JPS62182418A - Ceramic heating device - Google Patents

Ceramic heating device

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Publication number
JPS62182418A
JPS62182418A JP61021818A JP2181886A JPS62182418A JP S62182418 A JPS62182418 A JP S62182418A JP 61021818 A JP61021818 A JP 61021818A JP 2181886 A JP2181886 A JP 2181886A JP S62182418 A JPS62182418 A JP S62182418A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
bonding material
ceramic heater
hole
holding
Prior art date
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Pending
Application number
JP61021818A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Jun Niwa
丹羽 準
Terutaka Kageyama
影山 照高
Kazuo Oibe
及部 一夫
Hironori Hoshizaki
星崎 博記
Hirobumi Suzuki
博文 鈴木
Yoshihiko Imamura
今村 善彦
Kiyoshi Obata
小端 喜代志
Kenichiro Takama
高間 建一郎
Shinichi Takeshima
伸一 竹島
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
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
NipponDenso Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp, NipponDenso Co Ltd filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP61021818A priority Critical patent/JPS62182418A/en
Publication of JPS62182418A publication Critical patent/JPS62182418A/en
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  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)

Abstract

PURPOSE:To prevent any crack in a ceramic heater due to oxidation of a bonding material from occurring, by attaching a holding electrode to a tip of the electrode inserted into a through hole of ceramic heater, and installing a bank part for the bonding material between the holding electrode and the electrode. CONSTITUTION:A through hole 12 is installed in a ceramic heater 11, while a holding electrode 16 is connected to a tip of an electrode 14 being inserted into this through hole 12, and the ceramic heater 11 is held between a flange 15 of an electrode body 13 and the holding electrode 16. And, a bonding material bank part 20 is installed in a circumferential part coming into contact with the electrode 14 of the holding electrode 16. A bonding material layer 17 is interposed between the flange 15, the holding electrode 16 and the ceramic heater 11. With this constitution, since a superfluous bonding material being extruded at the time of joining is stored in the bond part, the bonding material is not filled up inside the through hole, any crack in the ceramic heater due to oxidation of the bonding material is preventable from occurring.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、例えばディーゼルエンジンから排出される
黒煙の捕集等の排ガス浄化処理を行なうフィルタの再生
に用いるセラミックヒータを用いた発熱装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a heat generating device using a ceramic heater used for regenerating a filter for purifying exhaust gas such as collecting black smoke emitted from a diesel engine. .

[背景技術] 例えば、排ガスの浄化処理装置に用いられるフィルタの
再生に用いられるセラミックヒータは、フィルタの上流
端に取り付けられ、フィルタ内に捕集されたカーボンを
主体とする微粒子を加熱燃焼し、再生しているものであ
る。ところで、上記セラミックヒータの通電のための電
極構造は、通常セラミックヒータの電極部に金属電極を
押し付ける方法によって構成されている。この場合、金
属板とセラミックヒータとの接触抵抗を下げる為に、接
触面の平滑度を上げると共に、金属板の押圧力をかなり
大きく取らなければならない等の問題がある。
[Background Art] For example, a ceramic heater used for regenerating a filter used in an exhaust gas purification processing device is attached to the upstream end of the filter, and heats and burns fine particles mainly composed of carbon collected in the filter. It is being played. Incidentally, the electrode structure for energizing the ceramic heater is usually constructed by pressing a metal electrode against the electrode portion of the ceramic heater. In this case, there are problems in that in order to reduce the contact resistance between the metal plate and the ceramic heater, the smoothness of the contact surface must be increased and the pressing force of the metal plate must be considerably increased.

そこで、上記のような問題を解決するために第5図に示
すような電極構造が考え出されている。
Therefore, in order to solve the above problems, an electrode structure as shown in FIG. 5 has been devised.

この電極構造は、セラミックヒータ11の電極取付け部
に貫通孔12を形成し、この貫通孔12に電極本体18
の電極棒14を鍔15まで挿入し、上記電極棒14の先
端に保持電極16を嵌め込み固定し、鍔■5と保持電極
16によってセラミックヒータ11を挟持するようにし
ている。この場合、電極本体13および保持電極16は
、比較的熱膨張係数の大きい金属により形成されている
ので、例えば高温状態でこの電極構造体の取り付けを行
ない、そのまま常温まで冷却すると、セラミックヒータ
11の収縮より電極本体13の電極棒14の収縮が大き
くなり、したがってセラミックヒータ11とこの電極構
造体が強固に結合されるようになる。
In this electrode structure, a through hole 12 is formed in the electrode mounting portion of the ceramic heater 11, and an electrode body 18 is formed in the through hole 12.
The electrode rod 14 is inserted up to the flange 15, and the holding electrode 16 is fitted and fixed to the tip of the electrode rod 14, so that the ceramic heater 11 is held between the flange 5 and the holding electrode 16. In this case, since the electrode body 13 and the holding electrode 16 are made of metal with a relatively large coefficient of thermal expansion, for example, if this electrode structure is attached at a high temperature and then cooled to room temperature, the ceramic heater 11 The contraction of the electrode rod 14 of the electrode main body 13 is greater than the contraction, so that the ceramic heater 11 and this electrode structure are firmly connected.

