TW402825B - Electrical leads for a fluid heater - Google Patents

Description

經濟部中央標準局員工消费合作社印$L 402825 五、發明説明（ί ) 發明背景： 本發明係’導電引線結構，制地被使驗可導電 加熱之流體加熱器’例如可導電加熱之觸媒轉化器，以使電 流通過金/1性外殼四週到達可導電加熱之觸媒轉化器中心 ，而不會在外蘇短路。 使用於内燃機廢氣系統中觸媒轉化器將3染物質例如 一氧化碳，未燃燒碳氫化合物以及氮氧化物轉化為無污染 性物質例如二氧化碳，氮及水。不過為了能夠達到高轉化 效率，轉化器之觸媒表面積之溫度必需被提高以將廢氣轉 化為無害之副產物。因此在最初引擎啟動前及冷態啟動過 •程中對觸媒加熱為有用的。為了達到觸媒之初期加熱，目 前一項研究為製造出導電加熱之觸媒轉化器其通常由密 封於廢氣系統中之金屬蜂巢加熱器物體所構成，以及其由 汽車電池或發電機供應電力。 金屬蜂巢加熱器物體之電阻被使用來對轉化器加熱， 以及電流必需在其另一側供應至加熱器物體。為了達到該 目標，至少「組導電引線必需延伸通過外殼以及與外殼絕 緣。當只使用一個電極時，連接在汽車底盤之外殼變成電 源另外一個電極。當使用兩個不同電極之導電引線時，兩 者必需絕緣地通過外殼以及連接至金屬加熱器物體。 對導電引線例如絕緣接頭或電極熱學上要求最嚴格情 況為當通過導電加熱觸媒轉化器之氣體溫度界於800至1〇〇 o°c之引擎操作過程。該熱量一部份經由例如Wagner等人 之美國第5053603號以及Sheller等人之美國第5238650號 本紙張尺度適用中國國家標準（CMS ) A4規格（210X297公釐） Λ i^i 1^1 ^^1 m I m 士Ri^i - ~ ·· 0¾ - i (婧先聞讀背面之注意事項再填寫本I-) 402825 at _ B7 五、發明説明（二） 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 專利裝置被傳送到饋線，因而導致傳統電線材料以及連接 至其上面柔軟絕緣鋼線令所使用絕緣體之接頭或連接之電 極太熱。傳統柔軟絕緣銅線中所使用絕緣體通常是聚氣乙 •烯(PVC)或四氟乙烯樹脂，其在該高溫下將可能熔融或變焦 以及破裂，因而使絕緣受到破壞。銅線將由於外界之鹽份 及水汽而有被腐蝕之傾向，因而導致通電加熱觸媒轉化器 之接頭受到破壞。除此，許多先前裝置之接頭亦遭受氣體 滲漏以及腐蝕之問題。 因此本發明一項目標在於提供連接至流體加熱器例如 導電加熱觸媒轉化器之改良導電接頭，而沒有先前裝置連 接端子以及電極之負面效果以及缺點。 發明大要： 本發明揭示出一種方法以及結構將電能連接至流體加 熱器組件例如導電加熱觸媒轉化器之金屬蜂巢加熱器物體 S與導電加熱觸媒轉化器連接之導電接頭藉由使用無機絕 緣線纜達成。無機絕緣線纜具有導電性心蕊，由例如銅，銅 /鎳合金，或其他金屬例如不鏽鋼構成；一層氡化物絕緣層， 通常由氧化鎂或三氧化二鋁所構成，其提供作為導體之絕 緣;以及金屬護套，通常由不錄鋼所構成，其將對外界環境 產生剛性以及保護作用。無機絕緣線纜導電心蕊被銲接至 金屬加熱器物體，以及金屬護套被銲接至加熱器外部罐盒 或余屬外殼，其中具有絕緣材料以將加熱器與金屬外殼隔 絕。 無絕緣線規在連接至傳統軟性絕緣銅線前由廢氣系 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本I-} 裝. 