JP2776745B2 - Heating equipment - Google Patents

Heating equipment

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JP2776745B2
JP2776745B2 JP6157292A JP15729294A JP2776745B2 JP 2776745 B2 JP2776745 B2 JP 2776745B2 JP 6157292 A JP6157292 A JP 6157292A JP 15729294 A JP15729294 A JP 15729294A JP 2776745 B2 JP2776745 B2 JP 2776745B2
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JP
Japan
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heat
block
radiation
blocks
fins
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JPH0778673A (en
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秀隆 林
昭夫 奈良
誠 堀
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Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Publication date
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  • Resistance Heating (AREA)
  • Direct Air Heating By Heater Or Combustion Gas (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【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。 【0002】 【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56−160786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
ク発熱体と複数の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体内に固定した構造であ
る。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な加熱装置を通路内に配置した際、通路内の空気流量分
布が中心部が多く、端に近づくほど少ない点に鑑み、そ
の流量分布に合わせて空気等の被加熱媒体を放熱ブロッ
クの通路部に通過させることが可能な加熱装置を提供し
ようとするものである。 【0004】 【課題を解決するための手段】本発明は、上記の点に鑑
み、通電により発熱し、且つ正の温度抵抗係数を有し、
又互いの一側面が対向配置された板状形状をなす複数の
発熱体と、前記複数の発熱体の対向間に配置され、蛇行
状に屈曲形成された放熱フィンと、該放熱フィンの両側
の屈曲端部に接合された伝熱プレートとからなり、且つ
被加熱媒体を通過させる複数の通路部が前記放熱フィン
の蛇行部の間に形成されている複数の第1の放熱ブロッ
クと、該第1の放熱ブロックとともに、前記複数の発熱
体の対向間の略全面に配置され、蛇行状に屈曲形成され
た放熱フィンと、前記第1の放熱ブロックの前記伝熱プ
レートと当接され、該放熱フィンの両側の屈曲端部に接
合される伝熱プレートとからなり、且つ被加熱媒体を通
過させる複数の通路部が前記放熱フィンの蛇行部の間に
形成されている前記第1の放熱ブロックにより挟持され
た第2の内側放熱ブロックと、前記複数の発熱体の前記
一側面と反対側の他側面の略全面に配置され、且つ被加
熱媒体を通過させる複数の通路部を有した外側放熱ブロ
ックと、前記内側放熱ブロック及び前記外側放熱ブロッ
クの前記通路部を矩形形状に開口するように、前記発熱
体と前記第1及び第2の内側放熱ブロックと前記外側放
熱ブロックとを収容する矩形形状を有するケースと、を
具備し、前記第1及び第2の内側放熱ブロックの前記ケ
ースにより開口された前記通路部の総開口面積が、前記
外側放熱ブロックの前記ケースにより開口された前記通
路部の総開口面積よりも大きく設定されていることを具
備したという技術的手段を採用するものである。 【0005】 【作用】本発明によれば、通路内の被加熱媒体の流量分
布が一般に中心部で多く端に近づくほど少ないという観
点に鑑み、板状の発熱体の間に配置した各内側放熱ブロ
ックのケースにより開口された通路部の総開口面積を各
外側放熱ブロックのケースにより開口された通路部の総
開口面積より大きくすることによって、内側放熱ブロッ
クに対する被加熱媒体の流量を多くすることができ、従
って発熱体の熱が放熱ブロックに籠もって正の温度抵抗
係数の特性であるが故に発熱効率が低下するということ
を抑制することができる。さらにまた、各々の放熱ブロ
ックが矩形形状に開口するように、矩形形状を有するケ
ース内に収容されているので、発熱体の側面の略全面に
おいて、放熱ブロックを配置することができる。そのた
め、発熱体と内側及び外側の放熱ブロックとの接触面積
を多くすることができるだけでなく、内側および外側放
熱ブロックの通路部を多くすることができる。そのた
め、放熱部の熱を、放熱ブロックの通路部を流れる被加
熱媒体に効果的に伝達させることができる。さらにま
た、本願発明においては、内側放熱ブロックを第1およ
び第2の内側放熱ブロックとし、第2の放熱ブロック
を、第1の放熱ブロックと伝熱プレートを介して挟持さ
れる構成とした。 そのため、単に、内側放熱ブロックの
開口面積を大きくしたのみでは、内側放熱ブロックの中
央部に籠もりやすい熱を、伝熱プレートによって、板状
の発熱体と平行方向における熱の均一化を達成できる加
熱装置を得ることができる。 【0006】 【発明の効果】従って、本発明においては、放熱部の熱
を、放熱ブロックの通路部を流れる被加熱媒体に効果的
に伝達することができ、該被加熱媒体の加熱効果を高め
ることができる。 【0007】 【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。図1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、図2は図1
のA−A断面図、図3は図1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列に配列さ
れている。該PTC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。 【0008】2は平面矩形形態の放熱ブロックで、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
のプレート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PTC素子1と熱的に結合するこ
とになる。 【0009】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、図3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、第1の放熱ブロック200のプレ
ート2bを介して第2の放熱ブロック210が挟持され
るように、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、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、熱及び電器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5参照)。 【0010】ここにおいて、図1から明らかなように、
2列の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、図1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。 【0011】3はPPS等の耐熱性樹脂又はセラミック
からなる矩形形状を有するケースであり、図2及び図3
に示すように、平面長方形の箱体の一側面を取り除いた
形状を有する下ケース3aと、断面L字型のカバー3b
とを組み合わせた箱状の形状である。又、該ケース3の
内、図1における紙面と垂直方向の面は、上記放熱ブロ
ックに形成された通路部を開放するように放熱巣の外周
囲とその中間部を架橋する中心部を残して矩形形状の
口3cが形成されていて全体として枠状の形状を有して
いる。 【0012】PTC素子1と放熱ブロック2とから構成
される放熱部は、上記ケース3内に収納されている。な
お、放熱部は図1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、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4
