JPH11132034A - ヒーターユニット - Google Patents
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- JPH11132034A JPH11132034A JP9295389A JP29538997A JPH11132034A JP H11132034 A JPH11132034 A JP H11132034A JP 9295389 A JP9295389 A JP 9295389A JP 29538997 A JP29538997 A JP 29538997A JP H11132034 A JPH11132034 A JP H11132034A
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
- F01N3/28—Construction of catalytic reactors
- F01N3/2839—Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration
- F01N3/2875—Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration by using elastic means, e.g. spring leaves, for retaining catalyst body in the housing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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- F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
- F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
- F01N3/2006—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
- F01N3/2013—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using electric or magnetic heating means
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
-
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 苛酷な使用条件下でもハニカムヒーターが破
損しないような耐久性を備えるとともに、バイパスフロ
ーを防止して排ガス全体がハニカムヒーターを通過する
ような構造を有するヒーターユニットを提供する。 【解決手段】 ガス流れ方向に平行な多数の貫通孔を有
する金属質のハニカム構造体に通電のための少なくとも
一個の電極を設けてなるハニカムヒーター１を、金属質
の保持部材５を介して金属質の缶体３の内部に保持して
構成されるヒーターユニットである。保持部材５はハニ
カムヒーター１の外表面の一部に結合されてハニカムヒ
ーター１を一体ならしめ、かつハニカムヒーター１と缶
体３との間の流路を実質上遮断する構造を有する。
損しないような耐久性を備えるとともに、バイパスフロ
ーを防止して排ガス全体がハニカムヒーターを通過する
ような構造を有するヒーターユニットを提供する。 【解決手段】 ガス流れ方向に平行な多数の貫通孔を有
する金属質のハニカム構造体に通電のための少なくとも
一個の電極を設けてなるハニカムヒーター１を、金属質
の保持部材５を介して金属質の缶体３の内部に保持して
構成されるヒーターユニットである。保持部材５はハニ
カムヒーター１の外表面の一部に結合されてハニカムヒ
ーター１を一体ならしめ、かつハニカムヒーター１と缶
体３との間の流路を実質上遮断する構造を有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】 本発明は、自動車排ガスの
浄化等に好適に用いることができるヒーターユニットに
関する。
浄化等に好適に用いることができるヒーターユニットに
関する。
【０００２】
【従来の技術】 近年、自動車等の内燃機関から排出さ
れる排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯX ）、一酸化炭素
（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）を浄化するための触媒、触
媒担体等として、従来公知の多孔質セラミックハニカム
構造体の他に、金属質ハニカム構造体が注目を集めるよ
うになってきた。一方、排ガス規制の強化に伴い、コー
ルドスタート時のエミッションを低減するためのヒータ
ー等の開発も切望されている。
れる排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯX ）、一酸化炭素
（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）を浄化するための触媒、触
媒担体等として、従来公知の多孔質セラミックハニカム
構造体の他に、金属質ハニカム構造体が注目を集めるよ
うになってきた。一方、排ガス規制の強化に伴い、コー
ルドスタート時のエミッションを低減するためのヒータ
ー等の開発も切望されている。
【０００３】 こうした状況の下、金属質ハニカム構造
体に通電のための電極を設けてなるハニカムヒーターが
開発された。通常、ハニカムヒーターは、それを適当な
保持部材を介して金属質の缶体内に保持したヒーターユ
ニットの状態で、自動車等の排ガス流路中に設置され
る。
体に通電のための電極を設けてなるハニカムヒーターが
開発された。通常、ハニカムヒーターは、それを適当な
