(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
管路（３）を形成し、ハウジング（６）によって電気的に接触した金属箔（４、５）を有する電熱性ハニカム体（２）を含む装置（１）であって、
前記ハウジング（６）は電圧電源（８）と接続する端子（７）と、
金属箔（４、５）と接触するための、前記端子（７）から離れた、複数の接触点（９、１０、１１）と、
前記端子（７）と前記複数の接触点（９、１０、１１）の各々と間の接触導体（１２、１３、１４）と、を有し、
前記接触導体（１２、１３、１４）は同一の抵抗値を有する、装置（１）。
【請求項２】
前記金属箔（４、５）は複数のスタック（１５、１６、１７）を構成し、
一つのスタック（１５、１６、１７）の全ての金属箔（４、５）は、一つの接触点（９、１０、１１）と導電性接続をされている、請求項１記載の装置（１）。
【請求項３】
前記金属箔（４、５）は対向する端部領域（１８、１９）を有し、
前記金属箔（４、５）は前記端部領域（１８、１９）をもって前記ハウジング（６）と密着する、請求項１又は２に記載の装置（１）。
【請求項４】
前記金属箔（４、５）は、電気的接地（２１）と導電性をもって接続する内部領域（２０）を有する、請求項１から３迄の何れかに記載の装置（１）。
【請求項５】
前記金属箔（４、５）は、それぞれの接触点（９、１０、１１）から、電気的接地（２１）に導電性をもって接続する内部領域（２０）まで、同一の電気的抵抗を有する、請求項１から４迄の何れかに記載の装置（１）。
【請求項６】
前記ハウジング（６）の前記接触導体（１２、１３、１４）は、被膜層として形成されている、請求項１から５迄の何れかに記載の装置（１）。
【請求項７】
前記電熱性ハニカム体（２）が端部側（２２）を介してさらなる支持体（２３）に支持されている、請求項１から６迄の何れかに記載の装置（１）。
【請求項８】
複数の導電性の接触ピン（２４）が前記電熱性ハニカム体（２）を端部側（２２）を介して支持し、前記電熱性ハニカム体（２）を導電性をもって、前記さらなる支持体（２３）と接続する、請求項７記載の装置（１）。
【請求項９】
複数の独立した接触導体（１２、１３、１４）が前記端子（７）によって、外部で制御ユニット（３０）を介して、電圧電源（８）と接続することができる、請求項１から８迄の何れかに記載の装置（１）。
【請求項１０】
請求項１から９迄の何れかに記載の少なくとも一つの装置（１）を備えた、自動車。（２５）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハウジングによって電気的に接触する、管路を形成する金属箔（Ｂｌｅｃｈｆｏｌｉｅ）を有する大型電熱性ハニカム体を備えた装置に関する。本発明は、自動車分野、特に、例えば、直径が２００ｍｍを超える電熱性ハニカム体を必要とする分野に利用可能である。
【背景技術】
【０００２】
電熱性の金属製ハニカム体の開発を出願人は過去２０年にわたり重点的に行ってきた。例えば、国際出願公報第ＷＯ９２／０２７１４号を参照すると、かかる公報には、層状に形成され、排出ガスを貫流させて一方の側から他方の側に排出ガスを流すことができる複数の管路を、少なくとも部分的に有するように構成された金属板が形成されたハニカム体が記載されている。さらに、一方の側から他方の側への方向に進む、複数の面状の空間及び／又は電気的絶縁層が、少なくとも一つの連続する導電性の、断面を横断する電流経路を形成するように配設される。金属版は一方の端部を第１端接触部と、第二の端部を第２端接触部と導電性をもって接続されている。このようにして、特に、一つの面で、給電と放電を実現することができる。
【０００３】
国際特許出願公報第ＷＯ９２／１３６３６号は少し異なるコンセプトが記載されている。ここに記載の電熱性ハニカム体は、相互に離間し、支持ピンによって相互に位置決めされた少なくとも二つの円形体を有する。この構成によって、第１の円形体を、貫流する排出ガス、又は電流によって迅速に加熱することができ、及び／又は、ハニカム体の機械的剛性を確実にする設計ができる。特に、かかる公報には、並べて配置された円形体の金属板を支持ピンによって相互に導電性をもって接続できることも記載されている。特に、連続した二つの円形体を並べた個々の金属板のスタックを接続して蛇行した電流回路を形成することが提案されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のコンセプトが優れていることは認められており、現在、様々な用途で使用することができるが、一層簡単な構成で、断面又は直径が大きくても（例えば、静的な用途又は商用車両の分野の用途に用いた場合）均一な加熱性能を発揮することに好適なハニカム体が求められている。
