JP6516422B2 - エンジンの流体加熱装置 - Google Patents

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Description

本発明は、エンジンの流体加熱装置に関し、詳しくは、流体の加熱効率を高めることができるエンジンの流体加熱装置に関する。
従来、エンジンの流体加熱装置として、ホルダとヒータと放熱管とを備え、放熱管がホルダに挿通され、ヒータがホルダに収容され、ヒータの熱が放熱管を介して放熱管内を通過する流体に放熱されるように構成されたものがある(例えば、特許文献１参照)。
この種のエンジンの流体加熱装置によれば、簡易な構造でブローバイガス等の流体の加熱を行うことができる利点がある。
しかし、特許文献１のものでは、放熱管が一重管であるため、問題がある。
特開２０１３−１２４５６６号公報(図１、図２参照)
《問題点》 流体の加熱効率が低い。
特許文献１のものでは、放熱管が一重管であるため、流体への放熱面が一重管の内周面に限られ、流体への放熱面積が狭いとともに、放熱管から放熱管の中心部を通過する流体への放熱距離が長く、流体の加熱効率が低い。
本発明の課題は、流体の加熱効率を高めることができるエンジンの流体加熱装置を提供することにある。
本発明の発明者らは、研究の結果、放熱管を外管と外管内の内管で構成し、外管内で内管の内外を通過する流体を、外管と内管からの放熱で加熱すれば、流体の加熱効率を飛躍的に高めることができることを発見し、この発明に至った。
請求項１に係る発明の発明特定事項は、次の通りである。
図１，３各(Ａ)(Ｃ)に例示するように、ホルダ(１)とヒータ(２)と放熱管(３)とを備え、放熱管(３)がホルダ(１)に挿通され、ヒータ(２)がホルダ(１)に収容され、ヒータ(２)の熱が放熱管(３)を介して放熱管(３)内を通過する流体(４)に放熱されるように構成されたエンジンの流体加熱装置において、
図１〜４各分図に例示するように、放熱管(３)が外管(５)とこの外管(５)内の内管(６)で構成され、ヒータ(２)で発熱された熱が外管(５)と内管(６)とに伝達され、外管(５)内で内管(６)の内外を通過する流体(４)が、外管(５)と内管(６)からの放熱で加熱されるように構成され、
ホルダ(１)と外管(５)は、いずれも単一で、全長に亘って真っ直ぐに伸びた一連の直管で構成され、外管(５)は、ホルダ(１)の軸長方向全長に亘って伸びると共に、その周壁の一部に平坦周壁部(５ｄ)を備え、平坦形状のヒータ(２)は、ホルダ(１)及び外管(５)の軸長方向中央部に部分的に配置されるとともに、外管(５)の平坦周壁部(５ｄ)の外面の受熱面(１２)に沿って設けられ、内管(６)は、外管(５)の平坦周壁部(５ｄ)の内面に接し、
外管(５)の軸長方向中央部は、ヒータ(２)を沿わせた部分を除いて、ホルダ(１)で覆われている、ことを特徴とするエンジンの流体加熱装置。
(請求項１に係る発明)
請求項１に係る発明は、次の効果を奏する。
《効果》 流体の加熱効率を高めることができる。
図１〜４各分図に例示するように、流体(４)への放熱面が、外管(５)と、内管(６)で構成されているため、流体(４)への放熱面積を広くすることができるとともに、外管(５)の中心部を通過する流体(４)に内管(６)から短い距離で放熱を行うことができ、流体(４)の加熱効率を高めることができる。
《効果》 ヒータから内管への熱伝導経路を簡素化することができる。
図１〜４各分図に例示するように、外管(５)の内周面に内管(６)の外周面が接触し、ヒータ(２)の熱が外管(５)を介して内管(６)に伝達されるように構成されているため、外管(５)を利用して、ヒータ(２)から内管(６)への熱伝導経路を簡素化することができる。
(請求項２に係る発明)
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 流体の加熱効率を高めることができる。
図２，４各(Ａ)〜(Ｃ)に例示するように、外管(５)と内管(６)の各両端部のうち、少なくとも一の端部(５ａ)(６ａ)がホルダ(１)の端部(１ａ)から外側に突出されているため、ホルダ(１)外でも流体(４)が加熱され、流体(４)の加熱効率を高めることができる。