保持部材を介して金属質の缶体内に保持したヒーターユ
ニットの状態で、自動車等の排ガス流路中に設置され
る。
【０００４】 このようなヒーターユニットとして、本
出願人は先に、特開平７−２５９５４３号公報に開示さ
れているように、通電加熱の可能なハニカムヒーターを
金属質保持部材を介して金属質缶体に保持して構成され
るヒーターユニットであって、ハニカムヒーターと保持
部材との連結部もしくは保持部材と缶体との連結部の少
なくとも一方が絶縁処理され、保持部材が排ガスの流れ
方向に垂直な方向に発生する変位を吸収することがで
き、排ガスの流れ方向に対してはハニカムヒーターを固
定する機能を有するヒーターユニットを提案した。
出願人は先に、特開平７−２５９５４３号公報に開示さ
れているように、通電加熱の可能なハニカムヒーターを
金属質保持部材を介して金属質缶体に保持して構成され
るヒーターユニットであって、ハニカムヒーターと保持
部材との連結部もしくは保持部材と缶体との連結部の少
なくとも一方が絶縁処理され、保持部材が排ガスの流れ
方向に垂直な方向に発生する変位を吸収することがで
き、排ガスの流れ方向に対してはハニカムヒーターを固
定する機能を有するヒーターユニットを提案した。
【０００５】 また、本出願人は、特開平８−４５２１
号公報に開示されているように、上記特開平７−２５９
５４３号公報記載のヒーターユニットにおいて、排ガス
のバイパスフローを２０％以下に抑えるための流量調節
手段を備えたヒーターユニットを提案した。
号公報に開示されているように、上記特開平７−２５９
５４３号公報記載のヒーターユニットにおいて、排ガス
のバイパスフローを２０％以下に抑えるための流量調節
手段を備えたヒーターユニットを提案した。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】 自動車等に搭載して
使用されるヒーターユニットには、まず第一に、振動や
熱衝撃等の苛酷な運転条件下でもハニカムヒーターが破
損しないような保持構造が必要となるが、更に高い排ガ
ス浄化効率を得るためには、ヒーターユニットを構成す
る缶体とハニカムヒーターとの間隙を通過する未浄化排
ガス、いわゆるバイパスフローを限りなく小さくするこ
とが望まれる。
使用されるヒーターユニットには、まず第一に、振動や
熱衝撃等の苛酷な運転条件下でもハニカムヒーターが破
損しないような保持構造が必要となるが、更に高い排ガ
ス浄化効率を得るためには、ヒーターユニットを構成す
る缶体とハニカムヒーターとの間隙を通過する未浄化排
ガス、いわゆるバイパスフローを限りなく小さくするこ
とが望まれる。
【０００７】 このバイパスフロー低減という観点から
上記従来技術について検討すると、特開平７−２５９５
４３号公報には、ハニカムヒーターの外周部に排ガスの
バイパスフロー防止のためにセラミック質マットを充填
することが記されているが、実使用条件下では金属質の
保持部材が振動するために、セラミック質マットが損耗
して次第にバイパスフローが増大していくおそれがあ
る。
上記従来技術について検討すると、特開平７−２５９５
４３号公報には、ハニカムヒーターの外周部に排ガスの
バイパスフロー防止のためにセラミック質マットを充填
することが記されているが、実使用条件下では金属質の
保持部材が振動するために、セラミック質マットが損耗
して次第にバイパスフローが増大していくおそれがあ
る。
【０００８】 また、特開平８−４５２１号公報には、
排ガスのバイパスフローを２０％以下に抑えるための流
量調節手段、具体的には、ハニカムヒーター上流側及び
／又は側面部の缶体とハニカムヒーターの外表面部との
距離が３ｍｍ以下となるように缶体を構成することが開
示されているが、ハニカムヒーターと缶体との短絡の危
険があるため、前記距離を小さくするにも限界がある。
排ガスのバイパスフローを２０％以下に抑えるための流
量調節手段、具体的には、ハニカムヒーター上流側及び
／又は側面部の缶体とハニカムヒーターの外表面部との
距離が３ｍｍ以下となるように缶体を構成することが開
示されているが、ハニカムヒーターと缶体との短絡の危
険があるため、前記距離を小さくするにも限界がある。
【０００９】 本発明は、このような従来の事情に鑑み
てなされたものであり、苛酷な使用条件下でもハニカム
ヒーターが破損しないような耐久性を備えるとともに、
バイパスフローを防止して排ガス全体がハニカムヒータ
ーを通過するような構造を有するヒーターユニットを提
供することを目的とする。
てなされたものであり、苛酷な使用条件下でもハニカム
ヒーターが破損しないような耐久性を備えるとともに、
バイパスフローを防止して排ガス全体がハニカムヒータ
ーを通過するような構造を有するヒーターユニットを提
供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】 本発明によれば、ガス
流れ方向に平行な多数の貫通孔を有する金属質のハニカ
ム構造体に通電のための少なくとも一個の電極を設けて
なるハニカムヒーターを、金属質の保持部材を介して金
属質の缶体の内部に保持して構成されるヒーターユニッ
トであって、当該保持部材はハニカムヒーターの外表面
の一部に結合されて当該ハニカムヒーターを一体ならし
め、かつ当該ハニカムヒーターと当該缶体との間の流路
を実質上遮断する構造を有することを特徴とするヒータ
ーユニット、が提供される。
流れ方向に平行な多数の貫通孔を有する金属質のハニカ
ム構造体に通電のための少なくとも一個の電極を設けて
なるハニカムヒーターを、金属質の保持部材を介して金
属質の缶体の内部に保持して構成されるヒーターユニッ
トであって、当該保持部材はハニカムヒーターの外表面
の一部に結合されて当該ハニカムヒーターを一体ならし
め、かつ当該ハニカムヒーターと当該缶体との間の流路
を実質上遮断する構造を有することを特徴とするヒータ
ーユニット、が提供される。
