JP3078736B2 - 電極構造および通電発熱式ヒーター - Google Patents

電極構造および通電発熱式ヒーター

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電極構造およびそれ
を備えた通電発熱式ヒーターに関し、更に詳しくは、内
燃エンジンの排気系に装着されて低温始動時等エンジン
冷間時における排気浄化特性の悪化を防止するために、
例えば金属質ハウジング内に収容された被通電体等に接
続して被通電体に電気を通電する電極構造およびそれを
備えた通電発熱式ヒーターに関する。
【0002】
【従来の技術】自動車等の排ガスを浄化するために用い
られる触媒コンバーターにおいて、触媒を早期にその作
用温度まで昇温させるために、通電発熱式ヒーターを配
設する技術が知られている。
【0003】これは、図19に示すように、排気管15
0に配設された主触媒100の上流側、即ちエンジンと
前記主触媒100との間に通電発熱式ヒーター101及
び副触媒102を配設してエンジン冷間時における排気
ガス中の有害物質を浄化する技術である。この排気ガス
浄化装置においては、低温始動時などのエンジン冷間時
等、主触媒100が未だ活性化していないときは、通電
発熱式ヒーター101のヒーターを所定時間(例えば、
40秒)オンして該通電発熱式ヒーター101及び副触
媒102を所定温度(例えば、400〜500℃)以上
に昇温させて該通電発熱式ヒーター101及び副触媒1
02を短時間で活性化させ、エンジン冷間時における排
気ガス浄化を該通電発熱式ヒーター101及び副触媒1
02で行なう。そして、エンジン暖機後は前記通電発熱
式ヒーター101、副触媒102及び主触媒100によ
り排気ガス中の有害物質を浄化している。
【0004】この通電発熱式ヒーターは、通常、金属質
のハニカム構造体を缶体等の金属質ハウジング内に収容
して保持するとともに、被通電体であるこのハニカム構
造体に通電のための電極を設けて構成される。そして、
このような通電発熱式ヒーターの電極構造として、従
来、図20(a)〜(c)に示すものが知られている。
【0005】図20(a)は、雄ねじ部103が刻設さ
れて電極104に固着された電極棒105に第1及び第
2の絶縁部材106、107が外嵌され、さらに第1の
絶縁部材106及び第2の絶縁部材107の間にセメン
ト等のセラミック粉末108が介在され、該セラミック
粉末108が固定リング109と前記第1及び第2の絶
縁部材106、107等により挟持されている。そし
て、ワッシャ110を介してナット111が電極棒10
5に螺着され、前記第1及び第2の絶縁部材106、1
07等を電極棒105に固定している。
【0006】この図20(a)に示す従来例において
は、第1及び第2の絶縁部材106、107により、排
気管である金属質ハウジング(缶体)160に対して電
気的絶縁を確保すると共に、セラミック粉末108によ
り排気ガスに対するシールを行なっている。また、金属
質ハウジング160内部側の電極104は、金属質の連
結部材135を介してハニカム構造体133の一部に接
続されている。
【0007】また、図20(b)は、プラズマコーティ
ングタイプと呼称されるものであって、プラズマ放電に
より所定箇所にセラミック等の絶縁部材112をコーテ
ィングしてなる電極棒113が、金属質ハウジング11
4に固着されたリング115に嵌入されている。このプ
ラズマコーティングタイプの電極構造においては、前記
コーティング部分、すなわち絶縁部材112をリング1
15に無理矢理嵌入させることにより、金属質ハウジン
グ114に対する電気的絶縁と排気ガスに対するシール
を行なっている。
【0008】さらに、図20(c)は、メタルシールタ
イプと呼称されるものであって、先端に雄ねじ部116
が刻設された電極棒117が電極119に固着されると
共に、第1の絶縁部材120及び第2の絶縁部材122
が電極棒117に外嵌され、且つ第1及び第2の金属リ
ング118、127が前記第1の絶縁部材120の両端
面側に介装され、さらにナット123がワッシャ124
及び板バネ125を介して電極棒117に螺着されてい
る。すなわち、メタルシールタイプは、第1の絶縁部材
120及び第2の絶縁部材122がネット123により
所定位置に固定されて金属質ハウジング126に嵌入さ
れている。
【0009】このメタルシールタイプの電極構造におい
ては、第1及び第2の絶縁部材120、122により金
属質ハウジング126に対する電気的絶縁を行なうと共
に、第1及び第2の金属リング118、127により排
気ガスシールを行なっている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
電極構造を備えた通電発熱式ヒーターにおいては、自動
車等の排気ガス配管への取付けの容易性の観点から、外
部電源への通電のためのリード線を保持し、リード線と
