DE102017202100A1 - Heizung und heizung enthaltende bienenwabenstruktur - Google Patents

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Naoya Takase
Yoshimasa Kobayashi
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NGK Insulators Ltd
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Abstract

Eine Heizung, deren Funktion als Heizung nicht ausfällt und sich nicht verschlechtert, auch wenn ein elektrischer Heizdraht der Heizung unterbrochen ist, und eine die Heizung enthaltende Bienenwabenstruktur werden bereitgestellt. Eine Heizung 10 enthält: ein plattenartiges erstes Heizungssubstrat 1; einen elektrischen Heizdraht 2, welcher auf einer ersten Oberfläche 1a des ersten Heizungssubstrats 1 in einer Parallelschaltung vorgesehen ist; Elektroden 3, welche mit dem elektrischen Heizdraht 2 verbunden sind, um in dem elektrischen Heizdraht 2 Strom fließen zu lassen; und ein plattenartiges Abdeckungssubstrat 4, welches die erste Oberfläche 1a des ersten Heizungssubstrats 1, den elektrischen Heizdraht 2 und die Elektroden 3 mit einer zweiten Oberfläche 4b desselben bedeckt. Der elektrische Heizdraht 2 der Heizung 10 erzeugt Wärme, so dass die Wärmemenge geliefert wird. Eine Bienenwabenstruktur enthält mindestens eine Heizung 10, welche so angebracht ist, dass sie eine Außenwand derselben umgibt.

Description

  • Die vorliegende Anmeldung basiert auf der JP-2016-063134 , eingereicht am 28. März 2016 beim japanischen Patentamt, deren gesamter Inhalt durch Verweis hierin einbezogen wird.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Heizung und eine die Heizung enthaltende Bienenwabenstruktur.
  • Beschreibung des Stands der Technik
  • Vorschriften bezüglich aus Verbrennungsmotoren wie Ottomotoren und Dieselmotoren ausgestoßener Schadstoffe wie Kohlenwasserstoffe, CO, NOx und Feinstaub wurden weltweit verschärft, aber Vorschriften bezüglich CO2-Emissionen zusätzlich zu den oben erwähnten Emissionen wurden wegen der Problematik der weltweiten Erwärmung ebenfalls verschärft, und es besteht Bedarf an der Verbesserung des Kraftstoffwirkungsgrads. Aus diesem Grund wurde die Verbesserung des thermischen Wirkungsgrads eines Verbrennungsmotors untersucht, um den Kraftstoffwirkungsgrad eines Kraftfahrzeug-Ottomotors und eines Kraftfahrzeug-Dieselmotors zu verbessern.
  • In der Vergangenheit wurde Abgas unter Verwendung einer mit einem Katalysator beschichteten Bienenwabenstruktur gereinigt. Da die Temperatur des Abgases des Verbrennungsmotors jedoch bei einer Verbesserung des thermischen Wirkungsgrads des Verbrennungsmotors zurückgeht, besteht insofern ein Problem, als die Temperatur eines Abgasreinigungskatalysators unzureichend wird und die Reinigungsleistung sich verschlechtert. Aus diesem Grund ist ein Abgasreinigungssystem mit Eigenschaften erforderlich, bei welchen ein Katalysator eine Aktivierungstemperatur unmittelbar nach dem Starten eines Verbrennungsmotors erreicht und der Katalysator, nachdem er die Aktivierungstemperatur erreicht hat, kaum abkühlt und die katalytische Aktivität aufrechterhält, auch wenn Abgas niedriger Temperatur einströmt.
  • Demgemäß wurde in der Vergangenheit ein einen elektrisch beheizten Katalysator (EHC) verwendendes System als ein Abgasreinigungssystem, welches eine gleichmäßige Erwärmung leisten kann, vorgeschlagen (siehe zum Beispiel Patentdokument 1). Dieses System ist ein System, welches auf einer aus einer leitfähigen Keramik gebildeten Bienenwabenstruktur vorgesehene Elektroden enthält und die Temperatur eines Katalysators vor dem Starten eines Verbrennungsmotors auf eine Aktivierungstemperatur erhöht, indem es die Bienenwabenstruktur durch das Fließen eines Stroms Wärme erzeugen lässt.
  • Ferner wurde auch eine Heizvorrichtung, in welcher elektrische Heizungen (Widerstandsheizungen) so angeordnet sind, dass sie die Umfangswand einer Bienenwabenstruktur umgeben, und welche durch Erwärmen der Oberfläche der Umfangswand der Bienenwabenstruktur Wärme in eine in der Bienenwabenstruktur vorgesehene Wabenstruktur überträgt, als eine Abgasreinigungsvorrichtung, welche eine gleichmäßige Erwärmung leisten kann, vorgeschlagen (siehe zum Beispiel Patentdokument 2).
    • [Patentdokument 1] JP-A-2010-229976
    • [Patentdokument 2] JP-A-2012-241548
  • Patentdokument 2 offenbarte, dass eine elektrische Heizung (Widerstandsheizung) selbst ersetzt wird, wenn ein in einen Wärmedämmstoff eingebetteter elektrischer Heizdraht unterbrochen ist. Da die Bienenwabenstruktur und ein um die elektrische Heizung herum vorgesehenes Metallgehäuse durch Schweißen oder dergleichen aneinander befestigt sind, ist es jedoch nicht leicht, die elektrische Heizung zu ersetzen. Ferner wird, wenn eine Unterbrechung nur in einer elektrischen Heizung aus der Vielzahl von elektrischen Heizungen, welche so angeordnet sind, dass sie die Außenwand der Bienenwabenstruktur umgeben, auftritt und der Teil, wo die Unterbrechung auftritt, nicht erwärmt wird, eine große Verteilung der Erwärmung der Bienenwabenstruktur erzeugt. Aus diesem Grund besteht eine Möglichkeit, dass ein Bruch der Bienenwabenstruktur und dergleichen auftreten kann.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung wurde in Anbetracht der oben erwähnten Probleme gemacht, und ein Element der Erfindung ist es, eine Heizung, welche eine erforderliche Temperatur aufrechterhalten kann, auch wenn die Temperatur eines aus einem Verbrennungsmotor ausgestoßenen Abgases zurückgeht, und deren Funktion als Heizung nicht ausfällt oder sich verschlechtert, auch wenn ein elektrischer Heizdraht der Heizung unterbrochen ist, und eine die Heizung enthaltende Bienenwabenstruktur bereitzustellen.
  • Um die Aufgabe zu erfüllen, wird gemäß der Erfindung eine Heizung bereitgestellt, welche enthält: ein plattenartiges erstes Heizungssubstrat; einen elektrischen Heizdraht, welcher auf einer ersten Oberfläche des ersten Heizungssubstrats in einer Parallelschaltung vorgesehen ist; Elektroden, welche mit dem elektrischen Heizdraht verbunden sind, um in dem elektrischen Heizdraht Strom fließen zu lassen; und ein plattenartiges Abdeckungssubstrat, welches die erste Oberfläche des ersten Heizungssubstrats, den elektrischen Heizdraht und die Elektroden mit einer zweiten Oberfläche bedeckt. Ferner wird eine Heizung bereitgestellt, welche die Wärmemenge liefert, wenn der elektrische Heizdraht Wärme erzeugt.
    • [1] Heizung, enthaltend: ein plattenartiges erstes Heizungssubstrat; einen elektrischen Heizdraht, welcher auf einer ersten Oberfläche des ersten Heizungssubstrats in einer Parallelschaltung vorgesehen ist; Elektroden, welche mit dem elektrischen Heizdraht verbunden sind, um in dem elektrischen Heizdraht Strom fließen zu lassen; und ein plattenartiges Abdeckungssubstrat, welches die erste Oberfläche des ersten Heizungssubstrats, den elektrischen Heizdraht und die Elektroden mit einer zweiten Oberfläche des Abdeckungssubstrats bedeckt, wobei der elektrische Heizdraht Wärme erzeugt, so dass die Wärmemenge geliefert wird.
    • [2] Heizung nach [1], wobei das erste Heizungssubstrat und/oder das Abdeckungssubstrat Si3N4 oder Al2O3 enthalten.
    • [3] Heizung nach [1] oder [2], wobei der elektrische Heizdraht mindestens eine aus einer aus WC, TiN, TaC, ZrN, MOSi2, Pt, Ru und W bestehenden Gruppe ausgewählte Art von Metall enthält.
    • [4] Heizung nach [3], wobei das erste Heizungssubstrat und/oder das Abdeckungssubstrat Si3N4 enthalten, der elektrische Heizdraht das Metall und Si3N4 enthält und der spezifische Durchgangswiderstand des elektrischen Heizdrahts im Bereich von 4,0 × 10–5 bis 2,0 × 10–4 Ωcm liegt.
    • [5] Heizung nach [3] oder [4], wobei das erste Heizungssubstrat und/oder das Abdeckungssubstrat Si3N4 enthalten, der elektrische Heizdraht das Metall und Si3N4 enthält und der Wärmeausdehnungskoeffizient des elektrischen Heizdrahts im Bereich von 3,1 bis 7,1 ppm/K liegt.
    • [6] Heizung nach einem der Punkte [1] bis [5], wobei das erste Heizungssubstrat, der auf dem ersten Heizungssubstrat vorgesehene elektrische Heizdraht und die Elektroden einen ersten Substratsatz bilden, ein oder mehrere Substratsätze, von welchen jeder der gleiche wie der erste Substratsatz ist, auf den ersten Substratsatz gestapelt sind und das Abdeckungssubstrat auf den Substratsätzen vorgesehen ist oder das erste Heizungssubstrat, der auf dem ersten Heizungssubstrat vorgesehene elektrische Heizdraht, die Elektroden und das Abdeckungssubstrat einen ersten Substratsatz bilden und die ersten Substratsätze aufeinandergestapelt sind.
    • [7] Heizung nach [6], wobei eine Position eines parallelen Musters der Parallelschaltung des elektrischen Heizdrahts des auf dem ersten Substratsatz vorgesehenen Substratsatzes, aus einer Stapelrichtung gesehen, einer Position eines parallelen Musters eines auf dem ersten Heizungssubstrat vorgesehenen elektrischen Heizdrahts entspricht.
    • [8] Heizung nach [6], wobei Positionen paralleler Muster der Parallelschaltungen der elektrischen Heizdrähte der jeweiligen Substratsätze, aus einer Stapelrichtung gesehen, voneinander abweichen.
    • [9] Heizung nach [8], wobei die parallelen Muster der Parallelschaltungen der elektrischen Heizdrähte der jeweiligen Substratsätze, aus der Stapelrichtung gesehen, um „(Abstand zwischen Zeilen der Parallelschaltung)/(Anzahl aufeinandergestapelter Substratsätze)” voneinander abweichen.
    • [10] Bienenwabenstruktur, enthaltend die Heizung nach einem der Punkte [1] bis [9], wobei die Bienenwabenstruktur enthält: eine Bienenwabenstruktur, welche eine Vielzahl einen Kanal für ein Fluid bildender und sich von einer ersten Stirnseite zu einer zweiten Stirnseite erstreckender Waben definierende Trennwände enthält; und mindestens eine Heizung, welche so angebracht ist, dass sie eine Außenwand der Bienenwabenstruktur umgibt.
    • [11] Bienenwabenstruktur nach [10], wobei ein Katalysator in die Trennwände der Bienenwabenstruktur imprägniert ist.
