JP2006099968A - ハニカムヒーター - Google Patents

Abstract

【課題】第１に、ヒーターエレメントの突出移動，ズレが防止され、安全性や耐久性が向上すると共に、第２に、しかもこれが簡単な構成により、コンパクトかつ容易に実現され、取り扱いも簡単容易化される、ハニカムヒーターを提案する。
【解決手段】このハニカムヒーター１０は、中心電極棒２と外筒電極３との間に、ハニカム構造のヒーターエレメント４が収納されている。ヒーターエレメント４は、帯状をなす導電箔製の波板５と平板６とが多層に巻き付けられると共に、各層７間に絶縁被膜８が介装されている。又、中心電極棒２と波板５や平板６の巻始め端部との間が、ろう付け接合され、外筒電極３と波板５や平板６の巻終り端部との間が、ろう付け接合されている。そして、中心電極棒２に接続された電極接続部材１２が、絶縁材１５で被覆されると共に、ヒーターエレメント４の端面Ｂに当接され、かつ外筒電極３に取付け固定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハニカムヒーターに関する。すなわち、ロール状をなすハニカム構造のヒーターに関するものである。

《従来技術について》
図３は、この種従来例のハニカムヒーターを示し、（１）図は、側断面図であり、（２）図は、正面説明図である。
ハニカムヒーター１は、中心電極棒２と外筒電極３との間に、ヒーターエレメント４が収納された構造よりなる。ヒーターエレメント４は、帯状をなす導電箔製の波板５と平板６とが、多層に巻き付けられると共に、形成された各層７間に絶縁被膜８が介装されている。もって、全体がロール状をなすと共に、内部がハニカム構造をなし、波板５や平板６にて多数のセル空間９が区画形成されている。
そしてハニカムヒーター１は、そのヒーターエレメント４を、中心電極棒２側から外筒電極３側へと通電することにより、各層７の波板５と平板６が発熱し、もって、各層７のセル空間９を流れて通過するエアー等を加熱するようになっている。

《先行技術文献情報》
このような従来例のハニカムヒーター１としては、例えば、次の特許文献１に示されたものが挙げられる。
特開平８−１３１８３９号公報

ところで、このような従来例のハニカムヒーター１については、次の問題が指摘されていた。
《第１の問題点について》
第１に、ヒーターエレメント４が、使用時の通電，発熱により熱膨張すると共に、事後の冷却により収縮し、長期間これらを繰り返すうちに、ズレが発生し易かった。
すなわち、膨張収縮の繰り返しにより、ヒーターエレメント４と外筒電極３との間に隙間が発生し、もってヒーターエレメント４が、外筒電極３に対し軸方向Ａに沿って突出移動してズレたり、ヒーターエレメント４の波板５と平板６間に隙間が発生し、もってヒーターエレメント４自体が、軸方向Ａに沿って中心ほど大きく突出移動し略筍状にズレ易かった。
そして、このようなズレに起因して、通電中に接触不良やショートが発生し、ヒーター寿命も短くなる、という問題が指摘されていた。このように、この種従来例のハニカムヒーター１は、安全性や耐久性に問題があった。

なお、このような問題に対処すべく、ヒーターエレメント４について、その波板５と平板６間をろう付けすることも行われていたが、絶縁被膜８が存する面はろう付けできないので、隣接する各層７の波板５と平板６間で隙間そしてズレが依然として発生し、問題解決には至っていなかった。ヒーターエレメント４と外筒電極３間のろう付けについても、同様であった。
又、この種のハニカムヒーター１は、ヒーターとしての通電，発熱性能に鑑み、軸方向Ａの寸法が一般的に短く、もってこの面からも、このような問題が発生し易かった。更に、車載使用される場合は振動も加わり、問題が発生し易かった。
このように、この種従来例のハニカムヒーター１は、ヒーターエレメント４がズレ易く、安全性や耐久性に問題があった。

《第２の問題点について》
第２に、この種従来例のハニカムヒーター１は、上述したように、ヒーターエレメント４が軸方向Ａにズレ易かったので、取り扱いに慎重さが要求されていた。
すなわち、ヒーターエレメント４がズレないように取り扱うことを要し、その取り扱いが非常に面倒であり煩わしく、複雑で手間がかかる、という問題も指摘されていた。

