JP2685170B2 - Heating equipment - Google Patents

Heating equipment

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JP2685170B2
JP2685170B2 JP60247605A JP24760585A JP2685170B2 JP 2685170 B2 JP2685170 B2 JP 2685170B2 JP 60247605 A JP60247605 A JP 60247605A JP 24760585 A JP24760585 A JP 24760585A JP 2685170 B2 JP2685170 B2 JP 2685170B2
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JP
Japan
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heat
frame
housing
heat dissipation
opening
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JP60247605A
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JPS62107261A (en
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秀隆 林
昭夫 奈良
誠 堀
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Denso Corp
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Denso Corp
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は加熱装置に関するものである。 〔従来の技術〕 従来この種の加熱装置としては、例えば特開昭56-160
786号公報に記載されたものがある。これは、正の抵抗
温度係数を有する板状のセラミック発熱体と通路部を有
する放熱ブロックとを組合せて、これらを熱的に結合し
て一体化し、この一体化された放熱部を金属よりなる枠
状のハウジング内に固定した構造である。 〔発明が解決しようとする課題〕 しかし、上記従来例によれば、放熱部とハウジングと
の固定構造に関して開示されていない。 本発明は、複数の発熱体と複数の放熱ブロックとを組
み合わせた放熱部をハウジングに固定する際、発熱体と
放熱ブロックとの確実な押圧、固定ならびに複数である
が故に生ずる発熱体と放熱ブロックの脱落を防止できる
加熱装置を提供しようとするものである。 〔発明が解決するための手段〕 そこで、本発明は、上記の点に鑑み、互いに平行配置
され、且つ通電により発熱する複数の板状の発熱体と、
少なくとも前記複数の発熱体の平行配置間に配置され、
且つ被加熱媒体を通過させる通路部を有した複数の放熱
ブロックとからなる略四角形状の放熱部と、前記板状の
発熱体の前記平行方向と交差する方向に伸びて前記複数
の板状の発熱体及び前記複数の放熱ブロックを横断する
態様の、互いに対向した複数の縦枠部分と、該縦枠部分
を連結する、互いに対向した複数の横枠部分とを有し、
前記複数の横枠部分の少なくとも一部には、断面形状が
L字形状となるように側壁面が設けられるとともに、前
記放熱部の一部が露出するように、前記縦枠部分および
前記横枠部分により囲まれた前記放熱部よりも小なる開
口面積を有する貫通開口部を有した略四角形状の枠部
と、一端に、前記放熱部を支持する支持部が設けられる
ことにより、前記放熱部よりも小なる開口面積となし、
他端が前記放熱部よりも大なる開口面積を有する貫通開
口部が設けられる枠状且つ略四角形状のハウジングと、
前記ハウジングの前記貫通開口部の他端側に配置された
前記枠部の前記側壁面を介して、前記放熱部を前記発熱
体の平行方向と交差する一方向の押圧により前記枠体が
前記ハウジングに固定されることによって、前記放熱部
を前記枠部と前記ハウジングの前記支持部との間に保持
させる固定手段と、を具備したという技術的手段を採用
するものである。 〔発明の作用・効果〕 本発明においては、上述したように、枠部の互いに対
向する複数の横枠部分の少なくとも一部に設けられる側
壁面を介して、複数の板状発熱体及び複数の放熱ブロッ
クを、発熱体の平行方向と交差する方向に押圧すること
により、枠体をハウジングに固定させ、この枠体の固定
により、放熱部を枠部とハウジングの支持部との間に保
持することができる。 また、この時、発熱体及び前記複数の放熱ブロックと
の熱的接触も同時に確保することができる。 さらに、発熱体の平行方向と交差する一方向より押圧
することにより、ハウジングに枠体を固定し、このハウ
ジングに固定された枠体とハウジングの支持部との間で
板状発熱体及び複数の放熱ブロックからなる放熱部を保
持しているので、たとえ外部の振動を受けたとしても、
放熱部自信の共振を防止することができ、そのため、共
振による発熱体や放熱ブロックの変形を防止することが
できる。 さらに、枠部の横枠部分及び縦枠部分によって、囲ま
れた貫通開口部が放熱部よりも小なる開口面積を有して
いるので、枠部から複数の発熱体と複数の放熱ブロック
との組合せからなる放熱部をハウジング内に確実に保持
することができる。 〔実施例〕 以下本発明を図に示す実施例に基づいて詳細に説明す
る。第1図(a)は本発明の一実施例であるディーゼル
機関用吸気加熱装置の構成を示す正面図で、第1図
(b)は第1図(a)のA-A断面図、第1図(c)は第
1図(a)のB-B断面図である。これら図において、1
は厚さ2mmの矩形平板状に形成された4枚のPTC素子で2
枚づつ1組にして2列に互に平行配列されている。該PT
C素子1は通電により発熱するものであり、チタン酸バ
リウム(BaTiO3)系セラミック焼結体等の温度の上昇と
ともにその電気抵抗が著しく増大する正の温度抵抗係数
を有する材料により構成されている。 2は平面矩形形態の放熱ブロックで、上記複数のPTC
素子1の平行配置間に配置され、該放熱ブロック2は、
銅又はアルミニウムからなる蛇行状の放熱フィン2aと、
該放熱フィン2aの両側の屈曲端部に半田付接合された銅
又はアルミニウムからなる平板状のブレート2bとから構
成されている。この半田付接合により放熱ブロックはPT
C素子1と熱的に結合することになる。 放熱ブロック2の放熱フィン2aの蛇行部の間には被加
熱媒体としての吸気を通過させる通路部が図示の如く形
成してある。なお、放熱ブロック2の放熱フィン2aの表
面には、第1図(c)に示す如く、吸気流れ方向Aに対
して垂直方向に切り起こしたルーバ2'aが設けてあり、
熱伝導面積が増大するように構成してある。上記放熱ブ
ロック2は3列配置してあって、その3列配置の両側に
上記PTC素子1が配置してある。そして、該PTC素子1の
両外側には各1列の放熱ブロック2が配置してある。な
お、PTC素子1の両外側に配置された放熱ブロック2の
プレート2bとPTC素子1との間に位置するようにして、
熱及び電気伝導性弾性体であるグラファイトフィラー層
1aが該PTC素子1の表面に焼付け形成してある(図4参
照)。 ここにおいて、第1図(a)から明らかなように、二
つのPTC素子1の対向間に配置された3列の内側放熱ブ
ロック2と、該PTC素子1の反対側の1列の外側放熱ブ
ロック2との通路部開口面積の関係は、内側放熱ブロッ
ク2の複数の通路部の総開口面積は各外側放熱ブロック
