WO2017043382A1 - 流体加熱装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

ヒータ（２１）が流体を加熱する流体加熱装置（１００）は、ヒータ（２１）の周りを覆うように成形される加熱部（２２）と、加熱部（２２）を成形する金型（６０）にヒータ（２１）を支持した状態で加熱部（２２）が成形されて加熱部（２２）に一体に鋳込まれる支持体（７１）と、を備える。

Description

流体加熱装置及びその製造方法

　本発明は、ヒータによって流体を加熱する流体加熱装置及びその製造方法に関する。

　ＪＰ２０１４－０５３２８８Ａ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、加熱された流体を排出通路から排出する流体加熱装置が開示されている。

　上記タンク内には、螺旋状のヒータが設けられる。タンク内を流通する流体は、ヒータの表面に直接接触して加熱される。

　しかしながら、ＪＰ２０１４－０５３２８８Ａの流体加熱装置では、ヒータがその表面に直接接触する流体を加熱する。そのため、ヒータの出力を大きくすると、流体が局所的に加熱されるおそれがある。

　本発明は、ヒータの出力を大きくした場合にも流体を効率よく加熱できる流体加熱装置及びその製造方法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、ヒータが流体を加熱する流体加熱装置であって、ヒータの周りを覆うように成形される加熱部と、加熱部を成形する金型にヒータを支持した状態で加熱部が成形されて加熱部に一体に鋳込まれる支持体と、を備える流体加熱装置が提供される。

　本発明の他の態様によれば、ヒータが流体を加熱する流体加熱装置の製造方法であって、金型に支持体を介してヒータを設置する設置工程と、金型内に溶融金属を充填してヒータの周りを覆う加熱部を支持体を鋳込んで一体に成形する成形工程と、を備える流体加熱装置の製造方法が提供される。

　上記態様によれば、加熱部にヒータ及び支持体が一体に鋳込まれる構造により、流体がヒータの表面に直接接触することがない。これにより、ヒータに流体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が十分に確保され、流体が局所的に加熱されることが抑制される。したがって、ヒータの出力を大きくした場合にも流体を効率よく加熱することができる。

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４Ａは、ヒータユニットを製造する工程を示す断面図である。 図４Ｂは、ヒータユニットを製造する工程を示す断面図である。 図４Ｃは、ヒータユニットを製造する工程を示す断面図である。 図５は、流体加熱装置の変形例に係る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。

　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３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４つの壁面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、発熱するヒータ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。加熱部２２は、タンク１０の開口部１５を閉塞する天板部２３と一体に成形される。

　ヒータ２１は、加熱部２２に鋳込まれる螺旋状の発熱部２１ｃと、加熱部２２から突出する一対の端子２１ａ，２１ｂと、を有する。なお、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、一対の端子２１ａ，２１ｂに、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、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の中心軸に沿って貫通する貫通孔２５と、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。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。

　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に近いほど大きく形成される。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。外壁部２６の下部は、タンク１０の底面１３に所定の間隔を持つように形成される。

　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の内周と比較して小径に形成される貫通孔２５と、発熱部２１ｃの外周と比較して大径に形成される外壁部２６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、貫通孔２５と外壁部２６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、流体加熱装置１００は、ヒータ２１の温度を検知する温度検知器として、バイメタルスイッチ３１及びヒータ温度センサ３２を備えるとともに、加熱部２２の周りを流れる温水の温度を検知する水温センサ３３と、を備える。

　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熱伝導部材（支持体）７６と、ヒータ温度センサ３２を取り付けるための熱伝導部材（支持体）７７と、水温センサ３３を取り付けるための熱伝導部材（筒体）７８と、が設けられる。

　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、ヒータユニット２０におけるヒータ２１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、タンク１０の排出口１２近傍における温水の温度を検知する。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知する。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及び図３参照）の内部に設けられる。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、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、天板部２３を介してタンク１０内を流れる温水に放熱して冷却される。

　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を有する。

　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、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、流体加熱装置１００の作用について説明する。

　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。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、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は、内周流路２７における温水の流速と比較して遅い。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とにおける温水の温度上昇率を略一定にすることができる。