經濟部t央標準局員工消費合作社印製 __402825 _b7__ 五'發明説明（3) r. 1 •統往外延伸數英吋》無機絕緣線纜導電心蕊以及外側護套 之溫度在該距離内被減小至傳統電線以及其絕緣層能夠加 以使用而不會產生負面影響之溫度。 附圖簡單說明： 圖1為導電加熱觸媒轉化器示意性部份斷面端部正視 圓，其顯示出與加熱元件連接之無機絕緣線纜。 圖2為圖1沿著直線Π-Η展開之侧視圖。 圖3為無機絕緣線纜連接至導電加熱觸媒轉化器另外 一個實施例部份示意性斷面圖。 圖4仍然是本發明另外一個實施例之部份示意性斷面 圖。 優先使用實施例具體說明： 現在參考圖1及2,導電加熱觸媒轉化器10被顯示出具 有外側金屬罐盒或圍蔽外殼12,導電加熱器物體元件14,以 及適當陶瓷絕緣體16,其將加熱器物體14與圍蔽體外殼12 絕緣性地隔絕，以及將加熱器物體元件14支撐於外殼内以 防止有害之振動。導電加熱器物體元件14被顯示為金屬蜂 巢體結構之形式，其具有一組多個相互連接腹版18而在其 中形成一組多個槽隔20,其延伸過蜂巢加熱器物體元件。 一組多個被形成為金屬蜂巢體14形式之細縫22被顯示出， 其主要功能作為電阻加熱元件14之電阻調整機能。 兩條無機絕緣線缆24被顯示出並被連接至導電加熱觸 媒轉化器10。每一無機絕緣護套線纜24具有外側護套26， .其能夠由任何具有展性金屬構成，内側導電心蕊28,其能夠 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) Μ規格（210X 297公釐} ------；-I ~7 、裝------訂 * {請先閲讀背面之注$項再填寫本頁) A7 B7 402825 五、發明説明（+ ) fr ’為多條或單一（實心心蕊)銅線，銅/鎳合金或鎳線之形式， 及絕緣材料30置於其間將導電心蕊28與外側護套26隔絕。

外側護套26能夠容易定形或彎曲使得其能夠實際上適 合任何所需要之結構。除此，護套作為隔絕及保護之用將 導電心蕊28以及絕緣層20隔絕以防止外界不良環境污染以 及機械性之損壞。護套材料能夠由各種不鏽鋼包括3〇4 SS ，310 SS，316 SS，347 SS，409 SS，及446 SS以及鎳201 ，鉑铑合金，鉬，鈦以及其他高熔點合金構成。無機絕緣材 料30提供極佳的高溫電介質強度，以及能包含例如高純度 氧化鎂，三氧化二鋁，二氧化矽及氧化鈹或其他氧化物之材 .料。 對在本發明圖1及2所示之優先使用實施例中每一連接 至導電加熱觸媒轉化器1 〇之線規24引線而言，無機絕緣線 纜24之内側導電心蕊28延伸進入圍蔽外殼12内以及通過廢 氣系統之陶瓷絕緣體16以及在32處被固定銲接至加熱器元 件14上。在該實施例中，心蕊28為實心之心蕊而非絞線形 .式以方便銲接至加熱器元件14上。 廢氣系統10之無機絕緣金屬線纜24外端被彎曲至一種 形狀，其決定於要被按裝於特殊汽車中之可利用空間。隔 絕器36被使用來保持無機絕緣金屬護套線纜與廢氣系統圍 蔽體10為分離之關係以使其易於冷卻。無機絕緣線纜24遠 離銲接接頭之低溫端部38被放置於彼此十分靠近以及能夠 直接地密封至兩個電極接頭4〇中一半之内。另一半接頭能 夠連接至汽車電路系統之軟性絕緣銅線之端部。可加以變 私紙張尺度適用中國國家榡準(CNS)A4^( 210X 297^) 7 ---Γ_. / 裝-- ~ (請先閲讀背面之注意事項再填弈本齊) 、1Τ 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 402825 at __ B7 五、發明説明（夕） 化，無機絕緣線纜24之低溫端部38能夠終止於由遠端接頭 或端子延伸出之傳統軟性電線中。 