JP5650634B2 - ブローバイガスヒーター - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載されたエンジンルームに生じるブローバイガスの還流路に設けて、ブローバイガスに含まれる水分を凍結させないようにブローバイガスの温度を上昇させるブローバイガスヒーターに関する。

ブローバイガスの温度を上昇させるものとして、ブローバイガスを吸気系に戻す還流路の吸気系との接続部近傍にヒーター（ブローバイガスヒーター）を設けてブローバイガスの温度を上昇させるものがある。
図１４、図１５に基づいて、車両に搭載されたエンジン１０２に生じるブローバイガスの還流路とブローバイガスヒーターが介挿される部分を説明する。
エンジンルーム１０１に搭載されるエンジン１０２から排出されるブローバイガスは、ブローバイガス出口１０３からブローバイガス還流管１０４、ブローバイガスヒーター１０５、ブローバイガス入口１０６を通り、中間ホース１０７に至り、シリンダヘッド１１０に供給される。一方、吸気系における吸気は、エアクリーナ１０８から吸気ホース１０９を通り中間ホース１０７に至り、シリンダヘッド１１０に供給される。すなわちＴ字状の中間ホース１０７によりブローバイガスと吸気系の吸気とが合流してシリンダヘッド１１０に供給されるところ、ブローバイガスは湿気を多く含むので結露を防止するために合流前に温度を上昇させるのがブローバイガスヒーターである。

図１６及び図１７に示すように、ＰＴＣ素子を用いたブローバイガスヒーター２０１の従来例を説明する。このブローバイガスヒーター２０１は、樹脂製のヒーター基体２０２と、銅管２０３と、ＰＴＣ素子２０４を主要構成部材とする。銅管２０３は、図１７に示すように、略平坦な平板部２０３ａと、この平板部２０３ａの幅方向両側から正面視略Ｕ字状をなす湾曲板部２０３ｂにより略筒状を形成される。図１６（ｂ）に示すように、ＰＴＣ素子２０４は、平板部２０３ａ上に載置された状態で接合され、一方の電極２０４ａは、電力供給部２０５のプラス側端子２０５ａに接触し、他方の電極２０４ｂは銅管２０３の平板部２０３ａを介して電力供給部２０５のマイナス側端子２０５ｂに接触している。これにより、電気的閉回路が形成され、ＰＴＣ素子２０４に電力が供給されると、ＰＴＣ素子２０４が発熱する。このＰＴＣ素子２０４は平板部２０３ａに接触しているので、ＰＴＣ素子２０４の熱が銅管２０３に伝わり、銅管２０３の内部を通気するブローバイガスの温度を上昇させることができる。

その他に、ＰＴＣ素子を用いてブローバイガスの温度を上昇させるものとして、特許文献１に記載の先行技術がある。これは、ヒータ本体を電極で挟んだ状態で収納するケース及びケースに接合された発熱体をジョイントチューブの中央部に配置する。これにより、チューブ内部の発熱体によりブローバイガスの温度を上昇させるものがあった。

特開２００７−２２４７７６号公報

ところで、ブローバイガスの温度を上昇させる場合、ブローバイガスヒーターの銅管の先端部は、吸気管（吸気系の空気通路）に差し込まれ、吸気口（吸気系の空気取り入れ口）から入ってくる風によって冷却される。例えば、車両が１００ｋｍ／ｈで走行する場合であっても、銅管は０℃以上に保たれるようなＰＴＣ素子のヒーター容量が必要となる。つまり、想定し得る最も厳しい環境下に車両がおかれた状態で、ブローバイガスに含まれる水分を凍結させないように、ＰＴＣ素子に相当のヒーター容量を持たせる必要がある。
また、それほど厳しくない環境下に車両がおかれた状態では、必要以上にブローバイガスの温度が上がってしまうという事態を招来する虞があるのである。このような事態を招来すると、無駄な電力消費や、構成部材の高耐熱化によるコストアップの要因にもなり得る。

本発明は、係る事由に鑑みてなしたものであり、その目的とするところは、低温環境下にあっても適切に０度以上に保たれるヒーター容量を維持し、しかも消費電力を低減させられるブローバイガスヒーターを提供することにある。

そこで、本発明のブローバイガスヒーターは、車両に搭載されたエンジンルームに生じるブローバイガスの還流路に設けられるブローバイガスヒーターであって、ブローバイガスが流入する流入口と、ブローバイガスが流出する流出口と、これら流入口及び流出口の間に位置するガス通路と、電力供給部と、を有するヒーター基体と、略筒状をなし、少なくとも前記流出口に配設されてガス通路の一部となる熱伝導性を有する管と、略平板状をなして対向する一方及び他方の面にそれぞれ電極を有し、前記電力供給部から電力が供給されて発熱するＰＴＣ素子と、を備え、前記管は、前記ＰＴＣ素子の当該一方及び他方の面にそれぞれ対面して熱伝導を行う第一受熱部及び第二受熱部を有し、前記第一受熱部及び前記第二受熱部は、前記管の一部からなるもの若しく前記管から延長されるものであって、前記ＰＴＣ素子への電力供給が電気的閉回路を形成しつつ、前記受熱部は前記ＰＴＣ素子が発する熱を前記管に伝導することを特徴とする。

また、前記管は、導電性も有するものであり、少なくとも前記ＰＴＣ素子の一方電極に対して、前記管、及び、前記第一受熱部と前記第二受熱部とのうち一方の受熱部を介して前記電力供給部から電力を供給することが好ましい。