(請求項３に係る発明)
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 流体の加熱効率を高めることができる。
図１(Ｂ)(Ｃ)，図２(Ｄ)に例示するように、内管(６)の周壁が内外交互に折り返された放射状の襞(７)で構成されているため、内管(６)の内外周面の放熱面積を広くすることができ、流体(４)の加熱効率を高めることができる。
(請求項４に係る発明)
請求項４に係る発明は、請求項３に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 流体の加熱効率を高めることができる。
図２(Ｄ)に例示するように、外管(５)の中心軸線(５ｃ)と平行な向きに対し、外管(５)の軸長方向に伸びる襞(７)が傾斜状に交差しているため、襞(７)を長く形成することができ、内管(６)の放熱面積を広くすることができる。また、外管(５)の中心軸線(５ｃ)と平行な向きに流入した流体(４)が襞(７)の内外面に衝突して偏向され、襞(７)の内外で流体(４)に乱流が生じ、襞(７)の内外で流体(４)の熱伝導が促進される。これらの理由により、流体(４)の加熱効率を高めることができる。
(請求項５に係る発明)
請求項５に係る発明は、請求項１または請求項２に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 流体の加熱効率を高めることができる。
図３，４各分図に例示するように、複数本の内管(６)が外管(５)内に束状に配置されているため、内管(６)の内外周面の放熱面積を広くすることができ、流体(４)の加熱効率を高めることができる。
(請求項６に係る発明)
請求項６に係る発明は、請求項５に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 流体の加熱効率を高めることができる。
図４(Ｄ)に例示するように、外管(５)の中心軸線(５ｃ)と平行な向きに対し、内管(６)が傾斜状に交差しているため、内管(６)を長く形成することができ、内管(６)の放熱面積を広くすることができる。また、外管(５)の中心軸線(５ｃ)と平行な向きに流入した流体(４)が内管(６)の内外面に衝突して偏向され、内管(６)の内外で流体(４)に乱流が生じ、内管(６)の内外で流体(４)の熱伝導が促進される。これらの理由により、流体(４)の加熱効率を高めることができる。
本発明の第１実施形態の基本例を説明する図で、図１(Ａ)は縦断側面図、図１(Ｂ)は図１(Ａ)のＢ方向に見た放熱管の正面図、図１(Ｃ)は図１(Ａ)のＣ−Ｃ線断面図である。 本発明の第１実施形態の変形例を説明する図で、図２(Ａ)は第１変形例の要部縦断側面図、図２(Ｂ)は第２変形例の要部縦断側面図、図２(Ｃ)は第３変形例の要部縦断側面図、図２(Ｄ)は第４変形例の放熱管の正面図である。 本発明の第２実施形態の基本例を説明する図で、図３(Ａ)は縦断側面図、図３(Ｂ)は図３(Ａ)のＢ方向に見た放熱管の正面図、図３(Ｃ)は図３(Ａ)のＣ−Ｃ線断面図である。 本発明の第２実施形態の変形例を説明する図で、図４(Ａ)は第１変形例の要部縦断側面図、図４(Ｂ)は第２変形例の要部縦断側面図、図４(Ｃ)は第３変形例の要部縦断側面図、図４(Ｄ)は第４変形例の放熱管の正面図である。
図１〜４は本発明の第１，２実施形態に係るエンジンの流体加熱装置を説明する図であり、各実施形態では、エンジンのブローバイガス加熱装置について説明する。
図１(Ａ)〜(Ｃ)に示す第１実施形態の基本例について説明する。
この加熱装置の概要は、次の通りである。
図１(Ａ)に示すように、ホルダ(１)とヒータ(２)と放熱管(３)とを備え、放熱管(３)がホルダ(１)の放熱管収容部(８)に挿通され、ヒータ(２)がホルダ(１)に収容され、ヒータ(２)の熱が放熱管(３)を介して放熱管(３)内を通過する流体(４)に放熱されるように構成されている。
