JP5841960B2 - 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られるブローバイガスヒーター、詳しくは、ブローバイガスの温度を上昇させることより、ガス通路自体の温度を上げて水分が付着し氷結するのを防止するための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に関する。

特許文献１には、電子セラミックヒータを用いたブローバイガスヒーター（特許文献１では「ブローバイガス還流装置」）が記載されている。同文献１の図９、１１に示すように、このブローバイガス還流装置５０は、電子セラミックヒータ５６を還流下流管５４の上方に戴置し、その上方から電源を供給するプラグ部材５７を嵌め込む構成となっている。

特開２０１２−２１５１３７号公報

特許文献１に記載のブローバイガスヒーターに代表される従来のブローバイガスヒーターは、ケースの本体と電源供給部分とが別部品であった。電源供給部分を外した状態で、ＰＴＣ素子をその内方に配置し、その後に、電源供給部分を嵌め込む必要があったため、この嵌め込み時にシール性を保つためのゴムパッキン等が必要となり、別途組立工程が必要であった。そのため、さらなる構造の簡易化、低コスト化が要求されていた。

そこで、本発明に係るブローバイガスヒーターは、係る要求に鑑みてなしたものであり、その目的とするところは、構造の簡易化を図ることにより低コスト化を実現することができるブローバイガスヒーターを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明のブローバイガスヒーターは、ブローバイガスが流入する流入口、ブローバイガスが流出する流出口、これらの間に位置してブローバイガスを通過させるガス通路、を有する合成樹脂製のケース本体部と、
前記ケース本体部を通過するブローバイガスに触れ得るように少なくとも前記流出口の近傍に配設されるものであり、ＰＴＣ素子設置部を有し、熱伝導性及び導電性を有し、その内部にガス通路が形成される略筒状の第１の受熱部材と、
大略平板状をなし、一方の面に第１の電極、他方の面に第２の電極を有し、前記第１の電極及び前記第２の電極のいずれかが前記第１の受熱部材のＰＴＣ素子設置部に対面して設置されるＰＴＣ素子と、
前記ＰＴＣ素子設置部に対面しない側の前記第１の電極及び前記第２の電極のいずれかに対面して前記ケース本体部に固定される熱伝導性及び導電性を有した第２の受熱部材と、
前記第１の受熱部材と前記第２の受熱部材とを介して外部の電力を前記ＰＴＣ素子に供給するべく、先端が前記第１の受熱部材と電気的に接続される第１の端子板、先端が前記第２の受熱部材と電気的に接続される第２の端子板、を有した電力供給部と、
を備えた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、
前記ケース本体部は、前記第１の受熱部材と、前記第２の受熱部材と、前記電力供給部と、を一体的に成型するとともに、前記ケース本体部と前記第１の受熱部材との間に、少なくとも前記ＰＴＣ素子と前記第２の受熱部材の先端部分を収容し得る収容部を形成し、 前記収容部は前記流出口側に前記ＰＴＣ素子が挿通し得る開口部を有し,前記電力供給部は、前記第１、２の端子板の先端が、それぞれ前記第１、２の受熱部材と一体化され、前記第１、２の端子板の基端が前記ケース本体部から露出するように、前記ケース本体部に一体的に成型されていることを特徴とする。

また、前記第１の受熱部材及び前記第２の受熱部材は、前記電力供給部の第１の端子板及び第２の端子板とともにそれぞれ単一の金属部材により形成されていることが好ましい。

また、前記第２の受熱部材の先端部には、前記ＰＴＣ素子の第１の電極及び第２の電極を前記第１の受熱部材側に向けて弾性的に押圧する弾性体を設けることが好ましい。

また、前記ＰＴＣ素子の周囲であって前記第１の受熱部材と第２の受熱部材の対向する隙間にＯリングを配設していることが好ましい。

また、前記ＰＴＣ素子の第１の電極と前記第１の受熱部材の間、前記ＰＴＣ素子の第２の電極と前記第２の受熱部材の間、の少なくともいずれか一方には、熱伝導性及び導電性を有する薄板状の補助電極が介挿されていることが好ましい。