また、前記管は、上側が略平坦な平板部で、平板部の幅方向両端から略Ｕ字状をなす湾曲板部が形成される略筒状をなすものであって、前記平板部に連続し、所定間隔をもって対向して配置する前記第一受熱部と、前記第二受熱部を形成し、この前記第一受熱部と前記第二受熱部との間に前記ＰＴＣ素子を配置したことが好ましい。

また、前記管は、導電性を有するものとし、略筒状の軸方向において分離して形成された上流側管部と下流側管部からなり、前記上流側管部を前記ＰＴＣ素子の一方の電極に接続される接続端子部、前記下流側管部を他方の電極に電気的に接続される接続端子部とし、前記上流側管部と前記下流側管部は電気的に非接触とすることが好ましい。

本発明に係るブローバイガスヒーターによれば、銅管は、ＰＴＣ素子の一方電極と他方電極にそれぞれ対面して熱伝導が行われる第一受熱部と第二受熱部を有し、ＰＴＣ素子が発する熱をその両面から両受熱部を介して導管に直接的に伝導することで、効率的な熱伝導が可能になる。そのため、低温環境下にあっても適切にブローバイガスの温度を上昇させることができる。

本発明の第１実施形態のブローバイガスヒーターを示すもので、（ａ）はその平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図 本発明の第１実施形態の銅管を示す分割斜視図 ＰＴＣ素子を示す斜視図 ＰＴＣ素子の一方端を示す一部拡大正面図 抵抗−温度特性図 各部の温度−外気温度の関係図 比較例の電力の不足状態を説明する特性図 本発明の各部の温度と外気温との関係を示す特性図 本発明の第２実施形態を示すもので、（ａ）は銅管の斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図 本発明の第２実施形態におけるＰＴＣ素子の配置状態を示すもので、（ａ）はＰＴＣ素子を配置した部分の拡大平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ拡大断面図 本発明の第３実施形態を示すもので、（ａ）は銅管にＰＴＣ素子等の配置状態を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図であってＰＴＣ素子を配置した状態を示す。 本発明の第４実施形態を示すもので、（ａ）は銅管にＰＴＣ素子等の配置状況を示す斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ断面図 本発明の第５実施形態を示すもので、（ａ）は銅管に対向平板部等を配置する状況を示す斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ線断面図 従来のブローバイガスヒーターの取付位置を示すエンジン全体の斜視図 従来のブローバイガスヒーターの取付位置を示すエンジン収納部の全体を示す平面図 従来のブローバイガスヒーターを示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図 従来のブローバイガスヒーターの一部である銅管のみの斜視図

本発明を実施の形態を図面に沿って説明する。
ブローバイガスヒーター１の第１実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。ブローバイガスヒーター１は、ヒーター基体１１と、銅管２１と、ＰＴＣ素子３１を主要構成部材としている。

ヒーター基体１１は、図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、ブローバイガスが矢印線Ｚの方向へ流れるため、ブローバイガスが流入する流入口１２と、ブローバイガスが流出する流出口１３と、これら流入口１２及び流出口１３をつなぐガス通路１４からなり、ガス通路１４の上側に電力供給部１５が形成される。ヒーター基体１１は、電力供給部１５の導電部材以外は合成樹脂製であり、銅管２１を覆うように形成されている。

ガス通路１４は、流入口１２から、９０℃に近い鈍角状に曲がる屈曲部１６までの縦方向通路１４ａと、屈曲部１６から流出口１３までの間で、縦方向通路１４ａよりやや長い横方向通路１４ｂとからなる。
銅管２１はヒーター基体１１の内部に配置し、横方向通路１４ｂに沿い、屈曲部１６付近にまで達するように配置される。これにより、銅管２１がガス通路１４の一部となっている。
なお、ガス通路１４はかかる屈曲部１６を有するものであることは必ずしも必要ではなく、なお、ガス通路の流入口１２と流出口１３は直線的に構成されても良い。要はエンジン付近への取り付け、ブローバイガス還流路の取り回しの関係で決まる。

また、電力供給部１５は、横方向通路１４ｂの上側であって、その横方向通路１４ｂのうち縦方向通路１４ａ側の位置から、下方向へ延びる縦方向通路１４ａとは反対側に向けて突設されている。この電力供給部１５は、図外電源回路に接続されるプラス側端子１５ａとマイナス側端子１５ｂを有する。これら両端子１５ａ、１５ｂは、金属薄板製で長板状をなし、中間部１７がヒーター基体１１に支持固定され、両端子１５ａ、１５ｂの先端が曲成されており、後述するように銅管２１との電気的に接触している（図１（ｂ）参照）。

上記のごとく、銅管２１は、略筒状をなし、少なくとも流出口１３に配設されてブローバイガスの通路の一部となる。銅管２１は熱伝導性があり、導電性を有する性質を有する管であるが、銅のものに限らず熱伝導性と導電性があればその他の材質であってもよい。

図１（ｂ）に示すように、銅管２１は、ヒーター基体１１の流出口１３から外方（図１（ｂ）の左側方向）へ突出する突出部２２を有している。
なお、本実施形態では突出部２２が形成されているが、ヒーター基体１１突出部２２が形成されず、銅管２１がヒーター基体１１の内部に完全に収納されているものであっても良い。