　なお、流体加熱装置１００は、上述した構成に限らず、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。

　次に、図４Ａから図４Ｃを参照して、流体加熱装置１００を製造する工程について説明する。

　図４Ａに示す設置工程では、金型６０の内部にヒータ２１を設置する。

　金型６０は、加熱部２２及び天板部２３の外形をダイキャスト成形（鋳造）する成形面６０ａを有する。金型６０は、別の金型（図示省略）及びスライド金型６２と合体して密閉空間を形成する。

　金型６０には、成形面６０ａから突出してヒータ２１を支持する複数の治具としてのピン６３～６８が設けられる。

　ピン６８は、金型６０の支持孔６０ｃに対して進退可能に嵌合する円柱状に形成される。ピン６８の先端部６８ａは、成形面６０ａからヒータ２１に向けて突出するテーパ状に形成される。ピン６８の先端部６８ａには、有底筒状の熱伝導部材７８をそれぞれ嵌合して取り付ける。同様にして、金型６０対してピン６３～６７の先端部にも有底筒状の支持体７１及び熱伝導部材７６，７７をそれぞれ嵌合して取り付ける。このとき、熱伝導部材７６，７７は、金型６０に対してピン６６，６７を介してヒータ２１を支持する支持体として機能する。

　ピン６６～６８は、成形面６０ａから下方に向けて突出する。各ピン６３～６５は、成形面６０ａから上方に向けて突出する。

　螺旋状の発熱部２１ｃの下部には、複数（３つ）の支持体７１が当接する。発熱部２１ｃの上部には、複数（３つ）の熱伝導部材７６～７８が当接する。一方の端子２１ｂは、金型６０の孔６０ｂに差し込まれる。同様に、他方の端子２１ａは、金型６０の孔（図示省略）に差し込まれる。これにより、ヒータ２１は、金型６０の内部の所定位置に設置される。

　支持体７１及び熱伝導部材７６～７８の加熱部２２と当接する表面は、加熱部２２と同系の金属であり、さらに好ましくは加熱部２２より融点が高い金属によって形成される。ここでは、支持体７１及び熱伝導部材７６～７８は、加熱部２２と同系の金属であり、さらに好ましくは加熱部２２より融点が高いアルミニウム合金によって形成される。

　金型６０には、スライド金型６２が発熱部２１ｃの内側に差し込まれる。スライド金型６２は、加熱部２２の貫通孔２５（内周フィン２５ａ）を成形する成形面６２ａを有する。

　続いて、図４Ｂに示す成形工程では、金型６０の充填口（図示省略）から溶融金属２９を金型６０の内部に充填する。金型６０の内部では、溶融金属２９が冷えて固まることによって加熱部２２及び天板部２３が成形される。

　ヒータ２１の外面と、支持体７１及び熱伝導部材７６～７８における加熱部２２と当接する表面とが、加熱部２２より融点が高い金属によって形成されることにより、成形工程において、ヒータ２１の外面と、支持体７１及び熱伝導部材７６～７８とが、加熱部２２を形成する溶融金属から受ける熱によって溶融することが防止される。

　続いて、図４Ｃに示す工程では、ピン６３～６８を金型６０の内部から抜き取った後に、ヒータユニット２０を金型６０から取り出す。

　取り出されたヒータユニット２０は、加熱部２２に支持体７１及び熱伝導部材７６～７８が鋳込まれているとともに、加熱部２２から端子２１ａ，２１ｂが突出している。支持体７１には、ピン６３～６５がそれぞれ抜き取られた穴７１ａが開口している。同様に、熱伝導部材７６～７８には、ピン６６～６８がそれぞれ抜き取られた穴７６ａ，７７ａ，７８ａが開口している。

　続いて、組立工程では、ヒータユニット２０の天板部２３にタンク１０の開口端を溶接して結合する（図２及び図３参照）。

　さらに、組立工程では、ヒータユニット２０の熱伝導部材７６～７８にバイメタルスイッチ３１、ヒータ温度センサ３２、及び水温センサ３３をそれぞれ介装する。バイメタルスイッチ３１、ヒータ温度センサ３２、及び水温センサ３３は、それぞれの外表面が熱伝導部材７６～７８の穴７６ａ，７７ａ，７８ａの内面に当接（面接触）するようにして介装される。

