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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Katalysatorvorrichtung für einen Verbrennungsmotor.
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Eine herkömmlich bekannte Struktur, die in einem Abgasrohr eines Verbrennungsmotors angeordnet ist, umfasst einen katalysatortragenden Filter, um in Abgas enthaltene Partikel abzufangen, um die Partikel zu verbrennen, und eine Heizung, die stromaufwärts des katalysatortragenden Filters angeordnet ist und angepasst ist, um den Katalysator zu aktivieren (vergleiche Patentdokument 1). Die Heizung ist ein wabenähnliches Heizelement, welches geformt wird, indem eine metallische Folie und eine gewellte Platte aufeinander überlagert werden, spiralförmig, um eine Mittelelektrode, gewickelt werden und Wärme erzeugt, indem Elektrizität an der Mittelelektrode und einer Gegenelektrode angelegt wird, welche an der äußeren Umfangsseite der Heizung bereitgestellt wird.
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Gemäß einer entwickelten Technik (vergleiche Patentdokument 2) werden eine Mehrzahl an positiven Elektroden und eine Mehrzahl an negativen Elektroden an verschiedenen Positionen an einer metallischen Folie bereitgestellt und durch Auswahl von irgendeiner positiven Elektrode und irgendeiner negativen Elektrode erzeugt nur ein partieller Bereich der metallischen Folie Wärme um eine katalytische Funktion an der metallischen Folie auszulösen.
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Dokument des Stands der Technik:
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- Patentdokument 1: offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. H09-310611 (2)
- Patentdokument 2: offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2008-14239 (4)
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Die oben genannten Elektroden sind nämlich durch Schweißung oder ähnliches mit der metallischen Folie der Heizung verbunden; demzufolge können Vibrationen oder ähnliches eines Fahrzeugs es verursachen, dass eine Schweißnaht bricht oder dass ein Zuführungsdraht, der mit der metallischen Folie oder einer Elektrode verbunden ist, bricht. Im Falle eines solchen Ereignisses versagt die Heizung bei der Wärmeerzeugung, da die herkömmliche Heizung eine einzelne metallische Folie als Heizelement nutzt.
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Gemäß des in Patentdokument 2 beschriebenen Verfahrens erzeugt auch nur ein partieller Bereich der metallischen Folie Wärme; daher kann im Falle eines Kabelbruchs, selbst wenn eine andere Elektrode ausgewählt wird, die ursprüngliche Erwärmungsfähigkeit nicht erreicht werden.
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Folglich ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung eine Katalysatorvorrichtung für einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, die fähig ist, das Auftreten eines Fehlers der Bestromung des gesamten Heizungsbereichs zu vermeiden, sodass der Heizungsbereich zuverlässig Wärme erzeugen kann.
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Um das oben genannte Problem zu lösen ist eine Katalysatorvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, gemäß der vorliegenden Erfindung, in einem Abgasrohr für Abgas, welches von einem Verbrennungsmotor ausgestoßen wird, angeordnet und umfasst einen Katalysatorbereich, um das Abgas zu reinigen, und einen Heizungsbereich, der stromaufwärts des Katalysatorbereichs in dem Abgasrohr angeordnet ist und angepasst ist, um das Abgas zu erwärmen. Der Heizungsbereich ist so konfiguriert, dass eine Mehrzahl an dünnen Metallplatten und Isolatoren, die abwechselnd geschichtet sind, gewickelt sind, und so, dass Paare, die jeweils aus positiven Elektroden und negativen Elektroden bestehen, mit den jeweiligen dünnen Metallplatten verbunden sind, um die dünnen Metallplatten zur Erzeugung von Wärme zu bestromen, und zwar so, dass die positiven Elektroden, gesehen in einer Wicklungsrichtung der dünnen Metallplatten, entfernt von den jeweiligen negativen Elektroden angebracht sind.
