JP2685170B2 - 加熱装置 - Google Patents
加熱装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は加熱装置に関するものである。
〔従来の技術〕
従来この種の加熱装置としては、例えば特開昭56-160
786号公報に記載されたものがある。これは、正の抵抗
温度係数を有する板状のセラミック発熱体と通路部を有
する放熱ブロックとを組合せて、これらを熱的に結合し
て一体化し、この一体化された放熱部を金属よりなる枠
状のハウジング内に固定した構造である。 〔発明が解決しようとする課題〕 しかし、上記従来例によれば、放熱部とハウジングと
の固定構造に関して開示されていない。 本発明は、複数の発熱体と複数の放熱ブロックとを組
み合わせた放熱部をハウジングに固定する際、発熱体と
放熱ブロックとの確実な押圧、固定ならびに複数である
が故に生ずる発熱体と放熱ブロックの脱落を防止できる
加熱装置を提供しようとするものである。 〔発明が解決するための手段〕 そこで、本発明は、上記の点に鑑み、互いに平行配置
され、且つ通電により発熱する複数の板状の発熱体と、
少なくとも前記複数の発熱体の平行配置間に配置され、
且つ被加熱媒体を通過させる通路部を有した複数の放熱
ブロックとからなる略四角形状の放熱部と、前記板状の
発熱体の前記平行方向と交差する方向に伸びて前記複数
の板状の発熱体及び前記複数の放熱ブロックを横断する
態様の、互いに対向した複数の縦枠部分と、該縦枠部分
を連結する、互いに対向した複数の横枠部分とを有し、
前記複数の横枠部分の少なくとも一部には、断面形状が
Ｌ字形状となるように側壁面が設けられるとともに、前
記放熱部の一部が露出するように、前記縦枠部分および
前記横枠部分により囲まれた前記放熱部よりも小なる開
口面積を有する貫通開口部を有した略四角形状の枠部
と、一端に、前記放熱部を支持する支持部が設けられる
ことにより、前記放熱部よりも小なる開口面積となし、
他端が前記放熱部よりも大なる開口面積を有する貫通開
口部が設けられる枠状且つ略四角形状のハウジングと、
前記ハウジングの前記貫通開口部の他端側に配置された
前記枠部の前記側壁面を介して、前記放熱部を前記発熱
体の平行方向と交差する一方向の押圧により前記枠体が
前記ハウジングに固定されることによって、前記放熱部
を前記枠部と前記ハウジングの前記支持部との間に保持
させる固定手段と、を具備したという技術的手段を採用
するものである。 〔発明の作用・効果〕 本発明においては、上述したように、枠部の互いに対
向する複数の横枠部分の少なくとも一部に設けられる側
壁面を介して、複数の板状発熱体及び複数の放熱ブロッ
クを、発熱体の平行方向と交差する方向に押圧すること
により、枠体をハウジングに固定させ、この枠体の固定
により、放熱部を枠部とハウジングの支持部との間に保
持することができる。 また、この時、発熱体及び前記複数の放熱ブロックと
の熱的接触も同時に確保することができる。 さらに、発熱体の平行方向と交差する一方向より押圧
することにより、ハウジングに枠体を固定し、このハウ
ジングに固定された枠体とハウジングの支持部との間で
板状発熱体及び複数の放熱ブロックからなる放熱部を保
持しているので、たとえ外部の振動を受けたとしても、
放熱部自信の共振を防止することができ、そのため、共
振による発熱体や放熱ブロックの変形を防止することが
できる。 さらに、枠部の横枠部分及び縦枠部分によって、囲ま
れた貫通開口部が放熱部よりも小なる開口面積を有して
いるので、枠部から複数の発熱体と複数の放熱ブロック
との組合せからなる放熱部をハウジング内に確実に保持
することができる。 〔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（ａ）は本発明の一実施例であるディーゼル
機関用吸気加熱装置の構成を示す正面図で、第１図
（ｂ）は第１図（ａ）のA-A断面図、第１図（ｃ）は第
１図（ａ）のB-B断面図である。これら図において、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列に互に平行配列されている。該PT
C素子１は通電により発熱するものであり、チタン酸バ
リウム（BaTiO3）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正の温度抵抗係数
を有する材料により構成されている。 ２は平面矩形形態の放熱ブロックで、上記複数のPTC
素子１の平行配置間に配置され、該放熱ブロック２は、
銅又はアルミニウムからなる蛇行状の放熱フィン2aと、
該放熱フィン2aの両側の屈曲端部に半田付接合された銅
又はアルミニウムからなる平板状のブレート2bとから構
成されている。この半田付接合により放熱ブロックはPT
C素子１と熱的に結合することになる。 放熱ブロック２の放熱フィン2aの蛇行部の間には被加
熱媒体としての吸気を通過させる通路部が図示の如く形
成してある。なお、放熱ブロック２の放熱フィン2aの表
面には、第１図（ｃ）に示す如く、吸気流れ方向Ａに対
して垂直方向に切り起こしたルーバ2'aが設けてあり、
熱伝導面積が増大するように構成してある。上記放熱ブ
ロック２は３列配置してあって、その３列配置の両側に
