WO2020059309A1

WO2020059309A1 - 水加熱ヒータ及びその製造方法

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Publication number: WO2020059309A1
Application number: PCT/JP2019/029938
Authority: WO
Inventors: 木下貴夫; 比嘉直毅; 吉岡大輔
Original assignee: 株式会社ケーヒン
Priority date: 2018-09-20
Filing date: 2019-07-31
Publication date: 2020-03-26
Also published as: CN112514533A

Abstract

水加熱ヒータ（１０）は、導入部（３０）を有した導入側ヘッダタンク（２０）と第１ヘッダタンク（２４）とが複数の第１チューブ（２６）で接続された第１熱交換器（１２）と、導出部（４８）を有した導出側ヘッダタンク（４０）と第２ヘッダタンク（４２）とが複数の第２チューブ（４４）で接続された第２熱交換器（１４）とを有している。また、第１チューブ（２６）と第２チューブ（４４）との間に複数の発熱体（１６）が挟持される。さらに、導入側ヘッダタンク（２０）の第１締結ブラケット（５８）と導出側ヘッダタンク（４０）の第２締結ブラケット（６０）とが第１締結ボルト（６６）によって互いに連結され、第１ヘッダタンク（２４）の第１連結ブロック（６２）と第２ヘッダタンク（４２）の第２連結ブロック（６４）とが、第２締結ボルトによって互いに連結される。

Description

水加熱ヒータ及びその製造方法

　本発明は、発熱体を用いて水を加熱して供給するための水加熱ヒータ及びその製造方法に関する。

　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た。しかしながら、近年、自動車の動力が高効率化されることで内燃機関から発生する熱量が減少したり、完全な電動化によって内燃機関自体が不要となり、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、特開２００８－５６０４４号公報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、ＰＴＣヒータが通電作用下に放熱することで、上部熱媒体流通ボックスから下部熱媒体流通ボックスを通じて再び該上部熱媒体流通ボックスへと循環する熱媒体を加熱している。

　しかしながら、上述した特開２００８－５６０４４号公報に係る熱媒体加熱装置では、ＰＴＣヒータからの熱が伝達される上部熱媒体流通ボックス及び下部熱媒体流通ボックスをアルミ合金等から形成し、熱媒体の流通する流通路を、上部熱媒体流通ボックス、下部熱媒体流通ボックス、蓋を相互に積層させることで構成している。

　そのため、上部熱媒体流通ボックス及び下部熱媒体流通ボックスと蓋との間に、全周にわたってそれぞれシール材を設けて流通路の気密を保つ必要があり、前記シール材を装着するための溝加工を行う必要がある。

　また、アルミ合金等から上部熱媒体流通ボックス及び下部熱媒体流通ボックスを鋳造する際、内部に鋳巣ができたり、熱媒体である水に対する耐食性を確保するために一定以上の厚さで形成する必要があり、装置の大型化を招くと同時に重量が増加してしまう。

　本発明の一般的な目的は、気密性を高めると同時に小型軽量化を図ることが可能な水加熱ヒータ及びその製造方法を提供することにある。

　本発明の態様は、内部が中空状に形成され導入口を有した第１タンクと、断面扁平な管状に形成され断面長辺方向と第１タンクの長手方向が同一方向となり第１タンクに対して一端部が接続される第１チューブと、第１チューブの一端部とは反対側となる第１チューブの他端部側に設けられ第１チューブ内の流路と連通する連通路を有した第１連結部とを備える第１流路部材と、
　内部が中空状に形成され導出口を有した第２タンクと、断面扁平な管状に形成され断面長辺方向と第２タンクの長手方向が同一方向となり第２タンクに対して一端部が接続される第２チューブと、第２チューブの一端部とは反対側となる第２チューブの他端部側に設けられ第２チューブ内の流路と連通する連通路を有した第２連結部とを備える第２流路部材と、
　電流を流すことで発熱する発熱体と、
　を備え、
　発熱体に対して第１チューブが直接又は間接的に接触するように第１流路部材を配置すると共に、発熱体の第１流路部材とは反対側に第２チューブが直接又は間接的に接触するように第２流路部材を配置し、
　第１連結部と第２連結部とを連結することで、第１連結部の連通路と第２連結部の連通路とが互いに連通する。

　本発明によれば、導入口を有した第１タンクに対して断面扁平な管状の第１チューブの一端部が接続された第１流路部材と、導出口を有した第２タンクに対して断面扁平な管状の第２チューブの一端部が接続された第２流路部材とを有し、第１チューブ及び第２チューブに対して直接又は間接的に接触するように発熱体を設け、第１流路部材の第１連結部と第２流路部材の第２連結部とを連結して連通路同士を連通させている。

