JPS6180786A - セラミツクヒ−タ - Google Patents

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） 本発明はセラミックヒータに関する。

（従来の技術） ディーゼルエンジン等の排気ガス中に含まれる微粒子の
捕集浄化装置の再生用ヒータに、平板状Ｕ字又はＶ字等
のアーチ形状のセラミックヒータを利用することは公知
であり、再生性の観点から発熱部が均一に分散するのが
叶ましく、従って、考えられる外形の１つとして、アー
チ形状で脚部を末広がりとし、適当に開口を分布させた
ものがあげられる。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、この種の形状のセラミックヒータにおいては、
一般に該形状の頂点屈曲部の内周部でまず発熱するので
、該形状全体の均一発熱性に欠け、ヒータ自体の耐熱劣
化、また熱応力差による割れといった問題を生じる。

（問題点を解決するための手段） 本発明は導電性セラミックを素材とし、頂点屈曲部と両
端に伸びる２個の末広がり状の脚部で構成されるアーチ
状の平板形状であって、かつ両液脚部の脚端部を電極部
として長手方向に通電するセラミックヒータであり、最
内周における電流経路の長さと、最外周における電流経
路の長さとを実質的に等しくしたものである。

（実施例） 本発明の実施例について第１図（ａｌをもとに詳細に説
明する。セラミックヒータはＶ字状のアーチ形状をなし
開放端部はそれぞれ電極部２．３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
と窒化珪素とからなるセラミ・７り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
とにより、発熱部は１０，１１゜１２．１６．１７およ
び１３．　１４．　１５．　１８゜１９に分岐される。

また、上記各開口部の存在により集合２２．２３および
先端部２０が形成される。ここに第１図山）において、
１字アーチ形状の外周部および内周部の主要な電流経路
３０ａ、３０ｂを示すが、その長さが本実施例の場合等
しくとってあり、具体的な数字で示すと共に６３ｍｍと
なっている。また、厚み（電流の方向と直角方向）は一
定で２ｍｍとなっている。

この状恕において、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２２゜２３は開口部が無いため、他部より断
面席が太きいので発熱しにく（なる。従って、発熱温度
が高くなるのは各分岐部１０〜１５．１６〜１９と先端
部２０とである。電極部２．３は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、広い面積に点火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る。

そして、本ヒータ形状をヒータの均熱性の観点から、第
２図のヒータ形状のものと比較したのが　　　　　！第
３図である。第２のヒータ形状においては、■字形アー
チ形状の内部にほぼ一様に開口部を分布させた形状とな
っており、幾何学的にみた発熱部の分散性は良好である
が、外周および内周の主要電流経路３２および３３の長
さは、それぞれ、６３ｍｍ、５８ｍｍと大きく異なって
いる。そして第３図は、これら２つのヒータ形状におい
て４００Ｗ通電した場合の、無風定當時のヒータ発熱部
各部の表面温度を放射温度計で測温したもので、○印で
プロットしたのが第１図のヒータ形状、Ｘ印でプロット
したのが第２図のヒータ形状によるものである。これよ
り明らかに第１図のものの方が均熱性にすくれているこ
とがわかり、全体としての温度差が第２図のもので１６
０°Ｃあったのが、第１図のものでは５５°Ｃと少な（
なった。これは一般にアーチ状に形成したヒータでは、
内周部がもっとも電流が流れやすくなること、また外周
部は冷やされやすいということで、第２図の場合のよう
に、どうしても外周部の温度が低くなってしまうが、第
１図のように、発熱部の幾何学的分散性はある程度いび
つになることを犠牲としてでも、内周部と外周部におけ
るそれぞれの主要な電流経路の長さを等しくとってやる
ことにより、均熱性が損なわれることがない。　　′ 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５１　ｕ　ｍのＴｉＮ（窒化チ
タン）３５ｗｔ％と平均粒径０．８μｍの５ｉ３Ｎ４（
窒化珪素）６５ｗｔ％とを混式にて混合し、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”Ｃ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ｐｔペーストを
１２００　’Ｃで１時間、Ｎ２雰囲気で焼付けた。

第２の実施例を示す第４図においては、内周発熱部３６
、および外周発熱部３７が完全に分離しており、本発明
のポイントをより明確に示す例である。

また、以上の例では、全体の外形形状がＶ字状の例につ
いて示してきたが、Ｕ字状であってもよく、第５図に示
すようなものも考えられる。

なお、外周電流経路長さと内周電流経路長さの比が１＝
１と必ずしも厳密に等しくとる必要はないが、１割以内
の誤差範囲であればよい。

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６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４０の正面図で、抑えリング４２の一部を欠いて
描いである。この装置４０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６図において、セラミックヒータ４１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４１は第６図におけるＡ−Ａ断
面図である第７図に示すように、金属ケース４３のプラ
ズマ溶射を施した面４４に設置され、セラミック製の絶
縁リング４５を介して、ケース４３にネジ込んで押リン
グ４２によって固定されている。

セラミックヒータ４１の各々の電極部には、電極金具４
６．４７がロー付けされており、プラス側電極金具４６
は、ニッケル製のり一部４８に接続され、このリードは
絶縁リング４５の中の溝に埋め込まれてシールした電極
端子部（第６図の４９）を通り外部に取り出され通電可
能となっている。なお、マイナス側の電極金具４７は、
金属ケース４３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８図に示す。

加熱装置４“０は、鋳者ケース５０内にシール材５１お
よびクッション材５２及び５３を介して収納された円筒
形の微粒子捕集用構造物５４（以下フィルタ）の上流部
に、インレットＳ４と挟持された状態でフランジ５５及
び５６により保持されている。また、フランジ５７．５
８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５９．６０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バ
ッテリ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５４をセラミ７クヒータ４１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４１に順次間欠的に通電していく方式をとる。

本実施例の浄化装置のセラミックヒータは、均熱性にす
ぐれている為、局所的な過熱による耐熱劣化が少なく、
また熱応力差による割れという問題を生ずることなく、
極めて信頼性の高いものとなっている。

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応用
に酒めて好都合である。

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、均熱性のセラミックヒ
ータを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａｌ、　（ｂ）は本発明の一実施例を示す平面
図、第２図は本発明の作用説明に供する平面図、第３図
は本発明の作用説明に供する特性図、第４図および第５
図は本発明の他の実施例を示す平面図、第６図、第７図
および第８図は本発明の用途例を示す図である ４〜９・・・開口部、１０〜１９・・・発熱部、２１．
′３１・・・端子部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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て発熱域を分
   散させた平板状のセラミックヒータであって、アーチ外
   周部および内周部における電流径路の長さをそれぞれ実
   質的に等しくしたことを特徴とするセラミックヒータ。