JP3220119B2 - ヒータの支持構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、工業用電気炉や
その他の被加熱物の加熱に用いられるＳｉＣ(炭化ケイ
素)製のヒータの支持構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、上述例のヒータの支持構造として
は、例えば実開平６−４１０９１号公報に記載の構造が
ある。すなわち、セラミック板状ヒータの外側板に被着
する断面コ字状の絶縁部材と、この絶縁部材の外側部に
所定間隙を隔てて被着する断面コ字状のユニットケース
と、絶縁部材およびユニットケース間の所定間隙に介設
され、セラミック板状ヒータを弾性支持する付勢手段と
を備えたヒータの支持構造である。

【０００３】この従来構造によれば、無機繊維質の断熱
材や熱膨張緩衝材を用いずに、炉内のクリーン度を確保
しつつ、ユニットケースとセラミック板状ヒータとの熱
膨張係数の差異に起因する同板状ヒータの破損を確実に
防止し、また炉内の熱風による振動を良好に吸収して板
状ヒータにクラックが生ずるのを確実に防止することが
できる利点がある。

【０００４】しかし、上述の従来構造においてはユニッ
トケース、付勢手段によりヒータへの通電機能と弾性支
持機能とを兼ねることができないので、上述のヒータに
別途電極を植設し、この電極にリード線を配設して、ヒ
ータに対する通電を行なうように構成されていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明の請求項１記
載の発明は、炭化ケイ素(ＳｉＣ)製のヒータの受電部に
設けた電極部と、耐熱性、導電性を有して上述の電極部
に弾力接触する付勢手段と、耐熱性、導電性を有して上
述の付勢手段を介してヒータの電極部に接触する支持手
段とを備え、上述の付勢手段および支持手段を、耐熱性
金属板の表面に導電層が形成された構造となすことで、
ＳｉＣヒータと支持手段との間の熱膨張差および振動を
吸収しつつ、ＳｉＣヒータの弾性支持機能とＳｉＣヒー
タへの通電機能との両機能を兼ねることができ、しか
も、上述の付勢手段および支持手段の良好な耐熱性およ
び導電性を確保することができるヒータの支持構造の提
供を目的とする。

【０００６】この発明の請求項２記載の発明は、上記請
求項１記載の発明の目的と併せて、上述の支持手段をヒ
ータの外面形状に対応して屈曲形成することで、ヒータ
を横方向、縦方向または縦横に容易に配列することがで
きるヒータの支持構造の提供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１記載
の発明は、炭化ケイ素製のヒータの受電部に設けられた
電極部と、耐熱性および導電性を有し上記電極部に弾力
接触する付勢手段と、耐熱性および導電性を有し上記付
勢手段を介してヒータの電極部に接触する支持手段とを
備え、上記支持手段は屈曲形成されると共に、上記付勢
手段および支持手段は耐熱性金属板の表面に導電層が形
成されたヒータの支持構造であることを特徴とする。

【０００８】この発明の請求項２記載の発明は、上記請
求項１記載の発明の構成と併せて、上記支持手段はヒー
タの外面形状に対応して屈曲形成されたヒータの支持構
造であることを特徴とする。

【０００９】

【発明の作用及び効果】この発明の請求項１記載の発明
によれば、上述の耐熱性、導電性を有する支持手段が、
同様に耐熱性、導電性を有する付勢手段を介してヒータ
の電極部を弾性的に支持するので、ＳｉＣヒータと支持
手段との間の熱膨張差および振動を吸収しつつ、ＳｉＣ
ヒータの弾性支持機能と、ＳｉＣヒータへの通電機能と
の両機能を兼ねることができる効果がある。

【００１０】さらに、上述の支持手段を屈曲形成してい
るので、支持強度の向上を図ることができる効果があ
る。しかも、耐熱性金属板の表面に導電層を形成して上
述の付勢手段および支持手段を構成したので、良好な耐
熱性および導電性を確保することができる効果がある。

【００１１】この発明の請求項２記載の発明によれば、
上記請求項１記載の発明の効果と併せて、上述の支持手
段をヒータの外面形状に対応して屈曲形成したので、ヒ
ータを横方向、縦方向または縦横に容易に配列すること
ができる効果がある。

