JP2022054181A - 熱媒体加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱媒体加熱装置において、内部における保水能力を高めることで急激な温度上昇を抑制する。【解決手段】熱媒体加熱装置１０において、熱交換部１６とハウジング１２との間には、第１及び第２流路ＷＣ１、ＷＣ２とそれぞれ隣接し熱媒体の貯留される第１及び第２貯留室９５、１１３と、前記ハウジング１２から前記熱交換部１６まで延在して前記第１及び第２流路ＷＣ１、ＷＣ２と前記第１及び第２貯留室９５、１１３とをそれぞれ隔てる第１～第４隔壁５０、５４、９０、１０８とを備えている。そして、熱交換部収容箱２４の第１箱本体３０に形成された第１隔壁５０と熱交換部１６の第３隔壁９０との間、前記熱交換部収容箱２４の第１カバー部材３２に形成された第２隔壁５４と前記熱交換部１６の第４隔壁１０８との間には、それぞれ熱媒体の流通可能な隙間ＣＬ１～ＣＬ４を有したラビリンス構造を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、熱交換部の内部を流通する熱媒体を発熱体によって加熱して供給するための熱媒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部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。

そこで、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冷却水を加熱可能な熱媒体加熱装置が知られている。

この熱媒体加熱装置は、通電作用下に発熱するＰＴＣヒータと、該ＰＴＣヒータの一面側に密着し内部に第１熱媒体流通路を有した第１熱媒体流通ボックスと、前記ＰＴＣヒータの他面側に密着し内部に第２熱媒体流通路を有した第２熱媒体流通ボックスとを備え、前記第１熱媒体流通ボックスと前記第２熱媒体流通ボックスとが上下に接続されている。そして、第１熱媒体流通ボックスに設けられたインレット部から内部へと熱媒体が供給され、第１及び第２熱媒体流通路の上流側から下流側へと流れることで、ＰＴＣヒータからの熱によって加熱された後、第１熱媒体流通ボックスに設けられたアウトレット部から外部へと導出される。

特開２０１７－２１８１１７号公報

上述したような熱媒体加熱装置では、例えば、何らかの不具合によって第１及び第２熱媒体流通路内の熱媒体が外部へと流出してしまったり、前記熱媒体を前記熱媒体加熱装置へ循環するための循環ポンプが停止してしまい熱媒体の供給が停止した場合、ＰＴＣヒータが加熱し続けることで所定量の熱媒体を内部に保有していないために急激に温度が上昇してしまうこととなる。このような場合には、熱媒体加熱装置を含むシステムにおいて急激な温度上昇を検知することで運転を緊急停止して熱に起因した損傷を防ぐように制御が行われる。

しかしながら、熱媒体の不足に起因して急激に温度が上昇した場合には、その温度上昇を検知してから熱媒体加熱装置を停止するまでの間、継続的に加熱されて損傷してしまうことが懸念される。

本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、内部における保水能力を高めることで急激な温度上昇を抑制することが可能な熱媒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、通電作用下に加熱する発熱体と、発熱体が内部に設けられる熱交換部と、熱交換部を内部に収容し熱交換部との間に熱媒体が流通する流路を有したハウジングとを備える熱媒体加熱装置において、
熱交換部とハウジングとの間に設けられ流路と隣接して熱媒体の貯留される貯留室と、
ハウジングから熱交換部まで延在して流路と貯留室とを隔てる隔壁と、
を備え、
隔壁は、熱交換部に形成されハウジング側へと延在した第１壁部と、ハウジングに形成され熱交換部側へと延在して第１壁部に接続される第２壁部とを有し、第１壁部の端部と第２壁部の端部との間には、熱媒体が流通可能な隙間を有したラビリンス構造を備えている。

本発明によれば、熱媒体加熱装置を構成するハウジングと熱交換部との間に熱媒体の貯留される貯留室を備え、この貯留室は、熱媒体の流通する流路に隣接し、ハウジングから熱交換部まで延在する隔壁によって隔てられており、隔壁が、熱交換部に形成されハウジング側へと延在した第１壁部と、ハウジングに形成され熱交換部側へと延在して第１壁部に接続される第２壁部からなり、第１壁部の端部と第２壁部の端部との間が、熱媒体の流通可能な隙間を有したラビリンス構造となっている。

従って、熱媒体加熱装置の運転時において、流路を流れる熱媒体の一部を、第１及び第２壁部の間に設けられた隙間を通じて貯留室側へと流入させ貯留室に所定量貯えておくことで、例えば、何らかの原因で、流路における熱媒体の流量（保水量）が減少し、所定の流量で熱媒体が流通している想定で発熱体が加熱し続けている場合であっても、流量の減少を検知して熱媒体加熱装置の運転を停止するまでの間、貯留室に貯えられた熱媒体によって発熱体の加熱に起因した急激な温度上昇を抑制することができる。

その結果、熱媒体を貯留可能な貯留室を備えていない従来の熱媒体加熱装置と比較し、貯留室に熱媒体を貯留して保水能力を高めておくことで、熱媒体加熱装置の運転が停止されるまでの間の急激な温度上昇を好適に抑制し、所定温度に到達するまでの時間を遅らせることができるため、温度上昇に起因した熱媒体加熱装置の損傷を抑制す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、熱媒体加熱装置を構成するハウジングと熱交換部との間に、流路を流れる熱媒体の一部を貯留可能な貯留室を備え、貯留室と流路とを隔てる隔壁を、熱媒体の流通可能な隙間を有したラビリンス構造とすることで、熱媒体加熱装置の運転時において、流路を流れる熱媒体の一部を、第１及び第２壁部の間に設けられた隙間を通じて貯留室側へと流入させ貯留室に所定量貯えておくことができる。そのため、例えば、何らかの原因で、流路における熱媒体の流量が減少し、所定の流量で熱媒体が流通している想定で発熱体が加熱し続けた場合でも、流量の減少を検知して熱媒体加熱装置の運転を停止するまでの間、発熱体の加熱に起因した急激な温度上昇を貯留室に貯えられた熱媒体によって抑制することができる。

