JPH0245502Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、内燃機関における混合気加熱装置用
として好適な半導体ヒータユニツトに関する。

〈従来の技術〉 内燃機関においては、冷間時は、気化器から供
給される燃料の多くが液状のままであるため、吸
気管内の空気と燃料の流動速度に差を生じ、過渡
運転時に、燃焼室内混合気の空燃比が悪化し、運
転不良を生じ易い。この問題を解決する手段とし
て、第１図に示すように、気化器１と吸気管２と
の間に混合気加熱装置３を設け、混合気加熱装置
３により液状燃料を加熱して、吸気管２内におけ
る間に空気と燃料との間の流動速度の差をなくす
る技術が知られている。第１図において、４はチ
ヨークバルブ、５はスロツトルである。

混合気加熱装置３を構成するヒータとしては、
セラミツクスヒータ、ニクロムヒータ、ヒートパ
イプ等も知られているが、正特性サーミスタを発
熱要素とする半導体ヒータユニツトが最も適して
いる。この半導体ヒータユニツトは高速加熱性、
定温度特性、応答性、熱効率等の点で他のヒータ
より優れているからである。第２図はハニカム状
の正特性サーミスタによる半導体ヒータユニツト
の従来例を示す図である。図において、３１はア
スベスト等の断熱性の高い材料で構成されたイン
シユレータ、３２は正特性サーミスタ、３３及び
３４は正特性サーミスタ３２の電極に接触する電
極板、３５及び３６は電極板３３及び３４の各々
に導通するリード線である。

正特性サーミスタ３２は、正特性サーミスタ素
体３２１の厚さ方向の両面に、円形状、角形状等
の適当な孔形の多数の貫通孔３２２を略均一に開
口させると共に、貫通孔３２２の開口する両面側
にオーム性接触もしくは非オーム性接触の電極３
２３及び３２４をそれぞれ被着形成したハニカム
状の形状となつている。この正特性サーミスタ３
２は、貫通孔３２２の形成されている領域をイン
シユレータ３１に設けた孔３１１に合せて、イン
シユレータ３１の一面上に取付けられている。

上記する従来の混合気加熱装置はハニカム状の
正特性サーミスタ３２を用いているので、空気と
液状燃料との混合気を、正特性サーミスタ３２の
貫通孔３２２を通過する時の熱交換作用により効
率良く加熱できること、正特性サーミスタ３２自
体が発熱温度を自動的に制御する自己温度制御機
能を有し、定温発熱体として動作するため、過熱
防止機構が不要であり、構造的に簡単で、信頼性
の高いものが実現できること、定常発熱温度まで
短時間で上昇し、高速加熱性及び応答性に優れて
いること等の利点が得られる。

〈考案が解決しようとする課題〉 しかしながら、この種の半導体ヒータユニツト
は、磁器で構成されていて機械的に脆い正特性サ
ーミスタをインシユレータに確実に取付け固定し
なければならないこと、さらに混合気加熱装置を
構成するに当つて、この組立体を、破壊等を生じ
ることなく、気化器と吸気管との間に挿入固定し
なければならないこと等の技術的困難性がある。

また、振動の激しい自動車においては、正特性
サーミスタに対する給電機構、支持機構の電気
的、機械的安定性を満たすことが必要である。ま
た、混合気中で使用することを考慮すると、接触
不良による局部発熱やスパーク等はあつてはなら
ない。

更に、気化器と吸気管との間に制限された空間
容積内に配置しなければならないので、全体形状
の小型化及び薄型化はきわめて重要な課題であ
る。

そこで、本考案の課題は、上述する従来からの
技術的問題点を解決し、それ自体の組立、機関へ
の組込みを、簡単、かつ、確実に行なうことがで
き、正特性サーミスタの局部発熱、スパーク等を
発生することがなく、小型化及び薄型化に有利な
高信頼度の半導体ヒータユニツトを提供すること
である。

〈課題を解決するための手段〉 上述した課題解決のため、本考案に係る半導体
ヒータユニツトは、インシユレータと半導体ヒー
タとを有する半導体ヒータユニツトであつて、 前記半導体ヒータは、正特性サーミスタと、前
記正特性サーミスタの電極に対し周辺部で導通す
るように配置される一対の電極接続端子と、リン
グ状のバネと、筒状のケースとを含み、 前記バネ、前記電極接続端子の一方及び正特性
サーミスタは、この順序で前記ケースの内径部内
に内蔵されており、 前記正特性サーミスタは、正特性サーミスタ素
体に多数の貫通孔を有すると共に、前記貫通孔を
開口させた両面に電極を有しており、 前記バネは、リング状板材で構成されていて、
周方向に間隔をおいて山部及び谷部が繰返すよう
に屈曲されており、 前記電極接続端子の一方は、前記バネの前記山
部及び前記谷部の繰返しに応じて、間隔をおいて
前記バネの弾発力を受けており、 前記電極接続端子の他方は、前記ケースの外側
から、前記ケースに取付けられて全体を固定して
おり、 前記正特性サーミスタの前記貫通孔の形成領域
を、前記インシユレータに設けられた通孔に合
せ、前記半導体ヒータを前記インシユレータに固
定したこと を特徴とする。

