JP3034943U - 電気絶縁された金属線 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐熱鋼線とセラミツク絶縁被覆との間に、ア
ルミニウムを含む合金粒子を溶着することにより密着性
を高めた、電気絶縁された金属線を得る。 【解決手段】 電気絶縁された金属線４０を、クロムを
含む耐熱鋼線４１の表面を絶縁性を有する被覆層により
覆われた環状の芯材４５と、芯材４５に外挿した絶縁保
護管４４とから構成する。芯材４５を環状にする結合手
段６６に、ねじまたは螺旋状の伸縮部分４１ａを設け
る。芯材４５の被覆層を、耐熱鋼線４１に溶着されたア
ルミニウムを含むニツケルまたはクロム基合金粒子から
なる合金粒子層４６と、合金粒子層４６を覆う電気絶縁
性を有するセラミツク層４３との２層にする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は排気微粒子濾過体（ＤＰＦ）などの熱による膨出変形を抑止するため に、筒状の排気微粒子濾過体を外周側から捕縛するのに用いる、電気絶縁された 金属線に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

特開平６−１０８８２０号公報や特願平６−３３０２２７号に開示される内燃 機関の排気浄化装置では、セラミツク繊維などからなる不織布の両面に耐熱性金 属からなる金網を重ね合せ、該金網に通電して加熱することにより、不織布に捕 集された排気微粒子を焼却して再生するようになつている。金網と金網の間にセ ラミツク繊維からなる柔軟な不織布を挟んであるので、金属製の封止部材相互の 締付け作用に対し、セラミツク繊維からなる織布により締付応力が緩和され、セ ラミツク繊維からなる不織布が破損することはなく、排気微粒子濾過体の端部の シール性と耐久性が確保される。

【０００３】 筒状の排気微粒子濾過体が熱による膨出変形するのを抑止するためには、排気 微粒子濾過体は外周側から金属線により捕縛される必要がある。捕縛用金属線に は耐熱強度と電気絶縁性が要求され、このため、耐熱鋼線に絶縁保護管を外挿し たものや、耐熱鋼線の表面に琺瑯、セラミツクなどの絶縁被覆を施したものが考 えられる。

【０００４】 しかし、前者は排気微粒子濾過体の使用中に排気微粒子濾過体が膨らみ、捕縛 用金属線を覆う絶縁保護管が割れると、捕縛用金属線の絶縁性が破壊される。そ して、ヒータとしての金網が直接または捕縛用金属線を経て金属製のケースに電 気的に接触すると、金網が溶損することがある。後者は摩耗などにより被覆が摩 滅する恐れがある。また、芯材である耐熱鋼線とセラミツクなどの絶縁被覆層と の密着性を高めるには、シヨツトブラストなどにより耐熱鋼線の表面に微細な凸 凹を形成する必要があるが、導板、細線、小物などの基材に、シヨツトブラスト 加工を施すことは非常に難しい。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

本考案の課題は上述の問題に鑑み、耐熱鋼線と絶縁性セラミツク層との間に、 アルミニウムを含む合金粒子を溶着することにより密着性を高めた、電気絶縁さ れた金属線を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するために、本考案の構成はクロムを含む耐熱鋼の表面を電気 絶縁性を有する被覆層により覆われた芯材と、該芯材に外挿した絶縁保護管とか ら構成されていることを特徴とする。

【０００７】 また、本考案の構成は前記芯材の被覆層は前記耐熱鋼に溶着されたアルミニウ ムを含むニツケル基合金粒子またはアルミニウムを含むクロム基合金粒子からな る合金粒子層と、該合金粒子層を覆う電気絶縁性を有するセラミツク層とからな る。

【０００８】 さらに、本考案の構成はクロムを含む耐熱鋼の表面を電気絶縁性を有する被覆 層により覆われかつ結合手段により環状に結合された芯材と、該芯材に外挿した 絶縁保護管とから構成され、前記芯材の結合手段はねじまたは少くとも１つの螺 旋状の伸縮部分を備えている電気絶縁された金属線であつて、該金属線は排気微 粒子濾過体の熱による膨出変形を抑止するように、排気微粒子濾過体の外周面に 巻き付けられるものである。

