JP2001515988A - 垂直に方向づけられた加熱要素を有する吸気ヒータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 吸気マニホルドからシリンダヘッドに入る空気を加熱する内燃機関で使用するための加熱装置２１０である。加熱装置２１０は吸気開口を規定する本体と、本体から延在するハンガとを有するフレーム２１２を含む。さらに、加熱装置２１０は第１の抵抗リボン２５６と、フレーム２１２に結合され、第１のリボン２５６に電気的に接続されると共に電源２７７と電気的に接続可能である端子板２１６とを含む。最後に、加熱装置２１０は第１の抵抗リボン２５６をハンガに垂直方向に結合するための固定手段を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 これは１９９６年１月４日に提出された出願第０８／５８２，７４７号の一部
継続出願である。

【０００２】 （技術分野） 本発明は一般に電気ヒータに関し、さらに詳しくは、内燃機関のシリンダに入
る空気／燃料混合物を加熱するための装置に関する。

【０００３】 （背景技術／考察） 先行技術では、燃料の効率的使用を増大し、汚染物の排出量を減少するために
内燃機関の気化器を出る空気／燃料混合物を含む吸気マニホルドの環境を加熱す
るという望ましさに取組んできた。１タイプの吸気加熱装置は一般に、ヘイワー
ド（Hayward）に対する米国特許第４，０２０，８１２号及びヘンリス（Henlis ）に対する米国特許第４，１０６，４５４号に開示されている気化器と吸気マニ
ホルドとの間に配置された加熱コイル又はグリッドを包囲する一対のガスケット
を含む。これらの装置におけるガスケットは、マニホルド内外への空気漏れを防
止するだけではなく、グリッドを吸気構造物から熱的及び電気的に分離もする。
しかし、１９９７年１月２１日に付与された「低プロフィル吸気マニホルドヒー
タ」を名称とする米国特許第５，５９５，１６４号において認知されると共に取
組まれているように、ガスケットの摩耗又は劣化は場合により加熱要素を通じて
電気回路をショートさせることがある。

【０００４】 米国特許第５，５９５，１６４に開示された発明では、取付けフレームに少な
くとも１つの連続コイル型加熱要素を埋込むことにより加熱要素回路のショート
に関する問題が最小限に抑えられている。この加熱要素は取付けフレームから加
熱要素を熱的及び電気的に分離する絶縁材に結合されている。従って、加熱要素
は絶縁材内に入れ子状に収納され、フレームに形成された取付けチャンネル内を
浮動するようにも成形されている。この浮動配置の結果として、取付けチャンネ
ルと絶縁材は協動し、加熱要素を構造的に支持する。

【０００５】 米国特許第５，５９５，１６４号に開示された発明は十分に機能しているが、
特にエンジンの設計がそれらを可能にする箇所では、さらに別の改良を得ること
ができる。例えば、セラミックなどコイルを支持するために十分な構造的強度を
有する絶縁材のコストは、構造的完全性が劣る絶縁材のコストよりも一般に高い
。これらの問題に照らして、複数の加熱リボンをフレーム又は取付け部材に堅固
に接続し、取付けアパーチャがエンジンにより生成される振動応力を阻止するた
めに十分な構造的強度を示すと同時に、加熱装置のガスケットから電気的接続を
分離するような加熱装置を提供することが望ましい。

【０００６】 ヒータ装置の一部に存在する欠点は、装置で使用される加熱グリッドが一般に
電源に接続される１つの端及びアースに接続される第２の端を有する抵抗ワイヤ
又はリボンの単一の連続コイルからなることである。このような抵抗リボンの連
続コイルはコイルがそのために設計されている特殊な用途の吸気／燃料混合物を
電気的に加熱することができるが、連続コイルは所定の供給電圧用の単一のヒー
タ容量のみを供給する。このため、所定の用途で異なるヒータ容量が望まれる場
合は、しばしば加熱コイル全体を適切な抵抗を有する新しい要素と取り換える必
要があり、あるいは供給電圧を変更することができる。本発明は、回路の抵抗リ
ボンの長さを調節し、又は直列で電気的に接続された複数のリボン要素から並列
で接続された複数のリボン要素に回路を変更することにより、抵抗リボンのヒー
タ容量を変化することができる加熱要素を提供する。 最後に、上記の欠点の一部に取組む加熱装置は、加熱リボンを通過し、シリン
ダ内に入る気流を制限する水平に方向づけられた配置のフレーム又は取付け部材
に加熱リボンを結合するための多数の部品を含む。

【０００７】 （発明の開示） 本発明の１つの目的は、直列又は並列で電気的に接続可能な複数の抵抗リボン
を有する改良された電気ヒータ装置を提供することである。 本発明のもう１つの目的は、取付け部材及び抵抗リボンを取付け部材に堅固に
接続し、エンジンにより生成される振動応力に関する問題を最小限に抑えると共
にヒータ装置の耐用性を増大する固定手段を含む改良された電気ヒータ装置を提
供することである。 本発明のさらにもう１つの目的は、側壁を有するフレームを必要とすることな
く取付け部材に抵抗リボンを堅固に接続する固定手段を提供することにより、エ
ンジンヒータ装置の気流及び熱交換特性を改善することである。 本発明の別の目的は、抵抗リボンが取付け部材に結合され、取付け部材が内燃
機関の吸気ケーシングに接続されると、抵抗リボンがエンジンシリンダの近くに
位置決めされ、抵抗リボンから燃焼室までの距離及びこの距離を移動するときの
加熱空気／燃料混合物により失われる熱を最小限に抑えるような電気ヒータ装置
を提供することである。 また、プレート状抵抗リボン部を用いたヒータ装置を提供することにより、曲
げ抵抗リボンにおいて生成される製造応力及び必要とされる抵抗性に関する問題
を軽減することも本発明の目的である。 本発明のもう１つの目的は、加熱要素を複数のプレート、ボルト、ナット、絶
縁体及びスペーサに分解することにより、装置の出荷と関連したサイズやコスト
を減少することである。 本発明のさらに別の目的は、内燃機関の吸気マニホルドの下に垂直に方向づけ
た配置で加熱リボンを懸吊するための鋳込み支持又はハンガを有するヒータカバ
ーを提供することである。