〈作用〉 半導体ヒータは、ケースの内径部内にバネ、電
極接続端子の一方を内蔵させ、ケースの外側か
ら、ケースに、電極接続端子の他方を取付けて全
体を固定してあるので、それ自体が独立した部品
となり、インシユレータに対する半導体ヒータの
取付作業が容易になる。

バネ、電極接続端子の一方及び正特性サーミス
タは、この順序でケースの内径部内に内蔵されて
いるので、正特性サーミスタの電極に対しては、
バネではなく、電極接続端子の一方が接触する。
このため、接新不良による局部発熱、スパーク等
の発生が防止され、信頼度が向上する。

バネは周方向に間隔をおいて山部及び谷部が繰
返すように屈曲されており、電極接続端子一方は
バネの山及び谷部の繰返しに応じて、間隔をおい
てバネの弾発力を受けているので、電極接続端子
の一方が正特性サーミスタの電極に対して平均的
に面接触する。このため、接触不良による局部発
熱、スパーク等がより一層確実に防止される。

しかも、バネはリング状板材で構成されてい
て、厚みが薄くできるから、全体形状の小型化、
薄型化にきわめて有効である。

更に、正特性サーミスタの貫通孔の形成領域
を、インシユレータに設けられた通孔に合せ、半
導体ヒータをインシユレータに固定したので、イ
ンシユレータと半導体ヒータとの間の組立及び組
立後の混合気加熱装置としての機関への組込み
を、簡単かつ確実に行なうことができる。

〈実施例〉 第３図は本考案に係る半導体ヒータユニツトの
平面図、第４図は第３図のA₁−A₁線上における
拡大断面図である。図において、６は正特性サー
ミスタである。正特性サーミスタ６は、第５図に
示すように、正特性サーミスタ素体６１の中心部
に、円形状、角形状等の適当な孔形の大径孔部６
２１を貫通して設け、そのまわりにハニカム状に
多数の小径孔部６２２を貫通して設けると共に、
大径孔部６２１及び小径孔部６２２の開口する両
面側にオーム性接触もしくは非オーム性接触の電
極６３及び６４をそれぞれ被着形成した形状とな
つている。

７は正特性サーミスタ６の一端面側に形成され
た電極６３に対接して設けられた電極接続端子で
ある。この電極接続端子７は、ステンレス板等の
耐熱性、耐蝕性及び電気伝導性の良好な金属板材
を用いて略筒状に形成し、その内部に正特性サー
ミスタ６を内蔵させると共に、上端内側にリング
状に突出する鍔部７１を設け、該リング状の鍔部
７１を正特性サーミスタ６の一端面側に形成され
た電極６３の外周部に対接させることにより、電
気的に導通させると同時に、正特性サーミスタ６
を押えてある。また、この電極接続端子７の下端
部側の２〜３箇所には引出端子部７２を形成して
ある。

８は正特性サーミスタ６の下面側の電極６４に
接触するリング状の電極接続端子、８１はこの電
極接続端子８の引出端子部、９はリング状のバ
ネ、１０は耐熱性樹脂等によつて構成されたケー
スであり、これらは、前記正特性サーミスタ６及
び電極接続端子７と共に半導体ヒータを構成す
る。

バネ９は、リング状板材で構成されていて、周
方向に間隔をおいて山部９１及び谷部９２が繰返
すように屈曲されている。

ケース１０の下端側の内周部には鍔部１０１を
リング状に形成してあり、このリング状の鍔部１
０１の内面上に、前記バネ９、電極接続端子８及
び正特性サーミスタ６を順次重ねた状態で、これ
らをケース１０内に収納すると共に、ケース１０
の外側から電極接続端子７を取付け、電極接続端
子７の下端縁に形成した３〜４個の爪片７３を、
ケース１０の鍔部１０１の底面に折曲げ固定する
ことにより、正特性サーミスタ６の電極６３及び
６４に対して、電極接続端子７及び電極接続端子
８をバネ９の弾発力によつて圧接させてある。従
つて、半導体ヒータはそれ自体が独立した部品と
なる。