  • Da die Heizung der Erfindung den elektrischen Heizdraht enthält, welcher auf der ersten Oberfläche des ersten Heizungssubstrats in einer Parallelschaltung vorgesehen ist, lassen, auch wenn ein Teil des elektrischen Heizdrahts unterbrochen ist, andere Teile des Stromkreises Strom fließen. Demgemäß kann bewirkt werden, dass die Funktion der Heizung nicht ausfällt. Da die Bienenwabenstruktur der Erfindung die Heizung enthält, wird ferner die Bienenwabenstruktur, auch wenn ein Teil des elektrischen Heizdrahts unterbrochen ist, durch andere Teile des Stromkreises erwärmt. Demgemäß wird keine große Verteilung der Erwärmung der Bienenwabenstruktur erzeugt. Aus diesem Grund kann ein Bruch der Bienenwabenstruktur verhindert werden.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine Zeichnung, welche ein Beispiel einer Heizung der Erfindung zeigt;
  • 2 ist eine Zeichnung, welche ein Beispiel von Stromkreisen eines elektrischen Heizdrahts der Heizung der Erfindung zeigt;
  • 3 ist eine Zeichnung, welche ein Beispiel eines Aspekts zeigt, bei welchem ein Teil der Stromkreise aus 2 unterbrochen ist;
  • 4 ist ein Schaubild, welches den spezifischen Durchgangswiderstand des elektrischen Heizdrahts zeigt;
  • 5 ist ein Schaubild, welches den Wärmeausdehnungskoeffizienten des elektrischen Heizdrahts zeigt;
  • 6 ist eine Zeichnung, welche ein Beispiel einer aufeinandergestapelten Heizung der Erfindung zeigt und welche ein Beispiel eines Aspekts zeigt, bei welchem, aus einer Stapelrichtung gesehen, die Positionen paralleler Muster von Parallelschaltungen elektrischer Heizdrähte einander entsprechen;
  • 7 ist eine Zeichnung, welche ein Beispiel der aufeinandergestapelten Heizung der Erfindung zeigt und welche ein Beispiel eines Aspekts zeigt, bei welchem, aus einer Stapelrichtung gesehen, die Positionen paralleler Muster von Parallelschaltungen elektrischer Heizdrähte voneinander abweichen;
  • 8 ist eine Zeichnung, welche ein weiteres Beispiel der aufeinandergestapelten Heizung der Erfindung zeigt und welche ein Beispiel eines Aspekts zeigt, bei welchem, aus einer Stapelrichtung gesehen, die Positionen paralleler Muster von Parallelschaltungen elektrischer Heizdrähte einander entsprechen;
  • 9 ist eine Zeichnung, welche ein weiteres Beispiel der aufeinandergestapelten Heizung der Erfindung zeigt und welche ein Beispiel eines Aspekts zeigt, bei welchem, aus einer Stapelrichtung gesehen, die Positionen paralleler Muster von Parallelschaltungen elektrischer Heizdrähte voneinander abweichen;
  • 10 ist eine Zeichnung, welche ein Beispiel einer Bienenwabenstruktur, auf welcher die Heizungen der Erfindung angeordnet sind, zeigt;
  • 11 ist eine Zeichnung, welche ein Beispiel eines Verfahrens zum Herstellen der Heizung der Erfindung zeigt;
  • 12 ist ein Schaubild, welches die Ergebnisse von Beispielen der Erfindung zeigt;
  • 13 ist eine Zeichnung, welche ein Beispiel eines Stromkreises eines elektrischen Heizdrahts einer Heizung nach Stand der Technik zeigt; und
  • 14 ist eine Zeichnung, welche ein Beispiel eines Aspekts zeigt, bei welchem ein Teil eines elektrischen Heizdrahts der Heizung nach Stand der Technik unterbrochen ist.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Eine Ausführungsform der Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben. Die Erfindung ist nicht auf die folgende Ausführungsform beschränkt und kann abgewandelt, verändert und verbessert werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.
  • (1) Heizung
  • Wie in den 1 bis 3 gezeigt, enthält eine Ausführungsform einer Heizung 10 der Erfindung: ein plattenartiges erstes Heizungssubstrat 1; einen elektrischen Heizdraht 2, welcher auf einer ersten Oberfläche des ersten Heizungssubstrats 1 in einer Parallelschaltung vorgesehen ist; Elektroden 3, welche mit dem elektrischen Heizdraht 2 verbunden sind, um in dem elektrischen Heizdraht 2 Strom fließen zu lassen; und ein plattenartiges Abdeckungssubstrat 4, welches eine erste Oberfläche 1a des ersten Heizungssubstrats 1, den elektrischen Heizdraht 2 und die Elektroden mit einer zweiten Oberfläche 4b des Abdeckungssubstrats bedeckt. Der elektrische Heizdraht 2 der Heizung 10 erzeugt Wärme, um die Wärmemenge zu liefern. 1 ist eine Zeichnung, welche eine Ausführungsform der Heizung 10 der Erfindung zeigt. 2 ist eine Zeichnung, welche ein Beispiel der Stromkreise des elektrischen Heizdrahts 2 der Heizung 10 der Erfindung zeigt. 3 ist eine Zeichnung, welche einen Fall zeigt, in welchem ein Teil des elektrischen Heizdrahts 2 aus 2 unterbrochen ist.
  • Eine zweite Oberfläche 1b des ersten Heizungssubstrats 1 ist auf einem zu erwärmenden Element angeordnet, so dass die Heizung 10 der Erfindung das zu erwärmende Element erwärmt. Da die Heizung 10 der Erfindung den elektrischen Heizdraht 2 enthält, welcher auf der ersten Oberfläche 1a des ersten Heizungssubstrats 1 in einer Parallelschaltung vorgesehen ist, lassen die anderen Stromkreise Strom fließen, auch wenn ein Teil des elektrischen Heizdrahts 2 unterbrochen ist, wie in 3 gezeigt. Demgemäß fällt die Funktion der Heizung nicht aus.
  • Ferner enthält die Heizung 10 der Erfindung das erste Heizungssubstrat 1, den elektrischen Heizdraht 2, die Elektroden 3 und das Abdeckungssubstrat 4. Das erste Heizungssubstrat 1 hat eine Plattenform und enthält die erste Oberfläche 1a, auf welcher der elektrische Heizdraht 2 vorgesehen ist, und die zweite Oberfläche 1b, welche die Rückseite der ersten Oberfläche 1a ist und auf einem zu erwärmenden Element oder einer (unten noch zu beschreibenden) weiteren Heizung 10 angeordnet ist. Es ist vorzuziehen, dass das erste Heizungssubstrat 1 eine Form entlang der Form einer Außenwand 23 eines zu erwärmenden Elements hat, worauf die Heizung 10 anzuordnen ist wie in 1 gezeigt. Insbesondere ist es vorzuziehen, dass die zweite Oberfläche 1b des ersten Heizungssubstrats 1 eine Form entlang der Form der Außenwand 23 des zu erwärmenden Elements oder einer weiteren Heizung 10 hat, worauf die zweite Oberfläche angeordnet ist. Da mindestens die zweite Oberfläche 1b des ersten Heizungssubstrats 1 eine Form entlang der Außenwand 23 eines zu erwärmenden Elements oder einer weiteren Heizung 10 hat, kann Wärme gleichmäßig übertragen werden.
  • Das Abdeckungssubstrat 4 enthält: eine zweite Oberfläche 4b, welche die erste Oberfläche 1a des ersten Heizungssubstrats 1, den elektrischen Heizdraht 2 und die Elektroden 3 bedeckt; und eine erste Oberfläche 4a, welche eine der zweiten Oberfläche 4b entgegengesetzte Oberfläche ist. Indessen ist das Abdeckungssubstrat 4 ein Substrat, welches auf der obersten Oberfläche der Heizung 10 in 1 vorgesehen ist, und ist es vorzuziehen, dass das Abdeckungssubstrat 4 im Wesentlichen die gleiche Form wie die Form des ersten Heizungssubstrats 1 hat. Löcher, durch welche die Elektroden 3 herausgeführt werden, sind in dem Abdeckungssubstrat 4 gebildet, und es ist vorzuziehen, dass Elektrodenstäbe 5 in den Löchern gebildet sind. Die Elektrodenstäbe 5 sind mittels eines gewünschten Verfahrens wie Löten gebildet. Die Oberflächen der in 1 gezeigten Heizung 10 der Erfindung sind aus der zweiten Oberfläche 1b und Seitenflächen des ersten Heizungssubstrats 1, der ersten Oberfläche 4a und Seitenflächen des Abdeckungssubstrats 4 und den Elektrodenstäben 5 gebildet. Das erste Heizungssubstrat 1 und das Abdeckungssubstrat 4 sind durch Gelguss, einen Klebstoff oder ein Band oder Druckverbindung miteinander verbunden.
  • Indessen ist es vorzuziehen, dass das erste Heizungssubstrat 1 und/oder das Abdeckungssubstrat 4 der Erfindung Si3N4 oder Al2O3 enthalten. Es ist vorzuziehen, dass das erste Heizungssubstrat 1 und/oder das Abdeckungssubstrat 4 der Erfindung zum Beispiel Si3N4 oder Al2O3, deren spezifischer Durchgangswiderstand bei einer Betriebstemperatur 1014 Ω·cm beträgt, als einen Hauptbestandteil enthalten und einen Sinterzusatz und dergleichen als Hilfsbestandteile enthalten.
  • Insbesondere ist es vorzuziehen, dass das erste Heizungssubstrat 1 und das Abdeckungssubstrat 4 ein Siliciumnitrid (Si3N4) als einen Hauptbestandteil enthalten. Der Wärmeausdehnungskoeffizient eines Siliciumnitrids beträgt 3,5 ppm/K und ist kleiner als 7,2 ppm/K, was der Wärmeausdehnungskoeffizient von Aluminiumoxid ist. Ferner beträgt die Festigkeit eines Siliciumnitrids 790 MPa und ist sie höher als 590 MPa, was die Festigkeit von Aluminiumoxid ist. Aus diesem Grund, da ein Siliciumnitrid eine Wärmeschockfestigkeit gegen einen schnellen Temperaturwechsel hat, eignet sich ein Siliciumnitrid für das Substrat einer Heizung.
  • Ferner enthält die Heizung 10 der Erfindung den elektrischen Heizdraht 2, welcher wie in 2 gezeigt auf der ersten Oberfläche 1a des ersten Heizungssubstrats 1 in einer Parallelschaltung vorgesehen ist. Da der elektrische Heizdraht 2 in der Parallelschaltung angeordnet ist, fällt eine Funktion als Heizung 10 nicht aus und verschlechtert sie sich nicht, auch wenn der elektrische Heizdraht 2 der Heizung 10 unterbrochen ist. Speziell sind Zeilen der anderen Stromkreise verzweigt, und folglich kann Strom fließen, auch wenn der elektrische Heizdraht 2 zum Beispiel in einer bestimmten Zeile des Stromkreises unterbrochen ist wie in 3 gezeigt. Aus diesem Grund kann eine Erwärmung, auch wenn der elektrische Heizdraht 2 in einem bestimmten Stromkreis unterbrochen ist und eine Erwärmung durch den unterbrochenen Stromkreis nicht erfolgen kann, durch die anderen Teile des elektrischen Heizdrahts 2 der Heizung 10 erfolgen. Demgemäß wird eine Funktion als die Heizung 10 aufrechterhalten.
  • Da in einer Zeile, in welcher der elektrische Heizdraht 2 unterbrochen ist, kein Strom fließt, wird ferner die Temperatur niedrig und kann die Verteilung von Wärme in der Heizung 10 in der Zeile kleiner sein. Jedoch kann die Verteilung von Wärme auf das Minimum beschränkt werden, da die Erwärmung durch die Stromkreise benachbarter Zeilen erfolgt. Indessen können die Abstände der Zeilen der Parallelschaltung gleichmäßig sein oder nicht. Wenn die Abstände der Zeilen gleichmäßig angeordnet sind, kann ein zu erwärmendes Element gleichmäßig erwärmt werden. Wenn die Abstände der Zeilen nicht gleichmäßig angeordnet sind, ist es vorzuziehen, dass die Abstände angemessen wechseln, damit sie dem gewünschten Maß an Erwärmung für jeden Teil des zu erwärmenden Elements entsprechen.
  • Es ist vorzuziehen, dass der elektrische Heizdraht 2 mindestens eine aus einer aus WC, TiN, TaC, ZrN, MoSi2, Pt, Ru und W bestehenden Gruppe ausgewählte Art von Metall enthält. Der elektrische Heizdraht 2 ist in einer willkürlichen Form wie einer linearen Form auf der ersten Oberfläche 1a des ersten Heizungssubstrats 1 gebildet und ist in Form einer Parallelschaltung angeordnet. Ferner ist es vorzuziehen, dass der Durchmesser des elektrischen Heizdrahts 2 im Bereich von 0,005 bis 0,020 mm2 liegt.
  • 4 ist ein Schaubild, welches den spezifischen Durchgangswiderstand des elektrischen Heizdrahts 2 zeigt. Wenn Si3N4 einem als der Grundwerkstoff des elektrischen Heizdrahts 2 dienenden Metall zugesetzt wird, wird der spezifische Durchgangswiderstand des elektrischen Heizdrahts 2 erhöht. Wenn das Heizungssubstrat Si3N4 enthält, ist es vorzuziehen, dass der elektrische Heizdraht 2 Metall und Si3N4 enthält und der spezifische Durchgangswiderstand des elektrischen Heizdrahts 2 im Bereich von 4,0 × 10–5 bis 2,0 × 10–4 Ωcm liegt. Ferner ist es vorzuziehen, dass der spezifische Durchgangswiderstand des elektrischen Heizdrahts 2 gemäß dem Durchmesser des elektrischen Heizdrahts 2 durch Zusetzen von Si3N4 angemessen eingestellt wird.