の電気的接続を確実にするために、リード線の端部をも
一体に組み込んだ電極構造とすることが組立性など利便
性に優れ、好都合である。この場合、図21に示すよう
に、例えば雨天時の走行中には、道路の水溜まり上を自
動車等が走行した場合や洪水時においては、通電発熱式
ヒーター101の電極に水が付着して電気的短絡やそれ
に基ずくヒーターの誤動作を招来するおそれがあるとい
う問題がある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は上記事情に鑑み
てなされたものであって、道路の水溜まり上を自動車等
が走行した場合や洪水時においても通電発熱式ヒーター
の電極に水が付着するのを防止することができる電極構
造とそれを備えた通電発熱式ヒーターを提供することを
目的とするものである。
【0012】即ち、本発明によれば、金属質の電極本体
と、該電極本体とともに通電用のリード線の一端部を内
部に収容・保持する電極保持缶体と、該電極本体と該電
極保持缶体との間に介在し、該電極本体と該電極保持缶
体との間を絶縁する絶縁部材と、を有する電極構造であ
って、該電極保持缶体と該リード線の間からの水の侵入
を防止するための防水性部材を該電極保持缶体と該リー
ド線の間に介在させるとともに、該絶縁部材が、第一絶
縁体、第二絶縁体、および該第一絶縁体と該第二絶縁体
の間に充填された無機粉末とから構成されていることを
特徴とする電極構造、が提供される。また、本発明によ
れば、金属質の電極本体と、該電極本体とともに通電用
のリード線の一端部を内部に収容・保持する電極保持缶
体と、該電極本体と該電極保持缶体との間に介在し、該
電極本体と該電極保持缶体との間を絶縁する絶縁部材
と、を有する電極構造であって、該電極保持缶体と該リ
ード線の間からの水の侵入を防止するための防水性部材
を該電極保持缶体と該リード線の間に介在させるととも
に、該絶縁部材が、第一絶縁体、第二絶縁体、および該
第一絶縁体と該第二絶縁体の間に充填されたセメントシ
ール材とから構成されていることを特徴とする電極構
造、が提供される。 さらに、本発明によれば、上記した
電極構造を備えた通電発熱式ヒーターが提供される。
【0013】また本発明によれば、基端部が第1電極に
接続されると共に先端部がリード線に接続された棒状の
第2電極を設け、該第2電極が耐熱性を有する絶縁部材
に挿通されると共に、前記第2電極の少なくとも一部が
耐熱性を有する弾性絶縁体で被覆され、かつ、前記第2
電極が所定長さLを有する電極保持缶体に収納されると
共に、ゴム製シール部材が前記電極保持缶体の先端部に
装着されていることを特徴とする通電発熱式ヒーターの
電極構造、が提供される。
【0014】本発明の電極構造は、金属質ハウジング内
に収容された被通電体に接続し、被通電体に電気を通電
するために用いることが好ましく、この被通電体は金属
質のハニカム構造体であることが好ましい。また、上記
の所定長さLは、L≧40mmであることが好ましい。
【0015】
【発明の実施の形態】次に、本発明に係る電極構造を具
体的に説明する。まず、電極構造の構成部材から順次説
明する。本発明において用いる防水性部材としては、耐
熱性を有する絶縁性の有機化合物、またはガラスが好ま
しく、具体的には、絶縁性の有機化合物がポリテトラフ
ルオロエチレン(商品名:テフロン)、フッ素ゴム等の
フッ素含有有機化合物であることが好ましいが、高温で
の重量減少が少ないテフロンが好ましい。また、テフロ
ンはガラスを含有させ耐熱性を高めることもできる。防
水性部材の耐熱性は少なくとも100℃以上であること
が好ましく、150℃以上であることがより好ましい。
【0016】
【0017】リード線の外周には通常被覆材が被覆され
ているが、この被覆材としては、少なくとも100℃以
上の耐熱性を有することが好ましい。具体的には、芯線
の外周をテフロンで被覆したもの、ポリイミドテープで
被覆し、更にその上をガラスファイバーで編組被覆した
もの等を使用することができる。なお、リード線の芯線
部の径としては、φ1.0〜5.0mmが好ましく、芯線
としては、φ0.5mm以下の細い線をよりあわせたもの
が好ましい。
【0018】電極本体としては金属棒が好適に用いら
れ、これは、絶縁部材を介して金属質ハウジングに連設
した電極保持缶体に固定される。金属質ハウジングの内
部側にある電極本体の一端部は、直接あるいは金属質の
連結部材を介して、溶接等により金属質ハウジング内に
収容された被通電体の一部に接続される。
【0019】一方、電極本体の他端部はリード線に接続
される。電極本体とリード線との接続は、直接溶接した
り接続部材を介する等種々の方法にて行われる。
【0020】絶縁部材は、第一絶縁体、第二絶縁体、お
よび第一絶縁体と第二絶縁体の間に充填された無機粉末
とから構成されていることが、ガスシール性に優れる点
のほか、排気ガス配管外より飛来する固形物が電極に衝
突した場合であっても、ガスシール性および絶縁性の低