【００１１】 本発明のヒーターユニットにおいては、
保持部材が該ハニカムヒーターの外周側面及び／又は端
面外周部に配設されていることが好ましい。また、保持
部材とハニカムヒーターとが絶縁部材を介して相互に絶
縁されていることが好ましく、このとき、保持部材がハ
ニカムヒーターの外周側面及び／又は端面外周部に設け
られた溝に挿入され、固定されていることもまた、好ま
しい。更に、保持部材は少なくとも一個のリング型の形
状からなることが好ましく、その保持部材は複数の分割
された部品から構成されていてもよい。更にまた、保持
部材は、ハニカムヒーター外周部の非発熱部もしくはハ
ニカムヒーターの中心部に比して発熱特性の劣る部分の
排ガス流路を実質上遮断していることが好ましい。
保持部材が該ハニカムヒーターの外周側面及び／又は端
面外周部に配設されていることが好ましい。また、保持
部材とハニカムヒーターとが絶縁部材を介して相互に絶
縁されていることが好ましく、このとき、保持部材がハ
ニカムヒーターの外周側面及び／又は端面外周部に設け
られた溝に挿入され、固定されていることもまた、好ま
しい。更に、保持部材は少なくとも一個のリング型の形
状からなることが好ましく、その保持部材は複数の分割
された部品から構成されていてもよい。更にまた、保持
部材は、ハニカムヒーター外周部の非発熱部もしくはハ
ニカムヒーターの中心部に比して発熱特性の劣る部分の
排ガス流路を実質上遮断していることが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】 本発明のヒーターユニットは、
自動車のような苛酷な使用条件にも耐え得る耐久性を備
えるとともに、バイパスフローがほとんどなく排ガス全
体がハニカムヒーターを通過するような構造を有するも
のである。以下、本発明を図面を参照しながら説明す
る。
自動車のような苛酷な使用条件にも耐え得る耐久性を備
えるとともに、バイパスフローがほとんどなく排ガス全
体がハニカムヒーターを通過するような構造を有するも
のである。以下、本発明を図面を参照しながら説明す
る。
【００１３】 本発明のヒーターユニットには、多数の
貫通孔を有する金属質のハニカム構造体に通電のための
少なくとも一個の電極を設けてなるハニカムヒーターが
使用される。ここで、ハニカム構造体の材質としては、
通電により発熱する金属質のものであれば任意の材質が
使用できるが、自動車排ガス等の高温にさらされる環境
を考慮すると、耐熱性、耐酸化性に優れたＦｅ−Ｃｒ−
Ａｌ系の組成のものが好ましい。
貫通孔を有する金属質のハニカム構造体に通電のための
少なくとも一個の電極を設けてなるハニカムヒーターが
使用される。ここで、ハニカム構造体の材質としては、
通電により発熱する金属質のものであれば任意の材質が
使用できるが、自動車排ガス等の高温にさらされる環境
を考慮すると、耐熱性、耐酸化性に優れたＦｅ−Ｃｒ−
Ａｌ系の組成のものが好ましい。
【００１４】 また、ハニカム構造体中のセル形状、す
なわち、貫通孔の長さ方向に垂直な断面形状は特に限定
されるものではないが、耐熱衝撃性の点から、四角形や
三角形の形状に比して、六角形やそれ以上の多角形、コ
ルゲート形等の伸縮に対して可撓性のある形状が好まし
い。ハニカム構造体のセル数についても、特に限定はさ
れないが、熱伝導効率、触媒浄化効率の点で、１００〜
１５００セル／ｉｎ2の範囲とすることが好ましい。セ
ル数が１５００セル／ｉｎ2を超えると、排ガスの圧力
損失の点で問題を生じる可能性が大きくなる。
なわち、貫通孔の長さ方向に垂直な断面形状は特に限定
されるものではないが、耐熱衝撃性の点から、四角形や
三角形の形状に比して、六角形やそれ以上の多角形、コ
ルゲート形等の伸縮に対して可撓性のある形状が好まし
い。ハニカム構造体のセル数についても、特に限定はさ
れないが、熱伝導効率、触媒浄化効率の点で、１００〜
１５００セル／ｉｎ2の範囲とすることが好ましい。セ
ル数が１５００セル／ｉｎ2を超えると、排ガスの圧力
損失の点で問題を生じる可能性が大きくなる。
【００１５】 このようなハニカム構造体としては、圧
延した薄板（フォイル）に波板を重ねて巻き上げたフォ
イル型、及び粉末冶金押出法による押出型の両者を用い
ることができるが、構造耐久性の観点からは、押出型が
好ましい。このようなハニカム構造体の典型的な例を、
特開平３−２９５１８４号公報及びＷＯ８９−１０４７
１に見ることができる。
延した薄板（フォイル）に波板を重ねて巻き上げたフォ
イル型、及び粉末冶金押出法による押出型の両者を用い
ることができるが、構造耐久性の観点からは、押出型が
好ましい。このようなハニカム構造体の典型的な例を、
特開平３−２９５１８４号公報及びＷＯ８９−１０４７
１に見ることができる。
【００１６】 ハニカム構造体には、通電のために少な
くとも一個の電極が設けられ、通電によりハニカム構造
体を加熱することができるようになっている。このと
き、通常は所望の電力を投入するためにハニカム構造体
の抵抗を調節する必要があり、例えば、押出型の場合に
は、抵抗調節手段として特開平３−２９５１８４号公報
に記載されているようにスリット等を設けることが好ま
しい。そして、このハニカムヒーターを触媒コンバータ
として用いる場合には、通常、ハニカムヒーター表面に
触媒を被覆して使用する。
くとも一個の電極が設けられ、通電によりハニカム構造
体を加熱することができるようになっている。このと
き、通常は所望の電力を投入するためにハニカム構造体
の抵抗を調節する必要があり、例えば、押出型の場合に
は、抵抗調節手段として特開平３−２９５１８４号公報
に記載されているようにスリット等を設けることが好ま
しい。そして、このハニカムヒーターを触媒コンバータ
として用いる場合には、通常、ハニカムヒーター表面に
触媒を被覆して使用する。
【００１７】 以下、ハニカムヒーターにスリットを形
成した場合を中心に説明するが、このスリットとは、抵
