JPH0650220A

JPH0650220A - 加熱装置および内燃機関用加熱システム

Info

Publication number: JPH0650220A
Application number: JP4220808A
Authority: JP
Inventors: Takahisa Yamashita; 貴久山下
Original assignee: Texas Instruments Japan Ltd
Current assignee: Texas Instruments Japan Ltd
Priority date: 1992-07-28
Filing date: 1992-07-28
Publication date: 1994-02-22
Also published as: US5275146A; KR940005875A; EP0582428A1

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】ガソリン等の内燃機関のキャブレーター又は
電子燃料噴射装置のスロットルボディのアイシングを防
止する加熱装置に関し、熱効率が良く、消費電力が少
く、小型で信頼性、耐久性に優れた装置を得る。【構成】加熱装置は、発熱素子１０を板状に形成し、
発熱部材として正特性サーミスタを使用し、アイシング
防止に好適な発熱素子の電流特性および温度特性を得
る。さらに、発熱素子と導電性を有するヒートシンク１
６の間に、ヒートシンクの内面に一方の面が密着するよ
うに形成された、導電性があり、熱伝導性に優れた支持
部材１１、１２を配設する。さらに、２枚の発熱素子の
間にはばね性を有する電極部材１５を配設し、発熱素子
を固定するとともに、支持部材に押しつけ、良好な導電
性と熱伝導性を実現する。又、加熱システムにおいて
は、加熱装置を、正特性サーミスタを用いたＰＴＣタイ
マーで制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関、特にガソリ
ンエンジンのキャブレーターあるいは電子燃料噴射式シ
ステムのスロットルボディを温めるために使用される正
特性サーミスタ（ＰＴＣ）を用いた加熱装置、およびそ
の制御を行うＰＴＣを用いたタイマーを有する内燃機関
用加熱システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車等に使用されるガソリンエ
ンジンにおいて、使用環境温度やガソリンの気化熱など
が原因となり、キャブレーターが冷え、凍りつく現象
（アイシング）を防止するための加熱装置および内燃機
関用加熱システムあるいは電子燃料噴射式システムのス
トッロルボディ部における空気中の水分の永結を防止す
るための加熱装置が開発されている。ちなみに、自動車
のエンジンにアイシングが発生した場合、急にエンジン
ブレーキがかかったのと同様な状態になり、事故の原因
となる等、安全上重大な問題となる。よって、アイシン
グの防止は自動車や二輪車の設計上重要な問題である。

【０００３】図１６は、従来の内燃機関用加熱システム
の概念を示す図であり、ニクロム線を加熱装置として使
用し、キャブレーター４０を温める内燃機関用加熱シス
テム、及びエンジンの冷却用の水を熱源として利用し、
キャブレーター４０を温める内燃機関用加熱システムが
知られている。通常、キャブレーター４０にはニクロム
ヒーター５０、または温水循環式ヒーター５１の一方が
配設されるが、説明の便宜のため、両者を配設したキャ
ブレーター４０を示してある。

【０００４】以下、ニクロムヒーター５０による内燃機
関用加熱システムについて述べる。ニクロムヒーター５
０はガソリンエンジンの気化器として用いられるキャブ
レーター４０の最も冷える部分、具体的には、キャブレ
ーター４０のスロットル弁（図示せず）の近傍に配設さ
れる。エンジン始動とともにバッテリ電源から供給され
た電流がニクロムヒーター５０に流され、ヒーター５０
が発熱する。この発熱によりスロットル弁の近傍を温
め、キャブレター４０のアイシングを防止する。

【０００５】次に、温水循環式ヒーター５１による内燃
機関用加熱システムの動作について述べる。エンジン始
動とともに、キャブレーター４０には図中矢印で示すよ
うに、エンジンの冷却用の水が導かれ、循環する。エン
ジン始動後、上記冷却用の水は次第に温度が上昇する。
この冷却用の水でキャブレーター４０を温め、アイシン
グを防止する。なお、エンジンによっては冷却用に油を
用いることもある。この場合、上記冷却用の水に替わ
り、冷却用の油が用いられる。

【０００６】また、ニクロムヒーター５０に流す電流を
制御するためのタイマーの構成を図１７に示す。同図に
おいて、タイマー回路６０は、水晶発振子６１、基準発
振回路６２、および計数回路６３より構成され、エンジ
ン始動時からの時間を計測し、リレー６５の制御を行う
回路である。水晶発振子６１は、その固有の周波数によ
って発振する素子である。基準発振回路６２は、水晶発
振子６１の固有の周波数に対応した電気パルスを発生す
る発振回路である。計数回路６３は、基準発振回路６２
で発生された前記パルスを計数し、一定数に達した際に
リレー６５を駆動する回路である。以上の２つの回路は
電子回路で構成される。

【０００７】リレー６５は、駆動コイル６６と駆動接点
６７から構成され、ニクロムヒーター５０と電源の間に
配設され、ニクロムヒーター５０の制御を行うリレー回
路である。駆動コイル６６は、タイマー回路６０に接続
され、計数回路６３の出力に応じて駆動接点６７を開閉
するコイルである。駆動接点６７は、ニクロムヒーター
５０と電源間の断続を行う接点である。

