請求項１又は２記載の液体加熱装置において、
   前記第１流路部材の中心には、螺旋状に形成され前記第２流路部材側に向かって前記流路の高さが低くなるガイド部が設けられる、液体加熱装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の液体加熱装置において、
   前記発熱体の両面には電極板がそれぞれ設けられ、該電極板には複数の端子が設けられると共に、
   前記第１及び前記第２流路部材の積層方向に沿った一方に前記発熱体を制御する制御基板を備え、
   前記端子は、前記連通部付近から前記制御基板側に向かって延在して電気的に接続され、前記発熱体は前記連通部を中心として前記積層方向と略直交する方向に放射状に配置される、液体加熱装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の液体加熱装置において、
   前記第１及び第２流路部材は、前記流路の周囲となる複数部位及び前記連通部の中心部に、該第１流路部材と第２流路部材とを締結する締結部を備える、液体加熱装置。

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