《本発明について》
本発明のハニカムヒーターは、このような実情に鑑み、上記従来例の課題を解決すべくなされたものである。そして、中心電極棒の電極接続部材に着目し、これを絶縁材で被覆して、ヒーターエレメントの端面に当接させたこと、を特徴とする。
もって本発明は、第１に、ヒーターエレメントのズレが防止され、第２に、取り扱い等も簡単容易化される、ハニカムヒーターを提案することを目的とする。

《請求項について》
このような課題を解決する本発明の技術的手段は、次のとおりである。このハニカムヒーターは、中心電極棒と外筒電極との間に、ヒーターエレメントが収納されている。
該ヒーターエレメントは、帯状をなす導電箔製の波板と平板とが、多層に巻き付けられると共に、形成された各層間に絶縁被膜が介装され、もって全体がロール状のハニカム構造をなしている。
そして該中心電極棒と、該ヒーターエレメントの波板や平板の巻始め端部との間が、ろう付け接合され、該外筒電極と、該ヒーターエレメントの波板や平板の巻終り端部との間が、ろう付け接合されている。そして、該中心電極棒に接続された電極接続部材が、絶縁材で被覆されると共に、該ヒーターエレメントの端面に当接され、かつ該外筒電極に取付け固定されていること、を特徴とする。

《作用について》
本発明は、このようになっているので、次のようになる。このハニカムヒーターは、波板と平板を絶縁被膜を介し多層に巻き付けたヒーターエレメントを、巻始め端部，中心電極棒側から、巻終り端部，外筒電極側へと通電することにより、各層の波板や平板が全長にわたり発熱し、もって、各セル空間を流れるエアー等を加熱すべく使用される。
そしてこのハニカムヒーターは、中心電極棒の電極接続部材を絶縁材で被覆し、ヒーターエレメントの端面に当接させて、外筒電極に取付け固定してなる。

そこで第１に、このハニカムヒーターのヒーターエレメントは、中心電極棒と外筒電極間に固定された電極接続部材にて、当接，係止，拘束されている。そこでヒーターエレメントが、外筒電極に対し軸方向に突出移動してズレたり、ヒーターエレメントが、中心ほど大きく軸方向に突出移動して略筍状にズレたりすることは、防止される。
ヒーターエレメントは、通電，発熱により熱膨張して事後収縮し、これらを繰り返すうちに外筒電極との間に隙間が生じ易く、ヒーターエレメント自体も各層間に隙間が生じ易いが、そのズレは、このように電極接続部材にて確実に防止される。又、軸方向の寸法が短く設計されていても、車載使用され振動が加わっても、ズレは防止される。
第２に、このハニカムヒーターでは、ヒーターエレメントのズレ防止が、このように、電極接続部材を絶縁材で被覆して当接させた簡単な構成により、容易に実現され、取り扱いも簡単容易であり、ズレ防止のため特に慎重な取り扱いが要求されることも無い。

《本発明の特徴》
本発明に係るハニカムヒーターは、このように、中心電極棒の電極接続部材に着目し、これを絶縁材で被覆して、ヒーターエレメントの端面に当接させたこと、を特徴とする。
そこで本発明は、次の効果を発揮する。

《第１の効果》
第１に、ヒーターエレメントのズレが防止される。すなわち、本発明のハニカムヒーターでは、中心電極棒の電極接続部材を、絶縁材で被覆してヒーターエレメントの端面に当接させてなる。
そこで、前述したこの種従来例のように、ヒーターエレメントが外筒電極に対し突出移動したり、ヒーターエレメントが略筒状に突出移動したりすることは、確実に防止される。このハニカムヒーターは、このようにズレが防止されるので、ズレに起因した通電中の接触不良やショート発生も一掃されると共に、ヒーターとしての寿命も長くなり、安全性や耐久性が向上する。

《第２の効果》
第２に、取り扱い等も簡単容易化される。すなわち、本発明のハニカムヒーターは、上述したように、ヒーターエレメントのズレが、簡単な構成によりコンパクトかつ容易に防止される。
ズレが発生し易かった前述したこの種従来例のように、取り扱いに特に慎重さが要求されることもない。つまり、ヒーターエレメントがズレないように、面倒で煩わしく複雑で手間取る取り扱いが要求されることはなく、その取り扱いも簡単容易である。
このように、この種従来例に存した課題がすべて解決される等、本発明の発揮する効果は、顕著にして大なるものがある。

