JP2779532B2

JP2779532B2 - 加熱装置

Info

Publication number: JP2779532B2
Application number: JP1339763A
Authority: JP
Inventors: 和夫萱沼; 貴久山下; 靖日比野
Original assignee: NIPPON TEKISASU INSUTSURUMENTSU KK
Current assignee: NIPPON TEKISASU INSUTSURUMENTSU KK
Priority date: 1989-12-28
Filing date: 1989-12-28
Publication date: 1998-07-23
Anticipated expiration: 2013-07-23
Also published as: US5078115A; JPH03203184A

Description

【発明の詳細な説明】イ．産業上の利用分野本発明は加熱装置に関する。

ロ．従来技術従来、自動車においては、ガソリンを霧状化し、必要
に応じて適当量の空気を自動的に供給して可燃性ガス
（混合ガス）となし、エンジンの燃焼室へ供給している
が、そうした空気とガソリンとの混合ガスを得るために
キャブレータが使用されている。

これを第６図で説明すると、スロットルボディ21は中
間域の径の絞められたベンチュリ管として形成されてい
て、その空気供給口からチョーク弁27を介して供給され
た空気22によってフロートチャンバ23中のガソリン24が
ノズル25先端にて霧状化される。この霧状ガソリンと空
気との混合ガス26はバタフライ弁28を介してハニカムヒ
ーター29によって予備加熱され、インテークマニホルド
30の分岐管を通してエンジンの燃焼室（図示せず）へ導
かれる。なお、スロットルボディ21とインテークマニホ
ルド30とは、ハニカムヒーター29を取り巻く絶縁物質
（インシュレーター）31を挟み、ガスケット32を介在せ
しめた状態で気密に一体化されている。ハニカムヒータ
ー29は多数のガス通路38が密に形成されていて、ヒータ
ー自体に通電することによって、通過する混合ガスを所
定の温度に加熱し、ノッキングの防止や燃料消費量の節
約等を図るようになされている。

マニホールド30には、図示しないシリンダライナ周囲
の水冷ジャケットを通って暖められた冷却水を通す温水
通路33が形成される。ハニカムヒーター29は一般に、バ
ッテリ39の節電のために、エンジン冷却水の温度が上昇
すると（例えば70℃になれば）、通電を停止するように
構成される。第７図はハニカムヒーター29に関連した電
気回路系であり、エンジン冷却水の温度を検出する水温
センサ34を冷却水流路に設け、その水温検出に基づいて
コントロールユニット35からマグネットスイッチ36を作
動制御する信号が出力される。従って、水温が基準値を
超した場合にはスイッチ36がオフとなされ、ハニカムヒ
ーター29への通電が遮断される。なお、図中の37はイグ
ニッションスイッチである。

上記のような温水によってはマニホールドを加熱する
方法では、冷却水として使用された温水は、必ずしも常
に一定温度を保っている訳ではなく、エンジンの運転状
況や負荷によって変化する。このような温度変化を伴う
温水を熱源として使用することは、前述のハニカムヒー
ターへの通電と通電停止とを頻繁に行うこととなり、第
７図の電気回路系を酷使することになって不都合であ
る。

また、温水によりマニホールドを加熱する方法では、
第７図に示したように、この場合、ハニカムヒータ29の
上記した制御を行うための水温センサ34やコントロール
ユニット35といった複雑な制御用の電気回路系の実装を
必要とし、このことは一般に、実装上不利である。

上記のような問題は、自動車のエンジンのほか、種々
の機械、装置における加熱部分についても同様に存す
る。

ハ．発明の目的本発明の目的は、使用済みの冷却水等の制御困難な熱
源に頼ることなく、加熱すべき部分を所定の温度に安定
して加熱でき、しかも、実装に有利な加熱装置を提供す
ることにある。

