JP2014122778A

JP2014122778A - 液体加熱装置

Info

Publication number: JP2014122778A
Application number: JP2012280393A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Sato; 武佐藤; Atsushi Kawashima; 淳川島
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2012-12-24
Filing date: 2012-12-24
Publication date: 2014-07-03
Anticipated expiration: 2032-12-24
Also published as: JP6076728B2

Abstract

【課題】発熱体を構成する金属材料とケースを構成する金属材料との間の電位差に拘わらず、発熱体とケースとの間の異種金属間の電位差に起因する腐食を防止することのできる液体加熱装置を提供する。
【解決手段】本発明の液体加熱装置８は、液体加熱用の電気ヒータ２１と、液体９が流れる流路の一部を構成しかつ電気ヒータの端子部分２１ａが貫通して外部に突出する貫通穴２４が形成された金属製のタンク２０とを有する。貫通穴２４を構成する貫通穴構成部２４ａに液漏れ防止用のシール部材２５を介して対向する一対の収容溝構成壁２６ａ、２６ｂを有する収容溝２６が形成されている。収容溝構成壁２６ａの端部２６ａ’と端子部分２１ａの対面部分２３ａ’との間に液体９が介在する間隙２７が形成されている。収容溝構成壁２６ｂの端部２６ｂ’は、この端部２６ｂ’に対面する端子部分２１ａの対面部分２３ａ”に突き当たる突き当て壁とされている。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両用の空気調和装置、給湯装置等に使用可能な液体加熱装置の改良に関する。

液体加熱装置には、発熱体としてのシーズヒータに通電することにより液体としての水を加熱するものが知られている。
その従来の液体加熱装置では、異種金属間の電位腐食により液漏れ防止、絶縁劣化を防止するために、ケースと発熱体とに電位差の小さい金属材料を選択する技術が開示されている（特許文献１）。

特開２００７−１９２４８６号公報

しかしながら、従来の液体加熱装置では、腐食による液漏れ防止、絶縁劣化の防止を図ることができるものの、使用する金属材料に制約を受ける。
そのため、液体加熱装置に要望される重量、コスト等の観点から使用する金属材料の選択の自由度の向上を図ることができず、また、その使用する金属材料のコストが上昇しても安価な金属材料に変更できないという不都合がある。

本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、発熱体を構成する金属材料とケースを構成する金属材料との間の電位差に拘わらず、発熱体とケースとの間の異種金属間の電位差に起因する腐食、液漏れを防止することのできる液体加熱装置を提供することにある。

本発明に係る液体加熱装置は、通電により発熱して液体を加熱する発熱体と、前記液体が流れる流路の一部を構成しかつ前記発熱体の端子部分が貫通して外部に突出する貫通穴が形成された金属製のタンクと、前記端子部分と前記貫通穴を構成する貫通穴構成部とのいずれか一方に形成されかつ液漏れ防止用のシール部材を介して対向する一対の収容溝構成壁を有する収容溝と、前記貫通穴構成部と前記端子部分とのうち一方の収容溝構成壁の端部に対面する対面部分と前記一方の収容溝構成壁の端部との間に存在して前記液体が介在する間隙と、他方の収容溝構成壁の端部により構成されかつ前記貫通穴構成部と前記端子部分とのうち前記他方の収容溝構成壁の端部に対面する対面部分に突き当たる突き当て壁と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、発熱体を構成する金属材料とタンクを構成する金属材料との間の電位差に拘わらず、発熱体とタンクとの間の異種金属間の電位差に起因する腐食、液漏れを防止することができる。

図１は本発明に係る液体加熱装置を適用した車両用の空気調和装置の概要を示す説明図である。図２は本発明の液体加熱装置の分解斜視図である。図３は本発明の実施例１に係る液体加熱装置の要部を拡大して示す部分断面図である。図４は本発明の実施例１に係る液体加熱装置の変形例を拡大して示す部分断面図である。図５は本発明の実施例２に係る液体加熱装置の要部を拡大して示す部分断面図である。図６は本発明の実施例２に係る液体加熱装置の変形例を拡大して示す部分断面図である。図７は本発明の液体加熱装置のその他の変形例を拡大して示す部分断面図である。