この実施形態では、図２に示すように、銅管２１は、略筒状の軸方向において分離して形成された上流側管部２３と下流側管部２４とよりなる。
上流側管部２３は、略平坦な平板部２３ａと、その平板部２３ａの幅方向両側から正面視略Ｕ字状をなす湾曲板部２３ｂとからなり、両者により略筒状を形成する。下流側管部２４も同様に略平坦な平板部２４ａと、その平板部２４ａの幅方向両側から正面視略Ｕ字状をなす湾曲板部２４ｂとからなり、両者により略筒状を形成する。この略筒状の上流側管部２３はガス通路１４の横方向通路１４ｂにおいてブローバイガスの上流側に配設され、下流側管部２４はブローバイガスの下流側で流出口１３側に配設される。
なお、後述のように上流側管部２３と下流側管部２４とは接触することなくヒーター基体１１の内部に配設されるが、ヒーター基体１１がその周囲を覆っているので、ブローバイガスは漏れることなく、ガス通路１４を通気することができる。これにより、上流側管部２３と下流側管部２４とはヒーター基体１１によりガス通路１４を形成しつつ、両者は後述のように電気的に非接触としている。

図２及び図１（ｂ）に示すように、上流側管部２３の湾曲板部２３ｂの長手方向奥側（図２の右奥側）は、斜め方向に傾斜するように切除される傾斜部２５が形成される。上流側管部２３は略筒状に形成されているので、傾斜部２５ではその傾斜に沿って開口された状態となる。
ヒーター基体１１の縦方向通路１４ａは、この傾斜部２５と連通するように形成され、屈曲部１６で屈曲して形成している。

図２に示すように、上流側管部２３の平板部２３ａの上流側には、電力供給部１５のマイナス側端子１５ｂの先端が接触する接触面２６を有する。
平板部２３ａの下流側端面を延長し、上方に傾斜させた後に下流側管部２４の平板部２４ａと平行になるようにした対向平板部２７が立設されている。この対向平板部２７は後述するように下流側管部２４の平板部２４ａに対し所定間隔でもって対向配置するように形成されている。
また、平板部２３ａの下流側端面から長手方向の中央付近にかけて、平板部２３ａの幅方向中央部分から所定幅の切り欠き２８が形成されている。

図２及び図１（ｂ）、（ｃ）に示すように、対向平板部２７は、後述するＰＴＣ素子３１の外径より幅広であり、上方に傾斜したことによって下流側管部２４の平板部２４ａからＰＴＣ素子３１の厚さ分だけ上方で、下流側管部２４と平行するように立設されている。
これにより、下流側管部２４の平板部２４ａと対向平板部２７とによりＰＴＣ素子３１を上下から狭持するように接触することが可能になる。

ここで重要なことは、この対向平板部２７は、ＰＴＣ素子３１の一方電極３２に対面して熱伝導が行われる第一受熱部として機能し、ＰＴＣ素子３１が発する熱を、対向平板部２７（第一受熱部）を介して銅管２１（詳しくは上流側管部２３）に熱伝導されるようにしていることである。
また、この上流側管部２３の一部である対向平板部２７は、電力供給部１５からマイナス側端子１５ｂ、接触面２６、上流側管部２３を介し、ＰＴＣ素子３１の一方電極３２に電力を供給するための、電気的に接続される接続端子部にもなっている。

下流側管部２４は、上記のごとく略平坦な平板部２４ａと湾曲板部２４ｂとからなる略筒状のものであるが、平板部２４ａの上流側端面のうち幅方向中央部分から上流側に延長して連設される細幅の延長片２９を有する。
この延長片２９の位置は、上流側管部２３と下流側管部２４とを組み合わせてヒーター基体１１に取り付けた場合に、上流側管部２３の切り欠き２８の位置にあり、切り欠き２８の長手方向長さよりも短く、その幅方向長さより細幅である。そのため、この延長片２９は上流側管部２３に接触することがない。

ここで重要なことは、この下流側管部２４の平板部２４ａ、より詳しくは前述した対向平板部２７に対向する位置にある部分は、ＰＴＣ素子３１の他方電極３３に対面して熱伝導が行われる第二受熱部として機能し、ＰＴＣ素子３１が発する熱を、平板部２４ａ（第二受熱部）を介して銅管２１（詳しくは下流側管部２４）に熱伝導されるようにしていることである。
また、この下流側管部２４の一部である平板部２４ａは、電力供給部１５からプラス側端子１５ａ、延長片２９、下流側管部２４を介し、ＰＴＣ素子３１の他方電極３３に電力を供給するための、電気的に接続される接続端子部にもなっている。

図１（ｂ）に示すように、上記上流側管部２３と下流側管部２４とは、ヒーター基体１１にインサート成形することが望ましく、その内部に収納される。この場合、上流側管部２３の下流側端縁と下流側管部２４の上流側端縁とは、非接触であり、下流側管部２４から延長される延長片２９も上流側管部２３の切り欠き２８の位置で接触せずに位置している。そのため、電力供給部１５からＰＴＣ素子３１への電力供給が上流側管部２３、下流側管部２４を介して行っているが、電気的には互いに絶縁され、ショートすることなく電気的閉回路を形成している。
なお、この実施形態では、対向平板部２７（第一受熱部）と下流側管部２４の平板部２４ａ（第二受熱部）とがＰＴＣ素子３１に対する電気的な接続端子部としても機能させているが、別途端子板を設けてＰＴＣ素子３１の電極３２、３３に電気的に接続されるようにしてもよい。

次にＰＴＣ素子３１について説明する。
ＰＴＣ素子３１は、図３、図４に示すように、略平板状をなして対向する一方及び他方面にそれぞれ電極３２、３３を有するものであり、銅管２１を介して電力供給部１５から両電極３２、３３に電力が供給されると発熱する。
ＰＴＣ素子３１は、チタン酸バリウムを主成分とした半導体セラミックスであり、この実施形態では、外径１２ｍｍ、厚さ１．８ｍｍの円形平板状で、電極３２、３３は半導体セラミックスの外径よりやや小さい円形状のＡｇ材製であり、半導体セラミックスに焼き付けられているものを用いている。
このＰＴＣ素子３１は、ある温度に至ると急激に抵抗が増大する、所謂キュリー温度を持つ抵抗素子であるため、銅管２１が所定の温度に達すると発熱量が制限され、放熱と発熱のバランスがとれた状態の温度を維持することができる。