上記PTC素子１が配置してある。そして、該PTC素子１の
両外側には各１列の放熱ブロック２が配置してある。な
お、PTC素子１の両外側に配置された放熱ブロック２の
プレート2bとPTC素子１との間に位置するようにして、
熱及び電気伝導性弾性体であるグラファイトフィラー層
1aが該PTC素子１の表面に焼付け形成してある（図４参
照）。 ここにおいて、第１図（ａ）から明らかなように、二
つのPTC素子１の対向間に配置された３列の内側放熱ブ
ロック２と、該PTC素子１の反対側の１列の外側放熱ブ
ロック２との通路部開口面積の関係は、内側放熱ブロッ
ク２の複数の通路部の総開口面積は各外側放熱ブロック
２の複数の通路部の各総開口面積よりも大きく設定され
ている。これは、第１図（ａ）から理解されるように、
内側放熱ブロック２と外側放熱ブロック２における各放
熱フィン2aの屈曲幅寸法は略同じであって、しかも内側
放熱ブロック２の放熱フィン2aの累計屈曲幅が外側放熱
ブロック２の放熱フィン2aの屈曲幅よりも寸法的に大き
く設定されているためである。因みに、内側放熱ブロッ
ク２の放熱フィン2aの累計屈曲幅は外側放熱ブロック２
の放熱フィン2aの屈曲幅の約３倍程度となっている。 ３はPPS等の耐熱性樹脂又はセラミックからなるケー
スである。このケース３は、第１図（ｂ）及び第１図
（ｃ）に示すように、平面長方形の箱体の一側面を取り
除いた形状を有する下枠部である下ケース3aと、枠部の
横枠部分の少なくとも一部に断面形状がＬ字形状となる
ように側壁面である側面3'bが設けられたカバー3bとを
組み合わせた箱状形状をなしている。 又、該ケース３の内、第１図（ａ）における紙面と平
行な面は、PTC素子１の平行配置方向と交差する方向に
伸びて丁度、PTC素子１及び放熱ブロック２を横断する
態様の、互いに対向した複数、本実施例では３本の縦枠
部分と、該縦枠部分の丁度両端を連結する、互いに対向
した複数、本実施例では２本の横枠部分とにより、この
横枠部分と縦枠部分により囲まれた貫通開口部3aを有し
た略四角形状の枠状の形状を有している。尚、この貫通
開口部3cは、PTC素子１及び放熱ブロック２よりなる放
熱部よりも小なる開口面積を有し、放熱ブロック２に形
成された通路部を開放している。なお、放熱部は第１図
（ａ）から明らかなように、平面略四角形状である。 ４はアルミニウム製のハウジングであり、貫通開口部
4cを有した略四角形状且つ枠状の形状を有している。該
ハウジング４の内側には上記ケース３が収納され、ハウ
ジング４の一側面4aとケース３のカバー3bの側面3'bと
の間に形成された空間4b内には、広がる方向に復元力が
付与されたハウジング４と上記ケース３（枠部）との固
定手段としてのＵ字状のバネ５が配置されている。該バ
ネ５の復元力によって、枠体であるケース3bの側面3'b
を介してPTC素子１及び放熱ブロック２を一括して押圧
し、ケース3bをハウジング４に固定している。また、ケ
ース3bの側面3'bの対向する下ケース3aの端面3'aもま
た、PTC素子１及び放熱ブロック２を介して押圧される
ことにより、下ケース3bもまたハウジング４に固定され
ることとなる。 そしてこれらバネ５の復元力によって、ケース3b及び
下ケース3aがハウジング４に固定させることによって、
PTC素子１及び放熱ブロック２もまた、ケース3b及び下
ケース3a内に保持されることとなる。 さらに、この時、ケース3bの横枠部分と縦枠部分とに
よって囲まれた貫通開口部3cが放熱部よりも小なる開口
面積を有しているので、該横枠部分3b'及び縦枠部分
（第１図（ａ）における中心部の縦枠部分を含む）によ
って、複数のPTC素子１及び複数の放熱ブロック２が抜
け出て脱落することを防止している。さらに、放熱部
は、PTC素子１の平行方向と交差する一方向より押圧し
てカバー３とハウジングの支持部4eとの間に保持されて
いるので、外部からの振動による放熱部の共振を防止し
ている。 上記３列配置の内側放熱ブロック２の内の一つの伝熱
プレート2bからは下ケース3aの図示しない切欠きを通し
てプラス側ターミナル2cが引き出されている。該ターミ
ナル2cは下ケース3aの枠部3dの側面に沿って屈曲され、
該ターミナル2cは該屈曲部にてボルト6a及びナット6bに
より上記枠部3d及びインシュレータリング6cを介してハ
ウジング４に電気的に絶縁固定されている。なお、この
結果、下ケース3aはその枠部3dを介してハウジング４に
固定させることになる。 又、１列配置の外側放熱ブロック２の最外側の伝熱プ
レート2bからは、上記ターミナル2cと反対方向に位置し
た各々マイナス側ターミナル2dが下ケース3aの外側に引
き出されている。該ターミナル2dは下ケース3aの棚部3e
上に載置され、小ネジ７を介してハウジング４に固定さ
れ、ハウジング４に電気的に接続されている。 ８はカバー3bをハウジング４に固定するための固定手
段としてのクリップであり、該クリップ８は第１図
（ａ）及び第１図（ｃ）から明白なように上ケース3bの
凸部3fをハウジング４の支持部4d上に載置した状態で該
凸部3fの上部から嵌着してある。このクリップ８により
ケース３は第１図（ａ）の押圧方向である紙面方向のみ
に移動可能に固定される。 このように、カバー3bをハウジング４に固定すること