2の複数の通路部の各総開口面積よりも大きく設定され
ている。これは、第1図(a)から理解されるように、
内側放熱ブロック2と外側放熱ブロック2における各放
熱フィン2aの屈曲幅寸法は略同じであって、しかも内側
放熱ブロック2の放熱フィン2aの累計屈曲幅が外側放熱
ブロック2の放熱フィン2aの屈曲幅よりも寸法的に大き
く設定されているためである。因みに、内側放熱ブロッ
ク2の放熱フィン2aの累計屈曲幅は外側放熱ブロック2
の放熱フィン2aの屈曲幅の約3倍程度となっている。 3はPPS等の耐熱性樹脂又はセラミックからなるケー
スである。このケース3は、第1図(b)及び第1図
(c)に示すように、平面長方形の箱体の一側面を取り
除いた形状を有する下枠部である下ケース3aと、枠部の
横枠部分の少なくとも一部に断面形状がL字形状となる
ように側壁面である側面3'bが設けられたカバー3bとを
組み合わせた箱状形状をなしている。 又、該ケース3の内、第1図(a)における紙面と平
行な面は、PTC素子1の平行配置方向と交差する方向に
伸びて丁度、PTC素子1及び放熱ブロック2を横断する
態様の、互いに対向した複数、本実施例では3本の縦枠
部分と、該縦枠部分の丁度両端を連結する、互いに対向
した複数、本実施例では2本の横枠部分とにより、この
横枠部分と縦枠部分により囲まれた貫通開口部3aを有し
た略四角形状の枠状の形状を有している。尚、この貫通
開口部3cは、PTC素子1及び放熱ブロック2よりなる放
熱部よりも小なる開口面積を有し、放熱ブロック2に形
成された通路部を開放している。なお、放熱部は第1図
(a)から明らかなように、平面略四角形状である。 4はアルミニウム製のハウジングであり、貫通開口部
4cを有した略四角形状且つ枠状の形状を有している。該
ハウジング4の内側には上記ケース3が収納され、ハウ
ジング4の一側面4aとケース3のカバー3bの側面3'bと
の間に形成された空間4b内には、広がる方向に復元力が
付与されたハウジング4と上記ケース3(枠部)との固
定手段としてのU字状のバネ5が配置されている。該バ
ネ5の復元力によって、枠体であるケース3bの側面3'b
を介してPTC素子1及び放熱ブロック2を一括して押圧
し、ケース3bをハウジング4に固定している。また、ケ
ース3bの側面3'bの対向する下ケース3aの端面3'aもま
た、PTC素子1及び放熱ブロック2を介して押圧される
ことにより、下ケース3bもまたハウジング4に固定され
ることとなる。 そしてこれらバネ5の復元力によって、ケース3b及び
下ケース3aがハウジング4に固定させることによって、
PTC素子1及び放熱ブロック2もまた、ケース3b及び下
ケース3a内に保持されることとなる。 さらに、この時、ケース3bの横枠部分と縦枠部分とに
よって囲まれた貫通開口部3cが放熱部よりも小なる開口
面積を有しているので、該横枠部分3b'及び縦枠部分
(第1図(a)における中心部の縦枠部分を含む)によ
って、複数のPTC素子1及び複数の放熱ブロック2が抜
け出て脱落することを防止している。さらに、放熱部
は、PTC素子1の平行方向と交差する一方向より押圧し
てカバー3とハウジングの支持部4eとの間に保持されて
いるので、外部からの振動による放熱部の共振を防止し
ている。 上記3列配置の内側放熱ブロック2の内の一つの伝熱
プレート2bからは下ケース3aの図示しない切欠きを通し
てプラス側ターミナル2cが引き出されている。該ターミ
ナル2cは下ケース3aの枠部3dの側面に沿って屈曲され、
該ターミナル2cは該屈曲部にてボルト6a及びナット6bに
より上記枠部3d及びインシュレータリング6cを介してハ
ウジング4に電気的に絶縁固定されている。なお、この
結果、下ケース3aはその枠部3dを介してハウジング4に
固定させることになる。 又、1列配置の外側放熱ブロック2の最外側の伝熱プ
レート2bからは、上記ターミナル2cと反対方向に位置し
た各々マイナス側ターミナル2dが下ケース3aの外側に引
き出されている。該ターミナル2dは下ケース3aの棚部3e
上に載置され、小ネジ7を介してハウジング4に固定さ
れ、ハウジング4に電気的に接続されている。 8はカバー3bをハウジング4に固定するための固定手
段としてのクリップであり、該クリップ8は第1図
(a)及び第1図(c)から明白なように上ケース3bの
凸部3fをハウジング4の支持部4d上に載置した状態で該
凸部3fの上部から嵌着してある。このクリップ8により
ケース3は第1図(a)の押圧方向である紙面方向のみ
に移動可能に固定される。 このように、カバー3bをハウジング4に固定すること
により、上記放熱部はハウジング4の支持部4eと該カバ
ー3bとの間で保持されることになり、この結果、放熱部
がその被加熱媒体通過方向に動いて、ハウジング4から
脱落しないようになっている。従って、カバー3bは放熱
部の動きを規制する枠部の一部を構成している。 第3図は、上記構成からなる吸気加熱装置10をディー
ゼルエンジンの吸気系に取り付けた状態を示すものであ
る。加熱装置10のハウジング4は、エンジン11とエアク
リーナ12との間のインテークマニホールド部13を、該加
熱装置10の放熱部が横断する状態、即ち吸気流れ方向が
第1図(c)の矢印A方向と一致するように取り付けら
れ、吸気が温められるよう構成されている。なお、図
中、14はエンジンのピストン、15はシリンダ室、16は吸
排気弁、17は燃料噴射ノズルである。 次に、作動について説明する。図示しないバッテリー
より供給された電流はプラス側ターミナル2cに入り、内
側放熱ブロック2を通してPTC素子1を厚さ方向に流
れ、外側放熱ブロック2を経てマイナス側ターミナル2d
に致り、小ネジ7を介してハウジング4にアースされ
る。 以上の経路を介して電流が流れてPTC素子1が発熱
し、この熱は放熱ブロック2に伝導される。一方、吸気
は放熱フィン2aの間に形成された通路部を流れて熱を受
けて温められる。 ここで、本実施例においては、上述の構成を具備して
いるから、次に説明する作用を有している。即ち、 放熱部が、耐熱性樹脂又はセラミックよりなるケース
3を介して金属ハウジング4に固定されているから、放
熱部の熱がハウジング4に伝達するのをケース3遮断す
ることができ、放熱部の熱を吸気に効果的に伝達するこ
とが可能となる。 放熱部の内側放熱ブロック2に設けられたターミナル
2cの自由端をハウジング4の内壁に沿って略U字状に屈
曲し、該自由端をハウジング4の内壁に固定したから、
該ターミナル2cの屈曲形状により該ターミナル2cにバネ
性を付与することができ、ターミナル2cを確実にハウジ
ング4に固定できるとともに、該バネ性によりハウジン
グ4内に放熱部を保持できる。 内側放熱ブロック2の複数の通路部の総開口面積を各
外側放熱ブロック2の複数の通路部の各総開口面積に比
較して大きく設定したため、該内側放熱ブロック2の通
路部に対する吸気の通過量が多くなる。この結果、PTC
素子1が発する熱は効果的に内側放熱ブロック2を介し
て吸気に伝達されるため、該PTC素子1が自己制御温度
に達することがなく、PTC素子1の発熱性が阻害される
ことはない。即ち、一般的に通路における流体の流量分
布はその通路の中心が多く端に近づくほど少なくなる山
状の分布となる。このため、本実施例の加熱装置におい
て、その加熱部の中心部、換言すれば内側放熱ブロック
2に多くの吸気が流れるようにすれば、内側放熱ブロッ
ク2が効率よく放熱するため、PTC素子1の発熱効率が
向上する。 放熱部をハウジング4の支持部4eとカバー3bとの間で
保持しているから、放熱部がハウジング4の内側から外
側へ飛び出すのを回避することができる。第4図にエン
