JP2024517217A - スロット端部におけるホットスポットを減じるための機能部を有した蛇行ヒータ - Google Patents
スロット端部におけるホットスポットを減じるための機能部を有した蛇行ヒータ Download PDFInfo
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Abstract
ヒータ本体は、外周面を含んでいる。複数のスロットが、外周面から延在していて、ヒータ本体内で終端している。隣接するスロット対の間には、複数のコアセグメントが画定されている。スロットの各終端部の周囲には複数の屈曲領域が配置されている。隣接するコアセグメントの各対は、屈曲領域のうちの対応するものによって接続されている。屈曲領域のそれぞれには補助導電性機能部が位置している。複数のスロットは、コアセグメントおよび屈曲領域の導電性材料を通ってヒータ本体にわたって延在する蛇行した電流伝達経路を形成するために、隣接するコアセグメントの各対を互いに電気的に分離している。補助導電性機能部のそれぞれは、導電性材料単独の場合と比較して、屈曲領域におけるヒータ本体の電気抵抗を局所的に減じている。
Description
本願は、２０２１年５月３日に出願された米国仮特許出願第６３／１８３５７３号の優先権の利益を主張する、米国特許法第１１９条のもと、２０２１年１１月３０日に出願されたインド特許出願第２０２１１１０５５３２８号の優先権の利益を主張する、米国特許法第１１９条のもと、２０２２年３月１３日に出願された米国仮特許出願第６３／３１９３７４号の優先権の利益を主張し、その内容が依拠され、その内容全体を参照により本明細書に援用するものとする。
本開示は、ヒータアセンブリであって、ハニカム体、特に、ハニカム体内に延在するスロットによって画定された蛇行する電流伝達経路を有するハニカム体を備えるヒータアセンブリ、およびこのようなヒータアセンブリを備えた排気後処理システムに関する。
内燃機関、例えば、自動車または他の車両の内燃機関に連結された排気後処理システムなどの汚染削減システムは、システムの動作を支援するために補助熱を提供するヒータアセンブリを含んでいてよい。例えば、触媒コンバータ、または他の触媒を含む後処理構成要素で使用される触媒材料は、触媒反応を開始するために最低限の温度を必要とする場合があり、これは、触媒ライトオフとも呼ばれる。
内燃機関の場合、排気流自体から熱を供給することもできるが、最初にエンジンをかけるときはそのたびに、排気温度が十分に上昇するまである程度の時間がかかることがあり、これはエンジンのコールドスタートとも呼ばれる。システムが、排気流に関しては、数秒以内に触媒をライトオフ温度まで加熱するように配置されているとしても、コールドスタート後のこれら最初の数秒間は、エンジンのエミッション全体に大きく関わる可能性があり、エンジンのエミッションの大部分を成す場合さえある。したがって、ヒータアセンブリによって提供される補助熱は、触媒のライトオフ温度が達成されるまでにかかる時間を大幅に短縮することができ、これにより、特にコールドスタート事象後のエミッションが削減される。
本明細書には、例えば、排気後処理アセンブリのためのヒータ本体が開示されている。実施形態では、ヒータ本体は、外周面と；それぞれ外周面から延在し、ヒータ本体内の終端部で終端する複数のスロットと、導電性材料から成る複数のコアセグメントであって、異なる隣接するスロット対の間にそれぞれ画定されているコアセグメントと；導電性材料から成る複数の屈曲領域であって、屈曲領域のそれぞれは、スロットの終端部のうちのそれぞれ１つの周囲に配置されていて、隣接するコアセグメントの各対は、屈曲領域のうちの対応する屈曲領域によって接続されている、屈曲領域と；終端部のうちのそれぞれ１つに近接する屈曲領域のそれぞれに配置された補助導電性機能部と；を有しており、この場合、複数のスロットは、コアセグメントおよび屈曲領域の導電性材料を通ってヒータ本体にわたって延在する蛇行した電流伝達経路を形成するために、隣接するコアセグメントの各対を互いに電気的に分離しており、補助導電性機能部のそれぞれは、導電性材料単独の場合と比較して、屈曲領域におけるヒータ本体の電気抵抗を局所的に減じている。
実施形態では、各補助導電性機能部は、スロットの終端部に、フィレット加工されたまたは丸み付けされた角を有している。
実施形態では、導電性材料は、ヒータ本体を軸線方向に貫通する複数の流路を形成する、発泡体、格子として成形されている、または織り合わされた繊維、フィラメントもしくはワイヤから成る。
実施形態では、導電性材料は、ハニカム設計の複数のセルを画定する壁の交差するアレイとして成形されている。
実施形態では、各補助導電性機能部は、補足的な導電性材料で完全に充填された、屈曲領域における１つ以上のセルを含んでいる。
実施形態では、各補助導電性機能部は、補足的な導電性材料で少なくとも部分的に充填された、屈曲領域における１つ以上のセルを含んでいる。
実施形態では、各補助導電性機能部は、補足的な導電性材料の連続的なストリップを含んでいる。
実施形態では、ストリップは、複数の楔状部を含み、各楔状部は、セルのうちの対応するセルを部分的に充填している。
実施形態では、楔状部は、線形の傾斜面を有している。
実施形態では、楔状部は、非線形の傾斜面を有して波形に形成されている。
実施形態では、楔状部は、各セルを横断する幅において、セル幅の０％～２５％の最小寸法から、セル幅の２５％～１００％の最大寸法まで増大する。
実施形態では、各補助導電性機能部は、交差する壁よりも厚い、厚くされた壁の連続的なストリップを含んでいる。
実施形態では、厚くされた壁は、屈曲領域から各コアセグメントに向かって延在する複数のアームを含む。
実施形態では、各補助導電性機能部は、スロットの終端部の境界を成す、厚くされた境界壁を含んでいる。
実施形態では、各補助導電性機能部は、少なくとも部分的にスロットの長さに沿って延在している。
実施形態では、各補助導電性機能部は、少なくとも部分的にスロットの長さに沿って、スロットの対向する両側で延在している。
実施形態では、少なくとも部分的にスロットの長さに沿って延在する各補助導電性機能部の少なくとも一部は、スロットから離隔されてもいる。
実施形態では、導電性材料は、ハニカム設計の複数のセルを画定する壁の交差するアレイとして成形されていて、各補助導電性機能部の一部は、少なくとも１つのセル幅分、スロットから離隔されている。
実施形態では、補助導電性機能部は、複数のコアセグメントのうちの第１のコアセグメントから、屈曲領域を通って、複数のコアセグメントのうちの第２のコアセグメントへと連続的に延在している。
実施形態では、ヒータアセンブリが、蛇行路の両端部における電極対に連結されている、前述の段落のうちのいずれか１つに記載のヒータ本体を備えている。
実施形態では、排気後処理アセンブリが、すぐ前の段落のヒータアセンブリと、共通のハウジングまたは配管に接続された後処理構成要素とを備えている。
実施形態では、後処理構成要素は、多孔質のセラミックハニカム体を備えている。