  • Ferner ist 5 ein Schaubild, welches den Wärmeausdehnungskoeffizienten des elektrischen Heizdrahts 2 zeigt. Wenn Si3N4 einem als der Grundwerkstoff des elektrischen Heizdrahts 2 dienenden Metall zugesetzt wird, wird der Wärmeausdehnungskoeffizient des elektrischen Heizdrahts 2 verringert. Wenn das Heizungssubstrat Si3N4 enthält, ist es vorzuziehen, dass der elektrische Heizdraht 2 Metall und Si3N4 enthält und der Wärmeausdehnungskoeffizient des elektrischen Heizdrahts 2 im Bereich von 3,1 bis 7,1 ppm/K liegt. Mehr vorzuziehen ist, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient des elektrischen Heizdrahts 2 im Bereich von 3,1 bis 5,1 ppm/K liegt. Da eine Differenz zwischen dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Heizungssubstrats und dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des elektrischen Heizdrahts 2 verringert wird, wenn der Wärmeausdehnungskoeffizient des elektrischen Heizdrahts 2 durch Zusetzen von Si3N4 auf den Bereich von 3,1 bis 7,1 ppm/K eingestellt wird, kann ein durch die Wärmeausdehnung des elektrischen Heizdrahts 2 verursachter Bruch der Heizung 10 verhindert werden. Zum Beispiel kann eine Trennung des ersten Heizungssubstrats 1 und des Abdeckungssubstrats 4, welche unter und auf dem elektrischen Heizdraht 2 angeordnet sind, verhindert werden.
  • Wenn der spezifische Durchgangswiderstand und der Wärmeausdehnungskoeffizient des elektrischen Heizdrahts 2 auf diese Weise eingestellt sind, können eine Unterbrechung des elektrischen Heizdrahts 2 und ein Bruch der Heizung 10 verhindert werden.
  • Die Elektroden 3 sind mit dem elektrischen Heizdraht 2 verbunden, um in dem elektrischen Heizdraht 2 Strom fließen zu lassen. Die Positionen der Elektroden sind nicht auf Positionen beschränkt, welche wie in 2 gezeigt auf der Diagonalen der Parallelschaltung liegen, und können an gewünschten Positionen angeordnet sein. Ferner können Ni, Mo, W und Edelstahl (SUS) zu Beispielen des Werkstoffs der Elektrode 3 zählen und ist es vorzuziehen, dass die Elektroden 3 durch Hartlöten, Schweißen oder dergleichen an das erste Heizungssubstrat 1 kontaktiert sind.
  • Nun wird eine eine Vielzahl von elektrischen Heizdrähten 2 enthaltende Heizung 10 beschrieben. Die 6 bis 9 zeigen Beispiele einer Heizung 10, in welcher eine Vielzahl von Substratsätzen der Erfindung aufeinandergestapelt sind. In der Heizung 10 der Erfindung ist es vorzuziehen, dass das erste Heizungssubstrat 1, der auf dem ersten Heizungssubstrat 1 vorgesehene elektrische Heizdraht 2 und die Elektroden 3 einen ersten Substratsatz 7 bilden, ein oder mehrere Substratsätze, von welchen jeder der gleiche wie der erste Substratsatz 7 ist, auf den ersten Substratsatz 7 gestapelt sind und das Abdeckungssubstrat 4 auf den Substratsätzen vorgesehen ist. Alternativ ist es vorzuziehen, dass das erste Heizungssubstrat 1, der auf dem ersten Heizungssubstrat 1 vorgesehene elektrische Heizdraht 2, die Elektroden 3 und das Abdeckungssubstrat 4 einen ersten Substratsatz 7 bilden und der erste Substratsatz 7 in der Heizung 10 der Erfindung gestapelt ist. Indessen ist in den 6 bis 9 eine gestrichelte Linie der auf dem ersten Heizungssubstrat 1 vorgesehene elektrische Heizdraht 2 und zeigt diese den elektrischen Heizdraht 2 in einem Fall, in welchem ein zweites Heizungssubstrat 11, das Abdeckungssubstrat 4 und dergleichen darauf gestapelt sind. Ferner ist eine strichpunktierte Linie ein auf dem zweiten Heizungssubstrat 11 vorgesehener elektrischer Heizdraht 12 und zeigt diese einen elektrischen Heizdraht 12 in einem Fall, in welchem Abdeckungssubstrate 4 und 14 darauf gestapelt sind. Da die parallelen Muster von zwei elektrischen Heizdrähten an der gleichen Position aufeinandergestapelt sind, sollten ferner die gestrichelte Linie und die strichpunktierte Linie in Zeichnungen auf der rechten Seite in den 6 und 8 so gezeichnet sein, dass sie sich überdecken. Jedoch ist in Zeichnungen auf der rechten Seite in den 6 und 8 zwecks besserer Übersichtlichkeit nur die gestrichelte Linie gezeichnet. Aus dem gleichen Grund ist auch in Verbindungsstromkreis-Teilen, welche die parallelen Muster in den 6 bis 9 verbinden, nur die gestrichelte Linie gezeichnet.
  • Die 6 und 7 zeigen Beispiele der Heizung 10, in welchen das erste Heizungssubstrat 1, der auf dem ersten Heizungssubstrat 1 vorgesehene elektrische Heizdraht 2 und die Elektroden 3 einen ersten Substratsatz 7 bilden, ein oder mehrere Substratsätze, von welchen jeder der gleiche wie der erste Substratsatz 7 ist, auf den ersten Substratsatz 7 gestapelt sind und das Abdeckungssubstrat 4 auf den Substratsätzen vorgesehen ist. Die Anzahl aufeinanderzustapelnder Substratsätze ist nicht besonders beschränkt, aber es wird ein Beispiel beschrieben, bei welchem in der folgenden Beschreibung ein Substratsatz auf den ersten Substratsatz 7 gestapelt ist. Hier wird der auf dem ersten Substratsatz 7 vorgesehene Substratsatz als ein zweiter Substratsatz 17 bezeichnet und wird ein im zweiten Substratsatz 17 enthaltenes Heizungssubstrat als ein zweites Heizungssubstrat 11 bezeichnet.
  • Es ist vorzuziehen, dass die beiden Substratsätze so aufeinandergestapelt sind, dass die erste Oberfläche 1a des ersten Heizungssubstrats 1, der elektrische Heizdraht 2 und die Elektroden 3, welche im ersten Substratsatz 7 enthalten sind, mit einer zweiten Oberfläche 11b eines in einem zweiten Substratsatz 17 enthaltenen plattenartigen zweiten Heizungssubstrats 11 bedeckt sind. Die zweite Oberfläche 11b des zweiten Heizungssubstrats 11 steht mit der ersten Oberfläche 1a des ersten Heizungssubstrats 1, dem elektrischen Heizdraht 2 und den Elektroden 3 in Kontakt; und der zweite Substratsatz 17 enthält einen elektrischen Heizdraht 12, welcher auf einer ersten Oberfläche 11a des zweiten Heizungssubstrats 11 in einer Parallelschaltung angeordnet ist, und Elektroden 13, welche in dem elektrischen Heizdraht 12 Strom fließen lassen. Ferner ist es vorzuziehen, dass das Abdeckungssubstrat 4 so angeordnet ist, dass es die erste Oberfläche 11a des zweiten Heizungssubstrats 11, den elektrischen Heizdraht 12 und die Elektroden 13 mit der zweiten Oberfläche 4b desselben bedeckt. Indessen ist es vorzuziehen, Substrate der Heizung 10 durch Herstellen einer Paste aus dem gleichen Material wie dem Heizungssubstrat oder einer Paste aus Glas, Anbringen derselben zwischen den jeweiligen Substraten und Brennen zu stapeln. Die Heizung 10 enthält das zweite Heizungssubstrat 11 mit dem in einer Parallelschaltung angeordneten elektrischen Heizdraht 12. Demgemäß kann, auch wenn ein Teil des auf dem ersten Heizungssubstrat 1 vorgesehenen elektrischen Heizdrahts 2 unterbrochen ist, ein Teil, wo der elektrische Heizdraht 2 unterbrochen ist, durch den auf dem zweiten Heizungssubstrat 11 vorgesehenen elektrischen Heizdraht 12 erwärmt werden.
  • Die das zweite Heizungssubstrat 11 enthaltende Ausführungsform enthält das zweite Heizungssubstrat 11, welches mit dem elektrischen Heizdraht 12 und der Elektrode 13 versehen ist, zwischen dem plattenartigen ersten Heizungssubstrat 1, welches mit dem elektrischen Heizdraht 2 und der Elektroden 3 versehen ist, und dem Abdeckungssubstrat 4. Speziell enthält die Ausführungsform zunächst das plattenartige erste Heizungssubstrat 1, den elektrischen Heizdraht 2, welcher auf der ersten Oberfläche 1a des ersten Heizungssubstrats 1 in einer Parallelschaltung vorgesehen ist, und die Elektroden 3, welche in dem elektrischen Heizdraht 2 Strom fließen lassen. Die zweite Oberfläche 11b des plattenartigen zweiten Heizungssubstrats 11 ist auf der ersten Oberfläche 1a des ersten Heizungssubstrats 1, dem elektrischen Heizdraht 2 und den Elektroden 3 vorgesehen. Es ist vorzuziehen, dass die zweite Oberfläche 11b des zweiten Heizungssubstrats 11 eine Form entlang der ersten Oberfläche 1a des ersten Heizungssubstrats 1 hat, wobei der elektrische Heizdraht 2 und die Elektroden 3 sich zwischen der zweiten Oberfläche 11b und der ersten Oberfläche 1a befinden. Ferner sind der elektrische Heizdraht 12, welcher die Parallelschaltung bildet, und die Elektroden 13 auf der ersten Oberfläche 11a des zweiten Heizungssubstrats 11 vorgesehen. Indessen ist es vorzuziehen, dass Positionen, an welchen die Elektroden 13 vorgesehen sind, die gleichen wie die Positionen der Elektroden 3 des ersten Heizungssubstrats 1 sind. Darüber hinaus ist das Abdeckungssubstrat 4 so angeordnet, dass es die erste Oberfläche 11a des zweiten Heizungssubstrats 11, den elektrischen Heizdraht 12 und die Elektroden 13 bedeckt. Es ist vorzuziehen, dass die zweite Oberfläche 4b des Abdeckungssubstrats 4 eine Form entlang der ersten Oberfläche 11a des zweiten Heizungssubstrats 11 hat, wobei der elektrische Heizdraht 12 und die Elektroden 13 sich zwischen der zweiten Oberfläche 4b und der ersten Oberfläche 11a befinden.
  • Die Position des parallelen Musters der Parallelschaltung des elektrischen Heizdrahts 12, welcher auf dem zweiten Heizungssubstrat 11 vorgesehen ist, kann, aus einer Stapelrichtung gesehen, der Position des parallelen Musters der Parallelschaltung des elektrischen Heizdrahts 2, welcher auf dem ersten Heizungssubstrat 1 vorgesehen ist, entsprechen oder von dieser verschieden sein. Wenn auch die Positionen der parallelen Muster der elektrischen Heizdrähte 2 und 12 einander entsprechen oder voneinander verschieden sind, kann die Zeile des einen unterbrochenen Teil enthaltenden Stromkreises erwärmt werden, wenn der elektrische Heizdraht 2 des ersten Heizungssubstrats 1 unterbrochen ist.
  • 6 zeigt ein Beispiel eines Aspekts, bei welchem, aus einer Stapelrichtung gesehen, die Position des parallelen Musters der Parallelschaltung des auf dem zweiten Heizungssubstrat 11 vorgesehenen elektrischen Heizdrahts 12 so angeordnet ist, dass sie der Position des parallelen Musters des auf dem ersten Heizungssubstrat 1 vorgesehenen elektrischen Heizdrahts 2 entspricht. Eine Zeichnung auf der rechten Seite in 6 zeigt einen Zustand, in welchem der erste Substratsatz 7, der zweite Substratsatz 17 und das Abdeckungssubstrat 4, von der ersten Oberfläche 4a des Abdeckungssubstrats 4 (aus der Stapelrichtung) gesehen, aufeinandergestapelt sind. Indessen ist eine Zeichnung unten rechts in 6 eine Schnittansicht der Heizung 10 entlang der Linie A-A.