【０００８】 従って、本発明の１実施例は、ヒータ要素を支持し、内燃機関のシリンダヘッ
ドに接続可能な取付け部材を有する電気ヒータ装置を提供する。ガスケットは取
付け部材と包囲シリンダヘッドとの間のシールと、必要に応じて、加熱装置カバ
ーを提供する。ヒータ装置は、好ましくは複数のボルト、協動ナット、絶縁スリ
ーブ、導電及び絶縁スペーサを含む固定手段により取付け部材に可動に且つ堅固
に接続される複数の抵抗リボンを含む。各々のボルトは絶縁スリーブと協動し、
抵抗リボンが配置され、スペーサにより分離され、並列又は直列で電気的に接続
可能なリボンのグリッドを生成する不導電取付けポートを提供する。 従って、本発明のもう１つの実施例は、内燃機関の吸気マニホルドの下に垂直
配置した加熱要素を支持するための鋳込みハンガを含む電気加熱装置用のカバー
を含む。ヒータ装置はカバーと、カバーに結合される１つ又はそれ以上の陽端子
により電源に電気的に接続可能であるヒータ要素とを含む。さらに詳しくは、各
加熱要素は陽端子の１つ及び絶縁アースとして使用されるカバー又は第３の端子
に直列で接続される２つのリボンを含むように設計される。加熱リボンの垂直の
方向づけは吸気マニホルドからシリンダへの気流の制限を減少する。

【０００９】 （発明を実施するための最良の形態） 本発明の目的及び特徴は、図面といっしょに以下の詳細な説明を読むことから
さらに明らかとなる。 図１を参照すると、本明細書中に開示された発明は内燃機関のシリンダヘッド
１２に結合された加熱装置１０を含む。シリンダヘッド１２は複数のシリンダ吸
気開口１４及び該開口に形成されたねじ込み穴１６を有する。加熱装置１０はア
パーチャ２０及び該アパーチャに形成された吸気開口２２を有するプレート状取
付け部材１８に結合された加熱要素１５を含む。吸気開口２２は吸気供給装置２
８と協動し、空気／燃料混合物を気化器又は他の源から加熱装置１０及び吸気開
口１４に運搬する。加熱要素１５は複数の抵抗リボン３６（図２）を支持する複
数の取付けポスト３８を含み、これはバッテリ４０など電源に接続すると、熱を
発生し、シリンダ吸気開口１４に入る空気／燃料混合物を暖める。

【００１０】 吸気供給装置２８は吸気開口２２周囲に配置可能なガスケット３０を含み、吸
気供給装置ケーシング３２と協動する。好ましい実施例では、複数のねじ込み穴
３４が吸気供給装置３２に形成された複数のアパーチャ及び取付け部材１８の一
部のアパーチャ２０並びにシリンダヘッド１２のねじ込み穴１６と協動し、加熱
装置１０を吸気供給装置２８に結合してシールする。しかし、空気／燃料混合物
をシリンダヘッド１２に運搬する技術上周知の他の構造物を本発明の範囲を逸脱
することなく使用できることを認識するべきである。例えば、適所に形成された
ガスケット材をガスケット３０の代わりに使用できることが考慮される。

【００１１】 加熱装置は１０は取付けボルト４６（図１）と協動するアパーチャ４５を有す
るガスケット４４をさらに含む。取付けボルト４６はねじ込まれ、シリンダヘッ
ド１２のねじ込み穴１６及び取付け部材１８のアパーチャ２０と協動し、加熱装
置１０をシリンダヘッド１０に可動に結合してシールする。取付け部材１８をア
ースストラップ４２によりシリンダヘッド１２に電気的に接続し、又はねじ込み
取付けボルト４６により直接接続できることを認識するべきである。

【００１２】 次に加熱要素１５の構造及び支持について考察すると、取付けポスト３８は取
付け部材１８に結合され、バッテリ４０に電気的に接続された第１の端ポスト７
０、第２の端ポスト７２、及び複数の中間ポスト７４を含むことが好ましい。図
１〜図３に示され、図２に最も明らかに示された実施例では、取付けポスト３８
は抵抗リボン３６をシリンダヘッド１２の吸気開口１４の近くに位置決めするよ
うに取付け部材１８に結合されている。この配置は、抵抗リボン３６による加熱
後に空気／燃料混合物が内燃機関（図示せず）の燃焼室に到達するために移動し
なければならない距離を最小限に抑える。その結果として、本明細書中に開示さ
れた加熱装置の効率は改善され、追加の抵抗リボンを必要としたり、エネルギー
消費を増大することはない。

【００１３】 図２及び図３を参照すると、加熱装置１０は取付けポスト３８を取付け部材１
８に接続するための固定手段５０を含む。図１〜図３に示した実施例では、ボル
トヘッド５２、本体部５４及びねじ込み端５６を含むボルト５１がねじ込みナッ
ト５８と協動し、固定手段５０を形成する。さらに、絶縁スリーブ６２がボルト
５１を包囲することにより、取付けポスト３８を形成し、この上にそれぞれ複数
の導電及び不導電スペーサ６４及び６６、並びに抵抗リボン３６が取付けられる
。図３に示したように、パワーストラップ４１など導電要素が取付けポスト３８
の第１の端ポスト７０をバッテリ４０に電気的に接続すると同時に、絶縁ブッシ
ング６０が取付けストラップ４１を取付け部材１８から電気的に分離する。

