JP2016061273A - エンジンの流体加熱構造 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1のものは、パイプとパイプの間に流体加熱器が配置される構造であるため、流体通過経路に流体受渡器(ブローバイガスのオイル分離器等)を配置すると、流体受渡器と流体加熱器との間にパイプが介在し、流体加熱器の熱が流体受渡器に伝達されず、流体通過経路を通過する流体が、流体受渡器の流体通過室で急激に冷却されて凍結することがあり、流体受渡器での流体の凍結を防止できない場合がある。
図1に例示するように、流体通過経路(8)に流体加熱器(9)が設けられ、流体加熱器(9)はホルダ(1)とヒータ(2)と放熱体(3)を備え、ホルダ(1)にヒータ(2)と放熱体(3)が収容され、ヒータ(2)の熱が放熱体(3)を介してホルダ(1)内を通過する流体(4)に放熱されるように構成されたエンジンの流体加熱構造において、
図1に例示するように、流体通過経路(8)に流体受渡器(10)が設けられ、流体受渡器(10)に流体入口(10a)と流体通過室(10b)と流体出口(10c)が設けられ、図1〜7に例示するように、流体受渡器(10)の流体入口(10a)と流体出口(10c)の少なくとも一方に流体加熱器(9)の放熱体(3)が差し込まれている、ことを特徴とするエンジンの流体加熱構造。
請求項1に係る発明は、次の効果を奏する。
《効果》 流体受渡器での流体の凍結を防止することができる。
図1〜7に例示するように、流体受渡器(10)の流体入口(10a)と流体出口(10c)の少なくとも一方に流体加熱器(9)の放熱体(3)が差し込まれているため、放熱体(3)からの放熱で流体受渡器(10)が加熱され、流体受渡器(10)での流体(4)の凍結を防止することができる。
請求項2に係る発明は、請求項1に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 流体受渡器での流体の凍結防止機能が高い。
図1〜7に例示するように、放熱体(3)の一端部(3a)がホルダ(1)の端部(1a)から流体受渡器(10)内に向けて突出されているため、流体受渡器(10)の加熱効率が高く、流体受渡器(10)での流体(4)の凍結防止機能が高い。
図1〜7に例示するように、放熱体(3)の一端部(3a)がホルダ(1)の端部(1a)から流体受渡器(10)内に向けて突出されているため、ホルダ(1)外でも流体(4)が加熱され、流体(4)の加熱効率を高めることができる。
請求項3に係る発明は、請求項1または請求項2に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 流体の加熱効率を高めることができる。
図2〜5に例示するように、外管(5)内で内管(6)の内外を通過する流体(4)が、外管(5)と内管(6)からの放熱で加熱されるように構成されているため、流体(4)への放熱面積を広くすることができるとともに、外管(5)の中心部を通過する流体(4)に内管(6)から短い距離で放熱を行うことができ、流体(4)の加熱効率を高めることができる。
請求項4に係る発明は、請求項3に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 ヒータから内管への熱伝達経路を簡素化することができる。
図2〜5に例示するように、外管(5)の内周面に内管(6)の外周面が接触し、ヒータ(2)の熱が外管(5)を介して内管(6)に伝達されるように構成されているため、外管(5)を利用して、ヒータ(2)から内管(6)への熱伝達経路を簡素化することができる。
請求項5に係る発明は、請求項3または請求項4に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 流体の加熱効率を高めことができる。
図2,3に例示するように、内管(6)の周壁が内外交互に折り返された放射状の襞(7)で構成されているため、内管(6)の放熱面積を広くすることができ、流体(4)の加熱効率を高めることができる。