  • Eine Ausführungsform, bei welcher die Position des parallelen Musters der Parallelschaltung des elektrischen Heizdrahts 12 des auf dem ersten Substratsatz 7 vorgesehenen zweiten Substratsatzes 17, aus der Stapelrichtung gesehen, der Position des parallelen Musters des auf dem ersten Heizungssubstrat 1 vorgesehenen elektrischen Heizdrahts 2 entspricht, ist hinsichtlich einer gleichmäßigen Erwärmung eines zu erwärmenden Elements, auf welchem die Heizung 10 vorgesehen ist, vorzuziehen. Die Tatsache, dass die Positionen der parallelen Muster der Parallelschaltung der elektrischen Heizdrähte 2 und 12, aus der Stapelrichtung gesehen, einander entsprechen, bedeutet, dass der auf dem zweiten Heizungssubstrat 11 vorgesehene elektrische Heizdraht 12 die gleiche Anordnung der Stromkreise wie die Anordnung der Stromkreise des auf dem ersten Heizungssubstrat 1 vorgesehenen elektrischen Heizdrahts 2 hat und die Substratsätze so aufeinandergestapelt sind, dass die Positionen der Stromkreise der elektrischen Heizdrähte 2 und 12 einander entsprechen. Wenn die Positionen der parallelen Muster der Parallelschaltungen der elektrischen Heizdrähte 2 und 12, aus der Stapelrichtung gesehen, einander entsprechen, kann in einem Fall, in welchem ein Teil des auf dem ersten Heizungssubstrat 1 vorgesehenen elektrischen Heizdrahts 2 unterbrochen ist und eine Zeile, in welcher ein unterbrochener Teil vorhanden ist, nicht erwärmt wird, die Zeile, in welcher der unterbrochene Teil vorhanden ist, durch den elektrischen Heizdraht 12 erwärmt werden, da der elektrische Heizdraht 12 in der gleichen Zeile auf dem zweiten Heizungssubstrat 11 wie der Zeile, in welcher der unterbrochene Teil vorhanden ist, vorgesehen ist. Auf diese Weise kann eine Veränderung der Temperaturverteilung der Heizung 10 zur Zeit des Auftretens einer Unterbrechung abgeschwächt werden.
  • 7 zeigt ein Beispiel eines Aspekts, bei welchem, aus einer Stapelrichtung gesehen, die Position des parallelen Musters der Parallelschaltung des auf dem ersten Heizungssubstrat 1 vorgesehenen elektrischen Heizdrahts 2 und die Position des parallelen Musters der Parallelschaltung des auf dem zweiten Heizungssubstrat 11 vorgesehenen elektrischen Heizdrahts 12 so angeordnet sind, dass sie voneinander abweichen. Eine Zeichnung auf der rechten Seite in 7 zeigt einen Zustand, in welchem der erste Substratsatz 7, der zweite Substratsatz 17 und das Abdeckungssubstrat 4, von der ersten Oberfläche 4a des Abdeckungssubstrats 4 (aus der Stapelrichtung) gesehen, aufeinandergestapelt sind. Eine Zeichnung unten rechts in 7 ist eine Schnittansicht der Heizung 10 entlang der Linie B-B. Indessen bedeutet „aus einer Stapelrichtung gesehen voneinander abweichen”, dass die parallelen Teile der Parallelschaltungen der elektrischen Heizdrähte der jeweiligen Substratsätze in einer Dickenrichtung voneinander abweichen.
  • Eine Ausführungsform, bei welcher die Positionen der parallelen Muster der Parallelschaltung der elektrischen Heizdrähte der jeweiligen Substratsätze, aus der Stapelrichtung gesehen, voneinander abweichen, ist auch hinsichtlich einer gleichmäßigen Erwärmung eines zu erwärmenden Elements, auf welchem die Heizung 10 vorgesehen ist, vorzuziehen. Wenn der erste Substratsatz 7 und der zweite Substratsatz 17 aufeinandergestapelt sind, bedeutet die Tatsache, dass die Positionen der parallelen Muster der Parallelschaltungen der im ersten beziehungsweise zweiten Substratsatz 7 beziehungsweise 17 enthaltenen elektrischen Heizdrähte 2 und 12, aus der Stapelrichtung gesehen, voneinander abweichen, dass der erste Substratsatz 7 und der zweite Substratsatz 17 so aufeinandergestapelt sind, dass der auf dem zweiten Heizungssubstrat 11 vorgesehene elektrische Heizdraht 12 ein Muster der Parallelschaltung hat, welches von demjenigen der Parallelschaltung des auf dem ersten Heizungssubstrat 1 vorgesehenen elektrischen Heizdrahts 2 verschieden ist, und mindestens ein Teil des auf dem zweiten Heizungssubstrat 11 vorgesehenen elektrischen Heizdrahts 12 an einer Position angeordnet ist, wo der elektrische Heizdraht 2 des ersten Heizungssubstrats 1 nicht vorgesehen ist. Indessen ist es vorzuziehen, dass die Abstände zwischen Zeilen der Parallelschaltungen der jeweiligen elektrischen Heizdrähte in den beiden Substratsätzen einander gleich sind. Wenn die Position des parallelen Musters der Parallelschaltung des auf dem ersten Heizungssubstrat 1 vorgesehenen elektrischen Heizdrahts 2 und die Position des parallelen Musters des auf dem zweiten Heizungssubstrat 11 vorgesehenen elektrischen Heizdrahts 12, aus der Stapelrichtung gesehen, voneinander abweichen, wird in einem Fall, in welchem ein Teil des auf dem ersten Heizungssubstrat 1 vorgesehenen elektrischen Heizdrahts 2 unterbrochen ist und eine Zeile, in welcher ein unterbrochener Teil vorhanden ist, nicht erwärmt wird, ein Teil, welcher unterbrochen ist und in welchem kein Strom fließt, durch den elektrischen Heizdraht 12, welcher auf dem zweiten Heizungssubstrat 11 angeordnet ist und an einer Position zwischen den Zeilen des dem unterbrochenen, auf dem ersten Heizungssubstrat 1 vorgesehenen elektrischen Heizdraht 2 benachbarten elektrischen Heizdrahts 2 vorgesehen ist, ebenso erwärmt. Auf diese Weise kann eine Veränderung der Temperaturverteilung der Heizung 10 zur Zeit des Auftretens einer Unterbrechung abgeschwächt werden. Indessen kann eine Veränderung der Temperaturverteilung der Heizung 10 in der Heizung 10 dieser Ausführungsform weiter abgeschwächt werden als in der Heizung 10, in welcher die Heizungssubstrate so aufeinandergestapelt sind, dass die Positionen der parallelen Muster der oben erwähnten Parallelschaltungen, aus der Stapelrichtung gesehen, einander entsprechen.
  • Ferner ist es in einer Ausführungsform, in welcher die Position des parallelen Musters der Parallelschaltung des elektrischen Heizdrahts 2 des ersten Substratsatzes 7 und die Position des parallelen Musters der Parallelschaltung des elektrischen Heizdrahts 12 des zweiten Substratsatzes 17, aus der Stapelrichtung gesehen, voneinander abweichen wie in 7 gezeigt, vorzuziehen, dass die Substratsätze so aufeinandergestapelt sind, dass die parallelen Muster der Parallelschaltung des auf dem ersten Heizungssubstrat 1 vorgesehenen elektrischen Heizdrahts 2 und die parallelen Muster der Parallelschaltung des auf dem zweiten Heizungssubstrat 11 vorgesehenen elektrischen Heizdrahts 12 voneinander abweichen und wechselweise angeordnet sind. Speziell ist es vorzuziehen, dass die parallelen Muster der Parallelschaltungen der elektrischen Heizdrähte der jeweiligen Substratsätze, aus der Stapelrichtung gesehen, um „(Abstand zwischen Zeilen der Parallelschaltung)/2” voneinander abweichen. In diesem Fall kann, wenn ein Teil des auf einem des ersten Heizungssubstrats 1 und des zweiten Heizungssubstrats 11 vorgesehenen elektrischen Heizdrahts 2 oder 12 unterbrochen ist und eine Zeile des einen unterbrochenen Teil enthaltenden Stromkreises keinen Strom fließen lässt und keine Wärme erzeugt, ein zu erwärmendes Element durch die Erzeugung von Wärme aus dem elektrischem Heizdraht 12 oder 2 des anderen Heizungssubstrats gleichmäßig erwärmt werden. Speziell ist der auf dem den elektrischen Heizdraht 12 oder 2, welcher nicht unterbrochen ist, enthaltenden Heizungssubstrat vorgesehene elektrische Heizdraht 12 oder 2 näher an einer unterbrochenen Zeile angeordnet als der elektrische Heizdraht 2 oder 12 einer der unterbrochenen, auf dem den unterbrochenen elektrischen Heizdraht 2 oder 12 enthaltenden Heizungssubstrat vorgesehenen Zeile benachbarten Zeile. Aus diesem Grund wird ein Teil, welcher den unterbrochenen elektrischen Heizdraht 2 oder 12 enthält, durch die Erzeugung von Wärme aus dem elektrischen Heizdraht 12 oder 2, welcher nahe der unterbrochenen Zeile angeordnet ist, ebenso erwärmt. Da die die Heizungssubstrate, welche auf diese Weise so aufeinandergestapelt sind, dass die parallelen Muster, aus der Stapelrichtung gesehen, voneinander abweichen und wechselweise angeordnet sind, enthaltende Heizung 10 gleichmäßig Wärme erzeugt, kann die Heizung 10 ein zu erwärmendes Element gleichmäßig erwärmen.
  • Ein Beispiel der das erste und das zweite Heizungssubstrat 1 und 11 enthaltenden Heizung 10 wurde beschrieben. Jedoch ist die Erfindung nicht auf die zwei Heizungssubstrate enthaltende Heizung beschränkt, und eine zwei oder mehr Heizungssubstrate enthaltende Heizung 10, welche ein drittes Heizungssubstrat oder ein viertes Heizungssubstrat enthält, ist ebenso vorzuziehen. Ferner ist das Abdeckungssubstrat 4 auf einer ersten Oberfläche des obersten Heizungssubstrats vorgesehen. Wenn eine Heizung zwei oder mehr Heizungssubstrate enthält, können alle Positionen der parallelen Muster elektrischer Heizdrähte, aus der Stapelrichtung gesehen, einander entsprechen oder voneinander verschieden sein. Ferner können, wenn eine Heizung drei Heizungssubstrate enthält, die Position des parallelen Musters des auf dem ersten Heizungssubstrat 1 vorgesehenen elektrischen Heizdrahts 2 und die Position des parallelen Musters des auf dem dritten Heizungssubstrat vorgesehenen elektrischen Heizdrahts einander entsprechen und können sie von der Position des parallelen Musters des auf dem zweiten Heizungssubstrat 11 vorgesehenen elektrischen Heizdrahts 12 verschieden sein.
  • Wenn die Substratsätze so aufeinandergestapelt sind, dass alle Positionen der parallelen Muster der elektrischen Heizdrähte 2, aus der Stapelrichtung gesehen, voneinander verschieden sind, ist es vorzuziehen, dass die parallelen Muster der Parallelschaltungen der elektrischen Heizdrähte der jeweiligen Substratsätze, aus der Stapelrichtung gesehen, um „(Abstand zwischen Zeilen der Parallelschaltung)/(Anzahl aufeinandergestapelter Substratsätze)” voneinander abweichen. In diesem Fall ist es vorzuziehen, dass alle Abstände zwischen Zeilen der Parallelschaltungen der in der Vielzahl von Substratsätzen enthaltenen jeweiligen elektrischen Heizdrähte einander gleich sind. Wenn die parallelen Muster um „(Abstand zwischen Zeilen der Parallelschaltung)/(Anzahl aufeinandergestapelter Substratsätze)” voneinander abweichen, sind alle auf den aufeinandergestapelten Heizungssubstraten vorgesehenen elektrischen Heizdrähte so angeordnet, dass ein Abstand zwischen den nächstgelegenen elektrischen Heizdrähten konstant angeordnet ist. Demgemäß kann, auch wenn der elektrische Heizdraht in einer beliebigen Zeile unterbrochen ist, durch die Erzeugung von Wärme aus dem der unterbrochenen Zeile am nächsten gelegenen elektrischen Heizdraht ein genauer Ausgleich erfolgen. Aus diesem Grund kann eine Veränderung der Wärmeverteilung verhindert werden. Deshalb kann ein zu erwärmendes Element, auf welchem die Heizung 10 vorgesehen ist, gleichmäßig erwärmt werden.