　従って、断面扁平な管状の第１及び第２チューブから水の流れる流路を構成でき、流路を流れる水を発熱体によって加熱できると共に、鋳造等によって形成した際の鋳巣や水に対する耐食性を考慮する必要がないため、アルミ合金等で鋳造された上部熱媒体流通ボックス及び下部熱媒体流通ボックスに流路を形成している従来の熱媒体加熱装置と比較し、装置の小型軽量化を図ることができる。

　また、第１及び第２チューブを第１及び第２タンクに対してろう付けで接続することで、第１流路部材と第２流路部材の流路同士の接続を第１及び第２連結部のみとすることができるため、上部熱媒体流通ボックス及び下部熱媒体流通ボックスと蓋との間に全周にわたってシール材を設けて気密性を確保している従来の熱媒体加熱装置と比較し、簡素な構成で気密性を高めることができる。

本発明の実施の形態に係る水加熱ヒータの外観斜視図である。図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った全体断面図である。図１に示す水加熱ヒータの全体平面図である。図３のＩＶ－ＩＶ線に沿った断面図である。

　この水加熱ヒータ１０は、図１～図４に示されるように、略平行に配置された一組の第１及び第２熱交換器１２、１４と、前記第１熱交換器１２と前記第２熱交換器１４との間に設けられる発熱体１６と、前記第１熱交換器（第１流路部材）１２と前記第２熱交換器（第２流路部材）１４とを連結する連結手段１８とを含み、例えば、前記第１熱交換器１２と前記第２熱交換器１４とが、水加熱ヒータ１０の厚さ方向（矢印Ａ１、Ａ２方向、上下方向）に積層されるように配置される。

　第１熱交換器１２は、その一端部側（矢印Ｂ１方向）に設けられる導入側ヘッダタンク（第１タンク）２０と、他端部側（矢印Ｂ２方向）に設けられ前記導入側ヘッダタンク２０と略平行な第１ヘッダタンク（第３タンク）２４と、前記導入側ヘッダタンク２０と第１ヘッダタンク２４とを接続する複数の第１チューブ２６とを含む。この導入側ヘッダタンク２０及び第１ヘッダタンク２４は、例えば、断面円形状の管体から形成される。なお、ここでは、５本の第１チューブ２６を有する場合について説明する。

　導入側ヘッダタンク２０は、複数の第１チューブ２６が接続される本体部２８と、該本体部２８の一端部に形成され冷却水（水）の導入される導入部（導入口）３０とを有している。本体部２８は、第１熱交換器１２の幅方向（矢印Ｃ１、Ｃ２方向）に沿って一直線状に延在し、第１チューブ２６の挿入される複数の第１挿入孔３２（図２参照）が幅方向に等間隔離れて形成される。

　導入部３０は、本体部２８の幅方向一端部において、該本体部２８の延在方向に対して略直交するように折曲され、第１チューブ２６から離れる方向（矢印Ｂ１方向）へと延在している。すなわち、導入側ヘッダタンク２０は、断面略Ｌ字状に形成されている。

　そして、導入部３０の開口端部には、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ヘッダタンク２４は、幅方向（矢印Ｃ１、Ｃ２方向）に沿って一直線状に形成され、導入側ヘッダタンク２０に臨む外周面に第１チューブ２６の挿入される複数の第２挿入孔３４（図２参照）が形成される。第２挿入孔３４は、第１挿入孔３２と同様に幅方向に等間隔離れて同数となるように開口している。

　また、第１ヘッダタンク２４の外周面には、第２挿入孔３４と反対側となる位置に連結手段１８の第１連結ブロック（第１連結部）６２と連通する連通孔３６が開口し、この連通孔３６は第１ヘッダタンク２４の幅方向中央となる位置に形成される。

　第１チューブ２６は、例えば、圧延されたアルミニウム材から断面扁平状の管状に形成され、導入側ヘッダタンク２０及び第１ヘッダタンク２４に対して直交するように第１熱交換器１２の長手方向（矢印Ｂ１、Ｂ２方向）に沿って一直線状に延在している。そして、第１チューブ２６は、図４に示されるように、その断面扁平な長辺方向が導入側ヘッダタンク２０（第１ヘッダタンク２４）の幅方向（矢印Ｃ１、Ｃ２方向）となるように設けられる。

　また、第１チューブ２６の内部には、断面波状に複数折曲されたインナーフィン３８ａが収納され、このインナーフィン３８ａによって第１チューブ２６を流れる冷却水が長手方向に沿って案内される。

　そして、第１チューブ２６は、その長手方向に沿った一端部が導入側ヘッダタンク２０に開口した第１挿入孔３２へとそれぞれ挿入され、他端部が第１ヘッダタンク２４の第２挿入孔３４へとそれぞれ挿入されることで、前記第１チューブ２６を介して前記導入側ヘッダタンク２０と前記第１ヘッダタンク２４とが連通し、ろう付けによって前記第１チューブ２６が前記導入側ヘッダタンク２０及び第１ヘッダタンク２４に対して接続される。