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Gemäß der vorliegenden Katalysatorvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, weist der Heizungsbereich eine Mehrzahl an elektrischen Leitern (dünne Metallplatten) auf, die einzeln bestromt werden. Selbst wenn ein Verbindungsbereich einer Elektrode, die mit einer dünnen Metallplatte verbunden ist, kaputt ist, oder ein Zuführungsdraht, der mit der metallischen Folie oder der Elektrode verbunden ist, gebrochen ist und die Bestromung dieser dünnen Metallplatte unmöglich wird, werden dadurch die anderen elektrischen Leiter normal bestromt, um Wärme zu erzeugen. Dadurch wird verhindert, dass die Bestromung des gesamten Heizungsbereichs fehlschlägt, wodurch der Heizungsbereich zuverlässig Wärme erzeugen kann.
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Des Weiteren vergrößert sich die axiale Länge des Heizungsbereichs auch nicht, da eine Mehrzahl der elektrischen Leiter gewickelt ist; Dadurch wird der Heizungsbereich kompakt.
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Bei der Katalysatorvorrichtung für einen Verbrennungsmotor der vorliegenden Erfindung, können die positiven Elektroden und die negativen Elektroden mit den jeweiligen dünnen Metallplatten an Positionen verbunden sein, die, gesehen in Längsrichtung, an entgegengesetzten Enden der dünnen Metallplatten nach innen versetzt angebracht sind.
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Gemäß der vorliegenden Katalysatorvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, werden Ränder der dünnen Metallplatten, welche bezüglich der positiven Elektroden und der negativen Elektroden, nach außen versetzt angebracht sind, nicht bestromt und erzeugen dadurch keine Wärme, um dadurch als Wärmesenken zu wirken, um die positiven Elektroden und die negativen Elektroden zu kühlen. Dementsprechend kann eine Verschlechterung der Stärke der Verbindungen zwischen den dünnen Metallplatten und den positiven und negativen Elektroden beschränkt werden, so dass ein Fehlschlagen der Bestromung des Heizungsbereichs als Folge des Brechens der Verbindungen beschränkt werden kann.
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Bei der Katalysatorvorrichtung für einen Verbrennungsmotor der vorliegenden Erfindung wird entweder eine Gruppe der positiven Elektroden oder eine Gruppe der negativen Elektroden nur an einem äußeren Umfangsbereich des Heizungsbereichs angebracht, während die andere Gruppe nur an einem zentralen Bereich des Heizungsbereichs angebracht wird; und die positiven Elektroden können an jeweils anderen Stellen entlang einer Umfangsrichtung des Heizungsbereichs angebracht werden, und die negativen Elektroden können an jeweils anderen Stellen entlang einer Umfangsrichtung des Heizungsbereichs angebracht werden.
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Die vorliegende Katalysatorvorrichtung für einen Verbrennungsmotor kann eine Überhitzung eines bestimmten Bereichs beschränken, welche andernfalls durch die Konzentration der positiven Elektroden oder negativen Elektroden in diesem Bereich verursacht werden kann; entsprechend kann eine Verschlechterung der Stärke der Verbindungen zwischen den dünnen Metallplatten und den positiven und negativen Elektroden beschränkt werden, so dass ein Fehlschlagen der Bestromung des Heizungsbereichs als Folge des Brechens der Verbindungen beschränkt werden kann. Da eine Gruppe der positiven Elektroden und eine Gruppe der negativen Elektroden separat voneinander an einem äußeren Umfangsbereich und an einem zentralen Bereich des Heizungsbereichs angebracht sind, sind nicht zwangsläufig alle positiven Elektroden und alle negativen Elektroden an jeweils unterschiedlichen Positionen angebracht.
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Bei der Katalysatorvorrichtung für einen Verbrennungsmotor der vorliegenden Erfindung können alle positiven Elektroden und alle negativen Elektroden an jeweils unterschiedlichen Positionen, entlang einer Umfangsrichtung des Heizungsbereichs angebracht sein.
