JP3635357B2 - 吸気加熱装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は内燃機関の吸気を予熱する吸気加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関においては、低温時の始動性を向上するため、吸気通路内を横断するように加熱手段、例えば、ハニカム状のＰＴＣヒータを設け、ＰＴＣヒータには低温時に閉鎖される主流通路を設けて、暖機後は、主流通路を開放して吸気通路の圧損を低減するように構成されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来構成の吸気加熱装置においては、主流通路を開閉する制御弁の駆動手段として、多くのものは、バイメタルの膨張変位が利用されている。
【０００４】
このバイメタル機構を用いたものは、制御弁の開度が、温度上昇に対応して連続的に変化する。そのため、暖機完了を決める設定温度で制御弁全開とした場合、設定温度未満で開弁動作が始まり、吸気の加熱効率が低下する。また加熱効率を上げるため開弁開始点を遅くすると、暖機後においても若干の閉弁状態が続き、圧損が大きくなるという問題があった。
【０００５】
また、制御弁の駆動手段としてダイアフラム装置やステップモータ等を利用したものは、バイメタル機構を用いたものと同様に、装置が大形化し構成が複雑になるという問題があった。
【０００６】
本発明は上記にかんがみてなされたものであり、その目的とするところは、吸気の昇温特性を向上するとともに小形かつ簡潔に構成することのできる吸気加熱装置を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記目的を達成するためになされたものであり、
本発明の吸気加熱装置は、多数の間隙通路を備え吸気通路内に横断状に配設された発熱体と、前記間隙通路に平行して設けられた主流通路と、前記主流通路を開閉可能な制御弁と、を備えた吸気加熱装置であって、前記制御弁は、前記主流通路を開閉する弁体と、一端が可動端として前記弁体に固着されるとともに設定温度を越えると前記弁体を開弁位置に変位させる形状記憶合金と、一端が前記弁体に連結され前記弁体を閉弁方向へ付勢するとともに前記設定温度未満のとき前記弁体を閉弁位置に変位させる閉弁ばねと、を備え、前記形状記憶合金は、ねじりコイルばね状に形成され、そのコイル中心線を軸として前記可動端が蝶番状に回動することにより前記弁体が前記主流通路を開閉することを特徴とする吸気加熱装置である。
【００１０】
【作用】
この発明は上記のように構成されたものであり、制御弁は、吸気温度が設定温度未満のとき、閉弁ばねの付勢力により弁体を閉弁位置に変位して、主流通路を閉鎖している。
【００１１】
また、吸気温度が設定温度を超えると、形状記憶合金が変形し、閉弁ばねの付勢力に勝って弁体を開弁位置に変位させて、主流通路を開放する。
【００１２】
そして、発熱体は、吸気通路中央部にあって流速の速い吸気を多量に加熱し、装置の昇温特性を向上する。
【００１３】
【実施例】
以下、この発明の吸気加熱装置の一実施例を図１〜図４の図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１において符号１で示す吸気加熱装置は、本体１０に取付けられた発熱体１５と、本体１０の発熱体１５外周側に設けられた主流通路１１，１２と、主流通路１１，１２をそれぞれ開閉可能な制御弁２０，２５とを備え、制御弁２０，２５は、それぞれ弁体２１，２６および形状記憶合金２２，２２、閉弁ばね２３，２３を備えて構成されている。
【００１５】
本体１０は、中央部に本体１０を貫通する中央通路１３（図４参照）を有し、その外方側に本体１０をそれぞれ貫通する主流通路１１，１２が設けられている。なお、符号１４は吸気管３０取付け用の取付け孔である。
【００１６】
発熱体１５は、実施例では、断熱性材料からなる発熱体ケース１５ａに装備された４個のＰＴＣヒータ１６を備えて形成されている。ＰＴＣヒータ１６の両側面には多数のフィン１７が設けられ、フィン１７の間には、発熱体１５を貫通して吸気が流過する多数の間隙通路１８が形成されている。そして、発熱体１５は、多数の間隙通路１８と中央通路１３とが連通するように本体１０上に固着されている。またＰＴＣヒータ１６は導体１９ａ，１９ｂを介して端子２９ａ，２９ｂに電気的に接続されている。
【００１７】
制御弁２０，２５は、それぞれ主流通路１１を開閉する弁体２１、主流通路１２を開閉する弁体２６を有し、各弁体２１，２６は、蝶番状の形状記憶合金２２，２２で支持されるとともに閉弁ばね２３，２３を備えて形成されている。
【００１８】
形状記憶合金２２は、ねじりコイルばね状に形成され、所定の設定温度を変態点としコイル中心線を軸として可動端２２ａが蝶番状に変形動作するように形成されている。そして可動端２２ａには、弁体２１（または２２）が固着され、他端側は本体１０に固着されている（図２，図３参照）。
【００１９】