【００１２】

【実施例】この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳
述する。図面はヒータの支持構造を示すが、まず図１、
図２を参照してヒータそれ自体の構造について説明す
る。

【００１３】図１、図２に示すように所定の気孔率を有
する多孔質ＳｉＣによりなる縦横の隔壁１…で多数のセ
ル２…が形成された多孔質ＳｉＣハニカムヒータ３(以
下単にＳｉＣヒータと略記する)を設けている。この実
施例ではＳｉＣヒータ３の全体形状を略筒状と成してい
るが、ＳｉＣヒータ３の全体形状はこの形状の他に板
状、丸棒状、角棒状等の他の形状であってもよい。また
図２に示すように上述のセル２…の両端開口部は栓部材
４により交互に閉塞している。

【００１４】さらに、上述のＳｉＣヒータ３の長手方向
両端部外面の受電部には電極部５，５を設けている。こ
の実施例ではＡｇ(銀)ペーストの焼付け処理により上述
の電極部５，５を形成している。

【００１５】次に図３を参照して上述のＳｉＣヒータ３
を支持する支持構造について述べるが、この支持構造は
ＳｉＣヒータ３一端側(図１の左端側)の電極部５と、Ｓ
ｉＣヒータ３他端側(図１の右端側)の電極部５とで同一
または同等の構造であるから、以下の説明においては、
その一方について説明する。

【００１６】図３に示すように複数のＳｉＣヒータ３…
を横方向に配列する場合、これらの各ＳｉＣヒータ３の
端部外面形状に対応して凹部６ａ，６ｃと凸部６ｂとが
交互に繰返されるように屈曲形成された支持手段として
の支持板６を設けている。

【００１７】上述の支持板６の凹部６ａ，６ｃの内方と
凸部６ｂの内方とには上述のＳｉＣヒータ３…を離間配
置し、各ＳｉＣヒータ３のそれぞれの電極部５と凹部６
ａ，６ｃおよび凸部６ｂとの間には単位ヒータ当り合計
３個のスプリング７…を介設している。

【００１８】この実施例では上述の各スプリング７とし
て略Ｓ字状に屈曲形成され、かつ支持部材６とは別体の
スプリング(板バネ)７を用いている。また上述の支持板
６の凸部６ｂの下部にはＳｉＣヒータ３を受ける受け片
６ｄ，６ｄを一体的に形成している。

【００１９】上述の支持板６(支持手段)およびスプリン
グ７(付勢手段)はその断面を図４に示すように、耐熱性
金属板８の全表面に導電層９が形成され、これら両者
６，７は何れも耐熱性および導電性を有するように構成
されている。

【００２０】この実施例では上述の耐熱性金属板８とし
てインコネル(Inconel、Ｎｉ−Ｃｒ合金の一つで耐熱
性、耐食性を有する高ニッケル合金)を用い、導電層９
としてはＡｇ(銀)メッキ層を用いているが、Ａｇメッキ
層に代えてＣｕ(銅)メッキ層、Ｓｎ(スズ)メッキ層、Ｎ
ｉ(ニッケル)メッキ層などの他の導電性金属メッキ層で
あってもよく、インコネルに代えてステンレス等の他の
耐熱金属を用いてもよい。

【００２１】一方、図３に示すように上述の支持板６の
一端には外方へ導出された導出部６ｅを一体形成し、こ
の導出部６ｅにはインコネル製のボルト１０およびイン
コネル製のナット１１を用いてリード線１２を接続して
いる。

【００２２】要するに、上記ＳｉＣヒータ３の支持構造
は、耐熱性、導電性を有する支持板６に同様に耐熱性お
よび導電性を有する複数のスプリング７を介してＳｉＣ
ヒータ３における電極部５を弾性支持したものである。

【００２３】このように図１〜図４で示したＳｉＣヒー
タの支持構造によれば、上述の耐熱性、導電性を有する
支持手段(支持板６参照)が、同様に耐熱性、導電性を有
する付勢手段(スプリング７参照)を介してＳｉＣヒータ
３の電極部５を弾性的に支持するので、ＳｉＣヒータ３
と支持手段(支持板６参照)との間の熱膨張差(なお、Ｓ
ｉＣの熱膨張係数は４．０×１０^−６／℃)および振動
を吸収しつつ、ＳｉＣヒータ３の弾性支持機能と、Ｓｉ
Ｃヒータ３への通電機能との両機能を兼ねることができ
る効果がある。さらに、上述の支持手段(支持板６参照)
を屈曲形成しているので、支持強度の向上を図ることが
できる効果がある。