により、上記放熱部はハウジング４の支持部4eと該カバ
ー3bとの間で保持されることになり、この結果、放熱部
がその被加熱媒体通過方向に動いて、ハウジング４から
脱落しないようになっている。従って、カバー3bは放熱
部の動きを規制する枠部の一部を構成している。 第３図は、上記構成からなる吸気加熱装置10をディー
ゼルエンジンの吸気系に取り付けた状態を示すものであ
る。加熱装置10のハウジング４は、エンジン11とエアク
リーナ12との間のインテークマニホールド部13を、該加
熱装置10の放熱部が横断する状態、即ち吸気流れ方向が
第１図（ｃ）の矢印Ａ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、図
中、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、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、内
側放熱ブロック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
に致り、小ネジ７を介してハウジング４にアースされ
る。 以上の経路を介して電流が流れてPTC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
は放熱フィン2aの間に形成された通路部を流れて熱を受
けて温められる。 ここで、本実施例においては、上述の構成を具備して
いるから、次に説明する作用を有している。即ち、 放熱部が、耐熱性樹脂又はセラミックよりなるケース
３を介して金属ハウジング４に固定されているから、放
熱部の熱がハウジング４に伝達するのをケース３遮断す
ることができ、放熱部の熱を吸気に効果的に伝達するこ
とが可能となる。 放熱部の内側放熱ブロック２に設けられたターミナル
2cの自由端をハウジング４の内壁に沿って略Ｕ字状に屈
曲し、該自由端をハウジング４の内壁に固定したから、
該ターミナル2cの屈曲形状により該ターミナル2cにバネ
性を付与することができ、ターミナル2cを確実にハウジ
ング４に固定できるとともに、該バネ性によりハウジン
グ４内に放熱部を保持できる。 内側放熱ブロック２の複数の通路部の総開口面積を各
外側放熱ブロック２の複数の通路部の各総開口面積に比
較して大きく設定したため、該内側放熱ブロック２の通
路部に対する吸気の通過量が多くなる。この結果、PTC
素子１が発する熱は効果的に内側放熱ブロック２を介し
て吸気に伝達されるため、該PTC素子１が自己制御温度
に達することがなく、PTC素子１の発熱性が阻害される
ことはない。即ち、一般的に通路における流体の流量分
布はその通路の中心が多く端に近づくほど少なくなる山
状の分布となる。このため、本実施例の加熱装置におい
て、その加熱部の中心部、換言すれば内側放熱ブロック
２に多くの吸気が流れるようにすれば、内側放熱ブロッ
ク２が効率よく放熱するため、PTC素子１の発熱効率が
向上する。 放熱部をハウジング４の支持部4eとカバー3bとの間で
保持しているから、放熱部がハウジング４の内側から外
側へ飛び出すのを回避することができる。第４図にエン
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装置においては約14秒程度の
予熱時間（エンジンクランキング前の装置への通電時
間）を必要としたが、本実施例の装置ではPTC素子１の
温度立ち上がり特性が早いため、３〜５秒の予熱時間で
済むことがわかる。 なお、このとき室温は−25℃、電源電圧は24V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、本実施例ではリレー容量等を考慮して150Aと
なるようにPTC素子１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
ターヒート時）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したものである。第５
図に示す如く、金属線装置に比べて本実施例の装置は初
期の立ち上がり時の効率、定常状態での効率の何れにお
いても優れている。これはPTC素子１を使用することに
より、即熱性に優れるとともに該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図は装置の熱効率測定に用いた測定ベンチを示す
もので、温風路20の膨脹部20aには吸気加熱装置10が配
設され、該装置10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は圧力損失側定用
及び流量測定用マノメータであり、24、25は装置及びブ
ロア駆動用の直流及び交流電源である。 本発明は上記の実施例に限定されず、以下の如く種々
の変形が可能である。 （１）グラファイトフィラー層1aは伝熱プレート2bの表
面あるいはPTC素子１の表面の凹凸による熱及び電気的
接触不良を改善するものであるから、伝熱プレート2bの
屈曲部、即ち押圧面にのみ設けてもよいし、又PTC素子
１及び伝熱プレート2bの両方に設けてもよい。 （２）グラファイトフィラー層1aに代えて、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