この形状記憶合金２２は、設定温度未満のとき（低温時）には、閉弁ばね２３の付勢力により、Ｌ字状に屈曲して主流通路１１（または１２）を閉鎖可能に形成され、設定温度を超えると（暖機後）、閉弁ばね２３の付勢力に勝ってほぼ直線状に変態して、主流通路１１（または１２）を開放可能に形成されている。
【００２０】
このように構成された吸気加熱装置１は、図４に示す如く、内燃機関の吸気管３０を横断するように装備され、発熱体１５および中央通路１３は、吸気管３０管径のほぼ中央部に配設され、端子２９ａ，２９ｂには、タイマー等の制御装置（図示せず）、およびエンジンキースイッチを介して電源が接続されている。
【００２１】
次に吸気加熱装置１の動作について説明する。
【００２２】
内燃機関の冷間始動時（設定温度未満のとき）には、制御弁２０，２５は、それぞれ閉弁ばね２３の付勢力で弁体２１，２６を閉弁位置に変位して、主流通路１１，１２を閉鎖しており、エンジンキースイッチのオンにより、発熱体１５のＰＴＣヒータ１６に通電される。
【００２３】
そして、吸気管３０内を通る吸気は、発熱体１５の多数の間隙通路１８を流過し、中央通路１３を通って内燃機関へ到達する。この状態は暖機が完了して吸気が設定温度に達するまで継続される。このとき、発熱体１５の間隙通路１８においては、ＰＴＣヒータ１６の熱がフィン１７を介して吸気を加熱し、特に吸気管３０内の中央部における流速の速い部分の吸気を多量に加熱して、昇温効率を向上する。
【００２４】
始動から所定時間経過後、暖機が完了して吸気温度が設定温度に達すると、制御弁２０，２５のそれぞれの形状記憶合金２２は変態し、閉弁ばね２３の付勢力に勝って弁体２１，２６をそれぞれ開弁位置へ変位させて、主流通路１１，１２を開放する。
【００２５】
そして、吸気は主流通路１１，１２および中央通路１３を並行して流過し、圧損は非常に小さい。暖機後、自動的に電源供給がオフされて、吸気加熱が停止される。
【００２６】
このように本発明の制御弁２０，２５によれば、設定温度を基準にしてオン−オフ的に作動して主流通路１１，１２を開閉し、中間開度をなくして加熱効率の低下、および圧損増大を回避している。
【００２７】
なお、この発明は上述の説明および図例に制限されることなく、この発明の技術的思想から逸脱しない範囲において、その実施態様を変更することができる。例えば、フィン付ＰＴＣヒータはハニカム状ＰＴＣヒータであってもよい。また、主流通路の数、および制御弁の数は随意に設定できるものはもちろんである。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の吸気加熱装置によれば、制御弁を構成する形状記憶合金が設定温度においてオン−オフ的に変形して開，閉弁動作を行うので、従来例のように制御弁の中間開度動作がなくなり、それに伴う加熱効率の低下を防止して昇温特性を向上できるとともに、圧損の増大を防止することができる。
【００２９】
また、発熱体が吸気通路の中央部に配設された構成なので、吸気通路中央部の流速の速い部分の吸気を効率的に加熱して、昇温特性を向上することができる。
【００３０】
また、制御弁の弁体を支持する蝶番部が変位駆動力を備えているので、弁体駆動のためにバイメタル機構等の駆動手段を省略でき、装置を小形、かつ簡潔に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の吸気加熱装置の平面図。
【図２】制御弁の閉弁状態における拡大断面図。
【図３】制御弁の開弁状態における拡大断面図。
【図４】本吸気加熱装置の吸気管への装備状態を示す断面図。
【符号の説明】
１ 吸気加熱装置
１１，１２ 主流通路
１３ 中央通路
１５ 発熱体
１６ ＰＴＣヒータ
１７ フィン
２０，２５ 制御弁
２２ 形状記憶合金
【産業上の利用分野】
この発明は内燃機関の吸気を予熱する吸気加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関においては、低温時の始動性を向上するため、吸気通路内を横断するように加熱手段、例えば、ハニカム状のＰＴＣヒータを設け、ＰＴＣヒータには低温時に閉鎖される主流通路を設けて、暖機後は、主流通路を開放して吸気通路の圧損を低減するように構成されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来構成の吸気加熱装置においては、主流通路を開閉する制御弁の駆動手段として、多くのものは、バイメタルの膨張変位が利用されている。
【０００４】
このバイメタル機構を用いたものは、制御弁の開度が、温度上昇に対応して連続的に変化する。そのため、暖機完了を決める設定温度で制御弁全開とした場合、設定温度未満で開弁動作が始まり、吸気の加熱効率が低下する。また加熱効率を上げるため開弁開始点を遅くすると、暖機後においても若干の閉弁状態が続き、圧損が大きくなるという問題があった。
【０００５】
また、制御弁の駆動手段としてダイアフラム装置やステップモータ等を利用したものは、バイメタル機構を用いたものと同様に、装置が大形化し構成が複雑になるという問題があった。
【０００６】