【００２４】しかも、耐熱性金属板８の表面に導電層９
を形成して上述の付勢手段(スプリング７参照)および支
持手段(支持板６参照)を構成したので、良好な耐熱性お
よび導電性を確保することができる効果がある。

【００２５】また、上述の支持手段(支持板６参照)をＳ
ｉＣヒータ３の外面形状に対応して屈曲形成したので、
ＳｉＣヒータ３を横方向、縦方向または縦横に容易に配
列することができる効果がある(但し、図面では図示の
便宜上、横方向に配列させた態様のみを示す)。

【００２６】なお、図３で示したようにスプリング７を
支持板６と別体に構成すると、該スプリング７のバネ力
(付勢力)設定が容易となる効果がある。

【００２７】図５は図３に示すＳｉＣヒータ３およびそ
の支持構造の使用例を示すものである。図５に示すよう
にキャタリストケース１３を設け、このキャタリストケ
ース１３の内部に例えば合計６個のＳｉＣヒータ３を内
蔵して、これらＳｉＣヒータ３それ自体をフィルタ(デ
ィーゼルエンジン・パティキュレート・フィルタいわゆ
るＤＰＦ)として用いるものである。

【００２８】すなわち、支持板６により横方向に３個の
ＳｉＣヒータ３が支持されたものを上下２段に配列し
て、キャタリストケース１３に内蔵したものである。上
述のキャタリストケース１３はインレットポート１３ａ
とアウトレットポート１３ｂとを有し、このキャタリス
トケース１３をディーゼルエンジンの排気系に介設し
て、ＤＰＦ(ディーゼルエンジン・パティキュレート・
フィルタ)として用いる。

【００２９】ディーゼルエンジンの排気ガスが図５、図
２に示す左方から右方へ流動する時、この排気ガスはセ
ル２から隔壁１を介して隣接するセル２へ流動する。こ
の間に、隔壁１の表面によって排気ガス中のパティキュ
レート(微粒子)をトラップ(捕捉)する。

【００３０】ＤＰＦの使用に伴いパティキュレートの堆
積により背圧が上昇するので、この場合、リード線１２
から支持板６、スプリング７、電極部５を介してＳｉＣ
ヒータ３に通電し、パティキュレートを焼却除去する。

【００３１】つまり、Ｃ(炭素)を主成分とするパティキ
ュレートはＳｉＣヒータ３の約８００℃の加熱によりＣ
Ｏ_２(二酸化炭素)となるので、確実に焼却除去されて、
ＤＰＦを再生することができる。

【００３２】このように、上述のＳｉＣヒータ３および
支持構造をＤＰＦに適用すると、ＳｉＣヒータ３それ自
体をフィルタとして用いることができ、またパティキュ
レート堆積時には耐熱性、導電性を有する支持板６およ
びスプリング７を介して、ＳｉＣヒータ３の電極部５に
通電し、該ＳｉＣヒータ３の加熱により、トラップした
パティキュレートを容易かつ確実に焼却除去することが
でき、しかも上述の各要素１〜１２がキャタリストケー
ス１３に内蔵されているので、熱ロスの低減と安全性の
向上とを図ることができる。

【００３３】図６はＳｉＣヒータ３の支持構造の他の実
施例を示し、図３の実施例では付勢手段として略Ｓ字状
に屈曲形成された板バネ製のスプリング７を用いたが、
この図６に示す実施例では付勢手段として略Ｕ字状に屈
曲形成された板バネ製のスプリング１４を用いている。

【００３４】このスプリング１４は支持板６と別体に構
成されている。また該スプリング１４は耐熱性金属板８
(図４参照)の全表面に導電層９(図４参照)が形成され、
耐熱性および導電性を有するように構成されていること
は、図３のスプリング７と同様である。

