JPS62107261A - 吸気加熱装置 - Google Patents
吸気加熱装置Info
- Publication number
- JPS62107261A JPS62107261A JP60247605A JP24760585A JPS62107261A JP S62107261 A JPS62107261 A JP S62107261A JP 60247605 A JP60247605 A JP 60247605A JP 24760585 A JP24760585 A JP 24760585A JP S62107261 A JPS62107261 A JP S62107261A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- intake air
- heat radiation
- heating element
- heater
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Resistance Heating (AREA)
- Direct Air Heating By Heater Or Combustion Gas (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は内燃機関の吸気加熱装置に関し、例えばディー
ゼル機関の冷間始動時等に使用されて有効なものである
。
ゼル機関の冷間始動時等に使用されて有効なものである
。
従来この種の吸気加熱装置としては、金属線ヒータに通
電することにより加熱を行うものが用いられていたが、
温度上昇の立１りが悪いために予熱時間が長いこと、あ
るいは赤熱による放射熱損失が大きいために熱効率が悪
いこと等の問題があった。
電することにより加熱を行うものが用いられていたが、
温度上昇の立１りが悪いために予熱時間が長いこと、あ
るいは赤熱による放射熱損失が大きいために熱効率が悪
いこと等の問題があった。
これに対して実開昭５８−１０４３４７吋公報には、正
の温度抵抗係数を有するセラミック発熱体く以下ＰＴＣ
発熱体と称する）を用い、この発熱体を格子状、ハニカ
ム状となし、これにより形成された通気路間で吸気を加
熱させるものが開示されている。
の温度抵抗係数を有するセラミック発熱体く以下ＰＴＣ
発熱体と称する）を用い、この発熱体を格子状、ハニカ
ム状となし、これにより形成された通気路間で吸気を加
熱させるものが開示されている。
しかしながら、上記公報記載の吸気加熱装置にあっては
、ＰＴＣ発熱体表面と吸気が直接接触する構造であるた
め、吸入空気量すなわち発熱体を通過する空気の量が増
大すると発熱体が冷却されるために電気抵抗が減少し、
大きな電流が流れてしまい電源であるバッテリーに対す
る負荷が大きくなりすぎるという問題があった。また格
子状。
、ＰＴＣ発熱体表面と吸気が直接接触する構造であるた
め、吸入空気量すなわち発熱体を通過する空気の量が増
大すると発熱体が冷却されるために電気抵抗が減少し、
大きな電流が流れてしまい電源であるバッテリーに対す
る負荷が大きくなりすぎるという問題があった。また格
子状。
ハニカム状に形成させたセラミック発熱体は熱衝撃や機
械的衝撃に対して割れが発生しやすく、特性変化の原因
ともなっていた。
械的衝撃に対して割れが発生しやすく、特性変化の原因
ともなっていた。
そこで本発明はＬ記の如き従来技術の問題点を解消する
手段として、内燃機関の吸気通路内に配設され、正の温
度抵抗係数を有するセラミック発熱体と、該発熱体に押
圧され熱伝導により前記発熱体の熱を受は前記吸気を加
熱する放熱ブロックとを備えた吸気加熱装置を採用する
ものである。
手段として、内燃機関の吸気通路内に配設され、正の温
度抵抗係数を有するセラミック発熱体と、該発熱体に押
圧され熱伝導により前記発熱体の熱を受は前記吸気を加
熱する放熱ブロックとを備えた吸気加熱装置を採用する
ものである。
上記手段によればＰＴＣ発熱体は直接吸気と接触せず、
放熱ブロックを介して熱的に接触しているためにＰＴＣ
発熱体が直接冷却されることがない。従って、通過する
吸気との間に一定以上の温度差が保たれるために発熱体
が冷却されすぎることがなく、抵抗値が適正に保たれる
。また本発明のＰＴＣ発熱体はその発熱体自体で空気通
路を形成するものではないので単純な形状となるために
、熱衝撃、機械的衝撃に対しても割れが発生しにくい。
放熱ブロックを介して熱的に接触しているためにＰＴＣ
発熱体が直接冷却されることがない。従って、通過する
吸気との間に一定以上の温度差が保たれるために発熱体
が冷却されすぎることがなく、抵抗値が適正に保たれる
。また本発明のＰＴＣ発熱体はその発熱体自体で空気通