使用作為導電加熱觸媒轉化器優先採用之無機絕緣線 .纜包含409不鏽鋼所製成之護套，由鎳200或201所構成之實 心中心内部導電心蕊，及護套及導電心蕊間之氧化鎂絕緣 材料。該無機絕緣線蜆可採用Wat low Gordon Company of Richmond，IL商標為XACTPAK之無機絕緣金屬護套線纜。 然而先前技術中導電加熱觸媒轉化器之接頭需要使 用複雜螺栓接頭或電極組件，其需要額外絕緣以及緊壓配 件或燒嵌金屬護套在其附近，本發明之無機絕緣線纜直接 地銲接至轉化器加熱元件圍蔽體外殼，因而實質上將減化 製造過程。不過，更重要地，先前技術之螺栓或電極將傳 送相當熱量至傳統使用於汽車之軟性絕緣銅線。此將導致 該銅線絕緣體熔融及破壞，其將使電線氧化及惡化以及產 生無法操作之情況。 經濟部中央標準局員工消费合作社印裝 一般使用於傳統軟性絕緣銅線中之一般聚氣己烯(PVC )絕緣體能夠承受最高溫度約為130°C，然而在廢氣系統中 之操作溫度約為800至1〇〇〇。(：，其會導致PVC絕緣體被破壞 。本發明2至3英吋長之無機絕緣線纜能夠使鄰近銲接至加 熱器元件連接端部溫度由6〇〇-8〇(TC降低至2〇(TC，以及該 線纜5英吋長度將使遠離接頭之一端溫度降低至低於13(rc ，因而允許傳統軟性絕緣銅線之接頭使用於汽車系統中。 因此，先前技術中之高熱問題不但被解決，同時鑑於無 機絕緣線纜為單體構造以及外部護套被銲接至觸媒轉化器 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS) M洗格（2丨〇χ297公们 402825 A7 B7

五、發明説明（G 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 圍蔽體外殼以及内側心蕊直接地被銲接至加熱器元件，所 形成之引線被密封與外界環境包括鹽份與水隔絕，該鹽份 與水份將使接頭傾向於腐蝕。 參考圖3,另外一個無機絕緣線織連接至導電加熱觸媒 轉化器元件實施例被示意性地顯示出。無機絕緣線規24内 側導電線纜28延伸過外側護套26以及在被銲接至加熱器物 體元件14於32處之前以尖銳角度加以彎曲。定形之罐盒42 提供來覆蓋住内側導電心蕊28彎曲部份以及被銲接至廢氣 系統圍蔽艘外殼12如示之銲接W。罐盒42在線規24突出部 份内具有開孔44,以及外側護套26被銲接至該線纜於34處 。彎曲内側心蕊28及定形罐盒42之組件提供低橫斷面之連 接，其並不需要非常多之空間，以及為一些汽車按裝所必需 的。可加以變化，廢氣系統圍蔽體能夠在連接位置處定形 以提供作為無機絕緣線纜以非直角之角度進入。如圖3所 示，加熱器元件14能夠藉由一對銲接至廢氣系統圍蔽體之 環狀配件46保持於廢氣系統圍蔽體12之内以及具有一般陶 瓷絕緣體16放置於其中。同樣地，假如需要情況下，在定形 罐盒42内所包圍之空間能夠填入無機纖維絕緣體。 參考顯示於圖4中另外一個實施例，其中有許多方面與 圖3所顯示的相類似。不過，傳統螺栓電極48被顯示出並直 接地連接到加熱器物體元件14以及延伸至廢氣系統圍蔽體 12之外側，在該處傳統螺栓電極再藉由例如直角縐縮接頭 50或藉由接頭銲接至内側導電心蕊28而連接至無機絕緣線 繞24。如圖3中所顯示實施例中，定形罐盒42包圍著連接至 。張从適用中國· 1^1 i m ^^^1 .^^1· >^^1· I ^^^1 i e 0¾-# - - I (請先w讀背面之注意事項再填寫本I-) 402825 五、發明説明（7) 廢氣系統圍蔽體12接頭 A7 B7 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 f ^^^1 U9 ^^^1 ^^^1 nn —^n ^^^1 14 —~r ^ w 、T 一 1 - (請先閲讀背面之注$項再填寫本瓦) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（2丨0 X 297公釐） [〇