本発明の実施の形態に係る熱媒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２における第１及び第２貯留室近傍を示す拡大断面図である。 図２のＩＶ－ＩＶ線に沿った断面図である。 図４における熱交換部収容箱の拡大断面図である。 図２のＶＩ－ＶＩ線に沿った断面図である。

本発明に係る熱媒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。

この熱媒体加熱装置１０は、図１～図３に示されるように、上下方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に分割可能なハウジング１２と、該ハウジング１２の内部に収容される制御基板１４と、該制御基板１４に隣接するように配置される熱交換部１６と、該熱交換部１６の内部に配置される発熱体１８とを含む。なお、図１においてハウジング１２における導入部２０及び導出部２２の延在方向を、熱媒体加熱装置１０の前後方向（矢印Ｂ１、Ｂ２方向）とし、該前後方向と直交する該導入部２０及び導出部２２の離間方向を前記熱媒体加熱装置１０の幅方向（矢印Ｃ１、Ｃ２方向）として以下説明する。また、熱媒体の一例として冷却水が用いられる場合について説明する。

ハウジング１２は、図１～図６に示されるように、下部に設けられ導入部２０及び導出部２２を有した熱交換部収容箱２４と、該熱交換部収容箱２４の上部に積層され制御基板１４の収容される基板収容箱２６とを含む。

熱交換部収容箱２４は、例えば、樹脂製材料から形成され、下部に第１底壁２８を有し上方（矢印Ａ１方向）が開口した第１箱本体３０と、該第１箱本体３０の上部を塞ぐ第１カバー部材３２とを備え、上方から見て前記第１箱本体３０及び前記第１カバー部材３２が略同一形状となる略矩形状に形成されている。

そして、熱交換部収容箱２４には、第１箱本体３０の前方側（矢印Ｂ１方向）となる側壁３４ａに、管状に形成された導入部２０及び導出部２２が設けられる。なお、第１箱本体３０は、その前方側となる側壁３４ａ、幅方向一方側（矢印Ｃ１方向）となる側壁３４ｂ、後方側（矢印Ｂ２方向）となる側壁３４ｃ、幅方向他方側（矢印Ｃ２方向）となる側壁３４ｄとが四方で互いに接合され構成されている。

導入部２０及び導出部２２は、第１箱本体３０の幅方向（矢印Ｃ１、Ｃ２方向）に離間して側壁３４ａの幅方向両端近傍にそれぞれ形成されると共に、前記側壁３４ａに対して略直交するようにそれぞれ前方側（矢印Ｂ１方向）へと所定長さだけ突出している。そして、導入部２０及び導出部２２は、開口した先端部に図示しないチューブ等の配管がそれぞれ接続されると共に、側壁３４ａに接続された基端が、内部に延在する管孔３６を通じて前記熱交換部収容箱２４の内部とそれぞれ連通している。

また、第１箱本体３０における各側壁３４ａ～３４ｄには、外側へと突出した複数の第１取付ボス３８が設けられる。この第１取付ボス３８は、側壁３４ａ～３４ｄの延在方向に沿って互いに所定間隔離間するように設けられ、その中央には締結ボルト４０の螺合されるねじ孔４２（図６参照）が上下方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に貫通するように形成される。

さらに、第１箱本体３０の第１底壁２８には、図２～図４に示されるように、導入部２０に臨む幅方向一方側（矢印Ｃ１方向）と導出部２２に臨む幅方向他方側（矢印Ｃ２方向）とを結び、前記導入部２０と前記導出部２２との間に熱媒体が流通する第１流路ＷＣ１の一部となる第１流路構成部４４を備える。

第１流路構成部４４は、第１底壁２８に対して上方（矢印Ａ１方向）へ膨出した複数の膨出部４６と、隣接する２つの膨出部４６の間に形成される複数の溝部４８と、最も外側となる膨出部４６に沿って形成され該膨出部４６と各側壁３４ｂ、３４ｃ、３４ｄとの間に形成される第１隔壁（第２壁部、凸部）５０とを備える。なお、ここでは、互いに平行な４本の膨出部４６と、該膨出部４６の間に３本の溝部４８を備える場合について説明する。

膨出部４６は、例えば、その延在方向から見て第１底壁２８から上方（図２中、矢印Ａ１方向）へ向けて断面円弧状で所定高さで膨出し、前記延在方向と直交する方向に互いに等間隔離間して略平行に形成される。

溝部４８は、その延在方向から見て第１底壁２８と隣接する２つの膨出部４６に囲まれた凹状に形成され、該膨出部４６の頂部に対して下方（矢印Ａ２方向）に所定深さとなるように形成されている。すなわち、複数の膨出部４６及び溝部４８は、その延在方向と直交する方向で交互となるように配置される。

図４に示されるように、第１流路構成部４４は、導入部２０に臨む幅方向一方側（矢印Ｃ１方向）に設けられる上流部位Ｓ１と、幅方向中央に設けられ該上流部位Ｓ１の下流側に接続される中流部位Ｓ２と、導出部２２に臨む幅方向他方側（矢印Ｃ２方向）に設けられ該中流部位Ｓ２の下流側に接続される下流部位Ｓ３とから構成される。

この上流部位Ｓ１は、複数の膨出部４６及び溝部４８が、側壁３４ａに臨む位置から後方（矢印Ｂ２方向）へ向けて一直線状に延在して後方側の側壁３４ｃ近傍で幅方向他方側（矢印Ｃ２方向）へと緩やかに屈曲して該幅方向に沿って直線状に延在して再び前方側（矢印Ｂ１方向）へと緩やかに屈曲して該前方側へ向けて直線状に延在している。

中流部位Ｓ２は、上流部位Ｓ１の下流側に接続され、複数の膨出部４６及び溝部４８が、幅方向他方側（矢印Ｃ２方向）へ向けて再び緩やかに屈曲した後に幅方向へ所定長さだけ直線状に延在し、幅方向他方側（矢印Ｃ２方向）において後方側（矢印Ｂ２方向）へと緩やかに屈曲して該後方側へ向けて直線状に延在する。