ジンクランキング前の吸気予熱特性について示す。従来
の金属線を用いた吸気加熱装置においては約14秒程度の
予熱時間(エンジンクランキング前の装置への通電時
間)を必要としたが、本実施例の装置ではPTC素子1の
温度立ち上がり特性が早いため、3〜5秒の予熱時間で
済むことがわかる。 なお、このとき室温は−25℃、電源電圧は24Vであ
り、予熱時間を短縮するためには、電流を大きくする必
要があり、本実施例ではリレー容量等を考慮して150Aと
なるようにPTC素子1の抵抗を調整している。 第5図はエンジンクランキング後の吸気加熱時(アフ
ターヒート時)を含めた熱効率を示す特性図である。な
お、ここで熱効率とは実際に消費された電力に対し空気
の昇温に使われた熱量の割合で表したものである。第5
図に示す如く、金属線装置に比べて本実施例の装置は初
期の立ち上がり時の効率、定常状態での効率の何れにお
いても優れている。これはPTC素子1を使用することに
より、即熱性に優れるとともに該素子自体が比較的低温
度で吸気加熱を行うため、ヒートロスが少ないためであ
る。 第6図は装置の熱効率測定に用いた測定ベンチを示す
もので、温風路20の膨脹部20aには吸気加熱装置10が配
設され、該装置10の下流40cmの位置が温度測定点であ
る。なお、21は送風用ブロア、22、23は圧力損失側定用
及び流量測定用マノメータであり、24、25は装置及びブ
ロア駆動用の直流及び交流電源である。 本発明は上記の実施例に限定されず、以下の如く種々
の変形が可能である。 (1)グラファイトフィラー層1aは伝熱プレート2bの表
面あるいはPTC素子1の表面の凹凸による熱及び電気的
接触不良を改善するものであるから、伝熱プレート2bの
屈曲部、即ち押圧面にのみ設けてもよいし、又PTC素子
1及び伝熱プレート2bの両方に設けてもよい。 (2)グラファイトフィラー層1aに代えて、カーボン又
は金属の粉体や繊維を分散複合化させた耐熱性ゴム材の
シート等を採用しても勿論よい。 (3)放熱ブロック2の蛇行状のフィン2aに代えてハニ
カム状の金属製フィン、多孔質金属製のフィンを用いて
もよい。 (4)中間部放熱ブロック2は3列に組み合わせて互い
に押圧するように構成したが、押圧だけではなく伝熱プ
レート2bの押圧面間で半田付接合してもよく、又3列の
放熱ブロックを一体の1つの放熱ブロックで構成しても
勿論よい。 (5)放熱ブロック2とPTC素子1とをバネ5で押圧す
る構成に代えてケース3にネジ止めする等の方法により
固定、押圧してもよい。 (6)放熱フィン2aに設けたルーバ2'aな省略してもよ
い。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a heating device. [Prior Art] Conventional heating devices of this type include, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 56-160.
Some are described in Japanese Patent No. 786. This is a combination of a plate-shaped ceramic heating element having a positive resistance temperature coefficient and a heat radiation block having a passage portion, which are thermally coupled and integrated, and the integrated heat radiation portion is made of metal. The structure is fixed inside a frame-shaped housing. [Problems to be Solved by the Invention] However, according to the above-mentioned conventional example, there is no disclosure regarding the fixing structure of the heat radiating portion and the housing. According to the present invention, when fixing a heat radiating portion, which is a combination of a plurality of heat generating elements and a plurality of heat radiating blocks, to a housing, the heat generating elements and the heat radiating blocks are surely pressed and fixed, and the plurality of heat generating elements and heat radiating blocks are generated. An object of the present invention is to provide a heating device capable of preventing the falling of the metal. [Means for Solving the Invention] Therefore, in view of the above points, the present invention has a plurality of plate-shaped heating elements that are arranged in parallel with each other and generate heat by energization,
Disposed at least between the parallel arrangements of the plurality of heating elements,
Further, a substantially quadrangular radiating portion consisting of a plurality of radiating blocks having a passage portion through which the medium to be heated is passed, and the plurality of platy members extending in a direction intersecting the parallel direction of the platy heating element. A plurality of vertical frame portions facing each other in a manner of traversing the heating element and the plurality of heat dissipation blocks, and a plurality of horizontal frame portions facing each other connecting the vertical frame portions,
