JPH094527A - 吸気加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧力損失を抑えた状態で、昇温を素早く行な
えるとともに、吸気温分布も均一にできて、昇温特性を
向上させることができる吸気加熱装置を提供すること。 【構成】 吸気加熱装置Ｍ１は、多数のフィン２２ｄ・
２３ｄを有した放熱体２１を、内燃機関の吸気通路を閉
塞するように配設させてなる。フィン２２ｄ・２３ｄの
間隔として、吸気通路の断面中央部位のフィン２２ｄ相
互が接近し、吸気通路の内周壁近傍のフィン２３ｄ相互
が離隔している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機器の吸気通路に
配置される吸気加熱装置であって、例えば、ディーゼル
機関の冷間時や低回転時の吸気を加熱する吸気加熱装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の吸気加熱装置では、多数
のフィンを有した放熱体を、内燃機関の吸気通路を閉塞
するように配設させて構成されていた。放熱体は、ＰＴ
Ｃヒータの熱伝導により加熱され、吸気通路を通過する
吸気を加熱することとなっていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の吸気加
熱装置では、放熱体のフィンが相互の間隔を等間隔にし
ていた。そのため、吸気の昇温を素早く行なうために、
フィン相互の間隔を小さくすれば、吸気の圧力損失が大
きくなっていた。また、逆に、吸気の圧力損失を悪化さ
せないように、フィン相互の間隔を大きくすれば、昇温
特性が悪化してしまうことから、昇温特性の向上と圧力
損失の向上とは、相反することとなっていた。

【０００４】そして、放熱体のフィンが相互の間隔を等
間隔にしていたため、各フィンの放熱量が同じでも、吸
気通路の断面中央付近では、吸気の流速が速いことか
ら、吸気の温度が低くなり（７０〜８０℃程度）、吸気
通路の内周壁近傍では、吸気の流速が遅いことから、吸
気の温度が高くなって（９０℃程度）、吸気温分布が不
均一となり、吸気加熱装置を通過した吸気全体の温度
が、効果的に上昇しなかった。

【０００５】この場合の対処として、吸気通路の断面中
央付近にもＰＴＣヒータを配置させて、断面中央付近の
フィンの表面温度を高くして対処することが考えられる
が、吸気流量が多ければ、吸気通路の断面中央付近の吸
気の流速が一層速くなることから、吸気加熱装置を通過
した吸気全体の温度を効果的に上昇させることができな
かった。

【０００６】本発明は、上述の課題を解決するものであ
り、圧力損失を抑えた状態で、昇温を素早く行なえて、
昇温特性を向上させることができ、吸気流量が多くなっ
ても、通過する吸気全体の温度を効果的に上昇させるこ
とができる吸気加熱装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る吸気加熱装
置は、多数のフィンを有した放熱体を、内燃機関の吸気
通路を閉塞するように配設させてなる吸気加熱装置であ
って、前記フィンの間隔が、前記吸気通路の断面中央部
位で接近し、前記吸気通路の内周壁近傍で離隔している
ことを特徴とする。

【０００８】前記放熱体を、相互の間隔を等間隔で接近
させた多数のフィンを有した密フィン構成体と、相互の
間隔を等間隔で離隔させた多数のフィンを有した疎フィ
ン構成体と、から構成し、前記吸気通路の断面中央部位
に、前記密フィン構成体を配置させ、前記吸気通路の内
周壁近傍に、前記疎フィン構成体を配置させても良い。

【０００９】

【作用】本発明に係る吸気加熱装置では、放熱体のフィ
ンの間隔が、吸気通路の断面中央部位で接近し、吸気通
路の内周壁近傍で離隔している。

【００１０】そのため、放熱体のフィンにおける断面中
央部位の表面温度が高くなって、放熱体を通過する吸気
の容積の大部分が吸気通路の断面中央付近を通ることか
ら、吸気全体として素早く昇温させることができて、昇
温特性を向上させることができる。

【００１１】さらに、吸気通路の断面中央部位では、表
面温度を高くしたフィンが密集しているため、吸気量が
多くなって吸気の流速が速くなっても、各フィンの温度
低下を抑えることが可能となる。

【００１２】また、吸気の圧力損失は、吸気通路の内周
壁近傍部位のフィンの間隔が、吸気通路の断面中央部位
より大きいことから、抑えることができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。

【００１４】第１実施例の吸気加熱装置Ｍ１は、図３に
示すように、吸気通路Ｉに配置され、ボデー１と、ボデ
ー１内に配置されるアッパケース２・ロアケース３と、
ケース２・３をボデー１内に固定する断面Ｖ字状の板ば
ね４と、ケース２・３内に配置される放熱体２１と、放
熱体２１を加熱するＰＴＣヒータ２０と、から構成され
ている。