【０００９】

【考案の実施の形態】

本考案による電気絶縁された金属線は、芯材として耐熱鋼線を用い、排気微粒 子濾過体（ＤＰＦ）の外周面に環状に巻き付けることにより、排気微粒子濾過体 の使用中に起こる排気微粒子濾過体の熱変形、特にヒータとしての金網の熱によ る膨出変形を抑える。

【００１０】 芯材としてのクロム（Cr）を含む耐熱鋼線の表面を、アルミニウム（Al）を含 むニツケル（Ni）基合金粒子またはアルミニウム（Al）を含むクロム（Cr）基合 金粒子からなる合金粒子層により覆い、かつ耐熱鋼線と合金粒子とを溶着させ、 合金粒子層の表面にセラミツク層を形成する。合金粒子層によりセラミツク層と 耐熱鋼線との密着性を高める。さらに、セラミツク層により被覆した耐熱鋼線に 、絶縁保護管を外挿して耐摩耗性を高める。絶縁保護管と耐熱鋼線のセラミツク 層とを部分的に接合することにより、絶縁保護管の脱落を防止する。

【００１１】

【実施例】

図１に示すように、本考案が適用されるデイーゼル機関の排気浄化装置は、円 筒形のケース４の内部に、筒状の排気微粒子濾過体（フイルタ）５を収容してな る。ケース４の左端の端板３は中心開口に入口管２を接続される一方、右端の端 板６は中心開口に出口管７を接続される。入口管２は排気管を介し機関へ接続さ れ、出口管７は排気管を介し消音器へ接続される。筒状の排気微粒子濾過体５の 左端は内空部１２を円板状の封止部材２３により閉鎖される一方、排気微粒子濾 過体５の右端は中心に開口２３ａを有する環状板からなる封止部材２３を結合さ れる。排気微粒子濾過体５の両端部を内側の封止部材とともに挟持する外側のク リツプ状の封止部材２１のうち、右側の封止部材２１の外側に設けられた封止部 材２１ｂはケース４の内周壁に結合される。こうして、ケース４と排気微粒子濾 過体５との間の外空部１０は入口管２に連通し、排気微粒子濾過体５の内空部１ ２は出口管７に連通される。排気は入口管２からケース４の外空部１０へ入り、 排気微粒子濾過体５を径内方へ通過するうちにカーボンなどの排気微粒子を補集 され、浄化された排気は内空部１２から開口２３ａを経て出口管７へ流出する。 図２，３に示すように、排気微粒子濾過体５は実際には、径外方と径内方へ交互 に断面花弁形ないし断面波形に湾曲されて排気の通過面積を拡大される。

【００１２】 図４に示すように、排気微粒子濾過体５は約７０％のアルミナと約３０％の酸 化珪素とを含むセラミツク繊維、またはSi-Ti-C-O 系のセラミツク繊維を積層し たうえ不規則に絡み合せてなる不織布５４の表面全面に、セラミツク繊維からな る織布５２を重ね合せ、織布５２の表面にステンレスなどの耐熱性金属からなる 金網５１を、不織布５４の裏面に金網５１と同様の金網５５をそれぞれ重ね合せ て積層体ないし重合せ体を構成される。図２に示すように、上述した重合せ体が 断面花弁形ないし断面波形の筒に形成され、かつ両端部の内外両面を所定厚さの 金属製の封止部材２１，２３の間に挟持される。

【００１３】 排気微粒子濾過体５を断面花弁形ないし断面波形に維持しつつケース４に支持 するために、排気微粒子濾過体５の図１における左端部は、図３に示すように表 裏両面を外側の封止部材２１と内側の封止部材２３の間に挟持される。すなわち 、円板状の封止部材２３は径外方へ放射状に突出する多数の突片２３ｂを一体的 に形成され、突片２３ｂが排気微粒子濾過体５の裏面ないし内面の軸方向溝ない し湾曲部５ａへ係合される。一方、外側の封止部材２１は細長い３角形の開口２ １ａを有する多数の枠板から構成され、排気微粒子濾過体５の表面ないし外面の 軸方向溝ないし湾曲部５ｂへ係合される。封止部材２１は外周縁が円弧状をなす 多数の枠板を、図示してない金属バンドにより環状に捕縛される。排気微粒子濾 過体５の図１における右端部もほぼ同様に表裏両面を封止部材２１と封止部材２ ３の間に挟持される。封止部材２１は周縁２１ｂをケース４の内周壁に結合され る。