At least a part of the plurality of horizontal frame portions is provided with a side wall surface having an L-shaped cross-section, and the vertical frame portion and the horizontal frame portion are exposed so that a part of the heat dissipation portion is exposed. The heat dissipation portion is provided by providing a substantially rectangular frame portion having a through opening having an opening area smaller than that of the heat dissipation portion surrounded by a portion and a support portion supporting the heat dissipation portion at one end. No smaller opening area,
A frame-shaped and substantially rectangular housing in which the other end is provided with a through opening having an opening area larger than that of the heat dissipation portion;
Through the side wall surface of the frame portion arranged on the other end side of the through opening portion of the housing, the heat radiation portion is pressed in one direction intersecting the parallel direction of the heat generating body to move the frame body to the housing. And a fixing means for holding the heat dissipation portion between the frame portion and the support portion of the housing by being fixed to the. [Operations and Effects of the Invention] In the present invention, as described above, the plurality of plate-shaped heating elements and the plurality of plate-shaped heating elements are provided via the side wall surfaces provided on at least a part of the plurality of horizontal frame portions facing each other of the frame portion. The frame block is fixed to the housing by pressing the heat dissipation block in a direction that intersects the parallel direction of the heating element, and the fixing part fixes the heat dissipation part between the frame part and the support part of the housing. be able to. At this time, thermal contact with the heating element and the plurality of heat radiation blocks can be secured at the same time. Further, the frame body is fixed to the housing by pressing from one direction intersecting the parallel direction of the heat generating body, and the plate-shaped heat generating body and the plurality of plate-shaped heat generating bodies are provided between the frame body fixed to the housing and the support portion of the housing. Since it holds the heat dissipation part consisting of a heat dissipation block, even if it receives external vibration,
It is possible to prevent the resonance of the heat radiating portion, and therefore to prevent deformation of the heating element and the heat radiating block due to the resonance. Further, since the through opening surrounded by the horizontal frame part and the vertical frame part of the frame part has an opening area smaller than that of the heat dissipation part, a plurality of heating elements and a plurality of heat dissipation blocks are provided from the frame part. It is possible to securely hold the combined heat radiation portion in the housing. [Examples] The present invention will be described in detail below based on examples shown in the drawings. 1 (a) is a front view showing the structure of an intake air heating device for a diesel engine according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1 (b) is a sectional view taken along the line AA in FIG. 1 (a). (C) is a BB sectional view of FIG. 1 (a). In these figures, 1
Is 4 PTC elements formed in a rectangular flat plate with a thickness of 2 mm.