  • Nun wird die Heizung beschrieben, in welcher das Abdeckungssubstrat 4 enthaltende Substratsätze aufeinandergestapelt sind. Die 8 und 9 zeigen Beispiele der Heizung 10, in welchen das erste Heizungssubstrat 1, der auf dem ersten Heizungssubstrat 1 vorgesehene elektrische Heizdraht 2, die Elektroden 3 und das Abdeckungssubstrat 4 einen ersten Substratsatz 7 bilden und die Substratsätze aufeinandergestapelt sind. Die Anzahl aufeinandergestapelter Substratsätze ist nicht besonders beschränkt, aber nachfolgend wird ein Beispiel beschrieben, bei welchem ein Substratsatz auf den ersten Substratsatz 7 gestapelt ist. Hier wird der auf dem ersten Substratsatz 7 vorgesehene Substratsatz als ein zweiter Substratsatz 17 bezeichnet und wird ein im zweiten Substratsatz 17 enthaltenes Heizungssubstrat als ein zweites Heizungssubstrat 11 bezeichnet.
  • Es ist vorzuziehen, dass die beiden Substratsätze so aufeinandergestapelt sind, dass das im ersten Substratsatz 7 enthaltene Abdeckungssubstrat 4 mit einer zweiten Oberfläche 11b des im zweiten Substratsatz 17 enthaltenen plattenartigen zweiten Heizungssubstrats 11 bedeckt ist. Jeder der Substratsätze enthält: ein plattenartiges Heizungssubstrat; einen elektrischen Heizdraht, welcher auf der ersten Oberfläche des Heizungssubstrats in einer Parallelschaltung vorgesehen ist; Elektroden, welche in dem elektrischen Heizdraht Strom fließen lassen; und ein plattenartiges Abdeckungssubstrat, welches die erste Oberfläche des Heizungssubstrats, den elektrischen Heizdraht und die Elektroden mit einer zweiten Oberfläche desselben bedeckt. Da der in jedem Substratsatz enthaltene elektrische Heizdraht 2 mit dem Abdeckungssubstrat 4 bedeckt ist, sind die elektrischen Heizdrähte durch eine gestrichelte Linie beziehungsweise eine strichpunktierte Linie dargestellt.
  • Indessen kann ein Substratsatz, welcher eine Vielzahl von Heizungssubstraten enthält, von welchen jedes mit einem elektrischen Heizdraht und Elektroden versehen ist, auch als der zu stapelnde Substratsatz verwendet werden. Als ein Verfahren zum Stapeln von Substratsätzen ist es vorzuziehen, die Substrate durch Herstellen einer Paste aus dem gleichen Material wie dem Heizungssubstrat oder einer Paste aus Glas, Anbringen derselben zwischen den jeweiligen Substraten und Brennen zu stapeln (verbinden). Ferner ist es vorzuziehen, dass die Positionen der zu stapelnden Elektroden 3, welche in der Heizung 10 enthalten sind, sich an der gleichen Position befinden. Da die Heizung 10 den zweiten Substratsatz 17 enthält, welcher den in einer Parallelschaltung angeordneten elektrischen Heizdraht 12 enthält, kann ein unterbrochener Teil durch den auf dem zweiten Heizungssubstrat 11 vorgesehenen elektrischen Heizdraht 12 erwärmt werden, auch wenn ein Teil des auf dem ersten Heizungssubstrat 1 vorgesehenen elektrischen Heizdrahts 2 unterbrochen ist.
  • Aus der Stapelrichtung gesehen, kann die Position des parallelen Musters der Parallelschaltung des auf dem im zweiten Substratsatz 17 enthaltenen zweiten Heizungssubstrat 11 vorgesehenen elektrischen Heizdrahts 12 der Position des parallelen Musters der Parallelschaltung des auf dem im ersten Substratsatz 7 enthaltenen ersten Heizungssubstrat 1 vorgesehenen elektrischen Heizdrahts 2 entsprechen oder von dieser verschieden sein. Ganz gleich ob die Positionen der parallelen Muster der elektrischen Heizdrähte 2 und 12 einander entsprechen oder voneinander abweichen, kann die Zeile des einen unterbrochenen Teil enthaltenden Stromkreises erwärmt werden, wenn der elektrische Heizdraht 2 des ersten Substratsatzes 7 unterbrochen ist.
  • 8 zeigt ein Beispiel eines Aspekts, bei welchem die Position des parallelen Musters der Parallelschaltung des auf dem zweiten Heizungssubstrat 11 des auf dem ersten Substratsatz 7 vorgesehenen zweiten Substratsatzes 17 vorgesehenen elektrischen Heizdrahts 12, aus der Stapelrichtung gesehen, dem parallelen Muster des auf dem ersten Heizungssubstrat 1 des ersten Substratsatzes 7 vorgesehenen elektrischen Heizdrahts 2 entspricht. Eine Zeichnung auf der rechten Seite in 8 zeigt einen Zustand, in welchem der erste Substratsatz 7 und der zweite Substratsatz 17, von einer ersten Oberfläche 14a des Abdeckungssubstrats 14 des zweiten Substratsatzes 17 (aus der Stapelrichtung) gesehen, aufeinandergestapelt sind. Indessen ist eine erste Oberfläche 11a des zweiten Heizungssubstrats 11 mit einer der ersten Oberfläche 14a entgegengesetzten zweiten Oberfläche 14b des Abdeckungssubstrats 14 bedeckt. Ferner ist eine Zeichnung unten rechts in 8 eine Schnittansicht der Heizung 10 entlang der Linie C-C.
  • Eine Ausführungsform, bei welcher die Position des parallelen Musters der Parallelschaltung des elektrischen Heizdrahts 12 des auf dem ersten Substratsatz 7 vorgesehenen Substratsatzes 17, aus der Stapelrichtung gesehen, der Position des parallelen Musters des auf dem ersten Heizungssubstrat 1 vorgesehenen elektrischen Heizdrahts 2 entspricht, ist hinsichtlich einer gleichmäßigen Erwärmung eines zu erwärmenden Elements, auf welchem die Heizung 10 vorgesehen ist, vorzuziehen. Die Tatsache, dass die Positionen der parallelen Muster der Parallelschaltungen der elektrischen Heizdrähte 2 und 12, aus der Stapelrichtung gesehen, einander entsprechen, bedeutet, dass der auf dem zweiten Heizungssubstrat 11 des zweiten Substratsatzes 17 vorgesehene elektrische Heizdraht 12 die gleiche Anordnung der Stromkreise wie die Anordnung der Stromkreise des auf dem ersten Heizungssubstrat 1 des ersten Substratsatzes 7 vorgesehenen elektrischen Heizdrahts 2 hat und die Substratsätze so aufeinandergestapelt sind, dass die Positionen der Stromkreise der elektrischen Heizdrähte 2 und 12 einander entsprechen. Wenn die Positionen der parallelen Muster der Parallelschaltungen der elektrischen Heizdrähte 2 und 12, aus der Stapelrichtung gesehen, einander entsprechen, kann in einem Fall, in welchem ein Teil des im ersten Substratsatz 7 enthaltenen elektrischen Heizdrahts 2 unterbrochen ist und eine Zeile, in welcher ein unterbrochener Teil vorhanden ist, nicht erwärmt wird, die den unterbrochenen Teil enthaltende Zeile durch den elektrischen Heizdraht 12 erwärmt werden, da der elektrische Heizdraht 12 in der gleichen Zeile auf dem zweiten Heizungssubstrat 11 des zweiten Substratsatzes 17 wie der Zeile, in welcher der unterbrochene Teil vorhanden ist, vorgesehen ist. Auf diese Weise kann eine Veränderung der Temperaturverteilung der aufeinandergestapelten Heizung 10 zur Zeit des Auftretens einer Unterbrechung abgeschwächt werden.
  • 9 zeigt ein Beispiel eines Aspekts, bei welchem die Position des parallelen Musters der Parallelschaltungen des auf dem im ersten Substratsatz 7 enthaltenen ersten Heizungssubstrat 1 vorgesehenen elektrischen Heizdrahts 2 und die Position des parallelen Musters der Parallelschaltungen des auf dem im zweiten Substratsatz 17 enthaltenen zweiten Heizungssubstrat 11 vorgesehenen elektrischen Heizdrahts 12 so angeordnet sind, dass sie, aus der Stapelrichtung gesehen, voneinander abweichen. Eine Zeichnung auf der rechten Seite in 9 zeigt einen Zustand, in welchem der erste Substratsatz 7 und der zweite Substratsatz 17, von der ersten Oberfläche 14a des Abdeckungssubstrats 14 des zweiten Substratsatzes 17 (aus der Stapelrichtung) gesehen, aufeinandergestapelt sind. Indessen ist eine erste Oberfläche 11a des zweiten Heizungssubstrats 11 mit der der ersten Oberfläche 14a entgegengesetzten zweiten Oberfläche 14b des Abdeckungssubstrats 14 bedeckt. Ferner ist eine Zeichnung unten rechts in 9 eine Schnittansicht der Heizung 10 entlang der Linie D-D. Obgleich oben beschrieben, bedeutet dabei „aus der Stapelrichtung gesehen voneinander abweichen”, dass die parallelen Teile der Parallelschaltungen der elektrischen Heizdrähte der jeweiligen Substratsätze in einer Dickenrichtung voneinander abweichen.
  • Eine Ausführungsform, bei welcher die Positionen der parallelen Muster der Parallelschaltungen der elektrischen Heizdrähte der jeweiligen Substratsätze, aus der Stapelrichtung gesehen, voneinander abweichen, ist auch hinsichtlich einer gleichmäßigen Erwärmung eines zu erwärmenden Elements, auf welchem die Heizung 10 vorgesehen ist, vorzuziehen. Wenn der erste Substratsatz 7 und der zweite Substratsatz 17 aufeinandergestapelt sind, bedeutet die Tatsache, dass die Positionen der parallelen Muster der Parallelschaltungen der im ersten beziehungsweise zweiten Substratsatz 7 beziehungsweise 17 enthaltenen elektrischen Heizdrähte 2 und 12, aus der Stapelrichtung gesehen, voneinander abweichen, dass der erste Substratsatz 7 und der zweite Substratsatz 17 so aufeinandergestapelt sind, dass der auf dem zweiten Heizungssubstrat 11 vorgesehene elektrische Heizdraht 12 eine Position der Parallelschaltung hat, welche von der Position der Parallelschaltung des auf dem ersten Heizungssubstrat 1 vorgesehenen elektrischen Heizdrahts 2 verschieden ist, und mindestens ein Teil des auf dem zweiten Heizungssubstrat 11 vorgesehenen elektrischen Heizdrahts 12 an einer Position angeordnet ist, wo der elektrische Heizdraht 2 des ersten Heizungssubstrats 1 nicht vorgesehen ist. Indessen ist es vorzuziehen, dass die Abstände zwischen Zeilen der Parallelschaltungen der jeweiligen in zwei Substratsätzen enthaltenen elektrischen Heizdrähte einander gleich sind. Wenn die Position des parallelen Musters der Parallelschaltungen des im ersten Substratsatz 7 enthaltenen elektrischen Heizdrahts 2 und die Position des parallelen Musters des im zweiten Substratsatz 17 enthaltenen elektrischen Heizdrahts 12, aus der Stapelrichtung gesehen, voneinander abweichen, wird in einem Fall, in welchem ein Teil des im ersten Substratsatz 7 enthaltenen elektrischen Heizdrahts 2 unterbrochen ist und eine Zeile, in welcher ein unterbrochener Teil vorhanden ist, nicht erwärmt wird, ein Teil, welcher unterbrochen ist und in welchem kein Strom fließt, durch den elektrischen Heizdraht 12, welcher im zweiten Substratsatz 17 enthalten ist und an einer Position zwischen den Zeilen des dem unterbrochenen elektrischen Heizdraht 2 benachbarten elektrischen Heizdrahts 2 vorgesehen ist, ebenso erwärmt. Auf diese Weise kann eine Veränderung der Temperaturverteilung der Heizung 10 zur Zeit des Auftretens einer Unterbrechung abgeschwächt werden. Indessen kann eine Veränderung der Temperaturverteilung der Heizung 10 in der Heizung 10 dieser Ausführungsform weiter abgeschwächt werden als in der Heizung 10, in welcher die Substratsätze so aufeinandergestapelt sind, dass die Positionen der parallelen Muster der oben erwähnten Parallelschaltungen, aus der Stapelrichtung gesehen, einander entsprechen.