Claims (1)

1. 402825 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 1· 一種流體加熱器之導電引線接頭，其具有導電加熱器物 髋元件絕緣地放置於圍蔽體外殼内，其包含： 無機絕緣線纜，其具有金屬外側護套，導電内側心蕊，絕緣 材料以將内側心蕊與外側護套分隔； 該内側心蕊連接至該加熱器物體元件； 外側護套連接至該圍蔽體外殼;以及 絕緣材料絕緣地將加熱器物體元件及内側心蕊與圍蔽體 外殼及外側護套隔絕。 2. 依據申請專利範圍第1項之流體加熱器之導電引線接頭， 其中圍蔽體外殼為金屬構成以及外側護套銲接至該外殼。 3. 依據申請專利範圍第1項之流體加熱器之導電引線接頭， 其中内側心蕊被銲接至加熱器物體元件。 4. 依據申請專利範圍第1項之流體加熱器之導電引線接頭， 其中外側護套被固定至定形罐盒，其被銲接至圍蔽體外殼， 以及内側心蕊以一個角度延伸通過定形外殼至該加熱器元 件。 . 5. 依據申請專利範圍第1項之流體加熱器之導電引線接頭， 其中包含固定至加熱器元件之電極螺栓，定形罐盒被銲接 至圍蔽體外殼，外側護套被銲接至定形罐盒，以及内側心蕊 被連接至電極螺栓。 6·依據申請專利範圍第1項之流體加熱器之導電引線接頭， 其中無機絕緣線纜由與園蔽體外殼連接之接頭延伸出相當 孓長度使得線纜遠離該接頭端部之溫度低於13(Tc。 7,依據申請專利範圍第1項之流體加熱器之導電引線接頭， n m ^—-1 1^1 ·11 士文m ^^1 ^^1 i^i < -* 0¾ 、T -二- (請先w讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210x297公釐） 402825 |S 六、申請專利範圍 其中至少兩條無機絕緣線纜被連接至流體加熱器，以及每 '一線纜由該接頭延伸出至少5英吋。 8.依據申請專利範圍第1項之流體加熱_之導電引線接頭， 其中金屬外側護套突出通過圍蔽體外殼以及被銲接於該處 ，以及内側心蕊延伸過該護套以及被銲接至該加熱器物體 元件。 9·依據申請專利範圍第1項之流體加熱器之導電引線接頭， 其中隔絕構件連接至圍蔽體外殼以保持該無機絕緣線纜與 流體加熱器為分隔開之關係，使該線纜易於冷卻。 10·依據申請專利範圍第1項之流趙加熱器之導電引線接頭， 其中内側心蕊為實心之心蕊並由鎳所構成，絕緣材料由氧 化鎂所構成。 11. 依據申請專利範園第1至10項之任何一項之導電引線接 頭，其與導電加熱觸媒轉化器結合並具有導電加熱器物趙 元件包圍於金屬外殼内以及導電絕緣體材料在其中間》 12, 依據申請專利範園第11項之流體加熱器之導電引線接 頭，其中絕緣線规由外側護套録接接頭延伸出相當長之長 度足以使遠離該接頭之一端溫度低於200°C。 m —^1 ^^1 ^^1 ^^1 n ^^1 - I urn— ^^1 * t * Λ3 *? {請先閲婧背面之注意事項再填寫本頁) . 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）