本発明は上記にかんがみてなされたものであり、その目的とするところは、吸気の昇温特性を向上するとともに小形かつ簡潔に構成することのできる吸気加熱装置を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記目的を達成するためになされたものであり、
本発明の吸気加熱装置は、多数の間隙通路を備え吸気通路内に横断状に配設された発熱体と、前記間隙通路に平行して設けられた主流通路と、前記主流通路を開閉可能な制御弁と、を備えた吸気加熱装置であって、前記制御弁は、前記主流通路を開閉する弁体と、一端が可動端として前記弁体に固着されるとともに設定温度を越えると前記弁体を開弁位置に変位させる形状記憶合金と、一端が前記弁体に連結され前記弁体を閉弁方向へ付勢するとともに前記設定温度未満のとき前記弁体を閉弁位置に変位させる閉弁ばねと、を備え、前記形状記憶合金は、ねじりコイルばね状に形成され、そのコイル中心線を軸として前記可動端が蝶番状に回動することにより前記弁体が前記主流通路を開閉することを特徴とする吸気加熱装置である。
【００１０】
【作用】
この発明は上記のように構成されたものであり、制御弁は、吸気温度が設定温度未満のとき、閉弁ばねの付勢力により弁体を閉弁位置に変位して、主流通路を閉鎖している。
【００１１】
また、吸気温度が設定温度を超えると、形状記憶合金が変形し、閉弁ばねの付勢力に勝って弁体を開弁位置に変位させて、主流通路を開放する。
【００１２】
そして、発熱体は、吸気通路中央部にあって流速の速い吸気を多量に加熱し、装置の昇温特性を向上する。
【００１３】
【実施例】
以下、この発明の吸気加熱装置の一実施例を図１〜図４の図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１において符号１で示す吸気加熱装置は、本体１０に取付けられた発熱体１５と、本体１０の発熱体１５外周側に設けられた主流通路１１，１２と、主流通路１１，１２をそれぞれ開閉可能な制御弁２０，２５とを備え、制御弁２０，２５は、それぞれ弁体２１，２６および形状記憶合金２２，２２、閉弁ばね２３，２３を備えて構成されている。
【００１５】
本体１０は、中央部に本体１０を貫通する中央通路１３（図４参照）を有し、その外方側に本体１０をそれぞれ貫通する主流通路１１，１２が設けられている。なお、符号１４は吸気管３０取付け用の取付け孔である。
【００１６】
発熱体１５は、実施例では、断熱性材料からなる発熱体ケース１５ａに装備された４個のＰＴＣヒータ１６を備えて形成されている。ＰＴＣヒータ１６の両側面には多数のフィン１７が設けられ、フィン１７の間には、発熱体１５を貫通して吸気が流過する多数の間隙通路１８が形成されている。そして、発熱体１５は、多数の間隙通路１８と中央通路１３とが連通するように本体１０上に固着されている。またＰＴＣヒータ１６は導体１９ａ，１９ｂを介して端子２９ａ，２９ｂに電気的に接続されている。
【００１７】
制御弁２０，２５は、それぞれ主流通路１１を開閉する弁体２１、主流通路１２を開閉する弁体２６を有し、各弁体２１，２６は、蝶番状の形状記憶合金２２，２２で支持されるとともに閉弁ばね２３，２３を備えて形成されている。
【００１８】
形状記憶合金２２は、ねじりコイルばね状に形成され、所定の設定温度を変態点としコイル中心線を軸として可動端２２ａが蝶番状に変形動作するように形成されている。そして可動端２２ａには、弁体２１（または２２）が固着され、他端側は本体１０に固着されている（図２，図３参照）。
【００１９】
この形状記憶合金２２は、設定温度未満のとき（低温時）には、閉弁ばね２３の付勢力により、Ｌ字状に屈曲して主流通路１１（または１２）を閉鎖可能に形成され、設定温度を超えると（暖機後）、閉弁ばね２３の付勢力に勝ってほぼ直線状に変態して、主流通路１１（または１２）を開放可能に形成されている。
【００２０】
このように構成された吸気加熱装置１は、図４に示す如く、内燃機関の吸気管３０を横断するように装備され、発熱体１５および中央通路１３は、吸気管３０管径のほぼ中央部に配設され、端子２９ａ，２９ｂには、タイマー等の制御装置（図示せず）、およびエンジンキースイッチを介して電源が接続されている。
【００２１】
次に吸気加熱装置１の動作について説明する。
【００２２】
内燃機関の冷間始動時（設定温度未満のとき）には、制御弁２０，２５は、それぞれ閉弁ばね２３の付勢力で弁体２１，２６を閉弁位置に変位して、主流通路１１，１２を閉鎖しており、エンジンキースイッチのオンにより、発熱体１５のＰＴＣヒータ１６に通電される。
【００２３】
そして、吸気管３０内を通る吸気は、発熱体１５の多数の間隙通路１８を流過し、中央通路１３を通って内燃機関へ到達する。この状態は暖機が完了して吸気が設定温度に達するまで継続される。このとき、発熱体１５の間隙通路１８においては、ＰＴＣヒータ１６の熱がフィン１７を介して吸気を加熱し、特に吸気管３０内の中央部における流速の速い部分の吸気を多量に加熱して、昇温効率を向上する。
【００２４】
始動から所定時間経過後、暖機が完了して吸気温度が設定温度に達すると、制御弁２０，２５のそれぞれの形状記憶合金２２は変態し、閉弁ばね２３の付勢力に勝って弁体２１，２６をそれぞれ開弁位置へ変位させて、主流通路１１，１２を開放する。