本発明に係るブローバイガスヒーターによれば、ケース本体部は、第１の受熱部材と、第２の受熱部材と、電力供給部と、を一体的に成型するとともに、ケース本体部と第１の受熱部材との間に、少なくともＰＴＣ素子と第２の受熱部材の先端部分を収容し得る収容部を形成し、収容部は流出口側にＰＴＣ素子が挿通し得る開口部を有してなる構成であるため、電源供給部分を嵌め込む工程やゴムパッキン等が不要となり、構造の簡易化を図ることにより低コスト化を実現することができる。

本発明のブローバイガスヒーターの全体を示す平面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 図２のＢ−Ｂ線断面図である。 ブローバイガスヒーターを構成する第１の受熱部材、第２の受熱部材を示す分解斜視図である。 ブローバイガスヒーターに用いるＰＴＣ素子及び関連部材の一例を示すものであって、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は一部拡大断面図である。 ブローバイガスヒーターに用いるＰＴＣ素子及び関連部材の他の例を示すものであって、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は一部拡大断面図である。 ブローバイガスヒーターを構成する第１の受熱部材、第２の受熱部材の他の例を示す分解斜視図である。 図７に示す他の例である第１の受熱部材、第２の受熱部材を用いたブローバーガスヒーターの全体を示す断面図である。 エンジン収容部の全体を示す平面図 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

図９、図１０に示すように、本発明のブローバイガスヒーター１を取り付ける車両エンジン１０２におけ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状態を説明する。

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、一般的なブローバイガスヒーター１０５、ブローバイガス入口側管１０６を通り、中間ホース１０７に至る。なお、ブローバイガス入口側管１０６は省略されて、ブローバイガスヒーター１０５のブローバイガスが流出する流出口を直接中間ホース１０７に接続する場合もある。一方、吸気系における吸気は、エアクリーナー１０８から吸気ホース１０９を通り中間ホース１０７に至る。したがって、中間ホース１０７においてブローバイガスと吸気系の吸気とが合流してシリンダーヘッド１１０に供給されることとなる。ブローバイガスヒーター１０５は、ブローバイガスに含まれる水分が、吸気系の吸気との合流部で氷結するのを防止するため、ブローバイガス通路やブローバイガスの温度を上昇させる必要がある。

そこで、ブローバイガス通路や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１０５）を設けている。

次に、本発明の実施形態に係るブローバイガスヒーター１について、図面に沿って説明する。
図１〜３に示すように、ブローバイガスヒーター１は、ケース本体部１１と、第１の受熱部材２１と、第２の受熱部材３１と、ＰＴＣ素子４１と、電力供給部５１と、を主要構成部材としている。

ケース本体部１１は、後述の第１の受熱部材２１、第２の受熱部材３１、電力供給部５１との全てをインサート成型にて、これらが内包するように一体的に形成する。これらを一体的に形成することにより、従来では後から取り付けるときの組立工程やパッキン等の他の部材が不要となるために、低コストでの製造が可能になるものである。

ケース本体部１１は、ブローバイガスが流入する流入口２と、ブローバイガスが流出する流出口３があり、これら流入口２及び流出口３との間に位置してガス通路４、２４が形成される。具体的には、ケース本体部１１は、略筒形状の第１の受熱部材２１の外側を覆い、第１の受熱部材２１のガス通路２４を連続させるように、ケース本体部１１にもガス通路４を形成する。つまり、ガス通路２４は第１の受熱部材２１がその外壁となり、ガス通路４はケース本体部１１がその外壁となり、両者は連続している。