この場合、鍔15および保持電極16とセラミックヒー
タ11との接触が確実に行われるようにするため、その
両者の間に導電性の接合材料層17が介在されるように
している。また、電極棒14の周囲には、不要な応力が
セラミックヒータに作用しないように隙間が形成されて
いる。
In this case, in order to ensure that the flange 15 and holding electrode 16 are in contact with the ceramic heater 11, a conductive bonding material layer 17 is interposed between them. Further, a gap is formed around the electrode rod 14 so that unnecessary stress does not act on the ceramic heater.

しかしながら、上記のようにして構成した場合、上記接
合材料が貫通孔12に流れ込み、設定された隙間に溜っ
てしまう。この接合材料は、高温雰囲気例えば830°
Cにて酸化し膨張する性質を侍っている。したがって、
このままの状態で、ヒータとして作動させると、貫通孔
12内部に溜った接合材料が酸化膨張して貫通孔12を
押し広げ、セラミックヒータ11に亀裂を生じさせるよ
うになる。
However, when configured as described above, the bonding material flows into the through hole 12 and accumulates in the set gap. This bonding material is used in a high temperature atmosphere such as 830°
It has the property of oxidizing and expanding in C. therefore,
If the ceramic heater 11 is operated as a heater in this state, the bonding material accumulated inside the through hole 12 will oxidize and expand, pushing the through hole 12 wider and causing cracks in the ceramic heater 11 .

[発明が解決しようとする問題点] この発明は、上記のような点に鑑みなされたもので、接
合材料の酸化によってセラミックヒータに亀裂が発生す
るような事故の発生を防止し、電極接合の信頼性を向上
させるようなセラミック発熱装置を提供しようとするも
のである。
[Problems to be Solved by the Invention] This invention has been made in view of the above points, and is intended to prevent accidents such as cracks occurring in ceramic heaters due to oxidation of bonding materials, and to improve electrode bonding. The present invention aims to provide a ceramic heating device with improved reliability.

[問題点を解決するための手段] すなわち、この発明に係わるセラミック発熱装置にあっ
ては、例えば保持電極のセラミックヒータの貫通孔に対
面する位置に、接合材溜り部を設けるようにし、接合の
際に食出してくる余分な接合材料を、この接合材溜り部
に蓄積させるようにするものである。
[Means for Solving the Problems] That is, in the ceramic heating device according to the present invention, for example, a bonding material reservoir is provided at a position of the holding electrode facing the through hole of the ceramic heater, and the bonding material is This is to allow excess bonding material that comes out during the process to accumulate in this bonding material reservoir.

[作用] 」−記のように構成されるセラミック発熱装置にあって
は、電極とセラミックヒータの接合に用いる接合材料が
、電極取り付け用の貫通孔内部方向に流れ出してきても
、その接合材料は、接合材溜り部に蓄積される。したが
って、貫通孔内部に接合材料が蓄積されることなく、ヒ
ータとして作動させ高温状態になった場合でも、接合材
の酸化膨張によるセラミックヒータの亀裂発生を防止で
きるようになる。
[Function] In the ceramic heating device configured as described above, even if the bonding material used to bond the electrode and the ceramic heater flows into the through hole for attaching the electrode, the bonding material will not flow. , accumulated in the bonding material reservoir. Therefore, the bonding material does not accumulate inside the through hole, and even when the ceramic heater is operated as a heater and reaches a high temperature, it is possible to prevent the ceramic heater from cracking due to oxidative expansion of the bonding material.

〔発明の実施例コ 以下図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。第
1図は電極接合部に於けるセラミックヒータの断面図で
ある。セラミックヒータ11に電極取り付け部となる貫
通孔12を設け、この貫通孔12に電極本体13の電極
棒14を差し込む。そして、この貫通孔12に貫通した
電極棒14の先端に、保持電極1Bを結合して、上記電
極本体13の鍔15と保持電極16とで、セラミックヒ
ータ11を挟持するようにする。
[Embodiment of the Invention] An embodiment of the invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of the ceramic heater at the electrode junction. The ceramic heater 11 is provided with a through hole 12 serving as an electrode attachment portion, and the electrode rod 14 of the electrode body 13 is inserted into the through hole 12. The holding electrode 1B is coupled to the tip of the electrode rod 14 that penetrates through the through hole 12, so that the ceramic heater 11 is held between the collar 15 of the electrode body 13 and the holding electrode 16.