【００１５】ボデー１は、図１〜４に示すように、アル
ミニウム合金から形成された四角枠形状として、四隅に
吸気通路Ｉに取り付ける取付孔１ａ（図１・２参照）を
備え、中央に放熱体２１を配設させる貫通孔１ｂ（図２
・４参照）が形成されている。貫通孔１ｂの内周面にお
けるエアー（吸気）Ａの流出側周縁の全周には、図４に
示すように、放熱体２１を当接させて支持するフランジ
部１ｃが形成されるとともに、フランジ部１ｃの上下部
位には、貫通孔１ｄ・１ｅが形成されている。また、貫
通孔１ｂの内周面におけるボデー１の上下部位には、図
４に示すように、それぞれ、電極ボルト５・１０を挿通
させる挿通孔１ｆ・１ｇが形成され、貫通孔１ｂの内周
面におけるボデー１の左方側には、図２・３に示すよう
に、板ばね４の端部に形成された舌片４ａを係止させる
ための係止凹部１ｈが形成されている。

【００１６】アッパケース２・ロアケース３は、絶縁性
を有したエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂から形成され、
両者の結合時に、内部に放熱体２１を収納可能な直方体
の箱体を形成することとなる。

【００１７】アッパケース２は、図２・３に示すよう
に、正面壁２ａと、正面壁２ａの左方の縁から延びる側
壁２ｄと、を備えて構成され、正面壁２ａには、放熱体
２１の密フィン構成体２２・疎フィン構成体２３の平プ
レート２２ａ・２２ｂ・２３ａ・２３ｂ（図５参照）を
覆う５つの支柱部２ｃを残して、密フィン構成体２２・
疎フィン構成体２３のフィン２２ｄ・２３ｄを露出する
ための４つの挿通孔２ｂが形成されている。また、側壁
２ｄには、ボデー１の係止凹部１ｈの対向部位に、板ば
ね４の係止孔４ｂに挿入させる２つの係止突起２ｅが形
成されている（図２・３参照）。

【００１８】ロアケース３は、図３・４に示すように、
アッパケース２の正面壁２ａと対向する背面壁３ａと、
背面壁３ａの上下の縁から相互に対向するように延びる
天井壁３ｄ・底壁３ｇと、背面壁３ａの右方の縁からア
ッパケース２の側壁２ｄと対向するように延びる側壁３
ｌと、を備えて構成されている。

【００１９】背面壁３ａには、正面壁２ａと同様に、放
熱体２１の密フィン構成体２２・疎フィン構成体２３の
平プレート２２ａ・２２ｂ・２３ａ・２３ｄを覆う５つ
の支柱部３ｃを残して、密フィン構成体２２・疎フィン
構成体２３のフィン２２ｄ・２３ｄを露出するための４
つの挿通孔３ｂが形成されている。

【００２０】天井壁３ｄと底壁３ｇとには、図１に示す
ように、接続プレート１６・１７・１８・１９を上下方
向で挿通させる２つずつの凹溝３ｅ・３ｈが形成される
とともに、図４に示すように、相互の対向面に、アッパ
ケース２の正面壁２ａの上下の縁を左方から挿入可能な
挿入溝３ｆ・３ｉが形成されている。底壁３ｇには、図
１・４に示すように、下方に空間を設けて延びる延設壁
３ｊが形成され、延設壁３ｊには、電極ボルト１０を挿
通させる挿通孔３ｋが形成されている。

【００２１】そして、アッパケース２とロアケース３と
の組み付けは、放熱体２１やＰＴＣヒータ２０をロアケ
ース３の背面壁３ａの内側面に配設させた後、挿入溝３
ｆ・３ｉに正面壁２ａの上下の縁を挿入させることによ
り、行なう。そして、組み付けた後、その組付体をボデ
ー１の貫通孔１ｂ内に収納させて、係止孔４ｂに係止突
起２ｅを挿入係止させつつ舌片４ａを係止凹部１ｈに係
止させて、アッパケース２の側壁２ｄとボデー貫通孔１
ｂの内周面との間に、板ばね４を配設させれば、アッパ
ケース２とロアケース３とが組み付けられた状態でボデ
ー１内に固定されることとなる。

【００２２】放熱体２１は、実施例の場合、２つずつの
密フィン構成体２２と疎フィン構成体２３とから構成さ
れ、各フィン構成体２２・２３は、図５に示すように、
導電性を有した２枚ずつの板金製の略平板状の平プレー
ト２２ａ・２２ｂ・２３ａ・２３ｂと、相互のプレート
２２ａ・２２ｂ・２３ａ・２３ｂ間に固定される導電性
を有した波打プレート２２ｃ・２３ｃと、から構成され
ている。波打プレート２２ｃ・２３ｃは、エアーＡを加
熱するフィン２２ｄ・２３ｄを構成することとなる。

