JP2018105168A - エンジンの流体加熱装置 - Google Patents

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美沙希 山田
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浩次 堀切
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Abstract

【課題】消費電力を小さくすることができるエンジンの流体加熱装置を提供する。【解決手段】内部を流体1が通過する放熱管2と、IHコイル3を備え、IHコイル3で誘導加熱される放熱管2の熱が、流体1に放熱されるように構成され、IHコイル3は、可撓性を備え、放熱管2の軸長方向に伸縮可能とされ、所定の伸縮状態で、放熱管2に固定されている。IHコイル3の電線4の表面は、電線4の変形に追従して変形する電気絶縁体4aで覆われている。IHコイル3は、放熱管2の直管部2aに取り付けられている。IHコイル3は、放熱管2の湾曲管部2bに取り付けられている。【選択図】 図1

Description

本発明は、エンジンの流体加熱装置に関し、詳しくは、消費電力を小さくすることができるエンジンの流体加熱装置に関する。
従来、内部を流体が通過する放熱管と、PTCヒータを備え、PTCヒータで発生した熱が放熱管を介して流体に放熱されるように構成されたエンジンの流体加熱装置がある(例えば、特許文献1参照)。
この種の装置によれば、流体に含まれる水分の凍結を防止することができる利点がある。
特開2013−124566号公報(図1参照)
特許文献1の発明では、次の問題がある。
《問題点》 消費電力が大きくなる。
その理由は、放熱管の熱伝導ロスで、PTCヒータから流体(ブローバイガス)への熱伝導効率が低下し、PTCヒータの消費電力が大きくなるためである。
本発明の課題は、消費電力を小さくすることができるエンジンの流体加熱装置を提供することにある。
本願発明の発明特定事項は、次の通りである。
図1(A)(D)(E)に例示するように、内部を流体(1)が通過する放熱管(2)と、IHコイル(3)を備え、IHコイル(3)で誘導加熱される放熱管(2)の熱が、流体に放熱されるように構成され、
図1(A)(D)(E)に例示するように、IHコイル(3)は、可撓性を備え、放熱管(2)の軸長方向に伸縮可能とされ、所定の伸縮状態で、放熱管(2)に固定されている、ことを特徴とするエンジンの流体加熱装置。
本願発明では、次の効果を奏する。
《効果1》 消費電力を小さくすることができる。
その理由は、図1(A)(D)(E)に例示するように、IHコイル(3)の誘導加熱で放熱管(2)自身が発熱源となるため、放熱管(2)の熱伝導ロスがなく、IHコイル(3)の消費電力を小さくすることができるためである。
《効果2》 放熱管の誘導加熱範囲を調節することができる。
その理由は、IHコイル(3)の伸縮調節によりIHコイル(3)の長さを自由に調節することができるからである。
《効果3》 エンジンの振動による誘導加熱量の変動を抑制することができる。
その理由は、図1(A)(D)(E)に例示するように、IHコイル(3)が放熱管(2)に取り付けられているため、エンジンの振動を受けても、IHコイル(3)と放熱管(2)の相対位置が変化しにくいためである。
本発明の実施形態に係るエンジンの流体加熱装置の基本例を説明する図で、図1(A)は基本例の側面図、図1(B)は図1(A)のB−B線断面図、図1(C)はIHコイルの断面拡大図、図1(D)は第1変形例の側面図、図1(E)は第2変形例の側面図である。 図1の装置のエンジンへの配置例の模式図である。
図1,図2は本発明の実施形態に係るエンジンの流体加熱装置を説明する図で、この実施形態ではディーゼルエンジンの流体加熱装置について説明する。
図1(A)〜(C)に示す基本例について説明する。
図1(A)に示すように、この流体加熱装置は、内部を流体(1)が通過する放熱管(2)と、IHコイル(3)を備え、IHコイル(3)で誘導加熱される放熱管(2)の熱が、流体に放熱されるように構成されている。このため、流体(1)に含まれる水分の凍結を防止することができる利点がある。
図1(A)に示すように、IHコイル(3)は、可撓性を備え、放熱管(2)の軸長方向に伸縮可能とされ、所定の伸縮状態で、放熱管(2)に固定されている。
上記構成により、消費電力を小さくすることができる。その理由は、図1(A)に示すように、IHコイル(3)の誘導加熱で放熱管(2)自身が発熱源となるため、放熱管(2)の熱伝導ロスがなく、IHコイル(3)の消費電力を小さくすることができるためである。
また、放熱管(2)の誘導加熱範囲を調節することができる。その理由は、図1(A)に示すようにIHコイル(3)の伸縮調節によりIHコイル(3)の長さを自由に調節することができるからである。
また、エンジンの振動による誘導加熱量の変動を抑制することができる。その理由は、図1(A)に示すように、IHコイル(3)が放熱管(2)に取り付けられているため、エンジンの振動を受けても、IHコイル(3)と放熱管(2)の相対位置が変化しにくいためである。
図1(A)に示すように、放熱管(2)は、ブローバイガス(5)、ドレインオイル(7)、液体燃料(図示せず)等のいずれかの流体(1)を搬送する放熱搬送管である。
放熱管(2)は、鋼製のパイプである。
放熱管(2)は、銅製やアルミ製等の他の金属製パイプであってもよい。