抗調節用にハニカムヒーターに配設されたものの総称で
あり、直線的であっても曲線的であってもよい。更に、
このスリットが形成されるハニカムヒーターは、その製
造方法に依存してスリット形成の可不可が判断されるも
のではなく、例えば、前述した巻上型、押出型のいずれ
の場合にも適用することができる。
成した場合を中心に説明するが、このスリットとは、抵
抗調節用にハニカムヒーターに配設されたものの総称で
あり、直線的であっても曲線的であってもよい。更に、
このスリットが形成されるハニカムヒーターは、その製
造方法に依存してスリット形成の可不可が判断されるも
のではなく、例えば、前述した巻上型、押出型のいずれ
の場合にも適用することができる。
【００１８】 上記ハニカムヒーターは、金属質の缶体
の内部に、缶体内を流れる排ガスの流れ方向とハニカム
ヒーターに設けられた貫通孔の長さ方向とが平行となる
ように嵌挿される。すなわち、ハニカムヒーターの貫通
孔の長さ方向と缶体の長さ（厚み）方向とは平行とな
り、これにより排ガスの大部分がハニカムヒーターの貫
通孔を通過することとなる。ここで、缶体とはハニカム
ヒーターを挿入するための筒状体であり、一例として金
属円筒体が挙げられるが、その長さ方向に垂直な断面形
状は円形に限定されず、ハニカムヒーターの形状に合わ
せて適宜好適なものが採用される。
の内部に、缶体内を流れる排ガスの流れ方向とハニカム
ヒーターに設けられた貫通孔の長さ方向とが平行となる
ように嵌挿される。すなわち、ハニカムヒーターの貫通
孔の長さ方向と缶体の長さ（厚み）方向とは平行とな
り、これにより排ガスの大部分がハニカムヒーターの貫
通孔を通過することとなる。ここで、缶体とはハニカム
ヒーターを挿入するための筒状体であり、一例として金
属円筒体が挙げられるが、その長さ方向に垂直な断面形
状は円形に限定されず、ハニカムヒーターの形状に合わ
せて適宜好適なものが採用される。
【００１９】 ハニカムヒーターを缶体内に固定するに
あたり、まず、本発明においてはハニカムヒーターの外
表面の一部に金属質の保持部材が結合される。ハニカム
ヒーターに抵抗調節用のスリットを形成した場合には、
そのスリット部分が開いてハニカムヒーターの外形が一
定しない場合が多く、この保持部材の装着により、ハニ
カムヒーターの一体性の向上が図られる。同時に、スリ
ット部の開閉等の動きが抑制されるために、ハニカムヒ
ーター自体に高い耐久性が付与される。
あたり、まず、本発明においてはハニカムヒーターの外
表面の一部に金属質の保持部材が結合される。ハニカム
ヒーターに抵抗調節用のスリットを形成した場合には、
そのスリット部分が開いてハニカムヒーターの外形が一
定しない場合が多く、この保持部材の装着により、ハニ
カムヒーターの一体性の向上が図られる。同時に、スリ
ット部の開閉等の動きが抑制されるために、ハニカムヒ
ーター自体に高い耐久性が付与される。
【００２０】 図１は、本発明のヒーターユニットの一
実施形態を示す説明図で、ハニカムヒーター１が保持部
材５を介して缶体３に取り付けられた状態となってい
る。リング型形状の保持部材５の内周側は、ハニカムヒ
ーター１の外周側面に設けられた溝７に挿入され、ハニ
カムヒーター１と保持部材５との間にできる限り隙間が
できないように結合固定されている。また、保持部材５
の外周側も、保持部材５と缶体３との間にできる限る隙
間ができないように、缶体３の内周面に結合されてい
る。保持部材５と缶体３との結合には、通常の溶接法が
用いられ、全溶接、部分溶接（点づけ）が適宜用いられ
る。なお、ハニカムヒーター１には、抵抗調節用のスリ
ットが設けられている。
実施形態を示す説明図で、ハニカムヒーター１が保持部
材５を介して缶体３に取り付けられた状態となってい
る。リング型形状の保持部材５の内周側は、ハニカムヒ
ーター１の外周側面に設けられた溝７に挿入され、ハニ
カムヒーター１と保持部材５との間にできる限り隙間が
できないように結合固定されている。また、保持部材５
の外周側も、保持部材５と缶体３との間にできる限る隙
間ができないように、缶体３の内周面に結合されてい
る。保持部材５と缶体３との結合には、通常の溶接法が
用いられ、全溶接、部分溶接（点づけ）が適宜用いられ
る。なお、ハニカムヒーター１には、抵抗調節用のスリ
ットが設けられている。
【００２１】 保持部材５の材質は金属質である。通
常、ハニカムヒーター１は金属質からなるものが用いら
れ、その熱膨張率は１０〜２０×１０-6／℃と大きいた
めに、保持部材５においてもこれと同等の熱膨張率を有
する金属質のものが用いられ、両者の熱膨張率の整合を
図ることで、保持部材５とハニカムヒーター１との熱膨
張差に基づく応力を低減することができる。
常、ハニカムヒーター１は金属質からなるものが用いら
れ、その熱膨張率は１０〜２０×１０-6／℃と大きいた
めに、保持部材５においてもこれと同等の熱膨張率を有
する金属質のものが用いられ、両者の熱膨張率の整合を
図ることで、保持部材５とハニカムヒーター１との熱膨
張差に基づく応力を低減することができる。
【００２２】 例えば、ハニカムヒーター１がフェライ
トの場合、保持部材５としてはフェライトもしくはオー
ステナイト等の耐熱鋼を用いることが好ましく、また、
ハニカムヒーター１の外周部はハニカムヒーター１の中
央部よりも温度が低いので、高熱膨張特性を有するオー
ステナイトを用いると、ハニカムヒーター１と保持部材
５との間に発生する熱応力を低減することができる。な
お、保持部材５はハニカムヒーター１と同等の耐熱性を
有することが好ましいが、保持部材５はハニカムヒータ
ー１の外表面の一部に結合されるため、ハニカムヒータ
ー１ほどの耐熱性は必要とせず、一般に６００℃以上の
耐熱性があればよい。
トの場合、保持部材５としてはフェライトもしくはオー
ステナイト等の耐熱鋼を用いることが好ましく、また、
ハニカムヒーター１の外周部はハニカムヒーター１の中