シート等を採用しても勿論よい。 （３）放熱ブロック２の蛇行状のフィン2aに代えてハニ
カム状の金属製フィン、多孔質金属製のフィンを用いて
もよい。 （４）中間部放熱ブロック２は３列に組み合わせて互い
に押圧するように構成したが、押圧だけではなく伝熱プ
レート2bの押圧面間で半田付接合してもよく、又３列の
放熱ブロックを一体の１つの放熱ブロックで構成しても
勿論よい。 （５）放熱ブロック２とPTC素子１とをバネ５で押圧す
る構成に代えてケース３にネジ止めする等の方法により
固定、押圧してもよい。 （６）放熱フィン2aに設けたルーバ2'aな省略してもよ
い。
786号公報に記載されたものがある。これは、正の抵抗
温度係数を有する板状のセラミック発熱体と通路部を有
する放熱ブロックとを組合せて、これらを熱的に結合し
て一体化し、この一体化された放熱部を金属よりなる枠
状のハウジング内に固定した構造である。 〔発明が解決しようとする課題〕 しかし、上記従来例によれば、放熱部とハウジングと
の固定構造に関して開示されていない。 本発明は、複数の発熱体と複数の放熱ブロックとを組
み合わせた放熱部をハウジングに固定する際、発熱体と
放熱ブロックとの確実な押圧、固定ならびに複数である
が故に生ずる発熱体と放熱ブロックの脱落を防止できる
加熱装置を提供しようとするものである。 〔発明が解決するための手段〕 そこで、本発明は、上記の点に鑑み、互いに平行配置
され、且つ通電により発熱する複数の板状の発熱体と、
少なくとも前記複数の発熱体の平行配置間に配置され、
且つ被加熱媒体を通過させる通路部を有した複数の放熱
ブロックとからなる略四角形状の放熱部と、前記板状の
発熱体の前記平行方向と交差する方向に伸びて前記複数
の板状の発熱体及び前記複数の放熱ブロックを横断する
態様の、互いに対向した複数の縦枠部分と、該縦枠部分
を連結する、互いに対向した複数の横枠部分とを有し、
前記複数の横枠部分の少なくとも一部には、断面形状が
Ｌ字形状となるように側壁面が設けられるとともに、前
記放熱部の一部が露出するように、前記縦枠部分および
前記横枠部分により囲まれた前記放熱部よりも小なる開
口面積を有する貫通開口部を有した略四角形状の枠部
と、一端に、前記放熱部を支持する支持部が設けられる
ことにより、前記放熱部よりも小なる開口面積となし、
他端が前記放熱部よりも大なる開口面積を有する貫通開
口部が設けられる枠状且つ略四角形状のハウジングと、
前記ハウジングの前記貫通開口部の他端側に配置された
前記枠部の前記側壁面を介して、前記放熱部を前記発熱
体の平行方向と交差する一方向の押圧により前記枠体が
前記ハウジングに固定されることによって、前記放熱部
を前記枠部と前記ハウジングの前記支持部との間に保持
させる固定手段と、を具備したという技術的手段を採用
するものである。 〔発明の作用・効果〕 本発明においては、上述したように、枠部の互いに対
向する複数の横枠部分の少なくとも一部に設けられる側
壁面を介して、複数の板状発熱体及び複数の放熱ブロッ
クを、発熱体の平行方向と交差する方向に押圧すること
により、枠体をハウジングに固定させ、この枠体の固定
により、放熱部を枠部とハウジングの支持部との間に保
持することができる。 また、この時、発熱体及び前記複数の放熱ブロックと
の熱的接触も同時に確保することができる。 さらに、発熱体の平行方向と交差する一方向より押圧
することにより、ハウジングに枠体を固定し、このハウ
ジングに固定された枠体とハウジングの支持部との間で
板状発熱体及び複数の放熱ブロックからなる放熱部を保
持しているので、たとえ外部の振動を受けたとしても、
放熱部自信の共振を防止することができ、そのため、共
振による発熱体や放熱ブロックの変形を防止することが
できる。 さらに、枠部の横枠部分及び縦枠部分によって、囲ま
れた貫通開口部が放熱部よりも小なる開口面積を有して
いるので、枠部から複数の発熱体と複数の放熱ブロック
との組合せからなる放熱部をハウジング内に確実に保持
することができる。 〔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（ａ）は本発明の一実施例であるディーゼル
機関用吸気加熱装置の構成を示す正面図で、第１図
（ｂ）は第１図（ａ）のA-A断面図、第１図（ｃ）は第
１図（ａ）のB-B断面図である。これら図において、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列に互に平行配列されている。該PT
C素子１は通電により発熱するものであり、チタン酸バ
リウム（BaTiO3）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正の温度抵抗係数
を有する材料により構成されている。 ２は平面矩形形態の放熱ブロックで、上記複数のPTC
素子１の平行配置間に配置され、該放熱ブロック２は、
銅又はアルミニウムからなる蛇行状の放熱フィン2aと、
該放熱フィン2aの両側の屈曲端部に半田付接合された銅
又はアルミニウムからなる平板状のブレート2bとから構
成されている。この半田付接合により放熱ブロックはPT