b内には、広がる方向に復元力が付与された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、ケ
ース3bの側面3’bを押圧し、該側面3’bと、これ
と対向する下ケース3aの端面3’aとの間でPTC素
子1及び放熱ブロック2を一括して押圧、固定してい
る。 【0013】ハウジング4の開口部4cの一端側には上
記放熱部を支持する支持部4eが形成されており、該支
持部4eに上記放熱部は上記ケース3を介して支持され
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に固定されることにな
る。 【0014】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。 【0015】8はカバー3bをハウジング4に固定する
ためのクリップであり、該クリップ8は図1及び図3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は図1の
紙面方向に対して垂直方向に固定されることとなる。
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との間で挟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対して動いてハウジング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規制手段を構成している。 【0016】図4は、上記構成からなる吸気加熱装置1
0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図3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。 【0017】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2
c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に到り、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PT
C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。 【0018】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で遮断
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。 【0019】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。 【0020】第1及び第2の内側放熱ブロック2のケ
ースにより開口された通路部の総開口面積を各外側放熱
ブロック2のケース3により開口された通路部の総開口
面積に比較して大きく設定した。また、矩形形状のケー
ス3内に放熱ブロック2を収容した。さらに、第2の内
側放熱ブロック210をプレート2bを介して第1の内
側放熱ブロック200によって挟持する構成とした。
のため、第1及び第2の内側放熱ブロック2の通路部に
対する吸気の通過量を多くすることができただけでな
く、PTC素子1の発熱を効率よく放熱ブロックに伝達
させることができる。この結果、PTC素子1が発する
熱は効果的に第1及び第2の内側放熱ブロック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
れることはなく、さらには、PTC素子1の発熱を効率
よく利用することができる。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
加熱装置おいて、その放熱部の中心部、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の発熱効率を向上させることができるものである。ま
た、矩形形状を有するケース内に、板状形状のPTC素
子1および放熱ブロック2を収容させたので、PTC素
子1の側面の略全面に放熱ブロック2を配置させること
ができた。そのため、PTC素子1と放熱ブロック2と
の接触面積を多くすることができるだけでなく、放熱ブ
ロック2の通路部を多くすることができた。そのため、
放熱部の熱を、放熱ブロックの通路部を流れる被加熱媒
体に効果的に伝達させることができる。さらにまた、第
2の内側放熱ブロック210をプレート2bを介して第
1の内側放熱ブロック200によって挟持する構成とし
た。 そのため、加熱装置の中心部に籠もりやすい熱を、
PTC素子1と平行方向に熱を均一化することができ、
PTC素子1の発熱を効率よく放熱ブロックに伝達させ
ることができる。 【0021】放熱部をハウジング4の支持部4eとカ
バー3bとの間に挟持したから、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。
図6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P
TC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。 【0022】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。図7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。図7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。 【0023】図8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、2
2、23は圧力損失測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。 【0024】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P
TC素子1及び伝熱プレート2bの両方に設けてもよ
い。 【0025】(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) 内側放熱ブロック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。 【0026】(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は省略しても
よい。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heating device. 2. Description of the Related Art A conventional heating device of this type is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-160786. This is achieved by combining a plate-shaped ceramic heating element having a positive temperature coefficient of resistance and a heat-dissipating block having a plurality of passages, thermally connecting them together, and integrating the heat-dissipating portion with a metal. It is a structure fixed inside the frame body made of. [0003] The present invention has been made in view of the fact that, when the above-described heating device is disposed in a passage, the air flow distribution in the passage is large at the center portion and is reduced toward the end. It is another object of the present invention to provide a heating device that allows a medium to be heated such as air to pass through a passage portion of a heat radiation block in accordance with the flow rate distribution. SUMMARY OF THE INVENTION [0004] In view of the above, the present invention generates heat when energized and has a positive temperature resistance coefficient.