図１(Ａ)(Ｃ)に示すように、筒状のホルダ(１)の周壁にヒータ収容孔(９)が設けられ、このヒータ収容孔(９)の奥で、放熱管(３)の外周面の受熱面(１２)に沿う位置に、ヒータ(２)が収容され、支持されている。ヒータ収容孔(９)には蓋(１０)が取り付けられ、蓋(１０)には一対の端子(１３)(１３)が取り付けられ、両端子(１３)(１３)がヒータ(２)の一対の電極(１４)(１４)にワイヤ(１５)(１５)で接続されている。一対の端子(１３)(１３)には、電源ケーブル(図示せず)の接続部(図示せず)が接続され、バッテリ(図示せず)から電源ケーブルと一対の端子(１３)(１３)を介してヒータ(２)に電力が供給されるように構成されている。
図１(Ａ)〜(Ｃ)に示すように、放熱管(３)が外管(５)とこの外管(５)内の内管(６)で構成され、ヒータ(２)で発熱された熱が外管(５)と内管(６)とに伝達され、外管(５)内で内管(６)の内外を通過する流体(４)が、外管(５)の内周面と内管(６)の内外周面からの放熱で加熱されるように構成されている。
図１(Ａ)〜(Ｃ)に示すように、外管(５)の内周面に内管(６)の外周面が接触し、ヒータ(２)の熱が外管(５)を介して内管(６)に伝達されるように構成されている。
ホルダ(１)と外管(５)は、いずれも単一で、全長に亘って真っ直ぐに伸びた一連の直管で構成され、外管(５)は、ホルダ(１)の軸長方向全長に亘って伸びると共に、その周壁の一部に平坦周壁部(５ｄ)を備え、平坦形状のヒータ(２)は、ホルダ(１)及び外管(５)の軸長方向中央部に部分的に配置されるとともに、外管(５)の平坦周壁部(５ｄ)の外面の受熱面(１２)に沿って設けられ、内管(６)は、外管(５)の平坦周壁部(５ｄ)の内面に接している。
図１(Ａ)(Ｃ)に示すように、外管(５)の軸長方向中央部は、ヒータ(２)を沿わせた部分を除いて、ホルダ(１)で覆われている。
図１(Ｂ)(Ｃ)に示すように、内管(６)の周壁が内外交互に折り返された放射状の襞(７)で構成されている。
外管(５)と内管(６)は、いずれも銅管で構成されている。
更に、図１(Ａ)〜(Ｃ)に示す第１実施形態の基本例では、次の構成が採用されている。
内管(６)は１本だけ用いられ、外管(５)と同心状に配置されている。外管(５)の軸長方向に伸びる襞(７)は、外管(５)の中心軸線(５ｃ)と平行な向きになっている。
外管(５)と内管(６)の各端部(５ａ)(６ａ)はいずれもホルダ(１)の端部(１ａ)から外側に突出していない。
図２(Ａ)〜(Ｃ)に示す第１実施形態の第１〜３変形例について説明する。
図１(Ａ)に示す第１実施形態の基本例では、外管(５)と内管(６)の各端部(５ａ)(５ｂ)(６ａ)(６ｂ)はいずれもホルダ(１)の端部(１ａ)(１ｂ)から外側に突出していない。
これに対し、図２(Ａ)に示す第１実施形態の第１変形例では、外管(５)と内管(６)の同じ側の一端部(５ａ)(６ａ)がホルダ(１)の一端部(１ａ)から外側に突出されている。図２(Ｂ)に示す第１実施形態の第２変形例では、外管(５)の一端部(５ａ)のみがホルダ(１)の一端部(１ａ)から外側に突出されている。図２(Ｃ)に示す第１実施形態の第３変形例では、内管(６)の一端部(６ａ)のみがホルダ(１)の一端部(１ａ)から外側に突出されている。
本発明では、外管(５)と内管(６)の各両端部(５ａ)(５ｂ)(６ａ)(６ｂ)のうち、少なくとも一の端部がホルダ(１)の端部(１ａ)(１ｂ)から外側に突出されていればよい。
図２(Ａ)〜(Ｃ)に示す第１実施形態の第１〜３変形例の他の構造は、図１(Ａ) 〜(Ｃ)に示す第１実施形態の基本例と同じである。
図２(Ｄ)に示す第１実施形態の第４変形例について説明する。
図１(Ａ)〜(Ｃ)に示す第１実施形態の基本例、及び図２(Ａ)〜(Ｃ)に示す第１実施形態の第１〜３変形例では、外管(５)の軸長方向に伸びる襞(７)は、外管(５)の中心軸線(５ｃ)に平行な向きになっている。
これに対し、図２(Ｄ)に示す第１実施形態の第４変形例では、外管(５)の中心軸線(５ｃ)と平行な向きに対し、外管(５)の軸長方向に伸びる襞(７)が傾斜状に交差している。
この襞(７)は、外管(５)の中心軸線(５ｃ)を中心として、螺旋状に捩じられている。襞(７)は、捩じれのない真っ直ぐなもので形成してもよい。