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Die vorliegende Katalysatorvorrichtung für einen Verbrennungsmotor kann eine Überhitzung eines bestimmten Bereichs beschränken, welche ansonsten auf die Konzentration der positiven Elektroden oder negativen Elektroden in diesem Bereich zurückzuführen ist; entsprechend kann eine Verschlechterung der Stärke der Verbindungen zwischen den dünnen Metallplatten und den positiven und negativen Elektroden beschränkt werden, so dass ein Fehlschlagen der Bestromung des Heizungsbereichs als Folge des Brechens der Verbindungen beschränkt werden kann. Insbesondere in dem Fall eines Heizungsbereichs mit geringem Durchmesser ist eine Anordnung von allen positiven Elektroden und allen negativen Elektroden an jeweils unterschiedlichen Positionen effektiv, obwohl eine Gruppe der positiven Elektroden und eine Gruppe der negativen Elektroden getrennt an einem äußeren Umfangsbereich beziehungsweise an einem zentralen Bereich des Heizungsbereichs angebracht sind, da die positiven Elektroden und die negativen Elektroden möglicherweise nah aneinander angebracht sein können.
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Bei der Katalysatorvorrichtung für einen Verbrennungsmotor der vorliegenden Erfindung kann eine Flächendifferenz zwischen Abschnitten der dünnen Metallplatten, welche zwischen den positiven Elektroden und den negativen Elektroden angeordnet sind, kleiner als ±10% sein.
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Gemäß der vorliegenden Katalysatorvorrichtung für einen Verbrennungsmotor haben die dünnen Metallplatten im Wesentlichen die gleiche Wärmeerzeugungsleistung mit einer Toleranz von ±10%; entsprechend kann der Heizungsbereich seine Wärmeerzeugungsleistung selbst in einem Fall beibehalten, in dem die Bestromung von einer der dünnen Metallplatten fehlschlägt, da die anderen dünnen Metallplatten in einer ausgleichenden Weise im Wesentlichen die gleiche Wärmeerzeugungsleistung aufweisen wie die der dünnen Metallplatte.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann bei einer Katalysatorvorrichtung für einen Verbrennungsmotor das Auftreten eines Fehlers der Bestromung des gesamten Heizungsbereichs verhindert werden, wodurch ein Heizungsbereich zuverlässig Wärme erzeugen kann.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. Hierbei zeigt:
- 1 eine schematische Ansicht, welche die Konfiguration einer Katalysatorvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, darstellt;
- 2 eine perspektivische Ansicht, welche einzelne Bestandteile der Katalysatorvorrichtung darstellt;
- 3 eine perspektivische Ansicht, welche die gestapelte Struktur von Isolationsschichten und dünnen Metallplatten eines Heizungsbereichs darstellt;
- 4 eine perspektivische Ansicht, welche die Struktur des Heizungsbereichs zeigt; und
- 5 eine Draufsicht, welche die Struktur des Heizungsbereichs zeigt.
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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1 ist eine schematische Ansicht, welche die Konfiguration einer Katalysatorvorrichtung 10 für einen Verbrennungsmotor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, und 2 ist eine perspektivische Ansicht, welche einzelne Bestandteile der Katalysatorvorrichtung darstellt.
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Wie in 1 dargestellt, ist ein Fahrzeug 100 ein Hybrid Fahrzeug, welches einen Verbrennungsmotor 102 (z.B. einen Dieselmotor) und einen Motor 104 umfasst. Der Verbrennungsmotor 102 und der Motor 104 treiben Reifen 106 an.
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Die Katalysatorvorrichtung 10 ist in einem Abgasrohr 108 für Abgas angebracht, welches von dem Verbrennungsmotor 102 ausgestoßen wird. Die Katalysatorvorrichtung 10 weist eine Einbaustruktur auf, bei welcher der Katalysatorbereich 6, ein Heizungsbereich 4, welcher stromaufwärts des Katalysatorbereichs 6 angebracht ist, und ein Halter 2, welcher stromaufwärts des Heizungsbereichs 4 angebracht ist, in ein Gehäuse 8 druck-eingepasst sind. Die Katalysatorvorrichtung 10 umfasst eine Steuerungseinheit 9 (Mikrocomputer) zum Steuern der Bestromung des Heizungsbereichs 4, und die Steuerungseinheit 9 ist mit einer fahrzeugseitigen ECU 110 verbunden.