　第２熱交換器１４は、その一端部側（矢印Ｂ１方向）に設けられる導出側ヘッダタンク（第２タンク）４０と、他端部側（矢印Ｂ２方向）に設けられ前記導出側ヘッダタンク４０と略平行な第２ヘッダタンク（第４タンク）４２と、前記導出側ヘッダタンク４０と前記第２ヘッダタンク４２とを接続する複数の第２チューブ４４とを含み、前記導出側ヘッダタンク４０及び第２ヘッダタンク４２は、例えば、断面円形状の管体から形成される。なお、ここでは、第１熱交換器１２の第１チューブ２６と同様に、５本の第２チューブ４４を有する場合について説明する。

　導出側ヘッダタンク４０は、複数の第２チューブ４４が接続される本体部４６と、該本体部４６の他端部に形成され冷却水が外部へと導出される導出部（導出口）４８とを有している。

　本体部４６は、第２熱交換器１４の幅方向（矢印Ｃ１、Ｃ２方向）に沿って一直線状に延在し、第２チューブ４４の挿入される複数の第３挿入孔５０（図２参照）が幅方向に等間隔離れて形成される。

　導出部４８は、本体部４６の延在方向に対して略直交するように折曲され、且つ、第２チューブ４４から離れる方向（矢印Ｂ１方向）へ延在すると共に、導入側ヘッダタンク２０の導入部３０とは反対側となる幅方向他端部に設けられる。

　すなわち、図３に示されるように水加熱ヒータ１０を第１及び第２熱交換器１２、１４の積層方向から見た際、導入部３０と導出部４８とが幅方向において両端側となるように設けられている。

　そして、導出側ヘッダタンク４０の開口端部には図示しない冷却水配管が接続され、後述する発熱体１６によって加熱された第２熱交換器１４からの冷却水が前記冷却水配管へと排出される。

　第２ヘッダタンク４２は、第１熱交換器１２の第１ヘッダタンク２４と略同一形状に形成され、該第１ヘッダタンク２４の下方に接するように平行に設けられると共に、幅方向（矢印Ｃ１、Ｃ２方向）に沿って一直線状に形成される。そして、第２ヘッダタンク４２の第２チューブ４４に臨む外周面には、該第２チューブ４４の挿入される複数の第４挿入孔５２が形成される。第４挿入孔５２は、第３挿入孔５０と同様に幅方向に等間隔離れて同数となるように開口している。

　また、第２ヘッダタンク４２の外周面には、第４挿入孔５２と反対側となる位置に連結手段１８の第２連結ブロック（第２連結部）６４と連通する連通孔５４が開口し、この連通孔５４は第２ヘッダタンク４２の幅方向中央となる位置に形成される。

　第２チューブ４４は、第１チューブ２６と同様に、アルミニウム材から断面扁平状の管状に形成され、導出側ヘッダタンク４０及び第２ヘッダタンク４２に対して直交するように第２熱交換器１４の長手方向に沿って一直線状に延在している。そして、第２チューブ４４は、図４に示されるように、その断面扁平な長辺方向が導出側ヘッダタンク４０（第２ヘッダタンク４２）の幅方向（矢印Ｃ１、Ｃ２方向）となるように設けられる。

　また、第２チューブ４４の内部には、断面波状に複数折曲されたインナーフィン３８ｂが収納され、このインナーフィン３８ｂによって該第２チューブ４４を流れる冷却水が長手方向に沿って案内される。

　そして、第２チューブ４４は、その長手方向に沿った一端部が導出側ヘッダタンク４０に開口した第３挿入孔５０へとそれぞれ挿入され、他端部が第２ヘッダタンク４２の第４挿入孔５２へとそれぞれ挿入される。これにより、第２チューブ４４を介して導出側ヘッダタンク４０と第２ヘッダタンク４２とが連通し、ろう付けによって前記第２チューブ４４が前記導出側ヘッダタンク４０及び第２ヘッダタンク４２に対して接続される。

　発熱体１６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、その長尺な方向が第１及び第２チューブ２６、４４の長手方向となるように該第１及び第２チューブ２６、４４に沿って設けられる。この発熱体１６は、図示しないコントローラに対して電気的に接続され、通電作用下に第１チューブ２６及び第２チューブ４４に臨む一対の発熱面５６ａ、５６ｂがそれぞれ発熱する。

　また、発熱体１６は、その発熱面５６ａ、５６ｂが第１及び第２チューブ２６、４４の側面と略平行となり、例えば、接着剤、グリス、伝熱シート等を介して前記第１及び第２チューブ２６、４４の少なくともいずれか一方と接触している。すなわち、発熱体１６は、第１及び第２チューブ２６、４４に対して直接又は間接的に接触し、前記第１チューブ２６を含む第１熱交換器１２と前記第２チューブ４４を含む第２熱交換器１４との間に挟持されている。