以下、本発明に係る液体加熱装置の実施例について図面を参照しつつ説明する。
まず、最初に本発明に係る液体加熱装置を適用した車両用の空気調和装置の概要を説明する。
（本発明に係る液体加熱装置を適用した空気調和装置の概要の説明）

図１は車両用の空気調和装置の概略構成を示す説明図である。
その図１において、符号１は空気調和装置、２は空気取り入れ口．３は空気取り出し口、４は流路管体を示す。その流路管体４には空気取り入れ用のファン６、取り入れた空気を加熱する空気加熱器７が設けられている。

その空気加熱器７は、液体加熱装置（Ｈ）８により加熱された水、不凍液（ＬＬＣ水溶液）等の液体９との間で熱交換により、取り入れられた空気を加熱する。その空気加熱器７と液体加熱装置８とは、循環路１０に設けられ、循環路１０には循環用ポンプ１１が設けられている。

その液体加熱装置８は、温度センサ１２を有し、その検出信号は制御装置１３に入力される。制御装置１３はその検出信号により循環用ポンプ１１を制御する。その液体加熱装置８の具体的構造を以下に説明する。

（液体加熱装置の実施例１）
図２はその液体加熱装置８の概略構成を示す分解斜視図である。
その液体加熱装置８は、液体９が流れる流路の一部を構成する金属製のタンク２０と通電により発熱して液体９を加熱する発熱体としての電気ヒータ（シーズヒータ）２１とを備えている。

タンク２０はタンク本体２０ａとタンクカバー２０ｂとから構成されている。タンク本体２０ａには水等の液体９が流入する流入口２０ａ’とタンク本体２０ａから液体９が流出する流出口２０ａ”とが設けられている。

電気ヒータ２１の端子部分２１ａ、２１ｂにはボルト部２３が設けられている。タンクカバー２０ｂには図２に示すようにボルト部２３が貫通して外部に突出する貫通穴２４が形成されている。

電気ヒータ２１にはこの電気ヒータ２１をタンク本体２０ａに支承するブラケット部材２５’が設けられ、電気ヒータ２１はこのブラケット部材２５’を介してタンク本体２０ａに支持されている。

ボルト部２３は図３に拡大して断面で示すように外方フランジ部２３ａとネジ部２３ｂとを有する。
ここでは、電気ヒータ２１の金属材料、ボルト部２３の金属材料にはＳＵＳ３０４Ｌ（オーステナイト系極低炭素鋼）が用いられ、タンク２０の金属材料にはＡＤＣ１２（アルミニウム合金の一種）が用いられている。その両金属材料の電位差は異なるものとされている。そのボルト部２３は端子部分２１ａに溶接又はろう付けにより接合されている。

外方フランジ部２３ａは、図３に示すようにタンクカバー２０ｂの内面側から貫通穴２４を構成する貫通穴構成部２４ａに対面している。その貫通穴２４は空気層を有する。
その貫通穴構成部２４ａには、液漏れ防止用のシール部材２５を収容する収容溝２６が形成されている。

その収容溝２６はシール部材２５を介して対向する一対の収容溝構成壁２６ａ、２６ｂを有する。その一対の収容溝構成壁２６ａ、２６ｂは貫通穴２４の周回り方向にボルト部２３を巡るようにして環状に形成されている。

一方の収容溝構成壁２６ａの端部２６ａ’は、外方フランジ部２３ａの厚さ方向からこの端部２６ａ’に対面する外方フランジ部２３ａの対面部分２３ａ’に臨んでいる。
その一方の収容溝構成壁２６ａの端部２６ａ’は、外方フランジ部２３ａの対面部分２３ａ’に非接触とされて、端部２６ａ’と対面部分２３ａ’との間に液体９が介在する間隙２７が形成されている。

この間隙２７は、タンク２０を構成する金属材料と電気ヒータ２１を構成する金属材料との間に電位差があって、液体９が収容溝構成壁２６ａの端部２６ａ’と外方フランジ部２３ａの対面部分２３ａ”との間に介在したとしても腐食が生じない程度の大きさに設定する。