路を形成するものではないので単純な形状となるために
、熱衝撃、機械的衝撃に対しても割れが発生しにくい。
従って本発明によれば、過電流が発生することな（電源
に対して過負荷が発生しないともとに、割れによる特性
変化が発生しないという極めて実用的な吸気加熱装置が
提供できる。 、〔実施例〕 以下本発明を図に示す実施例に基づいて詳細に説明する
。第１図（ａｔ、 （ｂｌ、 （Ｃ）は本発明のディー
ゼル機関用吸気加熱ヒータの構成を示す正面図、そのＡ
−Ａ断面図およびＢ−Ｂ断面図で、１は厚さ２ｍｍの矩
形平板状に形成された４枚のＰＴＣ素子で２枚づつ１組
にして２列に配列され、チタン酸バリウム（ＢａＴｉ０
３）系セラミック焼結体等の温度の上昇とともにその電
気抵抗が著しく増大する材質よりなる。２は本発明の放
熱ブロックで、ひとつの放熱ブロフクは、銅またはアル
ミニウム製プレートを蛇行状に形成した放熱フィン２ａ
と、この放熱フィン２ａの両側の屈曲部で同じく銅また
はアルミニウム製伝熱プレート２ｂにはんだ付接合され
一体に構成されている。なお、この放熱フィン２ａ表面
には第１図ｆｃ）に示すように吸気流れ方向Ａに垂直に
切り起したルーバ２１ ａを設は熱伝導面積が増大す
るように構成されている。しかしながら、熱交換が十分
行われるようならこのルーバ２’ ａはなくてもよい
。そして、２列のＰＴＣ素子１の間には３つの中間部放
熱ブロックが、また素子１の両外側にもそれぞれひとつ
の外側放熱ブロックが介装され、これらを一体にしてＰ
ＰＳ等の耐熱性樹脂またはセラミック等からなるケース
３内に収納され、さらにアルミニウム製ハウジング４内
に納められている。ケース３は第１図（Ｃ１に示すよう
に箱体の一側面を取り除いた下ケース３ａと、断面り字
型のカバー３ｂとを組合せて箱状となっており、このう
ちカバー３ｂの側面３“ ｂとハウジング４の一側面４
ａとの間に形成された空間４ｂ内にはＵ字状に折曲げ形
成したバネ５が配設され、広がる方向に復元力を及ぼす
ことにより、ケース３ｂの側面３’ ｂを押圧し、こ
の７端面３’ ｂと対向する下ケース３ａの端面３’
ａとの間でＰＴＣ素子１および放熱ブロック２を一
括して押圧固定している。ここで、ケース３は、第１図
（ａ）における紙面方向の面は、吸気が抵抗なく通過す
るように、中央および隅部を除いて枠状にカットされて
いる。なお、第２図に示すように素子１０表面のうち、
放熱ブロック２の伝熱プレー１−２ｂとの押圧面には本
発明の熱および電気伝導性弾性体であるグラファイトフ
ィラ一層１ａが両面に焼付け形成されており、伝熱プレ
ート２ｂあるいは素子１表面の凹凸による熱および電気
的接触不良を改善するよう構成されている。
に対して過負荷が発生しないともとに、割れによる特性
変化が発生しないという極めて実用的な吸気加熱装置が
提供できる。 、〔実施例〕 以下本発明を図に示す実施例に基づいて詳細に説明する
。第１図（ａｔ、 （ｂｌ、 （Ｃ）は本発明のディー
ゼル機関用吸気加熱ヒータの構成を示す正面図、そのＡ
−Ａ断面図およびＢ−Ｂ断面図で、１は厚さ２ｍｍの矩
形平板状に形成された４枚のＰＴＣ素子で２枚づつ１組
にして２列に配列され、チタン酸バリウム（ＢａＴｉ０
３）系セラミック焼結体等の温度の上昇とともにその電
気抵抗が著しく増大する材質よりなる。２は本発明の放
熱ブロックで、ひとつの放熱ブロフクは、銅またはアル
ミニウム製プレートを蛇行状に形成した放熱フィン２ａ
と、この放熱フィン２ａの両側の屈曲部で同じく銅また
はアルミニウム製伝熱プレート２ｂにはんだ付接合され
一体に構成されている。なお、この放熱フィン２ａ表面
には第１図ｆｃ）に示すように吸気流れ方向Ａに垂直に
切り起したルーバ２１ ａを設は熱伝導面積が増大す
るように構成されている。しかしながら、熱交換が十分
行われるようならこのルーバ２’ ａはなくてもよい
。そして、２列のＰＴＣ素子１の間には３つの中間部放
熱ブロックが、また素子１の両外側にもそれぞれひとつ
の外側放熱ブロックが介装され、これらを一体にしてＰ
ＰＳ等の耐熱性樹脂またはセラミック等からなるケース
３内に収納され、さらにアルミニウム製ハウジング４内
に納められている。ケース３は第１図（Ｃ１に示すよう
に箱体の一側面を取り除いた下ケース３ａと、断面り字
型のカバー３ｂとを組合せて箱状となっており、このう
ちカバー３ｂの側面３“ ｂとハウジング４の一側面４
ａとの間に形成された空間４ｂ内にはＵ字状に折曲げ形
成したバネ５が配設され、広がる方向に復元力を及ぼす
ことにより、ケース３ｂの側面３’ ｂを押圧し、こ
の７端面３’ ｂと対向する下ケース３ａの端面３’
ａとの間でＰＴＣ素子１および放熱ブロック２を一