央部よりも温度が低いので、高熱膨張特性を有するオー
ステナイトを用いると、ハニカムヒーター１と保持部材
５との間に発生する熱応力を低減することができる。な
お、保持部材５はハニカムヒーター１と同等の耐熱性を
有することが好ましいが、保持部材５はハニカムヒータ
ー１の外表面の一部に結合されるため、ハニカムヒータ
ー１ほどの耐熱性は必要とせず、一般に６００℃以上の
耐熱性があればよい。
【００２３】 ここで、金属質の保持部材５とハニカム
ヒーター１とは互いに電気的に接触することのないよう
に、これらの界面に絶縁部を設け、当該絶縁部を介して
相互に絶縁されていなければならない。このような絶縁
部の形成方法として、図１に示すように、保持部材５の
外表面に例えばセラミック質等の絶縁膜９を被覆コーテ
ィングし、保持部材５とハニカムヒーター１との間に絶
縁体１１を充填する方法が挙げられる。
ヒーター１とは互いに電気的に接触することのないよう
に、これらの界面に絶縁部を設け、当該絶縁部を介して
相互に絶縁されていなければならない。このような絶縁
部の形成方法として、図１に示すように、保持部材５の
外表面に例えばセラミック質等の絶縁膜９を被覆コーテ
ィングし、保持部材５とハニカムヒーター１との間に絶
縁体１１を充填する方法が挙げられる。
【００２４】 この保持部材５への絶縁膜９の形成方法
としては、溶射法、静電塗装法、ディップ法等が挙げら
れる。また、絶縁体１１としては、耐熱性無機接着剤、
耐熱モルタル、ガラス状クロス等が用いられる。この
内、絶縁体１１として耐熱性無機接着剤を用いると、ハ
ニカムヒーター１を固定する機能が高いので最も好まし
い。ただし、必ずしも絶縁膜９と絶縁体１１の両方を併
せて用いる必要はなく、保持部材５とハニカムヒーター
１の間の絶縁性とその耐久性が確保される限りにおい
て、それぞれを単独で用いることができることはいうま
でもない。
としては、溶射法、静電塗装法、ディップ法等が挙げら
れる。また、絶縁体１１としては、耐熱性無機接着剤、
耐熱モルタル、ガラス状クロス等が用いられる。この
内、絶縁体１１として耐熱性無機接着剤を用いると、ハ
ニカムヒーター１を固定する機能が高いので最も好まし
い。ただし、必ずしも絶縁膜９と絶縁体１１の両方を併
せて用いる必要はなく、保持部材５とハニカムヒーター
１の間の絶縁性とその耐久性が確保される限りにおい
て、それぞれを単独で用いることができることはいうま
でもない。
【００２５】 なお、図１において、保持部材５は１つ
のリングの如く示されているが、実際には製造上、少な
くとも２個以上の複数の部材からなり、それらが連続し
てハニカムヒーター１外周部の溝７に配設されているこ
とが一般的である。図２の平面図(ａ)及び側面図(ｂ)
は、保持部材５を２つの半割れ状のリングで構成した例
であり、それぞれハニカムヒーターに結合される内周側
の部分にセラミック質の絶縁膜９を被覆コーティングし
ている。これら複数個の部材の突き合わせ部は、必ずし
も溶接等の手段により接合される必要はなく、缶体内に
おいてハニカムヒーター１を強固に固定することができ
ればよい。
のリングの如く示されているが、実際には製造上、少な
くとも２個以上の複数の部材からなり、それらが連続し
てハニカムヒーター１外周部の溝７に配設されているこ
とが一般的である。図２の平面図(ａ)及び側面図(ｂ)
は、保持部材５を２つの半割れ状のリングで構成した例
であり、それぞれハニカムヒーターに結合される内周側
の部分にセラミック質の絶縁膜９を被覆コーティングし
ている。これら複数個の部材の突き合わせ部は、必ずし
も溶接等の手段により接合される必要はなく、缶体内に
おいてハニカムヒーター１を強固に固定することができ
ればよい。
【００２６】 また、保持部材には、スリットを形成し
てフレキシビリティーを持たせ、ハニカムヒーターへの
応力が低減するようにしてもよい。図３は応力低減のた
めのスリットを形成した保持部材の一例で、半割れ状の
リングからなる保持部材１５に放射状にスリット１３を
形成したものである。図４も応力低減のためのスリット
を形成した保持部材の例であるが、このようにスリット
１７により保持部材２１の何箇所かに細板状の足部１９
を形成し足部１９の先端部分１９’のみを缶体に結合固
定することにより良好なフレキシビリティーを持たせる
ことができる。なお、このように保持部材にスリットを
形成した場合には、スリットからバイパスフローが生じ
るが、スリット幅を１ｍｍ程度に抑えることでバイパス
フローを無視できる程度まで低減できる。
てフレキシビリティーを持たせ、ハニカムヒーターへの
応力が低減するようにしてもよい。図３は応力低減のた
めのスリットを形成した保持部材の一例で、半割れ状の
リングからなる保持部材１５に放射状にスリット１３を
形成したものである。図４も応力低減のためのスリット
を形成した保持部材の例であるが、このようにスリット
１７により保持部材２１の何箇所かに細板状の足部１９
を形成し足部１９の先端部分１９’のみを缶体に結合固
定することにより良好なフレキシビリティーを持たせる
ことができる。なお、このように保持部材にスリットを
形成した場合には、スリットからバイパスフローが生じ
るが、スリット幅を１ｍｍ程度に抑えることでバイパス
フローを無視できる程度まで低減できる。
【００２７】 上述した保持部材とハニカムヒーターと
の固定方法に対し、ハニカムヒーターを一体的に形成さ
れた保持部材たるリングに圧入して一体化する方法を用
いることもできる。しかしながら、この場合にはリング
とハニカムヒーター間の絶縁性の確保と固定が不十分と
なるおそれがある。
の固定方法に対し、ハニカムヒーターを一体的に形成さ
れた保持部材たるリングに圧入して一体化する方法を用
いることもできる。しかしながら、この場合にはリング
とハニカムヒーター間の絶縁性の確保と固定が不十分と
なるおそれがある。