図２に示すように、ブローバイガスは、ケース本体部１１内のガス通路４、２４において矢印線Ｚの方向、すなわち流入口２から流出口３に向けて通過する。
なお、図９、１０に示すように、ブローバイガスヒーター１１の流入口２側はブローバイガス還流管１０４が、流出口３側はブローバイガス入口側管１０６（前述したようにブローバイガス入口側管１０６が省略されている場合は中間ホース１０７）が、それぞれ接続されるので、ケース本体部１１の流入口２と流出口３の外周端部には抜け止め用の膨出部１２、１２を設けるのが好ましい。

ケース本体部１１の材質は、耐熱性、耐油性等が要求されるので、一般的にはナイロン、ＰＢＴ、ＰＰＳ等の合成樹脂材を使用することが好ましい。

次に、ケース本体部１１に内包される第１の受熱部材２１について説明する。
図４に示すように、第１の受熱部材２１は、上面に形成される平坦部２２と、湾曲部２３により、その内部にガス通路２４が形成される略筒状である。湾曲部２３は、平坦部２２の両側端から湾曲して延設され、断面形状が略Ｕ字状をなす。第１の受熱部材２１は、ケース本体部１１に一体的に内包されるものであって、少なくとも流出口３側に配設される。

この平坦部２２は後述するＰＴＣ素子４１を戴置するための部分があれば良く、湾曲部２３により形成される断面形状は略Ｕ字状でなくとも、例えば略コの字状であっても良い。 平坦部２２は、ガス通路４、２４の方向にかけて所定の長さを有した後、斜め上方へ折曲する傾斜部２５を有し、その後、また平坦となる延長部２６を有する。この傾斜部２５、延長部２６も、平坦部２２と同じく、その両側から湾曲する湾曲部２３と接続し、略筒状となる。そのため、図２に示すように、ケース本体部１１に内包されて一体化した場合、延長部２６から傾斜部２５の部分に至ることにより、ガス通路４、２４の開口面積が狭くなり、平坦部２２の上方であってケース本体部１１の内部にＰＴＣ素子４１などを収納するスペースを確保することができる。

第１の受熱部材２１は、熱伝導性及び導電性を有したものであり、具体的には銅が適しているが、その他の黄銅等の材質であってもよい。この第１の受熱部材２１の材質は、第２の受熱部材３１にも同様に当てはまる。

図２、３に示すように、第１の受熱部材２１の流出口３側の先端部は、ケース本体部１１の流出口３から外方に向けて突出している。しかし、図７、８に示す第１の受熱部材、第２の受熱部材の他の例のように、この先端部がケース本体部１１の流出口３から突出せずに、ケース本体部１１に内包されるものであってもよい。

次に第２の受熱部材３１について説明する。
図４に示すように、第２の受熱部材３１は、所定の長さを有する略平坦な平坦部３２を有し、その後に斜め上方へ折曲する傾斜部３３、その後にまた平坦となる延長部３４を有する。

図２に示すように、第２の受熱部材３１は、第１の受熱部材２１と所定の間隔をもって、対向するように配置され、ケース本体部１１に内包して一体化される。また、第１の受熱部材２１と異なり、その先端部は流出口３から内部に位置し、開口部１３をシール部材１５で遮断した場合に、完全にケース本体部１１の内部に位置するように配置される。

電力供給部５１は、図外電源回路に接続される第１の端子板であるプラス側端子板５２と第２の端子板であるマイナス側端子板５３とからなる。これら両端子板５２、５３は、金属薄板製で長板状をなし、プラス側端子板５２が第１の受熱部材２１の延長部２６と、マイナス側端子板５３が第２の受熱部材３１の延長部３４と、電気的、物理的に接続されている。

図４は、プラス側端子板５２と第１の受熱部材２１との接続がカシメ構造により、マイナス側端子板５３と第２の受熱部材３１との接続が一体形成により接続されている。プラス側端子板５２と第１の受熱部材２１と、マイナス側端子板５３と第２の受熱部材３１と、が電気的、物理的に接続されていればよく、接続形態はどちらでもよく、両者同じ接続形態であってもよい。