【００１４】 抵抗リボン３６は一般に予め規定された抵抗性を有する電気的に導電性の材料
からなり、利用可能な長さと空間の所望の総抵抗を提供するように成形されてい
る。従って、抵抗リボン３６は多数の横断面構成を含むと同時に、添付図面に示
した好ましい実施例では、抵抗リボン３６は第１の端ポスト７０から第２の端ポ
スト７２に延在するために十分な長さのプレート状部材である。さらに、各抵抗
リボンはボルト５１と協動するにのに十分に大きな径又は開口を有する複数のア
パーチャ３７（図３）及び抵抗リボン３６が確実に接触し、スペーサ６４、６６
により支持されると共に分離されるのに十分に小さな絶縁スリーブ６２を含む。
この配置の結果として、抵抗リボン３６はねじ込みナット５８に対してねじ込み
ボルト５１を締めることにより発生する圧縮力で可動に且つ堅固に適所に保持さ
れる。当業者により、各抵抗リボン３６は取付けポスト３８で互いに電気的に結
合される複数の短いプレートからもなり得ることが認識されるべきである。

【００１５】 取付けポスト３８がフレームアパーチャ２０、取付けボルト５１及びねじ込み
ナット５８の協動配置によりフレーム取付け部材１８に結合されていることが示
されているが、フレームにポストを結合するための技術上周知の方法であれば、
本発明の目的の範囲から逸脱することなく、いずれも用いることができることを
認識すべきである。しかし、図２及び図３に示した固定手段５０により提供され
るような可動接続を用いて、抵抗リボン３６、導電スペーサ６４及び絶縁スペー
サ６６の配置の調節を可能にし、抵抗リボン３６が図２又は図３に示した並列又
は図５及び図６に示した直列のいずれかによりバッテリ４０に電気的に接続でき
ることが好ましい。さらに、可動取付けポストが加熱要素１５の部分的分解を可
能とすることにより、加熱装置１０の関連した出荷サイズやコストを減少する。

【００１６】 本明細書中に開示された可動接続の別の利点は、図示した通過ボルト及びナッ
ト配置により、エンジン振動で生じる応力に対する追加の抵抗が提供されること
である。当業者はさらに、取付けポスト３８、特に中間ポスト７４の数、間隔、
及び横断面は、取付けポスト３８が受けやすい力及び抵抗リボン３６の構造的強
度によって決まることを認識であろう。また、特に問題となる力は加熱装置が接
続されるエンジンにより発生する振動により生じる。

【００１７】 導電スペーサ６４、絶縁スペーサ６６及び抵抗リボン３６の特殊な配置及び関
連する位置決めを考察する前に、加熱装置１０の別の実施例を説明する。図４〜
図６に示した加熱装置は図１〜図３に示すと共に本明細書中で前述した加熱装置
と実質的に同一のいくつかの要素を含む。従って、実質的に同一の部材は実質的
に同一のアルファベット文字で図４〜図６で参照される。

【００１８】 図４〜図６は吸気開口１１４及び複数のねじ込み穴１１６を有するシリンダヘ
ッド１１２に結合された加熱装置１１０を示す。加熱装置１１０はシリンダヘッ
ドねじ込み穴１１６と協動する複数の取付けアパーチャ１２０を有する取付け部
材１１８をさらに含み、取付けボルト１４６が取付け部材１１８をシリンダヘッ
ド１１２に可動接続するようになっている。図４に示した実施例では、加熱装置
１１０がアパーチャ１９２を有する分離吸気カバー１９０及びアパーチャ１９６
を有する第２のガスケット１９４を含むことが示されている。吸気カバー１９０
は図１に示した実施例について前述した吸気開口２２と同様の形状及び機能の吸
気開口１２２を含む。取付けボルト１４６は吸気カバー１９０、第１及び第２の
ガスケット１４４、１９４及び取付け部材１１８をシリンダヘッド１１２に可動
に且つシールして接続する。しかし、当業者は図４に示した吸気カバー１９０が
取付け部材１１８と一体式に形成され、バッテリ１４０から加熱装置１１５への
電流の流れが以下に記載する取付け部材１１８及び絶縁ブッシング１６０により
ガスケット１４４、１９４から分離される図１に示したものと同様の取付け装置
を形成することを認識するべきである。

【００１９】 取付け部材１１８は、固定手段１５０により吸気カバー１９０の平面に対して
実質的に平行な軸中心を有する協動的に寸法決めされた取付けアパーチャ１３５
（図５及び図６）を通じて取付け部材１１８に可動接続されることが好ましい複
数の取付けポスト１３８を備えている。以下にさらに詳細に考察するように、固
定手段１５０は前述すると共に図１〜図３に示した固定手段５０の実質的に同一
である。さらにまた、複数の取付けポストは一般に、導電ストラップ１４１又は
他の同等の手段及び第２の端ポスト１７２によるバッテリ１４０など電源に接続
される第１の端ポスト１７０を一般に含む。当業者は、取付け部材１１８が取付
けボルト１４６又はアースストラップ１４２のいずれかにより直接アースに電気
的に接続されていることを認識するべきである。アースストラップ１４２を用い
ると、図５に示した絶縁ブッシング１６０は図６に示した第２の絶縁スリーブ１
６１により取換えられる。