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Der Katalysatorbereich 6 reinigt Abgas und weist in der vorliegenden Ausführungsform einen SCR-Katalysator auf. Der Katalysatorbereich 6 weist auch einen Harnstofflösungseinspritzung 6b und einen DPF (Dieselpartikelfilter) 6c auf, welcher, wie in 2 dargestellt, stromaufwärts des SCR Katalysators 6a angebracht ist.
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Wie in den 3 und 4 dargestellt ist, ist der Heizungsbereich 4 so konfiguriert, dass eine Mehrzahl (drei in dem vorliegenden Beispiel) an dünnen Metallplatten 4a-4c und Isolationsschichten 4s-4u abwechselnd aufeinandergeschichtet konzentrisch gewickelt sind und dass Paare, die jeweils aus positiven Elektroden 4d1-4f1 und aus negativen Elektroden 4d2-4f2 bestehen, um die dünnen Metallplatten 4a-4c zur Wärmeerzeugung zu bestromen, mit den jeweiligen dünnen Metallplatten 4a-4c in so verbunden sind, dass die positiven Elektroden 4d1-4f1, gesehen in einer Wicklungsrichtung, entfernt von den jeweiligen negativen Elektroden 4d2-4f2 angeordnet sind.
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Insbesondere ist ein Paar, welches aus der positiven Elektrode 4d1 und der negativen Elektrode 4d2 besteht, so an der dünnen Metallplatte 4a angebracht, dass die positive Elektrode 4d1 und die negative Elektrode 4d2 in einer Wicklungsrichtung voneinander entfernt angebracht sind, um zur Erzeugung von Wärme Elektrizität zwischen der positiven Elektrode 4d1 und der negativen Elektrode 4d2 anzulegen. Daher können zum Beispiel in einem Fall, in dem die positive Elektrode 4d1 in zwei oder mehr positive Elektroden 4d1 geteilt ist und Äste von einem Leitungsdraht 4L1 zur Versorgung mit Elektrizität mit den jeweiligen positiven Elektroden 4d1 verbunden sind, die positiven Elektroden 4d1 kollektiv als eine einzelne positive Elektrode 4d1 oder als eine einzelne positive Elektrode 4d1 (Gruppe) angesehen werden. In diesem Fall erhalten die anderen positiven Elektroden 4d1 die Bestromung, selbst bei einem Vorkommnis der Ablösung von einer der positiven Elektroden 4d1 von der dünnen Metallplatte 4a. Dasselbe gilt auch für die negative Elektrode 4d2.
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Das heißt, dass die positive Elektrode 4d1 (Gruppe) und die negative Elektrode 4d2 (Gruppe) so angebracht werden müssen, dass die positive Elektrode 4d1 (Gruppe) an einem Ende in Wicklungsrichtung der dünnen Metallplatte 4a angebracht ist, während die negative Elektrode 4d2 (Gruppe) auf der anderen Seite angebracht ist, und zwar derart, dass die eine positive Elektrode 4d1 (Gruppe) in der Wicklungsrichtung der dünnen Metallplatte 4a entfernt von der einen negativen Elektrode 4d2 (Gruppe) angebracht ist. Dadurch wird eine Elektrodenanordnung, bei welcher drei oder mehr positive und negative Elektroden 4d1 und 4d2 in der Wicklungsrichtung der dünnen Metallplatte 4a abwechselnd angebracht sind (z.B. eine Elektrodenanordnung bei welcher die positive Elektrode 4d1 und die negative Elektrode 4d2 und die positive Elektrode 4d1 von einem Ende der dünnen Metallplatte 4a angeordnet sind), ausgeschlossen, da gleichmäßiges Anlegen von Elektrizität zwischen gepaarten Elektroden zur Wärmeerzeugung schwierig wird.