Two sheets are arranged in parallel with each other as one set. The PT
The C element 1 generates heat when energized, and is made of a material having a positive temperature resistance coefficient such that the electric resistance of the barium titanate (BaTiO 3 ) ceramic sintered body increases remarkably as the temperature rises. . Reference numeral 2 is a heat dissipation block having a rectangular shape in a plane, and includes the above plurality of PTCs.
Arranged between the parallel arrangements of the elements 1, the heat dissipation block 2 is
A meandering radiation fin 2a made of copper or aluminum,
The radiating fin 2a is composed of a flat plate-shaped plate 2b made of copper or aluminum that is soldered to the bent ends on both sides. With this solder joint, the heat dissipation block is PT
It will be thermally coupled to the C element 1. A passage is formed between the meandering portions of the heat radiating fins 2a of the heat radiating block 2 for allowing intake air as a medium to be heated to pass therethrough. As shown in FIG. 1 (c), a louver 2'a cut and raised in a direction perpendicular to the intake air flow direction A is provided on the surface of the heat dissipation fin 2a of the heat dissipation block 2.
The heat transfer area is increased. The heat dissipation blocks 2 are arranged in three rows, and the PTC elements 1 are arranged on both sides of the three rows arrangement. Further, one row of heat dissipation blocks 2 are arranged on both outer sides of the PTC element 1. It should be noted that it is positioned between the PTC element 1 and the plate 2b of the heat dissipation block 2 arranged on both outer sides of the PTC element 1,
Graphite filler layer, which is a thermally and electrically conductive elastic body
1a is formed on the surface of the PTC element 1 by baking (see FIG. 4). Here, as is apparent from FIG. 1 (a), three rows of inner heat dissipation blocks 2 arranged between two PTC elements 1 facing each other, and one row of outer heat dissipation blocks on the opposite side of the PTC elements 1. Regarding the relationship of the passage opening area with respect to 2, the total opening area of the plurality of passage portions of the inner heat dissipation block 2 is set to be larger than the total opening area of the plurality of passage portions of each outer heat dissipation block 2. This can be understood from FIG. 1 (a),
The radiating fins 2a of the inner radiating block 2 and the outer radiating block 2 have substantially the same bending width dimension, and the cumulative radiating width of the radiating fins 2a of the inner radiating block 2 is the bending width of the radiating fins 2a of the outer radiating block 2. This is because the size is set larger than that. Incidentally, the cumulative bending width of the heat dissipation fins 2a of the inner heat dissipation block 2 is the outer heat dissipation block 2
It is about three times the bending width of the radiation fin 2a. 3 is a case made of heat-resistant resin such as PPS or ceramic. As shown in FIGS. 1 (b) and 1 (c), the case 3 includes a lower case 3a, which is a lower frame portion having a shape obtained by removing one side surface of a box having a planar rectangular shape, and a frame portion. It has a box-like shape in which at least a part of the lateral frame portion is combined with a cover 3b provided with side surfaces 3'b which are side wall surfaces so that the cross-sectional shape is L-shaped. Further, in the case 3, a plane parallel to the paper surface in FIG. 1A extends in a direction intersecting the parallel arrangement direction of the PTC element 1 and just crosses the PTC element 1 and the heat radiation block 2. , A plurality of vertical frame portions facing each other, and three vertical frame portions in this embodiment, and a plurality of horizontal frame portions facing each other that connect just both ends of the vertical frame portion, two horizontal frame portions in the present embodiment, It has a substantially quadrangular frame shape having a through opening 3a surrounded by a portion and a vertical frame portion. The through opening 3c has an opening area smaller than that of the heat radiating portion composed of the PTC element 1 and the heat radiating block 2, and opens the passage portion formed in the heat radiating block 2. The heat radiating portion has a substantially rectangular shape in plan view, as is clear from FIG. 1 (a). 4 is an aluminum housing with a through opening
It has a substantially rectangular and frame-like shape with 4c. The case 3 is housed inside the housing 4, and a restoring force in the expanding direction is provided in the space 4b formed between the one side surface 4a of the housing 4 and the side surface 3'b of the cover 3b of the case 3. A U-shaped spring 5 as a fixing means for fixing the provided housing 4 and the case 3 (frame portion) is arranged. Due to the restoring force of the spring 5, the side surface 3'b of the case 3b which is the frame body
The PTC element 1 and the heat radiating block 2 are pressed together via the to fix the case 3b to the housing 4. Further, the end surface 3'a of the lower case 3a facing the side surface 3'b of the case 3b is also pressed through the PTC element 1 and the heat dissipation block 2, so that the lower case 3b is also fixed to the housing 4. It will be. Then, the case 3b and the lower case 3a are fixed to the housing 4 by the restoring force of these springs 5,
The PTC element 1 and the heat dissipation block 2 are also held in the case 3b and the lower case 3a. Further, at this time, since the through opening 3c surrounded by the horizontal frame portion and the vertical frame portion of the case 3b has an opening area smaller than that of the heat dissipation portion, the horizontal frame portion 3b 'and the vertical frame portion (Including the vertical frame portion at the center in FIG. 1A) prevents the plurality of PTC elements 1 and the plurality of heat dissipation blocks 2 from slipping out. Furthermore, since the heat dissipation portion is pressed from one direction intersecting the parallel direction of the PTC element 1 and held between the cover 3 and the housing support portion 4e, resonance of the heat dissipation portion due to external vibration is prevented. doing. The positive side terminal 2c is pulled out from one of the heat transfer plates 2b in the inner heat dissipation block 2 arranged in the above three rows through a not-shown notch in the lower case 3a. The terminal 2c is bent along the side surface of the frame portion 3d of the lower case 3a,
The terminal 2c is electrically insulated and fixed to the housing 4 at the bent portion by the bolt 6a and the nut 6b via the frame portion 3d and the insulator ring 6c. As a result, the lower case 3a is fixed to the housing 4 via the frame portion 3d. Further, from the outermost heat transfer plate 2b of the outer heat radiating block 2 arranged in one row, the negative side terminals 2d located in the opposite direction to the terminal 2c are drawn out to the outside of the lower case 3a. The terminal 2d is a shelf 3e of the lower case 3a.