請求項6に係る発明は、請求項5に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 流体の加熱効率を高めることができる。
図3(C)に例示するように、外管(5)の中心軸線(5c)と平行な向きに対し、外管(5)の軸長方向に伸びる襞(7)が傾斜状に交差しているため、襞(7)を長く形成することができ、内管(6)の放熱面積を広くすることができる。また、外管(5)の中心軸線(5c)と平行な向きに流入した流体(4)が襞(6)の内外面に衝突して偏向され、襞(6)の内外で流体(4)に乱流が生じ、襞(6)の内外で流体(4)の熱伝導が促進される。これらの理由により、流体(4)の加熱効率を高めることができる。
請求項7に係る発明は、請求項3または請求項4に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 流体の加熱効率を高めることができる。
図4,5に例示するように、複数本の内管(6)が外管(5)内に束状に配置されているため、内管(6)の放熱面積を広くすることができ、流体(4)の加熱効率を高めることができる。
請求項8に係る発明は、請求項7に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 流体の加熱効率を高めることができる。
図5(C)に例示するように、外管(5)の中心軸線(5c)と平行な向きに対し、内管(6)が傾斜状に交差しているため、内管(6)を長く形成することができ、内管(6)の放熱面積を広くすることができる。また、外管(5)の中心軸線(5c)と平行な向きに流入した流体(4)が内管(6)の内外面に衝突して偏向され、内管(6)の内外で流体に乱流が生じ、内管(6)の内外で流体(4)の熱伝導が促進される。これらの理由により、流体(4)の加熱効率を高めることができる。
請求項9に係る発明は、請求項1または請求項2の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 流体の加熱効率を高めることができる。
図6,7に例示するように、放熱体(3)が放熱管(15)と放熱フィン(16)で構成されているため、流体(4)への放熱面積を広くすることができるとともに、放熱管(15)の中心部を通過する流体(4)に放熱フィン(16)から短い距離で放熱を行うことができ、流体(4)の加熱効率を高めることができる。
請求項10に係る発明は、請求項9に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 ヒータから放熱フィンへの熱伝導経路を簡素化することができる。
図6,7に例示するように、放熱管(15)の内周面に放熱フィン(16)の表面が接触し、ヒータ(2)の熱が放熱管(15)を介して放熱フィン(16)に伝達されるように構成されているため、放熱管(15)を利用して、ヒータ(2)から放熱フィン(16)への熱伝導経路を簡素化することができる。
請求項11に係る発明は、請求項9または請求項10のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 流体の加熱効率を高めることができる。
図6,7に例示するように、放熱フィン(16)が相互反対方向に交互に折り返された襞(17)で構成されているため、放熱フィン(16)の表面の放熱面積を広くすることができ、流体(4)の加熱効率を高めることができる。
請求項12に係る発明は、請求項11に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 流体の加熱効率を高めることができる。
図6,7に例示するように、仕切り壁(17a)に隣り合う区画室(17b)(17b)を連通させる連通孔(17c)が開口されているため、放熱管(15)の中心軸線(15c)と平行な向きに流入した流体(4)が仕切り壁(17a)の表面に衝突して偏向され、区画室(17b)内で流体(4)に乱流が生じ、流体(4)の熱伝導が促進されるため、流体(4)の加熱効率を高めることができる。
請求項13に係る発明は、請求項1から請求項11のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 オイル分離器内でのブローバイガス中の水分の凍結を防止することができる。