図１（ｂ）、（ｃ）に示すように、このブローバイガスヒーター１は、電力供給部１５から銅管２１の第一受熱部としても機能する上流側管部２３の対向平板部２７、第二受熱部としても機能する下流側管部２４の平板部２４ａを介して電力供給を受けたＰＴＣ素子が所定の抵抗−温度特性に基づいて温度制御され、それにより銅管２１が所望の温度になってブローバイガスを好ましい温度に上昇させる。

図１（ｂ）、（ｃ）に示すように、ＰＴＣ素子３１をブローバイガスヒーター１への取り付けは、下流側管部２４の平板部２４ａの上側にＰＴＣ素子３１を配置し、上流側管部２３の対向平板部２７がＰＴＣ素子３１の上側に位置するように配置する。この場合に、ＰＴＣ素子３１の周囲にＯリング３５を配置する。このＯリング３５によりＰＴＣ素子３１やその電極３２，３３およびそれに接触している第一受熱部として機能する上流側管部２３の対向平板部２７、第二受熱部として機能する下流側管部２４の平板部２４ａなどが、外部からの水、油、ガス等に触れないようそれらの浸入を防止する。

また、図１（ｂ）に示すように、下流側管部２４の平板部２４ａと対向平板部２７との間にＰＴＣ素子３１を狭持させるように配置し、その対向平板部２７の下流側の端部において開放される部分を封止するためにシール材３６を配置する。

ＰＴＣ素子３１とＯリング３５を下流側管部２４の平板部２４ａと対向平板部２７との間に配置するために滑り込ませるとき、ＰＴＣ素子３１の電極３２、３３はＡｇ材で表面が柔らかいものであるため、その表面を傷付けるおそれがある。そこで、ＰＴＣ素子３１は、図４に示すように、導電性の金属板、例えば銅板で作成した補助電極板３４を電極３２、３３に導電性接着剤３７で固定した状態で用いるのが好ましい。これにより、電気的接触と熱伝導をより確実に行えることが可能になる。
なお、電極３２、３３に補助電極板３４、３４が固定されているので、正確には対向平板部２７、平板部２４ａはこの補助電極板３４、３４と接触しているが、本件では説明の簡易のため、電極３２、３３と接触すると記載している。

ここで、図１６、１７に示す背景技術で述べたブローバイガスヒーター２０１を比較例にあげ、詳細に対比して本発明のブローバイガスヒーター１との差異を説明する。
一般的な、ＰＴＣ素子の抵抗‐温度特性（横軸は温度度、縦軸は抵抗Ω）を図５に示す。 ＰＴＣ素子は、抵抗Ｒがある温度を超えると急激に増加する。今、常温２５℃のときの抵抗Ｒが２倍になるところの温度Ｔｃをキュリー温度と称している。例えば、Ｒ＝１２Ω、Ｔｃ＝１００℃のＰＴＣ素子に１２Ｖを印加した場合、当初は１Ａ（１２Ｖ／１２Ω）の電流が流れる。そして、ＰＴＣ素子は、キュリー温度以下のある部分までは若干減少するものの、温度上昇するにつれ抵抗が増加するので、１００℃付近での電流は０．５Ａ（１２Ｖ／２４Ω）となる。さらに放置すればキュリー温度Ｔｃより若干高い温度まで上昇するものの、温度の上昇は大幅に抑制される。その状態では抵抗が増加し、電流は０．５Ａ以下となる。すなわち、発熱と放熱のバランスのとれた状態で、所定値でもって温度が安定する。

図１６、１７に示す従来例のブローバイガスヒーター２０１の外気温度別に各部の温度を測定した結果を図６に示す。図１６（ｂ）に示すように、温度Ｔ１は銅管２０３の平板部２０３ａの下流側がヒーター基体２０２から突出した部分の位置における温度、温度Ｔ２はＰＴＣ素子２０４の他方電極２０４ｂに銅管２０３の平板部２０３ａが接する位置での平板部２０３ａの温度、温度Ｔ３はＰＴＣ素子２０４の一方電極２０４ａの温度である。

図６に示すように、外気温度が０℃の場合、Ｔ１＝２０℃、Ｔ２＝４０℃、Ｔ３＝１１０℃となる。このとき、電流は０．３３Ａ（消費電力は１２Ｖ×０．３３Ａ＝４Ｗ）であった。外気温度が−１５℃に下がった場合、Ｔ１＝２℃、Ｔ２＝１２℃、Ｔ３＝１００℃となった。このときの電流は０．５Ａ（消費電力は１２Ｖ×０．５Ａ＝６Ｗ）であった。さらに、外気温度が−３０℃に下がった場合、Ｔ１＝−５℃、Ｔ２＝５℃、Ｔ３＝９５℃となった。このときの電流は０．６７Ａ（消費電力は１２Ｖ×０．６７Ａ＝８Ｗ）であった。