ニ．発明の構成即ち、本発明は、螺合により被加熱物の所定の位置に
固定される加熱装置であって、本体部と円筒状の先端部
とを有し、上記先端部の外周部には雄ねじが螺刻されて
おり、上記本体部には凹部が形成されている熱的及び電
気的に導伝性のハウジングと、上記凹部の底部に設けら
れている発熱素子と、上記凹部内に収容されており、上
記発熱素子の上面に電気的に接続され、上記ハウジング
とは電気的に絶縁されている通電用フレームと、上記凹
部内に位置する固定接点を有し、上記凹部の開口部に密
着して上記凹部内を外部から隔絶するシール部材と、上
記通電用フレームと上記固定接点との間に設けられてい
るバイメタルディスクと、上記バイメタルディスクの貫
通孔を介して上記固定接点に接触可能な可動接点を有
し、上記通電用フレームと上記固定接点との間で上記可
動接点を上記固定接点に押圧するように設けられている
弾性部材とを備え、上記バイメタルディスクは上記発熱
素子の通電による発熱により変形し、上記弾性部材の弾
性力に打ち勝って上記可動接点を上記固定接点から物理
的に切り離すようにして構成された加熱装置に係わるも
のである。

ホ．実施例以下、本発明の実施例を説明する。

第１図〜第５図は本発明をキャブレータにおけるスロ
ットルボディに適用した例を示すものである。

第１図に示すように、ハウジング２はアルミニウム合
金又は銅合金（例えば黄銅）からなり、その先端部３に
は雄ねじ3aが螺刻されていて、後述の第３図に示すよう
に、スロットルボディ等の被加熱物に固定できるように
なっている。ハウジング２の側壁の先端部３近くには正
多角形（この例では六角形）のつば2aが設けられてい
て、これにより雄ねじ3aによる上記固定を容易に行え
る。ハウジング２の凹部2bには円板状の発熱素子（この
例ではPTC（positive temperature coefficient）素
子）４が固定されていて、この発熱素子４上にはほぼ円
錐状に成形された給電用のコイルスプリング５が設けら
れている。

また、円板状の絶縁板６には、その開口部6aに、同じ
く円板状の通電用フレーム７が、その突設部（凸部）7a
を嵌入した状態で夫々接着剤等によって固定されてい
て、絶縁板６がハウジング２における凹部2bの側壁部2c
上に固定されている。そして、給電用スプリング５にお
ける発熱素子４側と反対側の端部が、通電用フレーム７
に設けられた凹部7bに嵌め込まれている。これによっ
て、通電用スプリング５の位置決めがなされ、それが発
熱素子４上でずれることがない。また、給電用スプリン
グ５は、発熱素子４と通電用フレーム７との間に挟み込
まれることにより所定の接触圧を保持している。

通電フレーム７上には、端子14からの通電のオン・オ
フを行うための三脚スプリング８が設置されていて、三
脚スプリング８に設けられた可動接点10が、バイメタル
ディスク９の貫通孔9aに嵌め込まれた状態で端子14に設
けられた静接点11と接触している（即ち、この状態が端
子14から発熱素子４への通電のオン状態である。）。即
ち、静接点11、バイメタルディスク９及び三脚スプリン
グ８（可動接点10）によって発熱素子４への通電をオン
・オフ制御するスイッチ部20が構成される。また、ハウ
ジング２の上側部分（先端部３と反対側部分）には、端
子14及び静接点11が設けられたキャップ12が嵌入し、ハ
ウジング２の上側縁部はキャップ12を抱くように絞ら
れ、これに密着してキャップ12によってハウジング２内
が外部からシールされている。

上述したような構造によって加熱装置１が構成され
る。なお、第１図中の符号12aはキャップ12の凹部、12b
はキャップ12の凹部12aにおける側壁部、13はシールリ
ング、15は給電用のリード線であり、また、リード線15
はプラス側として、ハウジング２が固定される後述のス
ロットルボディ（被加熱物）をアース側（マイナス側）
としている。

通電の際には、上述したように、三脚スプリング８の
可動接点10が静接点11に接触した状態で、リード線15に
よって端子14から供給された電流は、静接点11、可動接
点10、三脚スプリング８、通電フレーム７及び給電用コ
イルスプリング５を夫々介して発熱素子４に供給され、
これにより発熱素子４が発熱する。そして、発熱素子４
によって発生した熱が、ハウジング２の先端部３を介し
て被加熱物に伝えられ、その被加熱物が加熱される。