　連結手段１８は、図１～図３に示されるように、導入側ヘッダタンク２０及び導出側ヘッダタンク４０に設けられる一対の第１及び第２締結ブラケット（締結部）５８、６０と、第１及び第２ヘッダタンク２４、４２に設けられる一対の第１及び第２連結ブロック（第１連結部、第２連結部）６２、６４と、前記第１及び第２締結ブラケット５８、６０を締結する第１締結ボルト６６と、前記第１及び第２連結ブロック６２、６４を締結する一対の第２締結ボルト６８とを含む。そして、導入側ヘッダタンク２０に第１締結ブラケット５８が設けられ、導出側ヘッダタンク４０に第２締結ブラケット６０が設けられている。

　第１及び第２締結ブラケット５８、６０は、例えば、導入側ヘッダタンク２０及び導出側ヘッダタンク４０の幅方向中央において外周面に溶接され、前記導入側ヘッダタンク２０及び導出側ヘッダタンク４０の幅方向（矢印Ｃ１、Ｃ２方向）と直交し、第１及び第２チューブ２６、４４から離れる方向（矢印Ｂ１方向）へと突出した締結部７０ａ、７０ｂをそれぞれ有する。

　また、第１及び第２締結ブラケット５８、６０は、それぞれの締結部７０ａ、７０ｂが水加熱ヒータ１０の厚さ中心において水平方向（矢印Ｂ１方向）に延在し、且つ、互いに接近して当接している。

　そして、締結部７０ａ、７０ｂは、その略中央に開口した孔部（図示せず）に対して第１締結ボルト６６が第１締結ブラケット５８側から挿通されナット７２が反対側となる第２締結ブラケット６０側から螺合される。これにより、第１締結ボルト６６及びナット７２によって一対の締結部７０ａ、７０ｂが当接した状態で連結され、導入側ヘッダタンク２０と導出側ヘッダタンク４０とが第１及び第２締結ブラケット５８、６０を介して連結される。

　換言すれば、第１及び第２熱交換器１２、１４の長手方向に沿った一端部側（矢印Ｂ１方向）が、連結手段１８の第１及び第２締結ブラケット５８、６０によって連結されている。

　第１及び第２連結ブロック６２、６４は、第１及び第２ヘッダタンク２４、４２の幅方向（矢印Ｃ１、Ｃ２方向）と直交し、且つ、第１及び第２チューブ２６、４４から離間する方向（矢印Ｂ２方向）へと突出し、該第１及び第２ヘッダタンク２４、４２の外周面に対して溶接等によってそれぞれ固定されている。なお、第１及び第２連結ブロック６２、６４は略同一形状で形成され、上下方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に対称、且つ、互いに平行となるように配置される。

　図２に示されるように、第１ヘッダタンク２４に設けられる第１連結ブロック６２には、その内部に断面略Ｌ字状の第１連通路７４が形成され、該第１連通路７４の一端部が第１ヘッダタンク２４側（矢印Ｂ１方向）に開口して連通孔３６と接続され、他端部が前記一端部側に対して略直交するように下方（矢印Ａ２方向）へ向かって延在し、第２連結ブロック６４に臨む第１連結ブロック６２の連結面７６に開口している。

　また、第１連通路７４は、第１連結ブロック６２の幅方向中央に形成され、第１連結ブロック６２には、該第１連通路７４に対して幅方向両側に離れた位置に一対の第１ボルト孔７８が形成される。第１ボルト孔７８は、幅方向（矢印Ｃ１、Ｃ２方向）と直交する厚さ方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に貫通している。

　第２ヘッダタンク４２に設けられる第２連結ブロック６４は、第１連結ブロック６２の下方（矢印Ａ２方向）に設けられ、その内部に断面略Ｌ字状に形成された第２連通路８０を備える。この第２連通路８０の一端部が第２ヘッダタンク４２側（矢印Ｂ１方向）に開口して連通孔５４と接続され、他端部が前記一端部側に対して略直交するように上方（矢印Ａ１方向）に向かって延在し、第１連結ブロック６２に臨む第２連結ブロック６４の連結面８２に開口している。

　また、第２連通路８０は、第２連結ブロック６４の幅方向中央に形成され、第２連結ブロック６４は、該第２連通路８０に対して幅方向両側に離れた位置に一対の第２ボルト孔（図示せず）が形成される。なお、第２ボルト孔は、その内部にねじが形成され幅方向（矢印Ｃ１、Ｃ２方向）と直交する厚さ方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に貫通している。

　また、第１連結ブロック６２の連結面７６、第２連結ブロック６４の連結面８２には、第１及び第２連通路７４、８０の外周側となる位置に環状溝が形成されОリング８６が装着される。そして、第１連結ブロック６２の連結面７６と第２連結ブロック６４の連結面８２とが当接するように設けられ、互いの第１及び第２連通路７４、８０が上下方向に一直線状となって連通した状態で、第１ボルト孔７８に挿通された第２締結ボルト６８が第２ボルト孔に対して螺合される。