これらの結果から、外気温度が−３０℃になったとき、Ｔ１が０℃以下になることが問題である。これは、図７に示すように、外気温度が−３０℃のときに消費電力が８Ｗでは発生熱量が不足していることを意味している。仮に、−３０℃のときに消費電力１２Ｗを出すことができるＰＴＣ素子を用いればＴ１を０℃以上に維持できるのであるが、このＰＴＣ素子２０４では８Ｗの消費電力しか出すことができない。
なお、図７において−３０℃のときに１２Ｗ、−１５℃のとき４〜５Ｗ、０℃のときに２〜３Ｗとする曲線は、銅管のＴ１温度を０℃にするために想定したものである。

別の観点では、本来１２Ωの抵抗値を持つＰＴＣ素子に電圧１２Ｖを印加すると電力は１２Ｗ（１２Ｖ×１２Ｖ／１２Ω）になるのであるが、温度Ｔ２と温度Ｔ３には温度差が生じる。ここで、温度差（℃）は、熱抵抗（℃／Ｗ）×熱源の熱量（Ｗ）で表される。図１６（ｂ）に示すように、ＰＴＣ素子２０４の他方電極２０４ｂから銅管２０３の平板部２０３ａに熱が伝導されるが、ＰＴＣ素子２０４の一方電極２０４ａの上側は熱が空気を介して放熱するのみである。
これにより、温度Ｔ２と温度Ｔ３には温度差が生じ、効率的に熱伝導を行うことができない。また、温度Ｔ１と温度Ｔ２にも、熱源、すなわちＰＴＣ素子２０４からの距離によって決まる熱勾配分の差が生じるので、外気温度の差が略そのまま平行移動する形となる。温度Ｔ３が７０〜８０℃に納まれば、ＰＴＣ素子２０４の抵抗は１２Ωもしくはそれより少し低い値になるので１２Ｗの電力を出し得るのであるが、現実には温度Ｔ３がキュリー温度Ｔｃに近づき、抵抗値が初期値より増加して、結果的に発生熱量の不足という事態になる。

さらに考察を進めると、上記の問題の解決する方策として、「キュリー温度Ｔｃを高くすること」と「初期抵抗値を下げること」が考えられる。
前者の場合、キュリー温度Ｔｃを１００℃から１２０℃にしてみると、外気温度が−３０℃のとき、温度Ｔ３が前述のものと同様に９５℃になり、キュリー温度Ｔｃからは離れているので抵抗値は１２Ωもしくはそれより少し低い値を維持できて１２Ｗの熱量を出すことができる。したがって、外気温度が−３０度のときであっても温度Ｔ１は０℃以上の確保が可能となる。

しかしながら、外気温度が０℃になると、温度Ｔ３が１２０℃以上になるため、温度Ｔ１、温度Ｔ２も前述のものよりも高くなる。このように各部の温度が必要以上に上昇するために、ブローバイガスヒーター２０１を構成する合成樹脂やゴムパッキン等の耐熱性能を上げなければならず、コストアップを招くという別の問題が生じることとなる。

後者の場合、初期抵抗値を１２Ωから８Ωにしてみると、外気温度が−３０℃のとき、電源投入時には１．５Ａ（１２Ｖ／８Ω）の電流が流れるので、消費電力は１８Ｗになる。 ここで、温度Ｔ３が９５℃、抵抗値が１２Ωになっているとすると、消費電力は１２Ｗ（１２Ｖ×１２Ｖ／１２Ω）を確保できる。したがって、外気温度が−３０℃のときであっても温度Ｔ１は０℃以上の確保が可能となる。

しかしながら、電源投入時からしばらくの間は、電流が１．５Ａと前述したものより１．５倍多く流れることとなる。また、外気温度が０℃のとき、温度Ｔ３は前述したものと同様、約１１０℃であるものの抵抗値は２４Ωになっていて、消費電力は６Ｗ（１２Ｖ×１２×／２４Ω）となる。また、外気温度が−１５℃のとき、温度Ｔ３は前述したものと同様、約１００℃であるものの抵抗値は１６Ωになっていて、消費電力は９Ｗ（１２Ｖ×１２×／１６Ω）となる。

つまり、前述した初期抵抗値１２Ωのものにあっては、外気温度が０℃のとき４Ｗ、外気温度が−１５℃のとき６Ｗという消費電力で、温度Ｔ１を必要以上に確保できたのに対し、これらが６Ｗ、９Ｗという消費電力となって無駄な電力消費となり、車両においては燃費にも影響しかねないという別の問題が生じることとなる。

次に、本発明のブローバイガスヒーター１にあっては、銅管２１は、ＰＴＣ素子３１の一方電極３２と他方電極３３にそれぞれ接続される互いに電気的に絶縁され第一受熱部としても機能する上流側管部２３の対向平板部２７と第二受熱部としても機能する下流側管部２４の平板部２４ａとを有し、電力供給部１５とＰＴＣ素子３１とにより電気的閉回路を形成するようにしたことにより、各部の位置Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３における温度は図８に示すものとなった。
なお、図１（ｂ）に示すように、Ｔ１は下流側管部２４の突出部２２の温度、Ｔ２はＰＴＣ素子３１の他方電極３３と下流側管部２４の平板部２４ａとが接する位置の温度、Ｔ３はＰＴＣ素子３１の一方電極３２と対向平板部２７とが接する位置の温度、温度Ｔ４は上流側管部２３の湾曲板部２３ｂの屈曲部１６付近の温度である。