図２(Ｄ)に示す第１実施形態の第４変形例の他の構造は、図１(Ａ)〜(Ｃ)に示す第１実施形態の基本例と同じである。
図２(Ｄ)に示す第１実施形態の第４変形例の構造は、図２(Ａ)〜(Ｃ)に示す第１実施形態の第１〜３変形例の構造と組み合わせて用いることができる。
図３(Ａ)〜(Ｃ)に示す第２実施形態の基本例について説明する。
図１(Ａ)〜(Ｃ)に示す第１実施形態の基本例では、内管(６)は１本だけ用いられ、外管(５)と同心状に配置されている。
これに対し、図３(Ａ)〜(Ｃ)に示す第２実施形態の基本例では、複数本の内管(６)が外管(５)内に束状に配置されている。
図３(Ａ)〜(Ｃ)に示す第２実施形態の基本例の他の構造は、図１(Ａ)〜(Ｃ)に示す第１実施形態の基本例と同じである。図３(Ａ)〜(Ｃ)中、第１実施形態の基本例と同一の要素には、図１(Ａ)〜(Ｃ)と同じ符号を付しておく。
図４(Ａ)〜(Ｃ)に示す第２実施形態の第１〜３変形例について説明する。
図３(Ａ)に示す第２実施形態の基本例では、外管(５)と内管(６)の各端部(５ａ)(６ａ)はいずれもホルダ(１)の端部(１ａ)から外側に突出していない。
これに対し、図４(Ａ)に示す第２実施形態の第１変形例では、外管(５)と内管(６)の同じ側の一端部(５ａ)(６ａ)がホルダ(１)の端部(１ａ)から外側に突出されている。図４(Ｂ)に示す第２実施形態の第２変形例では、外管(５)の一端部(５ａ)のみがホルダ(１)の端部(１ａ)から外側に突出されている。図４(Ｃ)に示す第２実施形態の第３変形例では、内管(６)の一端部(６ａ)のみがホルダ(１)の端部(１ａ)から外側に突出されている。
本発明では、外管(５)と内管(６)の各両端部(５ａ)(５ｂ)(６ａ)(６ｂ)のうち、少なくとも一の端部がホルダ(１)の端部(１ａ)(１ｂ)から外側に突出されていればよい。
図４(Ａ)〜(Ｃ)に示す第２実施形態の第１〜３変形例の他の構造は、図３(Ａ)〜(Ｃ)に示す第２実施形態の基本例と同じである。
図４(Ｄ)は第２実施形態の第４変形例を示している。
図３(Ａ)〜(Ｃ)に示す第２実施形態の基本例、及び図４(Ａ)〜(Ｃ)に示す第２実施形態の第１〜３変形例では、内管(６)は外管(５)の中心軸線(５ｃ)に平行な向きとなっている。
これに対し、図４(Ｄ)に示す第２実施形態の第４変形例では、外管(５)の中心軸線(５ｃ)に平行な向きに対し、内管(６)が傾斜状に交差している。
この内管(６)は、外管(５)の中心軸線(５ｃ)を中心として、螺旋状に捩じられている。内管(６)は、捩じれのない真っ直ぐなもので形成してもよい。
図４(Ｄ)に示す第２実施形態の第４変形例の他の構造は、図３(Ａ)〜(Ｃ)に示す第２実施形態の基本例と同じである。
図４(Ｄ)に示す第２実施形態の第４変形例の構造は、図４(Ａ)〜(Ｃ)に示す第２実施形態の第１〜３変形例の構造と組み合わせて用いることができる。
図１，２各分図に示す第１，２実施形態の各基本例と各第１〜４変形例のエンジンの流体加熱装置は、ホルダ(１)の一端部(１ａ)をオイル分離器(図示せず)のブローバイガス入口に差し込み、他端部(１ｂ)にエンジンのブリーザ装置(図示せず)から導出されたブローバイガス導入パイプ(図示せず)を接続し、ブリーザ室からオイル分離器に導入するブローバイガスを加熱し、エンジンの冷間始動時やその後の暖機運転中に、ブローバイガスに含まれる水分がオイル分離装置で氷結するのを防止し、ブローバイガス経路が閉塞されるのを防止するのに用いることができる。また、ホルダ(１)の一端部(１ａ)をオイル分離器(図示せず)のブローバイガス出口に差し込み、他端部(１ｂ)にエンジンのクランクケース(図示せず)と連通させるブローバイガス導出パイプ(図示せず)を接続し、オイル分離器からクランクケースに導出するブローバイガスを加熱し、エンジンの冷間始動時やその後の暖機運転中に、ブローバイガスに含まれる水分の氷結を防止し、ブローバイガス経路が閉塞されるのを防止するのに用いることができる。また、このエンジンの流体加熱装置は、ブローバイガス還流パイプの途中等、ブローバイガス経路中の任意の位置に配置することができる。