It is placed on the top, fixed to the housing 4 via machine screws 7, and electrically connected to the housing 4. Reference numeral 8 denotes a clip as a fixing means for fixing the cover 3b to the housing 4, and the clip 8 has a convex portion 3f of the upper case 3b as is apparent from FIGS. 1 (a) and 1 (c). The convex portion 3f is fitted from above on the supporting portion 4d of the housing 4 in a mounted state. The case 8 is fixed by the clip 8 so as to be movable only in the paper surface direction, which is the pressing direction in FIG. 1 (a). By fixing the cover 3b to the housing 4 in this manner, the heat radiating portion is held between the support portion 4e of the housing 4 and the cover 3b. As a result, the heat radiating portion is heated by the medium to be heated. It moves in the passing direction so as not to fall off the housing 4. Therefore, the cover 3b forms a part of the frame portion that restricts the movement of the heat dissipation portion. FIG. 3 shows a state in which the intake air heating device 10 having the above structure is attached to the intake system of a diesel engine. The housing 4 of the heating device 10 is in a state in which the heat radiating portion of the heating device 10 crosses the intake manifold portion 13 between the engine 11 and the air cleaner 12, that is, the intake flow direction is the direction of arrow A in FIG. 1 (c). It is attached so as to match with and is configured to heat the intake air. In the figure, 14 is an engine piston, 15 is a cylinder chamber, 16 is an intake / exhaust valve, and 17 is a fuel injection nozzle. Next, the operation will be described. The current supplied from the battery (not shown) enters the positive side terminal 2c, flows through the inner heat dissipation block 2 in the PTC element 1 in the thickness direction, and passes through the outer heat dissipation block 2 and the negative side terminal 2d.
And is grounded to the housing 4 via the small screw 7. An electric current flows through the above path to generate heat in the PTC element 1, and this heat is conducted to the heat dissipation block 2. On the other hand, the intake air flows through the passage portion formed between the radiation fins 2a and receives heat to be warmed. Here, since the present embodiment has the above-mentioned configuration, it has the operation described below. That is, since the heat radiating portion is fixed to the metal housing 4 through the case 3 made of heat resistant resin or ceramic, it is possible to block the heat of the heat radiating portion from being transferred to the housing 4, so that the heat radiating portion can be blocked. It becomes possible to effectively transfer the heat of to the intake air. Terminal provided on the heat dissipation block 2 inside the heat dissipation unit
Since the free end of 2c is bent into a substantially U shape along the inner wall of the housing 4 and the free end is fixed to the inner wall of the housing 4,
Due to the bent shape of the terminal 2c, a spring property can be imparted to the terminal 2c, the terminal 2c can be reliably fixed to the housing 4, and the heat dissipation portion can be held in the housing 4 due to the spring property. Since the total opening area of the plurality of passage portions of the inner heat dissipation block 2 is set to be larger than the total opening area of the plurality of passage portions of the outer heat dissipation block 2, the amount of intake air passing through the passage portion of the inner heat dissipation block 2 is set. Will increase. As a result, PTC
Since the heat generated by the element 1 is effectively transmitted to the intake air through the inner heat dissipation block 2, the PTC element 1 does not reach the self-control temperature and the heat generation of the PTC element 1 is not hindered. . That is, in general, the flow rate distribution of the fluid in the passage has a mountain-like distribution in which the center of the passage increases as the center approaches the end. For this reason, in the heating device of the present embodiment, if a large amount of intake air is made to flow to the central portion of the heating portion, in other words, the inner heat radiating block 2, the inner heat radiating block 2 radiates heat efficiently, so that the PTC element 1 The heat generation efficiency of is improved. Since the heat dissipation part is held between the support part 4e of the housing 4 and the cover 3b, it is possible to prevent the heat dissipation part from jumping out from the inside of the housing 