【０００８】以下、動作を説明する。エンジン始動後、
基準発振回路６２は、水晶発振子６１の固有の周波数の
パルスを発生する。このパルスは計数回路６３に入力さ
れ、計数される。計数回路６３は上記パルスが一定数に
なると、駆動コイル６６に流れる電流を切る。これによ
り、駆動接点６７が開き、ニクロムヒーター５０に流れ
る電流が切られる。以上の動作により、エンジン始動か
ら一定時間経過後、ニクロムヒーター５０に供給される
電流が切られることになる。上記に述べた他、ニクロム
ヒーター５０に流す電流の制御には、エンジン冷却用の
水の温度あるいは雰囲気温度をバイメタルで検出し、駆
動接点の開閉を行う装置もある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の内燃機関用加熱
システムは、次のような課題がある。加熱装置としてニ
クロム線を使用する場合、ニクロム線の周囲を絶縁体で
覆い、ニクロム線を収納するボディとの電気的絶縁を行
う必要がある。この場合、一般に、電気的に絶縁性が高
い物質は熱伝導性が低いため、ニクロム線で発熱された
熱がキャブレター側へ伝わりずらく、内燃機関用加熱シ
ステムの熱効率が低下するという課題がある。特に、オ
ートバイ用等の発電容量の少ないエンジンに適用した場
合、発熱量が十分に得られない。絶縁体のため形状も大
きくなってしまう。また、ニクロム線の抵抗値を高くす
る必要があるので、ニクロム線の径が細くなり、耐久性
に欠ける等の課題がある。

【００１０】また、熱源としてエンジン冷却用の水を用
いた場合、エンジン始動からエンジン冷却用の水が温ま
るまでに時間がかかり、始動直後のアイシングを充分防
止できないという課題がある。

【００１１】一方、従来のニクロムヒーターを制御する
タイマーは、以上に述べたように構成されているので、
これを自動車や二輪車のエンジンルーム等の、振動条件
および温度条件等が厳しく、さらに水が侵入するような
過酷な環境で使用するには制約が多い。また、前記ニク
ロムヒーターの電流容量が大きい場合、駆動接点も大き
くなり、よって、駆動コイルに流す電流も大きくなり、
消費電力が増える。更に、形状も大きくなるという課題
があった。

【００１２】本発明は、以上に述べたような問題点に鑑
みてなされたものであり、内燃機関用加熱システムの加
熱装置として、熱効率がよく、消費電力が少なく、小型
で、信頼性が高く、耐久性に優れた加熱装置を得ること
を目的とする。

【００１３】また、内燃機関用加熱システムの制御用タ
イマーとして、形状の小さいＰＴＣを用いたタイマーと
上記加熱装置を使用し、耐環境性に優れ、上記のような
過酷な環境下で使用する上の制約が少なく、消費電力が
少ない内燃機関用加熱システムを得ることを目的とす
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めに、本発明の加熱装置は、対向して配置される一対の
発熱素子と、ばね性を持った導電部材からなり、上記各
発熱素子のそれぞれ対向する第１の面側に配置された電
極端子と、導電性部材からなり、上記各発熱素子の第２
の面側に配置された一対の支持部材と、上記一対の支持
部材を包囲するヒートシンク部とを有することを特徴と
する。

【００１５】好適な実施態様として、前記発熱素子に正
特性サーミスタを用いている。また、上記各支持部材の
第１面には上記発熱素子を受容するための凹部が形成さ
れ、上記各支持部材の第２面は半円筒状であり、上記ヒ
ートシンク部は上記各支持部材の第２面と上記導電部材
の弾圧力をもって接触する円筒形状である。更に、上記
円筒形状のヒートシンク部の一端部に絶縁部材が取り付
けられ、上記電極端子は上記絶縁部材により保持され
る。

【００１６】また、本発明の加熱装置は、導電性ヒート
シンクと、このヒートシンクに直接または間接的に支持
された平板状正特性サーミスタ素子と、この正特性サー
ミスタ素子を押圧しながら前記ヒートシンク内に挿入さ
れ、前記正特性サーミスタ素子に、一方の極性の電圧を
印加する電極部材を有し、前記ヒートシンクは他方の極
性の電極として機能する。

【００１７】更に、上記目的を達成するために、本発明
の内燃機関用加熱システムは、内燃機関と、電源と、上
記電源に接続され、上記内燃機関の所定部位を加熱する
加熱装置と、上記加熱装置と上記電源の間に接続され、
所定時間後に上記電源と上記加熱装置との接続の切断す
るタイマーを有する。

【００１８】好適な実施態様として、上記タイマーは、
上記電源に接続される正特性サーミスタと、上記サーミ
スタの発熱に応じて変位する変位部材と、上記変位部材
の変位に応答して上記加熱装置と上記電源との接続を切
断するスイッチ部とを有する。また、前記加熱装置は、
対向して配置される一対の発熱素子と、ばね性を持った
導電部材からなり、上記各発熱素子のそれぞれ対向する
第１の面側に配置された電極端子と、導電性部材からな
り、上記各発熱素子の第２の面側に配置された一対の支
持部材と、上記一対の支持部材を包囲するヒートーシン
ク部とを有する。