下流部位Ｓ３は、中流部位Ｓ２の下流側に接続され、複数の膨出部４６及び溝部４８が、後方側（矢印Ｂ２方向）の側壁３４ｃ近傍で幅方向他方側（矢印Ｃ２方向）へと緩やかに屈曲して幅方向へ所定長さだけ直線状に延在した後に、再び前方側（矢印Ｂ１方向）へ向けて緩やかに屈曲して側壁３４ａに臨む位置まで該前方側へと直線状に延在している。

すなわち、複数の膨出部４６及び溝部４８は、図４に示される熱交換部収容箱２４の上方から見て、上流部位Ｓ１及び下流部位Ｓ３が導入部２０及び導出部２２を有した前方側の側壁３４ａから後方側（矢印Ｂ２方向）へ向けて凹状となる断面略Ｕ字状にそれぞれ形成され、一方、幅方向中央部において中流部位Ｓ２が、前記後方側の側壁３４ｃから前方側（矢印Ｂ１方向）へ向けて凹状となる断面略Ｕ字状に形成され、前記導入部２０側となる上流部位Ｓ１と前記導出部２２側となる下流部位Ｓ３とが中央に設けられた中流部位Ｓ２を介して互いに接続された断面略Ｗ字状に形成される。

第１隔壁５０は、図２、図３及び図４に示されるように、第１底壁２８に対して上方（矢印Ａ１方向）へと所定高さだけ突出し、上流部位Ｓ１及び下流部位Ｓ３の外側に沿い、且つ、幅方向両側となる側壁３４ｂ、３４ｄ、後方側の側壁３４ｃに臨むように形成されると共に、中流部位Ｓ２の外側に沿って前方側の側壁３４ａに臨むように形成される。また、第１隔壁５０は、最も上方となる先端が徐々に先細状となるようにテーパ状に形成され、同一の断面形状で延在すると共に、後述する熱交換部１６の第１ウォータジャケット８０の第３隔壁９０に臨み、且つ、その挿入溝９２へ挿入可能な厚さ寸法で形成される。すなわち、第１隔壁５０の先端は、上方に向かって突出した凸状に形成される。

このように、第１流路構成部４４は、図４に示されるように、第１箱本体３０を上方から見て、複数の膨出部４６及び溝部４８が複数回折り返すように屈曲して形成され、その外側に沿うように第１隔壁５０が形成される。この複数の膨出部４６、溝部４８及び第１隔壁５０は、熱交換部収容箱２４の幅方向中央に対して幅方向一方側（矢印Ｃ１方向）と幅方向他方側（矢印Ｃ２方向）とがそれぞれ対称形状となるように形成されている。

第１カバー部材３２は、図１～図３に示されるように、熱交換部収容箱２４と同様に樹脂製材料から形成され、ハウジング１２の上方から見て、前記熱交換部収容箱２４と略同一断面形状となるプレート状に形成され、その外縁部には、熱交換部収容箱２４の第１取付ボス３８と対応した複数の第１フランジ５２が形成される。

そして、第１フランジ５２は、第１カバー部材３２の上面に対して若干だけ上方（矢印Ａ１方向）へと突出するように形成され、後述する基板収容箱２６の第２取付ボス６６の下端が当接すると共に、該第１フランジ５２の中央には締結ボルト４０の挿通される孔部（図示せず）が貫通している。

また、第１カバー部材３２には、図２、図３及び図６に示されるように、熱交換部収容箱２４に臨む下面に第２隔壁（第２壁部、凸部）５４を備える。第２隔壁５４は、第１カバー部材３２の下面に対して下方（矢印Ａ２方向）に所定高さだけ突出して形成され、最も下方となる先端が徐々に先細状となるようにテーパ状で形成されると共に、同一の断面形状で延在している。さらに、第２隔壁５４は、後述する熱交換部１６における第２ウォータジャケット８２の第４隔壁１０８に臨み、且つ、その挿入溝１１０へ挿入可能な厚さ寸法で形成される。

そして、第１カバー部材３２は、上述したように第１箱本体３０における側壁３４ａ～３４ｄの上端部を覆うように装着されることで、開口した前記上端部が塞がれて内部に空間を有した箱状の熱交換部収容箱２４を構成している。また、第１カバー部材３２は、その外縁部下面に装着されたシール部材５８ａが第１箱本体３０における側壁３４ａ～３４ｄの上端部に当接することで、熱交換部収容箱２４の内部が密閉され熱媒体の外部への流出が防止される。

基板収容箱２６は、図１～図３に示されるように、例えば、アルミニウム合金等の金属製材料から形成され、下部に第２底壁５６を有し上方（矢印Ａ１方向）が開口した第２箱本体６０と、該第２箱本体６０の上部を塞ぐ第２カバー部材６２とを備え、上方から見て前記第２箱本体６０と前記第２カバー部材６２とが略同一形状となる略矩形状に形成されると共に、熱交換部収容箱２４に対応した略同一断面形状で形成されている。

また、第２箱本体６０において四方に配置される各側壁６４には、外側へと突出した複数の第２取付ボス６６が設けられ、該第２取付ボス６６は、熱交換部収容箱２４の第１取付ボス３８に対応するように側壁６４に沿って互いに所定間隔離間するように設けられ、後述する締結ボルト４０の挿通される孔部（図示せず）が上下方向に貫通するように形成される。

第２取付ボス６６は、基板収容箱２６と略同一高さで形成され、該基板収容箱２６の下面に対して若干だけ下方（矢印Ａ２方向）へと突出するように形成され、第１カバー部材３２の第１フランジ５２に対して当接することで、図２及び図３に示されるように、基板収容箱２６の下面（面）と第１カバー部材３２の上面との間に、上下方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に所定間隔を有したクリアランスが設けられる。換言すれば、第１カバー部材３２を含む熱交換部収容箱２４と基板収容箱２６の一部とが上下方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に非接触となるように積層され連結されている。

さらに、図２及び図３に示されるように、第２箱本体６０の第２底壁５６には、上方（矢印Ａ１方向）へと突出して制御基板１４を固定するための固定ボス６８が形成されると共に、熱交換部収容箱２４側（矢印Ａ２方向）となる第２底壁５６の下面には、下方（矢印Ａ２方向）へ向かって突出した複数の放熱フィン７０が設けられる。