また、第２の受熱部材３１は、一体形成したマイナス側端子板５３を連設する基端近傍に、近接配置されるプラス側端子板５２との電気的絶縁を確保するための、切り欠いて形成した凹所３５を設けている。

プラス側端子板５２とマイナス側端子板５３は、その一方の端部が第１の受熱部材２１、第２の受熱部材３１とに接続されているが、それらの他端はコネクタ端子５４となり、外部電源に接続される。これにより、外部電源から両端子板５２、５３を介して、第１の受熱部材２１、第２の受熱部材３１に電力が供給される。

プラス側端子板５２とマイナス側端子板５３とからなる電力供給部５１は、第１の受熱部材２１、第２の受熱部材３１とともに、ケース本体部１１に一体的に内包されるが、両端子板の他端は、コネクタ端子５４として露出しているため、外部電源に接続する場合は、このコネクタ端子５４に接続するだけでよい。これにより、電力供給部５１を取り付ける工程やパッキン等の部材を用いる必要がなく、低コストでブローバイガスヒーター１を提供することができる。
なお、符号５２の部材をマイナス側端子板、符号５３の部材をプラス側端子板としてもよい。これは自動車のボディが電気的にマイナスとなる場合、第１受熱部材２１に電気的、物理的に接続される端子板をマイナス側にした方が良いためである。

ＰＴＣ素子４１は、図５、６に示すように、大略平板状をなして対向する一方の面（以下、「表面」と称する）と他方の面（以下、「裏面」と称する）にそれぞれ電極４２、４３を有するものであり、第１の受熱部材２１、第２の受熱部材３１を介して電力供給部５１から両電極４２、４３を通して電力が供給されると発熱する。ＰＴＣ素子４１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、円形平板状の形態で、電極４２、４３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固着されているものを用いている。なお、ＰＴＣ素子４１は円形平板状の形態でなく、方形平板状の形態やその他の形態でもよい。

図５（ａ）、（ｂ）に示すように、ＰＴＣ素子４１の表面の電極４２と裏面の電極４３を覆うように、上下方向に延設される鍔部４５、４５を有した大略円盤形状の補助電極板４４、４４を取り付ける。補助電極板４４、４４は、導電性を有する金属製であり、例えば銅を用いたものが好ましい。これによりＰＴＣ素子４１の電極４２、４３の電気的接接触と熱伝導性をより確実に行えることができる。また、ＰＴＣ素子４１を後述のごとく、開口部１３から収容部１６へ挿入するときに、電極４２、４３が傷つくことがないようにするための保護板として機能する。

図６（ａ）、（ｂ）に示すように、補助電極板４６、４６は、鍔部４７、４７がその周縁全体ではなく、その一部のみが突出するようにしてもよい。

ここで、本実施形態の構成を整理すると、ケース本体部１１は、第１の受熱部材２１と、第２の受熱部材３１と、電力供給部５１と、を一体的に成型するとともに、ケース本体部１１と第１の受熱部材２１との間に、少なくともＰＴＣ素子４１と第２の受熱部材３１の先端部分を収容し得る収容部１６を形成し、この収容部１６は流出口３側にＰＴＣ素子４１が挿通し得る開口部１３を有してなることである。具体的には、図２、３に示すように、収容部１６内の高さは、第１の受熱部材２１の平坦部２２の上面に、第２の受熱部材３１が露出するように、さらに第２の受熱部材３１の上方もスプリング１４が配置される分の空間を有するように形成する。また、収容部１６の長さは、少なくともＰＴＣ素子４１とシール部材１５を配置できる部分を有する。

ＰＴＣ素子４１は、この開口部１３から収容部１６へ滑りこませて挿入する。そして、ＰＴＣ素子４１は、第１の受熱部材２１の平坦部２２と、第２の受熱部材３１の平坦部３２との間に配置される。この挿入により、両平坦部２２、３２との間で、第２の受熱部材３１の平坦部３２とＰＴＣ素子４１の電極４２が、より詳しくは、補助電極４４を介して、第１の受熱部材２１の平坦部２２とＰＴＣ素子４１の電極４３とが、より詳しくは、補助電極４４を介して電気的に接触する。

