JPS60154490A - Ceramic heater - Google Patents

Ceramic heater

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Publication number
JPS60154490A
JPS60154490A JP1060184A JP1060184A JPS60154490A JP S60154490 A JPS60154490 A JP S60154490A JP 1060184 A JP1060184 A JP 1060184A JP 1060184 A JP1060184 A JP 1060184A JP S60154490 A JPS60154490 A JP S60154490A
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JP
Japan
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heater
ceramic heater
ceramic
cross
electrode
Prior art date
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Pending
Application number
JP1060184A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
均 吉田
博文 鈴木
及部 一夫
野村 悦治
松井 数馬
直人 三輪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Priority to US06/671,611 priority patent/US4671058A/en
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  • Resistance Heating (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は例えばディーゼルエンジンの排気ガス中に含ま
れる微粒子捕集浄化装置に用いられる再生用のセラミッ
クヒータの形状に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to the shape of a ceramic heater for regeneration used in, for example, a device for collecting and purifying particulates contained in the exhaust gas of a diesel engine.

(従来技術) 排気系微粒子を捕集して浄化するために、耐熱性のある
セラミック製のハニカムあるいはフオーム状のフィルタ
ーを用い、この捕集微粒子をそのフィルター上面に設置
された耐熱性のあるセラミックヒータで燃焼し、フィル
ターを再生することが考えられている。この場合、ヒー
タとしては、電極の取り廻しやヒータの破損防止、電極
部の保護、ヒータ形状の統一化などの面から平板状でU
字状あるいは7字に形成されたヒータを複数個配置する
のが良い。
(Prior art) In order to collect and purify exhaust system particulates, a heat-resistant ceramic honeycomb or foam filter is used. The idea is to burn it with a heater and regenerate the filter. In this case, the heater should be flat and U-shaped for reasons such as handling the electrodes, preventing damage to the heater, protecting the electrodes, and unifying the shape of the heater.
It is preferable to arrange a plurality of heaters formed in a character shape or a seven character shape.

通常U字状もしくはV字状に形成されたヒータは第1図
のごとく両端の電極部で金属リードに接続されて通電加
熱されるために、電極部の保護を目的として電極部の断
面積を発熱部の断面積よりかなり大きくして、電極部の
発熱を押さえることが行なわれる。ところが、このよう
なヒータ“゛をフィルター面に配置しようとすると電極
部のスペースが大きい割には発熱面積が小さく、従って
フィルターの表面を広く加熱することが不可能であった
Usually, a heater formed in a U-shape or V-shape is connected to a metal lead at both ends of the heater as shown in Figure 1, and is heated by electricity, so the cross-sectional area of the electrode part is The cross-sectional area of the electrode section is made considerably larger than that of the heat generating section to suppress heat generation of the electrode section. However, when attempting to arrange such a heater on the filter surface, the heat generating area is small in spite of the large space of the electrode portion, and it is therefore impossible to widely heat the surface of the filter.

(発明の目的) 本発明は被加熱流体の流通を持たせると共に小電力で加
熱効率のよいセラミックヒータを提供することを目的と
する。
(Objective of the Invention) An object of the present invention is to provide a ceramic heater that allows a fluid to be heated to flow and has high heating efficiency with low electric power.

(実施例) 本発明の実施例について第2図をもとに詳細に説明する
。セラミックヒータは7字形状をなし開放端部はそれぞ
れ電極g、B、aであり、それ以外は発熱部1である。
(Example) An example of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 2. The ceramic heater has a figure 7 shape, and the open ends are electrodes g, B, and a, respectively, and the other parts are the heat generating part 1.