次に、被加熱物が加熱されることによって周囲の雰囲
気温度が所定の温度まで上昇し、所定の温度域に達する
と、バイメタルディスク９が、第１図に仮想線で示すよ
うに、三脚スプリング８を押し下げる方向にスナップ動
作する。即ち、第１図に示すように、バイメタルディス
ク９が、実線で示す最初の状態から、仮想線で示すよう
な逆方向に反り却った状態に変形し、そのバイメタルデ
ィスク９の周縁部9bがキャップ12の凹部12aにおける側
壁部12bを押圧する。そして、この押圧力により生じた
反対方向の力を受けることによって、三脚スプリング８
が第１図に示すように押し下げられ、その結果、可動接
点10が静接点11から離されて端子14から発熱素子４への
上述した給電が停止される。

そして、発熱素子４への給電が停止されたことによっ
てその発熱が停止され、これによって被加熱物の加熱装
置１による加熱が行われなくなる。その結果、周囲の雰
囲気温度が所定の温度まで下降し、所定の温度域に達す
ると、上述とは逆に第１図に実線で示すようにバイメタ
ルディスク９が変形し、三脚スプリング８がその押圧力
（押し下げる力）を解除されてその可動接点10が静接点
11に接触される。これによりふたたび発熱素子４への通
電が行われ、被加熱物を所定の温度まで加熱する。即
ち、上述したように、バイメタルディスク９により、三
脚スプリング８に設けられた可動接点10の静接点11への
接触及び切り離しを行い、それによって発熱素子４への
通電のオン・オフをコントロールしている。その結果、
被加熱物を所定温度に安定して加熱できる。なお、上述
した各動作を行うバイメタルディスク９は、加熱装置１
の使用周囲温度にあわせて適切な動作を行うように容易
に設計できる。

ここで、第２図は第１図の平面図であり、第１図は第
２図のＩ−Ｉ線断面図である。

第３図は加熱装置をスロットルボディに固定した状態
を示す。なお、第６図と共通する部分には同じ符号を付
してある。

スロットルボディ21のフランジ21aに加熱装置１が固
定される。

上記の固定は第３図の部分拡大図である第４図に示す
ようにしてなされる。フランジ21aには雌ねじ21cが螺刻
された盲孔21bが設けられ、ハウジング２の雄ねじ3aが
雌ねじ21cに螺合して加熱装置１がフランジ21aに固定さ
れる。リード線15を介して発熱素子４が通電によって加
熱されると、ハウジング２及びその先端部３を介して第
３図のスロットルボディ21が加熱される。

以上に説明したように、本例の加熱装置１によれば、
発熱素子４とこの発熱素子４を収容するハウジング２と
がユニット化され、かつ発熱素子４への通電をオン・オ
フ制御するバイメタルディスク９等によって構成された
スイッチ部20が内蔵されているので、予め目的とする形
状、サイズに作製したユニットによってスロットルボデ
ィ21を所定温度に安定して加熱できる。しかも、上記し
たように、発熱素子４への通電をオン・オフ制御するス
イッチ部20が内臓されているため、第５図に示すよう
に、従来のような加熱装置をコントロールするための複
雑な電気回路系の実装を必要とせず、実装上、非常に有
利となる。その結果、大幅なコストダウンや信頼性の向
上にもつながることになる。

また、本例では、スロットルボディ21が加熱装置１に
よって所定温度に保持される結果、スロットルボディ21
を通過する混合ガス26は、所定の温度に加熱されるの
で、エンジン始動時にスロットルボディ21が所定温度に
昇温する迄の間のみハニカムヒーター29が働くようにで
き、第７図の回路系を酷使することなく、運転制御も高
精度で遂行される。

その上、マニホールドに温水を通す必要がないのでマ
ニホールドの製造が容易になるほか、冷却水の循環によ
る温水通路での銹の付着に起因する通水不十分といった
トラブルを起こす虞がない。

また、加熱装置１はねじによってスロットルボディに
固定するようにしてあり、ハウジング２には六角のつば
2aを設けてあるので、万一加熱装置１が故障を起こして
も、スパナによって容易に加熱装置１を交換でき、その
メンテナンスも容易である。

以上、本発明を例示したが、上述した実施例は本発明
の技術的思想に基づいて更に変形可能である。

例えば上述した加熱装置１の構造において通電フレー
ム７及び給電用コイルスプリング５は、必ずしも設ける
必要はなく、三脚スプリング８を直接発熱素子４に設け
るように構成することも可能である。また、その他の構
造も適宜変更してもよく、上述したバイメタルディスク
９等に代えて種々のものを用いることもできる。