括して押圧固定している。ここで、ケース３は、第１図
（ａ）における紙面方向の面は、吸気が抵抗なく通過す
るように、中央および隅部を除いて枠状にカットされて
いる。なお、第２図に示すように素子１０表面のうち、
放熱ブロック２の伝熱プレー１−２ｂとの押圧面には本
発明の熱および電気伝導性弾性体であるグラファイトフ
ィラ一層１ａが両面に焼付け形成されており、伝熱プレ
ート２ｂあるいは素子１表面の凹凸による熱および電気
的接触不良を改善するよう構成されている。
この場合グラファイトフィラーは、伝熱プレート２ｂ側
の押圧面に施してもよく、また両面に施してもよい。ま
たこの熱および電気伝導性弾性体はカーボン又は金属の
粉体や繊維を分散複合化させた耐熱性ゴム材のシート等
を用いてもよい。
の押圧面に施してもよく、また両面に施してもよい。ま
たこの熱および電気伝導性弾性体はカーボン又は金属の
粉体や繊維を分散複合化させた耐熱性ゴム材のシート等
を用いてもよい。
２列のＰＴＣ素子１に挟まれた中間部放熱ブロック２の
ひとつの伝熱プレート２ｂからは図示しない下ケース３
ａの切り欠きを通してプラス側ターミナル２ｃが引き出
されボルト５ａ、ナツト６ｂによりハウジング４に固定
されている。なおハウジング４への固定は下ケース３ａ
の枠部３ｄおよびインシュレータリング６ｃにより電気
的にハウジング４と絶縁された状態で固定されている。
ひとつの伝熱プレート２ｂからは図示しない下ケース３
ａの切り欠きを通してプラス側ターミナル２ｃが引き出
されボルト５ａ、ナツト６ｂによりハウジング４に固定
されている。なおハウジング４への固定は下ケース３ａ
の枠部３ｄおよびインシュレータリング６ｃにより電気
的にハウジング４と絶縁された状態で固定されている。
また外側放熱ブロックの外側の伝熱プレート２ｂからは
マイナス側ターミナル２ｄがそれぞれ下ケース３ａの外
に引き出され、小ネジ７でハウジング４に固定すること
によりハウジング４にアースされている。なお８は、ケ
ース３をハウジング４に第１図（ａ）において紙面方向
に固定するためのクリップである。
マイナス側ターミナル２ｄがそれぞれ下ケース３ａの外
に引き出され、小ネジ７でハウジング４に固定すること
によりハウジング４にアースされている。なお８は、ケ
ース３をハウジング４に第１図（ａ）において紙面方向
に固定するためのクリップである。
第３図は、この吸気加熱ヒータ１０をディーゼルエンジ
ンの吸気系に取付けた状態を示すものでエンジン１）と
エアクリーナ１２０間のインテークマニホールド部１３
を発熱部が横断する状態、すなわち吸気流れ方向が第１
図ｔｃ＋の矢印Ａの方向と一致するように取り付けられ
吸気が温められるよう構成されている。なお、１４はエ
ンジンのピストン、１５はシリンダ室、１６は吸排気弁
、１７は燃料噴射ノズルである。
ンの吸気系に取付けた状態を示すものでエンジン１）と
エアクリーナ１２０間のインテークマニホールド部１３
を発熱部が横断する状態、すなわち吸気流れ方向が第１
図ｔｃ＋の矢印Ａの方向と一致するように取り付けられ
吸気が温められるよう構成されている。なお、１４はエ
ンジンのピストン、１５はシリンダ室、１６は吸排気弁
、１７は燃料噴射ノズルである。
次に、この吸気加熱ヒータ１０の作動について説明する
。図示しないバッテリーより供給された電流はプラス側
ターミナル２Ｃに入り、中間部放熱ブロック２を通して
ＰＴＣ素子１を厚さ方向に流れ、外側放熱ブロック２を
経てマイナス側ターミナル２ｄにいたり小ネジ７を介し
てハウジング４にアースされる。以上のように電流が流
れＰ−ＴＣ素子１が発熱し、この熱は放熱ブロック２に
伝導される。一方吸気は蛇行状に屈曲形成された放熱フ
ィン２ａの間を流れ熱を受けて暖められる。
。図示しないバッテリーより供給された電流はプラス側
ターミナル２Ｃに入り、中間部放熱ブロック２を通して
ＰＴＣ素子１を厚さ方向に流れ、外側放熱ブロック２を
経てマイナス側ターミナル２ｄにいたり小ネジ７を介し
てハウジング４にアースされる。以上のように電流が流
れＰ−ＴＣ素子１が発熱し、この熱は放熱ブロック２に
伝導される。一方吸気は蛇行状に屈曲形成された放熱フ
ィン２ａの間を流れ熱を受けて暖められる。
第４図にこの吸気加熱ヒータによるエンジンクランキン
グ前の吸気予熱特性−について示す。従来の金属線を用
いた吸気加熱ヒータにおいては約１４秒程度の予熱時間
（エンジンクランキング前のヒータへの通電時間）を必
要としたが、本発明の吸気加熱ヒータ１０ではＰＴＣ素
子素子温度立上り特性が早いために３〜５秒の予熱時間
ですむ。
グ前の吸気予熱特性−について示す。従来の金属線を用
いた吸気加熱ヒータにおいては約１４秒程度の予熱時間
（エンジンクランキング前のヒータへの通電時間）を必