実施形態では、ヒータ本体、後処理構成要素、またはこれら両方は、触媒材料を含む。
前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は、いずれも例示的なものに過ぎず、特許請求される主題の性質および特徴を理解するための概要または枠組みを提供することを意図しているということを理解されたい。添付の図面は、さらなる理解を提供するために含まれており、本明細書の一部に組み込まれておりかつ本明細書の一部を構成する。図面は、１つ以上の実施形態を例示し、説明と共に、様々な実施形態の原理および動作を説明するのに役立つ。
次に、添付の図面に示した例示的な実施形態を詳細に説明する。同じまたは同様の部分を参照するためには、図面全体にわたり可能な限り同じ参照番号を用いる。図中の構成要素は必ずしも縮尺通りではなく、代わりに例示的な実施形態の原理を説明することに重点が置かれている。
範囲の終端点を含む数値は、本明細書では、「約」、「おおよそ」などの用語が付与される近似値として表すことができる。このような場合には、別の実施形態が、特定の数値を含む。数値が近似値として表されるか否かにかかわらず、２つの実施形態、すなわち、近似値として表されているものと、近似値として表されていない別のものとが本開示に含まれる。さらに、各範囲の終端点は、他の終端点と関連して、あるいは他の終端点とは独立して、両方で有意であることが理解される。
当業者および本開示を作成または使用する者は、本開示の改変を思いつくであろう。したがって、図面に示され、本明細書に記載された実施形態は、単に例示を目的としたものであり、均等論を含む特許法の原則に従って解釈されるように、以下の特許請求の範囲によって定義される本開示の範囲を限定することを意図するものではないことが理解される。
本明細書で使用する場合、「約」という用語は、量、サイズ、配合、パラメータ、ならびにその他の量および特性が正確ではなく、正確である必要はなく、近似および／またはより大きくても、もしくはより小さくてもよく、所望であれば、公差、換算係数、四捨五入、測定誤差等、および当業者に公知のその他のファクタを反映していることを意味する。値または範囲の終端点の記述において「約」という用語が使用される場合、本開示は、言及された特定の値または終端点も含むものであると理解されたい。
本明細書で使用される方向を示す用語、例えば、上へ、下へ、右、左、前、後、上部、下部は、図示した図を参照してのみ記載され、絶対的な方向を意味しようとするものではない。本明細書で使用される「半径方向」という用語は、半径方向という用語が使用される構成部材または特徴の形状にかかわらず、その形状の中心点（例えば、図２における中心軸Ｃ参照）から形状の外周面へまたは形状の外周面に向かって延びる、示された軸線方向に対して垂直な方向を指す。同様に、本明細書で使用するとき、「直径」という用語は、円形に限定されず、その代わりに、構成部材の形状の中心点（中心軸）を通る、その構成部材の最長寸法を指す。例えば、正方形の構成部材の半径方向距離は、中心点（中心軸）から正方形の壁の１つとの交点までの直線距離として測定可能であり、正方形の直径は、正方形を斜めに横切る最長寸法を指す。用語「断面幅」または「断面寸法」は、軸線方向に対して垂直なこれらの方向を指すために使用されてもよい。
自動車排気後処理システムまたは他の汚染削減システムなどの流体処理システムは、例えば、触媒含有システムの場合に、より速い触媒ライトオフを行うなど、操作を容易にするために、補助熱源を備えることができる。例えば、熱は、（例えば、触媒材料に熱を伝達するように配置されている）電気ヒータまたは電気的に加熱される触媒基材（例えば、触媒材料を担持している導電性基材）によって供給することができる。例えば、ヒータを触媒基材の上流に配置し、排気の流れ（または補助空気流）に熱を供給し、次いでこの排気の流れが触媒を加熱することによって、触媒を加熱することができる。ガソリン車両、ディーゼル車両および／またはハイブリッド車両におけるエミッションを低減するために、補助熱を使用する後処理システムを提供して、対応するエンジンの運転中、特にエンジンのコールドスタート後に、触媒の迅速なかつ一貫したライトオフを保証することを支援することができる。
ここで図１を参照すると、例えば自動車の排気システムの一部として配置可能な、流体処理アセンブリ１０が示されている。流体処理アセンブリ１０は、金属または適切な材料から概ね管状（例えば中空管）に形成されたような、外側ハウジング１２（代替的に「缶」と称されることもある）を含む。外側ハウジング１２は、例えば、内燃機関の排気マニホールドと流体連通して接続することができる入口１４と、例えば、自動車のテールパイプと流体連通して接続することができる出口１６とを有する。
エンジンからの排気またはその他の流体流（本明細書では一般に「排気」と呼ばれる処理されるべき流体流）は、排気がアセンブリ１０を通って入口１４から出口１６へと流されるとき、処理することができる（例えば１つ以上の汚染物質が除去または低減される）。この目的のために、アセンブリ１０は、入口１４と出口１６との間に配置されたヒータアセンブリ１８および後処理構成要素２０をさらに含む。例えば、後処理構成要素２０は、触媒担持基材、パティキュレートフィルタまたは触媒担持パティキュレートフィルタであってよい。例えば、触媒基材およびパティキュレートフィルタは、本体を通って軸線方向（排気流の方向および／または本体の端面に対して垂直）に延びる複数の流体流路またはチャネルを形成する壁の配列を有する多孔質セラミックハニカム体を含むことができる。
本明細書で詳細に説明するように、ヒータアセンブリ１８は、例えばヒータアセンブリ１８および／または後処理構成要素２０の壁内または壁上に配置された触媒材料のライトオフの開始を迅速に行うことにより、後処理構成要素２０の機能を促進するための補助熱を供給する抵抗ヒータであってよい。例えば、ヒータアセンブリ１８は、電極２２を備えることができ、または電極２２に他の形式で接続することができる。電極２２は、ヒータアセンブリ１８を電源、例えば車両バッテリに接続するためにハウジング１２を貫通して延在するように配置されていてよい。図１に示されたように、電極２２は、ハウジング１２を半径方向で貫通して延在することができる。しかしながら、電極２２は、代替的に、軸線方向でハウジング１２を貫通して延在することもでき、かつ／または一方の電極は半径方向に、他方の電極は軸線方向に延在することもできる。このようにして、ヒータアセンブリ１８は、ヒータアセンブリ１８を電源に接続し、ヒータアセンブリ１８の壁に電流を流すために対応する電圧を印加することにより、ジュール加熱によって熱を発生させるように構成することができる。電極２２は、ヒータアセンブリ１８の互いに反対側に（例えば、ヒータアセンブリ１８の外部に関して１８０°離隔して）配置されるように図１に示されているが、別の位置または角度で配置することもできる。