【００１４】 排気微粒子濾過体５は、セラミツク繊維からなる不織布５４の表面に、織布５ ２を重ね合せたものであるから、排気微粒子濾過体５の端部を金属製の封止部材 ２１，２３により挟持しても、締付圧により破損することがなく、金網５１，５ ５が電気的に接触する恐れがない。

【００１５】 図１，２に示すように、本考案によれば、排気微粒子濾過体５の使用中に起こ る排気微粒子濾過体５の熱変形、特にヒータとしての金網５１の熱による膨出変 形を抑えるために、複数の電気絶縁された金属線４０が、軸方向に所定間隔を存 して、排気微粒子濾過体５の外周面に巻き付けられる。図５に示すように、電気 絶縁された金属線４０は予め伸縮可能の環状体ないし輪体として形成される。

【００１６】 電気絶縁された金属線４０は、クロム（Cr）を含む耐熱鋼線４１を用い、耐熱 鋼線４１の表面を絶縁性を有する被覆層により覆われた芯材４５（図９）と、該 芯材４５に外挿した多数の絶縁保護管４４とから構成される。芯材４５は環状の ものであり、結合手段６６は少くとも１つのねじまたは螺旋状の伸縮部分４１ａ を備えている。伸縮部分４１ａは伸縮調節手段６１により所定の周方向の長さに 設定される。

【００１７】 図６に示すように、伸縮調節手段６１は頭部フランジ６２ａと溝を有する軸部 ６２ｂとからなるリベツト６２と、頭部フランジ６４ａと円筒状の軸部６４ｂと からなる受け６４とから構成され、軸部６２ｂ，６４ｂを反対側から螺旋状の伸 縮部分４１ａへ挿通し、リベツト６２の軸部６２ｂを受け６４の円筒状の軸部６ ４ｂへ固く嵌合する。図５に示すように、螺旋状の伸縮部分４１ａはリベツト６ ２と受け６４の各頭部フランジ６２ａ，６４ａの間に挟まれる。耐熱鋼線４１の 絶縁保護管４４に挿通された部分と螺旋状の伸縮部分４１ａとの間の部分は、リ ベツト６２と受け６４の各頭部フランジ６２ａ，６４ａに設けた径方向の割溝へ 係合するのが好ましい。

【００１８】 また、図７，８に示すように、結合手段６６としてねじ孔６７ａを形成した結 合部材６７に、中空状のねじ軸６８ａを形成した結合部材６８を螺合するように 構成することもできる。耐熱鋼線４１は両端の螺旋状の伸縮部分４１ａを各結合 部材６７，６８の内空部に抜けないように係止される。

【００１９】 図９に示すように、芯材４５としての耐熱鋼線４１はクロム（Cr）の他に、ニ ツケル（Ni）、アルミニウム（Al）、イツトリウム（Y） の内の少くとも１種を 含む。耐熱鋼線４１は表面に、アルミニウム（Al）を含むニツケル（Ni）基合金 またはアルミニウム（Al）を含むクロム（Cr）基合金からなる合金粒子４２を溶 着される。芯材４５の被覆層の合金粒子４２は互いに接合して合金粒子層４６を 形成する。

【００２０】 表面に合金粒子４２を溶着された耐熱鋼線４１は、さらに表面に電気絶縁性を 有するセラミツク粒子からなるセラミツク層４３を密着される。セラミツク層４ ３のセラミツク粒子はアルミニウム（Al）、珪素（Si）、マグネシウム（Mg）、 ジルコニウム（Zr）、バリウム（Ba）、チタン（Ti）の内の少くとも１種を含み 、かつ芯材４５の被覆層に５wt％以上含まれている。セラミツク層４３のセラミ ツク粒子は合金粒子４２よりも小さく、平均粒径が１μｍ以下であり、焼結せず に独立して、合金粒子４２の表面と耐熱鋼線４１の表面とに付着する。

