JPS6012912Y2

JPS6012912Y2 - 内燃機関の吸気加熱装置

Info

Publication number: JPS6012912Y2
Application number: JP3136880U
Authority: JP
Inventors: 敏彦猪頭; 健野村; 均上村; 誠幸阿部
Original assignee: 株式会社日本自動車部品総合研究所
Priority date: 1980-03-11
Filing date: 1980-03-11
Publication date: 1985-04-25
Also published as: JPS56133954U

Description

【考案の詳細な説明】本考案はセラミックの発熱体を用いた内燃機関の吸気加
熱装置に関するもので、加熱効率にすぐれた上記装置を
作業性容易に製造することを目的とするものである。

チタン酸バリウム等のセラミック（以下、ＰＴＣセラミ
ックという）は、これに通電すると発熱し、所定温度に
達すると電気抵抗が急激に増大する。

そして所定温度（キューリ点）以下の温度では大電流を
許容して瞬時にキューリ点に達し、キューリ点以上の温
度では電気抵抗が極めて大きくなって小電流しか許容し
ないために過熱することなく、キューリ点前後の温度に
自己温度調整する。

従って、ＰＴＣセラミックの発熱体を、空気と混合して
燃焼室に送られる燃料の霧化促進のための加熱手段とし
て用いれば、冷間始動時でも瞬時にして燃料を加熱する
ことができるので、排気ガスや機関冷却水による加熱手
段よりも有利である。

ＰＴＣセラミックの発熱体を用いた吸気加熱装置の一般
的構造は、内燃機関のスロットル弁直下で吸気管が各気
筒へ分岐する部分に、少くとも一部を熱伝導性良好な金
属板により構成したケーシングを該金属板が吸気管内に
露出するように設置してこの金属板を加熱面兼電極とな
し、ケーシング内には金属板の裏面にＰＴＣセラミック
の発熱体を密着させるとともに、発熱体を電極板を介し
てばね等の緩衝部材により支持して発熱体を上記金属板
の裏面側に圧接せしめている。

そして、発熱体は通電することにより発熱してこれと接
する金属板に伝熱し、吸気管に流れる混合気中の未霧化
の燃料は加熱面をなす上記金属板に接触することにより
霧化されるのである。

ところで上記加熱装置において、燃料の加熱効率を良好
にするためには、発熱体の熱を燃料の加熱のみに消費し
て、吸入空気の加熱や吸気管壁へ逃げる無効の熱量を可
及的に少なくすること、加熱面をなすケーシングの金属
板とＰＴＣセラミック発熱体との密着性を良好にして発
熱体の熱量を有効に金属板に伝熱させること、および脆
いＰＴＣセラミック発熱体の破損を防止することが要求
される。

本考案はこれ等の要求にこたえるものである。

即ち、本考案の吸気加熱装置は積層構造の筒状前であっ
て、その内筒を発熱面となし、該内筒が混合気の通路と
なるように吸気管内に配設することにより未霧化の燃料
滴液は壁面流となって内筒面を流れ、従って未霧化や燃
料を効果的に加熱することができる。

また本考案の吸気加熱装置は、内筒の外周面に接するＰ
ＴＣセラミック発熱体を分割部材により構成するととも
に、更にその外周の電極板および緩衝部材を径方向に変
形または移動可能となし、かつ最外周の外筒の内周面お
よびこれに接する電極板または緩衝部材の外周面とをテ
ーパ面により嵌合するように構成したもので、外筒を覆
嵌するときに内筒と外筒との間にある発熱体、電極板お
よび緩衝部材に締付は力が作用して内筒と発熱体とが強
く圧接され、従って発熱体の熱を有効に内筒へ伝熱する
ことができる。

また、外筒を覆嵌するときに同時に上記締付は力が作用
して緊密な一体構造にできるので装置組立て作業が容易
である。

また積層体内に緩衝部材を介在せしめることにより、そ
の緩衝作用により発熱体の破損を防ぎ、また積層部材の
厚みのむらや相互間の寸法精度のばらつきを吸収し、緊
密な圧接状態が保持できる。

以下、本考案の実施例について説明する。

第１図ないし第４図に示す第１の実施例において、気化
器１および吸気管２はそれぞれのフランジ部３．４にお
いてボルトにより連結されている。

気化器１のベンチューリ部に開口する燃料供給口（図示
路）から供給されるガンリン燃料は吸入空気と混合され
、気体器１の通路を通りスロットル弁５を経て吸気管２
まり内燃機関の燃焼室（図示路）に供給される。

吸気管２においてスロットル弁５の直下位置には、上記
フランジ部３．４間に挟着支持せしめた吸気加熱装置Ａ
が配設され、該装置Ａは空気およびガソリン燃料混合気
の通路を構成している。