制御基板１４は板状に形成され、固定ボス６８の上端に載置された状態で図示しないボルトで固定されることで、基板収容箱２６の内部で第２底壁５６に対して上方へと所定距離だけ離間して略平行に保持される。そして、制御基板１４は、図示しないリード線を介して後述する信号用コネクタ７６及び電源用コネクタ７８と電気的に接続されている。

放熱フィン７０は、第２底壁５６の前後方向略中央に設けられ、一定厚さで幅方向（矢印Ｃ１、Ｃ２方向）に沿って延在すると共に、前記前後方向（矢印Ｂ１、Ｂ２方向）に互いに等間隔離間して設けられる。また、複数の放熱フィン７０は、第２底壁５６を間にして基板収容箱２６の内部に収容される制御基板１４に臨む位置に設けられている。

さらに、放熱フィン７０は、第１カバー部材３２に臨む下端が該第１カバー部材３２に対して上方（矢印Ａ１方向）へと所定距離となるクリアランスだけ離れ、第１カバー部材３２に対して非接触に設けられている。

第２カバー部材６２は、図１及び図２に示されるように、例えば、基板収容箱２６と同様に金属製材料から形成され、ハウジング１２の上方から見て、前記基板収容箱２６と略同一断面形状となるプレート状に形成されると共に、その外縁部には、第２箱本体６０の第２取付ボス６６と対応した複数の第２フランジ７２が形成される。そして、第２フランジ７２の中央には締結ボルト４０の挿通される孔部（図示せず）が貫通している。

また、第２カバー部材６２の上部には、幅方向他方側（矢印Ｃ２方向）となる位置に上方（矢印Ａ１方向）へと膨出したコネクタ接続部７４が設けられ、このコネクタ接続部７４には、制御基板１４に接続され出力信号の取り出される信号用コネクタ７６と、熱交換部１６における発熱体１８に給電するための電源用コネクタ７８がそれぞれ貫通するように装着されている。

そして、第２箱本体６０における側壁６４の上端部を覆うように第２カバー部材６２が装着されることで、開口した前記上端部が塞がれ内部に空間を有した箱状の基板収容箱２６が構成される。また、上下方向に一直線状に配置された第２フランジ７２、第２取付ボス６６、第１フランジ５２の孔部（図示せず）に締結ボルト４０を上方からそれぞれ順に挿通させ、熱交換部収容箱２４の第１取付ボス３８のねじ孔４２へと螺合することで、基板収容箱２６と熱交換部収容箱２４とが上下方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に積層された状態で共締めされ連結される。さらに、第２箱本体６０の上端部に設けられた環状のシール部材５８ｂが第２カバー部材６２に当接することで基板収容箱２６の内部が密閉される。

熱交換部１６は、図２～図６に示されるように、熱交換部収容箱２４の内部に収容され、略平行に配置された一組の第１及び第２ウォータジャケット８０、８２と、前記第１ウォータジャケット８０と前記第２ウォータジャケット８２との間に配置される発熱体１８とを含み、前記第１及び第２ウォータジャケット８０、８２、前記発熱体１８が、ハウジング１２の積層方向、すなわち上下方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に積層される。

第１ウォータジャケット８０は、例えば、アルミニウム合金等の金属製材料から形成され、平板状に形成された第１ベース部８４と、該第１ベース部８４に対して下方（矢印Ａ２方向）へと立設した第２流路構成部８６とを備え、熱交換部収容箱２４の第１底壁２８に臨むように配置される。そして、第１ベース部８４は、熱交換部収容箱２４の断面形状に対応した略矩形状に形成され第１底壁２８と略平行に設けられる。

第２流路構成部８６は、熱交換部収容箱２４の第１流路構成部４４と上下に対向するように設けられ、複数の第１突壁８８と、最も外側の第１突壁８８に対してさらに外側に設けられる第３隔壁（第１壁部、凹部）９０とを含み、熱交換部収容箱２４の第１流路構成部４４との間に第１流路ＷＣ１を構成する。

第１突壁８８は、第１ベース部８４に対して下方（図３中、矢印Ａ２方向）へと所定高さで突出すると共に、その延在方向と直交する方向に等間隔離間して形成される。そして、第１ウォータジャケット８０が熱交換部収容箱２４へと収容された際、第１突壁８８がそれぞれ複数の溝部４８に臨むように配置され、且つ、該第１突壁８８の下端が前記溝部４８に対して上下方向に所定間隔だけ離間して配置される。すなわち、第１突壁８８は、熱交換部収容箱２４における溝部４８の数量と同数、且つ、前記溝部４８に対して非接触となるように設けられている。

第３隔壁９０は、第１ベース部８４に対して下方（矢印Ａ２方向）へと所定高さで突出し、熱交換部収容箱２４の第１隔壁５０に臨む位置に形成されると共に、その延在方向と直交する厚さ方向中央に挿入溝９２を有している。

挿入溝９２は、第１ベース部８４側（矢印Ａ１方向）に向かって断面矩形状に窪み、且つ、前記延在方向に沿って同一断面形状で形成されると共に、第１隔壁５０が内部に挿入可能に形成されている。この挿入溝９２は、その延在方向と直交する厚さ寸法が、第１隔壁５０の厚さ寸法よりも大きく形成されると共に、上下方向への深さが、前記第１隔壁５０の上下方向高さよりも大きく形成されている。

また、第３隔壁９０の延在方向に沿った端部には、図４及び図５に示されるように、挿入溝９２の内部と外部とが連通するように切り欠かれた切欠部９４をそれぞれ備えている。

そして、第１ウォータジャケット８０が熱交換部収容箱２４に収容された際、第３隔壁９０が第１隔壁５０と上下方向に臨むように配置され、該第１隔壁５０が挿入溝９２へと挿入されることで、第１及び第３隔壁５０、９０が上下方向に一直線状に接続されて１つの隔壁を構成する。図３に示される第３隔壁９０の厚さ方向において、挿入溝９２と第１隔壁５０との間に若干の隙間ＣＬ１を有し、且つ、前記第３隔壁９０の上下方向において、前記挿入溝９２の底部と前記第１隔壁５０の先端との間にも若干の隙間ＣＬ２を有した状態で挿入される。また、第２流路構成部８６における複数の第１突壁８８が、第１流路構成部４４の溝部４８にそれぞれ臨むように配置されることで、隣接する２つの第１突壁８８の間が熱媒体の流通する第１流路ＷＣ１となる。