　最後に、ヒータユニット２０上にバスバーモジュール３０、制御基板４０、及びカバー５０を組み付ける。

　以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

　流体加熱装置１００は、ヒータ２１の周りを覆うように成形される加熱部２２と、加熱部２２を成形する金型６０にヒータ２１を支持した状態で加熱部２２が成形されて加熱部２２に一体に鋳込まれる支持体７１及び支持体として機能する熱伝導部材７６，７７と、を備える構成とした。

　そして、流体加熱装置１００の製造方法は、金型６０に支持体７１及び熱伝導部材７６，７７を介してヒータ２１を設置する設置工程と、金型６０内に溶融金属を充填してヒータ２１の周りを覆う加熱部２２を支持体７１及び熱伝導部材７６，７７を鋳込んで一体に成形する成形工程と、を備える。

　上記構成に基づき、加熱部２２にヒータ２１及び支持体７１及び熱伝導部材７６，７７が鋳込まれる構造のために、ヒータ２１の表面に温水が直接接触することがない。これにより、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伝熱面積が十分に確保され、温水が局所的に加熱されることが抑制される。

　なお、加熱部２２に支持体７１及び熱伝導部材７６，７７が鋳込まれない構造では、加熱部２２を成形する金型６０にヒータ２１を支持するピンを差し込み、成形された加熱部２２からピンが抜き取られる。この場合に、加熱部２２にはピンが抜き取られた穴がヒータ２１に開口するために、温水がヒータ２１に直接接触する。このために、ヒータ２１の出力を大きくした場合に、ヒータ２１に直接接触する温水が局所的に加熱されるおそれがある。

　流体加熱装置１００は、加熱部２２及び支持体７１の周りを温水が流通する構成とした。

　上記構成に基づき、温水が加熱部２２及び支持体７１の周りを流通することにより、温水と熱交換を行う伝熱面が十分に確保され、温水が局所的に加熱されることが抑制される。

　なお、上記した構成に限らず、例えば、図５に示すように、支持体７１がタンク１０の底面１３に当接するように設けられ、温水が支持体７１の周りを流れないように構成しても良い。この場合、加熱部２２とタンク１０の底部とは、支持体７１を介して互いに連結される。そして、支持体７１を加熱部２２またはタンク１０より熱伝導性の低い材質で形成することにより、ヒータ２１の熱が支持体７１及びタンク１０を介して外気に伝えられることが抑えられる。

　本実施形態の流体加熱装置１００では、ヒータ２１の表面に温水が直接接触する上記構造に比べて、ヒータ２１の出力を大きくした場合に温水が沸騰することが防止され、ヒータ２１が温水を加熱する熱交換効率が高められる。

　加熱部２２は、ヒータ２１の外面を形成する金属（例えばアルミニウム合金）とは異なる金属（例えばステンレス）によって形成される構成とした。

　上記構成に基づき、加熱部２２にヒータ２１が鋳込まれる工程で、ヒータ２１の外面が溶融することが防止される。

　支持体７１及び熱伝導部材７６，７７の少なくとも加熱部２２と当接する表面は、加熱部２２と同系の金属によって形成される構成とした。

　上記構成に基づき、支持体７１及び熱伝導部材７６，７７が加熱部２２に鋳込まれる際に、支持体７１及び熱伝導部材７６，７７の表面と加熱部２２とは同系の金属どうしが溶融して結合する。この場合にも、支持体７１及び熱伝導部材７６，７７が温水とヒータ２１との間に介在するために、温水がヒータ２１に直接接触することが回避され、温水が沸騰することが防止できる。そして、支持体７１及び熱伝導部材７６，７７と加熱部２２とが密着して両者の間に空隙が生じることが防止されるため、ヒータ２１が温水を加熱する際の熱交換効率が高められる。