【００２０】 図５及び図６に最もよく示されているように、固定手段１５０はねじ込みナッ
ト１５８と協動するヘッド１５２、本体部１５４及びねじ込み端１５６を有する
ボルト１５１を含む。絶縁ブッシング１６０及び絶縁スリーブ１６２は電気的及
び熱的に取付け部材１１８及びガスケット１４４及び１９４からボルト１５１を
分離する（図４）。さらに、複数の導電スペーサ１６４及び絶縁スペーサ１６６
はボルト１５１及びねじ込みナット１５８と協動し、抵抗リボン１３６を構造的
に支持すると共に抵抗リボン１３６をバッテリ１４０及びアースに電気的に接続
する。

【００２１】 本発明における抵抗リボン３６、１３６の電源との並列又は直列のいずれかの
接続能を参照すると、図２及び図３に示され、以下に考察する導電及び絶縁スペ
ーサの配置を図１に示した実施例又は図４に示した別の実施例のいずれかを用い
ることができることが当業者には認識される。同様に、図５及び図６に示した配
置をいずれかの実施例で用いて、抵抗リボン３６、１３６をバッテリ４０、１４
０と直列で接続することができる。簡易化のため、並列接続及び直列接続の詳細
な説明はそれぞれの接続が示されている実施例に関してのみ行われる。

【００２２】 図２及び図３を参照すると、抵抗リボン３６はバッテリ４０と並列で電気的に
接続されていることが示されている。第１の端ポスト７０はストラップ４１によ
りバッテリ４０に電気的に接続され、電流を本体部５４を通じて取付けボルト５
１、及びボルトヘッド５２に流す。導電スペーサ６４ａはボルトヘッド５２と接
触することにより、電流を最下の抵抗リボン３６ａに流すことが示されている。
別の導電スペーサ６４ｂ、６４ｃ及び６４ｄ（図２）は電気的に相互接続し、抵
抗リボン３６ｂ、３６ｃ及び３６ｄを分離することにより、電流をボルトヘッド
５２からも流れるようになる。絶縁スペーサ６６ｅは取付け部材１８に隣接して
備えられ、最上の抵抗リボン３６ｄからアースされた取付け部材１８に電流が流
れるのを阻止する。

【００２３】 図２に最もよく示されているように、複数の中間ポスト７４の各々は抵抗リボ
ン３６ａ、３６ｂ、３６ｃ及び３６ｄを支持し分離する絶縁スペーサ６６のみを
含むと同時に、第１の端ポスト７０から第２の端ポスト７２に通過する電流を電
気的に分離する。第２の端ポスト７２は抵抗リボン３６を支持するアース端子を
提供すると共に、抵抗リボン３６ａ、３６ｂ、３６ｃ及び３６ｄをアースされた
取付け部材１８に電気的に接続する導電スペーサ６４のみを含む。

【００２４】 図４、図５及び図６に示されているように、抵抗リボン１３６はバッテリ１４
０と直列で電気的に接続することもできる。この配置において、第１の端ポスト
１７０はバッテリ１４０に接続され、導電スペーサ１６４ａはボルトヘッド１５
２に接触することにより、図５に最もよく示されているように電流を最下の抵抗
リボン１３６ａに流す。しかし、図５に示したように、第１の端ポスト１７０で
絶縁スペーサ１６６ｂは最下の抵抗リボン１３６ａと接触することにより、第２
の抵抗リボン１３６ｂへの電流の流れを阻止する。しかし、当業者により認識さ
れるように、ボルト１５１を通じて流れる電流のすべては第１の端ポスト１７０
で最下の抵抗リボン１３６ａに入り、そこを通過して第２の端ポスト１７２に取
付けられた導電スペーサ１６４ｂに入る（図６）。

【００２５】 図６に最もよく示されているように、第２の端ポスト１７２に配置されたスペ
ーサは、ボルトヘッド１５２と最下の抵抗リボン１３６ａとの間に絶縁スペーサ
１６６ａ、抵抗リボン１３６ａと１３６ｂとの間に導電スペーサ１６４ｂ、抵抗
リボン１３６ｂと１３６ｃとの間に絶縁スペーサ１６６ｃ、抵抗リボン１３６ｃ
と１３６ｄとの間に導電１６４ｄ及び抵抗リボン１３６ｄと取付け部材１１８と
の間に絶縁スペーサ１６６ｅを含む。当業者により認識されるように、第１及び
第２の端ポスト１７０、１７２のスペーサ１６４及び１６６の配置は抵抗リボン
１３６ａ、１３６ｂ、１３６ｃ及び１３６ｄを直列で接続し、バッテリ１４０か
ら電流を抵抗リボン１３６ａを通じて第２の端ポスト１７２の方向に流し、抵抗
リボン１３６ｃを通じて第２の端ポスト１７２の方向に流すと共に、抵抗リボン
１３６ｄを通じて第１の端ポスト１７０の方向に流す。抵抗リボン１３６ｄを出
る際に、そこを通過する電流は第１の端ポスト１７０の導電スペーサ１６４ｅに
入ると共に、アースされた取付け部材１１８に入る。

【００２６】 第１の端ポスト１７０と第２の端ポスト１７２との間に配置された中間取付け
ポスト１７４は、加熱装置１０の加熱要素１５が直列で接続されるときのように
加熱要素１１５が直列で接続されると抵抗リボン１３６ａ、１３６ｂ、１３６ｃ
及び１３６ｄに接触すると共にこれらを分離する絶縁スペーサ１６６のみを含む
。 加熱装置１０、１１０の２つの実施例が考察され、取付け部材１８、１１８に
対する加熱要素１５、１１５の位置及び方向に関して示されているが、加熱要素
１５、１１５の他の配置は本明細書中で開示され添付の請求の範囲の意図された
範囲を逸脱することなく提供されることが当業者により認識される。さらに、開
示された取付けポスト３８、１３８及び本明細書中に開示された固定手段５０、
１５０の変形を本発明から逸脱することなく製造できることを認識するべきであ
る。