下が生じ難く、好ましい。無機粉末は圧力下、すなわち
圧力をかけて充填されていることが好ましく、具体的な
材質としてはタルク、カオリンなどを好ましいものとし
て挙げることができる。第一絶縁体及び第二絶縁体は、
電極本体と電極保持缶体との間で無機粉末を保持し得る
構造とすることが好ましく、また、セラミック質で所定
の強度を有する材料、具体的には、アルミナ質、磁器質
からなるもの等を用いることができる。なお、無機粉末
は、例えば200kgf 以上の荷重を掛けて第一絶縁体と
第二絶縁体の間に充填することが好ましい。また、無機
粉末と直接接する第二絶縁体部に段差をつけると、熱サ
イクル及び振動が加わった場合においても、充填された
無機粉末が緩むことなく好ましい。
【0021】又、絶縁部材と電極本体及び電極保持缶体
の間を金属シール材にてシールするとともに、電極本体
と電極保持缶体との間に電極本体、電極保持缶体及び絶
縁部材相互の間の熱膨張差を吸収するバネ部材並びにバ
ネ部材に荷重を伝える押さえ部材を設けた構成としても
よい。このような構成とすることにより、金属シールに
よりガスシール性が維持されるとともに、バネ部材によ
り部材間の熱膨張差を吸収できる構造となる。押さえ部
材の電極本体への固定は、ナット状に形成した押さえ部
材を電極本体と嵌合することによって行ってもよいが、
押さえ部材の一部を電極本体に対してかしめたり、電極
本体に溶接することによって行ってもよい。
【0022】
【0023】
【0024】
【0025】被通電体としては、代表的には金属質ハニ
カム構造体が挙げられ、この場合には、自動車の排ガス
浄化用触媒コンバーター等に設けられる通電発熱式ヒー
ターの電極構造となる。また、金属質ハニカム構造体以
外にも様々な被通電体を用いることができる。
【0026】以下、本発明を図示の実施例に基づいて更
に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定さ
れるものではない。図1は、本発明に係る電極構造の一
例を示す説明図である。図中、2は金属質ハウジング、
4は電極保持缶体、6は金属棒からなる電極本体、16
は金属質の連結部材、18aは第一絶縁体、18bは第
二絶縁体、18dは無機粉末、20はリード線、22は
防水性部材、24はかしめリングを示している。
【0027】図1に示す電極構造において、電極本体6
は、金属ハウジング2に設けられた孔12に挿通され、
第一絶縁体18aと第二絶縁体18b、および第一絶縁
体18aと第二絶縁体18bの間に充填された無機粉末
18dとから構成される絶縁部材18を介して、金属質
ハウジング2に連設した電極保持缶体4に固定されてい
る。図1の例では、電極保持缶体4は、外周側の第一缶
体4aと内側部の第二缶体4bを重ね合せた二重構造を
形成しており、第二缶体4bを第二絶縁体18bの上端
外周部からかしめリング24を介してかしめた構成とし
ている。
【0028】このようなかしめリング24を用いること
により、第二絶縁体18bに過大な応力がかかることな
く、無機粉末18dに圧力をかけ充填することができ
る。更に、このかしめリング24の材質を第二缶体4b
よりも大きな熱膨張係数を有する材質とすると、加熱さ
れた場合に、このかしめリング24が第二缶体4bと絶
縁部材18との熱膨張差を吸収しシール性の劣化を防止
できるため、より好ましい。また、第一缶体4aと第二
缶体4bの間からの水の浸入を防ぐため、これらの部材
は全周にわたって溶接等の気密固定がなされていること
が好ましい。この固定方法としては全周レーザー溶接が
好ましい。
【0029】また、電極保持缶体4とリード線20との
間には、防水性部材22が介在し、しかも防水性部材2
2を介在させた部分の電極保持缶体4を外側からかしめ
ることにより、電極保持缶体4と防水性部材22の間の
隙間、及び防水性部材22とリード線20の間の隙間を
なくし、電極保持缶体4とリード線20の間からの水の
侵入防止を確実にする構造となっている。電極本体6の
上部とリード線20の下端部との間には、両者間を電気
的に接続するための接続部材30が連結されている。な
お、金属ハウジング2内部側にある電極本体6の一端部
は、金属質の連結部材16を介して図示しない被通電体
の一部に接続されている。
【0030】この電極構造は、組立性、生産性とともに
ガスシール性に優れ、しかも排気ガス配管外より飛来す
る固形物が電極に衝突した場合であっても、ガスシール
性および絶縁性の低下が生じ難く、構造的に強く、安全
性が高い。
【0031】なお、図1の電極構造において、第二絶縁
体18bの下面に段差32を設けると、電極に熱サイク
ルおよび振動が作用した際においても、第一絶縁体18
aと第二絶縁体18bの間に充填された無機粉末18d
について、その充填状態の緩みが生じ難くなる。
【0032】図2は、電極保持缶体とリード線との間の
他の防水構造を示す例である。この例では、リード線2