図１に示したような本明細書に開示された実施形態では、ヒータアセンブリ１８は、排気流の温度を上昇させ、かつ／または後処理構成要素２０に直接的な加熱を提供するために、後処理構成要素２０の（排気流の方向に対して相対的に）上流に位置決めされている。このことは、ひいては、排気流が後処理構成要素２０を通流するときに、後処理構成要素２０によって担持される触媒材料の温度などの、後処理構成要素２０の温度を上昇させる。いくつかの実施形態では、ヒータアセンブリ１８および後処理構成要素２０は、ヒータアセンブリ１８の本体に触媒を直接担持させることによって、効果的に組み合わせて単一の装置とすることができる。触媒材料の加熱に有用なこのような構成は、電気加熱触媒、またはＥＨＣと呼ぶことができる。
車両排気システムは、（例えば、入口１４とエンジン排気マニホールドとの間に延びる）入口１４および（例えば、出口１６からテールパイプまで延びる）出口１６においてアセンブリ１０に付加的な長さの配管（図示せず）を接続することによって形成することができる。車両毎に異なる排気システムの設計または構成に応じて、配管の様々な構成要素および／または長さは、排気システムを通る流路に沿った異なる位置において異なる直径を有することができる。
ヒータアセンブリ１８および後処理構成要素２０は、任意の適切な形式でハウジング１２内に所定の位置に保持、支持および／または収容することができる。例えば、ヒータアセンブリ１８の本体を所定の位置に保持することができ、１つ以上の保持装置２４、例えば保持リングを介して支持することができる。後処理構成要素２０を、類似の保持装置によって支持することができ、かつ／または無機繊維マットのようなマット２６によって支持することができ、このマットは、動作中に後処理構成要素２０に加えられる振動または熱膨張力などから後処理構成要素を保護することを支援する。
ここで図２～図３を参照すると、ヒータアセンブリ１８の１つの実施形態が示されている。本明細書における開示と一致して、本明細書に図示および／または記載された実施形態は、アセンブリ１０におけるヒータアセンブリ１８として使用することができるか、またはアセンブリ１０においてヒータアセンブリ１８に組み込むことができ、本明細書に図示または記載された実施形態の特徴の組合せを、アセンブリ１０におけるヒータアセンブリ１８のために共に使用することができる。
本明細書でさらに説明するように、ヒータアセンブリ１８は、一対の電極（例えば図２～図３には示されていない電極２２）の間を蛇行する電流伝達経路（または単に「蛇行路」）において延在する導電性材料から成るヒータ本体３０を備える。ヒータ本体３０のための蛇行路の一部は、図２における破線および参照符号３２によって識別される。本明細書でさらに説明するように、本体３０のための蛇行路３２は、本体３０の外周面３６から本体３０内に延びる複数のスロット３４により生じる。
ヒータ本体３０の蛇行路３２に沿った電流の流れは、蛇行路３２の両端における電極２２（図２には示さず）などの電極を介して達成することができる。電極または電極の一部は、ヒータ本体３０と一体に形成することができ、または例えば対応する電極取り付け部位３８に、機械的な締結または溶接などによって別個に取り付けることができる。このようにして、両端に固定された電極を介して、本体３０を通る蛇行路３２に沿って電気的接続を確立することができる。例えば、ハニカム体３０の特性、例えば、ハニカム体３０の寸法、蛇行路３２の長さ、蛇行路に沿った単位長さあたりの電流の流れに利用できるヒータ本体３０の導電性材料の面積、および／またはハニカム体３０の材料の抵抗率などは、電流がヒータ本体３０の材料を通過する際に、抵抗加熱によって熱を発生させるために電極２２に印加すべき目標電圧または選択された電圧に関して設定することができる。
実施形態では、ヒータ本体３０は、触媒ライトオフに適した温度、例えば約７００℃～１０００℃に達するように、選択された電圧（例えば車両のバッテリからヒータアセンブリ１８によって使用可能な電圧）に関して配置されているが、ヒータアセンブリ１８の用途および／またはヒータ本体３０のために選択された材料の熱機械的特性に基づき、その他の温度が目標とされてもよい。実施形態では、ヒータ本体の材料は、金属または金属合金を含む。例えば、様々な金属合金が、それらの熱機械的、耐環境性、および電気的特性に起因して、抵抗加熱素子における使用に特に有利である。実施形態では、金属は、ニッケル、クロム、鉄、および／またはアルミニウムのうちの１種以上を含む合金、例えばニッケル－クロム合金または鉄－クロム－アルミニウム合金を含むが、抵抗ヒータにおける使用または抵抗ヒータとしての使用に適したその他の材料を使用することもできる。しかしながら、これらの材料は金属を含むので、これらの材料は一般にかなり高い導電率を有する。有利には、本明細書に記載された前後に横切る蛇行した設計により、ヒータ本体のための電流伝達経路長を、ヒータ本体の直径より何倍も長くすることができ、これにより、ヒータ本体に対するコンパクトなサイズを維持しながら、電極間のヒータ本体３０の全抵抗を、十分な温度に達するために十分高くさせることができる。
例示された実施形態では、本体３０は、本体３０を通って軸線方向に延びる複数のチャネル（流体流路）を形成する、交差する壁４０（例えば、図３Ａ～図３Ｂ参照）のアレイまたはマトリックスを含み、したがって、本体３０は、ハニカム体と呼ばれてもよいタイプのものである。チャネルは、流体が本体３０を通流できるようにする流路（例えば、排気流体の流れ）を提供する一方、交差する壁４０は、電圧が本体３０に印加されたときに熱を発生させる抵抗素子として機能し、また流体流との熱交換のための表面積を提供する。流れチャネルを画定するように一緒に包囲される壁の各セクションは、本明細書においてセル４２と呼ばれてもよい。したがって、図２および図３において、壁４０のアレイは、正方形のセル４２の対応するアレイを画定し、セル４２は共に、本体３０のためのハニカム設計を作り出す。しかしながら、壁４０は、六角形、三角形またはその他の多角形などの任意の他の所望の断面形状（軸線方向に対して垂直方向の形状）を有するセル４２を形成するための他のパターンで配置することもできる。
さらに、規則的なかつ／または繰り返しの幾何学的形状を有するセルおよびチャネルの代わりに、本体３０は、不規則な形状およびサイズの開口および／または蛇行した流路、例えば不規則に相互接続された多孔質構造を有することができる。例えば、実施形態では、本体３０は、導電性材料の格子、発泡体または織り合わされた繊維、ワイヤまたはフィラメント（または他の細長い繊維状またはワイヤ状の要素）を含み、この場合、本体３０を通る流路は、格子構造、発泡状構造における孔、空隙、開口または隙間によって、かつ／または導電性材料の織り合わされた繊維または繊維状の要素間に、不規則に形成されている。したがって、ハニカム、格子、発泡体および織り合わされた繊維またはワイヤの設計はすべて、流体が本体を通って軸線方向に流れることを可能にする流路を有し、他方では、導電性材料が、熱を発生させる抵抗加熱素子として機能すると同時に、ヒータを通る流体（例えば排気ガス）の流れによる熱伝達のための表面積を提供するという点で類似している。実施形態では、本体３０は、付加製造、導電性材料のシートのスタンピングまたは穿孔、メッシュ、マットまたはスクリーンへのワイヤ、繊維またはフィラメントの織り込み、導電性材料の発泡、または他の適切なプロセスによって形成することができる。したがって、ヒータ本体３０がハニカム構造、格子構造、発泡構造、多孔質構造または織り合わせ構造を含むかどうかにかかわらず、ハニカム体３０は、流体流と、流路を形成する導電性材料との間の熱伝達を可能にする、この本体を軸線方向に貫通する複数の流路を含む。