また、加熱装置１は上記の例のようにスロットルボデ
ィのフランジに取付けるほか、或いはこれと併せて第３
図に示すインテークマニホールド30のフランジ30aの側
面側から、或いは下面側から取付けても良い。

加熱装置１は、構造が簡単であり、ユニット化されて
いるので被加熱部分への着脱が容易である上に、互換性
を持たすことができ自動車のキャブレータ、スロットル
ボディのヒータ、電子燃料噴射装置のスロットルチャン
バのヒータ、ドアのキーのヒータ、サスペンションオイ
ルやトランスミッションオイルの初期加熱等のほか、自
動車以外の機械、装置の被加熱部分に極めて便利に使用
できる。また、自動車その他の機械、装置にあって、冬
期にアイシング（着氷）を起こす個所等に便利に使用で
きる。

加熱装置１の雄ねじ3aは、呼びM16又はM18のねじが好
適であるが、加熱装置の大きさに応じて適宜のサイズと
することができる。これら雄ねじに螺合する雄ねじ21c
は、タッピング加工によって容易に螺刻できる。

また、上述した加熱装置１におけるハウジング２のつ
ば2aはサイズに応じて四角形、八角形等適宜の正多角形
にすることができ、小サイズの場合はこれに替えて、ス
リワリ又は十字穴を設け、マイナス又はプラスドライバ
で着脱を行うようにしても良い。また、締結手段として
は、前記のねじによるほか、形状等に応じて、テーパピ
ン、各種キー、コッタ等によることも可能である。発熱
素子も、PTC素子等のポジティブ・サーミスタのほか、
ニクロムヒータ等使用目的に応じた適宜の発熱素子とし
て良い。

ヘ．発明の作用効果本発明は、上述したように、発熱素子とこの発熱素子
を収容する収容部とがユニット化され、かつ上記発熱素
子への通電をオン・オフ制御する制御手段が内蔵されて
いるので、予め目的とする形状、サイズに作製したユニ
ットによって常に安定した加熱を行うことができる。更
に、加熱装置の外部に上記制御手段を設ける必要がない
ため、実装上非常に有利な加熱装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明の実施例を示すものであって、第１図及び第２図は加熱装置を示し、第１図は第２図のＩ−Ｉ線断面図、第２図は平面図、第３図はキャブレータ部の断面図、第４図は第３図の部分拡大図、第５図は第１図の加熱装置による電気回路系の概略図である。第６図及び第７図は従来例を示すものであって、第６図はキャブレータ部の断面図、第７図はハニカムヒータ加熱の電気回路系の概略図である。なお、図面に示す符号において、１……加熱装置２……ハウジング（収容部） 3a……雄ねじ４……発熱素子８……三脚スプリング９……バイメタルディスク 10……可動接点 14……端子 15……リード線 20……スイッチ部 21……スロットルボディ 21a……フランジ 21b……盲孔 21c……雌ねじ 29……ハニカムヒータ 30……マニホールドである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭64−36965（ＪＰ，Ａ) 特開昭54−81486（ＪＰ，Ａ) 特開昭55−140286（ＪＰ，Ａ) 実開昭63−194491（ＪＰ，Ｕ) 特公昭56−36300（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H05B 3/00 H05B 3/14 F02M 31/12

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】螺合により被加熱物の所定の位置に固定さ
れる加熱装置であって、本体部と円筒状の先端部とを有し、上記先端部の外周部
には雄ねじが螺刻されており、上記本体部には凹部が形
成されている熱的及び電気的に導伝性のハウジングと、上記凹部の底面に設けられている発熱素子と、上記凹部内に収容されており、上記発熱素子の上面に電
気的に接続され、上記ハウジングとは電気的に絶縁され
ている通電用フレームと、上記凹部内に位置する固定接点を有し、上記凹部の開口
部に密着して上記凹部内を外部から隔絶するシール部材
と、上記通電用フレームと上記固定接点との間に設けられて
いるバイメタルディスクと、上記バイメタルディスクの貫通孔を介して上記固定接点
に接触可能な可動接点を有し、上記通電用フレームと上
記固定接点との間で上記可動接点を上記固定接点に押圧
するように設けられている弾性部材と、を備え、上記バイメタルディスクは上記発熱素子の通電
による発熱により変形し、上記弾性部材の弾性力に打ち
勝って上記可動接点を上記固定接点から物理的に切り離
すように構成された加熱装置。