IHは、誘導加熱の略称であり、誘導加熱とは、電磁誘導の原理を利用して電流を流して、発熱させることをいう。
IHコイル(3)は、自由長寸法L0の状態で、放熱管(2)に固定されている。
IHコイル(3)の軸長方向の両端部は固定具(14)(14)で放熱管(2)に固定されている。固定具(14)はベルトクランプである。
図1(B)に示すように、流体加熱装置は、電源(9)と、電源(9)とIHコイル(3)を電気的に接続するIH回路(10)を備え、IH回路(10)は、始動指令装置(11)と、タイマ(12)と、IH制御回路(13)を備え、始動指令装置(11)で始動指令がなされた後のエンジン運転中は、タイマ(12)の設定時間が経過するまで、電源(9)からIH制御回路(13)への通電で、放熱管(2)が誘導加熱される。
IH制御回路(13)は、高周波電流をIHコイル(3)に送るインバータ回路部とインバータ回路部を制御する制御部を備えている。
電源(9)はバッテリである。始動指令装置(11)は、キースイッチで、キーががエンジン運転位置(11a)に投入されると、始動指令として電源(9)からスタータモータ(図外)への通電がなされるとともに、IH制御回路(13)にも通電がなされる。
図1(C)に示すように、IHコイル(3)の電線(4)の表面は、電線(4)の変形に追従して変形する電気絶縁体(4a)で覆われている。このため、IHコイル(3)から放熱管(2)への漏電が防止される。
電気絶縁体(4a)は軟質の合成樹脂である。
図1(A)に示すように、IHコイル(3)は、放熱管(2)の直管部(2a)に取り付けられている。この場合、IHコイル(3)の変形の度合いを小さくすることができ、IHコイル(3)の取り付け状態が安定する。
図1(A)〜(D)に示す基本例の説明は、以上の通りである。
次に、図1(D)に示す第1変形例について説明する。
この第1変形例では、IHコイル(3)は自由長寸法L0よりも長い伸長寸法L1で放熱管(2)に固定されている。
この第1変形例では、自身の弾性復元力でIHコイル(3)が元に戻らないようにするため、軸長方向の両端部が固定具(14)(14)で放熱管(2)に固定されている。
他の構成と機能は、図1(A)〜(C)に示す基本例と同じであり、図1(D)中、基本例と同じ要素には、図1(A)〜(C)と同じ符号を付しておく。
次に、図1(E)に示す第2変形例について説明する。
この第2変形例では、IHコイル(3)は、放熱管(2)の湾曲管部(2b)に取り付けられている。この場合、湾曲管部(2b)内で淀みやすい流体(1)を加熱して、流体(1)に含まれる水分の凍結を防止することができる。
この第2変形例も第1変形例と同様、IHコイル(3)は、所定の伸縮状態で、放熱管(2)に固定され、自身の弾性復元力でIHコイル(3)が元に戻らないようにするため、軸長方向の両端部が固定具(14)(14)で放熱管(2)に固定されている。
他の構成と機能は、図1(A)〜(C)に示す基本例と同じであり、図1(E)中、基本例と同じ要素には、図1(A)〜(C)と同じ符号を付しておく。
次に、流体加熱装置のエンジンへの配置例について説明する。
図3に示すように、流体加熱装置を備えたエンジンは、シリンダブロック(23)と、シリンダブロック(23)の上部に組み付けられたシリンダヘッド(24)と、シリンダヘッド(24)の上部に組み付けられたシリンダヘッドカバー(25)と、シリンダヘッドカバー(25)に設けられたブリーザ室(18)と、シリンダヘッド(24)に接続された吸気通路(19)及び排気通路(26)と、吸気通路(19)に接続されたエアクリーナ(27)と、シリンダブロック(23)の下部に設けられたオイルパン(28)を備えている。ブリーザ室(18)と吸気通路(19)の間には、ブローバイガス通路(20)が設けられ、ブローバイガス通路(20)の途中にオイルセパレータ(21)が配置されている。オイルセパレータ(21)とオイルパン(28)の間にはオイルドレイン通路(22)が設けられている。
ブローバイガス通路(20)のうち、放熱管(2)となる第1の金属配管(20a)は、ブリーザ室(18)のブローバイガス出口(18a)とオイルセパレータ(21)のブローバイガス入口(21a)の間に配置され、放熱管(2)となる第2の金属配管(20b)はオイルセパレータ(21)のブローバイガス出口(21b)と吸気通路(19)のブローバイガス入口(19a)の間に配置されている。放熱管(2)となる第3の金属配管(22a)はオイルセパレータ(21)のオイルドレイン出口(21c)とオイルパン(28)のオイルドレイン入口(28a)の間に配置されている。
図3に示すように、IHコイル(3)は、放熱管(2)の複数箇所に取り付けられている。このため、放熱管(2)の加熱効率が高い。
IHコイル(3)は、各金属配管(20a)(20b)(22a)の両端部にそれぞれ配置されている。第1の金属配管(20a)の両端部のうち、吸気通路(19)のブローバイガス入口(19a)側の端部には、IHコイル(3)が直列接続で2本配置されている。
図3に示すように、加熱される流体(1)は、ブローバイガス(5)、オイルセパレータ(6)からのドレインオイル(7)である。燃料搬送管を放熱管(2)となる金属管で構成し、燃料を加熱してもよい。
このため、寒冷時にブローバイガス(5)やドレインオイル(7)や燃料に含まれる水分の凍結を防止することができる。
(1)… 流体、(2)…放熱管、(2a)…直管部、(2b)…湾曲管部、(3)…IHコイル、 (4)…電線、(4a)…電気絶縁体、(5)…ブローバイガス、(6)…オイルセパレータ、(7)…ドレインオイル。