【００２１】 最後に、合金粒子層４６とセラミツク層４３を形成された耐熱鋼線４１すなわ ち芯材４５は、多数の絶縁保護管４４を外挿される。好ましくは、絶縁保護管４ ４は芯材４５のセラミツク層４３に、部分的に接合される。これにより、絶縁保 護管４４の脱落を防止し、金属線４０の耐摩耗性を高める。

【００２２】 図１０に示す実施例では、アルミニウム（Al）を含むニツケル（Ni）基合金粒 子またはアルミニウム（Al）を含むクロム（Cr）基合金粒子からなる合金粒子４ ２は表面に予め、合金粒子４２よりも十分細いセラミツク粒子４２ｂを接合され たうえ、符号４２ａで示すように耐熱鋼線４１に溶着される。こうして、合金粒 子層４６を形成された耐熱鋼線４１は、合金粒子層４６の表面に電気絶縁性を有 するセラミツク粒子からなるセラミツク層４３を密着される。他の構成は図９に 示すものと同様である。

【００２３】 ［実施例１］ JIS SUS304（ステンレス）からなる耐熱鋼線４１の表面に、ニツケル（Ni）， クロム（Cr），アルミニウム（Al）の内の少くとも１つを含む合金粒子４２を接 着した後に、真空中で加熱処理を行つて、耐熱鋼線４１の表面に上述の合金粒子 ４２を付着させ、さらに大気中で加熱処理を行つた。こうして、表面に上述の合 金粒子４２を付着させた耐熱鋼線４１に、セラミツクからなる絶縁保護管４４を 外挿して、図５に示すような電気絶縁された環状の金属線４０を作製した。

【００２４】 図１に示すように、排気浄化装置の排気微粒子濾過体５の外周面に、図９に示 す、本考案による電気絶縁された環状の金属線４０を装着した後、排気浄化装置 へ排気を導入して、排気微粒子濾過体５による排気微粒子の捕集試験と、電気加 熱による排気微粒子濾過体５の再生試験とを繰返し実施した。試験の結果、５０ ００回の捕集・再生試験後にも、本考案による電気絶縁された金属線４０は絶縁 性を維持し、排気微粒子濾過体５の膨出変形は起らず、したがつて、ヒータとし ての金網５１が金属製のケース４に接触して溶損するのを防止できた。

【００２５】 ［実施例２］ アルミニウム（Al）を含むニツケル（Ni）基合金粒子またはアルミニウム（Al ）を含むクロム（Cr）基合金粒子からなる合金粒子４２の表面に予め、合金粒子 ４２よりも十分細いセラミツク粒子４２ｂを接合した。セラミツク粒子４２ｂを 接合した合金粒子４２を耐熱鋼線４１の表面に接着した後に、真空中で加熱処理 を行つて溶着した。こうして、JIS SUS304（ステンレス）からなる耐熱鋼線４１ の表面に合金粒子層４６を形成したうえ、さらに電気絶縁性を有するセラミツク 粒子からなるセラミツク層４３を密着し、大気中で加熱処理を行つた。こうして 、表面にセラミツク層４３を密着した耐熱鋼線４１に、セラミツクからなる絶縁 保護管４４を外挿して、図１０に示すような電気絶縁された環状の金属線４０を 作製した。

【００２６】 図１に示すように、排気浄化装置の排気微粒子濾過体５の外周面に、図１０に 示す、本考案による電気絶縁された環状の金属線４０を装着した後、排気浄化装 置へ排気を導入して、排気微粒子濾過体５による排気微粒子の捕集試験と、電気 加熱による排気微粒子濾過体５の再生試験とを繰返し実施した。試験の結果、５ ０００回の捕集・再生試験後にも、本考案による電気絶縁された金属線４０は絶 縁性を維持し、排気微粒子濾過体５の膨出変形は起らず、ヒータとしての金網５ １が金属製のケース４に接触して溶損するのを防止できた。