0の周りに第一の防水性部材40を被覆し、この第一の
防水性部材40の下方部を第一電極保持缶体44で挟持
するとともに、さらにこの第一の防水性部材40の上方
部の周りにテフロンチューブ等の防水性チューブ42を
巻き、この防水性チューブ42を第二電極保持缶体46
で挟持し、第二電極保持缶体46の外周側からX部及び
Y部において第二電極保持缶体46をかしめた構造であ
る。
【0033】この構造では、X部の防水性チューブ42
は、第一電極保持缶体44と第二電極保持缶体46の間
に挟み込まれているので、熱膨張差が生じ難く、防水性
が確実となる。また、Y部は、第一の防水性部材40と
防水性チューブ42が一体となってかしめられるので、
この間で水の侵入は生じ得ず、このような構造とするこ
とにより、極めて高い防水性が確保できる。
【0034】図3は、図1に示す二重構造の電極保持缶
体4の代りに、一体の電極保持缶体4により、電極本体
との間で絶縁部材を介在させ、かつリード線20との間
で防水性部材22を介在させた例である。この場合、電
極保持缶体4のうち、第二絶縁体18bの上端外周部か
らかしめ部材48を介してかしめた構成としたものであ
る。
【0035】また、図4は電極保持缶体とリード線との
間のさらに他の防水構造を示す例である。この例では、
リード線20の被覆材50が防水性部材を兼用する場合
であり、電極保持缶体4の外周側から被覆材50を直接
かしめることになる。この例の場合、リード線20の被
覆材50は上記したような防水性部材の特性を有するこ
とが必要あるいは好ましく、部品点数を削減でき、組立
性が向上する利点がある。
【0036】図5は、本発明に係る電極構造において、
電極保持缶体と電極本体の間に設けた絶縁部材と、電極
本体及び電極保持缶体の間を金属シール材にてシールし
た例である。図5に示す電極構造において、第一絶縁体
18a、第二絶縁体18b、及び第三絶縁体18cが第
一電極保持缶体44又は第二電極保持缶体46とリード
線20又は電極本体6との間に設けられ、第三絶縁体1
8cと第二電極保持缶体46との間及び第三絶縁体18
cと電極本体6との間は金属シール材56によりシール
される。皿バネ58の上下は、図30に示すような押さ
え部材60により支持され、さらに上側の押さえ部材6
0は接続部材30の下端開口部に形成したフランジ62
により支持されている。
【0037】防水構造については、図1に示す例と同様
である。接続部材30の下端部に設けたフランジ62
は、押さえ部材60と同様に熱膨張差により電極にかか
る荷重を効率良く皿バネ58に伝える働きをする。
【0038】図6は、電極保持缶体と電極本体の間に設
けた絶縁部材と、電極本体及び電極保持缶体の間を金属
シール材にてシールした他の例である。図6に示す電極
構造において、電極本体6と電極保持缶体4との間は第
一絶縁体18a及び第二絶縁体18bにより絶縁され、
第二絶縁体18bと電極本体6及び第二絶縁体18bと
電極保持缶体4との間は金属シール材56にてシールさ
れている。電極保持缶体4を一体に形成した点、電極本
体6に第一絶縁体18aの保持部64を設けた点、電極
保持缶体4の肩部66を外側よりかしめることにより押
さえ部材60を皿バネ58に押しつけている点が図5に
示す電極構造との主な相違点である。
【0039】押さえ部材60の電極本体6への固定は、
図7に示すように、電極本体6上の所定の位置に押さえ
部材保持部64を設け、それに一部切断リング状の押さ
え部材60(図29)の内縁部をはめ込むことによって
行ってもよい。
【0040】
【0041】図は、第一絶縁体18a、第二絶縁体1
8b及び第二電極保持缶体46との間をセメントシール
材18eにて封入した例である。このような構成とする
ことにより、電極にガスシール性を付与することができ
る。防水構造については、図1に示す例と同様である。
【0042】図は本発明に係る通電発熱式ヒーターの
電極構造のさらに別の実施例を示す断面図である。同図
において、触媒を担持した通電発熱式ヒーター71の第
1電極72の対向位置の缶体(金属質ハウジング)73
には雌ねじが刻設され、6角部と雄ねじ部を有する第1
の外筒74がワッシャ75aを介して前記雌ねじに螺着
されている。そして、該第1の外筒74は円筒形状の第
2の外筒75に一体的に連設され、さらに、該第2の外
筒75は第3の外筒76に一体的に連設されている。こ
のように、電極保持缶体は、第1の外筒74、第2の外
筒75および第3の外筒76から構成され、第1の外筒
74の基端から第3の外筒76の先端までの全距離L
(所定長さ)は後述するように40mm以上に設定され
ている。なお、前記第1電極72は、連結部材145を
介して通電発熱式ヒーター71のハニカム構造体77に
接続されている。
【0043】しかして、78は鉄等の金属からなる棒状
の第2電極であって、中央稍上方に略円盤状の突起部8
1が形成されると共に基端部79には雄ねじが刻設され