Also a plurality of heating elements in which one side of each other form a oppositely disposed plate-like shape, is disposed between opposing said plurality of heating elements, meander
Radiation fins bent in the shape of a circle, and both sides of the radiation fins
And a heat transfer plate joined to the bent end of the
A plurality of passages for passing the medium to be heated are
First heat radiation blocks formed between the meandering portions of
And the plurality of heat sources together with the first heat dissipation block.
It is arranged on almost the entire surface between the opposing bodies and is formed to bend in a meandering shape
Radiating fins and the heat transfer fins of the first radiating block.
The heat radiation fins are in contact with the bent ends on both sides.
And a heat transfer plate
Multiple passages between the meandering parts of the radiating fins
Sandwiched by the first heat radiation block formed
A second inner heat dissipating block, and an outer heat dissipating block disposed on substantially the entire surface on the other side opposite to the one side of the plurality of heating elements, and having a plurality of passages for passing a medium to be heated, A case having a rectangular shape that accommodates the heating element, the first and second inner heat radiating blocks, and the outer heat radiating block so that the passage portions of the inner heat radiating block and the outer heat radiating block are opened in a rectangular shape. Wherein the total opening area of the passage portion opened by the case of the first and second inner heat dissipation blocks is the total opening area of the passage portion opened by the case of the outer heat dissipation block. That is, a technical means that the setting is made larger than that is adopted. According to the present invention, in consideration of the fact that the flow rate distribution of the medium to be heated in the passage is generally large at the center and smaller as approaching the end, each of the inner radiators disposed between the plate-shaped heating elements is provided. By making the total opening area of the passage portion opened by the case of the block larger than the total opening area of the passage portion opened by the case of each outer heat dissipation block, it is possible to increase the flow rate of the medium to be heated to the inner heat dissipation block. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the heat generation efficiency due to the heat of the heating element being collected in the heat radiation block and having a characteristic of a positive temperature resistance coefficient. Furthermore, since each heat dissipation block is housed in a rectangular case so as to open in a rectangular shape, the heat dissipation block can be arranged on substantially the entire side surface of the heating element. Therefore, not only can the contact area between the heating element and the inner and outer heat dissipation blocks be increased, but also the passage portions of the inner and outer heat dissipation blocks can be increased. Therefore, the heat of the radiator can be effectively transmitted to the medium to be heated flowing through the passage of the radiator block. Even better
Also, in the present invention, the inner heat dissipation block is first and second.
And a second inner heat dissipation block, a second heat dissipation block
Is sandwiched between the first heat dissipation block and the heat transfer plate.
Configuration. Therefore, the inner heat radiation block
If only the opening area is increased,
Heat is easily trapped in the central part, and is plate-shaped by the heat transfer plate
That can achieve uniform heat in the direction parallel to the heating element
A thermal device can be obtained. Accordingly, in the present invention, the heat of the heat radiating portion can be effectively transmitted to the medium to be heated flowing through the passage of the heat radiating block, and the heating effect of the medium to be heated is enhanced. be able to. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail based on an embodiment shown in the drawings. FIG. 1 is a front view showing a configuration of an intake air heating device for a diesel engine according to one embodiment of the present invention, and FIG.