また、図１〜４各分図に示す第１，２実施形態の各基本例と各第１〜４変形例のエンジンの流体加熱装置は、ホルダ(１)の一端部(１ａ)を燃料供給ポンプ(図示せず)の燃料入口に差し込み、他端部(１ｂ)にエンジンの燃料タンク(図示せず)から導出された燃料導入パイプ(図示せず)を接続し、燃料タンクから燃料供給ポンプに導入する燃料を加熱し、エンジンの冷間始動時やその後の暖機運転中に、燃料が燃料供給ポンプで凍結するのを防止し、燃料経路が閉塞されるのを防止するのに用いることができる。また、ホルダ(１)の一端部(１ａ)を燃料供給ポンプ(図示せず)の燃料出口に差し込み、他端部(１ｂ)にディーゼルエンジンの燃料噴射ポンプ(図示せず)と連通させる燃料導出パイプ(図示せず)を接続し、燃料供給ポンプから燃料噴射ポンプに導出する燃料を加熱し、エンジンの冷間始動時やその後の暖機運転中に、燃料がブローバイガスに含まれる水分の氷結を防止し、ブローバイガス経路が閉塞されるのを防止するのに用いることができる。また、このエンジンの流体加熱装置は、燃料供給パイプの途中等、燃料経路中の任意の位置に配置することができる。
(１) ホルダ
(１ａ) 端部
(１ｂ) 端部
(２) ヒータ
(３) 放熱管
(４) 流体
(５) 外管
(５ａ) 端部
(５ｂ) 端部
(５ｃ) 中心軸線
(５ｄ) 平坦周壁部
(６) 内管
(６ａ) 端部
(６ｂ) 端部
(７) 襞

Claims (6)

  1. ホルダ(１)とヒータ(２)と放熱管(３)とを備え、放熱管(３)がホルダ(１)に挿通され、ヒータ(２)がホルダ(１)に収容され、ヒータ(２)の熱が放熱管(３)を介して放熱管(３)内を通過する流体(４)に放熱されるように構成されたエンジンの流体加熱装置において、
    放熱管(３)が外管(５)とこの外管(５)内の内管(６)で構成され、ヒータ(２)で発熱された熱が外管(５)と内管(６)とに伝達され、外管(５)内で内管(６)の内外を通過する流体(４)が、外管(５)と内管(６)からの放熱で加熱されるように構成され、
    外管(５)の内周面に内管(６)の外周面が接触し、ヒータ(２)の熱が外管(５)を介して内管(６)に伝達されるように構成され、
    ホルダ(１)と外管(５)は、いずれも単一で、全長に亘って真っ直ぐに伸びた一連の直管で構成され、外管(５)は、ホルダ(１)の軸長方向全長に亘って伸びると共に、その周壁の一部に平坦周壁部(５ｄ)を備え、平坦形状のヒータ(２)は、ホルダ(１)及び外管(５)の軸長方向中央部に部分的に配置されるとともに、外管(５)の平坦周壁部(５ｄ)の外面の受熱面(１２)に沿って設けられ、内管(６)は、外管(５)の平坦周壁部(５ｄ)の内面に接し、
    外管(５)の軸長方向中央部は、ヒータ(２)を沿わせた部分を除いて、ホルダ(１)で覆われている、ことを特徴とするエンジンの流体加熱装置。
  2. 請求項１に記載されたエンジンの流体加熱装置において、
    外管(５)と内管(６)の各両端部(５ａ)(５ｂ)(６ａ)(６ｂ)のうち、少なくとも一の端部がホルダ(１)の端部(１ａ)(１ｂ)から外側に突出されている、ことを特徴とするエンジンの流体加熱装置。
  3. 請求項１または請求項２に記載されたエンジンの流体加熱装置において、
    内管(６)の周壁が内外交互に折り返された放射状の襞(７)で構成されている、ことを特徴とするエンジンの流体加熱装置。
  4. 請求項３に記載されたエンジンの流体加熱装置において、
    外管(５)の中心軸線(５ｃ)と平行な向きに対し、外管(５)の軸長方向に伸びる襞(７)が傾斜状に交差している、ことを特徴とするエンジンの流体加熱装置。
  5. 請求項１または請求項２に記載されたエンジンの流体加熱装置において、
    複数本の内管(６)が外管(５)内に束状に配置されている、ことを特徴とするエンジンの流体加熱装置。
  6. 請求項５に記載されたエンジンの流体加熱装置において、
    外管(５)の中心軸線(５ｃ)と平行な向きに対し、内管(６)が傾斜状に交差している、ことを特徴とするエンジンの流体加熱装置。
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