て第1電極72に刻設され雌ねじに螺着されている。さ
らに、第2電極78は、略円筒状に形成されたアルミナ
等のセラミックスリーブ(絶縁部材)80に挿通され、
該セラミックスリーブ80の先端は前記突起部81に当
接されている。
【0044】セラミックスリーブ80は、具体的には、
その内周面の所定位置に段付き部80aが形成され、か
つ前記内周面の先端方向は略垂直形状に形成されると共
にその開放端は若干テーパ状に形成されている。すなわ
ち、セラミックスリーブ80の内周面86の開放端に
は、図10に示すように、4個のテーパ状の凹所85が
形成されている。そして、該凹所85にはセラミック粉
末87が圧縮されて充填され、後述するように、第2電
極78と第2の外筒75とが一体となって回転するよう
に構成されている。
【0045】前記セラミックスリーブ80の下部と前記
第1の外筒74との間には、図に示すように、第1の
金属スリーブ82が介装されている。具体的には、前記
セラミックスリーブ80に形成された突起部80bが前
記第1の金属スリーブ82に形成された段付き部に係止
されている。また、第1の金属スリーブ82の上部には
タルク、アルミナ、マグネシア等のセラミック粉末83
を介して第2の金属スリーブ84が設けられ、さらに該
第2の金属スリーブ84の先端は第1の外筒74の先端
に当接されている。そして、後述するように、第2の金
属スリーブ84の先端は第1の外筒74とをカシメるこ
とにより、セラミック粉末83は第1の金属スリーブ8
2と第2の金属スリーブ84との間で圧縮されて介在さ
れ、外部との電気的絶縁を確保している。
【0046】第2電極78の前記突起部81の上方であ
って該第2電極78と第2の外筒75との間には弾性絶
縁体の一種であるガラス性絶縁体88が介装され、第2
の外筒75との電気的絶縁を確保している。
【0047】第2電極78の先端にはリード線89が固
着されると共に、その被覆部90が第3の外筒76から
突出され、かつ第3の外筒76の先端にはフッ素系ゴム
等、耐熱性を有するゴム製シール部材91が介装されて
いる。
【0048】しかして、本実施例の電極構造において
は、図11に示すように、B部でカシメられて第3の外
筒76と前記被覆部90とが一体化され、C部でカシメ
られて第2及び第3の外筒75、76、ガラス性絶縁体
88及び第2電極78が一体化され、さらに、D部でカ
シメられて第1及び第2の外筒74、75、第2の金属
スリーブ84及び第2電極78とが一体化される。した
がって、第1の外筒74の6角部を工具等で回して缶体
73に螺挿することにより、第2電極78は第1電極7
2に螺着されることとなり、通電発熱式ヒーター71に
容易に組み込むことができる。すなわち、第1〜第3の
外筒74〜76の缶体73への螺挿により前記セラミッ
ク粉末87も締め付けられて第2電極78を被覆する結
果、第2電極78も前記第1〜第3の外筒74〜76と
一体となって回転し、第1電極72に螺着される。
【0049】また、本実施例では、前述の如く、所定長
さLが40mm以上となるように第1〜第3の外筒(電
極保持缶体)74〜76の長さを設定しているので、第
3の外筒76の先端にはゴム製シール部材91を装着す
ることが可能となる。すなわち、一般に内燃エンジンの
燃焼時等においては、缶体73の温度が900℃〜10
00℃程度に上昇するのに対し、ゴム製シール部材は耐
熱性を有するポリテトラフルオロエチレン(PTFE)
などのフッ素系ゴム等であってもその耐熱温度は250
℃程度であり、ゴム製シール部材を缶体73の近傍に装
着することは困難である。つまり、通電発熱式ヒーター
の電極構造を防水構造とするためには、ゴム製シール部
材で電極周辺をシールする必要がある一方、該ゴム製シ
ール部材は耐熱性を有するものであっても、耐熱温度は
高々250℃程度であり、ゴム製シール部材を電極構造
に組み込むことができず、防水対策がなされていなかっ
た。このため、自動車が水溜まりを走行する場合や、あ
るいは洪水時においては、通電発熱式ヒーターの電極周
辺に水が侵入してきて誤動作等の原因となっていた。
【0050】しかるに、通電発熱式ヒーターの缶体周辺
の温度を測定したところ、図12に示すように、外筒の
基端部、すなわち缶体の周辺から40mm以上離間した
位置では温度が200℃以下になることが発明者の実験
結果により判明した。そこで、本実施例においては、所
定長さLをゴム製シール部材91の耐熱温度以下とすべ
く40mm以上となるような電極構造とした。すなわ
ち、第1電極72から棒状の第2電極78を突設させる
と共に、セラミックスリーブ80に該第2電極78を挿
通させ、かつセラミック粉末83、87とガラス性絶縁
体88によって排気シールと電気的絶縁を行ない、さら
に第1電極72から40mm以上離れた第3の外筒76
の先端にゴム製シール部材91を装着することにより防
水を可能にした。また、これら第1〜第3の外筒74〜