C素子１と熱的に結合することになる。 放熱ブロック２の放熱フィン2aの蛇行部の間には被加
熱媒体としての吸気を通過させる通路部が図示の如く形
成してある。なお、放熱ブロック２の放熱フィン2aの表
面には、第１図（ｃ）に示す如く、吸気流れ方向Ａに対
して垂直方向に切り起こしたルーバ2'aが設けてあり、
熱伝導面積が増大するように構成してある。上記放熱ブ
ロック２は３列配置してあって、その３列配置の両側に
上記PTC素子１が配置してある。そして、該PTC素子１の
両外側には各１列の放熱ブロック２が配置してある。な
お、PTC素子１の両外側に配置された放熱ブロック２の
プレート2bとPTC素子１との間に位置するようにして、
熱及び電気伝導性弾性体であるグラファイトフィラー層
1aが該PTC素子１の表面に焼付け形成してある（図４参
照）。 ここにおいて、第１図（ａ）から明らかなように、二
つのPTC素子１の対向間に配置された３列の内側放熱ブ
ロック２と、該PTC素子１の反対側の１列の外側放熱ブ
ロック２との通路部開口面積の関係は、内側放熱ブロッ
ク２の複数の通路部の総開口面積は各外側放熱ブロック
２の複数の通路部の各総開口面積よりも大きく設定され
ている。これは、第１図（ａ）から理解されるように、
内側放熱ブロック２と外側放熱ブロック２における各放
熱フィン2aの屈曲幅寸法は略同じであって、しかも内側
放熱ブロック２の放熱フィン2aの累計屈曲幅が外側放熱
ブロック２の放熱フィン2aの屈曲幅よりも寸法的に大き
く設定されているためである。因みに、内側放熱ブロッ
ク２の放熱フィン2aの累計屈曲幅は外側放熱ブロック２
の放熱フィン2aの屈曲幅の約３倍程度となっている。 ３はPPS等の耐熱性樹脂又はセラミックからなるケー
スである。このケース３は、第１図（ｂ）及び第１図
（ｃ）に示すように、平面長方形の箱体の一側面を取り
除いた形状を有する下枠部である下ケース3aと、枠部の
横枠部分の少なくとも一部に断面形状がＬ字形状となる
ように側壁面である側面3'bが設けられたカバー3bとを
組み合わせた箱状形状をなしている。 又、該ケース３の内、第１図（ａ）における紙面と平
行な面は、PTC素子１の平行配置方向と交差する方向に
伸びて丁度、PTC素子１及び放熱ブロック２を横断する
態様の、互いに対向した複数、本実施例では３本の縦枠
部分と、該縦枠部分の丁度両端を連結する、互いに対向
した複数、本実施例では２本の横枠部分とにより、この
横枠部分と縦枠部分により囲まれた貫通開口部3aを有し
た略四角形状の枠状の形状を有している。尚、この貫通
開口部3cは、PTC素子１及び放熱ブロック２よりなる放
熱部よりも小なる開口面積を有し、放熱ブロック２に形
成された通路部を開放している。なお、放熱部は第１図
（ａ）から明らかなように、平面略四角形状である。 ４はアルミニウム製のハウジングであり、貫通開口部
4cを有した略四角形状且つ枠状の形状を有している。該
ハウジング４の内側には上記ケース３が収納され、ハウ
ジング４の一側面4aとケース３のカバー3bの側面3'bと
の間に形成された空間4b内には、広がる方向に復元力が
付与されたハウジング４と上記ケース３（枠部）との固
定手段としてのＵ字状のバネ５が配置されている。該バ
ネ５の復元力によって、枠体であるケース3bの側面3'b
を介してPTC素子１及び放熱ブロック２を一括して押圧
し、ケース3bをハウジング４に固定している。また、ケ
ース3bの側面3'bの対向する下ケース3aの端面3'aもま
た、PTC素子１及び放熱ブロック２を介して押圧される
ことにより、下ケース3bもまたハウジング４に固定され
ることとなる。 そしてこれらバネ５の復元力によって、ケース3b及び
下ケース3aがハウジング４に固定させることによって、
PTC素子１及び放熱ブロック２もまた、ケース3b及び下
ケース3a内に保持されることとなる。 さらに、この時、ケース3bの横枠部分と縦枠部分とに
よって囲まれた貫通開口部3cが放熱部よりも小なる開口
面積を有しているので、該横枠部分3b'及び縦枠部分
（第１図（ａ）における中心部の縦枠部分を含む）によ
って、複数のPTC素子１及び複数の放熱ブロック２が抜
け出て脱落することを防止している。さらに、放熱部
は、PTC素子１の平行方向と交差する一方向より押圧し
てカバー３とハウジングの支持部4eとの間に保持されて
いるので、外部からの振動による放熱部の共振を防止し
ている。 上記３列配置の内側放熱ブロック２の内の一つの伝熱
プレート2bからは下ケース3aの図示しない切欠きを通し
てプラス側ターミナル2cが引き出されている。該ターミ
ナル2cは下ケース3aの枠部3dの側面に沿って屈曲され、
該ターミナル2cは該屈曲部にてボルト6a及びナット6bに
より上記枠部3d及びインシュレータリング6cを介してハ
ウジング４に電気的に絶縁固定されている。なお、この
結果、下ケース3aはその枠部3dを介してハウジング４に
固定させることになる。 又、１列配置の外側放熱ブロック２の最外側の伝熱プ
レート2bからは、上記ターミナル2cと反対方向に位置し
た各々マイナス側ターミナル2dが下ケース3aの外側に引
き出されている。該ターミナル2dは下ケース3aの棚部3e
上に載置され、小ネジ７を介してハウジング４に固定さ
れ、ハウジング４に電気的に接続されている。 ８はカバー3bをハウジング４に固定するための固定手