  • Ferner ist es in einer Ausführungsform, in welcher die Position des parallelen Musters der Parallelschaltung des elektrischen Heizdrahts 2 des ersten Substratsatzes 7 und die Position des parallelen Musters der Parallelschaltung des elektrischen Heizdrahts 12 des zweiten Substratsatzes 17, aus der Stapelrichtung gesehen, voneinander abweichen wie in 9 gezeigt, vorzuziehen, dass die Substratsätze so aufeinandergestapelt sind, dass das parallele Muster der Parallelschaltung des im ersten Substratsatz 7 enthaltenen elektrischen Heizdrahts 2 und das parallele Muster der Parallelschaltung des im zweiten Substratsatz 17 enthaltenen elektrischen Heizdrahts 12 voneinander abweichen und wechselweise angeordnet sind. Speziell ist es vorzuziehen, dass die parallelen Muster der Parallelschaltungen der elektrischen Heizdrähte der jeweiligen Substratsätze, aus der Stapelrichtung gesehen, um „(Abstand zwischen Zeilen der Parallelschaltung)/2” voneinander abweichen. In diesem Fall kann, wenn ein Teil des in einem des ersten Substratsatzes 7 und des zweiten Substratsatzes 17 enthaltenen elektrischen Heizdrahts 2 oder 12 unterbrochen ist und eine Zeile des einen unterbrochenen Teil enthaltenden Stromkreises keinen Strom fließen lässt und keine Wärme erzeugt, ein zu erwärmendes Element durch die Erzeugung von Wärme aus dem in dem anderen Substratsatz enthaltenen elektrischem Heizdraht 12 oder 2 gleichmäßig erwärmt werden. Speziell ist der in dem den anderen elektrischen Heizdraht, welcher nicht unterbrochen ist, enthaltenden Substratsatz enthaltene elektrische Heizdraht 12 oder 2 der elektrischen Heizdrähte 12 und 2 näher an einer unterbrochenen Zeile angeordnet als der elektrische Heizdraht 2 oder 12 einer der unterbrochenen, in dem den unterbrochenen elektrischen Heizdraht der elektrischen Heizdrähte 2 und 12 enthaltenden Substratsatz enthaltenen Zeile benachbarten Zeile; und kann ein unterbrochener Teil durch die beiden elektrischen Heizdrähte 12 und 2 erwärmt werden. Da die Heizung 10, in welcher die Substratsätze so aufeinandergestapelt sind, dass die parallelen Muster, aus der Stapelrichtung gesehen, voneinander abweichen und wechselweise angeordnet sind, auf diese Weise gleichmäßig Wärme erzeugt, kann die Heizung 10 ein zu erwärmendes Element gleichmäßig erwärmen.
  • Indessen wurde in 9 ein Beispiel beschrieben, bei welchem zwei Substratsätze aufeinandergestapelt sind. Jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt und ist auch eine Heizung 10, in welcher zwei oder mehr Substratsätze aufeinandergestapelt sind, vorzuziehen. Wenn zwei oder mehr Substratsätze aufeinandergestapelt sind, können alle Positionen der parallelen Muster elektrischer Heizdrähte, aus der Stapelrichtung gesehen, einander entsprechen oder voneinander verschieden sein. Ferner können zum Beispiel, wenn drei Substratsätze aufeinandergestapelt sind, die Position des parallelen Musters eines in einem auf der untersten Stufe vorgesehenen ersten Substratsatz 7 enthaltenen elektrischen Heizdrahts 2 und die Position des parallelen Musters eines in einem auf der obersten Stufe vorgesehenen dritten Substratsatz enthaltenen elektrischen Heizdrahts einander entsprechen und können sie von der Position des parallelen Musters des in einem auf der Zwischenstufe vorgesehenen zweiten Substratsatz 17 enthaltenen elektrischen Heizdrahts 12 verschieden sein. Ferner kann ein Substratsatz, welcher eine Vielzahl von Heizungssubstraten enthält, von welchen jedes mit einem elektrischen Heizdraht und Elektroden versehen ist, als der zu stapelnde Substratsatz verwendet werden.
  • Indessen ist es, wenn die Substratsätze so aufeinandergestapelt sind, dass alle Positionen der parallelen Muster der Parallelschaltungen der in der Vielzahl von Substratsätzen enthaltenen elektrischen Heizdrähte 2, aus der Stapelrichtung gesehen, voneinander verschieden sind, vorzuziehen, dass die parallelen Muster der Parallelschaltungen der elektrischen Heizdrähte der jeweiligen Substratsätze, aus der Stapelrichtung gesehen, um „(Abstand zwischen Zeilen der Parallelschaltung)/(Anzahl aufeinandergestapelter Substratsätze)” voneinander abweichen. In diesem Fall ist es vorzuziehen, dass alle Abstände zwischen Zeilen der Parallelschaltungen der jeweiligen in der Vielzahl von Substratsätzen enthaltenen elektrischen Heizdrähte einander gleich sind. Wenn die parallelen Muster um „(Abstand zwischen Zeilen der Parallelschaltung)/(Anzahl aufeinandergestapelter Substratsatze)” voneinander abweichen, sind alle in den aufeinandergestapelten Substratsätzen enthaltenen elektrischen Heizdrähte so angeordnet, dass ein Abstand zwischen den nächstgelegenen elektrischen Heizdrähten konstant angeordnet ist. Demgemäß kann, auch wenn der Stromkreis des elektrischen Heizdrahts in einer beliebigen Zeile unterbrochen ist, durch die Erzeugung von Wärme aus dem der unterbrochenen Zeile am nächsten gelegenen elektrischen Heizdraht ein genauer Ausgleich erfolgen. Aus diesem Grund kann eine Veränderung der Wärmeverteilung verhindert werden. Deshalb kann ein zu erwärmendes Element, auf welchem die Heizung 10 vorgesehen ist, gleichmäßig erwärmt werden.
  • (2) Bienenwabenstruktur
  • 10 zeigt ein Beispiel einer Bienenwabenstruktur 20, auf welcher die Heizungen 10 der Erfindung angeordnet sind. Die Bienenwabenstruktur 20 der Erfindung enthält eine Bienenwabenstruktur 20, welche eine Vielzahl Kanäle für ein Fluid bildender und sich von einer ersten Stirnseite 26 zu einer zweiten Stirnseite 27 erstreckender Waben 22 definierende Trennwände 21 enthält, und mindestens eine Heizung 10, welche so angebracht ist, dass sie eine Außenwand 23 der Bienenwabenstruktur 20 umgibt. Die Heizungen 10 können mit oder ohne Zwischenraum auf der Außenwand 23 der Bienenwabenstruktur 20 der Erfindung vorgesehen sein. Es ist vorzuziehen, dass eine Vielzahl von plattenartigen Heizungen 10 wie in 10 gezeigt ohne Zwischenraum über den gesamten Umfang der Außenwand 23 der Bienenwabenstruktur 20 vorgesehen ist. Speziell ist es vorzuziehen, dass die zweite Oberfläche 1b des ersten Heizungssubstrats 1 in einer Form entlang der Außenwand 23 der Bienenwabenstruktur 20 gebildet ist und die zweite Oberfläche 1b des ersten Heizungssubstrats 1 auf der Außenwand 23 vorgesehen ist. Wenn die Heizungen 10 ohne Zwischenraum auf der Außenwand 23 vorgesehen sind, kann die Bienenwabenstruktur 20 gleichmäßig erwärmt werden. Ferner ist es vorzuziehen, dass alle vorzusehenden Heizungen 10 gleich aufgebaut sind (Einzelsubstrat-Heizung 10 oder gestapelte Heizung 10). Wenn alle Heizungen 10 gleich aufgebaut sind, kann die Bienenwabenstruktur 20 gleichmäßig erwärmt werden.
  • Ferner enthält die Bienenwabenstruktur 20 eine die Vielzahl Kanäle für ein Fluid bildender und sich von der ersten Stirnseite 26 zur zweiten Stirnseite 27 erstreckender Waben 22 definierende poröse Trennwände 21 enthaltende Bienenwabenbasis. Es ist vorzuziehen, dass die Trennwand 21 aus einem Keramik enthaltenden Werkstoff besteht. Überdies ist es vorzuziehen, dass der Werkstoff der Trennwand 21 mindestens eine aus einer aus Siliciumcarbid, einem Silicium-Siliciumcarbid-Verbundwerkstoff, Cordierit, Mullit, Aluminiumoxid, Spinell, einem Siliciumcarbid-Cordierit-Verbundwerkstoff, Lithiumalumosilicat und Aluminiumtitanat bestehenden Gruppe ausgewählte Art von Keramik enthält. Die Form der Wabe 22 im Querschnitt orthogonal zu einer Richtung, in welcher sich die Wabe 22 der Bienenwabenstruktur 20 der Erfindung erstreckt, ist nicht besonders beschränkt. Zum Beispiel umfasst die Querschnittsform der Wabe 22 eine vieleckige Form wie eine dreieckige Form, eine viereckige Form und eine achteckige Form, eine Kreisform und eine elliptische Form. Ferner ist auch ein Aspekt, bei welchem mehrere dieser Formen kombiniert sind, vorzuziehen. Beispiele der äußeren Form der Bienenwabenstruktur 20 (der Form der gesamten Bienenwabenstruktur 20) sind nicht besonders beschränkt und können die Form eines Prismas, dessen Boden eine vieleckige Form hat, etwa eine Rundsäulenform, die Form einer elliptischen Säule und die Form eines viereckigen Prismas umfassen. Ferner kann die Bienenwabenstruktur 20 der Erfindung eine am äußersten Umfang angeordnete Umfangswand 23a enthalten. Ferner ist es vorzuziehen, dass die Umfangswand 23a eine während des Bildens monolithisch mit einem Bienenwaben-Formkörper gebildete, mit diesem eine Einheit bildende Wand ist. Ferner ist es auch vorzuziehen, dass die Umfangswand 23a eine klebemittelbeschichtete Wand ist, welche durch Schleifen des Umfangs des Bienenwaben-Formkörpers nach dem Formen, um den Umfang in einer vorbestimmten Form zu bilden, und Bilden der Umfangswand 23a mit einem Klebemittel oder dergleichen gebildet ist.
  • Wenn die äußere Form der Bienenwabenstruktur 20 der Erfindung eine Rundsäulenform ist, ist es vorzuziehen, dass mindestens die zweite Oberfläche 1b des ersten Heizungssubstrats 1 so rund ist, dass sie eine Form entlang der Außenwand 23 hat. Es ist vorzuziehen, dass die Form der Heizung 10 selbst rund ist wie in 10 gezeigt. Indessen ist die in 1 gezeigte Heizung 10 in Anbetracht dessen, dass sie auf einem zu erwärmenden rundsäulenförmigen Element vorgesehen ist, ebenfalls rund in der Form eines Bogens, so dass die zweite Oberfläche 1b der ersten Heizung 10 eine Form entlang der äußeren Form des zu erwärmenden rundsäulenförmigen Elements hat.
  • Ferner sind ringförmige Andrückelemente 31 an beiden Stirnseiten der Bienenwabenstruktur 20, auf welcher die Heizungen 10 vorgesehen sind, angeordnet, und ein Stützelement 32, welches entlang dem Äußeren der ersten Oberflächen 4a der Abdeckungssubstrate 4 der Heizungen 10 gebildet ist, ist wie in 10 gezeigt vorgesehen, so dass die Heizungen 10 an der Bienenwabenstruktur 20 befestigt sind. Ferner können die Elektrodenstäbe 5 mit einer Stromversorgung verbunden werden, da den Elektrodenstäben 5 der Heizungen 10 entsprechende Teile des Stützelements 32 geöffnet sind.
  • Darüber hinaus ist es vorzuziehen, dass ein Katalysator in die Trennwände 21 der Bienenwabenstruktur 20 imprägniert ist, auf welcher die Heizungen 10 der Erfindung vorgesehen sind und erwärmt werden. Ein Verfahren zum Imprägnieren einer Katalysatorkomponente ist nicht besonders beschränkt, und ein Katalysator kann gemäß einem Verfahren, welches bei einem Verfahren zum Herstellen eines nach Stand der Technik bekannten Bienenwaben-Katalysators verwendet wird, imprägniert werden. Zum Beispiel wenn ein Edelmetall wie Pt, Pd oder Rh als ein Katalysator für Kraftfahrzeugabgas imprägniert werden soll, kann das Edelmetall wie unten beschrieben imprägniert werden. Zuerst wird eine Bienenwabenbasis, welche einer Säurebehandlung und einer Wärmebehandlung unterzogen wurde, in den eine „Edelmetall-Katalysatorkomponente wie eine wässrige Lösung von Hexachloroplatinsäure” und eine „seltene Erde wie CeO2” enthaltende Schlämme aus γ-Aluminiumoxid eingetaucht. Dann ist es vorzuziehen, dass die überschüssige Schlämme der Bienenwabenbasis, welche mit der Schlämme beschichtet wurde, mittels Luft oder dergleichen entfernt wird und die Bienenwabenbasis getrocknet wird und als Bienenwaben-Katalysator verwendet wird. Nachdem die Bienenwabenbasis mit der Schlämme beschichtet wurde und überschüssige Schlämme mittels Luft oder dergleichen entfernt wurde, wird die Bienenwabenbasis bei einer Temperatur im Bereich von 500 bis 600°C geglüht (gebrannt) und kann sie dann als Bienenwaben-Katalysator verwendet werden. Zu Beispielen der Katalysatorkomponente können ein „Dreiwegekatalysator, welcher ein Edelmetall wie Pt, Pd und Rh als einen Grundstoff verwendet”, ein Oxidationskatalysator, ein Desodorierkatalysator und ein „Nichtedelmetallkatalysator wie Mn, Fe und Cu” zählen.