　これにより、第１連結ブロック６２と第２連結ブロック６４とが上下方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に連結され、それに伴って、第１ヘッダタンク２４と第２ヘッダタンク４２とが上下方向に連結される。すなわち、第１及び第２熱交換器１２、１４の長手方向に沿った他端部側（矢印Ｂ２方向）が、連結手段１８の第１及び第２連結ブロック６２、６４によって連結されている。

　なお、導入側ヘッダタンク２０、導出側ヘッダタンク４０、第１及び第２ヘッダタンク２４、４２は、上述したような断面円形状の管体から形成される場合に限定されるものではなく、例えば、断面多角形状の管体から形成するようにしてもよい。

　本発明の実施の形態に係る水加熱ヒータ１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に前記水加熱ヒータ１０を組み付ける場合について説明する。

　先ず、第１熱交換器１２を構成する導入側ヘッダタンク２０の第１挿入孔３２及び第１ヘッダタンク２４の第２挿入孔３４に対して複数の第１チューブ２６の端部をそれぞれ挿入すると共に、前記第１ヘッダタンク２４の連通孔３６に臨むように第１連結ブロック６２を外周面へと当接させ、且つ、前記導入側ヘッダタンク２０の幅方向中央に第１締結ブラケット５８を当接させた状態とし、それぞれを図示しない治具等によって相互に仮固定しておく。

　一方、第２熱交換器１４を構成する導出側ヘッダタンク４０の第３挿入孔５０及び第２ヘッダタンク４２の第４挿入孔５２に対して複数の第２チューブ４４の端部をそれぞれ挿入すると共に、前記第２ヘッダタンク４２の連通孔５４に臨むように第２連結ブロック６４を外周面へと当接させ、且つ、前記導出側ヘッダタンク４０の幅方向中央に第２締結ブラケット６０を当接させた状態とし、図示しない治具等によってそれぞれを仮固定する。

　そして、上述した第１及び第２熱交換器１２、１４の仮組み体に対し、必要部位にそれぞれろう材を塗布した後、炉内に投入することでろう材が溶融されて固化される。

　これにより、第１チューブ２６の両端部に対して導入側ヘッダタンク２０及び第１ヘッダタンク２４が接続され、第２チューブ４４の両端部に対して導出側ヘッダタンク４０及び第２ヘッダタンク４２が接続されると共に、第１及び第２締結ブラケット５８、６０、第１及び第２連結ブロック６２、６４が、それぞれ導入側ヘッダタンク２０、第１ヘッダタンク２４、導出側ヘッダタンク４０、第２ヘッダタンク４２の外周面にそれぞれ固定され、第１及び第２熱交換器１２、１４が製造される。

　次に、上述した第１熱交換器１２を上方（矢印Ａ１方向）、第２熱交換器１４を該第１熱交換器１２に対して下方（矢印Ａ２方向）となるように積層させると共に、第１チューブ２６と第２チューブ４４との間に複数の発熱体１６を配置する。この発熱体１６は、それぞれ第１及び第２チューブ２６、４４の長手方向に沿うように複数設けられ、該長手方向と直交する幅方向（矢印Ｃ１、Ｃ２方向）に隣接する第１及び第２チューブ２６、４４の間を跨がることがないように配置される。すなわち、発熱体１６は、図３に示されるように、各第１及び第２チューブ２６、４４に対して幅方向（矢印Ｃ１、Ｃ２方向）に突出することがないように配置される。

　そして、第１チューブ２６と第２チューブ４４との間に発熱体１６が配置された状態とした後、第１及び第２締結ブラケット５８、６０の締結部７０ａ、７０ｂ同士を当接させると共に、第１及び第２連結ブロック６２、６４の連結面７６、８２同士を当接させる。この際、一方の連結面７６と他方の連結面８２との間に環状溝を介してОリング８６を挟持させる。

　最後に、第１及び第２締結ブラケット５８、６０の孔部に対して上方から第１締結ボルト６６を挿入し、前記第１締結ボルト６６に対して締結部７０ｂの下方からナット７２を螺合させると共に、第１連結ブロック６２の第１ボルト孔７８へ第２締結ボルト６８を挿入し、前記第２締結ボルト６８を第２連結ブロック６４の第２ボルト孔（図示せず）に対して螺合させる。

　これにより、第１締結ブラケット５８と第２締結ブラケット６０とが第１締結ボルト６６とナット７２との螺合作用下に締結部７０ａ、７０ｂが密着した状態で連結され、一方、第１連結ブロック６２と第２連結ブロック６４とが、互いの連結面７６、８２が当接して第１連通路７４と第２連通路８０とが連通した状態で前記第２締結ボルト６８の螺合作用下に連結される。