そして、上記保持電極1eの電極棒14に接触する円周
部に接合材溜り部20を設ける。この接合材溜り部20
は、貫通孔12が電極棒14の外周に形成される隙間に
合せて形成されている。この場合、鍔15および保持電
極16それぞれと、セラミックヒータ11との間には、
接合材料層17が介在されている。
A bonding material reservoir 20 is provided at the circumferential portion of the holding electrode 1e that contacts the electrode rod 14. This bonding material reservoir 20
In this case, the through hole 12 is formed in accordance with the gap formed on the outer periphery of the electrode rod 14. In this case, between each of the collar 15 and the holding electrode 16 and the ceramic heater 11,
A bonding material layer 17 is interposed.

すなわち、セラミックヒータ11と鍔15および保’;
b I電極16との接触面に、例えばN i −Co系
ロー祠からなる接合材料を塗り、セラミックヒータ11
を挟むようにして、電極本体13の電極棒14を鍔15
まで貫通孔12に差し込み、保持電極16を嵌め込むよ
うにしている。この電極本体13および保持電極16は
、例えばコバール等により形成されており、1100″
Cにて熱処理を行ない常温まで冷却すると、セラミック
ヒータ11の収縮より電極本体13特に電極棒14の収
縮の方が大きいため、鍔15および保持電極16とセラ
ミックヒータ11との接触面に応力がかかった状態とな
る。このため、外部応力を必要とせず、充分な電気的接
合が得られるようになっている。
That is, the ceramic heater 11, the collar 15, and the protector;
b The contact surface with the I electrode 16 is coated with a bonding material made of, for example, Ni-Co-based wax, and the ceramic heater 11 is
The electrode rod 14 of the electrode body 13 is inserted into the flange 15 so as to sandwich the electrode rod 14.
The holding electrode 16 is inserted into the through hole 12 until the end of the holding electrode 16 is inserted into the through hole 12. The electrode main body 13 and the holding electrode 16 are made of, for example, Kovar, and have a diameter of 1100''.
When heat treatment is performed at C and cooled to room temperature, the contraction of the electrode body 13, especially the electrode rod 14, is greater than the contraction of the ceramic heater 11, so stress is applied to the contact surface between the collar 15 and the holding electrode 16 and the ceramic heater 11. The state will be as follows. Therefore, sufficient electrical bonding can be obtained without requiring external stress.

なお、このとき接合材料が、貫通孔12の設定された隙
間に流れ出してくる。しかし、この流れ出してきた余分
な接合材料は、保持電極16に設けられた接合材温り部
20に蓄積されるため、貫通孔12内部に充填されるこ
とはない。
Note that at this time, the bonding material flows out into the gap set in the through hole 12. However, this excess bonding material that has flowed out is accumulated in the bonding material warming portion 20 provided in the holding electrode 16, and therefore does not fill the inside of the through hole 12.

上記のようなことから、ヒータとして作動させた場合、
たとえ接合材料が酸化され体積膨張するような状態にあ
っても、接合材料が貫通孔12の内部に充填されていな
いので、セラミックヒータ11の亀裂発生を防止できる
From the above, when operated as a heater,
Even if the bonding material is oxidized and expands in volume, the ceramic heater 11 can be prevented from cracking because the bonding material is not filled in the through hole 12.

第2図はこの発明による電極構造の耐久性を説明するた
めの図である。図に示すように、ヒータを600時間作
動させて、接合部における抵抗を調べたところ、実線A
で示す本実施例のものは、600時間以上経過してもほ
とんど同じ抵抗値を保ち、抵抗劣化は認められない。こ
れに対し、接合材温り部20を設けていない従来のもの
は、点線Bで示すように100時間を経過すると抵抗値
が高くなり、200時間付近で抵抗劣化か認められ、セ
ラミックヒータの接合部付近に亀裂か生じるようになる
FIG. 2 is a diagram for explaining the durability of the electrode structure according to the present invention. As shown in the figure, when the heater was operated for 600 hours and the resistance at the joint was examined, the solid line A
The product of this example shown in 2 maintains almost the same resistance value even after 600 hours or more, and no resistance deterioration is observed. On the other hand, in the conventional type without the bonding material warming section 20, the resistance value increases after 100 hours as shown by the dotted line B, and resistance deterioration is observed around 200 hours. Cracks begin to form near the area.