【００２３】そして、２つの密フィン構成体２２が、ボ
デー１の中央側に配置され、２つの疎フィン構成体２３
がボデー１の左右両側に配置されている。また、密フィ
ン構成体２２は、相互のフィン２２ｄ・２２ｄ間の間隔
ｈ１が、疎フィン構成体２３の相互のフィン２３ｄ・２
３ｄ間の間隔ｈ２より狭く設定されている。ちなみに、
実施例の場合、フィン２２ｄ・２２ｄ間の間隔ｈ１を
０．８１mm、フィン２３ｄ・２３ｄ間の間隔ｈ２を１．
３７mmとしている。

【００２４】また、各フィン構成体２２・２３は、一方
の平プレート２２ａ・２３ａが延設されて接続プレート
１６・１７・１８・１９に溶接されている。

【００２５】これらの接続プレート１６・１７・１８・
１９は、屈曲されて、図４に示すように、それぞれ電極
ボルト５・１０と接続されるように、接続孔１６ａ・１
７ａ・１８ａ・１９ａを備えている。

【００２６】電極ボルト５は、ＰＴＣヒータ２０を加熱
させる制御回路の負極側に通電されるものであり、ボデ
ー１の挿通孔１ｆを挿通させて、ナット６を螺合させる
ことにより、接続プレート１６・１７をボデー１に当接
させて、接続プレート１６・１７と導通している。な
お、７はＯリング、８・９はワッシャである。

【００２７】電極ボルト１０は、ＰＴＣヒータ２０を加
熱させる制御回路の正極側に導通されるものであり、ボ
デー１の挿通孔１ｇとロアケース３の挿通孔３ｋとを挿
通させて、ナット１１を螺合させることにより、接続プ
レート１８・１９をロアケース３の延設壁３ｊに当接さ
せて、接続プレート１８・１９と導通している。なお、
電極ボルト１０は、絶縁性を有した合成樹脂製のカラー
１２を介在させ、また、絶縁性を有した延設壁３ｊを介
在させることにより、ボデー１とは絶縁されている。さ
らに、１３はＯリング、１４・１５はワッシャである ＰＴＣヒータ２０は、図１に示すように、４つずつのチ
ップが、各フィン構成体２２・２３間に配設され、電源
・エンジンキースイッチ・タイマー等を備えた制御回路
により、電極ボルト５・１０・接続プレート１６・１７
・１８・１９・フィン構成体２２・２３の平プレート２
２ａ・２２ｂ・２３ａ・２３ｂや波打プレート２２ｃ・
２３ｃを介して通電されて、発熱することとなる。

【００２８】そして、この第１実施例の吸気加熱装置Ｍ
１では、吸気通路Ｉに配置されてＰＴＣヒータ２０が発
熱すると、放熱体２１の各フィン構成体２２・２３がそ
の伝導熱で加熱され、フィン２２ｄ間やフィン２３ｄ間
を通過するエアー（吸気）Ａを加熱することとなる。

【００２９】その際、第１実施例の吸気加熱装置Ｍ１で
は、フィン２２ｄ・２３ｄの間隔において、吸気通路Ｉ
の断面中央部位に配置される密フィン構成体２２のフィ
ン２２ｄ・２２ｄ間の間隔ｈ１が小さく、吸気通路Ｉの
内周壁近傍に配置される疎フィン構成体２３のフィン２
３ｄ・２３ｄ間の間隔ｈ２が大きい。

【００３０】そのため、図６に示すように、放熱体２１
における断面中央部位のフィン２２ｄの表面温度が高く
なって、放熱体２１を通過するエアーＡの容積の大部分
が吸気通路Ｉの断面中央付近を通ることから、エアーＡ
全体として素早く昇温させることができて、昇温特性を
向上させることができる。

【００３１】さらに、吸気通路の断面中央部位では、表
面温度を高くしたフィン２２ｄが密集しているため、吸
気量が多くなって、エアーＡの流速が速くなっても、各
フィン２２ｄの温度低下を抑えることが可能となる。

【００３２】ちなみに、第１実施例の吸気加熱装置Ｍ１
と、第１実施例のフィン構成体２２・２３のフィン２２
ｄ・２３ｄ相互の間隔を全て１．１７mmとした吸気加熱
装置（比較例）と、を比較してみると、図６に示すよう
に、無送風状態でのフィン２２ｄ・２３ｄの表面温度と
しては、同じであっても、１m³／min の送風時には、第
１実施例の吸気加熱装置Ｍ１における吸気通路Ｉの中央
部位のフィン２２ｄの表面温度のほうが高く、図７に示
すように、通過したエアーＡの温度としては、５℃も高
温に昇温させることができる。