【００１９】

【作用】加熱装置においては、ＰＴＣを熱源として使用
することにより、温度上昇の立ち上がり特性を向上させ
る。また、温度上昇後の消費電力を少なくする。また、
周囲を絶縁体で覆う必要がないので、熱効率が上がり、
形状が小型になる。また、導電性ヒートシンクを介し
て、直接キャブレーター（エンジン）に接地することに
より、エンジン（キャブレーター）上の配設位置の自由
度を上げている。また、加熱装置の各部分の形状が対称
的であるため、組み立てが容易である。

【００２０】内燃機関用加熱装置に使用されるＰＴＣタ
イマーにおいては、ＰＴＣで発生する熱をバイメタルで
検出し、駆動接点の開閉を行うことにより、消費電流が
少なく、形状が小さい。

【００２１】

【実施例】以下、第一の実施例について説明する。図１
は、本発明の第１の加熱装置１（ＰＴＣヒーター）の構
成を示す図である。同図において、本実施例に係る加熱
装置１は、一対の発熱素子１０と、一対の支持部材１
１、１２と、電極支持部材１３と、インシュレータ１４
と、電極部材１５と、ヒートシンク１６とを有してい
る。

【００２２】発熱素子１０は板状に形成された正特性サ
ーミスタ（ＰＴＣ）であり、その対向する両面には銀が
コーティングされ、また、それらの対向する面を連結す
る面は絶縁層になっている。支持部材１１、１２はアル
ミニュウムまたは真ちゅうから成る一対の同一部材を左
右対称に配置した導電性部材であり、それらの一方の面
は、ヒートシンク１６の内壁と密着するように半円筒状
に形成され、他方の面には、発熱素子１０の一面を密着
した状態で受容するように凹部が形成されている。

【００２３】電極支持部材１３は、その中央部に開口が
形成された絶縁性樹脂から構成され、後述するインシュ
レータ１４と一体に樹脂モールド成型される。電極支持
部材１３の開口内には、ベリリウム銅などの導電性ばね
材から成る板状の電極部材１５が配置される。電極部材
１５の一方の端部はインシュレータ１４の成型時にイン
シュレータ１４と一体に成型され、インシュレータ１４
の項面よりその一端を突出させている。また、電極部材
１５の他方の端部は、その軸方向に沿って互いに異なる
方向へ突出した２つの平面（Ａ）が形成されるように折
曲され、これらのの平面（Ａ）は発熱素子１０の面と接
触する電極面を構成する。好適には、これらの各電極面
は、軸方向から同程度の距離だけ突出した実質的に同一
の形状であることが望ましい。

【００２４】ヒートシンク１６は、アルミニュウムなど
の導電性材から成る円筒状の部材であり、その一方は開
放端となっており、その開放端を介して発熱素子１０、
支持部材１１、１２、及び電極部材１５等が内部に収納
される。耐熱性の絶縁性樹脂からなるインシュレータ１
４は、円筒状にモールドが成型され、その半径方向の寸
法は開放端よりも幾分大きい。このため、インシュレー
タ１４はヒートシンク１６の開放端に強固にはめ込ま
れ、加熱装置１を確実に外部から密閉することができ
る。なお、インシュレータ１４の取付は、必ずしも上述
のようなはめ込みに限るものではなく、場合によっては
耐熱性の絶縁性の絶縁接着材により行っても良いし、機
械的なネジ結合やビン接合であってもかまわない。さら
に、電極支持部材１３は、必ずしもインシュレータ１４
と一体成型である必要はなく、別個に形成された絶縁部
材であってもかまわない。

【００２５】以上の構成部品によって加熱装置１が組立
てられ、この状態でインシュレータ１４の頂面より突出
した電極部材１５に正電圧が印加され、一方、ヒートシ
ンク１６が接地される。そして、電極部材１５の両側に
配置された発熱素子１０及び支持部材１１、１２は、そ
れぞれ電極部材１５の各電極面（Ａ）によって弾性的に
押圧され、その結果、加熱素子１０はしっかりと支持部
材１１、１２の凹部に密着され、同時に支持部材１１、
１２の半円筒状の面もヒートシンク１６の内壁に好適に
押圧される。また、発熱素子１０及び支持部材１１、１
２は電極支持部材１３に関して対称構造となっており、
電極部材１５の各電極面（Ａ）も同様の形状であれば、
各発熱素子１０はそれぞれ実質的に等しい釣り合った押
圧力で押圧される。このため、各発熱素子１０への供給
電力も均一となり、ヒートシンク１６から均一な放熱を
期待することができる。さらに、対称的な押圧力である
ため、外部からの衝撃や振動などの影響を受けて支持部
材１１、１２が振動、あるいは変位することも抑止で
き、仮に、そのような影響を受けたとしても電極支持部
材１３により支持部材１１、１２間の電気的な絶縁や過
度の変位を防止することができる。

【００２６】図２は、発熱素子１０の構成を示す図であ
る。図２において、（Ａ）は、発熱素子１０の正面図、
（Ｂ）は発熱素子１０の側面図である。発熱素子１０
は、板状に形成された正特性サーミスタ１００の両面に
電極１０１ａ、１０１ｂが形成された構造になってい
る。この電極１０１ａ、１０１ｂ間に電圧を印加し、電
流を流すことにより正特性サーミスタ１００が発熱す
る。