また、バネ９、電極接続端子８及び正特性サー
ミスタ６の順序で１０ケースの内径部内に内蔵
し、電極接続端子８を、バネ９の弾発力によつて
正特性サーミスタ６の電極６４に面接触させてあ
る。電極接続端子８がバネ９の弾発力を受けて正
特性サーミスタ６の電極６４に対して平均的に面
接触する。このため、接触不良による局部発熱、
スパーク等を発生することがなくなり、信頼性が
高くなる。これを、仮に、電極接続端子８をバネ
としたり、或いは電極接続端子７またな８と正特
性サーミスタ６の電極６３または６４との間にバ
ネ９を介在させた場合には、バネ９と正特性サー
ミスタ６の電極６４または６５との間の接触が不
均一になつて、接触の密な部分に電流が集中して
局部発熱を生じたり、接触不良部分でスパークを
発生する等の問題点を生じる。

しかも、バネ９はリング状板材で構成されてい
て厚みが薄くできるから、全体形状を小型化でき
る。

更に、バネ９は周方向に間隔をおいて山部９１
及び谷部９２が繰返すように屈曲されており、電
極接続端子８は、バネ９の山部９１及び谷部９２
の繰返しに応じて、間隔をおいてバネ９の弾発力
を受けるので、正特性サーミスタ６の電極６４に
対して平均的に面接触する。バネ９として、例え
ばコイルスプリング等を用いた場合には、コイル
ターン数による形状の大型化を招く。しかも、コ
イルスプリングの場合、電極接続端子８の全周か
らバネ圧を加える構成となる。この構成は、電極
接続端子８の全周から均一なバネ圧を加えること
ができるように見える。しかし、実際には、コイ
ルスプリングの歪み、コイルスプリングに基本的
に付随する軸方向変位等により、電極接続端子８
の全周において、均一なバネ圧を加えることが困
難で、正特性サーミスタ６の電極６４に対する電
極接続端子８の電気的接触の不完全な部分を生じ
易い。

１１は例えばガラス入チツプベーク材等によつ
て構成されたインシユレータ、１２及び１３はイ
ンシユレータ１１の表面及び裏面に重ねられたガ
スケツトである。このインシユレータ１１の所定
位置には前記正特性サーミスタ６の外径に適合す
る一個またはそれ以上の個数の通孔１１１を設け
てあり、この通孔１１１に対して前記正特性サー
ミスタ６の貫通孔６２の形成領域が合うようにし
て取付け固定してある。

半導体ヒータの取付に当つては、第６図にも示
す如く、インシユレータ１１の内部の前記通孔１
１１の回りに、金属板材で成る一対の端子板１４
及び１５をインサート成形すると共に、前記半導
体ヒータの端子引出部７２及び８１と対応する位
置に切欠部１１２，１１３を設けて前記端子板１
４，１５を露出させ、切欠部１１２，１１３に前
記端子引出部７２，８１をそれぞれ挿入配置し、
ネジ等の結合具１６によつて端子引出部７２，８
１を端子板１４，１５にそれぞれ締付け固定して
ある。これにより、半導体ヒータをインシユレー
タ１１に固定すると同時に、端子板１４，１５
を、電極接続端子７及び８を通して、正特性サー
ミスタ６の電極６３及び６４にそれぞれ導通接続
させる。そして、端子板１４及び１５の一端側を
インシユレータ１１の端縁にそれぞれ延長させ、
ソケツト等の外部接続具１７，１８を形成する。
１９は機関に取付ける際の取付孔である。

上述の如く、本考案に係る半導体ヒータユニツ
トにおいては、半導体ヒータは、ケース１０の内
径部内に正特性サーミスタ６及び電極接続端子９
を内蔵させ、ケース１０の外側から、電極接続端
子７を取付けて全体を固定してあり、それ自体が
独立した部品となつているので、インシユレータ
１１に対する取付作業が容易になる。

また、インシユレータ１１に一対の端子板１
４，１５を装着し、正特性サーミスタ６の電極６
３，６４に導通してその押え部材となる電極接続
端子７，８を、端子板１４，１５に接続固定する
ことにより、半導体ヒータをインシユレータ１１
に固定する構造であるから、インシユレータ１１
と半導体ヒータとの間の組立を簡単かつ確実に行
なうことができる。

更に、組立後に混合気加熱装置として機関への
組込む際にも、インシユレータ１１を固定するだ
けで良く、正特性サーミスタ６を含む半導体ヒー
タに対して締付け力等の外力を加える必要がない
ので、正特性サーミスタ６の破損、割れ等を起す
ことがない。組立後も同様である。

また、接続具１７，１８に図示しない外部コネ
クタを装着するだけで、半導体ヒータの正特性サ
ーミスタ６を外部電源に接続できるので、正特性
サーミスタ６に対する給電を、簡単かつ確実に行
なうことができる。しかも、実施例に示したよう
に、端子板１４，１５の大部分をインシユレータ
１１の内部にインサート成形してあるので、電気
的絶縁性、耐腐性に優れた給電路が形成できる。
なお、インシユレータ１１は実施例に示す形状に
限らず、種々の態様を取り得ることは言うまでも
ない。