76は第2電極78等と一体化されているので、第1の
外筒74の6角部を回転させて缶体73に螺挿すること
により、同時に第2電極78が第1電極72に締結され
ることとなり、組み込みも容易に行なうことができる。
【0051】図13はさらに他の実施例であって、セラ
ミックスリーブ92と第1の外筒74との間に凹所が画
成され、該凹所にセラミック粉末93が充填されると共
に該セラミック粉末93の上部に金属スリーブ84が設
けられ、該金属スリーブ84が第1の外筒74に当接さ
れている。そして、前述した図に示す実施例と同様、
金属スリーブ84と第1の外筒74とをカシメることに
より、セラミック粉末93が圧縮されて電気的絶縁等を
確保する。また、第2電極95の先端部は、図14に示
すような6角形状、または図15に示すような4角形
状、或いは6角穴形状(図示せず)に形成され、所定の
工具により第1電極72に締結される。また、セラミッ
クスリーブ92の上方はテーパ状に形成され、さらに該
セラミックスリーブ92のテーパ部と第2の外筒75と
前記第2電極95により画成された空間部にガラス性絶
縁体96が充填されている。そして、これにより電気的
絶縁及び排気シールがなされる。
【0052】また、上述した図13に示す実施例では、
第2電極95を第1電極72に螺着させて固定している
が、図16に示す実施例のように、第2電極97と第1
電極98とを溶接99により接続してもよいことはいう
までもない。
【0053】尚、本発明は図17に示すような2電極タ
イプの通電発熱式ヒーター、及び図18に示すような一
端が該ヒーター装置に接地された1電極タイプの通電発
熱式ヒーターの双方に適用できるのはいうまでもない。
【0054】本発明において、電極本体とリード線は種
々の方法により接続されるが、図22〜図28にその例
を示す。図22において、電極本体6とリード線20は
接続部材30を介して接続される。接続部材30はその
一端に設けられた爪部68によりリード線20に固定さ
れている。又、他端に設けられた接続部材30の保持部
70は外側に湾曲し、その湾曲部分を介して電極本体6
にプロジェクション溶接されている。
【0055】図23においては、接続部材30はその一
端に設けた爪部68によりリード線20に固定されてい
るとともに、他端に設けられた電極本体6の保持部70
を外側からかしめることにより電極本体6に固定されて
いる。電極本体6と接続部材30との間をスポット溶接
してもよい。又、図24では、接続部材30はその一端
に設けた爪部68によりリード線20に固定されている
とともに、接続部材30の他端に設けた雌ネジ部と電極
本体6に設けた雄ネジ部を螺合することにより電極本体
6に固定されている。
【0056】図25では、リード線20は電極本体6に
直接溶接されている。図26では、電極本体6の一端を
筒状に形成し、その中にリード線20の一端を挿入した
後、筒状部分を外からかしめることにより電極本体6に
リード線20が固定される。図27は、電極本体6とリ
ード線20を直角に配向して接続する例であるが、リー
ド線20の一端にナット状の接続部材30を連結し、そ
の接続部材30はボルト52により電極本体6の一端に
固定されている。
【0057】図28も図15と同様、電極本体6とリー
ド線20を直角に配向して接続する例である。リード線
20の一端に、電極本体6の一端と相補的な形状を有す
る孔部54を持った電極本体保持部70を形成し、その
孔部54と電極本体6の一端とが嵌合的に接続されてい
る。
【0058】[評価] 本発明の一実施例である図1の電極構造、及び図20
(a)に示す従来型の電極構造について、下記に示す吸
湿試験を行った。吸湿試験は、湿度100%の状態にて
放置し、時間経過に対する電極本体と電極保持缶体との
間の絶縁抵抗の変化を測定することにより行った。その
結果、実施例の電極構造が200分間放置後でも1MΩ
以上の高い絶縁抵抗を維持したのに対し、従来型の電極
構造では30分間放置後に1MΩ未満まで絶縁抵抗が低
下した。
【0059】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の電極構造
とそれを備えた通電発熱式ヒーターによれば、リード線
の端部をも一体に組み込み、組立性などの利便性に優
れ、また電気的絶縁及び排気シールに優れるとともに防
水性に優れ、道路の水溜まり上を自動車が走行した場合
や洪水時においても電極に水が付着することがなく、ヒ
ーターの誤動作を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電極構造の一例を示す断面説明図
である。
【図2】電極保持缶体とリード線との間の他の防水構造
の例を示す部分断面図である。
【図3】本発明に係る電極構造の他の例を示す部分断面
図である。
【図4】本発明に係る電極構造のさらに他の例を示す部
分断面図である。
【図5】本発明に係る電極構造のさらに他の例を示す部
分断面図である。