Claims (6)

  1. 内部を流体(1)が通過する放熱管(2)と、IHコイル(3)を備え、IHコイル(3)で誘導加熱される放熱管(2)の熱が、流体(1)に放熱されるように構成され、
    IHコイル(3)は、可撓性を備え、放熱管(2)の軸長方向に伸縮可能とされ、所定の伸縮状態で、放熱管(2)に固定されている、ことを特徴とするエンジンの流体加熱装置。
  2. 請求項1に記載されたエンジンの流体加熱装置において、
    IHコイル(3)の電線(4)の表面は、電線(4)の変形に追従して変形する電気絶縁体(4a)で覆われている、ことを特徴とするエンジンの流体加熱装置。
  3. 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装置において、
    IHコイル(3)は、放熱管(2)の直管部(2a)に取り付けられている、ことを特徴とするエンジンの流体加熱装置。
  4. 請求項1から請求項3のいずれかに記載されたエンジンの流体加熱装置において、
    IHコイル(3)は、放熱管(2)の湾曲管部(2b)に取り付けられている、ことを特徴とするエンジンの流体加熱装置。
  5. 請求項1から請求項4のいずれかに記載されたエンジンの流体加熱装置において、
    IHコイル(3)は、放熱管(2)の複数箇所に取り付けられている、ことを特徴とするエンジンの流体加熱装置。
  6. 請求項1から請求項5のいずれかに記載されたエンジンの流体加熱装置において、
    放熱管(2)の内部を通過する流体(1)は、ブローバイガス(5)、オイルセパレータ(6)からのドレインオイル(7)、燃料のいずれかである、ことを特徴とするエンジンの流体加熱装置。
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