図1〜7に例示するように、流体(4)がブローバイガスであり、流体受渡器(10)がブローバイガスのオイル分離器であるため、オイル分離器内でのブローバイガス中の水分の凍結を防止することができる。
請求項14に係る発明は、請求項1から請求項11のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 燃料ポンプ内等での燃料や燃料中に含まれる水分の凍結を防止することができる。
流体(4)が液体燃料であり、流体受渡器(10)が燃料ポンプまたは燃料フィルタであるため、燃料ポンプ内または燃料フィルタ内での燃料や燃料中に含まれる水分の凍結を防止することができる。
請求項15に係る発明は、請求項1から請求項11のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 尿素水ポンプ内等での尿素水の凍結を防止することができる。
流体(4)が尿素水であり、流体受渡器(10)が尿素水ポンプまたは尿素水フィルタであるため、尿素水ポンプ内または尿素水フィルタ内での尿素水の凍結を防止することができる。
この基本例の概要は、次の通りである。
図1に示すように、流体通過経路(8)に流体加熱器(9)が設けられ、流体加熱器(9)はホルダ(1)とヒータ(2)と放熱体(3)を備え、ホルダ(1)にヒータ(2)と放熱体(3)が収容され、ヒータ(2)の熱が放熱体(3)を介してホルダ(1)内を通過する流体(4)に放熱されるように構成されている。
図1に示す第1実施形態の基本例の具体的用途は、ブローバイガスの加熱であり、流体(4)はブローバイガス、流体受渡器(10)はブローバイガスのオイル分離器、流体供給源(27)はエンジンのシリンダヘッドカバー(26)に設けられたブリーザ室、流体供給先(29)はシリンダヘッド(28)に取り付けられた吸気マニホルドである。流体受渡器(10)の流体通過室(10b)にはオイル分離フィルタ(10d)が収容されている。
図1に示すように、流体通過経路(8)に流体受渡器(10)が設けられ、流体受渡器(10)に流体入口(10a)と流体通過室(10b)と流体出口(10c)が設けられ、流体受渡器(10)の流体入口(10a)と流体出口(10c)の両方に流体加熱器(9)の放熱体(3)が差し込まれている。
放熱体(3)は、流体受渡器(10)の流体入口(10a)と流体出口(10c)の一方にのみ差し込んでもよい。
すなわち、放熱体(3)は、流体受渡器(10)の流体入口(10a)と流体出口(10c)の少なくとも一方に差し込まれていればよい。
用途が燃料の加熱である場合、流体(4)は液体燃料、流体受渡器(10)は燃料ポンプまたは燃料フィルタ、流体供給源(27)は燃料タンク、流体供給先(29)は燃料噴射ポンプである。
用途が尿素水の加熱である場合、流体(4)は尿素水、流体受渡器(10)は尿素水ポンプまたは尿素水フィルタ、流体供給源(27)は尿素水タンク、流体供給先(29)は尿素水インジェクタである。尿素水は、尿素SCRシステムの還元剤として用いられる。SCRは、選択触媒還元の略称である。
図1に示すように、放熱体(3)の一端部(3a)がホルダ(1)の端部(1a)から流体受渡器(10)内に向けて突出されている。
図2(A)〜(C)に示すように、放熱体(3)が外管(5)と内管(6)とで構成され、外管(5)はホルダ(1)に挿通され、内管(6)は外管(5)内に収容され、ヒータ(2)で発熱された熱が外管(5)と内管(6)とに伝達され、外管(5)内で内管(6)の内外を通過する流体(4)が、外管(5)と内管(6)からの放熱で加熱されるように構成されている。
また、外管(5)の内周面に内管(6)の外周面が接触し、ヒータ(2)の熱が外管(5)を介して内管(6)に伝達されるように構成されている。
図2(A)に示すように、外管(5)と内管(6)の同じ側の一端部(5a)(6a)のうち、内管(6)の一端部(6a)のみがホルダ(1)の端部(1a)から流体受渡器(10)内に向けて突出されている。
