JPS6180787A - セラミツクヒ−タ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はセラミックヒータに関する。

（従来の技術） ディーゼルエンジン等の排気ガス中に含まれる微粒子の
捕集浄化装置の再生用ヒータとして、平板状Ｕ字又はＶ
字状等のアーチ形状のセラミックヒータを利用できるが
、再生性の観点から発熱部が均一に分散するのが好まし
く、従って、考えられる外形の１つとして、アーチ形状
で脚部を末広がりとし、過当に開口を分布させたものが
あげられる。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、この種の形状のセラミックヒータ素子において
は一般に、該形状の頂点屈曲部の内周部でまず発熱する
ので、該形状全体の均一発熱性に欠け、ヒータ自体の耐
熱劣化、また熱応力差による割れといった問題を生じる
。

（問題点を解決するための手段） 本発明は導電性セラミックを素材し、頂点屈曲部とその
両端に伸びる２個の末広がり状の脚部で構成されるアー
チ状の平板形状であって、かつ両液脚部の脚端部を電極
部として長手方向に通電するセラミックヒータを基本と
し、頂点屈曲部の内周部近傍に放熱フィンを構成したも
のである。

（実施例） 本発明の実施例について第１図をもとに詳細に説明する
。セラミックヒータはＶ字形状をなし開放端部はそれぞ
れ電極部２．３であり、それ以外は発熱部１である。電
極！２．３と発熱部１とは窒化チタンと窒化珪素とから
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１
０，１１，１２，１６゜１７および１３，１４．１５，
１８．１９に分岐される。また、上記各開口部の存在に
より集合部２２．２３および先端部２０が形成される。

そして、頂点屈曲部近傍の内周側発熱部１７および１８
にはそれぞれ放熱フィン２４．２５および２６．２７が
対面するように形成されている。

この状態において、電ｆｆ１ｉ２．３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２
２−発熱部１３，１４．１５−電飄部３へと流れる。こ
の場合、集合部２２゜２３は開口部が無いため、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１０〜１５．１６〜１９と
先端部２０とである。電極部２，３はその断面積が各分
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、広い面積に点火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る。

そして、本ヒータ形状と、ヒータの均熱性の観点から捉
え、内周屈曲部近傍に放熱熱フィンのない第２図のヒー
タ形状と比較して、各発熱部の温度を比較したのが第３
図である。これはヒータの厚さく電流の流れと垂直方向
）が２ｍｍで、平面形状が第１図および第２図のヒータ
形状において、４００Ｗ通電した場合の無風定常時のヒ
ータ発熱部各部の表面温度を放射温度計で測定したもの
で、○印でプロットしたものが第１図のヒータ形状、　
　　　　　穐×印でプロットしたものが第２図のヒータ
形状によるものである。これより明らかに、放熱フィン
の効果が見られ、全体としての温度差も第２図では１１
５℃であったのが、第１図のヒータ形状において５５°
Ｃと少なくすることができた。

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１μｍのＴｉＮ（窒化チタン
）３５ＷＬ％と平均粒径０．８μｍの５ｉ３Ｎａ（窒化
珪素）６５ｗｔ％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°Ｃ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ｐｔペーストを１２
００°Ｃで１時間、Ｎ２雰囲気で焼付けた。

本発明の対象とする放熱フィンとして、第４図に示す、
２８．２９．３０のようなものでも良く、要は平面形状
がＵ字もしくはＶ字状のごときアーチ状のヒータにおい
て、もっとも発熱しやすい内周屈曲部に放熱フィンを構
成することにより、内周屈曲部の過熱を防止するもので
ある。

また、以上の例ではヒータの基本形状として第２図のも
のを用い、内周屈曲部に放熱フィン２４゜２５、　２６
．　２７　（第１図）、２８，２９．３０（第４図）を
形成した例を挙げたが、ヒータの基本形状は限定される
ものでなく、第Ｓ図のようなＵ字形状であっても良い。

放熱フィンを３２．３３．３４で表わす。

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。

第６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４０の正面図で、押さえリング４２の一部を欠い
て描いである。この装置４０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６図において、セラミックヒータ４１は
その電極部が外周に置かれるように放射状に放置される
。各々のセラミックヒータ４１は第６図におけるＡ−Ａ
断面図である第７図に示すように、金属ケース４３のプ
ラズマ溶射を施した面４４に設置され、セラミック製の
与色縁リング４５を介して、ケース４３にねじ込んだ押
さえリング４２によって固定されている。

セラミンクヒータ４１の各々の電極部には、電極金具４
６．４７がロー付けされており、プラス側電極金具４６
は、二・ノケル製のリード４８に接続され、このリード
は絶縁リング４５の溝の中に埋め込まれてシールした電
極端子部（第６図の４９）を通り外部に取り出され通電
可能となっている。なお、マイナス側の電極金具４７は
、金属ケース４３に接続され、アースされている。

上記の加熱装置を微粒子捕集装置に取り付けた状態の鳳
略断面図を第８図に示す。

加熱装置４０は、鋳物ケース５０内にシール材５１及び
クソンヨン材５２及び５３を介して収納された円筒形の
微粒子捕集用構造物５４　（以下フィルタ）の上流部に
、インレット５４と挟持された状態でフランジ５５及び
５６により保持されている。また、フランジ５７．５８
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５９．６０はガスの流れ方向を示す。

セラミックヒータ２４の数が複数個となっているのはバ
ッテリの消費電力をむやみに太き（できないためである
。即ち、フィルタ５４をセラミックヒータ４１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４１に順次間欠的に通電していく方式をとる。

本実施例の浄化装置のセラミックヒータは、均熱性に優
れている為、局所的な過熱による耐熱劣化が少なく、ま
た熱応力差による割れという問題を生ずることなく、極
めて信頼性の高いものとなっている。

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応用
に極めて好都合である。

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。

（発明の効果） 以上述べたごとく、本発明によれば、均熱性に優れたヒ
ータを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す平面図、第２図は本発
明の作用説明に供するヒータの平面図、第３図は本発明
の作用説明に供する特性図、第４図および第５図は本発
明の他の実施例を示す平面図、第６図、第７図、および
第８図は本発明の用途例を示す図である。 ４〜９・・・開口部、２１．３１・・・端子部、２４〜
２７・・・放熱フィン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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、アーチ頂点屈曲部の内周発熱部近傍に放熱フィンを
   構成したことを特徴とするセラミックヒータ。