電極部2.3と発熱部1とは窒化チタンと窒化硅素とか
らなるセラミック発熱抵抗材料で構成しである。電極部
2.3は端子部21.31の表裏面にptやNiやMO
などの金属をペースト焼付あるいは蒸着により固着して
構成されている。発熱部1は電極部2,3の近い側にそ
れぞれ2つづつの開口部4..5,6.7を有し、また
V字先端部にそれぞれ1つづつの開口部8.9を有する
。開口部4,5.8と開口部6゜7.9とにより、発熱
部は10,11,12.16.17および1’3.14
.ts、:ts、19に分岐される。また、上記各開口
部の存在により集合部21.22及び先端部20が形成
される。
The electrode portion 2.3 and the heat generating portion 1 are made of a ceramic heat generating resistor material consisting of titanium nitride and silicon nitride. The electrode part 2.3 has PT, Ni, or MO on the front and back surfaces of the terminal part 21.31.
It is constructed by fixing metals such as by paste baking or vapor deposition. The heat generating part 1 has two openings 4 on each side near the electrode parts 2 and 3. .. 5, 6.7, and one opening 8.9 at each V-shaped tip. Due to the openings 4, 5.8 and 6° 7.9, the heating parts are 10, 11, 12, 16, 17 and 1'3.14
.. ts, :ts, 19. Further, the presence of each of the above-mentioned openings forms a gathering portion 21, 22 and a tip portion 20.

また、分岐部10,11.’12の横断面積(電流の流
れに対して垂直方向;以下同じ)の合計Σslo+ 1
1+ 12、同じく分岐部13〜1’5の横断面積の合
計ΣSI6+17、分岐部18゜19の横断面積の合計
ΣSI8+19、および先端部20の横断面積S20が
、ΣSIO+11+ΣS ’l 8+ 19”’S 2
0の関係となるように開口部4〜9の位置、大きさを設
定しである。
Further, the branch portions 10, 11 . Total cross-sectional area of '12 (in the direction perpendicular to the current flow; the same applies hereinafter) Σslo + 1
Similarly, the total cross-sectional area of the branch parts 13 to 1'5 is ΣSI6+17, the total cross-sectional area of the branch part 18°19 is ΣSI8+19, and the cross-sectional area S20 of the tip part 20 is ΣSIO+11+ΣS 'l 8+ 19'''S 2
The positions and sizes of the openings 4 to 9 are set so that the relationship is 0.

この状態において、電極部2.3に図示しない金属電極
を固定して電極部2.3間に通電すると、電流は電極部
2−分岐部10,11.12=集合部21−分岐部16
.17−先端部2〇−分岐部18.19→集合部22→
分岐部13,14.15→電極部3へと流れる。この場
合、集合部21゜22は閉口部が無いため、他部より断
面積が太きいので発熱しにくくなる。従って、発熱温度
が高くなるのは各分岐部10〜15と先、端部20とで
ある。電極部2,3.ばその断面積が各分岐部、先端部
のそれぞれの断面積より大きいので発熱しない。このよ
うな構造にすることにより発熱部が点在する効果を得て
、広い面積に点寄源を数多く持つ点火用セラミックヒー
タとして有効なもの、とな する。
In this state, when a metal electrode (not shown) is fixed to the electrode part 2.3 and current is applied between the electrode part 2.3, the current flows from the electrode part 2 to the branch part 10, 11.12=collecting part 21 to branch part 16.
.. 17-Tip part 2〇-Branch part 18.19→Collecting part 22→
It flows from the branch parts 13, 14, 15 to the electrode part 3. In this case, since the collecting parts 21 and 22 do not have a closed part, their cross-sectional area is larger than that of other parts, making it difficult for them to generate heat. Therefore, the heat generation temperature is high at each of the branch portions 10 to 15, the tip, and the end portion 20. Electrode parts 2, 3. Since the cross-sectional area of the bar is larger than the cross-sectional area of each branch and tip, no heat is generated. By adopting such a structure, an effect is obtained in which the heat generating parts are scattered, making it effective as a ceramic heater for ignition having many scattered sources over a wide area.