【００２８】 図５のように、電極３１ａ、３１ｂ間に
おいてハニカム構造体に抵抗調節用のスリット２３を形
成したハニカムヒーターでは、これらのスリット間が電
流流路となって発熱するが、上記実施形態のようにハニ
カムヒーター１の外周側面にリング状の溝７を設け、こ
の溝７に保持部材５を挿入固定する場合には、溝７の内
側がほぼ全部発熱部となるように溝径ｄ1を設定するこ
とが好ましい。
おいてハニカム構造体に抵抗調節用のスリット２３を形
成したハニカムヒーターでは、これらのスリット間が電
流流路となって発熱するが、上記実施形態のようにハニ
カムヒーター１の外周側面にリング状の溝７を設け、こ
の溝７に保持部材５を挿入固定する場合には、溝７の内
側がほぼ全部発熱部となるように溝径ｄ1を設定するこ
とが好ましい。
【００２９】 このような溝径を有する溝７に保持部材
５を挿入すると、当該保持部材５が、ハニカムヒーター
１外周部の非発熱部もしくはハニカムヒーター１の中心
部に比して発熱特性の劣る部分の排ガス流路を実質上遮
断することになるので、ハニカムヒーター１を通過する
排ガス全体を暖めることができ、好適なエミッションが
得られる。
５を挿入すると、当該保持部材５が、ハニカムヒーター
１外周部の非発熱部もしくはハニカムヒーター１の中心
部に比して発熱特性の劣る部分の排ガス流路を実質上遮
断することになるので、ハニカムヒーター１を通過する
排ガス全体を暖めることができ、好適なエミッションが
得られる。
【００３０】 本発明において、保持部材は、ハニカム
ヒーターを一体ならしめて缶体内に保持するのみなら
ず、バイパスフロー防止のため、ハニカムヒーターと缶
体との間のガス流路を実質上遮断する構造を要する。こ
のため保持部材の外周形状・寸法は、それが結合される
缶体内部の内周形状・寸法とほぼ一致するようにする。
保持部材は溶接等の手段により缶体に結合される。な
お、保持部材は、図１のようにスカート状に湾曲させた
ものを用いるのが好ましく、これにより、保持部材がフ
ラットな平板に比し、バネ特性を示すために、ハニカム
ヒーター１の半径方向の膨張・収縮に伴う変位を吸収し
つつ、軸方向への変位を抑えることができる。
ヒーターを一体ならしめて缶体内に保持するのみなら
ず、バイパスフロー防止のため、ハニカムヒーターと缶
体との間のガス流路を実質上遮断する構造を要する。こ
のため保持部材の外周形状・寸法は、それが結合される
缶体内部の内周形状・寸法とほぼ一致するようにする。
保持部材は溶接等の手段により缶体に結合される。な
お、保持部材は、図１のようにスカート状に湾曲させた
ものを用いるのが好ましく、これにより、保持部材がフ
ラットな平板に比し、バネ特性を示すために、ハニカム
ヒーター１の半径方向の膨張・収縮に伴う変位を吸収し
つつ、軸方向への変位を抑えることができる。
【００３１】 本発明において、保持部材の配設位置は
上記実施形態のようなハニカムヒーター外周側面に限定
されない。例えば、図６に示すように、ハニカムヒータ
ー２５の長さ（厚み）方向の端面（以下、「端面」とい
う）の外周側面に近い部分、すなわち、端面外周部にリ
ング状の溝２９を設け、溝２９に相補するリング状の保
持部材２７を挿入固定してもよい。
上記実施形態のようなハニカムヒーター外周側面に限定
されない。例えば、図６に示すように、ハニカムヒータ
ー２５の長さ（厚み）方向の端面（以下、「端面」とい
う）の外周側面に近い部分、すなわち、端面外周部にリ
ング状の溝２９を設け、溝２９に相補するリング状の保
持部材２７を挿入固定してもよい。
【００３２】 この場合、図７に示すように溝２９の内
側がほぼ全部発熱部となるように溝径ｄ2を設定するこ
とが好ましい。このような溝径を有する溝２９に保持部
材２７を挿入すると、上記実施形態と同様に、当該保持
部材２７が、ハニカムヒーター２５外周部の非発熱部も
しくはハニカムヒーター２５の中心部に比して発熱特性
の劣る部分の排ガス流路を実質上遮断することになるの
で、ハニカムヒーター２５を通過する排ガス全体を暖め
ることができ、好適なエミッションが得られる。
側がほぼ全部発熱部となるように溝径ｄ2を設定するこ
とが好ましい。このような溝径を有する溝２９に保持部
材２７を挿入すると、上記実施形態と同様に、当該保持
部材２７が、ハニカムヒーター２５外周部の非発熱部も
しくはハニカムヒーター２５の中心部に比して発熱特性
の劣る部分の排ガス流路を実質上遮断することになるの
で、ハニカムヒーター２５を通過する排ガス全体を暖め
ることができ、好適なエミッションが得られる。
【００３３】 上記のようなハニカムヒーター２５を缶
体３内に固定するときには、保持部材２７が排ガスの流
れ方向の上流側、下流側のいずれの向きに取り付けられ
てもよい。また、保持部材２７の配設は一方の端面に限
定されず、両端面に配設してもよい。
体３内に固定するときには、保持部材２７が排ガスの流
れ方向の上流側、下流側のいずれの向きに取り付けられ
てもよい。また、保持部材２７の配設は一方の端面に限
定されず、両端面に配設してもよい。
【００３４】 以上、本発明の実施形態について詳述し
てきたが、本発明はこれらの実施形態によって何らの限
定をも受けるものでないことは言うまでもない。また、
本発明には、上記の実施形態の他にも、本発明の趣旨を
逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて種々
の変更、修正、改良等を加え得るものであることが理解
されるべきである。
てきたが、本発明はこれらの実施形態によって何らの限
定をも受けるものでないことは言うまでもない。また、
本発明には、上記の実施形態の他にも、本発明の趣旨を
逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて種々
の変更、修正、改良等を加え得るものであることが理解
されるべきである。
【００３５】
【発明の効果】 上述のとおり、本発明のヒーターユニ