加熱装置Ａは、内筒６、ＰＴＣセラミックの発熱体７、
緩衝部材８、電極板９、外筒１０の５層構造を有してい
る。

内筒６は導電性良好な金属例えばアルミニウムの薄板よ
りなり、筒部６ａとその上端縁に一体に形成したフラン
ジ部６ｂを有する。

発熱体７はチタン酸バリウムを主成分とする焼成体で、
特に第２図に示すように筒体を縦半割りとした分割部材
７ａ、７ｂとよりなり、上記筒部６ａの外周面に圧接さ
れており、両部材７ａ、７ｂの対向端面間には若干の間
隙７０ａ、７０ｂが設けである。

なお、発熱体７の両面には銀ペーストが焼付けられてい
る。

緩衝部材８は金属細線織物、例えばステンレスウールよ
りなる帯状体で、発熱体７の外周に巻回され、両端面間
には若干の間隙８０が設けである。

電極板９は例えばアルミニウムの薄板で、筒体を縦半割
りとした分割部材９ａ、９ｂの対向端面間に若干の間隙
９０ａ、９０ｂが設けである。

また電極板９の外周面は第１図に示すように、上方向へ
径が拡大するテーパ面に形成されている。

外筒１０は筒部１０ａおよびその上端縁に一体に形成し
たフランジ部１０ｂとよりなり、耐熱かつ電気絶縁性の
合成樹脂、例えばエポキシ樹脂で構成されている。

なお、セラミック材を用いてもよい。

そしてこの外筒１０は、筒部１０ａにおいて電極板９の
外周に覆嵌されている。

また第１図に示すように、外筒１０の内周面は上方向に
径が拡大して、上記電極板９の外周面と共通のテーパ面
を形成しており、下端には軸心方向へ突出するフランジ
状の受は部１０ｃが形成されている。

しかして上記の筒状積層構造体は、内筒６、発熱体７、
緩衝部材８および電極９よりなる筒状体を、外筒１０の
中に上方から押し込むことにより得られる。

この場合、電極板９および外筒１０の接触面がテーパ状
に形成されているのでくさび作用によって半径方向への
力が生じる。

しかも、筒状となした発熱体７、緩衝部材８および電極
板９はそれぞれ分割構造であって、分割部材が相対移動
して径方向へ径が縮小され得ることにより内筒６方向へ
締付けられ、互に緊密に圧接されることになるのである
。

なお内筒６、発熱体７、緩衝部材８、電極板９の下端は
外筒１０の受は部１０ｃにより支持され、接着されてい
る。

上記のように構成した吸気加熱装置Ａは、吸気管２の上
端開口にその内筒６が気化器１の通路と連続壁面を形成
するように設置される。

即ち、内筒６および外筒１０のフランジ部６ａ、１０
ａ間に絶縁部材１１を介設してフランジ部１０の座に設
置し、フランジ部６ａの上にガスケット１２を設け、こ
の積層状のフランジ部をビス１６にて吸気管２のフラン
ジ部４の座に固着し、このように固着された積層状のフ
ランジ部を介して気化器１と吸気管２とをボルト締め固
着する。

電極板分割部材９ａの上縁には横方向に電極端子９ｃが
延設されており、外筒フランジ部１０ｂに設けた溝（図
示せず）内に設置された装置外部に突出している。

そしてこの電極端子９ｃはリード線１３によりスイッチ
１４を介してバッテリ１５の正電極に接続されている。

また内筒６はビス１６、吸気管２を介して接地されてい
る。

なお、電極端子９ｃの取出口には絶縁材１７が充填され
ている。

また、吸気管２の底壁内には機関冷却水の通路１８が設
けられている。

上記の如く吸気管２に配設された吸気加熱装置Ａにおい
て、内燃機関を始動する。

に当ってキースイッチ１４をＯＮすると、バッテリ１５
の正電極と電極端子９ｃとが導通され、電流は電極端子
９ｃ、電極板分割部材９ａ、緩衝部材８、ＰＴＣセラミ
ック発熱体７、内筒６、ビス１６、吸気管２へと流れて
接地される。

なお本実施例においては電極板分割部材９ｂは通電され
ないため電極として作用せず、支持板の役割を果してい
る。

このとき、抵抗体たるＰＴＣセラミック発熱体７で電力
が消費されて発熱し、瞬時にキューリ点温度（１５０℃
）に達し、この温度を維持する。

そしてこの熱は発熱体６と密着した内筒６に伝熱される
。

気化器１から供給される燃料の一部は、特に機関始動時
は充分に霧化されず、未霧化燃料液滴が気化器１の通路
壁面を液膜となって流下し、更にこれに接続する吸気加
熱装置Ａの内筒６を流下する。