【０００５】
したがって、本発明は、上述の従来技術の課題を少なくとも部分的に緩和することを目的とする。特に、本発明は、ハニカム体の直径が大きい場合であっても、ハニカム体を貫流する流体を確実に均一に加熱する、電熱性ハニカムを有する装置を提供することを目的とする。さらに、かかるハニカム体の製造を簡単で安価にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的は、特許請求項１の特徴による装置によって達成される。本発明の有利な発展態様は従属の特許請求項に記載される。従属の特許請求項に記載の特徴は、所望の技術的に意味のある手法で相互に組み合わせて本発明のさらなる発展態様を形成してもよいことに留意されたい。特に、図面を参照した記載は、さらに特に好ましい本発明の代表的な実施の形態について説明をする。
【０００７】
本発明の装置は、管路を形成し、ハウジングによって電気的に接触した金属箔を有する電熱性ハニカム体を含む装置であって、ハウジングは電圧電源と接続する端子と、金属箔と接触するための、端子から離れた、複数の接触点と、端子と接触点と間の接触導体と、を有し、接触導体は同一の抵抗値を有する。
【０００８】
ハニカム体の管路は、好ましくは、略直線で、ハニカム体の軸方向に延在する。管路は、滑らかな少なくとも部分的に構造化された金属箔で形成され、滑らかな金属箔と構造化された金属箔が交互に設けられた一つのスタック（束）を構成することが好ましい。金属箔は、管路に突出する壁部（ガイド面など）と、管路を貫流する排出ガスの横断混合部（Ｑｕｅｒｖｅｒｍｉｓｃｈｕｎｇ）を生成する、及び／又は、所与の電流経路を設定するための、溝又は開口部を有してもよい。
【０００９】
ハウジングは一般的に金属製であり、略管状のハウジングである。かかるハウジングには、電圧電源と接続する一つ（唯一）の端子が形成されている。かかる端子、いわゆる電極は、特に、電流を電気的に絶縁された手法で外部から少なくとも部分的にハウジングを介して導き、金属箔に電源を供給することができる。電圧電源として、特に、１２〜１４ボルト（又はその倍数の、２４、３６、４２ボルトなど）の電圧を動作電圧として提供するバッテリが考えられる。
【００１０】
ハウジングもまた、金属箔を接続する複数の接触点を有する。これは、特に、端子からハウジングを介して金属箔に流れる電流が、単一の接触点（又は電極から直接）ではなく、複数の接触点を介して並列に流れることを意味する。ここで、各接触点は、一般的に、ハウジングの独立した構成部として、特に、他の接触点とは絶縁されて形成される。接触点と端子との接続は、各々、同様に導電性材料から生成される接触導体によって行われる。接触導体は、端子と各々の接触点との間の電気的抵抗が同一となるように形成される。これは、特に、接触導体が、端子と接触点との間の異なる距離、すなわち、「事実上」、異なる長さを埋めることを意味する。
【００１１】
かかる接触導体が確実に同一の電気的抵抗を有することは、例えば、対応する材料、接触導体、断面などにより実現することができる。特に、全ての接触導体の電気的抵抗の違いは、１０％より小さい、好ましくは、３％より小さい、特には、１％より小さい範囲である。
【００１２】
いくつかの状況では、少なくとも一つの接触導体を少なくとも部分的に、必要とされる端子と接触点との距離よりも大きくなるように構成して、特に接触導体の貯蔵部（例えば、接触導体のループの形成などによって）を形成することもできる。このようにすることによって、複数の接触点を金属箔に並列に接続したとしても、均一に電流を供給できるので、高い効率性で、均一に加熱をすることができる。
【００１３】
ここで、本装置では、金属箔を複数のスタックとして、一つのスタックの全ての金属箔が一つの接触点と導電性をもって接触するように、配設することが好ましい。換言すると、例えば、電熱性ハニカム体の断面を複数のスタック、特に、各々が独立し、相互に電気的に絶縁されている、少なくとも３つ又は４つの金属箔の巻線のスタックで構成する。各々の場合、一つの接触点を、複数のスタックの一つに対して設け、かかる一つのスタックの全ての金属箔がかかる接触点に導電性をもって接続されるように構成される。
【００１４】