外管(5)と内管(6)の他端部(5b)(6b)は、いずれもホルダ(1)の他端部(1b)から突出していない。外管(5)と内管(6)の他端部(5b)(6b)は、いずれか一方または両方が、ホルダ(1)の他端部(1b)から、流体加熱器(9)にブローバイガスを導入するパイプ(30)や、流体加熱器(9)からブローバイガスを導出するパイプ(31)に向けて突出されたものであってもよい。
図2(A)に示す第1実施形態の基本例では、内管(6)の一端部(6a)のみがホルダ(1)の端部(1a)から流体受渡器(10)内に向けて突出されている。
これに対し、図3(A)に示す第1実施形態の第1変形例では、外管(5)の一端部(5a)と内管(6)の一端部(6a)とがホルダ(1)の端部(1a)から流体受渡器(10)内に向けて突出されている。
また、図3(B)に示す第1実施形態の第2変形例では、外管(5)の一端部(5a)のみがホルダ(1)の端部(1a)から流体受渡器(10)内に向けて突出されている。
図3(A)(B)に示す第1実施形態の第1,2変形例の他の構成は、図2(A)〜(C)に示す第1実施形態の基本例の構成と同じであり、図3(A)(B)中、第1実施形態の基本例と同一の要素には、図2(A)〜(C)と同一の符号を付しておく。
図2(A)〜(C)に示す第1実施形態の基本例、及び図3(A)(B)に示す第1実施形態の第1,2変形例では、外管(6)の軸長方向に伸びる襞(7)は、外管(5)の中心軸線(5c)と平行な向きになっている。
これに対し、図3(C)に示す第1実施形態の第3変形例では、外管(5)の中心軸線(5c)と平行な向きに対し、外管(6)の軸長方向に伸びる襞(7)が傾斜状に交差している。
この襞(7)は、外管(5)の中心軸線(5c)を中心として、螺旋状に捩じられている。襞(7)は、捩じれのない真っ直ぐなもので形成してもよい。
図3(C)に示す第1実施形態の第3変形例の他の構成は、図2(A)〜(C)に示す第1実施形態の基本例の構成と同じであり、図3(C)中、第1実施形態の基本例と同一の要素には、図2(A)〜(C)と同一の符号を付しておく。
なお、図3(A)(B)に示す第1実施形態の第1,2変形例の構成と、図3(C)に示す第1実施形態の第3変形例の構成とは、組み合わせて用いることができる。
図2(A)〜(C)に示す第1実施形態の基本例は、単一の内管(6)が外管(5)内に配置されている。
これに対し、図4(A)〜(C)に示す第2実施形態の基本例は、複数本の内管(6)が外管(5)内に束状に配置されている。
図4(A)〜(C)に示す第2実施形態の基本例の他の構成は、図2(A)〜(C)に示す第1実施形態の基本例の構成と同じであり、図4(A)〜(C)中、第1実施形態の基本例と同一の要素には、図2(A)〜(C)と同一の符号を付しておく。
図4(A)に示す第2実施形態の基本例では、内管(6)の一端部(6a)のみがホルダ(1)の端部(1a)から流体受渡器(10)内に向けて突出されている。
これに対し、図5(A)に示す第2実施形態の第1変形例では、外管(5)の一端部(5a)と内管(6)の一端部(6a)とがホルダ(1)の端部(1a)から流体受渡器(10)内に向けて突出されている。
また、図5(B)に示す第2実施形態の第2変形例では、外管(5)の一端部(5a)のみがホルダ(1)の端部(1a)から流体受渡器(10)内に向けて突出されている。
図5(A)(B)に示す第2実施形態の第1,2変形例の他の構成は、図4(A)〜(C)に示す第2実施形態の基本例の構成と同じであり、図5(A)(B)中、基本例と同一の要素には、図4(A)〜(C)と同一の符号を付しておく。
図4(A)〜(C)に示す第2実施形態の基本例、及び図5(A)(B)に示す第2実施形態の第1,2変形例では、内管(6)は外管(5)の中心軸線(5c)に平行な向きとなっている。
これに対し、図5(C)に示す第2実施形態の第3変形例では、外管(5)の中心軸線(5c)と平行な向きに対し、内管(6)が傾斜状に交差している。
この内管(6)は、外管(5)の中心軸線(5c)を中心として螺旋状に捩じられている。内管(6)は、捩じれのない真っ直ぐなもので形成してもよい。
図5(C)に示す第2実施形態の第3変形例の他の構成は、図4(A)〜(C)に示す第2実施形態の基本例の構成と同じであり、図5(C)中、第2実施形態の基本例と同一の要素には、図4(A) 〜(C)と同一の符号を付しておく。