　なお、上記した構成に限らず、支持体７１及び熱伝導部材７６，７７は、加熱部２２と異なる金属によって形成される構成としてもよい。

　上記構成に基づき、例えば、支持体７１及び熱伝導部材７６，７７を熱伝達率の高い銅系の金属で形成することが可能になる。この場合にも、支持体７１が温水とヒータ２１との間に介在するために、温水がヒータ２１に直接接触することが回避され、温水が沸騰することが防止できる。そして、支持体７１をアルミ系の金属で形成する場合に比べて、熱伝導性の高い支持体７１を介してヒータ２１が温水を加熱する熱交換効率が高められる。

　また、例えば、支持体７１及び熱伝導部材７６，７７の表面をアルミ系の金属で形成し、表面以外の本体部を熱伝達率の高い銅系の金属で形成してもよい。この場合には、支持体７１及び熱伝導部材７６，７７が加熱部２２に鋳込まれる際に、支持体７１及び熱伝導部材７６，７７の表面と加熱部２２とは同系の金属どうしが溶融して結合する。そして、熱伝導性の高い銅系の金属を主体とする支持体７１を介してヒータ２１が温水を加熱する熱交換効率が高められる。

　流体加熱装置１００は、ヒータ２１の周りを覆うように成形される加熱部２２と、加熱部２２が成形される際に加熱部２２に一体に鋳込まれる熱伝導部材７６～７８と、熱伝導部材７６～７８に介装されてヒータ２１の温度を検知するバイメタルスイッチ３１、ヒータ温度センサ３２、及び水温センサ３３（温度検知器）と、を備え、加熱部２２の周りを温水が流通する構成とした。

　そして、流体加熱装置１００の製造方法は、金型６０にヒータ２１及び熱伝導部材７６～７８を設置する設置工程と、金型６０内に溶融金属を充填してヒータ２１の周りを覆う加熱部２２を熱伝導部材７６～７８を鋳込んで一体に成形する成形工程と、加熱部２２に鋳込まれた熱伝導部材７６～７８にヒータ２１の温度を検知するバイメタルスイッチ３１、ヒータ温度センサ３２、及び水温センサ３３（温度検知器）を当接して組み付ける組立工程と、を備える。

　上記構成に基づき、加熱部２２にヒータ２１が鋳込まれる構造のために、加熱部２２の周りを温水が流通する。よって、ヒータ２１の表面に温水が直接接触することがないために、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伝熱面積を十分に確保され、温水が局所的に加熱されることが抑制される。

　そして、流体加熱装置１００では、ヒータ２１の熱が加熱部２２に鋳込まれた熱伝導部材７６～７８をそれぞれ介してバイメタルスイッチ３１、ヒータ温度センサ３２、及び水温センサ３３に伝導される。

　熱伝導部材７６～７８は、バイメタルスイッチ３１、ヒータ温度センサ３２、及び水温センサ３３と面接触する接触部として穴７６ａ，７７ａ，７８ａの内面を有する構成とした。

　熱伝導部材７６～７８は、加熱部２２と別体に形成されるために、穴７６ａ，７７ａ，７８ａの内面を鋳造される加熱部２２の外表面に比べて表面粗さを小さくして、ヒータ２１の熱が伝えられる伝熱経路に介在する空隙を小さくすることができる。これにより、バイメタルスイッチ３１、ヒータ温度センサ３２、及び水温センサ３３は、ヒータ２１の熱が伝えられる伝熱面積（伝熱経路の断面積）が十分に確保される。

　これに対して、バイメタルスイッチ３１、ヒータ温度センサ３２、及び水温センサ３３が加熱部２２に直接当接して組み付けられる構造では、鋳造される加熱部２２の表面粗さが大きいために、ヒータ２１の熱が伝えられる伝熱面積（伝熱経路の断面積）が十分に確保できない。これにより、バイメタルスイッチ３１、ヒータ温度センサ３２、及び水温センサ３３は、ヒータ２１の温度を検知する精度を高められる。