上述したように、本体３０は、本体３０の所定の位置において導電性を遮断するために、ヒータ本体３０に分離部、例えばギャップを形成するスロット３４を有する。例えば、スロット３４は、本体３０の部分を互いから、確実に遮断し、分離し、またはその他の形式で電気的に絶縁し、これにより、電流を、これらの分離された部分の周囲に指定された蛇行路３２に強制的に流す。例えば、スロット３４は、エアギャップであってもよいし、電気絶縁材料で充填されていてもよい。各スロット３４は、スロット３４が本体３０の外周面３６と交差する開放端部４４と、スロット３４がヒータ本体３０内で終端する終端部４６とを有する。
図２に示したように、スロット３４は、本体３０の互いに反対の側から交互に本体３０を横切って延びており、これにより、本体３０（例えば、交差する壁４０）の材料は、それ自体折り返されて、本体３０を複数回横切る蛇行したパターンで互いに接続されている。
さらに、図３に示したように、スロット３４は、幅Ｗと、開放端部４４から終端部４６まで延びる長さＬとを有する（長さＬの一部のみが示されている）。スロット３４は、外周面３６が湾曲しているので、小さな範囲の間隔を越えて外周面と交差するので、必要に応じて、各スロット３４の長さＬは、例えば、例示した実施形態のように、終端部４６と開放端部４４との間の各スロット３４の最長の寸法として規定することができる。長さＬおよび／または幅Ｗは、異なるスロット３４について変化していてよい。結果として、電極２２間で、本体３０の材料を通して伝達される電流は、蛇行路３２に沿うように強制的に流れる。スロット３４の数および長さ、角度、幅、その他の寸法は、蛇行路の形状および／または寸法を画定するために設定されてよいので、蛇行路の形状および設計は、図示されたものに限定されない。
ヒータ本体３０が、壁４０の交差するアレイを含んでいる例示された実施形態のように、ハニカム設計として形成されている実施形態では、幅Ｗは、交差する壁４０によって形成される１つ以上の完全なセル４２の組み合わされた幅に等しくてよい。例えば、幅Ｗは、図３では、１つの完全なセル４２の幅に等しい。
したがって、電流は、電極２２間で直接的に直線を通って流れるのではなく、本体３０を横切って複数回前後に横断するように強制されるので、スロット３４によって生じる電気的な分離により、電極２２間の電流経路長さを増大させることができる。ヒータ本体３０の全抵抗は、電極２２間の全電流伝達経路長さに（部分的に）依存するので、ヒータアセンブリ１８の電気抵抗は、少なくとも部分的に、スロット３４の寸法、位置および数を選択することによって（それにより、蛇行する電流伝達経路のパラメータを設定することによって）設定することができる。例えば、本明細書に記載したように、蛇行する設計により、ヒータ本体３０を、所望の金属合金または他の材料から成る比較的小さな薄いディスクとして形成することができ、一方では、概して摂氏数百度の温度も可能となる。
実施形態では、軸線方向に関して、ヒータ本体３０は、最大１インチ（２５．４ｍｍ）の厚さ、最大０．７５インチ（１９．０５ｍｍ）の厚さ、最大０．５インチ（１２．７ｍｍ）の厚さ、例えば、０．１インチ（２．５４ｍｍ）～１インチ（２５．４ｍｍ）、０．１インチ（２．５４ｍｍ）～０．７５インチ（１９．０５ｍｍ）、０．１インチ（２．５４ｍｍ）～０．５インチ（１２．７ｍｍ）、または０．２５インチ（６．３５ｍｍ）～０．５インチ（１２．７ｍｍ）である。実施形態では、直径（または軸線方向に垂直な最も広い寸法）は、最大１０インチ（２５４ｍｍ）、最大９インチ（２２８．６ｍｍ）、最大８インチ（２０３．２ｍｍ）、最大７インチ（１７７．８ｍｍ）、最大６インチ（１５２．４ｍｍ）、最大５インチ（１２７ｍｍ）、最大４インチ（１０１．６ｍｍ）、例えば、４インチ（１０１．６ｍｍ）～１０インチ（２５４ｍｍ）であるが、ヒータ本体のサイズは、特定の用途に基づいて、例えば、ヒータと共に使用される触媒基材またはフィルタの断面サイズに概ね対応するように配置可能である。
スロット３４が電気的絶縁を提供するので、スロット３４の終端部４６は、蛇行路３２がスロット３４の周りで屈曲する位置に対応し、したがって、電流の流れが方向を変える位置を表す。蛇行路におけるこれらの屈曲の結果、より多くの熱が生じる可能性があり、したがって、終端部４６における電流の流れの集中により高温の「ホットスポット」が形成されることがわかっている。すなわち、電流の流れは、スロット３４の終端部４６に直接に隣接しかつ／またはスロット３４の終端部４６に対して境界を成しているヒータ本体３０の材料に相当する、屈曲部を通る最短の経路に沿って集中する傾向となる。このようなホットスポットは、特にヒータアセンブリ１８が、使用中に加熱および冷却サイクル数が増すにつれて、ヒータ本体３０のこれらの領域に、特に、早期破損、破壊、亀裂、折れ曲がり、反り、または機械的もしくは熱機械的特性もしくは性能の他の劣化をもたらしやすくする可能性がある。
さらに、ヒータ本体３０の材料を通って直接、終端部４６に向かう電流の流れの集中に部分的に起因して、（スロット３４がヒータ本体３０内に延びる方向で）終端部４６の向こう側のヒータ本体３０の材料は、ホットスポットおよびヒータ本体３０のその他の部分の両方よりも急速に低温になる。このような急速な温度低下は、終端部４６から外周面３６に向かう距離が増大するほど、ヒータ本体３０の材料における電流の流れが一層少なくなるので、その結果として生じる。
上記を考慮して、かつ図２～図３に示したように、蛇行路３２を、ヒータ本体３０の複数のコアセグメント４８および複数の屈曲領域５０に沿って規定することができる。より詳細には、各コアセグメント４８は、スロット３４のうち隣接する各スロット対の間に、各スロット対に沿って延在するヒータ本体３０の導電性材料として定義される一方、屈曲領域５０は、蛇行路３２が屈曲する終端部４６に近接する領域における、ヒータ本体３０の導電性材料を含む。
コアセグメント４８および屈曲領域５０に対応する全般的な領域の例が図面に示されている。しかしながら、コアセグメント４８および屈曲領域５０は、それぞれ、ヒータ本体３０の導電性材料から形成されている（例えば、コアセグメント４８および屈曲領域５０は、両方が図示された交差する壁４０のアレイから形成されているまたはその一部として形成されているなど、同じ構造体の一部として導電性材料から一体的に形成することができる）ので、これらの２つの領域の間に、物理的に明確な区切りまたは境界は存在していなくてよい。その代わりに、コアセグメント４８および屈曲領域５０は、ある程度、オーバーラップすることができ、かつ／またはこれらの間に移行部が存在していてもよい。