段としてのクリップであり、該クリップ８は第１図
（ａ）及び第１図（ｃ）から明白なように上ケース3bの
凸部3fをハウジング４の支持部4d上に載置した状態で該
凸部3fの上部から嵌着してある。このクリップ８により
ケース３は第１図（ａ）の押圧方向である紙面方向のみ
に移動可能に固定される。 このように、カバー3bをハウジング４に固定すること
により、上記放熱部はハウジング４の支持部4eと該カバ
ー3bとの間で保持されることになり、この結果、放熱部
がその被加熱媒体通過方向に動いて、ハウジング４から
脱落しないようになっている。従って、カバー3bは放熱
部の動きを規制する枠部の一部を構成している。 第３図は、上記構成からなる吸気加熱装置10をディー
ゼルエンジンの吸気系に取り付けた状態を示すものであ
る。加熱装置10のハウジング４は、エンジン11とエアク
リーナ12との間のインテークマニホールド部13を、該加
熱装置10の放熱部が横断する状態、即ち吸気流れ方向が
第１図（ｃ）の矢印Ａ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、図
中、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、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、内
側放熱ブロック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
に致り、小ネジ７を介してハウジング４にアースされ
る。 以上の経路を介して電流が流れてPTC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
は放熱フィン2aの間に形成された通路部を流れて熱を受
けて温められる。 ここで、本実施例においては、上述の構成を具備して
いるから、次に説明する作用を有している。即ち、 放熱部が、耐熱性樹脂又はセラミックよりなるケース
３を介して金属ハウジング４に固定されているから、放
熱部の熱がハウジング４に伝達するのをケース３遮断す
ることができ、放熱部の熱を吸気に効果的に伝達するこ
とが可能となる。 放熱部の内側放熱ブロック２に設けられたターミナル
2cの自由端をハウジング４の内壁に沿って略Ｕ字状に屈
曲し、該自由端をハウジング４の内壁に固定したから、
該ターミナル2cの屈曲形状により該ターミナル2cにバネ
性を付与することができ、ターミナル2cを確実にハウジ
ング４に固定できるとともに、該バネ性によりハウジン
グ４内に放熱部を保持できる。 内側放熱ブロック２の複数の通路部の総開口面積を各
外側放熱ブロック２の複数の通路部の各総開口面積に比
較して大きく設定したため、該内側放熱ブロック２の通
路部に対する吸気の通過量が多くなる。この結果、PTC
素子１が発する熱は効果的に内側放熱ブロック２を介し
て吸気に伝達されるため、該PTC素子１が自己制御温度
に達することがなく、PTC素子１の発熱性が阻害される
ことはない。即ち、一般的に通路における流体の流量分
布はその通路の中心が多く端に近づくほど少なくなる山
状の分布となる。このため、本実施例の加熱装置におい
て、その加熱部の中心部、換言すれば内側放熱ブロック
２に多くの吸気が流れるようにすれば、内側放熱ブロッ
ク２が効率よく放熱するため、PTC素子１の発熱効率が
向上する。 放熱部をハウジング４の支持部4eとカバー3bとの間で
保持しているから、放熱部がハウジング４の内側から外
側へ飛び出すのを回避することができる。第４図にエン
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装置においては約14秒程度の
予熱時間（エンジンクランキング前の装置への通電時
間）を必要としたが、本実施例の装置ではPTC素子１の
温度立ち上がり特性が早いため、３〜５秒の予熱時間で
済むことがわかる。 なお、このとき室温は−25℃、電源電圧は24V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、本実施例ではリレー容量等を考慮して150Aと
なるようにPTC素子１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
ターヒート時）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したものである。第５
図に示す如く、金属線装置に比べて本実施例の装置は初
期の立ち上がり時の効率、定常状態での効率の何れにお
いても優れている。これはPTC素子１を使用することに
より、即熱性に優れるとともに該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図は装置の熱効率測定に用いた測定ベンチを示す
もので、温風路20の膨脹部20aには吸気加熱装置10が配
設され、該装置10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は圧力損失側定用
及び流量測定用マノメータであり、24、25は装置及びブ
ロア駆動用の直流及び交流電源である。 本発明は上記の実施例に限定されず、以下の如く種々