金属箔が対向する端部領域を有し、金属箔がかかる端部領域をもってハウジングと密着するように構成することも好ましいと考えられる。これは、特に、複数のスタックでハニカム体を構成した場合に適用される。金属箔は、好ましくは、金属箔に一つの折り返し部、すなわち、最大の屈曲部を生成し、金属箔の全ての端部領域をスタックの一つの側に、そして湾曲した金属箔の中央部分が対向する側に配置されるように構成する。これによって金属箔は、かかる端部領域がハウジングに密着して、ハウジングに有利に配置される。ここで、一つのスタックの全ての端部領域は、他のスタックの金属箔の端部が間に配置されることにないようにハウジングに密着させる。
【００１５】
一つの発展態様によると、金属箔は、電気的接地と導電性をもって接続された内部領域を有する。内部領域は、特に、端部領域の間の略中央に位置する金属箔の領域である。複数のスタックによる構成では、内部領域は、端部領域に対向して位置し、密で堅固な（ｓｔａｒｋ）屈曲部を形成する。金属箔と電気的接地との接触は、正確にはこの内部領域で、すなわち、スタックにおいて、端部領域から離れた領域（特に、ハニカム体の中央領域）で行われる。したがって、端子から形成される電流経路は、接触導体を介して各々の接触ピンに流れ、続けて、例えば、一つのスタック、そしてその全ての金属箔に導かれ、最後に金属箔に沿って電気的接地に流れる。ここで、電流は金属箔から放電される。
【００１６】
また、金属箔において、それらの接触点から、電気的接地と導電性をもって接続されている内部領域までの電気的抵抗を同一にすることも有利と考えられる。これによって、複数のスタックの負荷を均一として電流がハウジングを流れるだけでなく、スタックの全ての金属箔に確実に並列かつ均一に電流を作用させることができる。このため、特に、均一な温度場と均一な加熱力を実現することができる。
【００１７】
本装置のさらなる発展態様では、ハウジングの接触導体を被膜層として形成する。このために適当な被膜層、特に導電性で、高温と腐食に対する耐性を有する被膜層を塗布する場合、好適な方法として、例えば、フレーム容射がある。被膜層は、完全に閉じたハウジング、すなわち、周縁方向に裂け目のないハウジングに簡単な方法で塗布することができる。必要な場合は、接触導体の間に電気的絶縁層を塗布、又は配設してもよい。
【００１８】
大きな断面を有するかかる電熱性ハニカム体の安定性を向上するため、具体的に、一つの電熱性ハニカム体を端部側でさらなる支持体で支持することを提案する。これは、特に、電熱性ハニカム体の端部側（のみ）に（必要な場合は管路に突出して）作用し、排出ガスの流れ方向の下流に位置する支持体と相互作用する手段を設けることを意味する。これによって、例えば、動力車の排気システムで発生する、高い熱負荷、及び動的負荷による電熱性ハニカム体の変形が削減される。
【００１９】
これに関連して、複数の導電性の接触ピンで電熱性ハニカム体を端部側で支持し、かかる電熱性ハニカム体を導電性をもってさらなる支持体と接続することも有利と考えられる。これは、換言すると、電流を電熱性ハニカム体を介して供給し、最終的には電気的接地に接続した支持体を介して放電させることを意味する。したがって、第２の支持体は、電熱性ハニカム体として形成してもよい。恒常的で安定した電気的接続を確実にするため、導電性の接触ピンを少なくとも部分的に管路、及び／又は、金属箔のスタックの内部領域の巻線の開口部に延在させて、両方の機能を実行させることを提案する。
【００２０】
さらに、複数の独立した接触導体を、端子を介して、外部では制御ユニットを介して電圧電源と接続することができるとまた有利である。これは、特に、電流を個々のスタックに、対応する接触導体を介して独立して供給することができることを意味する。ここで、制御ユニットは給電を時間的に、及び／又は、局所的に、少なくとも一つのスタックに、必要に応じて行う。接触導体は、例えば、（ハウジング）及び／又は、制御ユニットの方向（特に外部）に、電流を選択的に制限する手段（例えば、スイッチなど）によって接続されることが好ましい。したがって、加熱装置を需要に応じて、エネルギー効率的に動作させることができる。ここで、基本的に、本書で記載するように、装置の中央領域で放電を実現する動作が好ましい。
【００２１】
ここで記載する本発明の装置は、動力車で使用することが好ましい。かかる種類の動力車、特に、商用者（重量物運搬車、バス、など）は、車両用内燃機関、又は、排出ガスを生成して、最終的には汚染物質の浄化、及び／又は、温度処理を行う類似の駆動部を有する。これらの目的のため、ここに記載する本発明の装置は、排出ガスを貫流することができる。ここで、触媒活性層（少なくとも部分的に管路）に加えて、装置は、排出ガス流を処理するためのさらなる手段（貯蔵層、シーリング部材など）を備えてもよい。
【００２２】