スプリング１４は、ＰＴＣ素子４１の第１の電極４２及び第２の電極４３を前記第１の受熱部材２１側に弾性的に押圧する弾性体であり、コイル状に巻かれ、円錐台状をなし、第２の受熱部材３１の平坦部３２の上側と収容部１６の上面との間で圧縮懸架される。スプリング１４は、コイル状に巻かれ、円錐台状をなすものに限られるものではなく、円筒状であっても、さらには板状のものであってもよい。これにより、常時、第２の受熱部材３１の平坦部３２をＰＴＣ素子４１側へ押しつける力を加えることができるため、ＰＴＣ素子４１と両平坦部２２、３２との電気的な圧接状態を継続させることができる。

このＰＴＣ素子４１の挿入による取付けにより、前述したように、低コストでの製造が可能になるのである。

Ｏリング４８は、ＰＴＣ素子４１の周囲であって第１の受熱部材２１と第２の受熱部材３１の対向する隙間に配設される。（前述したようにＰＴＣ素子４１を開口部１３から収容部１６へ滑りこませて挿入するときに同時に行う）。これは、ＰＴＣ素子４１やその電極４２、４３、補助電極、およびそれらに接触している第１の受熱部材２１、第２の受熱部材３１などが、外部からの水、油、ガス等に触れないように、それらの浸入を防止するためである。

収容部１６にＰＴＣ素子４１、補助電極４４、Ｏリング、を開口部１３から滑り込ませて所定の位置に挿入した後は、開口部１３をシール部材１５により封止する。これにより収納部１６の空間に外部からの水、油、ガス等が浸入することを防止する。なお、図２、８で、シール部材１５は、開口部１３の一部のみを封止した形を示しているが、収納部１６の空間の一部または全部をシール部材１５で充填してもよい。この場合、Ｏリング４８、スプリング１４の取付け後の、耐振動・耐衝撃性も向上する。
このシール部材１５は、前記スプリング１４の作用を妨げないために、硬化後も弾力性を有するもの、例えば、ゴム系接着剤、変成シリコーン系接着剤等が好ましい。

このブローバイガスヒーター１は、電力供給部５１のプラス側端子板５２とマイナス側端子板５３から電力の供給を受けると、ＰＴＣ素子４１が所定の抵抗−温度特性に基づいて発熱し、それにより第１の受熱部材２１、第２の受熱部材３１が所望の温度になる。第１の受熱部材２１はガス通路２４を形成するものであり、流出口３近傍の樹脂も加熱され結果的にブローバイガスを好ましい温度に上昇させることができる。

図７に示すように、第１の受熱部材２１と第２の受熱部材３１は、以下のように変形させてもよい。すなわち、第２の受熱部材３１は、その延長部３４から折り返した折り返し部３６を設けてもよい。この折り返し部３６は、平板部３２と略平行となる平板状の部材であり、図８に示すように平板部３２と折り返し部３６との間にスプリング１４を配置できるように間隔を空けて配置される。この折り返し部３６を形成することにより、第２の受熱部材３１からもその温度を流出口３近傍のケース本体部１１に直接的に伝えることができ、ブローバイガスの温度の上昇をより効率的に行うことができる。

また、この第１の受熱部材２１と第２の受熱部材３１は、図２に示した第１の受熱部材２１と第２の受熱部材３１とを比較して明らかなように、両延長部２６、３４は水平方向の長さが短く、ケース本体部１１の電力供給部５１の下部分までとなる。これは、図２に示す両延長部２６、３４は長く形成され、ケース本体部１１の全体を加熱する形態であるのに対し、図８に示すものは、流出口３の周辺を重点に加熱する形態である。この延長部２６、３４の長さも適宜変更することができる。
特に、ケース本体１１の流出口３を直接中間ホース１０７に取付けるものにあっては、吸気系の空気により流出口３近傍が冷却されるので、この部分を他に比べより多く加熱することが求められる。折り返し部３６、によりそれが達成される。また流出口３付近に水分が付着し氷結するのを防止するために第１の受熱部材２１の先端部の（流出口３からの）突出長さを適宜変更することができる。