【００３３】また、第１実施例の吸気加熱装置Ｍ１で
は、吸気の圧力損失は、吸気通路Ｉの内周壁近傍部位の
フィン２３ｄ・２３ｄの間隔ｈ２が、吸気通路Ｉの断面
中央部位のフィン２２ｄ・２２ｄ間の間隔ｈ１より大き
いことから、図８に示すように、比較例よりも、抑える
ことができる。

【００３４】さらに、第１実施例の吸気加熱装置Ｍ１で
は、放熱体２１の中央部位に配置させる密フィン構成体
２２として、フィン２２ｄ・２２ｄの相互の間隔ｈ１を
全て等しく小さくした波打プレート２２ｃを利用してい
ることから、その波打プレート２２ｃの形成が容易とな
る。

【００３５】この点を考慮しなければ、図９に示すよう
な第２実施例の吸気加熱装置Ｍ２の密フィン構成体２２
の波打プレート２２ｃのように、吸気通路Ｉにおける上
下方向の断面中央部位だけを、フィン２２ｄ・２２ｄ間
の間隔ｈ１を小さくするようにしても良い。この場合に
は、第１実施例の吸気加熱装置Ｍ１に比べ、さらに圧力
損失を低減することができる。

【００３６】また、第１・２実施例の吸気加熱装置Ｍ１
・Ｍ２では、２つずつのフィン構成体２２・２３を使用
する場合を示したが、フィン構成体を５つ使用するよう
な場合には、中央の一つ、若しくは、中央の３つを密フ
ィン構成体２２から構成しても良い。

【００３７】

【発明の効果】本発明に係る吸気加熱装置では、フィン
の間隔として、吸気通路の断面中央部位で接近し、吸気
通路の内周壁近傍で離隔していることから、放熱体のフ
ィンにおける断面中央部位の表面温度が高くなって、放
熱体を通過する吸気の容積の大部分が吸気通路の断面中
央付近を通ることから、吸気全体として素早く昇温させ
ることができて、昇温特性を向上させることができ、さ
らに、吸気通路の断面中央部位では、表面温度を高くし
たフィンが密集することとなるため、吸気量が多くなっ
て吸気の流速が速くなっても、各フィンの温度低下を抑
えることが可能となる。

【００３８】また、吸気の圧力損失は、吸気通路の内周
壁近傍部位のフィンの間隔が、吸気通路の断面中央部位
より大きいことから、抑えることができる。

【００３９】したがって、本発明に係る吸気加熱装置で
は、圧力損失を抑えた状態で、昇温を素早く行なえて、
昇温特性を向上させることができ、吸気流量が多くなっ
ても、通過する吸気全体の温度を効果的に上昇させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す正面図であり、アッ
パケースを省略した状態を示す。

【図２】同実施例の正面図である。

【図３】同実施例の使用態様を示す横断面図であり、図
１のIII −III 部位に対応する。

【図４】同実施例の縦断面図であり、図１のIV−IV部位
を示す。

【図５】同実施例の放熱体を分解した状態を示す正面図
である。

【図６】同実施例と比較例との加熱時の無送風状態の表
面温度と送風時の吸気温とを示すグラフ図である。

【図７】同実施例と比較例との吸気温の昇温特性を示す
グラフ図である。

【図８】同実施例と比較例との圧力損失を示すグラフ図
である。

【図９】第２実施例の正面図であり、アッパケースを省
略した状態を示す。

【符号の説明】

２１…放熱体、 ２２…密フィン構成体、 ２２ｄ…フィン、 ２３…疎フィン構成体、 ２３ｄ…フィン、 Ｉ…吸気通路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多数のフィンを有した放熱体を、内燃機
   関の吸気通路を閉塞するように配設させてなる吸気加熱
   装置であって、 前記フィンの間隔が、前記吸気通路の断面中央部位で接
   近し、前記吸気通路の内周壁近傍で離隔していることを
   特徴とする吸気加熱装置。
2. 【請求項２】 前記放熱体が、相互の間隔を等間隔で接
   近させた多数のフィンを有した密フィン構成体と、相互
   の間隔を等間隔で離隔させた多数のフィンを有した疎フ
   ィン構成体と、から構成され、 前記吸気通路の断面中央部位に前記密フィン構成体が配
   置され、前記吸気通路の内周壁近傍に前記疎フィン構成
   体が配置されていることを特徴とする請求項１記載の吸
   気加熱装置。