　その結果、連結手段１８を構成する一対の第１及び第２締結ブラケット５８、６０、第１及び第２連結ブロック６２、６４を介して第１及び第２熱交換器１２、１４の長手方向に沿った両端部が連結され、前記第１及び第２熱交換器１２、１４からなる水加熱ヒータ１０の製造が完了する。

　この際、連結手段１８は、管体からなる導入側ヘッダタンク２０、導出側ヘッダタンク４０、第１及び第２ヘッダタンク２４、４２に設けられており、第１及び第２チューブ２６、４４には設けられていないため、第１及び第２締結ボルト６６、６８を締結した際の上下方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）への締結力が、導入側ヘッダタンク２０、導出側ヘッダタンク４０等へ付与され、前記第１及び第２チューブ２６、４４に対して付与されることがない。そのため、アルミニウム材から形成されて柔らかい第１及び第２チューブ２６、４４の変形が好適に防止される。

　次に、上述したように製造された水加熱ヒータ１０の動作について説明する。

　先ず、図示しない内燃機関等からの冷却水が第１熱交換器１２における導入側ヘッダタンク２０の導入部３０へと供給され、該導入部３０から本体部２８の第１挿入孔３２を通じて複数の第１チューブ２６へと供給される。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発熱体１６へ通電がなされ、その発熱面５６ａ、５６ｂが発熱し、該発熱面５６ａ、５６ｂに接する第１及び第２チューブ２６、４４の側面がそれぞれ加熱される。

　そして、複数の第１チューブ２６を冷却水が流れることで、複数の発熱体１６の発熱面５６ａからの熱が前記冷却水へと伝熱されて加熱される。詳細には、各第１チューブ２６に対して３個の発熱体１６がそれぞれ設けられているため、各発熱体１６から生じる熱によって冷却水が前記第１チューブ２６の長手方向に沿って流れることで連続的に加熱される。

　この加熱された冷却水は、第１チューブ２６から第１ヘッダタンク２４へと流通し、該第１ヘッダタンク２４において幅方向中央の連通孔３６を通じて第１連結ブロック６２の第１連通路７４から第２連結ブロック６４の第２連通路８０へと流れる。この際、第１連結ブロック６２の連結面７６と第２連結ブロック６４の連結面８２との間に挟持されたОリング８６によって第１及び第２連通路７４、８０から冷却水が外部へと流出することが防止される。

　この第２連結ブロック６４へと供給された冷却水は、第２連通路８０から連通孔５４を通じて第２ヘッダタンク４２へと流入した後、各第４挿入孔５２を通じて複数の第２チューブ４４へとそれぞれ流れることで、該第２チューブ４４に臨むように設けられた発熱体１６の発熱面５６ｂからの熱によって再び加熱されて導出側ヘッダタンク４０側へと流れる。この際、各第２チューブ４４に対してそれぞれ３個の発熱体１６が設けられているため、各発熱体１６から生じる熱によって冷却水は前記第２チューブ４４の長手方向に沿って流れることで連続的に加熱される。

　最後に、複数の発熱体１６からの熱によって冷却水が所定温度まで加熱され導出側ヘッダタンク４０へと供給され、その本体部４６から導出部４８へと流れた後に、図示しない冷却水配管を通じて図示しない車両用空調装置へと供給されることで暖房運転に使用される。

　なお、第１及び第２チューブ２６、４４、発熱体１６は、上述した数量に限定されるものではなく、必要とされる冷却水の加熱温度等に応じて適宜必要な数量で設定すればよい。

　以上のように、本実施の形態では、冷却水の供給される導入側ヘッダタンク２０と、該冷却水の流通する第１チューブ２６とを有した第１熱交換器１２と、該冷却水の流通する第２チューブ４４と、前記第２チューブ４４からの冷却水が排出される導出側ヘッダタンク４０とを有した第２熱交換器１４とを備え、前記第１チューブ２６と前記第２チューブ４４との間に複数の発熱体１６を設けると共に、前記第１チューブ２６と連通する第１連通路７４を有し第１ヘッダタンク２４に設けられる第１連結ブロック６２と、前記第２チューブ４４と連通する第２連通路８０を有し第２ヘッダタンク４２に設けられる第２連結ブロック６４とを連結可能な構成としている。

　従って、アルミニウム材からなる第１及び第２チューブ２６、４４から冷却水の流れる流路を構成でき、しかも、鋳造等によって形成した際の鋳巣や冷却水に対する耐食性を考慮する必要がないため、アルミ合金等で鋳造された上部熱媒体流通ボックス及び下部熱媒体流通ボックスに流路を形成している従来の熱媒体加熱装置と比較し、簡素な構成として装置の小型軽量化を図ることができる。