コアセグメント４８と屈曲領域５０との間の移行部を物理的に見ることは困難であるかもしれないが、ヒータ本体３０の温度プロファイルは、コアセグメント４８および屈曲領域５０がどこに位置しているのかを、より具体的に確認するために有用であり得る。例えば、ヒータ本体の温度を少なくとも数百度（例えば、７００℃～１０００℃の範囲）に上昇させるためにヒータ本体３０にわたって適切な電圧が印加されると、コアセグメント４８内のヒータ本体３０の材料は、コアセグメント４８全体にわたって実質的に均一なまたは一様な温度に達する一方で、屈曲領域５０内の温度は、コアセグメント４８の温度から大幅に変化している。例えば、上述したように、ヒータ本体３０の屈曲領域５０内に位置する、蛇行路３２における屈曲部は、望ましくないことに、上述したホットスポットと、各スロットがヒータ本体３０内に延びる方向で終端部４６の向こう側の外周面３６に向かうヒータ本体３０内の急速に低温になる領域との両方の形成を促進する傾向がある。
また、図３～図１１全体を通して示されるように、ヒータ本体３０は、屈曲領域５０のうちの少なくともいくつかに配置された補助導電性機能部５２を含む。本明細書でさらに説明するように、補助導電性機能部５２は、ヒータ本体３０の様々なパターン、範囲、構造、および／または領域に配置された付加的なまたは過剰な導電性材料を含む。さらに本明細書で説明するように、蛇行路３２がスロット３４の終端部４６の周囲で屈曲する屈曲領域５０に補助導電性機能部５２を含めることは、有利には、屈曲領域５０におけるヒータ本体３０の抵抗を局所的に減じるために有用であり得ることがわかった。このようにして、屈曲領域５０内で局所的にヒータ本体３０の抵抗を低減することは、屈曲領域５０におけるより大きな領域にわたって電流をより大幅に分布させることを支援する。電流の流れを（より導電性の高い材料を介して）より大きな領域にわたって分布させることにより、補助導電性機能部５２は、スロット３４の終端部４６に直接隣接するまたは終端部４６と境界を成す材料におけるホットスポットの形成の緩和と、周面に向かって終端部４６からの距離が増大するにつれてヒータ本体３０において急速に低下する温度の軽減とを支援する。
補助導電性機能部５２は、ヒータ本体３０のベース構造を形成する導電性材料と同じまたは異なる材料であってよい。例えば、補助導電性機能部５２の材料は、ヒータ本体３０のためにハニカム設計が用いられるならば、壁４０の材料と同じでまたは異なっていてよく、または本明細書に記載された実施形態の発泡体、格子、または織り合わされた繊維またはワイヤの材料と同じでまたは異なっていてよい。
図３の実施形態では、補助導電性機能部５２は、スロット３４の終端部４６に直接隣接する壁４０の、フィレット加工されたまたは丸み付け加工された角５４を有し、これにより、終端部４６は、対応して、丸み付けされているまたは減径している。ヒータ本体３０がハニカム設計を有している実施形態では、終端部４６は、減径しているまたは尖っている必要はないが、交差する壁４０の規則的なパターンの形状とは異なる形状を有することができ、またはその他の形式で、セル４２のうちの１つの一部のみを占めてもよい（例えば、終端部４６はセル４２の半分で終端することができ、補助導電性機能部５２が、導電性材料で充填されている残りの半分を含むことができる）。
図４は、ヒータ本体３０がハニカム設計を有する実施形態を示しており、この実施形態では、補助導電性機能部５２が、終端部４６に直接近接する導電性材料で完全に充填された複数のセル４２を含んでいて、これらのセルは、参照符号５５で示されている。図５は、補助導電性機能部５２が、終端部４６に直接近接する、部分的に充填された複数のセル４２を含んでいる実施形態を示していて、これらのセルは、参照符号５６で示されている。したがって、部分的に充填されたセル５６は、例えば、ヒータを通る流体流によるさらなる熱伝達を支援するために、その内部に流路５８を含む。例えば、図４に示されたような完全に充填されたチャネルは、図５に示されて説明されたような部分的に充填されたセル５６と組み合わせて共に使用することができる。任意の数（例えば、完全に充填されたセル５５および／または部分的に充填されたセル５６の図示の数よりも多いまたは少ない数）のセルまたは（例えば、図示したパターンとは異なる）セルの組合せを使用することもできる。
屈曲領域５０におけるスロット３４の終端部４６に近接する補助導電性機能部５２を含まないヒータ本体３０と、補助導電性機能部５２を含むヒータ本体３０とのおおよその概略的な比較は、図６Ａおよび図６Ｂを参照して認めることができる。より詳細には、図６Ａ～図６Ｂには、電流の流れの中心に近似する、したがって全般的に蛇行路３２を表す経路が、破線として概略的に示されている。補助導電性機能部５２を有していない図６Ａに示されたように、本明細書の説明に一致して、電流の流れは、図６Ａに破線で終端部４６に近い「挟み込み」によって示されたように、終端部４６に集中する傾向がある。電流の流れのこのような集中は、結果として、終端部４６における前述のホットスポットとなり得る。対照的に、図６Ｂに示した補助導電性機能部５２（図４の実施形態の完全に充填された５つのセル５５のストリップに類似する、図６Ｂに示す機能部５２）の追加により、結果として電流が広がり、それにより図６Ｂに示す終端部４６の周りで「より幅の広い」屈曲が行われる。このように、終端部４６に配置された補助導電性機能部５２は、蛇行路３２がそれ自体折り返されるために屈曲させられるところのスロット３４の終端部４６におけるホットスポットを減じるための実施形態では有効であり得る。
補助導電性機能部５２がスロット３４の終端部４６の向こう側に延在するだけでなく、少なくとも部分的にスロットの長さＬ（図３参照）に沿っても延在することは、終端部４６から離れる方向に電流を「導く」ことをさらに支援する実施形態で特に有益であり得ることがわかった。例えば、図７Ａは、１つのこのような実施形態を示しており、この実施形態では、補助導電性機能部５２は複数のストリップ６０の形態をとっていて、これらのストリップは、スロット３４の長さＬに沿って部分的に延在し、図７Ａに矢印６２で示された、スロット３４がヒータ本体３０内へ延びる方向で、終端部４６を越えても延在している。より具体的には、各ストリップ６０は、セル４２のうちの対応するものを部分的に充填する複数の楔状部６４を有していて、これらの楔状部は、説明を容易にするために、アルファベットの添え字「ａ」～「ｄ」で示されている。
補助導電性機能部５２の少なくとも一部が、スロット３４の方向６２に関して垂直にスロット３４の側面から延びる仮想線と交差しているならば、補助導電性機能部５２が、少なくとも部分的にスロット３４の長さＬに沿って位置しているか否かを特定することができる。すなわち、ストリップ６０の場合、両楔状部６４ａおよび６４ｂは、スロット３４の長さＬに沿って位置しているのに対し、楔状部６４ｃおよび６４ｄは、方向６２で終端部４６を越えて位置している。