《図面について》
以下、本発明のハニカムヒーターを、図面に示した発明を実施するための最良の形態に基づいて、詳細に説明する。
そして図１，図２は、本発明を実施するための最良の形態の説明に供し、図１は、その１例を示し、（１）図は、側断面図であり、（２）図は、正面説明図である。図２は、他の例を示し、（１）図は、側断面図であり、（２）図は、正面説明図である。
図４の（１）図は、ハニカムヒーターの斜視図、（２）図は、その外筒電極の斜視図、（３）図は、中心電極棒の斜視図、（４）図は、波板の斜視図、（５）図は、平板の斜視図である。

《ハニカムヒーター１０について》
まず、図１，図２，図４等を参照して、ハニカムヒーター１０について、一般的に説明する。
ハニカムヒーター１０は、中心電極棒２と外筒電極３との間に、ヒーターエレメント４が収納された構造よりなる。そしてヒーターエレメント４は、帯状をなす導電箔製の波板５と平板６とが、多層に巻き付けられると共に、形成された各層７間にそれぞれ絶縁被膜８が介装され、もってロール状のハニカム構造をなす。
そして中心電極棒２と、ヒーターエレメント４の波板５と平板６の巻始め端部との間が、ろう材１１にてろう付け接合されると共に、外筒電極３と、ヒーターエレメント４の波板５又は平板６の巻終り端部との間が、ろう材１１にてろう付け接合されている。

このようなハニカムヒーター１０について、更に詳述する。まず、図４の（３）図に示したように、ハニカムヒーター１０の中心電極棒２は、例えばステンレスその他の導電金属製よりなり、径小の直線円柱棒状をなしており、電極接続部材１２を介し電源に接続されている。なお中心電極棒２は、係止スリットが軸方向Ａに沿って形成されており、巻き取り棒としても兼用されている。
又、図４の（２）図に示したように、ハニカムヒーター１０の外筒電極３は、例えばステンレスその他の導電金属製よりなり、径大の円筒状をなし、その電極接続部材１３そして配線（図示せず）を介し、電源に接続されている。なお外筒電極３は、収納ハウジングとしても兼用されている。

次に、ハニカムヒーター１０のヒーターエレメント４は、波板５と平板６とを多層に巻き付けてなると共に、形成された各層７間に絶縁被膜８が介装されており、全体形状がロール状をなし、内部がハニカム構造をなす。
このようなヒーターエレメント４について、更に詳述すると、まず、図４の（４）図，（５）図に示したように、波板５や平板６は、ステンレス箔その他の導電金属箔製よりなり、波板５は、波形の凹凸が短手方向に直線的に平行かつ長手方向に繰り返し連続的に、所定ピッチと高さで折曲形成されてなる。そして、同一幅と同一長さの帯状をなす波板５と平板６が、準備，使用されている。
そしてヒーターエレメント４は、図１の（２）図，図２の（２）図，図４の（１）図等に示したように、このような１枚の波板５と、図示例のように１枚又は２枚の平板６と、接合用のろう材１４（図４の（１）図では図示を省略）とが、１組となって中心電極棒２を中心に、順次交互に位置するように、重ね合わせられつつ多層に巻き取られ、各層７を形成する波板５と平板６間が、加熱，加圧によりろう材１４にてろう付けされている。
なお、波板５や平板６の枚数は、上記枚数によらず更に何枚でも、使用可能である。又、波板５と平板６間に介装されるろう材１４は、１枚の帯状のものが全体的に、又は複数本の細帯状のものに分けて部分的に用いられ、例えばニッケル基ろう材が使用される。なお、このようなろう材１４を使用，介装しない例も可能である。