第3図および第4図は、セラミックヒータ11の構造を
説明するための図である。セラミックヒータ11は導電
性セラミックから成り、発熱部30と2つの電極部31
aおよび31bを有している。発熱部30には図に示す
ような開口部32a〜32cが設けられている。また、
電極部31aおよび31bにはそれぞれ金属電極33a
および33bが、上記第1図で示した実施例と同じ方法
によって取り付けられている。この2つの金属電極33
aおよび33bの間に図示しないバッテリーより電圧を
印加すると、セラミックヒータ11の発熱部30が発熱
するように構成されている。
3 and 4 are diagrams for explaining the structure of the ceramic heater 11. FIG. The ceramic heater 11 is made of conductive ceramic and includes a heat generating part 30 and two electrode parts 31.
a and 31b. The heat generating portion 30 is provided with openings 32a to 32c as shown in the figure. Also,
Metal electrodes 33a are provided in the electrode parts 31a and 31b, respectively.
and 33b are attached in the same manner as in the embodiment shown in FIG. 1 above. These two metal electrodes 33
When a voltage is applied from a battery (not shown) between a and 33b, the heat generating portion 30 of the ceramic heater 11 is configured to generate heat.

なお、上記実施例では保持電極のみに接合材温り部を形
成したが、これは電極本体の鍔部に対応して形成するよ
うにしても良いものであり、より確実に接合材料の貫通
孔への進入を阻止できるものである。
In addition, in the above embodiment, the bonding material warming portion was formed only on the holding electrode, but it may be formed in correspondence with the flange of the electrode body to more reliably connect the through hole of the bonding material. It is possible to prevent entry into the

[発明の効果] 以上のようにこの発明によれば、電極の取り付け部に対
応して接合材温り部を設けて接合することにより、接合
の際に食出る余分な接合材料が、接合材温り部に蓄積さ
れるようになる。したがって電極の貫通孔内部に接合材
が充填されず、接合材酸化によるセラミックヒータの亀
裂発生を防止でき、信頼性の高い電極構造が得られる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, by providing a bonding material warming portion corresponding to the electrode mounting portion and bonding, the excess bonding material that comes out during bonding is removed from the bonding material. It will accumulate in warm areas. Therefore, the inside of the through-hole of the electrode is not filled with the bonding material, it is possible to prevent the generation of cracks in the ceramic heater due to oxidation of the bonding material, and a highly reliable electrode structure can be obtained.

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

第1図はこの発明に係わるセラミック発熱装置の1折面
図、第2図はこの発明の詳細な説明するための図、第3
図はセラミックヒータの正面図、第4図は上記第3図の
一部分を取り出して示した図、第5図は従来のセラミッ
ク発熱装置の断面図である。 11・・・セラミックヒータ、12・・・貫通孔、13
・・・電極本体、14・・・電極棒、15・・・鍔、1
6・・・保持電極、17・・・接合材料層、20・・・
接合材温り部。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1図 吟 間 第3図    第4図
FIG. 1 is a folded view of a ceramic heating device according to the present invention, FIG. 2 is a diagram for explaining the invention in detail, and FIG.
The figure is a front view of the ceramic heater, FIG. 4 is a partial view of FIG. 3, and FIG. 5 is a sectional view of a conventional ceramic heating device. 11... Ceramic heater, 12... Through hole, 13
... Electrode body, 14 ... Electrode rod, 15 ... Tsuba, 1
6... Holding electrode, 17... Bonding material layer, 20...
Warm part of bonding material. Applicant's representative Patent attorney Takehiko Suzue Figure 1 Figure 3 Figure 4

Claims (1)

【特許請求の範囲】 電極取り出し用の貫通孔を形成したセラミックヒータと
、 このセラミックヒータの貫通孔に挿入設定される電極棒
を有し、その基部に鍔を形成した電極本体と、 この電極本体の上記電極棒の先端に取り付け設定され、
上記セラミックヒータを上記貫通孔の両側で挟持する保
持電極と、 上記保持電極あるいは電極本体の鍔の少なくとも一方に
、上記電極棒との間に形成した接合材溜り部と、 を具備したことを特徴とするセラミック発熱装置。
[Scope of Claims] A ceramic heater having a through hole for taking out an electrode, an electrode body having an electrode rod inserted into the through hole of the ceramic heater, and having a flange formed at its base; is attached to the tip of the above electrode rod,
A holding electrode that holds the ceramic heater on both sides of the through hole; and a bonding material reservoir formed between the holding electrode or the collar of the electrode body and the electrode rod. Ceramic heating device.
JP61021818A 1986-02-03 1986-02-03 Ceramic heating device Pending JPS62182418A (en)

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JP61021818A JPS62182418A (en) 1986-02-03 1986-02-03 Ceramic heating device

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