本発明と技術分野について、図面を参照してより詳細に説明する。図面に示された実施の形態は、本発明を限定するものでないことに留意されたい。図面は何れも概略図である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施の形態の装置の縦断面図である。
【図２】可能な実施の形態の動力車の排気システムを示す図である。
【図３】複数の接触点を有するハウジングの展開図である。
【図４】実施の形態の装置の第１の断面図である。
【図５】第２の実施の形態の装置の断面図である。
【図６】下流に支持体を有する、さらなる実施の形態の装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１は、電熱性ハニカム体２と、排出ガスの流れ方向３２の下流に位置する支持体２３とを有する装置１の概略縦断面図である。左側に示された、狭い、又は薄い（１０〜１５ｍｍ）の構成の電熱性ハニカム体２は、ハウジング６により囲まれ、端部側２２の間に延在する複数の管路３を有する。かかる電熱性ハニカム体２には、電源電圧８と接続した単一の電気端子７が設けられている。端子７は、第１の接触点８に導かれる第１の接触導体１２がハニカム体２との電気的な接続を行えるように構成されている。また、さらなる接触導体とさらなる接触点が概略的に示されているが、接触導体は同様の電気的抵抗を有するように構成されている。
【００２５】
端子７を介して電流を電熱性ハニカム体２に導くと、かかる電流は、電熱性ハニカム体２をその大きな面積にわたって流れ、続いて、対応する複数の、中央に、相互に隣接して配置された、図示された接触ピン２４に流れる。こうして電流は、続く支持体２３に伝わり、最終的に電気的接地２１に接続する。
【００２６】
図示の実施の形態により、放電が下流の支持体２３で行われるため、基本的に他の実施の形態でも可能であること、具体的には、一体のハウジング６とともに電熱性ハニカム体２の形成、また、いわゆる、特に、溝を設けること、及び／又は、シェルを有する複数部分の構成を回避することができる。
【００２７】
図２に、本発明を動力車２５（例えば、商用車両）に統合した実施の形態の排気システム２７の概要を示す。かかる種の動力車２５は、一般的に、排出ガスを生成する駆動部２６（例えば、ディーゼルエンジン）を有し、排出ガスは流れ方向３２に、様々な排出ガス処理装置（触媒コンバータ、フィルタ、反応部、吸収部、加熱部、混合部など）を貫流する。ここでは、排出ガスが、最初に、本発明に係わる構成の電熱性ハニカム２を貫流し、続いて触媒コンバータ２８、最後にアキュムレータ２９（例えば、窒素酸化物、粒子など用）を貫流するものとして図示している。こうして浄化された排出ガスは、大気に放出される。このような種類の電熱性ハニカム体の動作のために、例えば、駆動部２、及び／又は、排気システム２７に設けられたセンサ３１からの情報の項目に基づいて、所望の時間で電熱性ハニカム体２への電流を供給することができる、制御ユニット３０（例えば、車両制御装置など）を設けることもできる。ここに示す排気システム２７は概略にすぎず、他の排出ガス処理装置との所望の組み合わせ、及び／又は、拡張なども可能であることは明らかである。
【００２８】
図３に、ハウジング６の展開図、すなわち、略平面状に展開した状態のハウジング６を示す。第１の接触導体１２、第２の接触導体１３、第３の接触導体１４は、ここでは、中央に配設された端子７に接続されている。かかる接触導体１２、１３、１４は各々、第１の接触点９、第２の接触点１０、第３の接触点１１に独立して延在している。ここで、接触点は各々、単一の端子７から、各々、異なる距離３３をおいている。これによる接触導体の長さの違いを、例えば、異なる断面（ここでは、異なる厚さの線として表す）を設けることによって調整して、接触導体が全て同一の電気的抵抗を有するようにしている。図３からも明らかなように、個々の接触点は、ハウジング６の外周３５にわたって、及び／又は長さ３４（軸方向）において異なるように配置することができる。
【００２９】
図４に、平面図で、さらなる構成の電熱性ハニカム体２を有する装置を示す。ハニカム体２は、複数の滑らかな金属箔４と、間に管路３を画定するように構造化された金属箔５をもって形成されている。この端部側面図では、ハニカム体２が第１のスタック１５、第２のスタック１６、第３のスタック１７で形成されていることがわかる。各スタックは、複数の滑らかな金属箔４と構造化された金属箔５を含み、その端部領域はハウジングに接しており、その内部領域は、湾曲して中央に配設される。個々のスタックの間には絶縁部３７も設けられている。
【００３０】