　したがって、ヒータ２１の出力を大きくした場合にも温水を効率よく加熱することと、ヒータ２１の温度を的確に検知することと、を両立することができる。

　流体加熱装置１００は、加熱部２２に鋳込まれた熱伝導部材７６～７８がヒータ２１に当接する構成とした。

　上記構成に基づき、金型６０を用いて加熱部２２を成形する際に、ヒータ２１は熱伝導部材７６によって金型６０内の所定位置に支持される。これにより、ヒータ２１の組み付け精度を高められる。

　支持体７１及び熱伝導部材７６～７８の少なくとも加熱部２２と当接する表面は、加熱部２２と同系の金属によって形成される構成とした。

　上記構成に基づき、支持体７１及び熱伝導部材７６～７８が加熱部２２に鋳込まれる際に、支持体７１及び熱伝導部材７６～７８の表面と加熱部２２とは同系の金属どうしが溶融して結合する。この場合にも、支持体７１がヒータ２１と温水との間に介在するために、温水がヒータ２１に直接接触することが回避され、温水が沸騰することが防止できる。そして、支持体７１と加熱部２２とが密着して両者の間に空隙が生じることが防止されるため、ヒータ２１が温水を加熱する際の熱交換効率が高められる。さらに、熱伝導部材７６～７８と加熱部２２とが密着して両者の間に空隙が生じることが防止されるため、バイメタルスイッチ３１、ヒータ温度センサ３２、及び水温センサ３３がヒータ２１の温度を検知する精度を高められる。

　なお、上述した構成に限らず、支持体７１及び熱伝導部材７６～７８は、加熱部２２と異なる金属によって形成される構成としてもよい。

　上記構成に基づき、例えば、支持体７１及び熱伝導部材７６～７８を熱伝達率の高い銅系の金属で形成することが可能になる。この場合にも、支持体７１がヒータ２１と温水との間に介在するために、温水がヒータ２１に直接接触することが回避され、温水が沸騰することが防止できる。そして、支持体７１及び熱伝導部材７６～７８をアルミ系の金属で形成する場合に比べて、支持体７１の熱伝導性が高まるため、ヒータ２１が温水を加熱する際の熱交換効率が高められる。さらに、熱伝導部材７６～７８の熱伝導性が高まるため、バイメタルスイッチ３１、ヒータ温度センサ３２、及び水温センサ３３がヒータ２１の温度を検知する精度を高められる。そして、ヒータ２１が温水を加熱する際の熱交換効率が高められる。

　なお、例えば、支持体７１及び熱伝導部材７６～７８の表面をアルミ系の金属で形成し、表面以外の本体部を熱伝達率の高い銅系の金属で形成してもよい。この場合には、支持体７１及び熱伝導部材７６～７８が加熱部２２に鋳込まれる際に、支持体７１及び熱伝導部材７６～７８の表面と加熱部２２とは同系の金属どうしが溶融して結合する。そして、熱伝導性の高い銅系の金属を主体とする支持体７１を介してヒータ２１が温水を加熱する際の熱交換効率が高められる。さらに、熱伝導性の高い銅系の金属を主体とする熱伝導部材７６～７８を介してバイメタルスイッチ３１、ヒータ温度センサ３２、及び水温センサ３３がヒータ２１の温度を検知する精度をさらに高められる。

　上記構成に基づき、加熱部２２に対して任意の位置に熱伝導部材７６～７８を鋳込むことができる。

　支持体７１は、金型６０に対して進退するピン６３～６８の先端部に支持される構成とした。

　また、熱伝導部材７６～７８は、金型６０に対して進退するピン６３～６８の先端部に支持される構成とした。

　上記構成に基づき、加熱部２２に対して任意の位置に支持体７１及び熱伝導部材７６～７８を鋳込むことができる。

　熱伝導部材７６は、ヒータ２１とバイメタルスイッチ３１との間に設けられる。ヒータ２１の熱は、熱伝導部材７６の底部を介してバイメタルスイッチ３１に伝えられる。

　熱伝導部材７７は、ヒータ２１とヒータ温度センサ３２とのの間に設けられる。ヒータ２１の熱は、熱伝導部材７７の底部を介してヒータ温度センサ３２に伝えられる。

　熱伝導部材７８は、加熱部２２に包囲される。外周流路２８を流れる温水の熱は、加熱部２２及び熱伝導部材７８の底部を介して水温センサ３３に伝えられる。なお、これに限らず、熱伝導部材７８の底部は、加熱部２２からタンク１０内に露出し、外周流路２８を流れる温水にさらされるようにしてもよい。この場合、外周流路２８を流れる温水の熱は、熱伝導部材７８を介して水温センサ３３に伝えられる。

