JPS60154490A

JPS60154490A - セラミツクヒ−タ

Info

Publication number: JPS60154490A
Application number: JP1060184A
Authority: JP
Inventors: 均吉田; 博文鈴木; 及部　一夫; 野村　悦治; 松井　数馬; 直人三輪
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1984-01-23
Filing date: 1984-01-23
Publication date: 1985-08-14

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。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は例えばディーゼルエンジンの排気ガス中に含ま
れる微粒子捕集浄化装置に用いられる再生用のセラミッ
クヒータの形状に関する。

（従来技術）排気系微粒子を捕集して浄化するために、耐熱性のある
セラミック製のハニカムあるいはフオーム状のフィルタ
ーを用い、この捕集微粒子をそのフィルター上面に設置
された耐熱性のあるセラミックヒータで燃焼し、フィル
ターを再生することが考えられている。この場合、ヒー
タとしては、電極の取り廻しやヒータの破損防止、電極
部の保護、ヒータ形状の統一化などの面から平板状でＵ
字状あるいは７字に形成されたヒータを複数個配置する
のが良い。

通常Ｕ字状もしくはＶ字状に形成されたヒータは第１図
のごとく両端の電極部で金属リードに接続されて通電加
熱されるために、電極部の保護を目的として電極部の断
面積を発熱部の断面積よりかなり大きくして、電極部の
発熱を押さえることが行なわれる。ところが、このよう
なヒータ“゛をフィルター面に配置しようとすると電極
部のスペースが大きい割には発熱面積が小さく、従って
フィルターの表面を広く加熱することが不可能であった
。

（発明の目的）本発明は被加熱流体の流通を持たせると共に小電力で加
熱効率のよいセラミックヒータを提供することを目的と
する。

（実施例）本発明の実施例について第２図をもとに詳細に説明する
。セラミックヒータは７字形状をなし開放端部はそれぞ
れ電極ｇ、Ｂ、ａであり、それ以外は発熱部１である。

電極部２．３と発熱部１とは窒化チタンと窒化硅素とか
らなるセラミック発熱抵抗材料で構成しである。電極部
２．３は端子部２１．３１の表裏面にｐｔやＮｉやＭＯ
などの金属をペースト焼付あるいは蒸着により固着して
構成されている。発熱部１は電極部２，３の近い側にそ
れぞれ２つづつの開口部４．．５，６．７を有し、また
Ｖ字先端部にそれぞれ１つづつの開口部８．９を有する
。開口部４，５．８と開口部６゜７．９とにより、発熱
部は１０，１１，１２．１６．１７および１’３．１４
．ｔｓ、：ｔｓ、１９に分岐される。また、上記各開口
部の存在により集合部２１．２２及び先端部２０が形成
される。

また、分岐部１０，１１．’１２の横断面積（電流の流
れに対して垂直方向；以下同じ）の合計Σｓｌｏ＋　１
１＋　１２、同じく分岐部１３〜１’５の横断面積の合
計ΣＳＩ６＋１７、分岐部１８゜１９の横断面積の合計
ΣＳＩ８＋１９、および先端部２０の横断面積Ｓ２０が
、ΣＳＩＯ＋１１＋ΣＳ　’ｌ　８＋　１９”’Ｓ　２
０の関係となるように開口部４〜９の位置、大きさを設
定しである。

この状態において、電極部２．３に図示しない金属電極
を固定して電極部２．３間に通電すると、電流は電極部
２−分岐部１０，１１．１２＝集合部２１−分岐部１６
．１７−先端部２〇−分岐部１８．１９→集合部２２→
分岐部１３，１４．１５→電極部３へと流れる。この場
合、集合部２１゜２２は閉口部が無いため、他部より断
面積が太きいので発熱しにくくなる。従って、発熱温度
が高くなるのは各分岐部１０〜１５と先、端部２０とで
ある。電極部２，３．ばその断面積が各分岐部、先端部
のそれぞれの断面積より大きいので発熱しない。このよ
うな構造にすることにより発熱部が点在する効果を得て
、広い面積に点寄源を数多く持つ点火用セラミックヒー
タとして有効なもの、とな　する。

なお、このセラミックヒータは以下に述べるようにして
製造した。即ち、平均粒径１．ｕｍのＴｉＮ（窒化チタ
ン）３０ｗｔ％と平均粒径０．８μの５ｉ３Ｎａ（窒化
硅素）７Ｑｗｔ％とを湿式にて混合し、乾燥後にバイン
ダーとしてポリビニルアルコールを少量加えて成形用粉
末を得た。これを金型プレスにてヒータ形状にプレスし
、１８００℃で２時間、Ｎ２雰囲気にて焼成した。得ら
れたセラミックヒータの端子部にＮｉペーストを１２０
０℃で１時間、Ｈ２雰囲気で焼付けた。

本発明の対象とするセラミックヒータの全体形状はその
平面形状がＵ字形状でも７字形状でもよいし、それらの
変形または両者の結合したものでも良いし、その厚さも
限定されない。ただし、平面形状又は厚さは、電極部お
よび集合部以外の各分岐部の横断面積の合計および先端
部の横断面が前述のごとく互いに等しくなる条件を満た
す必要がある。