図８に示すように、外気温度が０℃、−１５℃、−３０℃のいずれの場合も、Ｔ２温度、Ｔ３温度は５０℃以下になった。図５で示すように、ＰＴＣ素子２０４の抵抗はキュリー温度Ｔｃの直前１５℃程度のから急激に上がるところ、本発明の場合には温度は５０℃以下となり、キュリー温度から大幅に離れているためＰＴＣ素子３１の抵抗値は初期の１２Ωを維持する。したがって、１２Ｖの電圧で１Ａの電流が流れ、消費電力は１２Ｗ（１２Ｖ×１Ａ）を維持することとなる。
また、Ｔ１の位置はＴ２の位置に近いこともあり、Ｔ１温度は、Ｔ２温度より概ね５℃程度しか低くならない。さらに、Ｔ４温度はＴ１温度とほぼ同じとなる。

これは、従来技術と異なり、第一受熱部として機能する対向平板部２７と第二受熱部として機能する下流側管部２４の平板部２４ａとにより、ＰＴＣ素子３１を狭持し、その両面から熱を受けていることが挙げられる。これにより、ＰＴＣ素子３１の発熱を効率良く、熱伝導することが可能になった。
また、銅管２１を上流側管部２３と下流側管部２４に分割し、それぞれ対向平板部２７（第一受熱部）、平板部２４ａ（第二受熱部）から受熱するので、効率良く銅管２１の温度を上げることが可能になる。

本発明は、銅管２１の内部を通気するブローバイガスに対して放熱するのではなく、いったん銅管２１の温度を上げて、ブローバイガスの温度を上げるものである。銅管２１は所定の長さを有するものであり、銅管２１の温度を効率良く上げることにより、その内部を通気するブローバイガスの温度を上げる時間を長くすることができ、特許文献１に記載の発明よりも、効率的にブローバイガスの温度を上げることが可能になる。

上記のごとく、本発明のブローバイガスヒーター１により、外気温度、すなわち使用環境の温度が変化しても一定の発熱量でブローバイガスを所期の温度に上昇させることができる。
なお、本発明のＰＴＣ素子３１は従来例のＰＴＣ素子２０４と同じ仕様のものとしているので、外気温度を０℃、−１５℃、−３０℃のいずれも１２Ｗの消費電力となるが、必要に応じて抵抗値を大きくしたり、キュリー温度Ｔｃを下げたりすることが可能であり、適宜、消費電力や温度上昇の値を選定すればよい。

必要なことは、想定し得る最も厳しい使用環境下に車両がおかれた状態で、Ｔ１温度が０℃以下にならないようにすることである。例えばキュリー温度Ｔｃを４５℃程度に選定しておくと、外気温度―３０℃では１２Ｗの消費電力であるが、外気温度が０℃ではＴ２温度、Ｔ３温度がキュリー温度に近づいて来るので抵抗値が大きくなり消費電力が下がる。またキュリー温度４５℃より少し高いところの温度で飽和するのでブローバイガスヒーター１を構成する合成樹脂等の耐熱性能も低いものでよい。

また、一般的に、外気温センサを付けて必要時にヒーターがオンするようにしているものがあるが、本発明のブローバイガスヒーター１を採用することにより外気温センサも不要となる。これは、ブローバイガスヒーター１を常時オン状態にしていても、キュリー温度Ｔｃが低いので実質的にはエンジンからの熱でＰＴＣ素子３１の抵抗は高くなっており、素子になはほとんど電流が流れず真に外気温度が下がった時にのみＰＴＣ素子３１の抵抗も下がり発熱するためである。

次に、ブローバイガスヒーターの第２実施形態を図９及び図１０に基づいて説明する。 図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、第１実施形態と異なる銅管５１のみを示し、その他の部材は省略している。銅管５１は、第１実施形態と同じく導電性及び熱伝導性を有する管であれば良く、略筒状を形成している。第１実施形態におけるヒーター基体１１の横方向通路１４ｂの長さに対応した所定の長さを有し、上流側（図９（ａ）の右奥側）が傾斜するように切除された傾斜部５５を有する。また、流出口１３からヒーター基体１１に配設されてブローバイガスのガス通路１４となるのも第一実施形態と同様である（図１（ｂ）参照）。

この銅管５１は、正面視略Ｕ字状をなす湾曲板部５３とその湾曲板部５３の両側の端部を内方に折曲して、各々平板状にした平板部５２ａ、５２ｂとからなる。この平板部５２ａ、５２ｂは互いに接することがないように形成され、その間に隙間５４が形成される。

また、銅管５１はその長手方向中央付近で平板部５２ａ、５２ｂのそれぞれの隙間５４側端面の一部を上側に折曲して延長し、各々対向して直立するよう第一受熱部５６ａ、第二受熱部５６ｂを形成する。この第一受熱部５６ａ、第二受熱部５６ｂは一定の幅を開けて対向して直立しているが、この幅の長さはＰＴＣ素子３１の厚さより僅かに大きい間隔となっている。
また平板部５２ａ、５２ｂのうち、第一受熱部５６ａ、第二受熱部５６ｂの奥側と手前側には、所定の範囲を切り欠いた切り欠き５７、５７が形成される。

図１０に示すように、ＰＴＣ素子３１は、この第一受熱部５６ａと第二受熱部５６ｂとの間であり、第一受熱部５６ａ、絶縁性熱伝導シート５８、銅板５９、ＰＴＣ素子３１、第二受熱部５６ｂの順に積層するように配置する。ＰＣＴ素子３１は、矩形平板状をなして対向する一方及び他方面にそれぞれ電極３２、３３を有するものであり、電力供給部１５から両電極３２、３３に電力が供給されるものである。
具体的には、第一受熱部５６ａの溝側に配置された銅板５９がＰＣＴ素子３１の一方電極３２に、第二受熱部５６ｂがＰＣＴ素子３１の他方電極３３に、それぞれ電気的に接続される。そして、銅板５９が電力供給部１５のプラス側端子１５ａに、平板部５２ｂがマイナス側端子１５ｂに電気的に接続されるので、電力供給部１５からＰＴＣ素子３１への電力の供給が可能になる。その一方、絶縁性熱伝導シート５８が積層されているので、ショートすることなく電気的閉回路を形成する。