【００２７】 ［実施例３］ 図１１に示すように、実施例１における排気微粒子濾過体５に直接接触する絶 縁保護管４４にムライトを用い、絶縁保護管４４が耐熱鋼線４１の絶縁被覆とし てのセラミツク層４３に接合するように加熱処理を行つて、電気絶縁された金属 線４０Ａを作製した。

【００２８】 また、図１２に示すように、絶縁保護管４４と耐熱鋼線４１の絶縁被覆として のセラミツク層４３との間に、アルミナ（Al2O3 ）層４７を介在させて両者を接 合して、電気絶縁された金属線４０Ｂを作製した。

【００２９】 さらに、図１３に示すように、耐熱鋼線４１の表面に何も被覆しないで、耐熱 鋼線４１に絶縁保護管４４を外挿して、比較材としての電気絶縁された金属線４ ０Ｃを作製した。

【００３０】 本考案による電気絶縁された金属線４０Ａ，４０Ｂと、比較材としての金属線 ４０Ｃを、それぞれ温度５００〜１０００℃の大気中に約１０時間放置した後に 、１５０MPa の圧縮応力を加えて絶縁保護管４４を破壊し、芯材４５の表面の電 気抵抗と、芯材４５の圧縮強度を測定したところ、図１４，１５に示すような結 果を得た。図１４，１５から明らかなように、本考案による電気絶縁された金属 線４０Ａ，４０Ｂは、捕縛用金属線としての耐熱強度と電気絶縁性を満足するも のである。

【００３１】

【考案の効果】

本考案は上述のように、クロムを含む耐熱鋼線の表面を絶縁性を有する被覆層 により覆われた環状の芯材と、該芯材に外挿した絶縁保護管とから構成され、前 記芯材を環状にする結合手段にねじまたは少くとも１つの螺旋状の伸縮部分を備 えているから、耐熱強度が大であり、排気微粒子濾過体への装着が容易であり、 排気微粒子濾過体の熱による膨出変形を抑止できる。

【００３２】 芯材の被覆層を、耐熱鋼線に溶着されたアルミニウムを含むニツケルまたはク ロム基合金粒子からなる合金粒子層と、該合金粒子層を覆う電気絶縁性を有する セラミツク層との２層にしたから、合金粒子層により耐熱鋼線とセラミツク層と の密着性が高められる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案が適用されるデイーゼル機関の排気浄化
装置の側面断面図である。