補助導電性機能部５２がスロット３４の長さに沿っても延在している位置でスロット３４から離隔して補助導電性機能部５２の少なくとも一部を有することにより、終端部４６から離れる方向に電流を「導く」ことを支援することがさらに有益であり得ることもわかった。例えば、上述したように、両楔状部６４ａおよび６４ｂは、スロット３４の長さＬに沿った位置に配置されている。加えて、両楔状部６４ａおよび６４ｂは、スロット３４から離隔されている。特に、楔状部６４ｂは、セル４２の１つの全幅分、スロット３４から離隔させられているのに対し、楔状部６４ａは、約１．５個のセル幅分、離隔させられている。このようにして、ストリップ６０の形態の補助導電性機能部５２は、対応するコアセグメント４８からより高い密度の電流を「集め」、このより高い密度の電流を、終端部４６の周囲にかつ終端部４６から離れるように「導く」ために機能する。補助導電性機能部５２、例えば、ストリップ６０は、所望であれば、屈曲領域５０から、隣接するコアセグメント４８内へと延在することができる。
図７Ｂは、図７Ａの楔状部６４の１つによって部分的に充填されたセル４２の単一のものを拡大して示している。破線の白線は、楔状部６４と（壁厚ｔを有する）壁４０との間の区別を容易にするために示されているが、楔状部６４を壁４０と一体に形成することができることに留意されたい。事実上、楔状部６４は、交差する壁４０の間に充填されたまたは大きくフィレット加工された角部として配置され得る。図７Ｂに示されたように、楔状部６４は、楔状部によって部分的に充填されたセル４２の関連する断面の寸法の一方または両方に沿って少なくとも部分的に延在することができる。セル４２の寸法は、図７ＢにＸとＹとで示されている。図７Ｂでは、セル４２は正方形であり、したがってＸとＹとは同じであるが、別の実施形態では、これらの寸法は異なっていてよい。図示した実施形態では、楔状部６４は、（スロット３４の方向６２で）第１の寸法Ｘの全体にわたって延在しているが、（方向６２に対して垂直の方向で）第２の寸法Ｙに沿っては部分的にしか延在していない。実施形態では、楔状部６４は、寸法ＸおよびＹの両方に沿っては部分的にしか延在していない。例えば、いくつかの実施形態では、楔状部６４は、セルの距離Ｘ全体には延在していないが、寸法Ｘの２５％～７５％の範囲で始まっている。楔状部６４は、さらに、一方の側（図７Ｂの左側）における最小幅から、対向する側（図７Ｂの右側）の最大幅まで増大することも示されている。実施形態では、最小幅の範囲は、第２の寸法Ｙの０％～約５０％であってよく、例えば０％～２５％、またはそれどころか０％～１０％であり、他方、最大幅の範囲は、第２の寸法Ｙの約２０％～約１００％、例えば２０％～８０％、約３０％～約７０％、または約４０％～約６０％である。
図８は、図７Ａ～図７Ｂの実施形態とほぼ同様であるが２つの主な相違点を含む補助導電性機能部５２の実施形態を示している。第１に、図８の補助導電性機能部５２は、少なくとも部分的にスロット３４に沿って、スロット３４の両側で、終端部４６も完全に取り囲んで延在する単一の連続的なストリップ６６を有している。比較すると、図７Ａは、任意の付加的な材料を含む、終端部の向こう側のセル４２の１つによって分離された２つのストリップ６０を示している。しかしながら、２つのストリップ６０のそれぞれは、そのストリップ内でそれぞれ連続する楔状部６４が、先行する楔状部６４と同じ壁４０に共に接しているので、それ自体は連続的であると考えられる。第２に、図８の補助導電性機能部５２は、楔状部６４の線形の傾斜面とは異なり、湾曲したまたは波形に形成された楔状部６８を含んでいる。楔状部６８は、楔状部６４の線形の傾斜面ではなく非線形の曲線に追従する点を除いて、楔状部６４に関して説明したのと同様の、セル４２の寸法ＸおよびＹのパーセンテージ範囲にわたって延在することができる。
湾曲したまたは波形に形成された楔状部６８は、線形の楔状部６４と同様の温度降下を達成するいくつかの実施形態において特に有利であり得るが、使用材料は著しく減じられている。楔状部６８においてより少ない材料が使用されることにより、流体（例えば排気）がヒータ本体３０を通流するためにより大きな開放面積を提供することができ、熱膨張差またはその他の温度に基づく寸法変化に起因するヒータ本体３０における歪みの低減も支援することができる。
図９Ａ～図９Ｆは、ヒータ本体３０がハニカム設計を有し、補助導電性機能部５２が、ヒータ本体３０全体にわたる壁４０よりも壁厚が大きい、厚くされた壁７０の（対応するアルファベットの添え字「ａ」～「ｆ」で示される）様々なストリップを有している様々な実施形態を示している。図７Ａ～図８の実施形態と同様に、図９Ａ～図９Ｆの実施形態における補助導電性機能部５２は、少なくとも部分的にスロット３４の長さＬに沿って延在する部分を含んでいる。特に、図９Ａ～図９Ｆの各実施形態は、少なくとも部分的に長さＬに沿って、スロット３４の両側だけでなく、終端部４６の周囲にも連続的に延在する厚くされた壁７０の連続的なストリップを含んでいる。実施形態では、交差する厚くされた壁７０の間の角のいくつかまたはそれどころかすべては、楔状部６４および６８に関して説明したように、フィレット加工部または楔状部で少なくとも部分的に充填することができる。いくつかの実施形態では、厚くされた壁７０は、交差する壁４０よりも少なくとも２５％厚く、交差する壁４０よりも少なくとも５０％厚く、交差する壁４０よりも少なくとも７５％厚く、または交差する壁４０の厚さの少なくとも２倍でさえある。
より具体的には、図９Ａ～図９Ｃは、それぞれ厚くされた壁７０ａ，７０ｂおよび７０ｃとして示された厚くされた壁７０のストリップの異なるパターンをそれぞれ示している。図示したように、図９Ａおよび図９Ｂの厚くされた壁７０ａおよび７０ｂは、スロット３４の長さＬに沿った位置で、スロット３４の側面に比較的近い、図９Ｃの厚くされた壁７０ｃの位置よりも、（概して上記の図７Ａの実施形態に関して説明したように）スロット３４からさらに離隔して補助導電性機能部５２を配置するために有用であり得る。すなわち、図９Ｃにおける厚くされた壁７０ｃは、溝３４の側面からおおよそ２つのセル幅分だけ離隔されているのに対して、図９Ａおよび図９Ｂの壁７０ａおよび７０ｂは、スロット３４の側面から離れる距離を、段階的に４つのセル幅分の距離まで増大させている。図９Ｄの厚くされた壁７０ｄは、壁７０ｄが付加的にスロット３４の長さに沿って少なくとも部分的に延びる複数のアーム７２を有している点を除いて、概して、図９Ａにおける厚くされた壁７０ａに類似している。図９Ｅの厚くされた壁７０ｅも、図９Ｅのヒータ本体３０が、間隙７４を形成するために終端部４６の両側で壁４０の一部が除去されているという点で異なっていることを除いて、概して、厚くされた壁７０ａに類似している。この間隙７４は、終端部４６に直接隣接しているヒータ本体３０の材料における電流の流れを阻止するために特に役立つことができる。しかしながら、壁部分の除去は、図９Ｅのヒータ本体３０の強度を減じさせる場合がある。したがって、図９Ｆは、厚くされた壁７０ｆから終端部４６へと対角線上に延在する付加的な２つの対角壁７６がある点を除いて、図９Ｅに類似した設計を示しており、この設計は、有利には、間隙７４を形成することにより失われたものを相殺するために、ヒータ本体３０に補足的な強度または支持を提供する。