また、プラス側端子板５２とマイナス側端子板５３との電気的絶縁を確保するため、第１の受熱部材２１の延長部２６を、第２の受熱部材３１の延長部３４の一方端から一部分を更に延長したうえで、プラス側端子板５２を一体的に形成している。なお、外部から収納部１６の空間への水、油、ガス等の浸入がシール部材１５により十分に防止できるような場合には、Ｏリング４８を省略してもよい。

以上、説明したように、本発明のブローバイガスヒーターは、構造の簡易化により低コスト化が図れたブローバイヒーターを提供することができる。

１ ブローバイガスヒーター
２ 流入口
３ 流出口
４ ガス通路
１１ ケース本体部
１３ 開口部
１４ スプリング（弾性体）
１５ シール部材
１６ 収納部
２１ 第１の受熱部材
２４ ガス通路
３１ 第２の受熱部材
４１ ＰＴＣ素子
４４ 補助電極
４６ 補助電極（他の例）
４８ Ｏリング
５１ 電力供給部
５２ プラス側端子板（第１の端子板）
５３ マイナス側端子板（第２の端子板）

Claims (4)

1. ブローバイガスが流入する流入口、ブローバイガスが流出する流出口、これらの間に位置してブローバイガスを通過させるガス通路、を有する合成樹脂製のケース本体部と、
   前記ケース本体部を通過するブローバイガスに触れ得るように少なくとも前記流出口の近傍に配設されるものであり、ＰＴＣ素子設置部を有し、熱伝導性及び導電性を有し、その内部にガス通路が形成される略筒状の第１の受熱部材と、
   大略平板状をなし、一方の面に第１の電極、他方の面に第２の電極を有し、前記第１の電極及び前記第２の電極のいずれかが前記第１の受熱部材のＰＴＣ素子設置部に対面して設置されるＰＴＣ素子と、
   前記ＰＴＣ素子設置部に対面しない側の前記第１の電極及び前記第２の電極のいずれかに対面して前記ケース本体部に固定される熱伝導性及び導電性を有した第２の受熱部材と、
   前記第１の受熱部材と前記第２の受熱部材とを介して外部の電力を前記ＰＴＣ素子に供給するべく、先端が前記第１の受熱部材と電気的に接続される第１の端子板、先端が前記第２の受熱部材と電気的に接続される第２の端子板、を有した電力供給部と、を備えた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、
   前記ケース本体部は、前記第１の受熱部材と、前記第２の受熱部材と、前記電力供給部と、を一体的に成型するとともに、前記ケース本体部と前記第１の受熱部材との間に、少なくとも前記ＰＴＣ素子と前記第２の受熱部材の先端部分を収容し得る収容部を形成し、
   前記収容部は前記流出口側に前記ＰＴＣ素子が挿通し得る開口部を有し、
   前記電力供給部は、前記第１、２の端子板の先端が、それぞれ前記第１、２の受熱部材と一体化され、前記第１、２の端子板の基端が前記ケース本体部から露出するように、前記ケース本体部に一体的に成型されていることを特徴とするブローバイガスヒーター。
2. 前記ＰＴＣ素子の第１の電極及び第２の電極を前記第１の受熱部材側に弾性的に押圧する弾性体を設けた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ＰＴＣ素子の周囲であって前記第１の受熱部材と第２の受熱部材の対向する隙間にＯリングを配設している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ＰＴＣ素子の第１の電極と前記第１の受熱部材の間、前記ＰＴＣ素子の第２の電極と前記第２の受熱部材の間、の少なくともいずれか一方には、熱伝導性及び導電性を有する薄板状の補助電極が介挿されていることを特徴とする請求項１、２または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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