3 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. In these figures, reference numeral 1 denotes four PTC elements formed in a rectangular flat plate having a thickness of 2 mm, and two PTC elements are arranged in two rows. The PTC element 1 generates heat when energized, and is made of a material having a positive temperature resistance coefficient, such as a barium titanate (BaTiO 3 ) -based ceramic sintered body, whose electric resistance increases significantly with an increase in temperature. I have. A heat radiation block 2 is a rectangular heat radiation block. The heat radiation block 2 has meandering heat radiation fins 2a made of copper or aluminum, and copper or solder joined to the bent ends on both sides of the heat radiation fins 2a. And a flat plate 2b made of aluminum. The heat-dissipating block is thermally coupled to the PTC element 1 by the soldering. As shown in the figure, a passage portion through which intake air as a medium to be heated passes is formed between the meandering portions of the heat radiation fins 2a of the heat radiation block 2. Note that, as shown in FIG. 3, 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 radiation fin 2a of the heat radiation block 2 so that the heat conduction area is increased. It is composed. The heat radiating block 2 is a pre-press of the first heat radiating block 200.
The second heat radiating block 210 is sandwiched via the port 2b.
As described above, three rows are arranged, and the PTC elements 1 are arranged on both sides of the three rows. One row of heat radiation blocks 2 are arranged on both outer sides of the PTC element 1. The graphite filler layer 1a, which is a heat and electric conductive elastic body, is disposed between the PTC element 1 and the plate 2b of the heat radiation block 2 disposed on both outer sides of the PTC element 1. (See FIG. 5). Here, as is apparent from FIG.
The relationship between the opening area of the passage portion between the three rows of inner heat dissipation blocks 2 arranged between two rows of PTC elements 1 and the other row of the outer heat dissipation blocks 2 opposite to the PTC elements 1 is determined by the relationship between the inner heat dissipation blocks. The total opening area of each of the plurality of passage portions is set larger than the total opening area of each of the plurality of passage portions of each outer heat radiation block 2. This is because, as understood from FIG. 1, the bending width dimensions of the heat radiation fins 2 a of the inner heat radiation block 2 and the outer heat radiation block 2 are substantially the same, and the total bending width of the heat radiation fins 2 a of the inner heat radiation block 2. Is set to be dimensionally larger than the bending width of the radiation fin 2a of the outer radiation block 2. Incidentally, the total bending width of the heat radiation fins 2a of the inner heat radiation block 2 is about three times the bending width of the heat radiation fins 2a of the outer heat radiation block 2. Reference numeral 3 denotes a case having a rectangular shape made of a heat-resistant resin such as PPS or ceramics.
, A lower case 3a having a shape obtained by removing one side surface of a flat rectangular box, and a cover 3b having an L-shaped cross section
And a box-like shape combining the above. The surface of the case 3 in the direction perpendicular to the plane of the paper in FIG. 1 leaves a central portion bridging the outer periphery of the heat radiation nest and its intermediate portion so as to open the passage formed in the heat radiation block. A rectangular opening 3c is formed and has a frame-like shape as a whole. The heat radiating portion composed of the PTC element 1 and the heat radiating block 2 is housed in the case 3. The heat dissipating portion has a substantially square planar shape as is apparent from FIG. Reference numeral 4 denotes an aluminum housing having a frame-like shape. The case 3 is housed inside the housing 4, and a space 4 formed between one side surface 4 a of the housing 4 and the side surface 3 ′ b of the cover 3 b of the case 3.
Inside b, a U-shaped spring 5 to which a restoring force is applied in a spreading direction is arranged. The side surface 3'b of the case 3b is pressed by the restoring force of the spring 5, and the PTC element 1 and the heat radiation block 2 are moved between the side surface 3'b and the end surface 3'a of the lower case 3a opposed thereto. Pressed and fixed at once. A support portion 4e for supporting the heat radiating portion is formed at one end of the opening 4c of the housing 4. The heat radiating portion is supported by the support portion 4e via the case 3. A positive terminal 2c is drawn out from one of the heat transfer plates 2b in the three rows of the inner heat radiating blocks 2 through a not-shown notch in the lower case 3a. The terminal 2c is bent along the side surface of the frame 3d of the lower case 3a, and the terminal 2c is electrically connected to the housing 4 at the bent portion by the bolt 6a and the nut 6b via the frame 3d and the insulator ring 6c. Insulated and fixed. As a result, the lower case 3a is fixed to the housing 4 via the frame 3d. Further, from the outermost heat transfer plates 2b of the outer heat radiation blocks 2 arranged in one row, minus terminals 2d located in opposite directions to the terminals 2c are drawn out of the lower case 3a. The terminal 2d
Is mounted on the shelf 3e of the lower case 3a, is fixed to the housing 4 via small screws 7, and is electrically connected to the housing 4. Reference numeral 8 denotes a clip for fixing the cover 3b to the housing 4, and the clip 8 connects the projection 3f of the upper case 3b to the housing 4 as is apparent from FIGS.
