JPH08316660A - 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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JPH08316660A
JPH08316660A JP7314001A JP31400195A JPH08316660A JP H08316660 A JPH08316660 A JP H08316660A JP 7314001 A JP7314001 A JP 7314001A JP 31400195 A JP31400195 A JP 31400195A JP H08316660 A JPH08316660 A JP H08316660A
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勇一 島崎
Hiroaki Kato
裕明 加藤
Taku Komatsuda
卓 小松田
Akihisa Saito
彰久 斉藤
Satoru Teshirogi
哲 手代木
Takuya Aoki
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 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。 【解決手段】 金属質の電極本体６と、この電極本体６
とともに通電用のリード線２０の一端部を内部に収容・
保持する電極保持缶体４と、電極本体６と電極保持缶体
４との間に介在し、電極本体６と電極保持缶体４との間
を絶縁する絶縁部材１８とを有する電極構造である。電
極保持缶体４とリード線２０の間には、電極保持缶体４
とリード線２０の間からの水の侵入を防止するための防
水性部材２２を介在させている。

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２０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２１（ａ）〜（ｃ）に示すものが知られている。
【０００５】図２１（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２１（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２１（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２１（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２２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、その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、電極本体と電極
保持缶体との間に介在し、電極本体と電極保持缶体との
間を絶縁する絶縁部材とを有する電極構造であって、電
極保持缶体とリード線の間からの水の侵入を防止するた
めの防水性部材を電極保持缶体とリード線の間に介在さ
せた電極構造、および上記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】また、この電極構造では、防水性部材を介
在させた部分の電極保持缶体を外側からかしめること
が、電極内部への防水を確実にすることから好ましい。
なお、このかしめの代りに、電極保持缶体と防水性部材
の間および／または防水性部材とリード線の間を接着剤
で封止することによっても、電極内部への防水を確実に
することができる。ここで、電極内部への防水性は、水
の侵入が０．５気圧において１cc/min以下とすることが
好ましい。接着剤は、自動車の排気系のような高温と低
温の繰り返しに追随できるように膨張係数が大きいこと
が好ましく、水との接触があることから撥水性があるこ
とが好ましいため、有機系接着剤が好ましく用いられ
る。具体的には、ポリイミドなどの有機系接着剤が好ま
しい。
【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】さらに、絶縁コート材を電極本体、電極保
持缶体のいずれか又は双方に被覆することにより、電極
本体と電極保持缶体の間を絶縁してもよい。又、絶縁コ
ート材を被覆した電極本体を電極保持缶体に圧入すれ
ば、気密性の点で好ましい。絶縁コート材としては、ア
ルミナ、セラミックス等が好適に用いられるが、アルミ
ナをプラズマ溶射することが好ましい。
【００２３】電極本体に絶縁コート材を被覆した場合に
は電極保持缶体と絶縁コート材の間、電極保持缶体に絶
縁コート材を被覆した場合には電極本体と該絶縁コート
材の間を金属シール材にてシールすれば、電極にガスシ
ール性が付与され好ましい。又、電極本体と電極保持缶
体の間を無機粉末で封止すれば、電極にガスシール性と
ともに耐衝撃性が付与され好ましい。無機粉末は前述の
ように圧力をかけて充填されることが好ましい。
【００２４】さらに、絶縁体、金属缶体及び電極本体相
互間の隙間をセメントシール材にて封入することによ
り、電極にガスシール性を付与することもできる。
【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３０）の内縁部をはめ込むことによって
行ってもよい。
【００４０】図８は、アルミナをプラズマ溶射して成る
絶縁コート材を電極本体に被覆することにより、電極本
体と電極保持缶体とを絶縁した例である。絶縁コート材
１８ｆを被覆した電極本体を、第二電極保持缶体４６に
圧入して構成されている。防水構造については、図１に
示す例と同様である。
【００４１】図９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１０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）７
３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１１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１０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８
３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
８２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１２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１３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１４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１０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１５
に示すような６角形状、または図１６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１４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１７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１８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１９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２３〜図２９にその例
を示す。図２３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２４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２５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２６では、リード線２０は電極本体６に
直接溶接されている。図２７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２８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２９も図１６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２１（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他の例を示す部
分断面図である。
【図１０】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１１】セラミックスリーブの上部詳細を示す斜視図
である。
【図１２】図１０に示す電極構造の平面図である。
【図１３】電極からの距離と温度との関係を示す特性図
である。
【図１４】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１５】図１４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１６】図１４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１７】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１８】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１９】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２０】内燃エンジンの排気系の要部構造図である。
【図２１】従来の電極構造の例を示す断面図である。
【図２２】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２３】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２４】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】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３０】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