【００２７】なお、例えば、第１の加熱装置１を内燃機
関用加熱システムに適用する場合、第一の実施例におけ
るヒートシンク１６の大きさは、開口部の直径７ｍｍ程
度、長さは１７ｍｍ程度である。また、発熱素子１０の
大きさは縦９ｍｍ程度、横４ｍｍ程度、厚さ１ｍｍ程度
である。

【００２８】以下、上記各部分の組み立て方法について
述べる。２個の発熱素子１０は、支持部材１１、１２の
凹部にはめ込まれる。２個の発熱素子１０を内側に、支
持部材１１、１２を外側にした状態で、さらに、電極支
持部材１３を挟み込み、ヒートシンク１６に挿入する。

【００２９】第１の加熱装置１において、電極部材１５
には、正電圧が印加される。電流はさらに発熱素子１
０、支持部材１１、１２、およびヒートシンク１６を介
して流れる。通常、エンジンは電気的に接地されている
ので、ヒートシンク１６をエンジンに接触させることに
より電流の帰路を確保できる。

【００３０】発熱素子１０で発生した熱は、電流と同様
に発熱素子１０から支持部材１１、１２およびヒートシ
ンク１６を介してエンジン（キャブレーター４０）に伝
えられる。ヒートシンク１６をキャブレーター４０に密
着させることができるので、熱伝導性が高く、第１の加
熱装置１を小型にすることができる。

【００３１】第１の加熱装置１の構成上の変形例を以下
に述べる。図１には、発熱素子１０は支持部材１１側、
および１２側の両方に配設する場合について示してある
が、発熱素子１０は支持部材１１、または支持部材１２
のどちらか一方の側に配設されていてもよい。この場
合、発熱素子１０の一方を、発熱素子１０と同じ形状の
絶縁体のダミーで置換してもよい。

【００３２】また、電極支持部材１３は、開口部を有す
るように形成される場合について示してあるが、電極支
持部材１３を板上に形成し、その両面あるいはどちらか
一方の面に電極部材１５を配設するように構成してもよ
い。また、発熱素子１０は板状に形成されているが、必
要に応じて、他の形状に形成してもよい。

【００３３】第１の加熱装置１の構成上の特徴を以下に
述べる。第１の加熱装置１の構成は対称構造であり、ま
た発熱素子や支持部材も同一形状であるため、組み立て
が容易である。また、発熱素子１０および、発熱素子１
０を受容する支持部材１１、１２の面は平面であるた
め、形成が容易である。発熱素子１０は正特性サーミス
タ１００を用いるので、図１６に示したニクロムヒータ
ー５０に比べて耐久性に優れている。また、第１の加熱
装置１の形状は、上述したように小型である。また、構
成上、ヒートシンク１６で直接電気的に接地可能であ
る。このため、自動車のキャブレーター４０に適用した
場合、ヒートシンク１６をキャブレーター４０に固定す
るのみで電気的接地が得られ、キャブレーター４０への
配設が容易であり、しかも特に第１の加熱装置１に接地
用電極を設ける必要がない。

【００３４】また、発熱素子１０とヒートシンク１６の
間に配設される支持部材１１、１２は金属であるため、
熱伝導性がよく、熱効率がニクロムヒーター５０を使用
する場合に比べて良い。また、インシュレーター１４で
第１の加熱装置１を密閉するため、第１の加熱装置１内
部にシリコングリース等を充填することもでき、このよ
うにした場合、発熱素子１０とヒートシンク１６の熱伝
導性をさらに大きくすることができ、熱効率をさらに上
昇させることができる。

【００３５】また、電極部材１５は、発熱素子１０に挟
まれた形で配設されるため、電極部材１５が支持部材１
１、１２およびヒートシンク１６と接触することがな
く、このため電極支持部材１３による以外の絶縁の必要
がなく、構造が簡単である。また、電極部材１５は対称
な形状を有するので、取り付けの際、方向を問わない。
また、電極部材１５は図１中に（Ａ）で示す平面部分を
有するため、発熱素子１０との接触性がよく、低い接触
抵抗を得ることができる。また、発熱素子１０を一つの
み配設した場合、および、２つの発熱素子１０の一方を
絶縁体で置換した場合、熱の発生に方向性が生じ、局部
的に加熱する（スポットヒーターとして使用する）際に
好適となる。

【００３６】以下、発熱素子１０の特性を中心に述べ
る。図３は、発熱素子１０の電流特性および温度特性を
示す図である。図３において、縦軸は正特性サーミスタ
１００に流れる電流と発熱素子１０の温度を示し、横軸
は時間を示す。発熱素子１０は、正特性サーミスタ１０
０に電流が流されることにより発熱するため、温度上昇
とともに抵抗値が増加する（抵抗値の温度係数が正であ
る）。

【００３７】このため、通電直後には大きな電流が流
れ、電流値の変化には、図中（Ａ）に示すようなピーク
が生じる。通電開始からこのピークが現れるまでの時間
は数秒間であり、その時には、発熱素子１０は使用温度
近くまで温度上昇している。