The projection 3f is fitted from above on the supporting portion 4d. The clip 3 allows the case 3 to be
It will be fixed in the direction perpendicular to the paper surface. By fixing the cover 3b to the housing 4 in this manner, the heat radiating portion is sandwiched between the support portion 4e of the housing 4 and the cover 3b. As a result, the heat radiating portion passes through the medium to be heated. The housing 4 moves in the direction
From falling off. Therefore, the cover 3b
Constitutes a regulating means for regulating the movement of the heat radiating portion. FIG . 4 shows an intake air heating apparatus 1 having the above configuration .
1 shows a state where 0 is attached to an intake system of a diesel engine. The housing 4 of the heating device 10 is arranged so that the intake manifold 13 between the engine 11 and the air cleaner 12 is traversed by the heat radiating portion of the heating device 10, that is, the flow direction of the intake air coincides with the direction of arrow A in FIG. 3. And is configured to warm the intake air. In the drawing, 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) is positive terminal 2
c, flows through the PTC element 1 in the thickness direction through the inner heat dissipation block 2, reaches the minus side terminal 2 d via the outer heat dissipation block 2, and reaches the housing 4 via the small screw 7.
Grounded. The current flows through the above path and the PT
The C element 1 generates heat, and this heat is transmitted to the heat radiation block 2. On the other hand, the intake air flows through a passage formed between the radiation fins 2a and is heated by receiving heat. In this embodiment, since the above-described configuration is provided, the following operation is provided.
That is, since the heat radiating portion is fixed to the metal housing 4 via the case 3 made of heat-resistant resin or ceramic, the case 3 can block the transfer of the heat of the heat radiating portion to the housing 4. The heat of the section can be effectively transmitted to the intake air. The free end of the terminal 2c provided on the inner heat radiating block 2 of the heat radiating portion is bent substantially U-shaped along the inner wall of the housing 4, and the free end is fixed to the inner wall of the housing 4. The terminal 2c can be provided with a spring property by the bent shape of the terminal 2c, and the terminal 2c can be securely fixed to the housing 4, and the heat radiating portion can be held in the housing 4 by the spring property. The total opening area of the passages opened by the cases of the first and second inner heat dissipation blocks 2 is set larger than the total opening area of the passages opened by the cases 3 of each outer heat dissipation block 2. did. Further , the heat dissipation block 2 was accommodated in a rectangular case 3. In addition, the second
The side heat dissipation block 210 is connected to the first inside via the plate 2b.
It was configured to be held by the side heat dissipation block 200. Therefore, not only the amount of intake air passing through the passage portions of the first and second inner heat dissipation blocks 2 can be increased, but also the heat generated by the PTC element 1 can be efficiently transmitted to the heat dissipation blocks. As a result, the heat generated by the PTC element 1 is effectively transmitted to the intake air via the first and second inner heat dissipation blocks 2, so that the PTC element 1 does not reach the self-control temperature and the PTC element 1 The heat generation of the PTC element 1 is not hindered, and the heat generation of the PTC element 1 can be used efficiently. 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 flows to the central portion of the heat radiating portion, in other words, to the inner heat radiating block 2, the inner heat radiating block 2 efficiently radiates heat. 1 can improve the heat generation efficiency. Further, since the plate-shaped PTC element 1 and the heat radiating block 2 were accommodated in the case having a rectangular shape, the heat radiating block 2 could be arranged on substantially the entire side surface of the PTC element 1. Therefore, not only the contact area between the PTC element 1 and the heat radiation block 2 can be increased, but also the passage portion of the heat radiation block 2 can be increased. for that reason,
The heat of the radiator can be effectively transmitted to the medium to be heated flowing through the passage of the radiator block. Furthermore,
2 through the plate 2b.
1 to be sandwiched by the inner heat dissipation block 200
Was. Therefore, the heat that is easily trapped in the center of the heating device,
The heat can be made uniform in the direction parallel to the PTC element 1,
The heat generated by the PTC element 1 is efficiently transmitted to the heat dissipation block.