4 to the outside. FIG. 4 shows the intake air preheating characteristics before engine cranking. A conventional intake air heating device using a metal wire required a preheating time of about 14 seconds (energization time to the device before engine cranking), but in the device of this embodiment, the temperature rising characteristic of the PTC element 1 is increased. It can be seen that the preheating time of 3 to 5 seconds is sufficient because the heating is fast. At this time, the room temperature is −25 ° C., the power supply voltage is 24 V, and it is necessary to increase the current in order to shorten the preheating time. The resistance of PTC element 1 is adjusted. FIG. 5 is a characteristic diagram showing thermal efficiency including intake air heating (after heating) after engine cranking. Here, the thermal efficiency is represented by the ratio of the amount of heat used to raise the temperature of air to the actually consumed electric power. Fifth
As shown in the figure, the device of this embodiment is superior to the metal wire device in both the efficiency at the initial startup and the efficiency in the steady state. This is because when the PTC element 1 is used, it has excellent immediate heating properties and the element itself performs intake air heating at a relatively low temperature, so that heat loss is small. FIG. 6 shows a measuring bench used for measuring the thermal efficiency of the device. An intake heating device 10 is installed in the expansion section 20a of the hot air passage 20, and a position 40 cm downstream of the device 10 is the temperature measuring point. is there. Reference numeral 21 is a blower for blowing air, 22 and 23 are manometers for measuring pressure loss side and flow rate, and 24 and 25 are DC and AC power supplies for driving the device and the blower. The present invention is not limited to the above embodiment, but various modifications can be made as follows. (1) The graphite filler layer 1a is intended to improve heat and electrical contact failure due to unevenness of the surface of the heat transfer plate 2b or the surface of the PTC element 1, so that only the bent portion of the heat transfer plate 2b, that is, the pressing surface. It may be provided, or may be provided on both the PTC element 1 and the heat transfer plate 2b. (2) Instead of the graphite filler layer 1a, it is of course possible to employ a sheet of a heat resistant rubber material in which carbon or metal powder or fibers are dispersed and composited. (3) Instead of the meandering fins 2a of the heat dissipation block 2, a honeycomb-shaped metal fin or a porous metal fin may be used. (4) The intermediate heat dissipation blocks 2 are combined in three rows and pressed against each other, but instead of pressing, soldering may be performed between the pressing surfaces of the heat transfer plate 2b, or three rows of heat dissipation blocks may be used. It is needless to say that the heat radiation block may be formed of one integrated heat radiation block. (5) Instead of pressing the heat dissipation block 2 and the PTC element 1 with the spring 5, they may be fixed and pressed by a method such as screwing to the case 3. (6) The louver 2'a provided on the radiation fin 2a may be omitted.

【図面の簡単な説明】 第1図(a)は本発明の一実施例を示す正面図、第1図
(b)は第1図(a)のA-A断面図、第1図(c)は第
1図(a)のB-B断面図、第2図は第1図(a)の放熱
ブロックを示す部分拡大図、第3図は加熱装置の取り付
け場所の一例を示す模式図、第4図は加熱装置の吸気加
熱特性を示す特性図、第5図は加熱装置の吸気加熱特性
を示す特性図、第6図は測定ベンチの構成を示す模式図
である。 1……PTC素子、1a……グラファイトシート層、2……
放熱ブロック、2a……放熱フィン、2b……伝熱プレー
ト、3……ケース、3a……下ケース、3b……カバー、3f
……凸部、4……ハウジング、4c……開口部、8……ク
リップ。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 (a) is a front view showing an embodiment of the present invention, FIG. 1 (b) is a sectional view taken along the line AA of FIG. 1 (a), and FIG. 1 (c) is FIG. 1 (a) is a sectional view taken along the line BB, FIG. 2 is a partially enlarged view showing the heat dissipation block of FIG. 1 (a), FIG. 3 is a schematic view showing an example of a mounting location of a heating device, and FIG. FIG. 5 is a characteristic diagram showing an intake air heating characteristic of the heating device, FIG. 5 is a characteristic diagram showing an intake air heating characteristic of the heating device, and FIG. 6 is a schematic diagram showing a configuration of a measurement bench. 1 ... PTC element, 1a ... graphite sheet layer, 2 ...
Heat dissipation block, 2a ... Heat dissipation fin, 2b ... Heat transfer plate, 3 ... Case, 3a ... Lower case, 3b ... Cover, 3f
…… Convex part, 4 …… Housing, 4c …… Opening part, 8 …… Clip.