　また、冷却水の流れる第１及び第２チューブ２６、４４が、導入側ヘッダタンク２０、導出側ヘッダタンク４０、第１及び第２ヘッダタンク２４、４２に対してろう付けでそれぞれ接続されているため、第１連結ブロック６２の第１連通路７４と第２連結ブロック６４の第２連通路８０との接続のみで、容易且つ確実に水加熱ヒータ１０における冷却水の気密性を確保できる。

　そのため、上部熱媒体流通ボックス及び下部熱媒体流通ボックスと蓋との間に全周にわたってシール材を設けて気密性を確保している従来の熱媒体加熱装置と比較し、簡素な構成で気密性を確実に高めることができる。

　また、従来技術に係る熱媒体加熱装置で必要とされていた全周にわたったシール材を装着するための溝加工が不要となるため、加工に要する製造コスト及び製造工程を削減することができる。

　さらに、導入側ヘッダタンク２０と導出側ヘッダタンク４０とを互いに締結する第１及び第２締結ブラケット５８、６０を備えると共に、第１チューブ２６と第２チューブ４４とが非接触に設けられている。そのため、第１熱交換器１２と第２熱交換器１４とを第１及び第２締結ブラケット５８、６０を介して互いに連結する際、第１締結ボルト６６による上下方向への締結力が、前記導入側ヘッダタンク２０及び前記導出側ヘッダタンク４０に対して付与され、第１及び第２チューブ２６、４４に対して付与されることが回避される。

　その結果、第１締結ブラケット５８と第２締結ブラケット６０との締結時において、アルミニウム材から形成され前記導入側ヘッダタンク２０及び導出側ヘッダタンク４０に対して柔らかい第１及び第２チューブ２６、４４を変形させることなく、確実且つ強固に第１熱交換器１２と第２熱交換器１４とを連結することができる。

　さらにまた、第１チューブ２６を導入側ヘッダタンク２０の幅方向（矢印Ｃ１、Ｃ２方向）に沿って複数並ぶように設けると共に、第２チューブ４４を導出側ヘッダタンク４０の幅方向に沿って複数並ぶように設けることで、単一の第１及び第２チューブ２６、４４を設けた場合と比較し、前記第１チューブ２６の両端部が挿入され接続される第１及び第２挿入孔３２、３４、前記第２チューブ４４の両端部が挿入され接続される第３及び第４挿入孔５０、５２をそれぞれ小さく形成することが可能となり、ろう付けによる両者の接続を容易に行うことが可能となる。

　またさらに、発熱体１６を、導入側ヘッダタンク２０及び導出側ヘッダタンク４０の幅方向（矢印Ｃ１、Ｃ２方向）に複数並ぶように配置し、且つ、第１及び第２チューブ２６、４４に沿うように設けると共に、第１及び第２チューブ２６、４４から幅方向へ突出することがないように配置している。これにより、第１及び第２チューブ２６、４４に対して発熱体１６を全面的に接触させることができる。そのため、発熱体１６で発生させた熱を第１及び第２チューブ２６、４４に対して効率的に伝達して冷却水を加熱させることができる。

　換言すれば、発熱体１６を、導入側ヘッダタンク２０及び導出側ヘッダタンク４０の幅方向（矢印Ｃ１、Ｃ２方向）に隣接する複数の第１及び第２チューブ２６、４４に跨ることがないように配置するとよい。

　また、第１連結ブロック６２を、第１ヘッダタンク２４に設けて第１チューブ２６と連通させると共に、第２連結ブロック６４を、第２ヘッダタンク４２に設けて第２チューブ４４と連通させている。これにより、第１連結ブロック６２と第２連結ブロック６４とを第２締結ボルト６８で締結する際、その締結力が第１及び第２ヘッダタンク２４、４２へと付与されることになり、第１及び第２チューブ２６、４４に対して直接付与されることを回避できる。そのため、第１及び第２連結ブロック６２、６４を締結する際の第１及び第２チューブ２６、４４の変形を防止することができる。

　さらに、管体からなる導入側ヘッダタンク２０の一端部側（矢印Ｃ１方向）に冷却水の供給される導入部３０を設け、同様に管体からなる導出側ヘッダタンク４０の他端部側（矢印Ｃ２方向）に、前記冷却水の排出される導出部４８を設けることで、水加熱ヒータ１０の長手方向に沿った一端部側（矢印Ｂ１方向）に前記導入部３０及び前記導出部４８を設けることができるため、両者に接続される冷却水配管（図示せず）のレイアウト性を高めることができる。

