JPH0322505Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案はデイーゼルエンジンの排ガス中に含ま
れるデイーゼル微粒子を捕集して、排気ガスを浄
化するデイーゼル排気浄化装置特にその再生用セ
ラミツクヒータの構造に関する。

〔従来の技術〕

排ガス中の微粒子を捕集するために、セラミツ
クハニカム構造体、あるいはセラミツク発砲構造
体からなるフイルタが用いられる。このようなフ
イルタは、長時間の使用によつて堆積した微粒子
のために目詰りを起こすので、フイルタの上流に
電気ヒータを配置して適切な時期に電気ヒータに
通電し、フイルタに堆積した微粒子を燃焼処理
し、フイルタの機能を再生するようにしている。
このようなデイーゼル排気浄化装置におけるヒー
タとして、軽量化あるいは設計の自由度が高い等
の理由からセラミツクヒータを用いることが提案
されている（例、特開昭60−111014号公報）。

セラミツクヒータは一般に複数個のセグメント
状セラミツクヒータエレメントを放射状に並べる
ことにより構成され、各ヒータエレメントにはバ
ツテリ電源に接続された一対の電極を取り付ける
ための電極孔が形成される。ヒータエレメントの
配置構成上これら電極化は同一円周上に位置する
ように扇形の外周縁コーナ部近傍に形成される。
また、電極は排気ガスにさらされないように、即
ち排気通路断面から外れるようにできるだけヒー
タの外周縁近傍に取り付けるのが好ましい。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかるにセラミツク材は周知の如く脆性材であ
るから割れ易いという欠点がある。このようなセ
ラミツク材の固有の性質のために上記のセラミツ
クヒータにおいても割れや欠けがしばしば発生し
ていた。

本願考案者は多数のセラミツクヒータの割れや
欠けを調査した結果、その割れがほとんど全て電
極孔の部位で同一方向に発生していることが判明
した。そしてこれらの事実から欠け割れの原因が
次の点にあることを確認した。つまり、電極孔内
に挿着される電極の上下の接合面（アツパ電極と
ロア電極）とヒータエレメント本体との間にはロ
ウ付け材が充てんされるが、そのロウ付け材が電
極孔内に流れ込み固着する。しかるに、セラミツ
クヒータは全体的に高温の排気ガスにさらされ、
またヒータ通電時には全体的に加熱されるので、
その熱により上記電極孔内のロウ付け材料が酸化
膨張する。このロウ材の膨張によりセラミツクヒ
ータが割れるのである。このことは電極孔の部位
でのみ割れが生じるという事実からも首肯し得
る。

また割れ方向が同一である理由は簡単である。
即ち、割れ方向は電極孔を通る最短横断線に沿つ
た方向であるが、これはその方向が強度的に最も
弱いからである。

本考案の目的は上述の如きセラミツクヒータの
電極孔での割れあるいは欠けを防止することにあ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために本考案によれば、
ヒータ本体を構成するプレート状のヒータエレメ
されこの電極孔にはヒータエレメントの両面を挾
み付けるプレート状電極面部を有する電極ピンが
さし込まれ、そして上記プレート状電極面部とヒ
ータエレメントの両面との間で電極孔周囲には該
両者を接合する接合材が電極孔内に流入するのを
防止する防壁手段が設けられる。

〔作用〕

上述の如く電極孔の周囲にロウ材等の接合材が
電極孔に流入するのを防止する防壁手段を設ける
ことによりロウ材はもはや電極孔に流れ込むこと
はなく、従つて電極孔内でのロウ材の膨張による
応力がヒータエレメントに作用することはない。

〔実施例〕

第４図は本考案に係るセラミツクヒータを備え
たデイーゼル排気浄化装置１０を示し、矢印Ｇに
よつて示されるように排ガスが流れる排気通路の
一部として設置されるものである。即ち、デイー
ゼル排気浄化装置１０は、その上流側に設けたフ
ランジ１２により排気マニホールド（図示せず）
やターボチヤージヤのタービンハウジング（図示
せず）に連結されることができ、その下流側に設
けたフランジ１４によりさらに下流側の排気管
（図示せず）に連結される。

デイーゼル排気浄化装置１０は主管部分１６を
有し、この主管部分は前述したフランジ１２，１
４間において二又に分岐した通路１８，２０を有
する。一方の通路１８が主通路であり、他方の通
路２０がバイパス通路である。主通路１８に、電
気ヒータ（本考案に係るセラミツクヒータ）２２
を収めたヒータケース２４及びセラミツクフイル
タ２６を収めたトラツプケース２８が連結され
る。主通路１８を通る排ガスは電気ヒータ２２及
びフイルタ２６を通つた後Ｕターンし、隔壁３０
により電気ヒータ２２及びフイルタ２６から分離
された通路３２を通り、主管部分１６の合流通路
３４により再び主管部分１６を通るたとになる。
主管部分１６のバイパス通路２０には常閉型バイ
パス制御弁３６が配置され、これは公知の負圧ダ
イヤフラムアクチユエータ３８により駆動され
る。電気ヒータ２２の通電及びアクチユエータ３
８の作動負圧の切換えは、エンジン回転数を検出
するセンサからの信号ａ、背圧センサ４０からの
信号ｂ、その他の検出信号に基いて作動する電気
制御装置（ECU）４２によつて制御され、フイ
ルタ２６を再生すべきときがくると、電気ヒータ
２２に通電するとともにバイパス制御弁３６を開
くようになつている。ECU４２の制御自体は公
知であり、また本考案とも直接関係ないので詳述
しない。