要としたが、本発明の吸気加熱ヒータ１０ではＰＴＣ素
子素子温度立上り特性が早いために３〜５秒の予熱時間
ですむ。
なお、このとき室温は一２５℃、電源電圧は２４■であ
り予熱時間を短縮するためには、電流を大きくする必要
があり、本発明ではリレー容量等を考慮して１５０Ａと
なるようにＰＴＣ素子の抵抗を調整している。
り予熱時間を短縮するためには、電流を大きくする必要
があり、本発明ではリレー容量等を考慮して１５０Ａと
なるようにＰＴＣ素子の抵抗を調整している。
第５図はエンジンクランキング後の吸気加熱時
゛（アフタヒート時）を含めた熱効率を示す特性図で
ある。なお、ここで熱効率とは実際に消費された電力に
対し空気の昇温に使われた熱量の割合で表わしたもので
ある。図に示すとおり、金属線ヒータに比べ本発明のヒ
ータは、初期の立ち上り時の効率、定常状態での効率い
ずれにおいてもすぐれている。これはＰＴＣ素子を使用
することにより、即熱性に優れるとともに素子自体が比
較的低温度で吸気加熱を行うため、ヒートロスが少ない
ためである。
゛（アフタヒート時）を含めた熱効率を示す特性図で
ある。なお、ここで熱効率とは実際に消費された電力に
対し空気の昇温に使われた熱量の割合で表わしたもので
ある。図に示すとおり、金属線ヒータに比べ本発明のヒ
ータは、初期の立ち上り時の効率、定常状態での効率い
ずれにおいてもすぐれている。これはＰＴＣ素子を使用
することにより、即熱性に優れるとともに素子自体が比
較的低温度で吸気加熱を行うため、ヒートロスが少ない
ためである。
第６図はヒータの熱効率測定に用いた測定ヘンナを示す
図で、通風路２０の膨張部２０ａには吸気加熱ヒータ１
０が配設され、このヒータの下流４０ｃｍの位置が温度
測定点である。なお２１は送風用ブロア、２２．２３は
圧力損失測定用および流量測定用でマノメータであり、
２４．２５はヒータおよびブロア駆動用の直流および交
流電源である。
図で、通風路２０の膨張部２０ａには吸気加熱ヒータ１
０が配設され、このヒータの下流４０ｃｍの位置が温度
測定点である。なお２１は送風用ブロア、２２．２３は
圧力損失測定用および流量測定用でマノメータであり、
２４．２５はヒータおよびブロア駆動用の直流および交
流電源である。
次に上記実施例において放熱ブロック２は蛇行状に屈曲
形成された放熱フィン２ａと伝熱プレート２ｂとにより
形成されていたが、これに限定されるものではなく、例
えば、ハニカム状の金属製フィンや、多孔質金属等を放
熱フィンに替えて用いてもよい。また、上記実施例にお
いて中間部放熱ブロック２は３列に組合せて押圧するよ
うに構成していたが、押圧だけでなく伝熱プレート２ｂ
の押圧面間ではんだ付接合してもよく、またこの３列の
放熱ブロックは一体の一つの放熱ブロックで構成しても
よいことは言うまでもない。
形成された放熱フィン２ａと伝熱プレート２ｂとにより
形成されていたが、これに限定されるものではなく、例
えば、ハニカム状の金属製フィンや、多孔質金属等を放
熱フィンに替えて用いてもよい。また、上記実施例にお
いて中間部放熱ブロック２は３列に組合せて押圧するよ
うに構成していたが、押圧だけでなく伝熱プレート２ｂ
の押圧面間ではんだ付接合してもよく、またこの３列の
放熱ブロックは一体の一つの放熱ブロックで構成しても
よいことは言うまでもない。
さらに放熱ブロック２とＰＴＣ素子１の押圧は、上記実
施例の如くバネで押圧する他に、ケース３をネジ止めす
る等の方法により固定押圧してもよい。
施例の如くバネで押圧する他に、ケース３をネジ止めす
る等の方法により固定押圧してもよい。
第１図ｆａｔは本発明の吸気加熱ヒータｌＯの構造を示
す正面図、第１図（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図、第１図（
Ｃ）は第１図ｆａ）におけるＢ−Ｂ断面図、第２図は放
熱ブロック部の形状を示す部分拡大図、第３図は吸気加
熱ヒータの取付け場所を示す模式図、第４図、第５図は
ヒータの吸気加熱特性を示す特性図、第６図は測定ベン
チの構成を示す模式図である。 １・・・ＰＴＣ素子、 １ ａ、−・・ブラファイト
フィラ一層、２・・・放熱ブロック、２ａ・・・放熱フ
ィン、２ｂ・・・伝熱プレート。 代理人弁理士 岡 部 隆 ４ ４ａ 第４図 第５図
す正面図、第１図（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図、第１図（
Ｃ）は第１図ｆａ）におけるＢ−Ｂ断面図、第２図は放
熱ブロック部の形状を示す部分拡大図、第３図は吸気加
熱ヒータの取付け場所を示す模式図、第４図、第５図は
ヒータの吸気加熱特性を示す特性図、第６図は測定ベン