　さらにまた、導入側ヘッダタンク２０、第１チューブ２６、第１ヘッダタンク２４、第１連結ブロック６２をそれぞれろう付けによって一体的に接続して第１熱交換器１２を製造すると共に、導出側ヘッダタンク４０、第２チューブ４４、第２ヘッダタンク４２、第２連結ブロック６４をそれぞれろう付けによって一体的に接続して第２熱交換器１４を製造し、前記第１熱交換器１２と前記第２熱交換器１４との間に複数の発熱体１６を挟み込んで、前記第１連結ブロック６２と前記第２連結ブロック６４とを連結することで、気密性の高い水加熱ヒータ１０を容易且つ安価に製造することができる。

　また、第１及び第２チューブ２６、４４は、第１及び第２熱交換器１２、１４の幅方向に並列となるように複数設けられる場合に限定されるものではなく、幅方向に扁平な単一の第１及び第２チューブをそれぞれ設けるようにしてもよい。

　なお、本発明に係る水加熱ヒータ及びその製造方法は、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…水加熱ヒータ　　　　　　　　　１２…第１熱交換器
１４…第２熱交換器　　　　　　　　　１６…発熱体
１８…連結手段　　　　　　　　　　　２０…導入側ヘッダタンク
２４…第１ヘッダタンク　　　　　　　２６…第１チューブ
３０…導入部　　　　　　　　　　　　４０…導出側ヘッダタンク
４２…第２ヘッダタンク　　　　　　　４４…第２チューブ
４８…導出部　　　　　　　　　　　　５８…第１締結ブラケット
６０…第２締結ブラケット　　　　　　６２…第１連結ブロック
６４…第２連結ブロック　　　　　　　７４…第１連通路
８０…第２連通路

Claims

　内部が中空状に形成され導入口（３０）を有した第１タンク（２０）と、断面扁平な管状に形成され断面長辺方向と前記第１タンクの長手方向が同一方向となり該第１タンクに対して一端部が接続される第１チューブ（２６）と、前記第１チューブの一端部とは反対側となる該第１チューブの他端部側に設けられ前記第１チューブ内の流路と連通する連通路（７４）を有した第１連結部（６２）とを備える第１流路部材（１２）と、
　内部が中空状に形成され導出口（４８）を有した第２タンク（４０）と、断面扁平な管状に形成され断面長辺方向と前記第２タンクの長手方向が同一方向となり該第２タンクに対して一端部が接続される第２チューブ（４４）と、前記第２チューブの一端部とは反対側となる該第２チューブの他端部側に設けられ前記第２チューブ内の流路と連通する連通路（８０）を有した第２連結部（６４）とを備える第２流路部材（１４）と、
　電流を流すことで発熱する発熱体（１６）と、
　を備え、
　前記発熱体に対して前記第１チューブが直接又は間接的に接触するように前記第１流路部材を配置すると共に、前記発熱体の前記第１流路部材とは反対側に前記第２チューブが直接又は間接的に接触するように前記第２流路部材を配置し、
　前記第１連結部と前記第２連結部とを連結することで、該第１連結部の連通路と該第２連結部の連通路とが互いに連通する、水加熱ヒータ。
　請求項１記載の水加熱ヒータにおいて、
　前記第１タンクと前記第２タンクとを互いに締結する締結部（５８、６０、７０ａ、７０ｂ）を備えると共に、前記第１チューブと前記第２チューブとが非接触に設けられる、水加熱ヒータ。
　請求項１又は２記載の水加熱ヒータにおいて、
　前記第１チューブが複数設けられ、前記第１タンクの長手方向に沿って並んで配置され、前記第２チューブが複数設けられ、前記第２タンクの長手方向に沿って並んで配置される、水加熱ヒータ。
　請求項３記載の水加熱ヒータにおいて、
　前記発熱体は、前記第１及び第２タンクの長手方向に複数並び、且つ、前記第１及び第２チューブに沿って設けられ、該第１及び第２チューブに対して前記長手方向に突出することがないように配置される、水加熱ヒータ。
　請求項１～４のいずれか１項に記載の水加熱ヒータにおいて、
　前記第１連結部は、内部が中空状に形成される第３タンク（２４）と前記第１チューブとが接続されて連通し、前記第２連結部が、内部が中空状に形成される第４タンク（４２）と前記第２チューブとを接続して連通させる、水加熱ヒータ。
　請求項１～５のいずれか１項に記載の水加熱ヒータにおいて、
　前記第１タンクの長手方向端部に前記導入口を設け、前記第２タンクの長手方向端部に前記導出口を設ける、水加熱ヒータ。
　請求項１～６のいずれか１項に記載の水加熱ヒータの製造方法において、
　前記第１タンクと、前記第１チューブと、前記第１連結部とをろう付けにて一体的に接続して前記第１流路部材を製造する工程と、
　前記第２タンクと、前記第２チューブと、前記第２連結部とをろう付けにて一体的に接続して前記第２流路部材を製造する工程と、
　前記第１流路部材と前記第２流路部材との間に前記発熱体を挟み込むと共に、前記第１連結部と前記第２連結部とを連結する工程と、
　を有する、水加熱ヒータの製造方法。