【図6】本発明に係る電極構造のさらに他の例を示す部
分断面図である。
【図7】押さえ部材と電極との固定例を示す部分断面図
である。
【図8】本発明に係る電極構造のさらに他の例を示す部
分断面図である。
【図9】本発明に係る電極構造のさらに別の例を示す断
面図である。
【図10】セラミックスリーブの上部詳細を示す斜視図
である。
【図11】図に示す電極構造の平面図である。
【図12】電極からの距離と温度との関係を示す特性図
である。
【図13】本発明に係る電極構造のさらに他の例を示す
断面図である。
【図14】図13に示す電極構造に使用される第2電極
の先端部の斜視図である。
【図15】図13に示す電極構造に使用される第2電極
の先端部の別の斜視図である。
【図16】本発明に係る電極構造のさらに他の例を示す
断面図である
【図17】本発明の電極構造を使用した2電極型通電発
熱式ヒーターの平面図である。
【図18】本発明の電極構造を使用した1電極型通電発
熱式ヒーターの平面図である。
【図19】内燃エンジンの排気系の要部構造図である。
【図20】従来の電極構造の例を示す断面図である。
【図21】自動車における内燃エンジンの排気系の配置
を示す説明図である。
【図22】電極本体とリード線との接続例を示す部分説
明図である。
【図23】電極本体とリード線との他の接続例を示す部
分説明図である。
【図24】電極本体とリード線とのさらに他の接続例を
示す部分説明図である。
【図25】電極本体とリード線とのさらに他の接続例を
示す部分説明図である。
【図26】電極本体とリード線とのさらに他の接続例を
示す部分説明図である。
【図27】電極本体とリード線とのさらに他の接続例を
示す部分説明図である。
【図28】電極本体とリード線とのさらに他の接続例を
示す部分説明図である。
【図29】押さえ部材の一例を示す平面図である。
【符号の説明】
2…金属質ハウジング、3…ハニカム構造体、4…電極
保持缶体、6…電極本体、8…絶縁部材、8′…絶縁部
材、10…ワッシャー、12…孔、14…ナット、16
…連結部材、18…絶縁部材、20…リード線、22…
防水性部材、24…かしめリング、26…碍子固定治
具、28…セメントシール材、30…接続部材、32…
段差、40…第一の防水性部材、42…防水性チュー
ブ、44…第一電極保持缶体、46…第二電極保持缶
体、48…かしめ部材、50…リード線の被覆材、52
…ボルト、54…孔部、56…金属シール材、58…皿
バネ、60…押さえ部材、62…フランジ、64…押さ
え部材保持部、66…肩部、68…爪部、70…電極本
体の保持部、72…第1電極、74…第1の外筒、75
…第2の外筒、76…第3の外筒、80…セラミックス
リーブ(絶縁部材)、83…セラミック粉末(弾性絶縁
体)、87…セラミック粉末(弾性絶縁体)、88…ガ
ラス性絶縁体(弾性絶縁体)、89…リード線、91…
ゴム製シール部材、92…セラミックスリーブ(絶縁部
材)、96…ガラス性絶縁体(弾性絶縁体)、97…第
2電極、98…第1電極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 島崎 勇一 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式 会社本田技術研究所内 (72)発明者 加藤 裕明 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式 会社本田技術研究所内 (72)発明者 小松田 卓 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式 会社本田技術研究所内 (72)発明者 斉藤 彰久 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式 会社本田技術研究所内 (72)発明者 手代木 哲 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式 会社本田技術研究所内 (72)発明者 青木 琢也 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式 会社本田技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭50−72195(JP,A) 特開 平5−138819(JP,A) 特開 平4−279635(JP,A) 特開 昭62−189153(JP,A) 特開 平5−258926(JP,A) 特開 平3−65350(JP,A) 特開 平6−256625(JP,A) 特開 平6−239976(JP,A) 実開 昭61−88282(JP,U) 実開 昭58−63779(JP,U) 実開 平6−78705(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05K 7/00