第４図及び第５図を参照すればトラツプケース
２８の上述した特徴は明らかであろう。さらに、
トラツプケース２８はヒータケース２４への連結
のために、フランジ２８を有している。そして、
トラツプケース２８内に収められるフイルタ２
６、セラミツクハニカム構造体やセラミツク発泡
体として公知のように形成されたものである。

第６図は第４図のヒータケース２４及びそこに
収められた電気ヒータ２２の詳細を示すものであ
る。電気ヒータ２２は周方向に配設された複数個
（例えば６個）のセラミツクヒータエレメント２
２ａからなる。各ヒータエレメント２２ａは概略
Ｖ形に形成されたセグメントであり、排ガスの通
過に抵抗を与えないようにＶ形から適切に変形さ
れ且つ適切にスリツトが設けられている。各ヒー
タエレメント２２ａは、Ｖ形の中央鋭角部がヒー
タケース２４の中央に臨まされ、中央鋭角部から
拡開する２本の脚部の先端がヒータケース２４の
内径部に支持されるように配置される。各ヒータ
エレメント２２ａはヒータケース２４から絶縁し
て支持されており、前記２本の脚部の先端がそれ
ぞれに電極部を形成する。即ち、第７図に示され
るように、ヒータケース２４は軸線方向中間部に
内方フランジ４４を有し、各ヒータエレメント２
２ａはこの内方フランジ４４と絶縁性ロアリング
４６との間でそれぞれ絶縁材及びクツシヨン材を
介して挾持される。ロアリング４６はヒータエレ
メント２２ａの途切れた位置で内方フランジ４４
にボルト等によつて保持される。

ヒータケース２４の内方フランジ４４の上方に
は絶縁性アツパリング４８が取付けられる。この
アツパリング４８の上面には、周方向に延びる溝
が形成されており、この溝にはインナリード線５
０が埋めこまれている。このインナリード線５０
の先端部は、電極ピン５４（一方のみ図示）によ
つて、各ヒータエレメント２２ａのＶ形の脚部に
形成された２つの電極孔５２に連結される。他方
の電極ピンはヒータケース２４にボデイアースさ
れる。従つて、インナリード線５０を外部の電源
の正極に連結することによつて各ヒータエレメン
ト２２ａに通電される。尚、各ヒータエレメント
２２ａを形成するセラミツクヒータの配置構成は
例えば前記特開昭60−111014号公報に説明された
ものを使用することができる。さらに、アツパリ
ング４８の上方にはカバーリング５６が取付けら
れる。

第６図を参照するに、ヒータケース２４は第５
図に示されるトラツプケース２８のフランジ２８
ａと同様のフランジ２４ａが設けられ、これらの
フランジ２４ａ，２８ａによりヒータケース２４
とトラツプケース２８をボルトにより連結するこ
とができる。そして、第４図に示されるように、
主管部分１６にも同様のフランジが設けられてお
り、通しボルト（図示せず）によつてこれら三者
が一体化される。ヒータケース２４のフランジ２
４ａは、第６図に示されるように、さらに外方に
膨出したフランジ部分２４ｂを含み、このフラン
ジ膨出部分２４ｂに前記インナリード線５０が集
められる。

第２図は第７図の電極孔５２の部分を拡大図示
するもので、電極ピン５４はヒータエレメント２
２ａを上下かから挾持するアツパ電極５４Ａとナ
ツトの形態をしたロア電極５４Ｂとから構成され
る。アツパ電極５４ａの下端部はねじ軸として構
成され、そこにロア電極５４Ｂがねじ込まれる。
アツパ電極５４ａ、及びロア電極５４ｂはプレー
ト状ヒータエレメント２２ａに対するプレート状
の電極面部を構成し、夫々の対向するヒータエレ
メント２２ａの上下との間にはロウ付け材Ｗ等の
接合材が充てんされそれにより該両者間の電気的
接続並びに固定をはかつている。このロウ材Ｗは
一部が加工組立上電極孔５２内に流れこむのは避
け難かつた。