【図２】同排気浄化装置の正面断面図である。

【図３】同排気浄化装置の排気微粒子濾過体の端部の正
面図である。

【図４】同排気微粒子濾過体の要部を拡大して示す正面
断面図である。

【図５】本考案に係る伸縮調節手段を有する電気絶縁さ
れた金属線の正面図である。

【図６】同伸縮調節手段を示す斜視図である。

【図７】他の結合手段を有する電気絶縁された金属線の
正面図である。

【図８】同結合手段を示す斜視図である。

【図９】本考案の第１の実施例に係る電気絶縁された金
属線の側面断面図である。

【図１０】本考案の第２の実施例に係る電気絶縁された
金属線の要部を拡大して示す側面断面図である。

【図１１】本考案の第３の実施例に係る電気絶縁された
金属線の側面断面図である。

【図１２】本考案の第４の実施例に係る電気絶縁された
金属線の側面断面図である。

【図１３】比較例に係る電気絶縁された金属線の側面断
面図である。

【図１４】本考案に係る電気絶縁された金属線の表面の
電気抵抗を示す表図である。

【図１５】同電気絶縁された金属線の圧縮強度を示す線
図である。

【符号の説明】

２：入口管 ３：端板 ４：ケース ５：濾過体 ５
ａ，５ｂ：湾曲部 ６：端板 ７：出口管 １０：外空
部 １２：内空部 ２１，２３：封止部材 ２１ａ：開
口 ２１ｂ：周縁 ２３ａ：開口 ２３ｂ：突片 ４
０，４０Ａ〜４０Ｃ：金属線 ４１：耐熱鋼線 ４１
ａ：伸縮部分 ４２：合金粒子 ４２ａ：溶着部分 ４
２ｂ：セラミツク粒子 ４３：セラミツク層 ４４：絶
縁保護管 ４５：芯材 ４６：合金粒子層 ４７：アル
ミナ層 ５１，５５：金網 ５２：織布 ５４：不織布 ６１：伸縮調節手段 ６２：リベツト
６２ａ：頭部 ６２ｂ：軸部 ６４：受け ６４ａ：頭
部 ６４ｂ：軸部 ６６：結合手段 ６７ａ：ねじ孔
６８ｂ：ねじ軸

Claims (12)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】クロムを含む耐熱鋼の表面を電気絶縁性を
   有する被覆層により覆われた芯材と、該芯材に外挿した
   絶縁保護管とから構成されていることを特徴とする環状
   の電気絶縁された金属線。
2. 【請求項２】前記耐熱鋼はクロムの他に、ニツケル、ア
   ルミニウム、イツトリウムの内の少くとも１種を含む、
   請求項１に記載の電気絶縁された金属線。
3. 【請求項３】前記芯材の被覆層は前記耐熱鋼に溶着され
   たアルミニウムを含むニツケル基合金粒子またはアルミ
   ニウムを含むクロム基合金粒子からなる合金粒子層と、
   該合金粒子層を覆う電気絶縁性を有するセラミツク層と
   からなる、請求項１に記載の電気絶縁された金属線。
4. 【請求項４】前記芯材の被覆層は前記耐熱鋼に溶着され
   たアルミニウムを含むニツケル基合金粒子またはアルミ
   ニウムを含むクロム基合金粒子からなる合金粒子層と、
   該合金粒子層を覆う電気絶縁性を有するセラミツク粒子
   層とからなる、請求項１に記載の電気絶縁された金属
   線。
5. 【請求項５】前記芯材はねじの結合手段を備えている、
   請求項１に記載の電気絶縁された金属線。
6. 【請求項６】前記芯材は少くとも１つの螺旋状の伸縮部
   分を備えており、該伸縮部分が伸縮調節可能な結合手段
   となつている、請求項１に記載の電気絶縁された金属
   線。
7. 【請求項７】前記絶縁保護管は前記芯材の表面のセラミ
   ツク層により、前記芯材に接合されている、請求項１に
   記載の電気絶縁された金属線。
8. 【請求項８】前記絶縁保護管はセラミツクの中間層によ
   り前記芯材の被覆層に接合されている、請求項１に記載
   の電気絶縁された金属線。
9. 【請求項９】前記芯材の被覆層の合金粒子は互いに接合
   し、前記芯材の被覆層のセラミツク粒子は焼結せずに独
   立して、前記合金粒子の表面と前記耐熱鋼の表面とに付
   着している、請求項４に記載の電気絶縁された金属線。
10. 【請求項１０】前記芯材の被覆層のセラミツク粒子は平
    均粒径が１μｍ以下である、請求項４，８のいずれかに
    記載の電気絶縁された金属線。
11. 【請求項１１】前記芯材の被覆層のセラミツク粒子はア
    ルミニウム、珪素、マグネシウム、ジルコニウム、バリ
    ウム、チタンの内の少くとも１種を含み、かつ前記芯材
    の被覆層に５wt％以上含まれている、請求項４，８，９
    のいずれかに記載の電気絶縁された金属線。
12. 【請求項１２】クロムを含む耐熱鋼の表面を電気絶縁性
    を有する被覆層により覆われかつ結合手段により環状に
    結合された芯材と、該芯材に外挿した絶縁保護管とから
    構成され、前記芯材の結合手段はねじまたは少くとも１
    つの螺旋状の伸縮部分を備えている電気絶縁された金属
    線であつて、該金属線は排気微粒子濾過体の熱による膨
    出変形を抑止するように、排気微粒子濾過体の外周面に
    巻き付けられていることを特徴とする、電気絶縁された
    金属線。