  • Da ein Abgasreinigungssystem, bei welchem ein Katalysator in die mit den Heizungen 10 der Erfindung versehene Bienenwabenstruktur 20 imprägniert ist, die gleichmäßige Erwärmung der Bienenwabenstruktur 20 aufrechterhalten kann, erreicht ein Katalysator eine Aktivierungstemperatur unmittelbar nach dem Starten eines Verbrennungsmotors und kühlt der Katalysator, nachdem er die Aktivierungstemperatur erreicht hat, kaum ab und kann er die katalytische Aktivität aufrechterhalten, auch wenn Abgas niedriger Temperatur einströmt.
  • (3) Verfahren zum Herstellen der Heizung
  • Hier wird ein Verfahren zum Herstellen der oben erwähnten Heizung 10 beschrieben. 11 ist eine Zeichnung, welche ein Verfahren zum Herstellen der Heizung 10 der Erfindung zeigt. Indessen zeigt 11 ein Verfahren zum Herstellen der Heizung 10, bei welchem das Abdeckungssubstrat 4 auf dem ersten Heizungssubstrat 1 angeordnet wird. Wie in 11 gezeigt, wird zuerst eine das erste Heizungssubstrat 1 bildende Grundschicht produziert. Eine Grundschicht, welche aus einer gewünschten Zusammensetzung (zum Beispiel Si3N4) gebildet ist, wird durch Banddrucken oder dergleichen gebildet und wird auf eine gewünschte Größe (zum Beispiel Breite 430 × Länge 180 × Dicke 0,4) zugeschnitten. Dann werden ein elektrischer Heizdraht 2 mit Parallelschaltungen und Elektroden 3 auf die Grundschicht aufgebracht und gedruckt, so dass sie eine gewünschte Dicke (zum Beispiel 20 bis 40 μm) haben, und werden diese getrocknet. Was das Drucken des elektrischen Heizdrahts 2 anbelangt, ist es vorzuziehen, dass eine Vielzahl von elektrischen Heizdrähten 2 auf eine große Grundschicht gedruckt wird. Dann wird eine das Abdeckungssubstrat 4 bildende Deckschicht produziert. Eine aus einer gewünschten Zusammensetzung (zum Beispiel Si3Na) bestehende Deckschicht wird durch Banddrucken oder dergleichen gebildet und wird auf eine gewünschte Größe zugeschnitten. Dann werden durch Ausstanzen oder dergleichen Anschlussherausführungs-Teile, aus welchen Anschlüsse der Elektroden 3 herausgeführt werden können, gebildet. Die Grundschicht und die Deckschicht werden aufeinandergestapelt und werden mittels eines Verfahrens wie Vakuumpressen (Heißpressen) miteinander verbunden. Dann werden die Grundschicht und die Deckschicht zugeschnitten und in die einzelnen verbundenen Heizungen 10 (für jeden elektrischen Heizdraht 2) getrennt und wird jede Heizung 10 entfettet und kalziniert. Demgemäß können in der Heizung 10 enthaltene organische Bestandteile entfernt werden und kann die Heizung 10 handhabbar gemacht werden. Dann wird die Heizung 10, welche entfettet und kalziniert wurde, dem Brennen unterzogen (zum Beispiel wird die Heizung 10 4 Stunden lang bei 180°C gebrannt). Danach werden die Elektrodenstäbe 5 mit dem Abdeckungssubstrat 4 verbunden, so dass die Heizung 10 produziert werden kann.
  • (Beispiele)
  • Im Folgenden wird die Erfindung auf der Grundlage von Beispielen ausführlicher beschrieben, aber die Erfindung ist nicht auf diese Beispiele beschränkt.
  • (Beispiele 1 bis 3 und Vergleichsbeispiel 1)
  • (Produktion der Heizung)
  • Heizungen 10 wurden produziert. Die Werkstoffe der ersten Heizungssubstrate 1 und der Abdeckungssubstrate 4 der Heizungen 10 in den Beispielen 1 bis 3 und in dem Vergleichsbeispiel 1 sind Si3N4. Beispiel 1 enthielt einen elektrischen Heizdraht 2, welcher eine Breite von 400 μm und eine Dicke von 20 μm hatte und auf einer ersten Oberfläche 1a des ersten Heizungssubstrats 1 mit einer Dicke im Bereich von 0,5 bis 1,0 mm in einer Parallelschaltung vorgesehen war. Indessen war Wolfram der Werkstoff des elektrischen Heizdrahts 2. Der elektrische Heizdraht 2 wurde mit einem Paar Elektroden 3 versehen. Das Abdeckungssubstrat 4 mit einer Dicke im Bereich von 0,5 bis 1 mm wurde auf der ersten Oberfläche 1a des mit dem elektrischen Heizdraht 2 und den Elektroden 3 versehenen ersten Heizungssubstrats 1 angeordnet, und Elektrodenstäbe 5 wurden gebildet. Die Breite der Heizung 10 aus Beispiel 1 betrug 30 mm, die Länge derselben betrug 90 mm, und die Dicke derselben betrug 2,0 mm.
  • Die Heizung 10 in Beispiel 2 enthielt einen elektrischen Heizdraht 2, welcher eine Breite von 400 μm und eine Dicke von 10 μm hatte und auf einer ersten Oberfläche 1a eines ersten Heizungssubstrats 1 mit einer Dicke im Bereich von 0,33 bis 0,67 mm in einer Parallelschaltung vorgesehen war. Indessen war Wolfram der Werkstoff des elektrischen Heizdrahts 2 und wurde der elektrische Heizdraht 2 mit einem Paar Elektroden 3 versehen. Ferner wurde ein zweites Heizungssubstrat 11 mit einer Dicke im Bereich von 0,33 bis 0,67 mm auf der ersten Oberfläche 1a des mit dem elektrischen Heizdraht 2 und den Elektroden 3 versehenen ersten Heizungssubstrats 1 vorgesehen. Ein elektrischer Heizdraht 12, dessen paralleles Muster, aus der Stapelrichtung gesehen, dem parallelen Muster des elektrischen Heizdrahts 2 des ersten Heizungssubstrats 1 entsprach, und die Elektroden 13 wurden auf der ersten Oberfläche 11a des zweiten Heizungssubstrats 11 vorgesehen. Dann wurde ein Abdeckungssubstrat 4 mit einer Dicke im Bereich von 0,33 bis 0,67 mm darauf angeordnet und wurden Elektrodenstäbe 5 gebildet. Die Breite der aufeinandergestapelten Heizung 10 in Beispiel 2 betrug 30 mm, die Länge derselben betrug 90 mm und die Dicke derselben betrug 2 mm.
  • Die Heizung 10 in Beispiel 3 wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 produziert, abgesehen davon, dass die Heizung 10 aus Beispiel 3 einen elektrischen Heizdraht 12 enthielt, welcher auf einer ersten Oberfläche 11a eines zweiten Heizungssubstrats 11 vorgesehen wurde, wobei dessen paralleles Muster und das parallele Muster des elektrischen Heizdrahts 2 des ersten Heizungssubstrats 1, aus der Stapelrichtung gesehen, voneinander abwichen (um „Abstand zwischen Zeilen der Parallelschaltung)/2” voneinander abwichen).
  • Die Heizung in Vergleichsbeispiel 1 wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 produziert, abgesehen davon, dass die Heizung in Vergleichsbeispiel 1 einen auf einer ersten Oberfläche 1a eines ersten Heizungssubstrats 1 in einer Reihenschaltung wie in 13 gezeigt vorgesehenen elektrischen Heizdraht 2 enthielt.
  • (Wärmeerzeugungs-Temperaturverteilungsprüfung der Heizung)
  • Die Temperatur jeder der Heizungen 10 der Beispiele 1 bis 3 und des Vergleichsbeispiels 1, welche man erhielt, wenn ein Teil des elektrischen Heizdrahts einer Zeile des Stromkreises, welcher in einem Teil, wo die Länge der Heizung 10 70 mm betrug (ein Abstand von einem Ende der Heizung 10 nahe der Einlass-Stirnseite einer Bienenwabenstruktur 20 70 mm betrug), vorgesehen war, unterbrochen war und eine Leistung von 1,0 kW eingespeist wurde, wurde gemessen. Indessen war in den Beispielen 2 und 3 nur der elektrische Heizdraht der Heizung 10 einer Schicht unterbrochen. Die Messergebnisse sind in einem Schaubild in 12 dargestellt.
  • Da Zeilen der anderen Stromkreise Strom fließen ließen und Wärme erzeugten, auch wenn ein Teil des elektrischen Heizdrahts 2 jeder der Heizungen 10 aus den Beispielen 1 bis 3 unterbrochen war, konnte eine Veränderung der Temperaturverteilung verringert werden wie in dem Schaubild in 12 gezeigt. Andererseits konnte, da der elektrische Heizdraht 2 der Heizung 10 aus Vergleichsbeispiel 1 eine Reihenschaltung wie in 14 gezeigt bildete, im gesamten elektrischen Heizdraht 2 kein Strom fließen, wenn ein Teil des elektrischen Heizdrahts 2 unterbrochen war. Aus diesem Grund konnte eine Funktion als die Heizung 10 nicht erfüllt werden.
  • (Bruchprüfung der Bienenwabenstruktur)
  • Dann wurde eine Bienenwabenstruktur 20 erwärmt und unter Verwendung der Heizungen 10 aus den Beispielen 1 bis 3 und Vergleichsbeispiel 1 geprüft. Eine Bienenwabenstruktur 20 mit der äußeren Form einer Rundsäule wie in 10 gezeigt wurde als die Bienenwabenstruktur 20 verwendet. Die Werkstoffe der Trennwand 21 und der Umfangswand 23a der Bienenwabenstruktur 20 waren ein Si-SiC-Verbundwerkstoff. Was die Größe der Bienenwabenstruktur 20 anbelangt, betrug ferner der Durchmesser der Bienenwabenstruktur 20 80 mm, betrug die Länge der Bienenwabenstruktur 20 in der Längsrichtung 100 mm, betrugen die Dicke der Trennwand 21 0,15 mm und die Dicke der Umfangswand 23a 0,3 mm. Ferner ist die Form der Wabe eine quadratische Form und betrug die Dichte der Waben 400 Waben/cm2.
  • Acht Heizungen 10 aus jedem der Beispiele 1 bis 3 und des Vergleichsbeispiels 1 waren mit einem Abstand von 5 mm zwischen jeder Heizung und jeder der beiden Stirnseiten der Bienenwabenstruktur 20 auf der Umfangswand 23a der Bienenwabenstruktur 20 angeordnet, und der gesamte Umfang der Bienenwabenstruktur 20 war mit den Heizungen 10 bedeckt. Ringförmige Andrückelemente 31 waren auf den Umfangswänden 23a beider Stirnseiten der Bienenwabenstruktur 20 (auf dem Abstand von 10 mm entsprechenden Teilen) angeordnet, und ein Stützelement 32 war auf dem unteren Teil der mit den Heizungen 10 bedeckten Bienenwabenstruktur 20 angeordnet. Eine Leistung von 1,0 kW wurde in die elektrischen Heizdrähte der acht Heizungen 10 gespeist, um die Bienenwabenstruktur 20 zu erwärmen, und in einem Zustand, in welchem ein Teil des elektrischen Heizdrahts 2 einer Zeile des Stromkreises, welcher in einem Teil, wo die Länge einer der acht Heizungen 10 70 mm betrug (ein Abstand von einem Ende der Heizung 10 nahe der Einlass-Stirnseite der Bienenwabenstruktur 20 70 mm betrug), vorgesehen war, unterbrochen war, wurde eine Bruchprüfung durchgeführt. Indessen war in den Beispielen 2 und 3 nur der elektrische Heizdraht der Heizung 10 einer Schicht unterbrochen. Diese Bruchprüfung wurde für jedes Beispiel fünfmal durchgeführt. Die Bienenwabenstruktur wurde für jede Prüfung gewechselt.