の変形が可能である。 （１）グラファイトフィラー層1aは伝熱プレート2bの表
面あるいはPTC素子１の表面の凹凸による熱及び電気的
接触不良を改善するものであるから、伝熱プレート2bの
屈曲部、即ち押圧面にのみ設けてもよいし、又PTC素子
１及び伝熱プレート2bの両方に設けてもよい。 （２）グラファイトフィラー層1aに代えて、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
シート等を採用しても勿論よい。 （３）放熱ブロック２の蛇行状のフィン2aに代えてハニ
カム状の金属製フィン、多孔質金属製のフィンを用いて
もよい。 （４）中間部放熱ブロック２は３列に組み合わせて互い
に押圧するように構成したが、押圧だけではなく伝熱プ
レート2bの押圧面間で半田付接合してもよく、又３列の
放熱ブロックを一体の１つの放熱ブロックで構成しても
勿論よい。 （５）放熱ブロック２とPTC素子１とをバネ５で押圧す
る構成に代えてケース３にネジ止めする等の方法により
固定、押圧してもよい。 （６）放熱フィン2aに設けたルーバ2'aな省略してもよ
い。
【図面の簡単な説明】
第１図（ａ）は本発明の一実施例を示す正面図、第１図
（ｂ）は第１図（ａ）のA-A断面図、第１図（ｃ）は第
１図（ａ）のB-B断面図、第２図は第１図（ａ）の放熱
ブロックを示す部分拡大図、第３図は加熱装置の取り付
け場所の一例を示す模式図、第４図は加熱装置の吸気加
熱特性を示す特性図、第５図は加熱装置の吸気加熱特性
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、1a……グラファイトシート層、２……
放熱ブロック、2a……放熱フィン、2b……伝熱プレー
ト、３……ケース、3a……下ケース、3b……カバー、3f
……凸部、４……ハウジング、4c……開口部、８……ク
リップ。
（ｂ）は第１図（ａ）のA-A断面図、第１図（ｃ）は第
１図（ａ）のB-B断面図、第２図は第１図（ａ）の放熱
ブロックを示す部分拡大図、第３図は加熱装置の取り付
け場所の一例を示す模式図、第４図は加熱装置の吸気加
熱特性を示す特性図、第５図は加熱装置の吸気加熱特性
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、1a……グラファイトシート層、２……
放熱ブロック、2a……放熱フィン、2b……伝熱プレー
ト、３……ケース、3a……下ケース、3b……カバー、3f
……凸部、４……ハウジング、4c……開口部、８……ク
リップ。
フロントページの続き
(72)発明者 堀 誠
刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電装株
式会社内
(56)参考文献 特開 昭53−92933（ＪＰ，Ａ)
実開 昭57−126194（ＪＰ，Ｕ)
実開 昭57−79333（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．互いに平行配置され、且つ通電により発熱する複数
の板状の発熱体と、少なくとも前記複数の発熱体の平行
配置間に配置され、且つ被加熱媒体を通過させる通路部
を有した複数の放熱ブロックとからなる略四角形状の放
熱部と、 前記板状の発熱体の前記平行方向と交差する方向に伸び
て前記複数の板状の発熱体及び前記複数の放熱ブロック
を横断する態様の、互いに対向した複数の縦枠部分と、
該縦枠部分を連結する、互いに対向した複数の横枠部分
とを有し、前記複数の横枠部分の少なくとも一部には、
断面形状がＬ字形状となるように側壁面が設けられると
ともに、前記放熱部の一部が露出するように、前記縦枠
部分および前記横枠部分により囲まれた前記放熱部より
も小なる開口面積を有する貫通開口部を有した略四角形
状の枠部と、 一端に、前記放熱部を支持する支持部が設けられること
により、前記放熱部よりも小なる開口面積となし、他端
が前記放熱部よりも大なる開口面積を有する貫通開口部
が設けられる枠状且つ略四角形状のハウジングと、 前記ハウジングの前記貫通開口部の他端側に配置された
前記枠部の前記側壁面を介して、前記放熱部を前記発熱
体の平行方向と交差する一方向の押圧により前記枠体が
前記ハウジングに固定されることによって、前記放熱部
を前記枠部と前記ハウジングの前記支持部との間に保持
させる固定手段と、 からなることを特徴とする加熱装置。 ２．前記板状の発熱体の前記平行方向と交差する方向に
伸びて前記複数の板状の発熱体及び前記複数の放熱ブロ
ックを横断する態様の、互いに対向した複数の縦枠部分
と、該縦枠部分を連結する、互いに対向した複数の横枠
部分とを有し、且つ前記放熱部の一部が露出するよう
に、前記縦枠部分および前記横枠部分により囲まれた前
記放熱部よりも小なる開口面積を有する貫通開口部を有
した略四角形状の下枠部と、前記枠部とによって箱状形
状をなし、該箱状形状の内部において、前記放熱部を囲
むとともに、前記固定手段によって、前記放熱部を取り
囲む前記枠部および前記下枠部が前記ハウジングの前記
支持部に固定されていることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の加熱装置。 ３．前記固定手段は、前記枠部の前記側壁面と前記ハウ