図１０は、補助導電性機能部５２が、セル４２のいくつかを横切って延在する補足的な壁７８を含んでいる実施形態を示している。補足的な壁７８は、少なくとも部分的にスロット３４の長さＬに沿って、スロットの対向する両側で、かつ終端部４６を完全に取り囲んで連続的なストリップまたは経路として延在する、本明細書における他の複数の実施形態と同様に配置されている。さらに、少なくとも部分的にスロット３４の長さＬに沿って延在する補足的な壁７８の一部も、スロット３４から離隔されている。
図１１は、補助導電性機能部５２が、終端部４６の周囲に、かつ少なくとも部分的にスロット３４の長さに沿って延在する厚くされた境界壁８０を含む実施形態を示している。したがって、厚くされた境界壁８０は、図３のフィレット加工された角５４に概ね類似しているが、厚くされた部分で、スロット３４の側面の一部下方にも延在している。例えば、厚くされた境界壁８０は、壁４０よりも少なくとも５０％厚く、交差する壁４０の厚さの少なくとも２倍であり、または交差する壁４０の厚さの少なくとも３倍でさえある。
当業者には、特許請求された主題の精神または範囲から逸脱することなく、様々な修正および変更を行うことができることは明らかであろう。したがって、請求項の対象は、添付の請求項およびそれらの均等物に照らしてみない限り、限定されるべきではない。
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
実施形態１
ヒータ本体であって：
外周面と；
それぞれ前記外周面から延在し、前記ヒータ本体内の終端部で終端する複数のスロットと、
導電性材料から成る複数のコアセグメントであって、異なる隣接するスロット対の間にそれぞれ画定されているコアセグメントと；
前記導電性材料から成る複数の屈曲領域であって、前記屈曲領域のそれぞれは、前記スロットの前記終端部のうちのそれぞれ１つの周囲に配置されていて、隣接するコアセグメントの各対は、前記屈曲領域のうちの対応する屈曲領域によって接続されている、屈曲領域と；
前記終端部のうちのそれぞれ１つに近接する前記屈曲領域のそれぞれに配置された補助導電性機能部と；
を有しており、
前記複数のスロットは、前記コアセグメントおよび前記屈曲領域の前記導電性材料を通って前記ヒータ本体にわたって延在する蛇行した電流伝達経路を形成するために、隣接するコアセグメントの各対を互いに電気的に分離しており、
前記補助導電性機能部のそれぞれは、前記導電性材料単独の場合と比較して、前記屈曲領域における前記ヒータ本体の電気抵抗を局所的に減じる、
ヒータ本体。
ヒータ本体であって：
外周面と；
それぞれ前記外周面から延在し、前記ヒータ本体内の終端部で終端する複数のスロットと、
導電性材料から成る複数のコアセグメントであって、異なる隣接するスロット対の間にそれぞれ画定されているコアセグメントと；
前記導電性材料から成る複数の屈曲領域であって、前記屈曲領域のそれぞれは、前記スロットの前記終端部のうちのそれぞれ１つの周囲に配置されていて、隣接するコアセグメントの各対は、前記屈曲領域のうちの対応する屈曲領域によって接続されている、屈曲領域と；
前記終端部のうちのそれぞれ１つに近接する前記屈曲領域のそれぞれに配置された補助導電性機能部と；
を有しており、
前記複数のスロットは、前記コアセグメントおよび前記屈曲領域の前記導電性材料を通って前記ヒータ本体にわたって延在する蛇行した電流伝達経路を形成するために、隣接するコアセグメントの各対を互いに電気的に分離しており、
前記補助導電性機能部のそれぞれは、前記導電性材料単独の場合と比較して、前記屈曲領域における前記ヒータ本体の電気抵抗を局所的に減じる、
ヒータ本体。
実施形態２
各補助導電性機能部は、前記スロットの前記終端部に、フィレット加工されたまたは丸み付けされた角を有している、実施形態１記載のヒータ本体。
各補助導電性機能部は、前記スロットの前記終端部に、フィレット加工されたまたは丸み付けされた角を有している、実施形態１記載のヒータ本体。
実施形態３
前記導電性材料は、前記ヒータ本体を軸線方向に貫通する複数の流路を形成する、発泡体、格子として成形されている、または織り合わされた繊維、フィラメントもしくはワイヤから成る、実施形態１記載のヒータ本体。
前記導電性材料は、前記ヒータ本体を軸線方向に貫通する複数の流路を形成する、発泡体、格子として成形されている、または織り合わされた繊維、フィラメントもしくはワイヤから成る、実施形態１記載のヒータ本体。
実施形態４
前記導電性材料は、ハニカム設計の複数のセルを画定する壁の交差するアレイとして成形されている、実施形態１記載のヒータ本体。
前記導電性材料は、ハニカム設計の複数のセルを画定する壁の交差するアレイとして成形されている、実施形態１記載のヒータ本体。
実施形態５
各補助導電性機能部は、補足的な導電性材料で完全に充填された、前記屈曲領域における１つ以上の前記セルを含んでいる、実施形態４記載のヒータ本体。
各補助導電性機能部は、補足的な導電性材料で完全に充填された、前記屈曲領域における１つ以上の前記セルを含んでいる、実施形態４記載のヒータ本体。
実施形態６
各補助導電性機能部は、補足的な導電性材料で少なくとも部分的に充填された、前記屈曲領域における１つ以上の前記セルを含んでいる、実施形態４記載のヒータ本体。
各補助導電性機能部は、補足的な導電性材料で少なくとも部分的に充填された、前記屈曲領域における１つ以上の前記セルを含んでいる、実施形態４記載のヒータ本体。
実施形態７
各補助導電性機能部は、補足的な導電性材料の連続的なストリップを含んでいる、実施形態４記載のヒータ本体。
各補助導電性機能部は、補足的な導電性材料の連続的なストリップを含んでいる、実施形態４記載のヒータ本体。
実施形態８
前記ストリップは、複数の楔状部を含み、各楔状部は、前記セルのうちの対応するセルを部分的に充填している、実施形態７記載のヒータ本体。
前記ストリップは、複数の楔状部を含み、各楔状部は、前記セルのうちの対応するセルを部分的に充填している、実施形態７記載のヒータ本体。
実施形態９
前記楔状部は、線形の傾斜面を有している、実施形態８記載のヒータ本体。
前記楔状部は、線形の傾斜面を有している、実施形態８記載のヒータ本体。
実施形態１０
前記楔状部は、非線形の傾斜面を有して波形に形成されている、実施形態８記載のヒータ本体。
前記楔状部は、非線形の傾斜面を有して波形に形成されている、実施形態８記載のヒータ本体。
実施形態１１
前記楔状部は、各セルを横断する幅において、セル幅の０％～２５％の最小寸法から、前記セル幅の２５％～１００％の最大寸法まで増大する、実施形態８から１０までのいずれか１つ記載のヒータ本体。
前記楔状部は、各セルを横断する幅において、セル幅の０％～２５％の最小寸法から、前記セル幅の２５％～１００％の最大寸法まで増大する、実施形態８から１０までのいずれか１つ記載のヒータ本体。