【００３８】発熱素子１０は、低温時に大きな電流が流
れるため、短時間の内に高温に達する。温度の上昇に伴
い、正特性サーミスタ１００の抵抗値が増加するため、
正特性サーミスタ１００に流れる電流は減少し、温度上
昇は鈍化し、ついには平衡状態に達する。いわば、電流
を自動調整する機能を有している。なお、第一の実施例
における使用温度は図中に示すように約２３０℃であ
る。

【００３９】以上述べたような正特性サーミスタ１００
の抵抗値の正の温度特性は、ニクロム線においても見ら
れるが、正特性サーミスタ１００を用いた場合、この特
性が顕著であり、従来の技術で述べたニクロムヒーター
５０を使用する場合に比べて、温度上昇が速い（温度上
昇の立ち上がり特性が良い）。

【００４０】しかも、温度上昇後の電流が、ニクロムヒ
ーター５０より少なくなり、かつ、絶縁材料で発熱素子
１０を覆う必要がないため熱効率が良い。例えば、同一
温度容量をもつ第１の加熱装置１とニクロムヒーター５
０を比較した場合、第１の加熱装置１の消費電力はニク
ロムヒーター５０に比べ、約３０％程度少なくなる。

【００４１】図４は、内燃機関用加熱システムに第１の
加熱装置１を使用した場合と、温水循環式ヒーター５１
を使用した場合と、内燃機関用加熱システムなしの場合
のキャブレーター４０の温度を実験により計測し、比較
した図である。図４において、縦軸はキャブレーター４
０の温度、横軸はエンジン始動後の経過時間を示す。図
中（Ａ）は第１の加熱装置１を使用した場合の温度変化
を示す線である。約１分後にはキャブレーター４０温度
は１０℃程度に安定し、アイシングは発生しない。

【００４２】図中（Ｂ）は、温水循環式ヒーター５１を
使用した場合の温度変化を示す線である。キャブレータ
ー４０温度はエンジン始動後一度下がる。この際、
（Ｄ）で示す時間でアイシングが発生する。図中（Ｃ）
は、内燃機関用加熱システムなしの場合の温度変化を示
す線である。エンジン始動後、一時キャブレーター４０
温度は上昇するが、その後は徐々に温度がさがり、図で
示される全ての期間においてアイシングが発生する。図
４を参照することで明らかなように、内燃機関用加熱シ
ステムに第１の加熱装置１を適用した場合、上記に述べ
た、構成上の特徴から生じる効果の他に、アイシング防
止の顕著な効果を得ることができる。

【００４３】以下、第二の実施例について説明する。図
５は、本発明の第２の加熱装置２の構成を示す図であ
る。図５において、ヒートシンク１６は、第１の加熱装
置１のヒートシンク１６に比べて平たく形成されたヒー
トシンクである。このように形成することにより発熱素
子１０が配設される面の裏と、配設されるキャブレータ
ー４０の接触面積を広くしている。

【００４４】なお、第二の加熱装置２のヒートシンク１
６は、第１の加熱装置１のヒートシンク１６よりも小型
に形成され、比較的小型のエンジン、例えば原動機付き
自転車のエンジン等への適用が容易になっている。電極
支持部材１３およびインシュレーター１４は、ヒートシ
ンク１６の形状に合わせて形成された電極支持部材およ
びインシュレーターである。なお、電極部材（図示せ
ず）は電極支持部材１３の下面に配設されている。

【００４５】第二の加熱装置２においては、第１の加熱
装置１と異なり、発熱素子１０は支持部材１１、１２な
しに上記電極部材により直接ヒートシンク１６に押しつ
けられ、固定される。上記以外の構成は第１の加熱装置
１に同じである。

【００４６】図６は、第１の加熱装置１および第二の加
熱装置２がキャブレーター４０上に配設される部位を示
す図である。第１の加熱装置１はキャブレーター４０の
スロットル弁に近い位置に形成された穴に挿入され、配
設される。

【００４７】これに対し、第二の加熱装置２は同じくキ
ャブレーター４０のスロットル弁に近い位置の、キャブ
レーター４０の表面に配設することができる。これによ
り、加熱装置の配設位置の自由度が増す。

【００４８】以下、第三の実施例について説明する。図
７は、本発明の第３の加熱装置３の構成を示す図であ
る。第３の加熱装置３は、第１の加熱装置１の各部分の
形状を変更し、さらに構成上の効果を向上させたもので
ある。なお、第３の加熱装置３の大きさは、第１の加熱
装置１とほぼ同程度である。図７において、アースリン
グ１７は、ヒートシンク１６の一端に形成された溝に配
設されたリング状部材である。アースリング１７をヒー
トシンク１６の前記溝に配設し、キャブレターに取り付
けることにより、第３の加熱装置３の電気的接地をより
確実に行うことができる。

【００４９】図８は、第３の加熱装置３のヒートシンク
１６の形状を示す図である。図８において、（Ａ）はヒ
ートシンク１６の平面図である。（Ｂ）は、ヒートシン
ク１６の正面図である。（Ｃ）は、ヒートシンク１６の
縦断面図である。第１の加熱装置１のヒートシンク１６
と比較して、第３の加熱装置３のヒートシンク１６は、
以下のような特徴を有する。