さらに、熱交換部収容箱２４には、図２～図４に示されるように、第１流路ＷＣ１の外側に設けられ第１及び第３隔壁５０、９０からなる隔壁によって該第１流路ＷＣ１とは分離された第１貯留室（貯留室）９５を備え、この第１貯留室９５は、第１及び第２流路構成部４４、８６との間に形成され所定容積を有した空間となる。そして、熱交換部収容箱２４において、隔壁の内側となる第１流路ＷＣ１と該隔壁の外側となる第１貯留室９５とが、挿入溝９２内で第１隔壁５０と第３隔壁９０との間に設けられた隙間ＣＬ１、ＣＬ２を通じて連通している。すなわち、第１流路ＷＣ１と第１貯留室９５とが、第１隔壁５０と第３隔壁９０との接続部位において、クランク状に形成されたわずかな隙間ＣＬ１、ＣＬ２からなるラビリンス構造の連通路を通じて互いに連通している。

第２ウォータジャケット８２は、図２、図３及び図６に示されるように、第１ウォータジャケット８０と同様に、例えば、アルミニウム合金等の金属製材料から形成され、平板状に形成された第２ベース部９６と、該第２ベース部９６に対して上方（矢印Ａ１方向）へと立設した第３流路構成部９８とを備え、熱交換部収容箱２４の内部において第１カバー部材３２に臨み、且つ、略平行となるように配置される。

第２ベース部９６は、第１ウォータジャケット８０の第１ベース部８４と略同一形状となる略矩形状に形成されると共に、第１ウォータジャケット８０に臨む端面には、該第１ウォータジャケット８０から離間する方向（矢印Ａ１方向）に窪んで発熱体１８の収容される収容室１００が設けられる。この収容室１００は、例えば、発熱体１８の形状に応じて断面矩形状に形成され、該発熱体１８の厚さに応じて上方（矢印Ａ１方向）へと所定深さだけ窪んで形成される。

また、第２ベース部９６の前方端には、導入部２０に臨む位置に形成された第１分流部１０２と、導出部２２に臨む位置に形成された第２分流部１０４とを備え（図６参照）、前記第１及び第２分流部１０２、１０４は、第２ウォータジャケット８２を幅方向から見て、前方から後方側（矢印Ｂ２方向）に向けて徐々に上下方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）へと厚くなるテーパ形状に形成されている。

そして、第２ベース部９６は、熱交換部収容箱２４に発熱体１８が収容された状態で第１ウォータジャケット８０の第１ベース部８４に当接するように上方に積層されると共に、該第１ベース部８４に臨む外縁部下面には、環状のシール部材５８ｃが装着されることで、前記第２ベース部９６と前記第１ベース部８４との間への熱媒体の浸入が防止される。すなわち、発熱体１８側への熱媒体の浸入がシール部材５８ｃによって防止される。

第３流路構成部９８は、第１カバー部材３２と対向するように設けられ、複数の第２突壁１０６と、最も外側の第２突壁１０６に対して外側に設けられる第４隔壁（第１壁部、凹部）１０８とを含み、第２流路ＷＣ２の一部を構成している。

第２突壁１０６は、第２ベース部９６に対して上方（矢印Ａ１方向）へと所定高さで突出すると共に、その延在方向と直交する方向に等間隔離間して形成される。そして、第２ウォータジャケット８２が熱交換部収容箱２４へと収容された際、第２突壁１０６がそれぞれ第１カバー部材３２の下面に臨むように配置され、且つ、該第２突壁１０６の上端が前記下面に対して上下方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に所定間隔だけ離間して配置される。すなわち、第２突壁１０６は、第１カバー部材３２に対して非接触となるように設けられている。

第４隔壁１０８は、図２、図３及び図６に示されるように、第２ベース部９６に対して上方（矢印Ａ１方向）へと所定高さで突出し、第１カバー部材３２の第２隔壁５４に臨む位置に形成されると共に、その延在方向と直交する厚さ方向中央に挿入溝１１０を有している。

挿入溝１１０は、第２ベース部９６側（矢印Ａ２方向）に向かって断面矩形状に窪み、且つ、前記延在方向に沿って同一断面形状で形成されると共に、第２隔壁５４が内部に挿入可能に形成される。この挿入溝１１０は、その延在方向と直交する厚さ寸法が、第２隔壁５４の厚さ寸法よりも大きく形成されると共に、上下方向への深さが、前記第２隔壁５４の上下方向高さよりも大きく形成されている。

また、第４隔壁１０８の延在方向に沿った端部には、挿入溝１１０の内部と外部とが連通するように切り欠かれた切欠部１１２（図６参照）をそれぞれ備えている。

そして、第２ウォータジャケット８２が熱交換部収容箱２４に収容された際、第４隔壁１０８が第２隔壁５４と上下方向に臨むように配置され、該第２隔壁５４が挿入溝１１０へと挿入されることで、第２及び第４隔壁５４、１０８が上下方向に一直線状に接続されて１つの隔壁を構成する。また、第４隔壁１０８の厚さ方向において、挿入溝１１０と第２隔壁５４との間に若干の隙間ＣＬ３を有し、且つ、前記第４隔壁１０８の上下方向において、前記挿入溝１１０の底部と前記第２隔壁５４の先端との間にも若干の隙間ＣＬ４を有した状態で挿入される。さらに、第３流路構成部９８における複数の第２突壁１０６が、第１カバー部材３２にそれぞれ臨むように配置されることで、隣接する２つの第２突壁１０６の間が熱媒体の流通する第２流路ＷＣ２となる。