Can be Since the heat radiating portion is sandwiched between the support portion 4e of the housing 4 and the cover 3b, the heat radiating portion is
Can be prevented from jumping from the inside to the outside.
FIG. 6 shows intake preheating characteristics before engine cranking. In the conventional intake air heating device using a metal wire, a preheating time of about 14 seconds (powering time to the device before engine cranking) was required.
It can be seen that since the temperature rise characteristics of the TC element 1 are fast, a preheating time of 3 to 5 seconds is sufficient. At this time, the room temperature is -25 ° C. and the power supply voltage is 24 V. In order to shorten the preheating time, it is necessary to increase the current. In this embodiment, the current is increased to 150 A in consideration of the relay capacity and the like. Thus, the resistance of the PTC element 1 is adjusted. FIG. 7 is a characteristic diagram showing the thermal efficiency including the time of intake air heating (after heat) 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. As shown in FIG. 7, the device of this embodiment is superior to the metal wire device in both the initial startup efficiency and the steady-state efficiency. This is because the use of the PTC element 1 is excellent in immediate heat property, and the element itself heats intake air at a relatively low temperature, so that heat loss is small. FIG. 8 shows a measurement bench used for measuring the thermal efficiency of the apparatus. An intake heating apparatus 10 is provided in an expansion section 20a of a hot air passage 20, and a position 40 cm downstream of the apparatus 10 is used for temperature measurement. Is a point. 21 is a blower for blowing air, 2
Reference numerals 2 and 23 denote manometers for pressure loss measurement and flow rate measurement, and 24 and 25 denote DC and AC power supplies for driving the apparatus and the blower. The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible as follows. (1) Since the graphite filler layer 1a is used to improve thermal and electrical contact failure due to irregularities on the surface of the heat transfer plate 2b or the surface of the PTC element 1, only the bent portion of the heat transfer plate 2b, that is, the pressing surface is used. May be provided, or P
It may be provided on both the TC element 1 and the heat transfer plate 2b. (2) Instead of the graphite filler layer 1a, a sheet of a heat-resistant rubber material obtained by dispersing and compounding carbon or metal powder or fiber may be employed. (3) Instead of the meandering fins 2a of the heat radiation block 2, a honeycomb-shaped metal fin or a porous metal fin may be used. (4) Although the inner heat radiation blocks 2 are configured to be pressed in a row in combination with three rows, not only the pressure but also the soldering may be bonded between the pressing surfaces of the heat transfer plate 2b. Of course, it may be constituted by one integrated heat dissipation block. (5) Instead of the structure in which the heat radiation block 2 and the PTC element 1 are pressed by the spring 5, the heat radiation block 2 and the PTC element 1 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】 【図1】本発明の一実施例を示す正面図である。 【図2】図1のA−A断面図である。 【図3】図1のB−B断面図である。 【図4】図1の放熱ブロックを示す部分拡大図である。 【図5】加熱装置の取り付け場所の一例を示す模式図で
ある。 【図6】加熱装置の吸気加熱特性を示す特性図である。 【図7】加熱装置の吸気加熱特性を示す特性図である。 【図8】測定ベンチの構成を示す模式図である。 【符号の説明】 1 PTC素子 2 放熱ブロック 2a 放熱フィン 2b 伝熱プレート
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a front view showing one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG. FIG. 3 is a sectional view taken along line BB of FIG. 1; FIG. 4 is a partially enlarged view showing a heat radiation block of FIG. 1; FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an example of a mounting location of a heating device. FIG. 6 is a characteristic diagram showing intake air heating characteristics of the heating device. FIG. 7 is a characteristic diagram showing intake air heating characteristics of the heating device. FIG. 8 is a schematic diagram showing a configuration of a measurement bench. [Description of Signs] 1 PTC element 2 Heat dissipation block 2a Heat dissipation fin 2b Heat transfer plate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀 誠 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本 電装株式会社内 (56)参考文献 実開 昭57−126194(JP,U) 実開 昭53−104447(JP,U)   ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page    (72) Inventor Makoto Hori               1-1-1 Showa-cho, Kariya-shi, Aichi Japan               Denso Co., Ltd.                (56) References Shokai Sho 57-126194 (JP, U)                 Actually open 1979-104447 (JP, U)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 (1)通電により発熱し、且つ正の温度抵抗係数を有