ジングの貫通開口部の内壁との間に設けられるととも
に、広がる方向に復元力が付与されたＵ字状のバネ部材
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の加
熱装置。 ４．前記固定手段は、前記枠部の前記一方の横枠部分に
設けられた凸部が前記ハウジングのバネ部材を介して、
前記枠部が押圧方向に移動可能に固定されているととも
に、前記枠部の側壁面と前記ハウジングの貫通開口部の
内壁との間に設けられ、広がる方向に復元力が付与され
たＵ字状のバネ部材であることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の加熱装置。
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 |
|---|---|---|---|
| JP06157290A Division JP3107708B2 (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 |
| JP6157291A Division JP2891109B2 (ja) | 1994-07-08 | 1994-07-08 | 加熱装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62107261A JPS62107261A (ja) | 1987-05-18 |
| JP2685170B2 true 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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| JP2891109B2 (ja) * | 1994-07-08 | 1999-05-17 | 株式会社デンソー | 加熱装置 |
| JP3646345B2 (ja) * | 1995-04-11 | 2005-05-11 | 株式会社デンソー | 正特性サーミスタ装置 |
| KR100359087B1 (ko) * | 1998-10-14 | 2003-02-07 | 삼성전자 주식회사 | 하드디스크드라이브의방열장치 |
| KR100618976B1 (ko) * | 1999-09-07 | 2006-09-01 | 삼성전자주식회사 | 하드디스크 드라이브의 방열장치 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5392933A (en) * | 1977-01-24 | 1978-08-15 | Hitachi Ltd | Production of fin type ptc thermistor heater |
| JPS5779333U (ja) * | 1980-10-31 | 1982-05-17 | ||
| JPS57126194U (ja) * | 1981-01-28 | 1982-08-06 | ||
| JPS5837954U (ja) * | 1981-09-07 | 1983-03-11 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | 内燃機関の吸気加熱装置 |
| JPS58101487U (ja) * | 1981-12-28 | 1983-07-09 | 松下電器産業株式会社 | 正特性サ−ミスタ発熱体 |
| JPS58101492U (ja) * | 1981-12-28 | 1983-07-09 | 松下電器産業株式会社 | 正特性サ−ミスタ発熱体 |
| JPS58145085A (ja) * | 1982-02-24 | 1983-08-29 | 株式会社日立製作所 | 発熱装置 |
| JPS59150966A (ja) * | 1983-02-15 | 1984-08-29 | Mazda Motor Corp | エンジンの吸気系に用いるｐｔｃヒ−タ |
| JPS601507U (ja) * | 1983-06-20 | 1985-01-08 | 住友金属工業株式会社 | ホツトコイル冷却装置 |
| JPS6088861A (ja) * | 1983-10-19 | 1985-05-18 | Nippon Soken Inc | 内燃機関の燃料霧化促進装置 |
| JPS60205985A (ja) * | 1984-03-28 | 1985-10-17 | 松下電器産業株式会社 | 正特性サ−ミスタ発熱体 |
| JPS61136168U (ja) * | 1985-02-13 | 1986-08-25 |
-
1985
- 1985-11-04 JP JP60247605A patent/JP2685170B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62107261A (ja) | 1987-05-18 |
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Legal Events
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