しかしてこのとき、発熱体１から伝熱された内筒６によ
り加熱され、霧化されて吸入空気と良好に混合し、機関
の燃焼室に供給されるのである。

このように本考案の吸気加熱装置は、加熱面を筒状に形
成して混合気吸入通路としたことにより、壁面液膜流と
なった未霧化燃料液滴のすべてが内筒面を流下すること
になり、極めて効率よく未霧化燃料を加熱することがで
きる。

また、吸気加熱装置自体も、上記の如く外筒１０を覆嵌
するときに、内筒６と外筒１０との間にある各部材が締
付けられ、内筒６と発熱体７との接触が緊密になされる
ので、伝熱が良好に行なわれる。

また、外筒１０を覆嵌することによって、各部材が圧接
された一体構造とすることができるので、組立作業が容
易となる。

また同時に外筒が断熱作用をもつので、内筒６以外への
放熱も防止されるのである。

更に発熱体と電極板との間に緩衝部材を設けたことによ
り、その緩衝作用で発熱体の破損が防止される。

発熱体の厚みのむらや、発熱体と電極板の対向面に寸法
精度のばらつきがあってもこれを吸収し、外部からの強
い締付力で発熱体が破損することがなく、発熱体と電極
板は緩衝部材を介して均一に圧接される。

更にまた装置使用時においてに緩衝部材は発熱体と電極
板の熱膨張差を吸収しに発熱体の内筒に対する圧接力が
過大または過少になるのを防止する。

第４図および第５図は第２の実施例を示すもので、上記
実施例とは、電極板９と緩衝部材８の位置が置き換えら
れ、箔状の薄い電極板９が発熱体７に接し、その外周に
緩衝部材８が設けられている。

そして緩衝部材８の外周と外筒１０の内周とはテーパ面
により嵌合している。

その他の構造は上記実施例と実質的に同一であり、また
同様の作用効果を奏する。

なお、本実施例において、緩衝部材８は箔状の電極板９
を介して発熱体７に圧接されており先の実施例と同様に
発熱体保護作用をなす。

なお、上記各実施例においては、電極板９を複数の分割
部材（一方の分割部材は支持体として作用する）により
構成したが、これを一体の帯状に形成して発熱体７また
は緩衝部材８の外周に巻回し、対向端縁間に間隙を設け
る構造としてもよく、この場合には径方向に変形して巻
締り可能である。

また筒状の電極板の上下いずれかの端縁から縦方向に複
数の切欠きを設け、電極板を径方向に縮小可能としても
よい。

緩衝部材８については上記実施例では帯状のものを巻回
して対向端縁間に隙間を設けたが、緩衝部材はそれ自体
弾力性を有しである程度の変形が可能であるので、一体
構造の筒状体としてもよい。

なおまた、上記各実施例では吸気加熱装置を気化器の直
下に設けたが、機関吸入孔の近接位置に設けてもよく、
この場合には機関の気筒数だけ吸気加熱装置が必要であ
る。

また本考案の吸気加熱装置は、燃料噴射弁式の燃料供給
装置にも適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は第１の実施例を示すもので、第１
図は縦断面図、第２図は第１図の■−■線に沿う矢視断
面図、第３図は第１図の■−■線に沿う矢印端面図、第
４図および第５１図は第２の実施例を厨子もので、第４
図は縦断面図、第５図は第４図の■−ｖ線に沿う矢視断
面図である。Ａ・・・・・・吸気加熱装置、１・・・気化器、２・・
・吸気管、６・・・内筒、７・・・ＰＴＣセラミック発
熱体、８・・・・・・緩衝部材、９・・・電極板、１ｏ
・・・外筒、１５・・・・・・バッテリ。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

吸入空気に燃料を混合させて吸気管により燃焼室に供給
するようになした内燃機関において、金属板よりなり燃
料の加熱面を形成する内筒と、所定温度で急激な抵抗値
増大を示す正の抵抗温度特性を有するセラミックよりな
り上記内筒の外周面に圧接した発熱体と、いずれかを内
側に配して上記発熱体の外周に積層した電極板および緩
衝部材と、最外周に覆捩した合成樹脂またはセラミック
よりなる外筒とを有し、上記発熱体は複数の分割部材に
より構成するとともに、電極板および緩衝部材を径方向
に変形または移動可能に構成し、上記外筒の内周口とこ
れは対接する電極または緩衝部材の外周面とを共通のテ
ーパ面に形成して嵌合せしめてなる吸気加熱装置を、そ
の内筒が混合気の通路を形成するように上記内燃機関の
吸気管内に配設固着したことを特徴とする内燃機関の吸
気加熱装置。