ットによれば、ハニカムヒーターを保持部材により固定
することで、ハニカムヒーターの一体性が向上し、高い
耐久性を有するようになる。また、保持部材は、ハニカ
ムヒーターと缶体間のガス流路を実質上遮断する構造を
有するので、排ガスのバイパスフローがほとんどない状
態が達成される。これにより自動車に実装した場合に
も、高い耐久性を有し、コールドスタート時の排ガス浄
化能力に優れるという顕著な効果を奏する。
ットによれば、ハニカムヒーターを保持部材により固定
することで、ハニカムヒーターの一体性が向上し、高い
耐久性を有するようになる。また、保持部材は、ハニカ
ムヒーターと缶体間のガス流路を実質上遮断する構造を
有するので、排ガスのバイパスフローがほとんどない状
態が達成される。これにより自動車に実装した場合に
も、高い耐久性を有し、コールドスタート時の排ガス浄
化能力に優れるという顕著な効果を奏する。
【図１】 本発明のヒーターユニットの一実施形態を示
す説明図である。
す説明図である。
【図２】 保持部材の一例を示す説明図で、(ａ)は平面
図、(ｂ)は側面図である。
図、(ｂ)は側面図である。
【図３】 スリット入りの保持部材の一例を示す平面図
である。
である。
【図４】 スリット入りの保持部材の別の一例を示す斜
視図である。
視図である。
【図５】 外周側面に保持部材固定用の溝を設けたハニ
カムヒーターを示す平面図である。
カムヒーターを示す平面図である。
【図６】 本発明のヒーターユニットの別の実施形態を
示す説明図である。
示す説明図である。
【図７】 端面外周部に保持部材固定用の溝を設けたハ
ニカムヒーターを示す平面図である。
ニカムヒーターを示す平面図である。
１…ハニカムヒーター、３…缶体、５…保持部材、７…
溝、９…絶縁膜、１１…絶縁体、１３…スリット、１５
…保持部材、１７…スリット、１９…足部、２１…保持
部材、２３…抵抗調節用スリット、２５…ハニカムヒー
ター、２７…保持部材、２９…溝、３１ａ…電極、３１
ｂ…電極。
溝、９…絶縁膜、１１…絶縁体、１３…スリット、１５
…保持部材、１７…スリット、１９…足部、２１…保持
部材、２３…抵抗調節用スリット、２５…ハニカムヒー
ター、２７…保持部材、２９…溝、３１ａ…電極、３１
ｂ…電極。
Claims (7)
- 【請求項１】 ガス流れ方向に平行な多数の貫通孔を有
する金属質のハニカム構造体に通電のための少なくとも
一個の電極を設けてなるハニカムヒーターを、金属質の
保持部材を介して金属質の缶体の内部に保持して構成さ
れるヒーターユニットであって、当該保持部材はハニカ
ムヒーターの外表面の一部に結合されて当該ハニカムヒ
ーターを一体ならしめ、かつ当該ハニカムヒーターと当
該缶体との間の流路を実質上遮断する構造を有すること
を特徴とするヒーターユニット。 - 【請求項２】 当該保持部材が、当該ハニカムヒーター
の外周側面及び／又は端面外周部に配設されている請求
項１記載のヒーターユニット。 - 【請求項３】 当該保持部材と当該ハニカムヒーターと
が、絶縁部を介して相互に絶縁されている請求項１又は
２に記載のヒーターユニット。 - 【請求項４】 当該保持部材が、当該ハニカムヒーター
の外周側面及び／又は端面外周部に設けられた溝に挿入
され、固定されている請求項３記載のヒーターユニッ
ト。 - 【請求項５】 当該保持部材が、少なくとも一個のリン
グ型の形状からなる請求項１ないし４のいずれかに記載
のヒーターユニット。 - 【請求項６】 当該保持部材が、複数の分割された部品
から構成されている請求項１ないし５のいずれかに記載
のヒーターユニット。 - 【請求項７】 当該保持部材が、ハニカムヒーター外周
部の非発熱部もしくはハニカムヒーターの中心部に比し
て発熱特性の劣る部分の排ガス流路を実質上遮断してい
る請求項１ないし６のいずれかに記載のヒーターユニッ
ト。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29538997A JP3901303B2 (ja) | 1997-10-28 | 1997-10-28 | ヒーターユニット |
| US09/161,502 US6423276B1 (en) | 1997-10-28 | 1998-09-28 | Heater unit |
| EP98308698A EP0913562B1 (en) | 1997-10-28 | 1998-10-23 | Heater unit |
| DE69804564T DE69804564T2 (de) | 1997-10-28 | 1998-10-23 | Heizvorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29538997A JP3901303B2 (ja) | 1997-10-28 | 1997-10-28 | ヒーターユニット |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11132034A true JPH11132034A (ja) | 1999-05-18 |
| JP3901303B2 JP3901303B2 (ja) | 2007-04-04 |
Family
ID=17819998
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29538997A Expired - Fee Related JP3901303B2 (ja) | 1997-10-28 | 1997-10-28 | ヒーターユニット |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6423276B1 (ja) |
| EP (1) | EP0913562B1 (ja) |
| JP (1) | JP3901303B2 (ja) |