この第２流路ＷＣ２は、第１流路ＷＣ１と同様に、導入部２０に臨む幅方向一方側（矢印Ｃ１方向）に設けられる上流部位Ｓ１と、幅方向中央に設けられ該上流部位Ｓ１の下流側に接続される中流部位Ｓ２と、導出部２２に臨む幅方向他方側（矢印Ｃ２方向）に設けられ該中流部位Ｓ２の下流側に接続される下流部位Ｓ３とから構成されており、前記第１流路ＷＣ１と略同一形状となる断面略Ｗ字状に形成される。

さらに、熱交換部収容箱２４には、第２流路ＷＣ２の外側に設けられ第２及び第４隔壁５４、１０８からなる隔壁によって該第２流路ＷＣ２とは分離された第２貯留室（貯留室）１１３を備え、この第２貯留室１１３は、第１カバー部材３２と第３流路構成部９８との間に形成され所定容積を有した空間となる。

そして、熱交換部収容箱２４において、隔壁の内側となる第２流路ＷＣ２と該隔壁の外側となる第２貯留室１１３とが、挿入溝１１０内で第２隔壁５４と第４隔壁１０８との間に設けられた隙間ＣＬ３、ＣＬ４を通じて連通している。すなわち、第２流路ＷＣ２と第２貯留室１１３とが、第２隔壁５４と第４隔壁１０８との接続部位において、クランク状に形成されたわずかな隙間ＣＬ３、ＣＬ４からなるラビリンス構造の連通路を通じて互いに連通している。

上述したように、熱交換部１６は、図４～図６に示されるように、第１ウォータジャケット８０と熱交換部収容箱２４との間で第１流路ＷＣ１が構成され、第２ウォータジャケット８２と第１カバー部材３２との間で第２流路ＷＣ２が構成されており、発熱体１８を中央に挟んで第１流路ＷＣ１が下方（矢印Ａ２方向）、第２流路ＷＣ２が上方（矢印Ａ１方向）となるように配置される。また、第１及び第２流路ＷＣ１、ＷＣ２の上流端が、熱交換部収容箱２４の内部に形成され導入部２０に臨む導入室１１４と連通し、前記第１及び第２流路ＷＣ１、ＷＣ２の下流端は、熱交換部収容箱２４の内部に形成され導出部２２に臨む導出室１１６と連通している。

そして、導入部２０から導入室１１４へと導入される熱媒体は、該導入室１１４に配置された第１分流部１０２によって徐々に上下方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）へと分流され第１及び第２流路ＷＣ１、ＷＣ２へと導かれる。一方、第１及び第２流路ＷＣ１、ＷＣ２の下流端まで流れた熱媒体は、導出部２２に臨む導出室１１６に配置された第２分流部１０４によって上下方向中央へと合流するように導かれて導出部２２へと流れる。

発熱体１８は、例えば、図２及び図３に示されるように、略長方形状のＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）ヒータ等の熱電素子からなり、その上下に形成された発熱面が第１電極１１８及び第２電極１２０に当接した状態で挟持されている。この発熱体１８は、第１及び第２電極１１８、１２０と共に第２ウォータジャケット８２の収容室１００内に収容され、第１ウォータジャケット８０の第１ベース部８４によって挟持されることで、前記第１ウォータジャケット８０と前記第２ウォータジャケット８２との間に保持される。

また、発熱体１８には、第１及び第２電極１１８、１２０の端部に複数の端子１２２（図６参照）が設けられ、該端子１２２が制御基板１４に対して電気的に接続されると共に、図示しないリード線を介してそれぞれ電源用コネクタ７８と電気的に接続される。換言すれば、複数の端子１２２を介して発熱体１８と制御基板１４とが電気的に接続されている。

そして、発熱体１８は、電源用コネクタ７８から端子１２２を通じて第１及び第２電極１１８、１２０へと通電がなされることで第１及び第２ウォータジャケット８０、８２に臨む一対の発熱面がそれぞれ発熱する。

上述した熱交換部１６は、図２及び図３に示されるように、第１ウォータジャケット８０、発熱体１８及び第２ウォータジャケット８２が上下方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に積層された状態で図示しないボルトによって一体的に締結され、熱交換部収容箱２４の内部へと収容されている。

本発明の実施の形態に係る熱媒体加熱装置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。なお、ここでは、図示しない車両における内燃機関等からの冷却水（熱媒体）を加熱し、加熱された冷却水を該車両に搭載される車両用空調装置へと供給する場合について説明する。

先ず、図示しない内燃機関等から配管を通じて導入部２０へと冷却水が供給され、該冷却水は、前記導入部２０の管孔３６を通じて熱交換部収容箱２４の内部へと導入される。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７８から制御基板１４、端子１２２、第１及び第２電極１１８、１２０を通じて発熱体１８へと通電がなされ、該発熱体１８の発熱面が発熱することで、該発熱面に当接した第１及び第２ウォータジャケット８０、８２の第１及び第２ベース部８４、９６がそれぞれ加熱される。

そして、熱交換部収容箱２４の内部において、冷却水は、第１分流部１０２によって熱交換部１６における第１及び第２流路ＷＣ１、ＷＣ２へ向けて上下に分流され、下方となる前記第１ウォータジャケット８０の第１流路ＷＣ１に沿って上流部位Ｓ１から中流部位Ｓ２を経て下流部位Ｓ３へと流れることで、発熱体１８から第１ベース部８４（図２参照）へと伝達された熱によって前記冷却水が加熱される。一方、上方となる第２流路ＷＣ２へと供給された冷却水は、第１流路ＷＣ１と同様に上流部位Ｓ１から中流部位Ｓ２を経て下流部位Ｓ３へと流れることで、発熱体１８から第２ベース部９６へと伝達された熱によって同様に加熱される。

詳細には、発熱体１８は、第１及び第２流路ＷＣ１、ＷＣ２の略全域にわたるように第１及び第２ベース部８４、９６に対して接触しているため、前記発熱体１８から生じる熱によって冷却水が前記第１及び第２流路ＷＣ１、ＷＣ２に沿って上流部位Ｓ１から下流部位Ｓ３へと流れることで連続的に加熱されることとなる。