なお、このセラミックヒータは以下に述べるようにして
製造した。即ち、平均粒径1.umのTiN(窒化チタ
ン)30wt%と平均粒径0.8μの5i3Na(窒化
硅素)7Qwt%とを湿式にて混合し、乾燥後にバイン
ダーとしてポリビニルアルコールを少量加えて成形用粉
末を得た。これを金型プレスにてヒータ形状にプレスし
、1800℃で2時間、N2雰囲気にて焼成した。得ら
れたセラミックヒータの端子部にNiペーストを120
0℃で1時間、H2雰囲気で焼付けた。
Note that this ceramic heater was manufactured as described below. That is, the average particle size is 1. 30 wt% of TiN (titanium nitride) of um and 7 Qwt% of 5i3Na (silicon nitride) having an average particle size of 0.8 μm were mixed in a wet method, and after drying, a small amount of polyvinyl alcohol was added as a binder to obtain a molding powder. This was pressed into a heater shape using a mold press and fired at 1800° C. for 2 hours in an N2 atmosphere. 120% Ni paste was applied to the terminals of the obtained ceramic heater.
Baking was performed at 0° C. for 1 hour in an H2 atmosphere.

本発明の対象とするセラミックヒータの全体形状はその
平面形状がU字形状でも7字形状でもよいし、それらの
変形または両者の結合したものでも良いし、その厚さも
限定されない。ただし、平面形状又は厚さは、電極部お
よび集合部以外の各分岐部の横断面積の合計および先端
部の横断面が前述のごとく互いに等しくなる条件を満た
す必要がある。
The overall shape of the ceramic heater that is the object of the present invention may be a U-shape or a 7-shape in plan view, or may be a modification thereof or a combination of the two, and its thickness is not limited. However, the planar shape or thickness needs to satisfy the condition that the sum of the cross-sectional areas of the branch parts other than the electrode part and the gathering part and the cross-section of the tip part are equal to each other as described above.

例えば、第3図はU字形状をなしたヒータ60であり、
4つのセクション61,62.63.64で分岐してお
り、各センクション61〜64の横断面積の和は前述と
同じく互いに等しく、また先端部65の断面積と同一で
ある。更に、各セクションの分岐部、例えばセクション
61での分岐部66.67.68はそれぞれの抵抗が等
しくなるように長さと断面積とを変化させである。なお
、上記横断面積は集合部69.70の断面積より小さい
。これにより発熱むらを少なくし、各セクション61〜
64で発熱させることができる。
For example, FIG. 3 shows a U-shaped heater 60,
It branches into four sections 61, 62, 63, and 64, and the sum of the cross-sectional areas of the sections 61-64 is equal to each other as described above, and is also the same as the cross-sectional area of the tip 65. Furthermore, the branches of each section, such as branches 66, 67, 68 in section 61, are of varying length and cross-sectional area so that their respective resistances are equal. Note that the above cross-sectional area is smaller than the cross-sectional area of the gathering portion 69.70. This reduces uneven heat generation and each section 61~
64 can generate heat.

このようにセラミックヒータを細かく分岐することによ
り、高温発熱部を広範囲に散在させることができる。
By finely branching the ceramic heater in this way, the high temperature heat generating parts can be scattered over a wide range.

ここで、開口部の形状、その数、その設置位置は特に限
定しないが、ヒータの外形状や電力仕様等により、均一
発熱性、分岐部の均一分布が得られるように形状として
は三角形、長方形、正方形。
Here, the shape of the openings, their number, and their installation positions are not particularly limited, but depending on the external shape of the heater, power specifications, etc., the shape may be triangular or rectangular so as to obtain uniform heat generation and uniform distribution of the branch parts. ,square.

台形、丸形状等がよい。Trapezoidal, round shapes, etc. are good.

次に、本発明のセラミックヒータの用途例について説明
する。
Next, application examples of the ceramic heater of the present invention will be explained.

第4図は前記実施例のセラミックヒータを6ケ用いた加
熱装置23の正面図である。この装置23はディーゼル
エンジン車の排ガス中の微粒子捕集用フィルタを再生す
るためのものである。この第4図において、セラミック
ヒータ24はその電極部が外周に置かれるように放射状
に設置される。
FIG. 4 is a front view of a heating device 23 using six ceramic heaters of the above embodiment. This device 23 is for regenerating a filter for collecting particulates in the exhaust gas of a diesel engine vehicle. In FIG. 4, the ceramic heaters 24 are installed radially such that their electrode portions are placed on the outer periphery.