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Selbstverständlich gilt dasselbe auch für die anderen dünnen Metallplatten 4b bis 4c
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Des Weiteren ist der Halter 2, wie in 5 dargestellt, ein poröses zylindrisches Keramikelement, welches eine zentrale Öffnung 2c und eine große Zahl an Löchern 2h aufweist, welche sich entlang der Fließgeschwindigkeitsrichtung F (axiale Richtung) erstrecken. Zuführungsdrähte 4L1-4n2 des Heizungsbereichs 4 erstrecken sich außerhalb der zentralen Öffnung 2c des Halters 2.
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Der Heizungsbereich 4 wird axial zwischen dem Halter 2 und dem Katalysatorbereich 6 gehalten, wobei diese Elemente im Gehäuse 8 fixiert sind.
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Die Steuerungseinheit 9 schaltet die Elektrizität, die zu dem Heizungsbereich geliefert wird, ab, um Energie zu sparen, wenn die Bestromung unnötig ist (z.B. wenn das Abgas warm genug ist). Die Steuerungseinheit 9 kann auch eine solche Steuerung ausführen, um Energie (Elektrizität), welche von dem Motor 104 bei dem Bremsvorgang des Fahrzeugs regeneriert wurde, zur Bestromung des Heizungsbereichs 4 zu nutzen.
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Im Folgenden wir die detaillierte Struktur des Heizungsbereichs 4 unter Bezugnahme auf die 3 bis 5 beschrieben.
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Wie in 3 dargestellt, sind eine Isolationsschicht 4s, eine dünne Metallplatte 4a, eine Isolationsschicht 4t, eine dünne Metallplatte 4b, eine Isolationsschicht 4u und eine dünne Metallplatte 4c des Heizungsbereichs 4 der Reihe nach in der absteigenden Richtung aufeinandergeschichtet; dadurch kommen, nachdem der entstandene Materialstapel wie in 4 gewickelt ist, die dünnen Metallplatten 4a-4c nicht in Kontakt miteinander.
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Die positive Elektrode 4d1 und die negative Elektrode 4d2 für die dünne Metallplatte 4a sind mit der dünnen Metallplatte 4a an Stellen verbunden, die in Bezug auf die Wicklungsrichtung der dünnen Metallplatten von deren gegenüberliegenden Enden nach innen versetzt angeordnet sind; als ein Ergebnis werden Ränder 4w zwischen den jeweils gegenüberliegenden Enden der dünnen Metallplatte 4a und den positiven und negativen Elektroden 4d1 und 4d2 geformt. Dasselbe gilt auch für die positive Elektrode 4e1 und die negative Elektrode 4e2 für die dünne Metallplatte 4b und für die positive Elektrode 4f1 und die negative Elektrode 4f2 für die dünne Metallplatte 4c.
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Insbesondere schließt der Ausdruck „in Bezug auf die Wicklungsrichtung von gegenüberliegenden Enden nach innen versetzt angeordnet“ den Fall aus, bei dem die positiven und negativen Elektroden 4d1 und 4d2 an den in Bezug auf die Wicklungsrichtung gegenüberliegenden Enden angebracht sind. Jedoch reduziert sich ein effektiver Bereich der dünnen Metallplatte 4a zur Erzeugung von Wärme durch Bestromung, wenn die positive Elektrode 4d1 und die negative Elektrode 4d2 in Bezug auf die Wicklungsrichtung übermäßig weit zum Zentrum hin versetzt sind. Deshalb können die Positionen der Verbindungen der positiven und negativen Elektroden angepasst werden, um eine erforderliche Menge von erzeugter Wärme sicherzustellen.