これにより、ＰＴＣ素子３１は銅板５９、第二受熱部５６ｂに電気的に接続されることで電力の供給を受けて発熱するところ、第一受熱部５６ａ、第二受熱部５６ｂにより熱的にも接合されることとなる。
特に第一受熱部５６ａではＰＴＣ素子３１との間に銅板５９と絶縁性熱伝導シート５８を積層しているところ、銅板５９は熱伝導性に優れた性質を有し、絶縁性熱伝導シート５８も熱を電導する性質を有するため第一受熱部５６ａにＰＴＣ素子３１の熱を適切に銅管５１に伝えることが可能になる。

なお、絶縁性熱伝導シート５８は、熱伝導率が１〜５Ｗ／ｍ・度程度のシリコーンゴム系で０．１〜０．２ｍｍ程度の厚みを有し、電気的には絶縁性であるものの熱を伝導するものであって、一般的には放熱シート、サーコンシートと呼ばれるものである。

第二実施形態により、ＰＴＣ素子３１への電力供給を行い得るとともに、ＰＴＣ素子３１の発熱をその一方の面３２から第一受熱部５６ａを介して銅管５１に伝え、もう一方の面３３から第二受熱部５６ｂを介して銅管５１に伝えることができる。これにより、ＰＴＣ素子３１の発熱を効率的に銅管５１に伝えることが可能になる。
ただ、絶縁性熱伝導シート５８は一般的に銅に比して熱抵抗が大きいので、他方電極３３側の温度よりも一方電極３２側の温度の方がやや高くなるが、いずれもキュリー温度よりはるかに低いので、第１実施形態のものと略同等の特性を示す。

次に、ブローバイガスヒーターの第３実施形態を図１１に基づいて説明する。図１１は、第１実施形態と異なる銅管６１とＰＴＣ素子３１の配置する状態のみを示し、その他の部材は省略している。銅管６１は、第１実施形態と同じく導電性及び熱伝導性を有する管であれば良く、略筒状を形成している。第一実施形態と同じく、ヒーター基体１１の横方向通路１４ｂの長さに対応した所定の長さを有し（図１（ｂ）参照）、上流側（図１１（ａ）の右奥側）が傾斜するように切除された傾斜部６９を有し、流出口１３からヒーター基体１１に配設されてブローバイガスのガス通路１４となるのも第一実施形態と同様である。

第３実施形態の銅管６１は、略平坦な平板部６３と、その幅方向両側から正面視略Ｕ字状をなす湾曲板部６４とにより略筒状となるものであるが、幅方向の一方端側（図１１（ａ）の手前側）からは平板部６３と湾曲板部６４とは繋がっているが、平板部６３のもう一方端側（図１１（ａ）の左奥側）では隙間６８が形成され、湾曲板部６４とは直接繋がっていない。
この湾曲板部６４は、その長手方向の中間付近を上方へ延長した上で平板部６３と平行となるように折曲した対向平板部６５を連設する。この対向平板部６５は平板部６３に対しＰＣＴ素子３１の厚さより僅かに大きい間隔で、かつＰＣＴ素子３１よりも幅広でもって対向する。

この平板部６３と対向平板部６５とのいずれか一方、この実施形態では平板部６３とＰＴＣ素子３１との間に、絶縁性熱伝導シート６６と銅板６７を積層して配置している。具体的には、ＰＴＣ素子３１を銅板６７と積層した絶縁性熱伝導シート６６の上に載せ（矢印線Ｙ）、その全体を平板部６３と対向平板部６５との間の位置に配置する（矢印線Ｘ）。ＰＣＴ素子３１は、円形平板状をなして対向する一方及び他方面にそれぞれ電極３２、３３を有するものであり、銅管６１を介して電力供給部１５から両電極３２、３３に電力が供給される。

具体的には、平板部６３に積層接合された銅板６７がＰＣＴ素子３１の他方電極３３に、対向平板部６５がＰＣＴ素子３１の一方電極３２に、それぞれ電気的に接続される。そして、銅板６７が電力供給部１５のプラス側端子１５ａに、対向平板部６５がマイナス側端子１５ｂに電気的に接続され電力供給部１５から電力供給される。この場合も絶縁性熱伝導シート６６により、ショートすることなく電気的に閉回路が形成され、熱は伝導することが可能になる。

ＰＴＣ素子３１の熱は対向平板部６５が第一受熱部、平板部６３が第二受熱部として機能し、これらを介して銅管６１に熱が伝導される。この場合も、第２実施形態と略同等の特性を示す。つまり、対向平板部６５は直接湾曲板部６４と一体的に繋がっているので、対向平板部６５が第一受熱部として機能し、ＰＴＣ素子３１からの熱は湾曲板部６４に伝導され、平板部６３が第二受熱部として機能した場合には平板部へＰＴＣ素子３１からの熱が伝導される。これにより、ＰＴＣ素子３１の熱をその両面から効率良く銅管６１に伝導することができる。

次に、ブローバイガスヒーターの第４実施形態を図１２に基づいて説明する。図１２（ａ）、（ｂ）には、第３実施形態と同じく要部である銅管７１にＰＴＣ素子３１を配置する状態のみを示し、その他の部材は省略している。銅管７１は、平板部７３、湾曲板部７４により略筒状をなしていることも第３実施例と同じである。この平板部７３の中央付近に、ＰＴＣ素子３１を銅板７７が積層された絶縁性熱伝導シート７６に配置し（矢印線Ｖ）、それらを平板部７３と対向平板部７５の間に配置されるようにしている（矢印線Ｗ）。