各々のセラミックヒータ24は金属製ケース32を介し
て固定ビス25により固定されている。セラミックヒー
タ24の各々は金属リードを介して電極端子部26に接
続されている。第4図におけるA−A断面図を第5図に
示す。この第5図において、セラミックヒータ24は上
下からアルミナ焼結体の絶縁リング28及び29により
セラミックファイバーをからめたクッション材30、ニ
ッケル製の電極板31を介して挟持されており、更にそ
れが金属ケース32に収められている。ケース32への
固定は固定ビス(第4図の25)により絶縁リング28
をケース32へ締め付けることにより行なわれている。
Each ceramic heater 24 is fixed with a fixing screw 25 via a metal case 32. Each of the ceramic heaters 24 is connected to an electrode terminal portion 26 via a metal lead. FIG. 5 shows a sectional view taken along line AA in FIG. 4. In FIG. 5, the ceramic heater 24 is sandwiched from above and below by insulating rings 28 and 29 made of alumina sintered bodies, with a cushion material 30 intertwined with ceramic fibers and an electrode plate 31 made of nickel interposed therebetween, and further interposed between metal It is housed in a case 32. The insulating ring 28 is fixed to the case 32 using a fixing screw (25 in Fig. 4).
This is done by tightening it to the case 32.

電極板30は図示しない部分でニッケル製のリード(図
示ない)に接続され、このリードは絶縁リング28の中
に埋め込まれてシールした電極端子部(第3図3の26
)を通り外部に取り出され通電可能となっている。なお
、マイナス側は図示しないリードによって金属ケース3
2に接続され、アースされている。
The electrode plate 30 is connected to a nickel lead (not shown) at a portion not shown, and this lead is embedded in the insulating ring 28 and sealed at the electrode terminal portion (26 in FIG. 3).
) and is taken out to the outside and can be energized. In addition, the negative side is connected to the metal case 3 by a lead (not shown).
2 and is grounded.

上記の加熱装置を微粒子捕集装置に取り付けた状態の概
略断面図を第6図に示す。
FIG. 6 shows a schematic cross-sectional view of the above-mentioned heating device attached to the particulate collector.

加熱装置231は、鋳物ケース43内にシール材44及
びクッション材45及び46を介して収納された円筒形
の微粒子捕集用構造物49(以下フィルタ)の上流部に
、インレット50と挟持された状態でフランジ47及び
48により保持されている。また、フランジ51,51
1は図示しないエンジンの排気管に接続されている。な
お、矢印52.521はガスの流れ方向を示す。
The heating device 231 is sandwiched between an inlet 50 and an upstream part of a cylindrical particulate collection structure 49 (hereinafter referred to as a filter) housed in a casting case 43 via a sealing material 44 and cushioning materials 45 and 46. It is held in this state by flanges 47 and 48. In addition, flanges 51, 51
1 is connected to an exhaust pipe of an engine (not shown). Note that arrows 52 and 521 indicate the gas flow direction.

セラミックヒータ24の数が複数個となっているのはン
24の消費電力をむやみに大きくできないためである。
The reason why there are a plurality of ceramic heaters 24 is that the power consumption of the heaters 24 cannot be unnecessarily increased.

即ち、フィルタ49をセラミックヒータ24の加熱によ
り再生するためには複数個のセラミックヒータのヒータ
24に順次間欠的に通電していく方式をとる。
That is, in order to regenerate the filter 49 by heating the ceramic heater 24, a method is adopted in which the heaters 24 of a plurality of ceramic heaters are sequentially and intermittently energized.

参考までに本実施例の浄化装置を実際のディーゼルエン
ジン(2000ccクラス)の排気ガス系に装着して試
験した。また、比較例として第1図に示すセラミックヒ
ータを用い他は同一の構成にした浄化装置を用い、同様
にディーゼルエンジンの排気系に装着して試験を行なっ
た。その結果を表に示す。
For reference, the purification device of this example was installed in the exhaust gas system of an actual diesel engine (2000cc class) and tested. Further, as a comparative example, a purification device using the ceramic heater shown in FIG. 1 and having the same configuration was used, and was similarly installed in the exhaust system of a diesel engine and tested. The results are shown in the table.