チの構成を示す模式図である。 １・・・ＰＴＣ素子、 １ ａ、−・・ブラファイト
フィラ一層、２・・・放熱ブロック、２ａ・・・放熱フ
ィン、２ｂ・・・伝熱プレート。 代理人弁理士 岡 部 隆 ４ ４ａ 第４図 第５図
Claims (4)
- （１）内燃機関の吸気通路内に配設され、正の温度抵抗
係数を有するセラミック発熱体と、該発熱体に押圧され
熱伝導により前記発熱体の熱を受け前記吸気を加熱する
放熱ブロックとを備えたことを特徴とする吸気加熱装置
。 - （２）前記セラミック発熱体は平板状をなすことを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の吸気加熱装置。 - （３）前記発熱ブロックは、蛇行状に屈曲形成された放
熱フィンと該フィンに両屈曲部ではんだ付け接続された
伝熱プレートとからなることを特徴とする特許請求の範
囲第１項または第２項記載の吸気加熱装置。 - （４）前記発熱体と前記放熱ブロックとの間の押圧面の
うち前記発熱体側表面および／または前記放熱ブロック
側表面に、熱および電気伝導性弾性体層を形成させたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項いず
れか記載の吸気加熱装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60247605A JP2685170B2 (ja) | 1985-11-04 | 1985-11-04 | 加熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60247605A JP2685170B2 (ja) | 1985-11-04 | 1985-11-04 | 加熱装置 |
Related Child Applications (3)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6157291A Division JP2891109B2 (ja) | 1994-07-08 | 1994-07-08 | 加熱装置 |
| JP6157292A Division JP2776745B2 (ja) | 1994-07-08 | 1994-07-08 | 加熱装置 |
| JP06157290A Division JP3107708B2 (ja) | 1994-07-08 | 1994-07-08 | 加熱装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62107261A true JPS62107261A (ja) | 1987-05-18 |
| JP2685170B2 JP2685170B2 (ja) | 1997-12-03 |
Family
ID=17165993
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60247605A Expired - Lifetime JP2685170B2 (ja) | 1985-11-04 | 1985-11-04 | 加熱装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2685170B2 (ja) |
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| US5326418A (en) * | 1992-04-14 | 1994-07-05 | Yeh Yuan Chang | Method of making positive-temperature-coefficient thermistor heating element |
| JPH0778672A (ja) * | 1994-07-08 | 1995-03-20 | Nippondenso Co Ltd | 加熱装置 |
| EP0738098A2 (en) * | 1995-04-11 | 1996-10-16 | Nippondenso Co., Ltd. | Positive temperature coefficient of resistance thermistor device |
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-
1985
- 1985-11-04 JP JP60247605A patent/JP2685170B2/ja not_active Expired - Lifetime
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