【００２７】 本発明の加熱装置のさらに別の利点が図７〜図１０に示した実施例により示さ
れている。以下に詳細に説明するように、この実施例は支持要素を有するカバー
を含み、これに加熱リボンが結合され、このカバーに対して垂直に方向づけられ
る。この垂直の方向づけにより抵抗リボンにより生成される気流に対する抵抗が
減少する。その結果として、図７〜図１０に示され、本明細書中に記載されるよ
うにして構成される加熱装置が、減少したカバープロフィルの利点及びヒータ要
素を電気的に接続すると同時にシリンダへの気流の影響を最小限にする融通性を
効果的に組み込む。

【００２８】 加熱装置２１０が、一般にカバー２１２、加熱アセンブリ２１４、端子アセン
ブリ２１６、及び結合アセンブリ２１８を含むことが図７〜図９に示されている
。当業者は加熱装置２１０が図１の加熱装置がシリンダヘッド１２に結合される
のと実質的に同じやり方で内燃機関のシリンダヘッドに接続できることが認識さ
れる。特に、図８に最もよく示されているように、カバー２１２はカバーの周囲
を略制限する複数のアパーチャ２２０を備えている。さらに、図８を連続参照す
ると、カバー２１２」の中央部２２２は図１に示したものと同様に吸気供給装置
又は吸気マニホルド（図示せず）と協動するように構成されたシールフェイス２
２６により制限される吸気開口２２４を規定する。

【００２９】 図９に示したように、開口２２４はカバー２１２の下表面２３０とシールフェ
イスを２２６を相互接続する垂直側壁２２８により部分的に規定される。カバー
２１２は水平支持部２３４と、ハンガ２３２ｂを参照すると示されている垂直に
下方に延在するタブ２３６とを一般に含む複数のハンガ２３２ａ、２３２ｂ、２
３２ｃ、及び２３２ｄも含む。タブ２３６の各々は側壁２２８により略規定され
る吸気開口２２４の方向に実質的に平行な平面の支持２３４から延在する。タブ
２３６は吸気開口２２４に対して垂直な軸２３９を有するアパーチャ２３８も規
定する。この構成により、以下にさらに完全に説明するように、加熱アセンブリ
２１４はカバー２１２と垂直方向に結合することができる。

【００３０】 当業者は、図７〜図１０の実施例が４つのハンガ２３２ａ、２３２ｂ、２３２
ｃ、及び２３２ｄを含むカバー２１２を示し、さまざまな構成や配置を使用でき
ることを認識するであろう。図示されているように、ハンガ２３２ｂ及び２３２
ｃは吸気開口２２４により規定される空間内にあり、開口を通じて気流を促進し
、水平支持部２３４は水平表面２４０及び一対の傾斜表面２４２を含む（図８及
び図９）。図９に最もよく示されているように、ハンガ２３２ａ〜２３２ｄの各
々はカバー２１２と一体式である。特に、図面に示した実施例では、カバー２１
２は鋳造され、プレート状の本体部２４３及び本体２４３と一体式のハンガ２３
２ａ〜２３２ｄを含む。

【００３１】 加熱アセンブリ２１４への及びその周囲の気流をさらに促進するために、カバ
ー２１２は吸気開口から加熱アセンブリ２１４の先端方向に気流を連絡するよう
に設計された空気連絡空洞２４４及び２４６（図９）を含むように形成され、こ
れにより加熱装置２１０の熱交換空洞を増大する。図７を参照すると、加熱アセ
ンブリ２１４は第１の端子２５０に電気的に接続された第１の加熱要素２４８及
び第２の陽端子２５４に電気的に接続された第２の加熱要素２５２を含む。さら
に詳しくは、図７及び図１０は第１の加熱要素２４８が第１の端子２５０のブラ
ケット２５８と接触嵌合した第１の外抵抗リボン２５６を含むことを示す。第１
の加熱要素２４８は以下に説明するように第１の外抵抗リボン２５６及びアース
に電気的に接続された第１の内抵抗リボン２６０も含む。同様にして、第２の加
熱要素２５２は第２の端子２５４のブラケット２６４と接触勘合した第２の外抵
抗リボン２６２及び以下に説明するように、第２の外抵抗リボン２６２及びアー
スに電気的に接続した第２の内抵抗リボン２６６を含む。

【００３２】 結合アセンブリ２１８及び端子アセンブリ２１６といっしょに含まれるさまざ
まな部品は図１０に示した加熱装置の２１０の立体透視図に最もよく示されてい
る。特に、第１及び第２の端子２５０及び２５４はそれぞれ、ボルト２６８、絶
縁スリーブ２７８、絶縁ワッシャ２７２、導電ブラケット２５８及び２６４、そ
れぞれ、上述したように、ロックワッシャ２７４及び六角ナットを含む。当業者
は、スリーブ２７０及びワッシャ２７２がボルト２６８をカバー２１２から電気
的に分離すると同時に、それらにブラケット２５８及び２６４を電気的に接続す
ることを認識するであろう。ブラケットは中に形成された適切に寸法決めされた
アパーチャ及び協動六角ナット２７６により、ボルト２６８に結合されると共に
固定されている。当業者はさらに、添付請求の範囲により規定された発明の範囲
を逸脱することなく、一般に技術上周知のさまざまな別の結合及び電気接続配置
が使用できることを認識するであろう。