し、又互いの一側面が対向配置された板状形状をなす複
数の発熱体と、 前記複数の発熱体の対向間に配置され、蛇行状に屈曲形
成された放熱フィンと、該放熱フィンの両側の屈曲端部
に接合された伝熱プレートとからなり、且つ被加熱媒体
を通過させる複数の通路部が前記放熱フィンの蛇行部の
間に形成されている複数の第1の放熱ブロックと、 該第1の放熱ブロックとともに、前記複数の発熱体の対
向間の略全面に配置され、蛇行状に屈曲形成された放熱
フィンと、前記第1の放熱ブロックの前記伝熱プレート
と当接され、該放熱フィンの両側の屈曲端部に接合され
る伝熱プレートとからなり、且つ被加熱媒体を通過させ
る複数の通路部が前記放熱フィンの蛇行部の間に形成さ
れている前記第1の放熱ブロックにより挟持された第2
の内側放熱ブロックと、 前記複数の発熱体の前記一側面と反対側の他側面の略全
面に配置され、且つ被加熱媒体を通過させる複数の通路
部を有した外側放熱ブロックと、 前記第1及び第2の内側放熱ブロック及び前記外側放熱
ブロックの前記通路部を矩形形状に開口するように、前
記発熱体と前記第1及び第2の内側放熱ブロックと前記
外側放熱ブロックとを収容する矩形形状を有するケース
と、 を具備し、前記第1及び第2の 内側放熱ブロックの前記ケースによ
り開口された前記通路部の総開口面積が、前記外側放熱
ブロックの前記ケースにより開口された前記通路部の総
開口面積よりも大きく設定されていることを特徴とする
加熱装置。(2)前記第1及び第2の 内側放熱ブロックと前記外側
放熱ブロックの前記放熱フィンの屈曲幅は略同じであ
り、その結果、前記第1及び第2の内側放熱ブロックの
放熱フィンの累計屈曲幅が前記外側放熱ブロックの放熱
フィンの屈曲幅よりも寸法的に大きく設定されているこ
とを特徴とすると特許請求の範囲第1項記載の加熱装
置。(3)前記第1及び第2の 内側放熱ブロックの放熱フィ
ンの屈曲幅が前記外側放熱ブロックの放熱フィンの屈曲
幅よりも少なくとも2倍に設定されていることを特徴と
する特許請求の範囲第2項記載の加熱装置。
(57) [Claims] (1) A plurality of heating elements which generate heat when energized, have a positive temperature resistance coefficient, and have a plate-like shape in which one side face is arranged to face each other; Between the heating elements facing each other and bent in a meandering shape
Radiation fins formed and bent ends on both sides of the radiation fins
Medium to be heated, comprising a heat transfer plate joined to
A plurality of passage portions for passing the
A plurality of first heat-dissipating blocks formed therebetween, and a pair of the plurality of heat-generating elements together with the first heat-dissipating blocks;
Heat radiation that is arranged on almost the entire area between the opposite sides and bent in a meandering shape
Fins and the heat transfer plate of the first heat dissipation block
And joined to the bent ends on both sides of the radiation fin.
And a heat transfer plate that passes through the medium to be heated.
A plurality of passage portions are formed between the meandering portions of the radiation fins.
The second radiating block sandwiched by the first radiating block
An inner heat dissipating block, an outer heat dissipating block disposed on substantially the entire surface on the other side opposite to the one side of the plurality of heating elements, and having a plurality of passages for passing a medium to be heated; And a rectangular shape accommodating the heating element, the first and second inner heat radiating blocks, and the outer heat radiating block such that the passage portions of the second inner heat radiating block and the outer heat radiating block are opened in a rectangular shape. And a total opening area of the passage portion opened by the case of the first and second inner heat dissipation blocks, and a total opening area of the passage portion opened by the case of the outer heat dissipation block. A heating device characterized by being set to be larger than the total opening area. (2) The bending widths of the radiating fins of the first and second inner heat radiating blocks and the outer heat radiating block are substantially the same, and as a result, the cumulative bending of the heat radiating fins of the first and second inner heat radiating blocks. The heating device according to claim 1, wherein the width is set to be dimensionally larger than the bending width of the radiation fin of the outer heat radiation block. (3) The bending width of the heat radiation fins of the first and second inner heat radiation blocks is set to be at least twice as large as the bending width of the heat radiation fins of the outer heat radiation block. 3. The heating device according to claim 2.
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