そして、このような各層７間には、絶縁被膜８が介装されている。多くの場合、この絶縁被膜８は、波板５又は平板６の表裏いずれかの片側面について、巻き取り前に予め絶縁処理を施しておくことにより形成され、図示例では平板６の片面について、コーティングにより絶縁処理が施されている。この絶縁処理には、例えばアルミナ，ジルコニア，又は（大気焼成によって作られる）酸化被膜等が用いられる。
このように、このヒーターエレメント４は、多層に巻き付けられた波板５と平板６とは、各層７を形成する波板５と平板６間が、図示例では介装されたろう材１４にてろう付け接合されると共に、隣接する各層７間の波板５と平板６間が、介装された絶縁被膜８にて電気的に絶縁されている。
このヒーターエレメント４は、このような波板５と平板６にて構成されており、波板５と平板６をセル壁として、各々独立空間に区画形成された中空柱状の多数のセル空間９の平面的集合体よりなり、ハニカム構造をなす。又、波板５および平板６の最内周の巻始め端部が、中心電極棒２にろう材１１にてろう付けされて、電気的に接続されている。又、波板５又は平板６の最外周の巻終り端部が、外筒電極３にろう材１１にてろう付けされて、電気的に接続されている。
そしてヒーターエレメント４は、中心電極棒２や外筒電極３と同軸に、軸方向Ａに配されて、外筒電極３内に収納されている。
ハニカムヒーター１０は、このようになっている。

《中心電極棒２の電極接続部材１２について》
そして、図１，図２に示したように、このハニカムヒーター１０では、中心電極棒２に接続された電極接続部材１２が、絶縁材１５で被覆されると共に、ヒーターエレメント４の端面Ｂに当接され、かつ外筒電極３に取付け固定されている。
このような電極接続部材１２について、更に詳述する。この電極接続部材１２は、直線円柱棒状をなし、全体的に外周が絶縁材１５にて被覆されており、図１の例では、中央部が中心電極棒２に接続，取付け固定されている。図２の例では、一端部が中心電極棒２に接続，固定されている。
これと共に図１の例では、外両端部が外筒電極３に穿設された取付穴１６にそれぞれ貫挿され、ボルト１７にて止着，取付け固定されている。図２の例では、他端部が外筒電極３に穿設された取付穴１６に貫挿され、ボルト１７にて止着，取付け固定されている。
又、図１の例では外両端部のうち一方が、配線（図示せず）を介し電源に接続されている。図２の例では、他端部が、配線（図示せず）を介し電源に接続されている。

そして、この絶縁材１５で被覆された電極接続部材１２は、図１の例では、外両端部を除きほぼ全体的に、ヒーターエレメント４の端面Ｂに対し、電気的に絶縁されつつ当接されている。図２の例では、他端部を除きほぼ全体的に、ヒーターエレメント４の端面Ｂに対し、電気的に絶縁されつつ当接されている。
すなわち、図１の例の電極接続部材１２は、ヒーターエレメント４の軸方向Ａの端面Ｂ、つまり端面Ｂの波板５や平板６に対し、その絶縁材１５を介し、直径線に沿って横断，当接，接触している。図２の例の電極接続部材１２は、ヒーターエレメント４の軸方向Ａの端面Ｂ、つまり端面Ｂの波板５や平板６に対し、その絶縁材１５を介し、半径線に沿って直線状に横断，当接，接触している。
中心電極棒２の電極接続部材１２は、このようになっている。

《作用等》
本発明のハニカムヒーター１０は、以上説明したように構成されている。そこで、以下のようになる。
このハニカムヒーター１０は、ハニカム構造のヒーターエレメント４を、中心電極棒２側から外筒電極３側へと通電することにより、発熱する。
すなわち、導電箔製の波板５と平板６が絶縁被膜８を介し多層に巻き付けられたヒーターエレメント１０について、その巻始め端部と巻終り端部間に電圧を印加することにより、つまり電極接続部材１２，１３を介し中心電極棒２側から外筒電極３側へと通電することにより、ヒーターエレメント４の各層７の波板５や平板６が、全長にわたり略螺旋状・渦巻き状の電気抵抗体となって、発熱する（図１，図２，図４を参照）。
もって、このハニカムヒーター１０は、例えばダクト等に介装され、ヒーターエレメント４の発熱するセル壁（波板５や平板６）にて区画形成された各セル空間９を流れるエアー等を、加熱すべく使用される。つまりハニカムヒーター１０は、単位容積当たりのセル壁の表面積が大であるというハニカム構造の特性を生かし、通過するエアー等を効果的に加熱する。
そして、このハニカムヒーター１０では、中心電極棒２の電極接続部材１２を、絶縁材１５で被覆して、ヒーターエレメント４の端面Ｂに対し、中心から外周へと径方向に当接させて、外筒電極３に取付け固定してなる。
そこで、このハニカムヒーター１０によると、次の第１，第２のようになる。