また、冷却水が第１流路ＷＣ１に沿って流れる際に、該冷却水の一部が、第１隔壁５０と第３隔壁９０との間に形成された隙間ＣＬ１、ＣＬ２を通じて外側の第１貯留室９５へと流入し、一方、第２流路ＷＣ２に沿って冷却水が流れる際、該冷却水の一部が、第２隔壁５４と第４隔壁１０８との間に形成された隙間ＣＬ３、ＣＬ４を通じて外側の第２貯留室１１３へと流入する。これにより、冷却水の一部が、それぞれ第１及び第２貯留室９５、１１３へと貯留されていくと共に、該第１及び第２貯留室９５、１１３内に残存している空気が、第３及び第４隔壁９０、１０８の切欠部９４、１１２から挿入溝９２、１１０を通じて導出部２２側へと移動することで該導出部２２から外部へと好適に排出される。

そして、冷却水の一部は、第１及び第２流路ＷＣ１、ＷＣ２から第１～第４隔壁５０、５４、９０、１０８の間の隙間ＣＬ１～ＣＬ４を通じて連続的に流入していき、第１及び第２貯留室９５、１１３をそれぞれ満たす。

この際、第１及び第２流路ＷＣ１、ＷＣ２から第１及び第２貯留室９５、１１３への冷却水の流入は、第１及び第３隔壁５０、９０との間の隙間ＣＬ１、ＣＬ２、第２及び第４隔壁５４、１０８との間の隙間ＣＬ３、ＣＬ４がそれぞれクランク状となったラビリンス構造となっているため、急激に大流量で流入することがなくわずかな流入量となるように行われる。

最後に、発熱体１８からの熱によって熱交換部１６における第１流路ＷＣ１及び第２流路ＷＣ２内を流れる冷却水が所定温度まで連続的に加熱された後に、その下流部位Ｓ３から第２分流部１０４によってそれぞれ導出室１１６へと導かれることで合流し、導出部２２から図示しない配管を通じて、例えば、図示しない車両用空調装置へと供給される。

次に、例えば、配管からの漏れや熱媒体（冷却水）を供給するための供給装置の不具合等の原因によって第１及び第２流路ＷＣ１、ＷＣ２内の冷却水が所定流量よりも減少した場合について説明する。

先ず、熱媒体加熱装置１０における第１及び第２流路ＷＣ１、ＷＣ２を流れる冷却水の流量が減少した場合であっても、図示しないコントローラの制御作用下に発熱体１８は予め設定され正常な流量で冷却水が流れている想定で前記冷却水を加熱し続ける。そのため、冷却水が所望の温度よりも上昇してしまい、この温度上昇に伴って熱交換部収容箱２４及び基板収容箱２６が加熱され、該基板収容箱２６に収容された制御基板１４が加熱されてしまうこととなる。従って、図示しない温度検出手段によって急激な温度上昇を検知した後に、図示しないコントローラから制御基板１４へと制御信号を出力し、発熱体１８への通電を停止すると共に、熱媒体加熱装置１０の運転を緊急停止する制御が行われる。

このような場合において、温度上昇が急激であるために冷却水の流量不足に起因して制御基板１４が加熱され始めてから熱媒体加熱装置１０の運転を停止するまでに時間差が生じることがある。これに対し、上述した熱媒体加熱装置１０では、運転中に第１及び第２流路ＷＣ１、ＷＣ２以外となる第１及び第２貯留室９５、１１３に予め所定量で満たされた冷却水を備えているため、貯留室を備えていない従来の熱媒体加熱装置と比較し、第１及び第２貯留室９５、１１３に貯えられた冷却水によって発熱体１８が発熱し続けた場合の急激な温度上昇を抑制することができ、例えば、制御基板１４に熱害が生じてしまう所定温度へと到達するまでの時間を遅らせることができる。

その結果、熱媒体加熱装置１０において、何らかの原因で冷却水等の熱媒体が所望の流量で供給されず発熱体１８による加熱が継続された場合であっても、第１及び第２貯留室９５、１１３の内部に貯留された冷却水によって急激な温度上昇を抑制し、制御基板１４の温度上昇を抑制することで、該温度上昇に起因した熱媒体加熱装置１０の損傷を抑制することが可能となる。

換言すれば、熱媒体加熱装置１０の運転時において、常に冷却水が所定量で貯えられる第１及び第２貯留室９５、１１３を備えることで、第１及び第２流路ＷＣ１、ＷＣ２を流通する熱媒体が減少した場合であっても、前記熱媒体加熱装置１０の内部が無水状態となってしまうまでの時間を延ばすことができる。

以上のように、本実施の形態では、冷却水等の熱媒体を加熱して供給可能な熱媒体加熱装置１０において、ハウジング１２内に収容される熱交換部１６と該ハウジング１２との間には、前記熱媒体の流通する第１及び第２流路ＷＣ１、ＷＣ２と隣接して該熱媒体を貯留可能な第１及び第２貯留室９５、１１３がそれぞれ設けられ、前記第１流路ＷＣ１と前記第１貯留室９５とを隔てる第１及び第３隔壁５０、９０が、それぞれ熱交換部収容箱２４及び前記熱交換部１６の第１ウォータジャケット８０において上下方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に延在するように形成されている。また、第２流路ＷＣ２と第２貯留室１１３とを隔てる第２及び第４隔壁５４、１０８が、それぞれ第１カバー部材３２及び前記熱交換部１６の第２ウォータジャケット８２において上下方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に延在するように形成されている。そして、第１隔壁５０と第３隔壁９０との間、第２隔壁５４と第４隔壁１０８との間には、それぞれ熱媒体の流通可能な隙間ＣＬ１～ＣＬ４を有したラビリンス構造を備えている。

従って、第１及び第２流路ＷＣ１、ＷＣ２を流通する熱媒体の一部が、第１及び第３隔壁５０、９０の間の隙間ＣＬ１、ＣＬ２、第２及び第４隔壁５４、１０８の間の隙間ＣＬ３、ＣＬ４を通じてそれぞれ第１及び第２貯留室９５、１１３側へと流入することで、熱媒体加熱装置１０の運転時において、前記第１及び第２貯留室９５、１１３の内部に所定量の熱媒体を予め貯えておくことが可能となる。