  • Die mit den Heizungen 10 aus Beispiel 1 versehene Bienenwabenstruktur 20 zerbrach nur in einer Prüfung von den fünf Prüfungen. Die mit den Heizungen 10 aus jedem der Beispiele 2 und 3 versehene Bienenwabenstruktur 20 zerbrach in allen fünf Prüfungen nicht. Andererseits zerbrach die mit den Heizungen 10 aus Vergleichsbeispiel 1 versehene Bienenwabenstruktur 20 in allen fünf Prüfungen.
  • Demgemäß konnten die Beispiele 1 bis 3 als die Heizung 10 der Erfindung einen Bruch der Bienenwabenstruktur 20 verhindern. Andererseits konnte ein Bruch der Bienenwabenstruktur 20 in Vergleichsbeispiel 1 als der den eine Reihenschaltung bildenden elektrischen Heizdraht 2 enthaltenden Heizung 10 nicht verhindert werden.
  • Wenn die Heizungen der Erfindung auf einer Bienenwabenstruktur angebracht sind, kann die Bienenwabenstruktur angemessen für die Behandlung von Abgas eines Ottomotors, eines Dieselmotors, einer Verbrennungsvorrichtung und dergleichen verwendet werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    erstes Heizungssubstrat
    1a
    erste Oberfläche (des ersten Heizungssubstrats)
    1b
    zweite Oberfläche (des ersten Heizungssubstrats)
    2
    elektrischer Heizdraht (auf dem ersten Heizungssubstrat angebracht)
    3
    Elektrode (auf dem ersten Heizungssubstrat angebracht)
    4
    Abdeckungssubstrat
    4a
    erste Oberfläche (des Abdeckungssubstrats)
    4b
    zweite Oberfläche (des Abdeckungssubstrats)
    5
    Elektrodenstab
    7
    erster Substratsatz
    10
    Heizung
    11
    zweites Heizungssubstrat
    11a
    erste Oberfläche (des zweiten Heizungssubstrats)
    11b
    zweite Oberfläche (des zweiten Heizungssubstrats)
    12
    elektrischer Heizdraht (auf dem zweiten Heizungssubstrat angebracht)
    13
    Elektrode (auf dem zweiten Heizungssubstrat angebracht)
    14
    Abdeckungssubstrat (des zweiten Substratsatzes)
    14a
    erste Oberfläche (des Abdeckungssubstrats des zweiten Substratsatzes)
    14b
    zweite Oberfläche (des Abdeckungssubstrats des zweiten Substratsatzes)
    17
    zweiter Substratsatz
    20
    Bienenwabenstruktur
    21
    Trennwand
    22
    Wabe
    23
    Außenwand
    23a
    Umfangswand
    26
    erste Stirnseite
    27
    zweite Stirnseite
    31
    Andrückelement
    32
    Halteelement
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2016-063134 [0001]
    • JP 2010-229976 [0006]
    • JP 2012-241548 [0006]

Claims (11)

  1. Heizung, enthaltend: ein plattenartiges erstes Heizungssubstrat; einen elektrischen Heizdraht, welcher auf einer ersten Oberfläche des ersten Heizungssubstrats in einer Parallelschaltung vorgesehen ist; Elektroden, welche mit dem elektrischen Heizdraht verbunden sind, um in dem elektrischen Heizdraht Strom fließen zu lassen; und ein plattenartiges Abdeckungssubstrat, welches die erste Oberfläche des ersten Heizungssubstrats, den elektrischen Heizdraht und die Elektroden mit einer zweiten Oberfläche des Abdeckungssubstrats bedeckt, wobei der elektrische Heizdraht Wärme erzeugt, so dass die Wärmemenge geliefert wird.
  2. Heizung nach Anspruch 1, wobei das erste Heizungssubstrat und/oder das Abdeckungssubstrat Si3N4 oder Al2O3 enthalten.
  3. Heizung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der elektrische Heizdraht mindestens eine aus einer aus WC, TiN, TaC, ZrN, MOSi2, Pt, Ru und W bestehenden Gruppe ausgewählte Art von Metall enthält.
  4. Heizung nach Anspruch 3, wobei das erste Heizungssubstrat und/oder das Abdeckungssubstrat Si3N4 enthalten, der elektrische Heizdraht das Metall und Si3N4 enthält und der spezifische Durchgangswiderstand des elektrischen Heizdrahts im Bereich von 4,0 × 10–5 bis 2,0 × 10–4 Ωcm liegt.
  5. Heizung nach Anspruch 3 oder 4, wobei das erste Heizungssubstrat und/oder das Abdeckungssubstrat Si3N4 enthalten, der elektrische Heizdraht das Metall und Si3N4 enthält und der Wärmeausdehnungskoeffizient des elektrischen Heizdrahts im Bereich von 3,1 bis 7,1 ppm/K liegt.
  6. Heizung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das erste Heizungssubstrat, der auf dem ersten Heizungssubstrat vorgesehene elektrische Heizdraht und die Elektroden einen ersten Substratsatz bilden, ein oder mehrere Substratsätze, von welchen jeder der gleiche wie der erste Substratsatz ist, auf den ersten Substratsatz gestapelt sind und das Abdeckungssubstrat auf den Substratsätzen vorgesehen ist oder das erste Heizungssubstrat, der auf dem ersten Heizungssubstrat vorgesehene elektrische Heizdraht, die Elektroden und das Abdeckungssubstrat einen ersten Substratsatz bilden und die ersten Substratsätze aufeinandergestapelt sind.
  7. Heizung nach Anspruch 6, wobei eine Position eines parallelen Musters der Parallelschaltung des elektrischen Heizdrahts des auf dem ersten Substratsatz vorgesehenen Substratsatzes, aus einer Stapelrichtung gesehen, einer Position eines parallelen Musters eines auf dem ersten Heizungssubstrat vorgesehenen elektrischen Heizdrahts eines Substratsatzes entspricht.
  8. Heizung nach Anspruch 6, wobei Positionen paralleler Muster der Parallelschaltungen der elektrischen Heizdrähte der jeweiligen Substratsätze, aus einer Stapelrichtung gesehen, voneinander abweichen.
  9. Heizung nach Anspruch 8, wobei die parallelen Muster der Parallelschaltungen der elektrischen Heizdrähte der jeweiligen Substratsätze, aus der Stapelrichtung gesehen, um „(Abstand zwischen Zeilen der Parallelschaltung)/(Anzahl aufeinandergestapelter Substratsätze)” voneinander abweichen.
  10. Bienenwabenstruktur, enthaltend die Heizung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Bienenwabenstruktur enthält: eine Bienenwabenstruktur, welche eine Vielzahl einen Kanal für ein Fluid bildender und sich von einer ersten Stirnseite zu einer zweiten Stirnseite erstreckender Waben definierende Trennwände enthält; und mindestens eine Heizung, welche so angebracht ist, dass sie eine Außenwand der Bienenwabenstruktur umgibt.
  11. Bienenwabenstruktur nach Anspruch 10, wobei ein Katalysator in die Trennwände der Bienenwabenstruktur imprägniert ist.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015119763A1 (de) * 2015-11-16 2017-05-18 Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg Infrarotstrahler
JP2020081922A (ja) * 2018-11-16 2020-06-04 日本碍子株式会社 電気加熱型触媒用担体及び排ガス浄化装置
WO2020145050A1 (ja) 2019-01-09 2020-07-16 マレリ株式会社 排気ガス処理装置
US20210301702A1 (en) * 2020-03-31 2021-09-30 Johnson Matthey Public Limited Company Exhaust gas joule heater

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010229976A (ja) 2009-03-30 2010-10-14 Ngk Insulators Ltd 通電発熱用ハニカム体及びその製造方法
JP2012241548A (ja) 2011-05-16 2012-12-10 Hitachi Constr Mach Co Ltd 排気浄化装置
JP2016063134A (ja) 2014-09-19 2016-04-25 株式会社ダイヘン 負荷時タップ切換器用切換スイッチ

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3748439A (en) * 1971-12-27 1973-07-24 Texas Instruments Inc Heating apparatus
JPS5952324B2 (ja) 1978-02-15 1984-12-19 日本特殊陶業株式会社 グロ−プラグ用セラミツクヒ−タ−
JPS567297U (de) * 1980-02-21 1981-01-22
JPS607093A (ja) * 1983-06-23 1985-01-14 チツソエンジニアリング株式会社 並直列回路よりなる電気発熱テ−プ
DE3645397B4 (de) 1985-08-23 2005-08-18 NGK Spark Plug Co., Ltd., Nagoya Elektrisches Heizelement
JPS6244971A (ja) 1985-08-23 1987-02-26 日本特殊陶業株式会社 セラミツク基板ヒ−タ−
US4849611A (en) * 1985-12-16 1989-07-18 Raychem Corporation Self-regulating heater employing reactive components
JP3040510B2 (ja) * 1991-03-06 2000-05-15 日本碍子株式会社 ハニカムヒーター
JP2959595B2 (ja) * 1991-08-09 1999-10-06 株式会社デンソー 微粒子浄化フィルタ装置
JP3142717B2 (ja) * 1994-06-16 2001-03-07 日本碍子株式会社 ヒーターユニット及び触媒コンバーター
JPH09192453A (ja) * 1996-01-19 1997-07-29 Ngk Insulators Ltd 触媒コンバーター
US6037574A (en) * 1997-11-06 2000-03-14 Watlow Electric Manufacturing Quartz substrate heater
JP3515900B2 (ja) * 1998-05-06 2004-04-05 京セラ株式会社 セラミックヒータ
WO2002009171A1 (fr) * 2000-07-25 2002-01-31 Ibiden Co., Ltd. Substrat ceramique pour appareil de fabrication/inspection de semi-conducteurs, element chauffant en ceramique, dispositif de retenue electrostatique sans attache et substrat pour testeur de tranches
JP4328003B2 (ja) * 2000-10-19 2009-09-09 日本碍子株式会社 セラミックヒーター
US7947933B2 (en) * 2003-11-25 2011-05-24 Kyocera Corporation Ceramic heater and method for manufacture thereof
EP1612486B1 (de) 2004-06-29 2015-05-20 Ngk Spark Plug Co., Ltd Glühkerze
US20060267614A1 (en) * 2005-05-24 2006-11-30 Youn-Seob Lee Ceramic heater
US20070251938A1 (en) * 2006-04-26 2007-11-01 Watlow Electric Manufacturing Company Ceramic heater and method of securing a thermocouple thereto
DE102008007664A1 (de) 2008-02-06 2009-08-13 Robert Bosch Gmbh Keramisches Heizelement
WO2009134052A2 (ko) 2008-04-28 2009-11-05 주식회사 에이엠오 스트립형 면상발열체를 이용한 제상히터 및 그 제조방법과 이를 이용한 제상장치
JP5347372B2 (ja) * 2008-08-19 2013-11-20 いすゞ自動車株式会社 排気ガス浄化システム及び排気ガス浄化方法
KR102066556B1 (ko) * 2012-08-31 2020-01-15 가부시키가이샤 미스즈 코우쿄우 히터와 그것을 구비하는 정착 장치, 화상 형성 장치 및 가열 장치
JP2014190190A (ja) 2013-03-26 2014-10-06 Ibiden Co Ltd 排ガス浄化装置用の保持シール材、保持シール材の製造方法、排ガス浄化装置、及び、排ガス浄化装置の製造方法
JP2014190191A (ja) * 2013-03-26 2014-10-06 Ibiden Co Ltd 排ガス浄化装置用の保持シール材、該保持シール材の製造方法、排ガス浄化装置、及び、排ガス浄化装置の製造方法
JP5983495B2 (ja) 2013-03-28 2016-08-31 株式会社デンソー 輻射ヒータ装置
WO2016007462A1 (en) * 2014-07-08 2016-01-14 Watlow Electric Manufacturing Company Bonded assembly with integrated temperature sensing in bond layer

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010229976A (ja) 2009-03-30 2010-10-14 Ngk Insulators Ltd 通電発熱用ハニカム体及びその製造方法
JP2012241548A (ja) 2011-05-16 2012-12-10 Hitachi Constr Mach Co Ltd 排気浄化装置
JP2016063134A (ja) 2014-09-19 2016-04-25 株式会社ダイヘン 負荷時タップ切換器用切換スイッチ

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Publication number Publication date
JP2017182890A (ja) 2017-10-05
US10301992B2 (en) 2019-05-28
US20170276047A1 (en) 2017-09-28
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