しかるに、フイルタ２６を再生するために各ヒ
ータの通電により電極部で加熱され電極孔５２内
に流込んだロウ材Ｗが酸化され膨張を起こして孔
壁を圧迫し、その結果セラミツクヒータ本体に応
力がかかり、ついには割れを発生する。尚、ロウ
材の膨張は高温の排気ガスによつても生じる。そ
してこの割れは前述の如くつねに同一方向即ち孔
５２を通りヒータエレメント２２ａのコーナ部７
４の両端縁を横切る最短線Ｌに沿つて発生する
〔第１０図）。つまり線Ｌは最も弱い方向である。

本考案ではこのようにヒータエレメント２２ａ
の割れが電極孔５２内に流れ込むロウ材Ｗの膨張
に起因するものであるということに着眼し、ロウ
材Ｗが電極孔５２内に流れ込まないように工夫し
たもである。

そのため本考案によれば電極孔５２の周囲には
ロウ材Ｗが流れ込まないようにするための防壁手
段が設けられる。

防壁手段の３つの例が第２，８，９図に夫々示
される。まず、第１〜３図に示す実施例では防壁
手段はヒータエレメント２２ａに形成される環状
隆起８１により構成される。環状隆起８１は好ま
しくは、ロア、アツパ電極とヒータエレメントの
上下面との接合面積を小さくしないためにできる
だけ電極孔５２に近接してその周囲を取り巻く。
隆起８１は好ましくは電極孔５２と同心円状の円
形を呈するが必ずしも同心である必要はなく形状
も円形である必要はない。隆起８１は好ましくは
アツパ電極５４Ａ、ロア電極５４Ｂの双方の側に
設けられる。隆起８１はセラミツクヒータ２２ａ
を形成するときに一体的に成形できる。

第８図に示す実施例では隆起８５はヒータエレ
メントではなくアツパ電極５４Ａの下面及びロア
電極５４Ｂの上面に夫々形成されている。隆起８
５の位置はちようどヒータエレメント２２ａの電
極孔５２の周縁に相当する位置が好ましい。

第９図に示す実施例では防壁手段はアツパ電極
５４ａの下面に押し当てられるアツパワツシヤ８
７Ａとロア電極５４Ｂを組み付けたときにその上
面に位置するロアワツシヤ８７Ｂとにより構成さ
れる。ワツシヤ８７Ａ，８７Ｂは電極５４のねじ
棒５４Ａにはめ込まれる円形リングとして示され
ているがＣリング等を用いてもよい。ワツシヤ８
７Ａ，８７Ｂの外径は電極孔５２の直径より僅か
に大きい程度が好ましい。

以上の如く構成することにより、いずれの実施
例においても、電極ピン５４がヒータエレメント
２２ａの電極孔５２内にはめこまれると電極孔５
２の周囲には隆起８１，８５あるいはワツシヤ８
７Ａ，８７Ｂによる壁ができ、アツパ電極５４
Ａ，ロア電極５４Ｂとヒータエレメント２２ａの
上下面との間に充てんされるロウ材Ｗはこの壁に
邪魔され電極孔５２内に流れ込むことはできな
い。

尚、本考案においてはヒータエレメントの形状
並びに電極孔の形状自体は図示のものに何ら限定
されず、任意の形状のものに適用できる。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案によればセラミツ
クヒータと電極との接合力を低下させることなく
ヒータエレメントの電極孔に発生していた割れや
欠けが防止され、従つて信頼性の高いデイーゼル
排気浄化装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係るセラミツクヒータエレメ
ントの正面図、第２図は本考案に係るセラミツク
ヒータエレメントの電極孔部分の拡大断面図、第
３図は第２図の要部を示す図、第４図は第１図の
セラミツクヒータエレメントを有するデイーゼル
排気浄化装置の断面図、第５図は第４図のトラツ
プケースの端面図、第６図はヒータケースの端面
図、第７図は第６図の線−に沿つた断面図、
第８図は第２図とは別の実施例を示す図、第９図
は更に別の実施例を示す図、第１０図はセラミツ
クヒータエレメントの割れを示す図。 ２２……ヒータ、２２ａ……ヒータエレメン
ト、２６……フイルタ、５２……電極孔、５４…
…電極ピン、５４Ａ……アツパ電極、５４Ｂ……
ロア電極、８１，８５……隆起、８７Ａ，８７Ｂ
……ワツシヤ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. デイーゼルエンジンの排気微粒子を捕集する排
   気浄化装置のフイルタを定期的に再生するセラミ
   ツクヒータであつて、ヒータ本体を構成すプレー
   ト状のヒータエレメントと、ヒータエレメントの
   両面を挾み付けるプレート状電極面部を有する電
   極ピンとを有し、ヒータエレメントには電極ピン
   を挿通するための電極孔が形成され、上記プレー
   ト状電極面部とヒータエレメントの両面との間で
   電極孔周囲には該両者を接合する接合材が電極孔
   内に流入するのを防止する防壁手段が設けられる
   ことを特徴とするデイーゼル排気浄化装置用セラ
   ミツクヒータ。