　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、加熱部２２に鋳込まれた熱伝導部材７６～７８がヒータ２１に当接する。これに限らず、加熱部２２に鋳込まれた熱伝導部材７６～７８がヒータ２１から離れ、熱伝導部材７６～７８とヒータ２１との間に加熱部２２の部位が介在する構成としてもよい。この場合には、ヒータ２１の熱が加熱部２２及び熱伝導部材７６～７８をそれぞれ介してバイメタルスイッチ３１、ヒータ温度センサ３２、及び水温センサ３３に伝導される。

　本願は、２０１５年９月９日に日本国特許庁に出願された特願２０１５－１７７７０３，２０１５年９月９日に日本国特許庁に出願された特願２０１５－１７７７０６，及び２０１６年７月１３日に日本国特許庁に出願された特願２０１６－１３８１８４に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (14)

1. 　ヒータが流体を加熱する流体加熱装置であって、
   　前記ヒータの周りを覆うように成形される加熱部と、
   　前記加熱部を成形する金型に前記ヒータを支持した状態で前記加熱部が成形されて前記加熱部に一体に鋳込まれる支持体と、を備える流体加熱装置。
2. 　請求項１に記載の流体加熱装置であって、
   　前記加熱部及び前記支持体の周りに流体が流通する流体加熱装置。
3. 　請求項１又は２に記載の流体加熱装置であって、
   　前記加熱部は、前記ヒータの外面を形成する金属とは異なる金属によって形成される流体加熱装置。
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、
   　前記支持体の少なくとも前記加熱部と当接する表面は、前記加熱部と同系の金属によって形成される流体加熱装置。
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、
   　前記支持体は、前記加熱部と異なる金属によって形成される流体加熱装置。
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、
   　前記加熱部が成形される際に前記加熱部に一体に鋳込まれる熱伝導部材と、
   　前記熱伝導部材に介装されて前記ヒータの温度を検知する温度検知器と、を備える流体加熱装置。
7. 　請求項６に記載の流体加熱装置であって、
   　前記熱伝導部材は、前記ヒータに当接する流体加熱装置。
8. 　請求項６又は７に記載の流体加熱装置であって、
   　前記熱伝導部材は、前記温度検知器と面接触する接触部を有する流体加熱装置。
9. 　請求項６から８のいずれか一つに記載の流体加熱装置であって、
   　前記熱伝導部材の少なくとも前記加熱部と当接する表面は、前記加熱部と同系の金属によって形成される流体加熱装置。
10. 　請求項６から９のいずれか一つに記載の流体加熱装置であって、
    　前記熱伝導部材は、前記加熱部と異なる金属によって形成される流体加熱装置。
11. 　ヒータが流体を加熱する流体加熱装置の製造方法であって、
    　金型に支持体を介して前記ヒータを設置する設置工程と、
    　前記金型内に溶融金属を充填して前記ヒータの周りを覆う加熱部を前記支持体を鋳込んで一体に成形する成形工程と、を備える流体加熱装置の製造方法。
12. 　請求項１１に記載の流体加熱装置の製造方法であって、
    　前記支持体は、前記金型に対して進退する治具の先端部に支持される流体加熱装置の製造方法。
13. 　請求項１１又は１２に記載の流体加熱装置の製造方法であって、
    　前記設置工程では、前記金型に熱伝導部材を設置し、
    　前記成形工程では、前記加熱部を前記熱伝導部材を鋳込んで一体に成形し、
    　前記ヒータの温度を検知する温度検知器を前記熱伝導部材に組み付ける組立工程を更に備える流体加熱装置の製造方法。
14. 　請求項１３に記載の流体加熱装置の製造方法であって、
    　前記熱伝導部材は、前記金型に対して進退する治具の先端部に支持される流体加熱装置の製造方法。

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