図示の実施の形態では、給電と放電が略一つの面で行われ、必要に応じて、ハウジングが複数の部分を含む。ここで一例として、第１のスタック１５の電流経路３６（点線）を示す。電流は、電圧電源８から第１の接触導体１２に入って第１の接触点９へ流れ、金属箔に導かれる。したがって、電流は、端部領域から、金属箔を通って、中央領域まで流れ、続いて対向する端部領域に戻り、電気的接地２１へ流れる。他の二つのスタックも、電流は同様の方法で流れる。電流の投入は共通の制御ユニット３０によって行われる、かかる制御ユニット３０はスタックを（必要な場合は個別に、及び／又は個々独立して）動作させることができる。
【００３１】
図５に、単一の部分の管状ハウジング６を有する電熱性ハニカム体２のさらなる端部側面図を示す。ここで、電流は、端子７を介してハウジング６を通して、少なくとも部分的に電気的に絶縁した方式で供給される。かかる電流は、電気的に接触する導体、例えば、噴霧することができる、ある種の被膜層を介して、それぞれの接触点９、１０、１１を流れる。ハニカム体２を三つのスタックで示したが、ここでは一例として、第１のスタック１５のみについて説明する。かかる第１のスタック１５は、第１の端部領域１８と第２の端部領域１９とをもってハウジング６まで拡張し、内部領域２０が中心３８の近傍に位置するように構成された金属箔を有する。この内部領域２０には、それぞれ複数の接触ピン２４が設けられており、後方に位置する面、例えば、支持体２３に電流が流れ、続いて、ここでは概略的に示されている電気的接地２１と接続できるようになっている。
【００３２】
最後に、具体的な代表的な実施の形態の装置１について図６の断面図を参照して説明する。この図は、特に、例えば、大きな直径３９を有する電熱性ハニカム体２に存在する構成部などの寸法関係を表している。ここでは直径３９と、特に、少なくとも２００ｍｍとするが、５００ｍｍを超えてもよく、１ｍであってもよい。例えば、重量物運搬車のディーゼルエンジンによって生成された排出ガスは、流れ方向３２に電熱性ハニカム体２の側２２に流れる。この排出ガスは、複数の部分排出ガス流に分割され、個別に管路を流れる。ここで、電熱性ハニカム体２は、（電気的に絶縁されて）ハウジング６に配設されている。電熱性ハニカム体２は、ハウジング６に対して絶縁されており、同時に、ハニカム体２に端子７を介した、電気的に絶縁された電流供給が行われる。ここで、ハニカム体２に大きな面積にわたって電気が流れ、その抵抗によって加熱される、電流経路３６（点線）が形成される。電熱性ハニカム体２は様々な用途のためにこの熱を貫流する排出ガス流に供給することができる。
【００３３】
電流がハニカム体２を流れた後、かかる電流は、中心３８に位置する接触ピン２４を介して、後部に位置する支持体２３に導かれる。こうして電流は支持体２３を介して電気的接地２１に放電される。ここで、電熱性ハニカム体２は、接触ピン２４を介するのみならず、（電気的に絶縁された）支持ピン４０を介しても端部側の支持体２３に対して小さな隙間をもって画定された位置に固定される。
【符号の説明】
【００３４】
１    装置
２    電熱性ハニカム体
３    管路
４    滑らかな金属箔
５    構造化された金属箔
６    ハウジング
７    端子
８    電圧電源
９    第１の接触点
１０    第２の接触点
１１    第３の接触点
１２    第１の接触導体
１３    第２の接触導体
１４    第３の接触導体
１５    第１のスタック
１６    第２のスタック
１７    第３のスタック
１８    第１の端部領域
１９    第２の端部領域
２０    内部領域
２１    電気的接地
２２    端部側
２３    支持体
２４    接触ピン
２５    動力車
２６    駆動部
２７    排気システム
２８    コンバータ
２９    アキュムレータ
３０    制御ユニット
３１    センサ
３２    流れ方向
３３    距離
３４    長さ
３５    外周
３６    電流経路
３７    絶縁部
３８    中心
３９    直径
４０    支持ピン
【図１】
0005441893.tif 000002
【図２】
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【図３】
0005441893.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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