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Des Weiteren sind die positive Elektrode 4d1 und die negative Elektrode 4d2 mit den Zuführungsdrähten 4L1 beziehungsweise 4L2 verbunden; die positive Elektrode 4e1 und die negative Elektrode 4e2 sind mit den Zuführungsdrähten 4m1 beziehungsweise 4m2 verbunden; und die positive Elektrode 4f1 und die negative Elektrode 4f2 sind mit den Zuführungsdrähten 4n1 beziehungsweise 4n2 verbunden.
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Durch Anlegen von Elektrizität an die Zuführungsdrähte 4L1-4n2 erzeugen die dünnen Metallplatten 4a-4c Wärme. Dementsprechend erwärmt der Heizungsbereich 4 das Abgas; dadurch wird das Abgas bei niedrigen Temperaturen schnell erwärmt, um dadurch die katalytische Reaktion in dem stromabwärtigen Katalysatorbereich 6 zu beschleunigen.
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Wie in 4 dargestellt, ist der Materialstapel von 3 konzentrisch gewickelt, um den Heizungsbereich 4 zu bilden. Des Weiteren sind die positiven Elektroden 4d1-4f1 in der vorliegenden Ausführungsform wie in 5 dargestellt, nur an einem zentralen Bereich des Heizungsbereichs 4 angebracht, während die negativen Elektroden 4d2-4f2 nur an einem äußeren Umfangsbereich des Heizungsbereichs 4 angebracht sind. Des Weiteren sind die positiven Elektroden 4d1 - 4f1 an verschiedenen Positionen entlang der Umfangsrichtung des Heizungsbereichs 4 angebracht, und die negativen Elektroden 4d2-4f2 sind an verschiedenen Positionen entlang der Umfangsrichtung des Heizungsbereichs 4 angebracht.
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Der Ausdruck „die positiven Elektroden 4d1-4f1 sind an verschiedenen Positionen entlang der Umfangsrichtung des Heizungsbereichs 4 angebracht“ meint insbesondere, dass gestrichelte Linien, die sich von einem Zentrum P des Heizungsbereichs 4 zu den positiven Elektroden 4d1-4f1 ausdehnen, nicht miteinander zusammenfallen. Das Zentrum P bezeichnet konzentrische Endbereiche der dünnen Metallplatten 4a-c des Heizungsbereichs 4 und fällt nicht zwangsläufig mit dem Zentrum eines Kreises, entsprechend eines Kreis-Kreuzschnitts des Heizungsbereichs 4 zusammen. In dem Fall, in dem die zentrumsseitigen Endbereiche der dünnen Metallplatten 4a-4c versetzt voneinander sind, gibt das Zentrum P den Endbereich, der dem Zentrum am nächsten ist, an.
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In den 4 und 5 wurde aus Gründen der einfacheren Sichtbarkeit auf die Darstellung der Isolationsschichten 4s-4u verzichtet.
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Die dünnen Metallplatten 4a-4c können, zum Beispiel, aus Fe-Cr-Al-Legierung geformt werden, und die Isolationsschichten 4s-4u können, zum Beispiel, aus gewebtem Aluminiumoxidgewebe geformt werden. Die dünnen Metallplatten 4a-4c sind entlang der Längsrichtung gewellt, sodass, aufgrund der Wicklung eine große Zahl an Lücken, die sich entlang der Fließgeschwindigkeitsrichtung F (axiale Richtung) erstrecken, geformt werden, wodurch der Durchtritt des Gases gesichert wird.
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Die positiven Elektroden 4d1-4f1, die negativen Elektroden 4d2-4f2 und die Zuführungsdrähte können zum Beispiel aus Ni geformt werden.