例えば、第３図はＵ字形状をなしたヒータ６０であり、
４つのセクション６１，６２．６３．６４で分岐してお
り、各センクション６１〜６４の横断面積の和は前述と
同じく互いに等しく、また先端部６５の断面積と同一で
ある。更に、各セクションの分岐部、例えばセクション
６１での分岐部６６．６７．６８はそれぞれの抵抗が等
しくなるように長さと断面積とを変化させである。なお
、上記横断面積は集合部６９．７０の断面積より小さい
。これにより発熱むらを少なくし、各セクション６１〜
６４で発熱させることができる。

このようにセラミックヒータを細かく分岐することによ
り、高温発熱部を広範囲に散在させることができる。

ここで、開口部の形状、その数、その設置位置は特に限
定しないが、ヒータの外形状や電力仕様等により、均一
発熱性、分岐部の均一分布が得られるように形状として
は三角形、長方形、正方形。

台形、丸形状等がよい。

次に、本発明のセラミックヒータの用途例について説明
する。

第４図は前記実施例のセラミックヒータを６ケ用いた加
熱装置２３の正面図である。この装置２３はディーゼル
エンジン車の排ガス中の微粒子捕集用フィルタを再生す
るためのものである。この第４図において、セラミック
ヒータ２４はその電極部が外周に置かれるように放射状
に設置される。

各々のセラミックヒータ２４は金属製ケース３２を介し
て固定ビス２５により固定されている。セラミックヒー
タ２４の各々は金属リードを介して電極端子部２６に接
続されている。第４図におけるＡ−Ａ断面図を第５図に
示す。この第５図において、セラミックヒータ２４は上
下からアルミナ焼結体の絶縁リング２８及び２９により
セラミックファイバーをからめたクッション材３０、ニ
ッケル製の電極板３１を介して挟持されており、更にそ
れが金属ケース３２に収められている。ケース３２への
固定は固定ビス（第４図の２５）により絶縁リング２８
をケース３２へ締め付けることにより行なわれている。

電極板３０は図示しない部分でニッケル製のリード（図
示ない）に接続され、このリードは絶縁リング２８の中
に埋め込まれてシールした電極端子部（第３図３の２６
）を通り外部に取り出され通電可能となっている。なお
、マイナス側は図示しないリードによって金属ケース３
２に接続され、アースされている。

上記の加熱装置を微粒子捕集装置に取り付けた状態の概
略断面図を第６図に示す。

加熱装置２３１は、鋳物ケース４３内にシール材４４及
びクッション材４５及び４６を介して収納された円筒形
の微粒子捕集用構造物４９（以下フィルタ）の上流部に
、インレット５０と挟持された状態でフランジ４７及び
４８により保持されている。また、フランジ５１，５１
１は図示しないエンジンの排気管に接続されている。な
お、矢印５２．５２１はガスの流れ方向を示す。

セラミックヒータ２４の数が複数個となっているのはン
２４の消費電力をむやみに大きくできないためである。

即ち、フィルタ４９をセラミックヒータ２４の加熱によ
り再生するためには複数個のセラミックヒータのヒータ
２４に順次間欠的に通電していく方式をとる。

参考までに本実施例の浄化装置を実際のディーゼルエン
ジン（２０００ｃｃクラス）の排気ガス系に装着して試
験した。また、比較例として第１図に示すセラミックヒ
ータを用い他は同一の構成にした浄化装置を用い、同様
にディーゼルエンジンの排気系に装着して試験を行なっ
た。その結果を表に示す。

本実施例の浄化装置のセラミックヒータは、そのヒータ
面積及び電力が比較例と同じでも広い範囲の微粒子を燃
焼除去さ廿ることができる。つまり広い範囲に加熱源が
点在する構造となっているためにこのような効果を得る
わけで、表の例であると同一電力で約１．８倍も微粒子
除去効果が上がっている。

故に、本セラミックヒータを用いると、少ない電力で多
くの微粒子を燃焼除去させることができ、また０字もし
くはＶ字形状となっているために円形断面状あるいは楕
円断面状のフィルタ表面に極めてうまく配置できる。従
って、本発明のセラミックヒータは自動車排ガスに含ま
れる微粒子捕集用フィルタの再生加熱用ヒータの床用に
極めて好都合である。

なお、本発明は微粒子捕集用フィルタの再生、加熱用ヒ
ータの他に、種々の用途に通用できることは言うまでも
ない。

（発明の効果）以上要するに、本発明によれば、発熱部を複数個所に散
在させることができ、その結果効果的な加熱を行なうこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す正面図、第２図は本発明の一実施
例を示すものであり、第２図（ａ）は正面図、第２図（
ｂｌは側面図、第３図は本発明の他の実施例を示す平面
図、第４図は本発明の用途例を示す平面図、第５図は第
４図のＡ−Ａ断面図、第６図は第４図の加熱装置を組込
んだ微粒子捕集装置を示す断面図である。１・・・発熱部、２１．３１・・・端子部。代理人弁理士　岡　部　隆第１１；１第２［？１（６）　（ｂ）第３１７１５第４図第６　Ｆｌす

Claims

【特許請求の範囲】

互いに離間した端子部および該端子部間を接続したアー
チ状の発熱部を具備し、該発熱部を、前記端子部間に通
電することによって発熱するセラミック抵抗材料で構成
し、かつ該発熱部に複数個の開口部を設けたセラミック
ヒータ。