その結果、何らかの原因で熱媒体加熱装置１０の第１及び第２流路ＷＣ１、ＷＣ２における熱媒体の流量が減少し、所定の流量で熱媒体が流通している想定で発熱体１８が加熱し続けた場合であっても、該発熱体１８の加熱による急激な温度上昇を検知して熱媒体加熱装置１０の運転を停止するまでの間、第１及び第２貯留室９５、１１３に予め所定量の熱媒体を貯留して保水能力を高めておくことで急激な温度上昇を抑制することができる。

そのため、貯留室を備えていない従来の熱媒体加熱装置と比較し、第１及び第２貯留室９５、１１３の冷却水によって発熱体１８が発熱し続けた場合の温度上昇を抑制し、例えば、制御基板１４に熱害が生じてしまう所定温度へと到達するまでの時間を遅らせることができるため、温度上昇に起因した熱媒体加熱装置１０の損傷を抑制することが可能となる。

また、熱交換部１６を構成する第１及び第２ウォータジャケット８０、８２の第３及び第４隔壁９０、１０８にそれぞれ凹状に窪んだ挿入溝９２、１１０を形成し、熱交換部収容箱２４の第１箱本体３０に形成され前記第３隔壁９０に接続される第１隔壁５０、前記熱交換部収容箱２４の第１カバー部材３２に形成され前記第４隔壁１０８に接続される第２隔壁５４を、それぞれ挿入溝９２、１１０へ挿入可能な凸状に形成している。

これにより、熱交換部収容箱２４の内部に熱交換部１６を収容することで、第１隔壁５０と第３隔壁９０、第２隔壁５４と第４隔壁１０８とをそれぞれ容易且つ確実に接続でき、しかも、両者の間に隙間ＣＬ１～ＣＬ４を有したラビリンス構造とし、内側に形成される第１及び第２流路ＷＣ１、ＷＣ２と、第１～第４隔壁５０、５４、９０、１０８の外側に設けられる第１及び第２貯留室９５、１１３とを前記隙間ＣＬ１～ＣＬ４を通じて連通させることができる。

その結果、第１及び第２流路ＷＣ１、ＷＣ２を流れる熱媒体を第１及び第２貯留室９５、１１３に対して容易且つ円滑に貯留することができ、例えば、前記第１及び第２流路ＷＣ１、ＷＣ２を流れる熱媒体が流出して所望の流量を確保できない場合であっても、第１及び第２貯留室９５、１１３に貯えられた熱媒体によって温度上昇を緩やかとし、時間をかせぐことが可能となる。

さらに、挿入溝９２、１１０を有した第３及び第４隔壁９０、１０８において、その延在方向に沿った端部にそれぞれ切欠部９４、１１２を設けることにより、導入部２０から熱交換部収容箱２４の内部へと熱媒体を導入する際、該熱媒体の導入方向に対して奥側となる第１及び第２貯留室９５、１１３内に残存した空気を、前記切欠部９４、１１２から挿入溝９２、１１０を通じて導出部２２側へと移動させることで外部へと好適に排出することが可能となる。

従って、第１及び第２貯留室９５、１１３内に残存した空気を切欠部９４、１１２及び挿入溝９２、１１０を通じて円滑に排出できるため、該空気が内部にとどまって熱媒体の第１及び第２貯留室９５、１１３への導入の妨げとなってしまうことが回避され、前記熱媒体を所望の流量で円滑に第１及び第２流路ＷＣ１、ＷＣ２から第１及び第２貯留室９５、１１３へと供給することが可能となる。

なお、本発明に係る熱媒体加熱装置は、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…熱媒体加熱装置 １２…ハウジング
１４…制御基板 １６…熱交換部
１８…発熱体 ２４…熱交換部収容箱
２６…基板収容箱 ５０…第１隔壁
５４…第２隔壁 ９０…第３隔壁
９２、１１０…挿入溝 ９４、１１２…切欠部
９５…第１貯留室 １０８…第４隔壁
１１３…第２貯留室 ＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３、ＣＬ４…隙間
ＷＣ１…第１流路 ＷＣ２…第２流路

Claims (5)

1. 通電作用下に加熱する発熱体と、該発熱体が内部に設けられる熱交換部と、前記熱交換部を内部に収容し該熱交換部との間に熱媒体が流通する流路を有したハウジングとを備える熱媒体加熱装置において、
   前記熱交換部と前記ハウジングとの間に設けられ前記流路と隣接して前記熱媒体の貯留される貯留室と、
   前記ハウジングから前記熱交換部まで延在して前記流路と前記貯留室とを隔てる隔壁と、
   を備え、
   前記隔壁は、前記熱交換部に形成され前記ハウジング側へと延在した第１壁部と、前記ハウジングに形成され前記熱交換部側へと延在して前記第１壁部に接続される第２壁部とを有し、前記第１壁部の端部と前記第２壁部の端部との間には、前記熱媒体が流通可能な隙間を有したラビリンス構造を備えている、熱媒体加熱装置。
2. 請求項１記載の熱媒体加熱装置において、
   前記第１及び第２壁部のいずれか一方の端部には、前記第１及び第２壁部の他方から離間する方向へ窪んだ凹部が設けられ、前記他方の端部には該凹部側へと突出し前記凹部に嵌合される凸部が設けられる、熱媒体加熱装置。
3. 請求項２記載の熱媒体加熱装置において、
   前記凹部の一部には切欠部が設けられる、熱媒体加熱装置。
4. 請求項３記載の熱媒体加熱装置において、
   前記切欠部は、前記凹部を有する前記第１及び第２壁部のいずれか一方の延在方向に沿った延在方向端部に設けられる、熱媒体加熱装置。
5. 請求項１～４のいずれか１項に記載の熱媒体加熱装置において、
   前記凹部は、前記第１及び第２壁部のいずれか一方の延在方向に沿って形成され、前記凸部は、前記第１及び第２壁部の他方の延在方向に沿って形成される、熱媒体加熱装置。

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