【００３３】 第１及び第２の外抵抗リボン２５６及び２６２はそれぞれ、上述したように、
ブラケット２５８及び２６４と接触勘合するようにハンガ２３２ａ〜２３２ｄに
結合されている。この配置により、電源２７７（図１）からの電流はボルト２６
８、ブラケット２５８及び２６４をそれぞれ通過し、第１及び第２の外加熱リボ
ン２５６及び２６２をそれぞれ介して第１及び第２の加熱要素２４８及び２５２
を通過する。上述した外抵抗リボンとブラケットとの間の接触嵌合は有効に且つ
容易に組立てられる端子接続を提供すると考えられ、当業者は以下に規定される
発明の範囲を逸脱することなく、技術上周知のさまざまな代替が使用できること
を認識するであろう。

【００３４】 それぞれの抵抗リボン間の結合及び電気的相互接続は図１０にも示されている
。さらに詳しくは、第１の加熱要素２４８の抵抗リボン２５６及び２６０がハン
ガ２３２ａ〜２３２ｄの第１の側面上に配置され、上述したように第１のブラケ
ット及び以下に説明するようにアースに電気的に接続されている。さらに、各加
熱リボンは参照符号２７８で略示された複数のアパーチャを含む。これらのアパ
ーチャはそれぞれのリボンの長手方向の長さに沿って位置決めされ、ハンガ２３
２ａ〜２３２ｄのアパーチャ２３８と協動する。

【００３５】 結合アセンブリ２１８はアパーチャ２７８及び２３８と協動し、抵抗リボンを
ハンガに結合すると共に選択構成された加熱リボンを電気的に相互接続する。図
示した実施例では、結合アセンブリ２１８は複数のボルト２８０、絶縁スリーブ
２８２、導電スペーサ２８４、絶縁ワッシャ２８６、ロックワッシャ２８８、及
び六角ナット２９０を含む。図１〜図６に示した実施例を参照して説明されてい
るものと略同様のやり方で、導電スペーサ２８４及び絶縁ワッシャ２８６は、第
１及び第２の加熱要素２４８及び２５２を電源２７７と並列で電気的に接続する
ためにスリーブ２８２及びボルト２８０上に配置可能である。スリーブ２８２は
グラスファイバ管で形成され、絶縁ワッシャ２８６は一般に技術上周知の雲母ワ
ッシャであることが考慮される。しかし、当業者はさまざまな材料を用いて、添
付請求の範囲により規定される発明の範囲を逸脱することなく、本明細書中に記
載された絶縁及び導電特性が提供できることを認識するであろう。

【００３６】 図示した実施例では、第１の加熱要素２４８の外及び内抵抗リボン２５６及び
２６０は互いに直列で電気的に接続されている。同様に、第２の加熱要素２５２
の外及び内抵抗リボン２６２及び２６６も互いに直列で電気的に接続されている
。この配置では、内抵抗リボン２６０及び２６６は導電スペーサ２８４（図１０
）などでハンガ２３２ａに電気的に接続されている。また、カバー２１２は図１
〜６に示した一般的やり方などでアースに結合されている。ハンガ２３２ｂ〜２
３２ｄでは、リボンは絶縁ワッシャ２８６によりハンガから電気的に分離されて
いる。

【００３７】 特殊な別のアース構成は、上述したやり方でアパーチャ２９２（図８及び図９
）内に配置され、絶縁アースとして使用するための第３の端子（図示せず）を含
むことが考慮される。この構成では、第３の端子はアースに結合され、加熱要素
はハンガ２３２ａ〜２３２ｄの各々から電気的に分離される。当業者は、ブラケ
ット若しくはブラケット２５８及び２６４と同様のブラケット又は技術上周知の
同等にアセンブリなどにより、第３の端子が内抵抗リボン２６０及び２６６に電
気的に接続できることを認識するであろう。

【００３８】 それぞれの加熱要素２４８及び２５２の並列接続並びにそれぞれの抵抗リボン
の直列接続を適応させるために、各ハンガ２３２ａ〜２３２ｄでスリーブ２８２
の周囲には一対の金属製のスペーサ２８４が備えられている。各加熱要素内の抵
抗リボンが互いに電気的に分離されることが望ましい箇所、すなわち支持２３２
ａ〜２３２ｃでは、絶縁ワッシャ２８６が金属製のスペーサ２８４（図１０）間
に配置されている。逆に、支持２３２ｄでは、電流が外抵抗リボン２５６及び２
６２のそれぞれから内抵抗リボン２６０及び２６６のそれぞれに移動するように
、絶縁ワッシャが削除される。さまざまな数と長さの抵抗リボンのさまざまな電
気的相互接続は、本出願に含まれる図面、開示、及び請求の範囲の検討に基づき
当業者には容易に明らかであろう。

【００３９】 上述したように、抵抗リボンの鋳込み支持２３２ａ〜２３２ｄの協動配置及び
中間アパーチャ２７８によりリボンが結合され、垂直方向にそのカバーにより支
持される。特に、抵抗リボンの各々は、水平横軸２９８及び垂直横軸３００が規
定されるのに関して長手方向の軸２９６（図１０）を規定する。これらの軸を参
照すると、各抵抗リボンは一対の長手方向の面３０２、水平横面３０４、及び垂
直横端面３０６を含む。抵抗リボンの垂直の方向づけは、吸気開口２２４を介し
た気流に対して垂直にその水平横面３０４及び９の矢印３０８で示した気流の略
方向に対して平行な長手方向の表面３０２を配置する。気流及びカバー２１２に
対する抵抗リボンの垂直の方向づけは、加熱要素２４８及び２５２により生じる
気流抵抗を最小限に抑えると同時にそれらの熱交換特性を最大限にする。