【００５０】ヒートシンク１６の外形が、先端先細のテ
ーパー形状である。このため、キャブレターへの取り付
けが容易である。また、取り付け面とヒートシンク１６
の表面が密着する。また、ヒートシンク１６の先端の軸
方向に段差を設けてある。この段差は、第３の加熱装置
３をキャブレターに取り付ける際のストッパーおよび電
気的接地の役割を果たす。また、ヒートシンク１６の先
端にはアースリング１７を配設するための溝が設けられ
ている。

【００５１】図９は、第３の加熱装置３の支持部材１１
の形状を示す図である。図９において、（Ａ）は、支持
部材１１の平面図である。（Ｂ）は、支持部材１１の正
面図である。（Ｃ）は、支持部材１１の側面図である。
なお、支持部材１２も同じ形状を有する。

【００５２】図１０は、アースリング１７の形状を示す
図である。図１０において、（Ａ）は、アースリング１
７の平面図である。（Ｂ）は、アースリング１７の正面
図である。アースリング１７は、円形の一部を欠いた構
造となっており、ヒートシンク１６の前記溝への配設が
容易になっている。

【００５３】なお、発熱素子１０は第１の加熱装置１と
同じ形状である。ここで説明を省略したその他の第３の
加熱装置３の部分は、対応する第１の加熱装置１の各部
分と同じ形状となっている。第３の加熱装置３は以上の
ような構成になっているので、ヒートシンク１６の形状
で述べた効果の他、第１の加熱装置１の有する特徴およ
び効果を有するのはいうまでもない。

【００５４】以下、第四の実施例について説明する。図
１１は、第４の加熱装置４のヒートシンク１６およびイ
ンシュレーター１４の形状を示す図である。本実施例の
第４の加熱装置４は、第３の加熱装置３のヒートシンク
１６の形状を変更し、さらに構成上の効果を向上させた
ものである。なお、第４の加熱装置４の大きさも第１の
加熱装置１と同程度である。

【００５５】図１１において、第４の加熱装置４のヒー
トシンク１６の開口部付近の内面には、図中に示すよう
な段差が設けられている。この段差を設けることによ
り、インシュレーター１４の挿入が容易になり、インシ
ュレーター１４が所定の位置までヒートシンク１６に挿
入された後は、ストッパーの役割を果たす。なお、図１
１においては、第４の加熱装置４のその他の部分は省略
されている。

【００５６】第４の加熱装置４は以上のように構成され
ているので、ここで述べた特徴および効果の他、第３の
加熱装置３の有する特徴および効果を有するのはいうま
でもない。

【００５７】以下、第五の実施例について説明する。図
１２は、本発明の内燃機関用加熱システムに適用される
タイマー（ＰＴＣタイマー）２０の構成を示す図であ
る。図１２において、発熱素子１０は、上述した各加熱
装置に使用されたのと同様な発熱素子である。ただし、
ＰＴＣタイマーに適用される場合は、加熱装置に適用さ
れるより低い電流値および動作温度を有するように構成
され、形状はＰＴＣスイッチ２０の形状に合わせて形成
される。

【００５８】ヒートシンク１６は、発熱素子１０で発生
した熱をバイメタル２１に伝える部材である。バイメタ
ル２１は、発熱素子１０の熱により変位し、トランスフ
ァーピン２２を駆動し、スイッチ２３の開閉を行う変位
部材である。トランスファーピン２２は、バイメタル２
１の変位をスイッチ２３に伝える部材である。スイッチ
２３は、電線２４、２５間の接続、切断を行うスイッチ
である。

【００５９】以下、図１２を参照してＰＴＣタイマー２
０の動作を述べる。バイメタル２１の温度が一定値以下
の場合、バイメタル２１の形状は、図中に実線で示すよ
うになっている。また、スイッチ２３は閉じ、電線２
４、２５間は接続されている。

【００６０】発熱素子１０に電流が流され、ヒートシン
ク１６を介してバイメタル２１にその熱が伝えられ、バ
イメタル２１の温度が一定値以上になると、バイメタル
２１は図中に点線で示すような形状に変位する。このバ
イメタル２１の変位はトランスファーピン２２を介して
スイッチ２３に伝えられ、この結果、スイッチ２３の接
点が開き、電線２５、２６間は切断される。

【００６１】この状態は、発熱素子１０に通電されてい
る間保持される。なお、ＰＴＣスイッチ２０は、発熱素
子１０の動作温度、発熱量、ヒートシンク１６の厚さ、
およびバイメタル２１の変位温度等を変更することによ
り時間設定の変更が可能である。

【００６２】図１３は、ＰＴＣスイッチ２０を実現した
第１のＰＴＣスイッチ５の構成を示す図である。図１３
において、絶縁用インシュレータ２６は、トランスファ
ーピン２２とヒートシンク１６を絶縁する絶縁性部材で
ある。ケース２７は、第１のＰＴＣスイッチ５を構成す
る各部分を収納するケースである。

【００６３】上記以外の第１のＰＴＣスイッチ５の各部
分は、ＰＴＣスイッチ２０の各部分と同じである。第１
のＰＴＣスイッチ５は、比較的大きな電流を扱うＰＴＣ
スイッチである。第１のＰＴＣスイッチ５は、リレー６
５を有さず、また、タイマー回路６０のと同様の動作を
電子回路なしに実現しているため、小型に形成すること
ができる。