他方の収容溝構成壁２６ｂの端部２６ｂ’は、外方フランジ部２３ａの厚さ方向からこの端部２６ｂ’に対面する外方フランジ部２３ａの対面部分２３ａ”に臨んでいる。その収容溝構成壁２６ｂは外方フランジ部２３ａに接触する突き当て壁とされている。その突き当て壁は空気層に隣接している。その収容溝２６は、シール部材２５によって液体９が侵入する侵入室２６ｃと液体９の侵入を阻止する空気室２６ｄとに画成されている

ここで、一方の収容溝構成壁２６ａの端部２６ａ’の溝底２６ｅからの高さをＨｂ、他方の収容溝構成壁２６ｂの端部２６ｂ’である突き当て面の溝底２６ｅからの高さをＨａとしたとき、Ｈａ/２≦Ｈｂ＜Ｈａの条件を充足することが、シール部材２５を保護する観点、シール部材２５の組み付け性の確保の観点から望ましい。

タンクカバー２０ｂには突形座板部２８が形成され、この突形座板部２８に座金２９が載置され、電気ヒータ２１はこの座金２９を介してネジ部２３ｂとナット部材３０との螺合により、タンクカバー２０ｂに固定される。

その際、電気ヒータ２１は、外方フランジ部２３ａと突き当て壁としての収容溝構成壁２６ｂの端部２６ｂ’とにより貫通穴２４の延びる方向の位置が規制される。これにより、安全用スイッチ素子としての強電用バイメタル部材、弱電用バイメタル部材（図示を略す）との接触が確保されると共に、シール部材２５としての例えばパッキンの圧縮率が一定に保持され、シール部材２５のシールが確保されている。

更に、この実施例によれば、液体９の圧力が高まると、シール部材２５が他方の収容溝構成壁２６ｂの側に向かって押圧されて空気室２６ｄの空気圧高まるため、シール性が確保される。

（変形例）
図３に示す実施例では、端子部分２１ａの一部を構成する外方フランジ部２３ａと貫通穴構成壁分２４ａとのうち貫通穴構成部２４ａにシール部材２５を介して対向する一対の収容溝構成壁２６ａ、２６ｂを有する収容溝２６を形成する構成とした。

しかし、図４に示すように、端子部分２１ａの一部を構成する外方フランジ部２３ａと貫通穴構成壁分２４ａとのうち外方フランジ部２３ａに収容溝２６を形成し、一方の収容溝構成壁２６ａの端部２６ａ’を、外方フランジ部２３ａの厚さ方向からこの端部２６ａ’に対面する貫通穴構成部２４ａの対面部分２４ａ’に臨ませる構成とすると共に、他方の収容溝構成壁２６ｂの端部２６ｂ’を、外方フランジ部２３ａの厚さ方向からこの端部２６ｂ’に対面する貫通穴構成部２４ａの対面部分２４ａ”に臨ませて接触させる構成としても良い。

（液体加熱装置の実施例２）
図５は本発明に係る液体加熱装置９の実施例２の構成を拡大して示す部分断面図である。この実施例２では、収容溝２６はボルト部２３の周面とこのボルト部２３の周面に対面する貫通穴構成部２４ａの周面とのうちボルト部２３の周面に形成されている。

その収容溝構成壁２６ａ、２６ｂの端部２６ａ’、２６ｂ’は、貫通穴２４の半径方向から貫通穴構成部２４の対面部分２４ａ’、２４ａ”にそれぞれ臨まされている。その端部２６ａ’と対面部分２４ａ’との間には間隙２７が形成され、その端部２６ｂ’と対面部分２４ａ”とは互いに接触されている。

この実施例２によれば、収容溝構成壁２６ｂの壁面がタンクカバー２０ｂの段差面に対面し、突き当て壁としての収容溝構成壁２６ｂの壁面とタンクカバー２０ｂの段差面とにより貫通穴２４の延びる方向の位置が規制される。

この実施例２によれば、収容溝２６が貫通穴２４の内周側に配置される構成となっているので、液体９の流れの抵抗とならず、従って、流路抵抗を増大させることなく、異種金属材料の腐食を抑制できるという効果がある。