更に、正特性サーミスタ素体６１の中心部に、
大径孔部６２１を貫通して設け、そのまわりにハ
ニカム状に多数の小径孔部６２２を貫通して設け
てあるので、当該半導体ヒータユニツトを、第１
図に示した如く、気化器１及び吸気管２の間に挿
入して加熱動作を行なわせた場合、空気と液状燃
料との混合分の多くは、中心部に設けた大径孔部
６２１を通つて流れ、液状燃料分の多くは発熱部
分となる小径孔部６２２内を通つて流れる。この
ため、空気分に対する加熱作用が小さくなる一
方、液状燃料分に対する加熱作用が高まる。即
ち、液状燃料分を、空気から分離して、重点的に
加熱し、吸気管内における空気と燃料との間の流
動速度の差をなくし、冷間時における運転性を向
上させることができる。

〈考案の効果〉 以上述べたように、本考案によれば、次のよう
な効果が得られる。

(a) 半導体ヒータは、ケースの内径部内にバネ、
電極接続端子及び電極接続端子の一方を内蔵さ
せ、ケースの外側から、ケースに、電極接続端
子の他方を取付けて全体を固定してあるので、
それ自体が独立した部品となり、インシユレー
タに対する半導体ヒータ取付作業の容易な半導
体ヒータユニツトを提供することができる。

(b) バネ、電極接続端子の一方及び正特性サーミ
スタは、この順序でケースの内径部内に内蔵さ
れているので、正特性サーミスタの電極に対し
て電極接続端子を平均的に接触させ、接触不良
による局部発熱、スパーク等を発生することの
ない高信頼度の半導体ヒータユニツトを提供す
ることができる。

(c) バネは周方向に間隔をおいて山部及び谷部が
繰返すように屈曲されており、電極接続端子の
一方はバネの山部及び谷部の繰返しに応じて、
間隔をおいてバネの弾発力を受けているので、
電極接続端子の一方が正特性サーミスタの電極
に対して平均的に面接触し、接触不良による局
部発熱、スパーク等を発生することのない高信
頼度の半導体ヒータユニツトを提供することが
できる。

(d) バネはリング状板材で構成されていて、厚み
が薄くできるから、全体形状の小型化、薄型化
に有効な半導体ヒータユニツトを提供すること
ができる。

(e) 正特性サーミスタの貫通孔の形成領域を、イ
ンシユレータに設けられた通孔に合せ、半導体
ヒータをインシユレータに固定したので、イン
シユレータと半導体ヒータとの間の組立及び組
立後の混合気加熱装置としての機関への組込み
を、簡単かつ確実に行ない得る半導体ヒータユ
ニツトを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は混合気加熱装置の断面図、第２図は従
来の半導体ヒータユニツトの要部における部分断
面図、第３図は本考案に係る半導体ヒータユニツ
トの平面図、第４図は第３図のA₁−A₁線上にお
ける断面図、第５図は正特性サーミスタの他の実
施例を示す斜視図、第６図は第４図のB₁−B₁線
上における断面図である。 １……気化器、２……吸気管、３……混合気加
熱装置、６……正特性サーミスタ、６２１……大
径孔、６２２……小径孔、７，８……電極接続端
子、１０……ケース、１１……インシユレータ、
１１１……通孔、１４，１５……端子板、１７，
１８……接続具。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 インシユレータと半導体ヒータとを有する半導
   体ヒータユニツトであつて、 前記半導体ヒータは、正特性サーミスタと、前
   記正特性サーミスタの電極に対し周辺部で導通す
   るように配置される一対の電極接続端子と、リン
   グ状のバネと、筒状のケースとを含み、 前記バネ、前記電極接続端子の一方及び正特性
   サーミスタは、この順序で前記ケースの内径部内
   に内蔵されており、 前記正特性サーミスタは、正特性サーミスタ素
   体に多数の貫通孔を有すると共に、前記貫通孔を
   開口させた両面に電極を有しており、 前記バネは、リング状板材で構成されていて、
   周方向に間隔をおいて山部及び谷部が繰返すよう
   に屈曲されており、 前記電極接続端子の一方は、前記バネの前記山
   部及び前記谷部の繰返しに応じて、間隔をおいて
   前記バネの弾発力を受けており、 前記電極接続端子の他方は、前記ケースの外側
   から、前記ケースに取付けられて全体を固定して
   おり、 前記正特性サーミスタの前記貫通孔の形成領域
   を、前記インシユレータに設けられた通孔に合
   せ、前記半導体ヒータを前記インシユレータに固
   定したこと を特徴とする半導体ヒータユニツト。