【００６４】図１４は、ＰＴＣスイッチ２０を実現した
第２のＰＴＣスイッチ６の構成を示す図である。第２の
ＰＴＣスイッチ６は比較的小さな電流を扱うＰＴＣスイ
ッチであり、第１のＰＴＣスイッチ５に比べ、トランス
ファーピン２２が省略され、ヒートシンク１６はケース
２７を兼ね、バイメタル２１はスイッチ２３を兼ねた構
成になっている。なお、第２のＰＴＣスイッチ６は第１
のＰＴＣスイッチ５よりもさらに小型に形成され、消費
電力も少ないので、小型のエンジンへの適用に好適とな
っている。

【００６５】以上に述べたＰＴＣスイッチ２０の特徴を
以下に述べる。発熱素子１０の動作温度、発熱量、ヒー
トシンク１６の厚さ、およびバイメタル２１の変位温度
等を変更することにより、発熱素子１０への通電開始か
らスイッチ２３が開くまでの時間（動作時間）を広い範
囲に設定可能である。

【００６６】また、発熱素子１０には、前記加熱装置と
同様に、正特性サーミスタが使用されているので、気温
により、前記動作時間が変化する。つまり、気温が低
く、エンジン始動時のキャブレーター４０の温度が低い
場合、スイッチ２３が開く時間が遅れ、反対に気温が高
い場合はスイッチ２３の開く時間が早くなる。従って、
アイシング防止に使用される内燃機関用加熱システムの
加熱装置の制御用として好適である。

【００６７】また、一度発熱素子１０およびバイメタル
２１の温度が上昇すると、発熱素子１０に流れる電流値
は自動的に小さくなり、スイッチ２３の保持のために
は、ごくわずかの電流しか要さないので、ＰＴＣスイッ
チ２０の発熱素子１０に流れる電流自体を制御する必要
はない。

【００６８】図１５は、本発明の内燃機関用加熱システ
ム７の構成を示す図である。図１５において、加熱装置
は、キャブレーター４０のスロットル弁４１の近傍に配
設された加熱装置であり、第１の加熱装置１、第二の加
熱装置２、第３の加熱装置３、および第４の加熱装置４
のいずれかが、適用されるエンジンの規模等に応じて選
択される。

【００６９】ＰＴＣスイッチ２０は、上記加熱装置の制
御を行うタイマーである。ＰＴＣスイッチ２０には、適
用されるエンジンの規模等に応じて、第１のＰＴＣスイ
ッチ５および第２のＰＴＣスイッチ６のいずれかが選択
される。

【００７０】以下、動作を説明する。エンジン（図示せ
ず）が始動され、ＰＴＣスイッチ２０および前記加熱装
置に電源（図示せず）より電流が流される。前記加熱装
置は発熱し、キャブレーター４０を温め、アイシングを
防止する。同時に、ＰＴＣスイッチ２０の発熱素子１０
の温度も上昇する。ＰＴＣスイッチ２０のバイメタル２
１の温度が一定値以上になった時、ＰＴＣスイッチ２０
のスイッチ２３が開き、前記加熱装置に供給される電流
は、ＰＴＣスイッチ２０の状態保持に必要なわずかな電
流のみとなる。

【００７１】ここで、ＰＴＣスイッチ２０は、エンジン
始動後、キャブレーター４０の温度が充分上昇する時間
が経過したのち、スイッチ２３を開くように構成されて
いる。エンジン始動後、エンジン全体の温度の上昇に伴
い、キャブレーター４０の温度も上昇し、前記加熱装置
の加熱なしでもアイシングは発生しなくなる。以上述べ
た内燃機関用加熱システム７は、冷却用に水または油を
使用せず、従って、前記水または油の温度を検出して前
記加熱装置の制御を行うことができない空冷式エンジン
への内燃機関用加熱システムとして好適である。

【００７２】以下、内燃機関用加熱システム７の特徴を
述べる。前記加熱装置を制御するスイッチとして、ＰＴ
Ｃスイッチ２０を使用しているため、従来の技術で述べ
たタイマー回路６０に比べて、小型でしかも耐環境性に
優れ、また、使用上の制約条件が少ない。また、気温に
より動作時間が上述のように変化するので、アイシング
防止に好適な効果を得ることができる。

【００７３】また、スイッチ２３の保持に要する電流
が、ＰＴＣスイッチ２０およびリレー６５を使用する場
合に比べ、少なくてすむ。また、前記加熱装置として、
本発明の加熱装置の内のいずれかを用いるので、本発明
の加熱装置による上述した各効果を得ることができる。

【００７４】本発明の加熱装置および内燃機関用加熱シ
ステムは、上記に述べたほか、種々の構成をとることが
できる。上記の各実施例は例示である。

【００７５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の加熱装置お
よび内燃機関用加熱システムによれば、内燃機関用加熱
システムの加熱装置として、熱効率がよく、消費電力が
少なく、小型で、信頼性が高く、耐久性に優れた加熱装
置を得ることができる。