【００３５】このように構成すると、略Ｕ字状のスプリ
ング１４と支持板６との接触面積、並びにスプリング１
４とＳｉＣヒータ３の電極部５との接触面積を大きくす
ることができ、通電時の電気抵抗を低減することができ
る効果がある。

【００３６】なお、この図６に示す実施例においても、
その他の構成は図３の実施例とほぼ同様であって、図６
の実施例においても、その他の点については図３の実施
例とほぼ同様の作用、効果を奏するので、図６において
前図と同一の部分には同一符号を付して、その詳しい説
明を省略する。

【００３７】図７はＳｉＣヒータ３の支持構造のさらに
他の実施例を示し、図３、図６の実施例では付勢手段と
して支持板６とは別体のスプリング７，１４を用いた
が、この図７に示す実施例では支持板６の所定部から電
極部５方向に向けて切起こし片１５を一体的に切起こし
形成し、この切起こし片１５を付勢手段に設定してい
る。

【００３８】ここで、上述の切起こし片１５は耐熱性金
属板８(図４参照)の表裏両面に導電層９(図４参照)が形
成され、耐熱性および導電性を有するように構成されて
いることは、支持板６と同等である。

【００３９】このように構成すると、切起こし片１５
(付勢手段)と支持板６(支持手段)とが一体化されるの
で、ＳｉＣヒータ３支持に際しての組付け工数および部
品点数の低減を図ることができる効果がある。

【００４０】なお、この図７に示す実施例においても、
その他の構成は図３、図６の各実施例とほぼ同様であっ
て、図７の実施例においても、その他の点については図
３、図６の実施例とほぼ同様の作用、効果を奏するの
で、図７において前図と同一の部分には同一符号を付し
て、その詳しい説明を省略する。

【００４１】この発明の構成と、上述の実施例との対応
において、この発明の炭化ケイ素製のヒータは、実施例
のＳｉＣヒータ３に対応し、以下同様に、付勢手段は、
略Ｓ字状のスプリング７(図３参照)、略Ｕ字状のスプリ
ング１４(図６参照)、切起こし片１５(図７参照)に対応
し、支持手段は、支持板６に対応し、耐熱性金属板は、
インコネル製の金属板８に対応し、導電層は、Ａｇメッ
キ層に対応するも、この発明は、上述の実施例の構成の
みに限定されるものではない。

【００４２】例えば、耐熱性金属としてはインコネルに
代えてステンレス等の他の耐熱金属を用いてもよく、ま
た導電層９としてはＡｇメッキ層に代えてＣｕメッキ
層、Ｓｎメッキ層、Ｎｉメッキ層などの他の導電性金属
メッキ層であってもよい。さらにＳｉＣヒータ３として
はハニカム構造のものを例示したが、これは板状、丸棒
状、角棒状あるいは渦巻き状等の他の形成であってもよ
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ＳｉＣヒータの斜視図。

【図２】 ＳｉＣヒータの断面図。

【図３】 本発明のヒータの支持構造を示す断面図。

【図４】 付勢手段、支持手段の部分拡大断面図。

【図５】 ＳｉＣヒータの使用例を示す側面図。

【図６】 本発明のヒータの支持構造の他の実施例を示
す断面図。

【図７】 本発明のヒータの支持構造のさらに他の実施
例を示す断面図。

【符号の説明】

３…ＳｉＣヒータ(炭化ケイ素製のヒータ) ５…電極部 ６…支持板(支持手段) ７…スプリング(付勢手段) ８…耐熱性金属板 ９…導電層 １４…スプリング(付勢手段) １５…切起こし片(付勢手段)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05B 3/03 H05B 3/06 H05B 3/02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】炭化ケイ素製のヒータの受電部に設けられ
   た電極部と、 耐熱性および導電性を有し上記電極部に弾力接触する付
   勢手段と、 耐熱性および導電性を有し上記付勢手段を介してヒータ
   の電極部に接触する支持手段とを備え、 上記支持手段は屈曲形成されると共に、 上記付勢手段および支持手段は耐熱性金属板の表面に導
   電層が形成された ヒータの支持構造。
2. 【請求項２】上記支持手段はヒータの外面形状に対応し
   て屈曲形成された請求項１記載のヒータの支持構造。