【００４０】 最後に、図面に示された抵抗リボンの構成によると、各抵抗リボンはリボンの
熱膨張を適応させるための装置３１０（図８）を含むことが好ましい。膨張装置
３１０は一対の屈曲点３１２及び３１４並びに頂点３１６を規定する「Ｖ形」ベ
ンドであることが好ましい。当業者は認識するであろう角度３１８を規定する頂
点は、抵抗リボンの加熱時に大きさが減少する。さらに詳しくは、操作時に加熱
抵抗リボンは温度が上昇すると、膨張して屈曲点３１２及び３１４を別の方向に
移動し、角度３１８を減少する。角度３１８はリボンの加熱前に変動することが
あるが、角度３１８は約８７度（８７°）乃至約９３度（９３°）の範囲である
ことが好ましく、約９０度（９０°）であることがさらに好ましい。しかし、当
業者は角度３１８の大きさが、リボン材料の熱膨張係数、隣接する膨張装置間の
距離、及び操作時のリボンの温度上昇を含むさまざまな要因によって決まること
を認識するであろう。

【００４１】 各々の抵抗リボン内の膨張装置３１０の介在物は、抵抗リボンを加熱すると抵
抗リボン、ハンガ２３２ａ〜２３２ｄ、及び結合アセンブリ２１８が被る応力を
減少させる。当業者はさらに、各抵抗リボンは同等の間隔で３つの膨張装置を含
むことが示されているが、これらの膨張装置の数及び位置は添付請求の範囲によ
り規定される発明の範囲を逸脱することなく変更できることを認識するであろう
。

【００４２】 図１１及び図１２を参照すると、抵抗リボン４５６、４５８、４６０、及び４
６２がハンガ４３２ａ〜ｄでのようにカバー４１２に結合されている本発明の別
の実施例が示されている。図１１及び図１２に示された構造及び電気接続は図７
〜図１０を参照するとここに記載されているものと実質的に同じである。 図１２に最もよく示されているように、抵抗リボン４５６、４５８、４６０、
及び４６２はそれぞれ、膨張装置３１に関して上述した利点を一般に提供する膨
張装置を含む。特に、図１２に示した抵抗リボンはそれぞれ、一対の屈曲点５１
２及び５１４並びに頂点５１６を規定する幅広の「Ｖ形」ベンドを含む。抵抗リ
ボンは１８０度（１８０°）よりもわずかに小さい角度５１８を頂点５１２で規
定する。この配置により、加熱装置をシリンダヘッドに設置すると追加のクリア
ランスが可能となり、各リボンの頂点５１６はリボンの熱膨張時に矢印５１９で
示された方向に確実に配置される。

【００４３】 図７〜図１０を参照して説明された実施例と同じく、図１１及び図１２に示し
た抵抗リボンは直列又は並列のいずれかで端子４５０及び４５４に電気的に結合
することができる。上述したように、リボンは端子４５０及び４５４の１つを介
して又はアパーチャ４９２内に配置された追加の端子（図示せず）を介してハン
ガ４３２ａでのように電気的にアースすることができる。

【００４４】 従って、上記から、当業者は本発明による加熱装置を構成し、抵抗リボン４５
６、４５８、４６０、及び４６２を直列で電気的に接続することにより２４ボル
トの加熱装置が得られることを認識するであろう。この配置は抵抗リボン４５６
及び４６２の１つを端子４５０及び４５４を介して電源に接続することと、抵抗
リボン４５６及び４６２の他の１つを（カバーにアースされた）ハンガ４３２ａ
を介し又は端子４５０及び４５４（絶縁アース）の他の１つを介してアースに電
気的に接続することを含む。１２ボルトの加熱装置は抵抗リボン４５６及び４５
８を互いに直列で電気的に接続すると共に直列で接続されたリボン４６０及び４
６２と並列で電気的に接続することにより提供することができる。１２ボルトの
構成では、リボンはハンガ４３２ａを介するなどして再びカバーにアースし、又
はアパーチャ４９２内に配置された端子を介するなど絶縁アースによりアースす
ることができる。

【００４５】 当業者は抵抗リボンのいずれか１つが溶接により、又は技術上周知の他の方法
によりリボンを端子に固定することによる接触嵌合により４５０及び４５４など
端子に結合できることを認識するであろう。 他のさまざまな利点及び変形は、明細書、図面及び請求の範囲の開示を検討す
る恩典を得た後の当業者には明らかとなろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】 内燃機関のシリンダヘッドに組立てられると共に取付けられた本発明の開示に
従って製造された加熱装置の第１の実施例を示す立体透視図である。