第１に、このハニカムヒーター１０では、ヒーターエレメント４が、その端面Ｂに当接，接触せしめられた電極接続部材１２にて、軸方向Ａに係止，拘束，規制されている。電極接続部材１２は、中心電極棒２と外筒電極３間に、取付け固定されている（図１，図２を参照）。
そこでヒーターエレメント４は、このような電極接続部材１２にて、外筒電極３に対し抜け止めされている。もってヒーターエレメント４が、軸方向Ａ（外筒電極３やヒーターエレメント４等の同軸の軸方向Ａ）に沿って、外筒電極３に対し全体的に突出移動してズレたり、ヒーターエレメント４自体が、中心ほど大きく突出移動して略筍状にズレたりすることは、確実に防止される。
ハニカムヒーター１０のヒーターエレメント４は、使用時の通電，発熱により熱膨張すると共に、事後の冷却により収縮し、長期間これらを繰り返すうちに、ヒーターエレメント４と外筒電極３間に隙間が発生し易く、又ヒーターエレメント４自体も、絶縁被膜８を介して隣接する各層７の波板５と平板６間に隙間が発生し易いが、このような隙間に起因したヒーターエレメント４の移動，ズレは、上述したように確実に防止される。
すなわち、このハニカムヒーター１０は、長期間使用により例え隙間が発生しても、ヒーターエレメント４の軸方向Ａへのズレは、ヒーターエレメント４の端面Ｂに当接する電極接続部材１２にて、確実に防止される。更に、軸方向Ａの寸法が短く設計され，使用されても、又、車載使用され振動が加わっても、この種のズレ発生は防止される。

第２に、このハニカムヒーター１０では、このように、ヒーターエレメント４の軸方向Ａへのズレ防止が、電極接続部材１２を絶縁材１５で被覆して、ヒーターエレメント４の端面Ｂに当接させた簡単な構成により、コンパクトかつ容易に実現される。ズレ防止用の専用部材を別途新たに採用することなく、従来より使用されている電極接続部材を利用しつつ、その形状，位置等を変更して、新たに所定のごとく形状，位置等を設定したことにより、実現される。
又、ズレ発生を防止するために、特に慎重な取り扱いが要求されることも無くなり、このハニカムヒーター１０は、取り扱いも簡単容易である。

本発明に係るハニカムヒーターについて、発明を実施するための最良の形態の説明に供し、その１例を示し、（１）図は、側断面図であり、（２）図は、正面説明図である。 同発明を実施するための最良の形態の説明に供し、他の例を示し、（１）図は、側断面図であり、（２）図は、正面説明図である。 この種従来例のハニカムヒーターを示し、（１）図は、側断面図であり、（２）図は、正面説明図である。 （１）図は、ハニカムヒーターの斜視図、（２）図は、その外筒電極の斜視図、（３）図は、中心電極棒の斜視図、（４）図は、波板の斜視図、（５）図は、平板の斜視図である。

符号の説明

１ ハニカムヒーター（従来例）
２ 中心電極棒
３ 外筒電極
４ ヒーターエレメント
５ 波板
６ 平板
７ 層
８ 絶縁被膜
９ セル空間
１０ ハニカムヒーター（本発明）
１１ ろう材
１２ 電極接続部材
１３ 電極接続部材
１４ ろう材
１５ 絶縁材
１６ 取付穴
１７ ボルト
Ａ 軸方向
Ｂ 端面

Claims (1)

1. 中心電極棒と外筒電極との間に、ヒーターエレメントが収納されたハニカムヒーターであって、
   該ヒーターエレメントは、帯状をなす導電箔製の波板と平板とが、多層に巻き付けられると共に、形成された各層間に絶縁被膜が介装され、もって全体がロール状のハニカム構造をなしており、
   該中心電極棒と、該ヒーターエレメントの波板や平板の巻始め端部との間が、ろう付け接合され、該外筒電極と、該ヒーターエレメントの波板や平板の巻終り端部との間が、ろう付け接合されており、
   該中心電極棒に接続された電極接続部材が、絶縁材で被覆されると共に、該ヒーターエレメントの端面に当接され、かつ該外筒電極に取付け固定されていること、を特徴とするハニカムヒーター。

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