本実施例の浄化装置のセラミックヒータは、そのヒータ
面積及び電力が比較例と同じでも広い範囲の微粒子を燃
焼除去さ廿ることができる。つまり広い範囲に加熱源が
点在する構造となっているためにこのような効果を得る
わけで、表の例であると同一電力で約1.8倍も微粒子
除去効果が上がっている。
The ceramic heater of the purification device of this example can burn and remove particulates over a wide range even if the heater area and power are the same as those of the comparative example. In other words, this effect is obtained because the heating source is scattered over a wide area, and in the example shown in the table, the particulate removal effect is approximately 1.8 times higher with the same electric power.

故に、本セラミックヒータを用いると、少ない電力で多
くの微粒子を燃焼除去させることができ、また0字もし
くはV字形状となっているために円形断面状あるいは楕
円断面状のフィルタ表面に極めてうまく配置できる。従
って、本発明のセラミックヒータは自動車排ガスに含ま
れる微粒子捕集用フィルタの再生加熱用ヒータの床用に
極めて好都合である。
Therefore, by using this ceramic heater, it is possible to burn and remove many particulates with a small amount of electric power, and because it has a 0- or V-shape, it can be placed extremely well on a filter surface with a circular or elliptical cross section. can. Therefore, the ceramic heater of the present invention is extremely suitable for use in the floor of a heater for regenerating a filter for collecting particulates contained in automobile exhaust gas.

なお、本発明は微粒子捕集用フィルタの再生、加熱用ヒ
ータの他に、種々の用途に通用できることは言うまでも
ない。
It goes without saying that the present invention can be used for various purposes in addition to regenerating particulate filters and heating heaters.

(発明の効果) 以上要するに、本発明によれば、発熱部を複数個所に散
在させることができ、その結果効果的な加熱を行なうこ
とができる。
(Effects of the Invention) In summary, according to the present invention, the heat generating portions can be scattered at a plurality of locations, and as a result, effective heating can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来例を示す正面図、第2図は本発明の一実施
例を示すものであり、第2図(a)は正面図、第2図(
blは側面図、第3図は本発明の他の実施例を示す平面
図、第4図は本発明の用途例を示す平面図、第5図は第
4図のA−A断面図、第6図は第4図の加熱装置を組込
んだ微粒子捕集装置を示す断面図である。 1・・・発熱部、21.31・・・端子部。 代理人弁理士 岡 部 隆 第11;1 第2[?1 (6) (b) 第3171 5 第4図 第6 Fl す
FIG. 1 is a front view showing a conventional example, FIG. 2 is a front view showing an embodiment of the present invention, FIG. 2(a) is a front view, and FIG.
bl is a side view, FIG. 3 is a plan view showing another embodiment of the present invention, FIG. 4 is a plan view showing an application example of the present invention, FIG. FIG. 6 is a sectional view showing a particulate collection device incorporating the heating device of FIG. 4. 1... Heat generating part, 21.31... Terminal part. Representative Patent Attorney Takashi Okabe 11th; 1 2nd [? 1 (6) (b) No. 3171 5 Fig. 4 Fig. 6 Fl

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 互いに離間した端子部および該端子部間を接続したアー
チ状の発熱部を具備し、該発熱部を、前記端子部間に通
電することによって発熱するセラミック抵抗材料で構成
し、かつ該発熱部に複数個の開口部を設けたセラミック
ヒータ。
It comprises terminal parts spaced apart from each other and an arch-shaped heat generating part connected between the terminal parts, the heat generating part is made of a ceramic resistance material that generates heat when electricity is passed between the terminal parts, and the heat generating part A ceramic heater with multiple openings.
JP1060184A 1983-11-21 1984-01-23 Ceramic heater Pending JPS60154490A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1060184A JPS60154490A (en) 1984-01-23 1984-01-23 Ceramic heater
US06/671,611 US4671058A (en) 1983-11-21 1984-11-15 Heating device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1060184A JPS60154490A (en) 1984-01-23 1984-01-23 Ceramic heater

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ID=11754764

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