【００２５】
そして、吸気は主流通路１１，１２および中央通路１３を並行して流過し、圧損は非常に小さい。暖機後、自動的に電源供給がオフされて、吸気加熱が停止される。
【００２６】
このように本発明の制御弁２０，２５によれば、設定温度を基準にしてオン−オフ的に作動して主流通路１１，１２を開閉し、中間開度をなくして加熱効率の低下、および圧損増大を回避している。
【００２７】
なお、この発明は上述の説明および図例に制限されることなく、この発明の技術的思想から逸脱しない範囲において、その実施態様を変更することができる。例えば、フィン付ＰＴＣヒータはハニカム状ＰＴＣヒータであってもよい。また、主流通路の数、および制御弁の数は随意に設定できるものはもちろんである。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の吸気加熱装置によれば、制御弁を構成する形状記憶合金が設定温度においてオン−オフ的に変形して開，閉弁動作を行うので、従来例のように制御弁の中間開度動作がなくなり、それに伴う加熱効率の低下を防止して昇温特性を向上できるとともに、圧損の増大を防止することができる。
【００２９】
また、発熱体が吸気通路の中央部に配設された構成なので、吸気通路中央部の流速の速い部分の吸気を効率的に加熱して、昇温特性を向上することができる。
【００３０】
また、制御弁の弁体を支持する蝶番部が変位駆動力を備えているので、弁体駆動のためにバイメタル機構等の駆動手段を省略でき、装置を小形、かつ簡潔に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の吸気加熱装置の平面図。
【図２】制御弁の閉弁状態における拡大断面図。
【図３】制御弁の開弁状態における拡大断面図。
【図４】本吸気加熱装置の吸気管への装備状態を示す断面図。
【符号の説明】
１ 吸気加熱装置
１１，１２ 主流通路
１３ 中央通路
１５ 発熱体
１６ ＰＴＣヒータ
１７ フィン
２０，２５ 制御弁
２２ 形状記憶合金
Claims (1)
- 多数の間隙通路を備え吸気通路内に横断状に配設された発熱体と、前記間隙通路に平行して設けられた主流通路と、前記主流通路を開閉可能な制御弁と、を備えた吸気加熱装置であって、
前記制御弁は、前記主流通路を開閉する弁体と、
一端が可動端として前記弁体に固着されるとともに設定温度を越えると前記弁体を開弁位置に変位させる形状記憶合金と、
一端が前記弁体に連結され前記弁体を閉弁方向へ付勢するとともに前記設定温度未満のとき前記弁体を閉弁位置に変位させる閉弁ばねと、を備え、
前記形状記憶合金は、ねじりコイルばね状に形成され、そのコイル中心線を軸として前記可動端が蝶番状に回動することにより前記弁体が前記主流通路を開閉する
ことを特徴とする吸気加熱装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12664895A JP3635357B2 (ja) | 1995-05-25 | 1995-05-25 | 吸気加熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12664895A JP3635357B2 (ja) | 1995-05-25 | 1995-05-25 | 吸気加熱装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08319907A JPH08319907A (ja) | 1996-12-03 |
| JP3635357B2 true JP3635357B2 (ja) | 2005-04-06 |
Family
ID=14940412
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12664895A Expired - Fee Related JP3635357B2 (ja) | 1995-05-25 | 1995-05-25 | 吸気加熱装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3635357B2 (ja) |
-
1995
- 1995-05-25 JP JP12664895A patent/JP3635357B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08319907A (ja) | 1996-12-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040629 |
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| A521 | Written amendment |
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|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
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