【図２】 図１の線２−２に沿って視た部分断面図であり、直列で電気的に接続された取
付け部材及び抵抗リボンとの加熱要素接続を示す図である。

【図３】 図１及び２の線３−３に沿って視た断面図であり、第１の端取付けポスト及び
固定手段を示す断面図である。

【図４】 内燃機関のシリンダヘッドに組立てられると共に取付けられた本発明の開示に
従って製造された加熱装置の第２の実施例を示す立体透視図である。

【図５】 抵抗リボンが直列で電気的に接続されたときの第１の端ポスト及び固定手段を
示す図４の線５−５に沿って視た断面図である。

【図６】 図４の線６−６に沿って視た、抵抗リボンが直列で電気的に接続されたときの
第２の端ポスト及び固定手段を示す図４の線６−６に沿って視た断面図である。

【図７】 加熱要素を垂直方向に支持するためのハンガを有するカバーを含む加熱装置の
別の実施例を示す透視図である。

【図８】 図７に示した加熱装置を示す上平面図である。

【図９】 図８の線９−９に沿って視た図７に示した加熱装置を示す断面図である。

【図１０】 図７に示した加熱装置を示す立体透視図である。

【図１１】 加熱装置のさらに別の実施例を示す立面図である。

【図１２】 図１１に示した加熱装置を示す下平面図である。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１２年３月１０日（２０００．３．１０）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関に使用するための加熱装置において、 吸気開口を規定する本体を含むフレーム及び該本体から延在するハンガと、 第１の抵抗リボンと、 前記フレームに結合され、前記第１の抵抗リボンに電気的に接続されると共に
   電源と接続可能な端子板と、 前記第１の抵抗リボンを前記ハンガと垂直方向に結合するための固定手段と、
   を含む加熱装置。
2. 【請求項２】 前記ハンガは前記本体と一体式である請求の範囲第１項記載
   の加熱装置。
3. 【請求項３】 第２の抵抗リボンと、前記第１及び第２の加熱要素を前記ハ
   ンガに前記垂直方向に結合する前記固定手段と、をさらに含む請求の範囲第１項
   記載の加熱装置。
4. 【請求項４】 前記第１及び第２の抵抗リボンは電気的に互いに直列で接続
   されると共に前記電源と接続されている請求の範囲第３項記載の加熱装置。
5. 【請求項５】 前記端子板は前記第１の抵抗リボンに電気的に接続された第
   １の端子と、前記第２の抵抗リボンに電気的に接続された第２の端子と、を含む
   請求の範囲第３項記載の加熱装置。
6. 【請求項６】 前記本体はアパーチャを規定し、前記端子板は第１のポスト
   と第１のブラケットとを含み、該第１のポストは前記アパーチャに配置されると
   共に前記本体に結合され、前記ブラケットは前記第１のポストに結合されると共
   に電気的に接続され、前記第１及び第２の抵抗リボンの１つは前記第１のブラケ
   ットと電気的に接続されると共に、前記第１のポストは前記電源に電気的に接続
   されている請求の範囲第３項記載の加熱装置。
7. 【請求項７】 前記本体は開口を規定し、前記端子は第２のポストと第２の
   ブラケットとをさらに含み、該第２のポストは前記開口に配置されると共に前記
   本体に結合され、前記第２のブラケットは前記第２のポストに結合されると共に
   電気的に接続され、前記第１及び第２の抵抗リボンの別の１つは前記第２のブラ
   ケットと電気的に接続されると共に、前記第２のポストは前記電源に電気的に接
   続されている請求の範囲第６項記載の加熱装置。
8. 【請求項８】 前記第１の抵抗リボンはアパーチャを含み、前記第１の抵抗
   リボンを前記ハンガに前記垂直方向に結合するための前記固定手段は前記ハンガ
   に形成された開口と、該開口を通過するボルトとを含み、前記アパーチャは前記
   第１の抵抗リボンを前記ハンガに結合する請求の範囲第１項記載の加熱装置。
9. 【請求項９】 前記抵抗リボンは前記抵抗リボンの熱膨張を調節するための
   膨張手段を含む請求の範囲第１項記載の加熱装置。
10. 【請求項１０】 前記膨張手段は前記第１の抵抗リボン内のＶ形ベンドを含
    む請求の範囲第９項記載の加熱装置。
11. 【請求項１１】 前記Ｖ形ベンドは頂点並びに第１及び第２の屈曲点を規定
    し、前記Ｖ形ベンドは１８０°よりわずかに小さい角度を規定する請求の範囲第
    １０項記載の加熱装置。
12. 【請求項１２】 前記Ｖ形ベンドは約８７°乃至約９３°の範囲の角度を規
    定する請求の範囲第１０項記載の加熱装置。
13. 【請求項１３】 前記本体は第１の表面と第２の表面とを含み、前記吸気開
    口は前記第１の表面から前記第２の表面に延在し、前記ハンガは第１及び第２の
    端を有する支持を含み、前記第１及び第２の端のそれぞれは前記本体と一体式で
    あり、前記ハンガは前記支持と一体式のタブをさらに含むと共に該支持から片持
    ばりされている請求の範囲第１項記載の加熱装置。
14. 【請求項１４】 第２の抵抗リボンをさらに含み、前記第１の抵抗リボン及
    び前記第２の抵抗リボンは電源と並列で電気的に接続されている請求の範囲第１
    項記載の加熱装置。
15. 【請求項１５】 内燃機関に使用するための加熱装置において、 吸気開口を規定するフレームと、 前記フレームに結合され、該フレームの表面から実質的に垂直に延在するハン
    ガと、 第１の加熱要素及び第２の加熱要素と、 前記第１及び第２の加熱要素を前記ハンガに前記垂直方向に結合するための固
    定手段と、を含む加熱装置。
16. 【請求項１６】 前記フレームは本体とハンガとを含むと共に該ハンガは前
    記本体とダイカスト一体式である請求の範囲第１５項記載の加熱装置。
17. 【請求項１７】 前記加熱要素は第１の抵抗リボン及び第２の抵抗リボンを
    含み、該第１の抵抗リボンは該第２の抵抗リボンと直列で電気的に接続されてい
    る請求の範囲第１６項記載の加熱装置。
18. 【請求項１８】 前記第２の加熱要素は第３の抵抗リボン及び第４の抵抗リ
    ボンを含み、該第３の抵抗リボンは該第４の抵抗リボンと直列で電気的に接続さ
    れている請求の範囲第１７項記載の加熱装置。
19. 【請求項１９】 前記加熱要素に対して垂直方向に加熱要素を支持するため
    の吸気マニホルドカバーであって、該吸気マニホルドカバーは、 第１の表面と、第２の表面と、該第１の表面と第２の表面との間に延在する吸
    気開口とを有するプレート状本体と、 前記本体と一体式であると共に前記吸気開口に対して実質的に平行である平面
    の第２の表面から延在するハンガと、 を含むカバー。
20. 【請求項２０】 前記ハンガは前記吸気開口に対して実質的に垂直である軸
    を有するアパーチャを規定する請求の範囲第１９項記載のカバー。