【００７６】また、内燃機関用加熱システムの制御用タ
イマーとして、形状の小さいＰＴＣを用いたタイマーと
上記加熱装置を使用し、耐環境性に優れ、上記のような
過酷な環境下で使用する上の制約が少なく、消費電力が
少ない内燃機関用加熱システムを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の加熱装置の構成を示す図であ
る。

【図２】発熱素子の構成を示す図である。

【図３】発熱素子の電流特性および温度特性を示す図で
ある。

【図４】内燃機関用加熱システムに第１の加熱装置を使
用した場合と、温水循環式ヒーターを使用した場合と、
内燃機関用加熱システムなしの場合のキャブレーターの
温度を実験により計測し、比較した図である。

【図５】本発明の第２の加熱装置の構成を示す図であ
る。

【図６】第１の加熱装置および第二の加熱装置がキャブ
レーター上に配設される部位を示す図である。

【図７】本発明の第３の加熱装置の構成を示す図であ
る。

【図８】第３の加熱装置のヒートシンクの形状を示す図
である。

【図９】第３の加熱装置の支持部材の形状を示す図であ
る。

【図１０】アースリングの形状を示す図である。

【図１１】第４の加熱装置のヒートシンクおよびインシ
ュレーターの形状を示す図である。

【図１２】本発明の内燃機関用加熱システムに適用され
るＰＴＣタイマーの構成を示す図である。

【図１３】ＰＴＣスイッチを実現した第１のＰＴＣスイ
ッチの構成を示す図である。

【図１４】ＰＴＣスイッチを実現した第２のＰＴＣスイ
ッチの構成を示す図である。

【図１５】本発明の内燃機関用加熱システムの構成を示
す図である。

【図１６】従来の内燃機関用加熱システムの構成を示す
図である。

【図１７】従来のニクロムヒーターに流す電流を制御す
るタイマーを示す図である。

【符号の説明】

１・・・第１の加熱装置２・・・第２の加熱装置３・・・第３の加熱装置４・・・第４の加熱装置５・・・第１のＰＴＣスイッチ６・・・第２のＰＴＣスイッチ７・・・内燃機関用加熱システム１０・・・発熱素子１１・・・支持部材１２・・・支持部材１３・・・電極支持部材１４・・・インシュレーター１５・・・電極部材１６・・・ヒートシンク１７・・・アースリング２０・・・ＰＴＣスイッチ２１・・・バイメタル２２・・・トランスファーピン２３・・・スイッチ２４・・・電線２５・・・電線２６・・・絶縁用インシュレーター２７・・・ケース４０・・・キャブレーター４１・・・スロットル弁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対向して配置される一対の発熱素子と、ばね性を持った導電部材からなり、上記各発熱素子のそ
れぞれ対向する第１の面側に配置された電極端子と、導電性部材からなり、上記各発熱素子の第２の面側に配
置された一対の支持部材と、上記一対の支持部材を包囲するヒートシンク部とを有す
ることを特徴とする加熱装置。
【請求項２】請求項１の加熱装置において、前記発熱素子に正特性サーミスタを用いたことを特徴と
する加熱装置。
【請求項３】請求項１、または請求項２の加熱装置にお
いて、上記各支持部材の第１面には上記発熱素子を受容するた
めの凹部が形成され、上記各支持部材の第２面は半円筒
状であり、上記ヒートシンク部は上記各支持部材の第２
面と上記導電部材の弾圧力をもって接触する円筒形状で
あることを特徴とする加熱装置。
【請求項４】請求項３の加熱装置において、上記円筒形状のヒートシンク部の一端部に絶縁部材が取
り付けられ、上記電極端子は上記絶縁部材により保持さ
れることを特徴とする加熱装置。
【請求項５】導電性ヒートシンクと、このヒートシンクに直接または間接的に支持された平板
状正特性サーミスタ素子と、この正特性サーミスタ素子を押圧しながら前記ヒートシ
ンク内に挿入されており、前記正特性サーミスタ素子
に、一方の極性の電圧を印加する電極部材を有し、前記ヒートシンクは他方の極性の電極として機能するこ
とを特徴とする加熱装置。
【請求項６】内燃機関と、電源と、上記電源に接続され、上記内燃機関の所定部位を加熱す
る加熱装置と、上記加熱装置と上記電源の間に接続され、所定時間後に
上記電源と上記加熱装置との接続の切断するタイマーを
有することを特徴とする内燃機関用加熱システム。
【請求項７】請求項６の内燃機関用加熱システムにおい
て、上記タイマーは、上記電源に接続される正特性サーミス
タと、上記サーミスタの発熱に応じて変位する変位部材
と、上記変位部材の変位に応答して上記加熱装置と上記
電源との接続を切断するスイッチ部とを有することを特
徴とする内燃機関用加熱システム。
【請求項８】請求項７の内燃機関用加熱システムにおい
て、対向して配置される一対の発熱素子と、前記加熱装置
は、ばね性を持った導電部材からなり、上記各発熱素子
のそれぞれ対向する第１の面側に配置された電極端子
と、導電性部材からなり、上記各発熱素子の第２の面側
に配置された一対の支持部材と、上記一対の支持部材を
包囲するヒートーシンク部とを有することを特徴とする
内燃機関用加熱システム。