Claims (30)

    【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
    間に介在させたことを特徴とする電極構造。
  2. 【請求項２】 金属質ハウジング内に収容された被通電
    体に接続し、該被通電体に電気を通電するための請求項
    １記載の電極構造。
  3. 【請求項３】 被通電体が金属質ハニカム構造体である
    請求項２記載の電極構造。
  4. 【請求項４】 防水性部材が耐熱性を有する絶縁性の有
    機化合物、またはガラスである請求項１〜３のいずれか
    に記載の電極構造。
  5. 【請求項５】 絶縁性の有機化合物がフッ素含有有機化
    合物である請求項４記載の電極構造。
  6. 【請求項６】 防水性部材を介在させた部分の電極保持
    缶体を、外側からかしめてなる請求項１〜５のいずれか
    に記載の電極構造。
  7. 【請求項７】 電極保持缶体と防水性部材の間および／
    または防水性部材とリード線の間を接着剤で封止してな
    る請求項１〜５のいずれかに記載の電極構造。
  8. 【請求項８】 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請求項１〜７のいずれかに
    記載の電極構造。
  9. 【請求項９】 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請求項１〜７のい
    ずれかに記載の電極構造。
  10. 【請求項１０】 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８又は９のいずれかに記載の電極
    構造。
  11. 【請求項１１】 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の間を金属シール材にてシー
    ルする請求項１〜７のいずれかに記載の電極構造。
  12. 【請求項１２】 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、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請求項１１に記載の電
    極構造。
  13. 【請求項１３】 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１２に記載の電極構造。
  14. 【請求項１４】 該押さえ部材を該電極本体に溶接して
    固定する請求項１２に記載の電極構造。
  15. 【請求項１５】 該押さえ部材を該電極本体にかしめて
    固定する請求項１２に記載の電極構造。
  16. 【請求項１６】 絶縁部材が、該電極本体、該電極保持
    缶体のいずれか又は双方に被覆した絶縁コート材である
    請求項１〜７のいずれかに記載の電極構造。
  17. 【請求項１７】 該電極本体と該電極保持缶体の間を無
    機粉末で封止する請求項１６に記載の電極構造。
  18. 【請求項１８】 絶縁部材が、該電極本体に被覆した絶
    縁コート材であり、該電極保持缶体と該絶縁コート材の
    間を金属シール材にてシールする請求項１〜７のいずれ
    かに記載の電極構造。
  19. 【請求項１９】 絶縁部材が、該電極保持缶体に被覆し
    た絶縁コート材であり、該電極本体と該絶縁コート材の
    間を金属シール材にてシールする請求項１〜７のいずれ
    かに記載の電極構造。
  20. 【請求項２０】 該絶縁コート材がプラズマ溶射された
    アルミナである請求項１６、１７、１８又は１９の何れ
    かに記載の電極構造。
  21. 【請求項２１】 該絶縁コート材がセラミックスである
    請求項１６、１７、１８又は１９のいずれかに記載の電
    極構造。
  22. 【請求項２２】 無機粉末が圧力をかけて充填されてい
    る請求項８及び１７のいずれかに記載の電極構造。
  23. 【請求項２３】 リード線の被覆材が防水性部材を兼用
    した構成である請求項１〜２２のいずれかに記載の電極
    構造。
  24. 【請求項２４】 請求項１〜２３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。
  25. 【請求項２５】 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。
  26. 【請求項２６】 前記所定長さＬは、 Ｌ≧４０ｍｍ であることを特徴とする請求項２５記載の通電発熱式ヒ
    ーターの電極構造。
  27. 【請求項２７】 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２５又は２６記載の通電発熱式ヒ
    ーターの電極構造。
  28. 【請求項２８】 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２７記載の通電発熱式ヒーターの電極構
    造。
  29. 【請求項２９】 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２５又は２６記載の通電発
    熱式ヒーターの電極構造。
  30. 【請求項３０】 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請求項２５又
    は２６記載の通電発熱式ヒーターの電極構造。
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