（変形例）
図５に示す液体加熱装置８では、収容溝２６をボルト部２３の周面に形成する構成としたが、収容溝２６を図６に示すようにボルト部２３の周面に対面する貫通穴構成部２４ａの周面に形成する構成とすることもできる。
その他の構成要素は、図５に示す構成要素と同一であるので、同一構成要素に同一符号を付してその詳細な説明は省略する。

図７は本発明に係る液体加熱装置８の更に他の変形例を示す部分拡大断面図であって、この変形例では、一方の収容溝構成壁２６ａの端部２６ａ’の角部を湾曲面形状として、静電界が角部に集中するのを低減することにより、腐食防止を図ったものである。

以上説明したように、これらの実施例によれば、収容溝２６にシール部材２５を介在させて収容溝２６を液体９が侵入する侵入室２６ｃと液体の侵入を阻止する空気室２６ｄとに画成し、異なる金属材料が接する接触面に液体９が触れないようにしたので、電位差を有する異種の金属材料を接触させてシールする構造を採用した場合であっても、金属材料が接触している部分の腐食が抑制される構造となり、金属材料の選択の自由度が向上するという効果を奏する。

９…液体
２１…電気ヒータ（発熱体）
２４…貫通穴
２５…シール部材
２６…収容溝
２７…間隙
２１ａ、２１ｂ…端子部分
２３ａ’、２３ａ”、２４ａ’、２４ａ”…対面部分
２４ａ…貫通穴構成部
２６ａ…一方の収容溝構成壁
２６ｂ…他方の収容溝構成壁
２６ａ’、２６ｂ’…端部
２６ｃ…侵入室
２６ｄ…空気室

Claims

通電により発熱して液体を加熱する発熱体と、前記液体が流れる流路の一部を構成しかつ前記発熱体の端子部分が貫通して外部に突出する貫通穴が形成された金属製のタンクと、前記端子部分と前記貫通穴を構成する貫通穴構成部とのいずれか一方に形成されかつ液漏れ防止用のシール部材を介して対向する一対の収容溝構成壁を有する収容溝と、前記貫通穴構成部と前記端子部分とのうち一方の収容溝構成壁の端部に対面する対面部分と前記一方の収容溝構成壁の端部との間に存在して前記液体が介在する間隙と、他方の収容溝構成壁の端部により構成されかつ前記貫通穴構成部と前記端子部分とのうち前記他方の収容溝構成壁の端部に対面する対面部分に突き当たる突き当て壁と、を有することを特徴とする液体加熱装置。
前記貫通穴には、空気層が形成され、前記突き当て壁は、前記空気層と隣接していることを特徴とする請求項１に記載の液体加熱装置。
前記発熱体は前記端子部分にボルト部が設けられ、前記発熱体は前記ボルト部と前記突き当て壁とにより前記貫通穴の延びる方向に対する位置が規制されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体加熱装置。
前記一方の収容溝構成壁の端部の溝底からの高さをＨｂ、前記他方の収容溝構成壁の端部の溝底からの高さをＨａとしたとき、Ｈａ／２≦Ｈｂ＜Ｈａの条件を充足することを特徴とする請求項３に記載の液体加熱装置。
前記収容溝は前記シール部材によって前記液体が侵入する侵入室と前記液体の侵入を阻止する空気室とに画成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の液体加熱装置。
前記ボルト部に外方フランジ部が形成され、該外方フランジ部が前記タンクの内面側から前記貫通穴構成壁に対面し、前記収容溝は前記外方フランジ部と前記貫通穴構成壁とのいずれか一方に形成され、前記収容溝構成壁の端部は前記外方フランジ部の厚さ方向から前記対面部分に臨み、前記収容溝構成壁は前記貫通穴の周回り方向に前記ボルト部を巡るように環状に形成されていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の液体加熱装置。
前記収容溝は前記ボルト部の周面に対面する前記貫通穴構成壁と前記ボルト部の周面とのいずれか一方に形成され、前記収容溝構成壁の端部は前記貫通穴の半径方向から前記対面部分に臨み、前記収容溝構成壁は前記貫通穴の周回り方向に前記ボルト部を巡るように環状に形成されていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の液体加熱装置。