Claims (14)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属質の電極本体と、 該電極本体とともに通電用のリード線の一端部を内部に
    収容・保持する電極保持缶体と、 該電極本体と該電極保持缶体との間に介在し、該電極本
    体と該電極保持缶体との間を絶縁する絶縁部材と、 を有する電極構造であって、 該電極保持缶体と該リード線の間からの水の侵入を防止
    するための防水性部材を該電極保持缶体と該リード線の
    間に介在させるとともに、 該絶縁部材が、第一絶縁体、第二絶縁体、および該第一
    絶縁体と該第二絶縁体の間に充填された無機粉末とから
    構成されていることを特徴とする電極構造。
  2. 【請求項2】 金属質の電極本体と、 該電極本体とともに通電用のリード線の一端部を内部に
    収容・保持する電極保持缶体と、 該電極本体と該電極保持缶体との間に介在し、該電極本
    体と該電極保持缶体との間を絶縁する絶縁部材と、 を有する電極構造であって、 該電極保持缶体と該リード線の間からの水の侵入を防止
    するための防水性部材を該電極保持缶体と該リード線の
    間に介在させるとともに、 該絶縁部材が、第一絶縁体、第二絶縁体、および該第一
    絶縁体と該第二絶縁体の間に充填されたセメントシール
    材とから構成されていることを特徴とする電極構造。
  3. 【請求項3】 第一絶縁体および第二絶縁体がセラミッ
    ク質からなる請求項1又は2に記載の電極構造。
  4. 【請求項4】 金属質の電極本体と、 該電極本体とともに通電用のリード線の一端部を内部に
    収容・保持する電極保持缶体と、 該電極本体と該電極保持缶体との間に介在し、該電極本
    体と該電極保持缶体との間を絶縁する絶縁部材と、 を有する電極構造であって、 該電極保持缶体と該リード線の間からの水の侵入を防止
    するための防水性部材を該電極保持缶体と該リード線の
    間に介在させるとともに、 該電極本体と該絶縁部材の間、及び該絶縁部材と該電極
    保持缶体との間を金属シール材にてシールし、かつ、該
    電極本体と該電極保持缶体との間に介在し、該電極本
    体、該電極保持缶体及び該絶縁部材相互の間の熱膨張差
    を吸収するバネ部材並びに該バネ部材に荷重を伝える押
    さえ部材を備えたことを特徴とする電極構造。
  5. 【請求項5】 該押さえ部材が該電極本体に装着される
    ナットである請求項に記載の電極構造。
  6. 【請求項6】 該押さえ部材を該電極本体に溶接して固
    定する請求項に記載の電極構造。
  7. 【請求項7】 該押さえ部材を該電極本体にかしめて固
    定する請求項に記載の電極構造。
  8. 【請求項8】 請求項1〜のいずれかに記載の電極構
    造を備えたことを特徴とする通電発熱式ヒーター。
  9. 【請求項9】 基端部が第1電極に接続されると共に先
    端部がリード線に接続された棒状の第2電極を設け、該
    第2電極が耐熱性を有する絶縁部材に挿通されると共
    に、前記第2電極の少なくとも一部が耐熱性を有する弾
    性絶縁体で被覆され、 かつ、前記第2電極が所定長さLを有する電極保持缶体
    に収納されると共に、ゴム製シール部材が前記電極保持
    缶体の先端部に装着されていることを特徴とする通電発
    熱式ヒーターの電極構造。
  10. 【請求項10】 前記所定長さLは、 L≧40mm であることを特徴とする請求項記載の通電発熱式ヒー
    ターの電極構造。
  11. 【請求項11】 前記第2電極が、前記弾性絶縁体又は
    前記絶縁部材の少なくともいずれか一方を介して前記電
    極保持缶体に一体的に固着され、 かつ、前記第2電極が前記第1電極に螺着されているこ
    とを特徴とする請求項9又は10記載の通電発熱式ヒー
    ターの電極構造。
  12. 【請求項12】 前記弾性絶縁体は、少なくともセラミ
    ック粉末及びガラス性絶縁体を含み、 前記セラミック粉末が前記絶縁部材と前記第2電極との
    間に充填され、かつ、前記ガラス性絶縁体が前記電極保
    持缶体と前記第2電極との間に介在されていることを特
    徴とする請求項11記載の通電発熱式ヒーターの電極構
    造。
  13. 【請求項13】 前記第2電極の前記先端部は、6角形
    状、4角形状、及び6角穴形状のいずれかに形成されて
    いることを特徴とする請求項9又は10記載の通電発熱
    式ヒーターの電極構造。
  14. 【請求項14】 前記第2電極の前記基端部と前記第1
    電極とは溶接により接続されていることを特徴とする請
    求項9又は10記載の通電発熱式ヒーターの電極構造。
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