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Wie oben erwähnt weist der Heizungsbereich 4 bei der Katalysatorvorrichtung 10 für einen Verbrennungsmotor der vorliegenden Ausführungsform eine Mehrzahl an Leitern (dünne Metallplatten 4a-4c) auf, welche individuell bestromt werden können. Dadurch werden die anderen Leiter (dünne Metallplatten 4a-4c), selbst wenn die Bestromung eines bestimmteren Leiters fehlschlägt, als Folge des Bruchs einer Schweißung von irgendeiner der Elektroden 4dl-4f2, die mit der passenden dünnen Metallplatte 4a-4c verbunden ist, des Bruchs der passenden metallischen Folie 4a-4c, oder des Bruchs des passenden Zuführungsdrahtes 4L1-4n2, normal bestromt, um dadurch Wärme zu erzeugen. Dadurch wird ein Fehlschlagen der Bestromung des gesamten Heizungsbereichs 4 verhindert, wodurch der Heizungsbereich 4 zuverlässig Wärme erzeugen kann.
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Des Weiteren vergrößert sich die axiale Länge des Heizungsbereichs 4 nicht, da eine Mehrzahl von Leitern (dünne Metallplatten 4a-4c) aufeinandergeschichtet und gewickelt sind; Dadurch wird der Heizungsbereich 4 kompakt.
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Des Weiteren weisen die dünnen Metallplatten 4a-4c, wenn eine Flächendifferenz zwischen Abschnitten der Leiter (dünnen Metallplatten 4a-4c), welche zwischen den positiven Elektroden und den negativen Elektroden angeordnet sind, kleiner als ±10% ist, im Wesentlichen dieselbe Wärmeerzeugungsleistung mit einer Toleranz von ±10% auf; dementsprechend erhält der Heizungsbereich 4 seine Wärmeerzeugungsleistung, sogar in dem Fall des Fehlschlagens der Bestromung von irgendeiner der dünnen Metallplatten, da die anderen dünnen Metallplatten im Wesentlichen dieselbe Wärmeerzeugungsleistung, in einer kompensierenden Weise vorweisen, wie die dünne Metallplatte.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform sind, wie in 3 dargestellt, die positiven Elektroden und die negativen Elektroden mit den jeweiligen dünnen Metallplatten verbunden, und zwar an Positionen, welche in Bezug auf die Wicklungsrichtung der dünnen Metallplatten von deren gegenüberliegenden Enden nach innen versetzt angeordnet sind; als ein Ergebnis werden die Ränder 4w zwischen den gegenüberliegenden Enden der dünnen Metallplatten 4a und den positiven und negativen Elektroden 4d1 bzw. 4d2 geformt (dasselbe gilt auch für die anderen dünnen Metallplatten 4b und 4c).
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Da die Ränder 4w nicht bestromt werden und dadurch keine Wärme erzeugen, wirken sie als Wärmesenken, um die positiven Elektroden 4d1 und die negativen Elektroden 4d2 zu kühlen. Eine Verschlechterung der Stärke der Verbindungen zwischen den dünnen Metallplatten und den positiven und negativen Elektroden kann somit beschränkt werden, so dass ein Fehlschlagen der Bestromung des Heizungsbereichs 4 als Folge des Brechens der Verbindungen beschränkt werden kann.
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Bei der vorliegenden Erfindung sind, wie in 5 dargestellt, die positiven Elektroden an jeweils verschiedenen Positionen entlang der Umfangsrichtung des Heizungsbereichs 4 angebracht, und die negativen Elektroden sind an jeweils verschiedenen Positionen entlang der Umfangsrichtung des Heizungsbereichs 4 angebracht.
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Im Ergebnis kann das Überhitzen eines bestimmten Bereichs beschränkt werden, welche sonst wegen der Konzentration der positiven Elektroden oder negativen Elektroden in diesem Bereich entstehen könnte; entsprechend kann eine Verschlechterung der Stärke der Verbindungen zwischen den dünnen Metallplatten und den positiven und negativen Elektroden beschränkt werden, so dass ein Fehlschlagen der Bestromung des Heizungsbereichs 4 als Folge des Brechens der Verbindungen beschränkt werden kann.