第４実施形態では、第３実施形態と異なり、平板部７３にこれと平行な対向平板部７５がネジ７８により立設して配置されている。
ＰＣＴ素子３１は、円形平板状をなして対向する一方及び他方面にそれぞれ電極３２、３３を有するものであり、銅管７１を介して電力供給部１５から両電極３２、３３に電力が供給されるものである。具体的には、平板部７３に積層接合された銅板７７の上に、他方電極３３が位置するようＰＣＴ素子３１が載置される。対向平板部７５は段付き端子板で、ＰＣＴ素子３１よりも幅広であり、平板部７３に当接する取付片７９と、ＰＣＴ素子３１の一方電極３２に当接する。

具体的には、対向平板部７５は、ネジ７８、７８にて取付片７９のネジ孔７２、７２を通し、平板部７３のネジ孔７２、７２に締め付け固定する（矢印線Ｕ）。その際、第一受熱部として機能する対向平板部７５がＰＣＴ素子３１の一方電極３２に電気的に接続される。この固定はネジ７８に限らずロウ付けその他の固定手段を用いてもよい。そして、銅板７７が電力供給部１５のマイナス側端子１５ｂに、対向平板部７５がプラス側端子１５ａに電気的に接続されるが、銅板７７と平板部７３との間に絶縁性熱伝導シート７６が積層させるため、ショートすることなく電気的閉回路を形成する。

これにより、電気的な閉回路を形成するとともに、ＰＴＣ素子３１が発した熱を第一受熱部として機能する対向平板部７５、第二受熱部として機能する平板部７３の両者を介し、効率的に銅管７１に伝達することが可能になる。第４実施形態も、第２実施形態と略同等の特性を示す。

図１３、図１４は第５実施形態であり、第４実施形態を一部の変形したものを示している。これは、対向平板部８５の取付片８９が銅管８１に対し電気的絶縁関係を確保するため、ネジ８８、８８を適宜の絶縁性の鍔付パイプ９０、９０、絶縁性熱伝導シート８６を介して、ネジ孔８２、８２に通して、平板部８３に固定される（矢印線Ｒ）。そして、この対向平板部８５と平板部８３との間にＰＴＣ素子３１を配置する（矢印線Ｓ）。このような電気的絶縁関係を確保できれば、ろう付けその他の固定手段を用いてもよい。このようにすると、第４実施形態における銅板７７を省略することができる。第５実施形態も、第２実施形態と略同等の特性を示す。

１…ブローバイガスヒーター、１１…ヒーター基体、１４ａ…縦方向ガス通路、１４ｂ…横方向ガス通路、１５…電力供給部、１５ａ…プラス側端子、１５ｂ…マイナス側端子、２１…銅管、２２…突出部、２３…上流側管部、２３ａ…平板部、２３ｂ…湾曲板部、２４…下流側管部、２４ａ…平板部（第二受熱部）、２４ｂ…湾曲板部、２６…接触面、２７…対向平板部（第一受熱部）、３１…ＰＴＣ素子、３２…一方電極、３３…他方電極

Claims (4)

1. 車両に搭載されたエンジンルームに生じるブローバイガスの還流路に設けられるブローバイガスヒーターであって、ブローバイガスが流入する流入口と、ブローバイガスが流出する流出口と、これら流入口及び流出口の間に位置するガス通路と、電力供給部と、を有するヒーター基体と、略筒状をなし、少なくとも前記流出口に配設されてガス通路の一部となる熱伝導性を有する管と、略平板状をなして対向する一方及び他方の面にそれぞれ電極を有し、前記電力供給部から電力が供給されて発熱するＰＴＣ素子と、を備え、前記管は、前記ＰＴＣ素子の当該一方及び他方の面にそれぞれ対面して熱伝導を行う第一受熱部及び第二受熱部を有し、前記第一受熱部及び前記第二受熱部は、前記管の一部からなるもの若しく前記管から延長されるものであって、前記ＰＴＣ素子への電力供給が電気的閉回路を形成しつつ、前記受熱部は前記ＰＴＣ素子が発する熱を前記管に伝導することを特徴とするブローバイガスヒーター。
2. 前記管は、導電性も有するものであり、少なくとも前記ＰＴＣ素子の一方電極に対して、前記管、及び、前記第一受熱部と前記第二受熱部とのうち一方の受熱部を介して前記電力供給部から電力を供給することを特徴とする請求項１に記載のブローバイガスヒーター。
3. 前記管は、上側が略平坦な平板部で、平板部の幅方向両端から略Ｕ字状をなす湾曲板部が形成される略筒状をなすものであって、前記平板部に連続し、所定間隔をもって対向して配置する前記第一受熱部と、前記第二受熱部を形成し、前記第一受熱部と前記第二受熱部との間に前記ＰＴＣ素子を配置したことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のブローバイガスヒーター。
4. 前記管は、導電性を有するものとし、略筒状の軸方向において分離して形成された上流側管部と下流側管部からなり、前記上流側管部を前記ＰＴＣ素子の一方の電極に接続される接続端子部、前記下流側管部を他方の電極に電気的に接続される接続端子部とし、前記上流側管部と前記下流側管部は電気的に非接触とすることを特徴とする請求項１または２、３のいずれかに記載のブローバイガスヒーター。
   

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