フロントページの続き (72)発明者 堀 誠 刈谷市昭和町1丁目1番地 日本電装株 式会社内 (56)参考文献 特開 昭53−92933(JP,A) 実開 昭57−126194(JP,U) 実開 昭57−79333(JP,U)Continuation of front page    (72) Inventor Makoto Hori               1-1 1-1 Showacho, Kariya City Nippondenso Co., Ltd.               In the formula company                (56) References JP-A-53-92933 (JP, A)                 Actual exploitation Sho 57-126194 (JP, U)                 Actual exploitation Sho 57-79333 (JP, U)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 1.互いに平行配置され、且つ通電により発熱する複数
の板状の発熱体と、少なくとも前記複数の発熱体の平行
配置間に配置され、且つ被加熱媒体を通過させる通路部
を有した複数の放熱ブロックとからなる略四角形状の放
熱部と、 前記板状の発熱体の前記平行方向と交差する方向に伸び
て前記複数の板状の発熱体及び前記複数の放熱ブロック
を横断する態様の、互いに対向した複数の縦枠部分と、
該縦枠部分を連結する、互いに対向した複数の横枠部分
とを有し、前記複数の横枠部分の少なくとも一部には、
断面形状がL字形状となるように側壁面が設けられると
ともに、前記放熱部の一部が露出するように、前記縦枠
部分および前記横枠部分により囲まれた前記放熱部より
も小なる開口面積を有する貫通開口部を有した略四角形
状の枠部と、 一端に、前記放熱部を支持する支持部が設けられること
により、前記放熱部よりも小なる開口面積となし、他端
が前記放熱部よりも大なる開口面積を有する貫通開口部
が設けられる枠状且つ略四角形状のハウジングと、 前記ハウジングの前記貫通開口部の他端側に配置された
前記枠部の前記側壁面を介して、前記放熱部を前記発熱
体の平行方向と交差する一方向の押圧により前記枠体が
前記ハウジングに固定されることによって、前記放熱部
を前記枠部と前記ハウジングの前記支持部との間に保持
させる固定手段と、 からなることを特徴とする加熱装置。 2.前記板状の発熱体の前記平行方向と交差する方向に
伸びて前記複数の板状の発熱体及び前記複数の放熱ブロ
ックを横断する態様の、互いに対向した複数の縦枠部分
と、該縦枠部分を連結する、互いに対向した複数の横枠
部分とを有し、且つ前記放熱部の一部が露出するよう
に、前記縦枠部分および前記横枠部分により囲まれた前
記放熱部よりも小なる開口面積を有する貫通開口部を有
した略四角形状の下枠部と、前記枠部とによって箱状形
状をなし、該箱状形状の内部において、前記放熱部を囲
むとともに、前記固定手段によって、前記放熱部を取り
囲む前記枠部および前記下枠部が前記ハウジングの前記
支持部に固定されていることを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載の加熱装置。 3.前記固定手段は、前記枠部の前記側壁面と前記ハウ
ジングの貫通開口部の内壁との間に設けられるととも
に、広がる方向に復元力が付与されたU字状のバネ部材
であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の加
熱装置。 4.前記固定手段は、前記枠部の前記一方の横枠部分に
設けられた凸部が前記ハウジングのバネ部材を介して、
前記枠部が押圧方向に移動可能に固定されているととも
に、前記枠部の側壁面と前記ハウジングの貫通開口部の
内壁との間に設けられ、広がる方向に復元力が付与され
たU字状のバネ部材であることを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載の加熱装置。
(57) [Claims] A plurality of plate-shaped heating elements that are arranged in parallel with each other and generate heat when energized, and a plurality of heat radiation blocks that are arranged between at least the parallel arrangement of the plurality of heating elements and that have a passage portion through which a medium to be heated passes A substantially quadrangular heat dissipation part consisting of, and a mode that extends in a direction intersecting the parallel direction of the plate-shaped heat generating element and extends across the plurality of plate-shaped heat generating elements and the plurality of heat dissipation blocks, facing each other. Multiple vertical frame parts,
A plurality of horizontal frame portions facing each other, which connect the vertical frame portions, and at least a part of the plurality of horizontal frame portions,
The side wall surface is provided so as to have an L-shaped cross section, and the opening is smaller than the heat radiating portion surrounded by the vertical frame portion and the horizontal frame portion so that a part of the heat radiating portion is exposed. By providing a substantially quadrangular frame portion having a through opening having an area and a support portion for supporting the heat radiation portion at one end, the opening area becomes smaller than that of the heat radiation portion, and the other end is Through a frame-shaped and substantially rectangular housing provided with a through opening having an opening area larger than that of the heat radiating portion, and the side wall surface of the frame arranged on the other end side of the through opening of the housing. Between the frame portion and the supporting portion of the housing by fixing the frame body to the housing by pressing the heat radiation portion in one direction intersecting the parallel direction of the heating element. To hold Heating device comprising a constant section, in that it consists of. 2. A plurality of vertical frame portions facing each other in a mode that extends in a direction intersecting the parallel direction of the plate-shaped heat generating element and crosses the plurality of plate-shaped heat generating elements and the plurality of heat radiation blocks, and the vertical frame. A plurality of horizontal frame parts facing each other that connect the parts, and smaller than the heat dissipation part surrounded by the vertical frame part and the horizontal frame part so that a part of the heat dissipation part is exposed. Forming a box-like shape by the substantially rectangular lower frame portion having a through opening having an opening area and the frame portion, and enclosing the heat radiating portion inside the box-like shape, and by the fixing means. The heating device according to claim 1, wherein the frame portion and the lower frame portion surrounding the heat radiating portion are fixed to the support portion of the housing. 3. The fixing means is a U-shaped spring member that is provided between the side wall surface of the frame portion and the inner wall of the through opening of the housing and is provided with a restoring force in a spreading direction. The heating device according to claim 1. 4. In the fixing means, the convex portion provided on the one horizontal frame portion of the frame portion is provided with a spring member of the housing,
The U-shaped member is fixed between the side wall of the frame and the inner wall of the through-opening of the housing, while the frame is fixed movably in the pressing direction, and a restoring force is applied in the expanding direction. The heating device according to claim 1, wherein the heating device is a spring member.
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