なお、図5(A)(B)に示す第2実施形態の第1,2変形例の構成と、図5(C)に示す第2実施形態の第3変形例の構成とは、組み合わせて用いることができる。
図2(A)〜(C)に示す第1実施形態の基本例は、放熱体(3)が外管(5)と内管(6)とで構成されている。
これに対し、図6(A)〜(C)に示す第3実施形態の基本例は、次のように構成されている。
放熱体(3)が放熱管(15)と放熱フィン(16)で構成され、放熱管(15)はホルダ(1)に挿通され、放熱フィン(16)は放熱管(15)内に収容され、ヒータ(2)で発熱された熱が放熱管(15)と放熱フィン(16)とに伝達され、放熱管(15)内を通過する流体(4)が放熱管(15)と放熱フィン(16)からの放熱で加熱されるよう構成されている。
放熱管(15)の内周面に放熱フィン(16)の表面が接触し、ヒータ(2)の熱が放熱管(15)を介して放熱フィン(16)に伝達されるように構成されている。
放熱フィン(16)が相互反対方向に交互に折り返された襞(17)で構成されている。
襞(17)が仕切り壁(17a)を備え、放熱管(15)の中心軸線(15c)と平行な向きに対して、仕切り壁(17a)が交差し、隣り合う仕切り壁(17a)(17a)の間に区画室(17b)(17b)が形成され、仕切り壁(17a)に隣り合う区画室(17b)(17b)を連通させる連通孔(17c)が開口されている。
放熱管(15)と放熱フィン(16)の同じ側の一端部(15a)(16a)のうち、放熱フィン(16)の一端部(16a)のみがホルダ(1)の端部(1a)から流体受渡器(10)内に向けて突出されている。
放熱管(15)と放熱フィン(16)の他端部(15b)(16b)は、いずれもホルダ(1)の他端部(1b)から突出していない。放熱管(15)と放熱フィン(16)の他端部(15b)(16b)は、いずれか一方または両方が、ホルダ(1)の他端部(1b)から、流体加熱器(9)にブローバイガスを導入するパイプ(30)や、流体加熱器(9)からブローバイガスを導出するパイプ(31)に向けて突出されたものであってもよい。
図6(A)〜(C)に示す第3実施形態の基本例の他の構成は、図2(A)〜(C)に示す第1実施形態の基本例の構成と同じであり、図6(A)〜(C)中、第1実施形態の基本例と同一の要素には、図2(A)〜(C)と同一の符号を付しておく。
これに対し、図7(A)に示す第3実施形態の第1変形例では、放熱管(15)と放熱フィン(16)の同じ側の一端部(15a)(16a)がホルダ(1)の端部(1a)から流体受渡器(10)内に向けて突出されている。
また、図7(B)に示す第3実施形態の第2変形例では、放熱管(15)の一端部(15a)のみがホルダ(1)の端部(1a)から流体受渡器(10)内に向けて突出されている。
図7(A)(B)に示す第3実施形態の第1,2変形例の他の構成は、図6(A)〜(C)に示す第3実施形態の基本例の構成と同じであり、図7(A)(B)中、第3実施形態の基本例と同一の要素には、図6(A)〜(C)と同一の符号を付しておく。
(1a) 端部
(2) ヒータ
(3) 放熱体
(3a) 一端部
(4) 流体
(5) 外管
(5c) 中心軸線
(6) 内管
(7) 襞
(8) 流体通過経路
(9) 流体加熱器
(10) 流体受渡器
(10a) 流体入口
(10b) 流体通過室
(10c) 流体出口
(15) 放熱管
(16) 放熱フィン
(17) 襞
(17a) 仕切り壁
(17b) 区画室
(17c) 連通孔
Claims (15)
- 流体通過経路(8)に流体加熱器(9)が設けられ、流体加熱器(9)はホルダ(1)とヒータ(2)と放熱体(3)を備え、ホルダ(1)にヒータ(2)と放熱体(3)が収容され、ヒータ(2)の熱が放熱体(3)を介してホルダ(1)内を通過する流体(4)に放熱されるように構成されたエンジンの流体加熱構造において、
流体通過経路(8)に流体受渡器(10)が設けられ、流体受渡器(10)に流体入口(10a)と流体通過室(10b)と流体出口(10c)が設けられ、流体受渡器(10)の流体入口(10a)と流体出口(10c)の少なくとも一方に流体加熱器(9)の放熱体(3)が差し込まれている、ことを特徴とするエンジンの流体加熱構造。 - 請求項1に記載されたエンジンの流体加熱構造において、