実施形態１２
各補助導電性機能部は、交差する前記壁よりも厚い、厚くされた壁の連続的なストリップを含んでいる、実施形態４記載のヒータ本体。
各補助導電性機能部は、交差する前記壁よりも厚い、厚くされた壁の連続的なストリップを含んでいる、実施形態４記載のヒータ本体。
実施形態１３
前記厚くされた壁は、前記屈曲領域から各コアセグメントに向かって延在する複数のアームを含んでいる、実施形態１２記載のヒータ本体。
前記厚くされた壁は、前記屈曲領域から各コアセグメントに向かって延在する複数のアームを含んでいる、実施形態１２記載のヒータ本体。
実施形態１４
各補助導電性機能部は、前記スロットの前記終端部の境界を成す、厚くされた境界壁を含んでいる、実施形態４記載のヒータ本体。
各補助導電性機能部は、前記スロットの前記終端部の境界を成す、厚くされた境界壁を含んでいる、実施形態４記載のヒータ本体。
実施形態１５
各補助導電性機能部は、少なくとも部分的に前記スロットの長さに沿って延在している、実施形態１から１４までのいずれか１つ記載のヒータ本体。
各補助導電性機能部は、少なくとも部分的に前記スロットの長さに沿って延在している、実施形態１から１４までのいずれか１つ記載のヒータ本体。
実施形態１６
各補助導電性機能部は、少なくとも部分的に前記スロットの前記長さに沿って、前記スロットの対向する両側で延在している、実施形態１５記載のヒータ本体。
各補助導電性機能部は、少なくとも部分的に前記スロットの前記長さに沿って、前記スロットの対向する両側で延在している、実施形態１５記載のヒータ本体。
実施形態１７
少なくとも部分的に前記スロットの前記長さに沿って延在する各補助導電性機能部の少なくとも一部は、前記スロットから離隔されてもいる、実施形態１５記載のヒータ本体。
少なくとも部分的に前記スロットの前記長さに沿って延在する各補助導電性機能部の少なくとも一部は、前記スロットから離隔されてもいる、実施形態１５記載のヒータ本体。
実施形態１８
前記導電性材料は、ハニカム設計の複数のセルを画定する壁の交差するアレイとして成形されていて、各補助導電性機能部の前記一部は、少なくとも１つのセル幅分、前記スロットから離隔されている、実施形態１７記載のヒータ本体。
前記導電性材料は、ハニカム設計の複数のセルを画定する壁の交差するアレイとして成形されていて、各補助導電性機能部の前記一部は、少なくとも１つのセル幅分、前記スロットから離隔されている、実施形態１７記載のヒータ本体。
実施形態１９
前記補助導電性機能部は、前記複数のコアセグメントのうちの第１のコアセグメントから、前記屈曲領域を通って、前記複数のコアセグメントのうちの第２のコアセグメントへと連続的に延在している、実施形態１から１８までのいずれか１つ記載のヒータ本体。
前記補助導電性機能部は、前記複数のコアセグメントのうちの第１のコアセグメントから、前記屈曲領域を通って、前記複数のコアセグメントのうちの第２のコアセグメントへと連続的に延在している、実施形態１から１８までのいずれか１つ記載のヒータ本体。
実施形態２０
蛇行路の両端部における電極対に連結されている、実施形態１から１９までのいずれか１つ記載のヒータ本体を備えたヒータアセンブリ。
蛇行路の両端部における電極対に連結されている、実施形態１から１９までのいずれか１つ記載のヒータ本体を備えたヒータアセンブリ。
実施形態２１
実施形態２０記載のヒータアセンブリと、共通のハウジングまたは配管に接続された後処理構成要素とを備えた、排気後処理アセンブリ。
実施形態２０記載のヒータアセンブリと、共通のハウジングまたは配管に接続された後処理構成要素とを備えた、排気後処理アセンブリ。
実施形態２２
前記後処理構成要素は、多孔質のセラミックハニカム体を備えている、実施形態２１記載の排気後処理アセンブリ。
前記後処理構成要素は、多孔質のセラミックハニカム体を備えている、実施形態２１記載の排気後処理アセンブリ。
実施形態２３
前記ヒータ本体、前記後処理構成要素、またはこれら両方は、触媒材料を含む、実施形態２１記載の排気後処理アセンブリ。
前記ヒータ本体、前記後処理構成要素、またはこれら両方は、触媒材料を含む、実施形態２１記載の排気後処理アセンブリ。
Claims (10)
- ヒータ本体であって：
外周面と；
それぞれ前記外周面から延在し、前記ヒータ本体内の終端部で終端する複数のスロットと、
導電性材料から成る複数のコアセグメントであって、異なる隣接するスロット対の間にそれぞれ画定されているコアセグメントと；
前記導電性材料から成る複数の屈曲領域であって、前記屈曲領域のそれぞれは、前記スロットの前記終端部のうちのそれぞれ１つの周囲に配置されていて、隣接するコアセグメントの各対は、前記屈曲領域のうちの対応する屈曲領域によって接続されている、屈曲領域と；
前記終端部のうちのそれぞれ１つに近接する前記屈曲領域のそれぞれに配置された補助導電性機能部と；
を有しており、
前記複数のスロットは、前記コアセグメントおよび前記屈曲領域の前記導電性材料を通って前記ヒータ本体にわたって延在する蛇行した電流伝達経路を形成するために、隣接するコアセグメントの各対を互いに電気的に分離しており、
前記補助導電性機能部のそれぞれは、前記導電性材料単独の場合と比較して、前記屈曲領域における前記ヒータ本体の電気抵抗を局所的に減じる、
ヒータ本体。 - 各補助導電性機能部は、前記スロットの前記終端部に、フィレット加工されたまたは丸み付けされた角を有している、請求項１記載のヒータ本体。
- 前記導電性材料は、ハニカム設計の複数のセルを画定する壁の交差するアレイとして成形されている、請求項１記載のヒータ本体。
- 各補助導電性機能部は、補足的な導電性材料で完全に充填された、前記屈曲領域における１つ以上の前記セルを含んでいる、請求項３記載のヒータ本体。
- 各補助導電性機能部は、補足的な導電性材料で少なくとも部分的に充填された、前記屈曲領域における１つ以上の前記セルを含んでいる、請求項３記載のヒータ本体。
- 各補助導電性機能部は、交差する前記壁よりも厚い、厚くされた壁の連続的なストリップを含んでいるか、または前記スロットの前記終端部の境界を成す、厚くされた境界壁を含んでいる、請求項３記載のヒータ本体。
- 各補助導電性機能部は、少なくとも部分的に前記スロットの長さに沿って延在している、請求項１から６までのいずれか１項記載のヒータ本体。
- 少なくとも部分的に前記スロットの前記長さに沿って延在する各補助導電性機能部の少なくとも一部は、前記スロットから離隔されてもいる、請求項７記載のヒータ本体。
- 前記補助導電性機能部は、前記複数のコアセグメントのうちの第１のコアセグメントから、前記屈曲領域を通って、前記複数のコアセグメントのうちの第２のコアセグメントへと連続的に延在している、請求項１から８までのいずれか１項記載のヒータ本体。
- 蛇行路の両端部における電極対に連結されている、請求項１から９までのいずれか１項記載のヒータ本体を備えた、ヒータアセンブリ。
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