| DE (1) | DE69804564T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015502244A (ja) * | 2011-11-04 | 2015-01-22 | エミテック ゲゼルシヤフト フユア エミツシオンステクノロギー ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 排ガス処理装置 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2000297635A (ja) * | 1999-04-09 | 2000-10-24 | Yutaka Giken Co Ltd | 排気コンバータ |
| DE10011954A1 (de) | 2000-03-11 | 2001-09-13 | Modine Mfg Co | Abgaswärmetauscher in einer Abgasrückführungsanordnung |
| US20050002836A1 (en) * | 2001-04-13 | 2005-01-06 | Hardesty Jeffrey B. | Gas treatment device, and methods of making and using the same |
| WO2013140845A1 (ja) * | 2012-03-22 | 2013-09-26 | 日本碍子株式会社 | ヒーター |
| JP7206092B2 (ja) * | 2018-10-23 | 2023-01-17 | 日本碍子株式会社 | 加熱装置及びその製造方法、並びにシステム |
| FR3122453B1 (fr) * | 2021-04-28 | 2023-12-29 | Faurecia Systemes Dechappement | Elément chauffant pour gaz d’échappement |
| WO2022235458A1 (en) * | 2021-05-03 | 2022-11-10 | Corning Incorporated | Electrical heaters having serpentine designs and selected dead zones for exhaust aftertreatment systems and assemblies |
| DE102021113760A1 (de) | 2021-05-27 | 2022-12-01 | Faurecia Emissions Control Technologies, Germany Gmbh | Heizvorrichtung sowie Verfahren zur Herstellung einer Heizvorrichtung |
| FR3128485A1 (fr) * | 2021-10-25 | 2023-04-28 | Faurecia Systemes D'echappement | Elément chauffant pour ligne d’échappement |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE8816514U1 (de) * | 1988-04-25 | 1989-10-26 | Emitec Gesellschaft für Emissionstechnologie mbH, 5204 Lohmar | Elektrisch beheizbarer Katalysator-Trägerkörper |
| JP2931362B2 (ja) | 1990-04-12 | 1999-08-09 | 日本碍子株式会社 | 抵抗調節型ヒーター及び触媒コンバーター |
| JP3035035B2 (ja) * | 1991-11-21 | 2000-04-17 | 日本碍子株式会社 | ヒーターユニット |
| DE4303950C1 (de) * | 1993-02-10 | 1994-10-06 | Emitec Emissionstechnologie | In einem inneren und einem äußeren Mantelrohr gehalterter metallischer Wabenkörper, insbesondere Katalysator-Trägerkörper |
| US5599509A (en) * | 1993-03-17 | 1997-02-04 | Nippondenso Co., Ltd. | Honeycomb body and catalyst converter having catalyst carrier configured of this honeycomb |
| JP3179651B2 (ja) | 1993-03-22 | 2001-06-25 | 日本碍子株式会社 | ヒーターユニット |
| US5526462A (en) * | 1993-03-22 | 1996-06-11 | Ngk Insulators, Ltd. | Honeycomb heater with mounting means preventing axial-displacement and absorbing radial displacement |
| JP3142717B2 (ja) * | 1994-06-16 | 2001-03-07 | 日本碍子株式会社 | ヒーターユニット及び触媒コンバーター |
-
1997
- 1997-10-28 JP JP29538997A patent/JP3901303B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1998
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