放熱体(3)の一端部(3a)がホルダ(1)の端部(1a)から流体受渡器(10)内に向けて突出されている、ことを特徴とするエンジンの流体加熱構造。 - 請求項1または請求項2に記載されたエンジンの流体加熱構造において、
放熱体(3)が外管(5)と内管(6)とで構成され、外管(5)はホルダ(1)に挿通され、内管(6)は外管(5)内に収容され、ヒータ(2)で発熱された熱が外管(5)と内管(6)とに伝達され、外管(5)内で内管(6)の内外を通過する流体(4)が、外管(5)と内管(6)からの放熱で加熱されるように構成されている、ことを特徴とするエンジンの流体加熱構造。 - 請求項3に記載されたエンジンの流体加熱構造において、
外管(5)の内周面に内管(6)の外周面が接触し、ヒータ(2)の熱が外管(5)を介して内管(6)に伝達されるように構成されている、ことを特徴とするエンジンの流体加熱構造。 - 請求項3または請求項4に記載されたエンジンの流体加熱構造において、
内管(6)の周壁が内外交互に折り返された放射状の襞(7)で構成されている、ことを特徴とするエンジンの流体加熱構造。 - 請求項5に記載されたエンジンの流体加熱構造において、
外管(5)の中心軸線(5c)と平行な向きに対し、外管(6)の軸長方向に伸びる襞(7)が傾斜状に交差している、ことを特徴とするエンジンの流体加熱構造。 - 請求項3または請求項4に記載されたエンジンの流体加熱構造において、
複数本の内管(6)が外管(5)内に束状に配置されている、ことを特徴とするエンジンの流体加熱構造。 - 請求項7に記載されたエンジンの流体加熱構造において、
外管(5)の中心軸線(5c)と平行な向きに対し、内管(6)が傾斜状に交差している、ことを特徴とするエンジンの流体加熱構造。 - 請求項1または請求項2に記載されたエンジンの流体加熱構造において、
放熱体(3)が放熱管(15)と放熱フィン(16)で構成され、放熱管(15)はホルダ(1)に挿通され、放熱フィン(16)は放熱管(15)内に収容され、ヒータ(2)で発熱された熱が放熱管(15)と放熱フィン(16)とに伝達され、放熱管(15)内を通過する流体(4)が放熱管(15)と放熱フィン(16)からの放熱で加熱されるように構成されている、ことを特徴とするエンジンの流体加熱構造。 - 請求項9に記載されたエンジンの流体加熱構造において、
放熱管(15)の内周面に放熱フィン(16)の表面が接触し、ヒータ(2)の熱が放熱管(15)を介して放熱フィン(16)に伝達されるように構成されている、ことを特徴とするエンジンの流体加熱構造。 - 請求項9または請求項10に記載されたエンジンの流体加熱構造において、
放熱フィン(16)が相互反対方向に交互に折り返された襞(17)で構成されている、ことを特徴とするエンジンの流体加熱構造。 - 請求項11に記載されたエンジンの流体加熱構造において、
襞(17)が仕切り壁(17a)を備え、放熱管(15)の中心軸線(15c)と平行な向きに対して、仕切り壁(17a)が交差し、隣り合う仕切り壁(17a)(17a)の間に区画室(17b)(17b)が形成され、仕切り壁(17a)に隣り合う区画室(17b)(17b)を連通させる連通孔(17c)が開口されている、ことを特徴とするエンジンの流体加熱構造。 - 請求項1から請求項12のいずれかに記載されたエンジンの流体加熱構造において、
流体(4)がブローバイガスであり、流体受渡器(10)がブローバイガスのオイル分離器である、ことを特徴とするエンジンの流体加熱構造。 - 請求項1から請求項12のいずれかに記載されたエンジンの流体加熱構造において、
流体(4)が液体燃料であり、流体受渡器(10)が燃料ポンプまたは燃料フィルタである、ことを特徴とするエンジンの流体加熱構造。 - 流体(4)が尿素水であり、流体受渡器(10)が尿素水ポンプまたは尿素水フィルタである、ことを特徴とするエンジンの流体加熱構造。
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