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Insbesondere sind eine Gruppe der positiven Elektroden und eine Gruppe der negativen Elektroden separat an der Zentrumsseite beziehungsweise an der Außenumfangsseite des Heizungsbereichs 4 angebracht. Dementsprechend sind die positiven und negativen Elektroden nicht an einem einzelnen Bereich konzentriert, selbst wenn die positiven Elektroden und die negativen Elektroden in Bezug auf die Position in der Umfangsrichtung des Heizungsbereichs 4 zusammenfallen; demzufolge können die positiven Elektroden und die negativen Elektroden, in Bezug auf den Umfang, an denselben Positionen des Heizungsbereichs 4 angebracht sein, und alle positiven Elektroden und negativen Elektroden sind nicht notwendiger Weise an jeweils verschiedenen Positionen angebracht.
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In dem Fall, in dem der Heizungsbereich 4 einen geringen Durchmesser aufweist, können die positiven Elektroden und die negativen Elektroden möglicherweise zu nah aneinander angebracht sein, obwohl eine Gruppe der positiven Elektroden und eine Gruppe der negativen Elektroden getrennt an einem äußeren Umfangsbereich und einem zentralen Bereich des Heizungsbereichs 4 angebracht sind.
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In so einem Fall ist eine Anordnung von allen positiven Elektroden und allen negativen Elektroden an jeweils unterschiedlichen Positionen des Heizungsbereichs 4 effektiv.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben genannte Ausführungsform beschränkt, sondern erstreckt sich in verschiedene Modifikationen und Äquivalente, eingerahmt von den Ideen und Zielen der Erfindung. Zum Beispiel ist den Strukturen und Formen des Heizungsbereichs, der positiven Elektroden, der negativen Elektroden und des Katalysatorbereichs keine spezielle Einschränkung auferlegt.
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Die vorliegende Erfindung benutzt die Isolationsschichten, um die dünnen Metallplatten zu isolieren. Jedoch ist der Isolator nicht auf die Isolationsschichten beschränkt. Isolationsbeschichtung kann auf die dünnen Metallplatten aufgetragen werden, oder die dünnen Metallplatten können durch die Anordnung von Keramikisolatoren zwischen den dünnen Metallplatten getrennt werden.
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Das oben genannte Fahrzeug ist nicht auf ein Hybridfahrzeug beschränkt, sondern kann ein Dieselfahrzeug, welches von einem Dieselmotor angetrieben wird, oder ein Fahrzeug eines anderen Typs sein.
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Der Halter 2 der Katalysatorvorrichtung 10 ist kein obligatorisches Element, sondern kann weggelassen werden, falls der Heizungsbereich 4 von einem anderen Element fixiert werden kann. Der Heizungsbereich 4 und der Katalysatorbereich 6 der Katalysatorvorrichtung 10 müssen nicht in Kontakt miteinander stehen.
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Die positiven Elektroden können mit den negativen Elektroden Position wechseln, sodass die die positiven Elektroden an dem äußeren Umfangsbereich des Heizungsbereichs 4 angebracht sind, während die negativen Elektroden an dem zentralen Bereich des Heizungsbereichs 4 angebracht sind.
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In der vorliegenden Erfindung ist ein Stapel der dünnen Metallplatten und der Isolationsschichten konzentrisch gewickelt. Jedoch ist die Form der Wicklung nicht darauf beschränkt; beispielsweise muss die Wicklung keine konzentrische Form haben. Des Weiteren ist der Anzahl an Windungen keine genaue Beschränkung auferlegt.
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Bezugszeichenliste
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- 4:
- Heizungsbereich
- 4a-4c:
- Dünne Metallplatte
- 4s-4u:
- Isolator
- 4d1-4f1:
- Positive Elektrode
- 4d2-4f2:
- Negative Elektrode
- 6:
- Katalysatorbereich
- 10:
- Katalysatorvorrichtung für einen Verbrennungsmotor
- 100:
- Verbrennungsmotor
- 108:
- Abgasrohr
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP H09310611 [0003]
- JP 2008014239 [0003]
