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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024117761
(43)【公開日】2024-08-29
(54)【発明の名称】排ガスヒータ用の加熱導体
(51)【国際特許分類】
F01N 3/20 20060101AFI20240822BHJP
H05B 3/10 20060101ALI20240822BHJP
【ＦＩ】
F01N3/20 K
H05B3/10 A
【審査請求】有
【請求項の数】21
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2024022306
(22)【出願日】2024-02-16
(31)【優先権主張番号】10 2023 103 941.5
(32)【優先日】2023-02-17
(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE
(31)【優先権主張番号】10 2023 105 689.1
(32)【優先日】2023-03-08
(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE
(71)【出願人】
【識別番号】520050956
【氏名又は名称】プーレム ゲー・エム・ベー・ハー
【氏名又は名称原語表記】Ｐｕｒｅｍ ＧｍｂＨ
【住所又は居所原語表記】Ｈｏｍｂｕｒｇｅｒ Ｓｔｒａｓｓｅ ９５， ６６５３９ Ｎｅｕｎｋｉｒｃｈｅｎ， Ｇｅｒｍａｎｙ
(74)【代理人】
【識別番号】100114890
【弁理士】
【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト
(74)【代理人】
【識別番号】100098501
【弁理士】
【氏名又は名称】森田 拓
(74)【代理人】
【識別番号】100116403
【弁理士】
【氏名又は名称】前川 純一
(74)【代理人】
【識別番号】100134315
【弁理士】
【氏名又は名称】永島 秀郎
(74)【代理人】
【識別番号】100162880
【弁理士】
【氏名又は名称】上島 類
(72)【発明者】
【氏名】ディートマー クシェル
(72)【発明者】
【氏名】ザンドラ ヘッケル
(72)【発明者】
【氏名】クリストフ イリ
【テーマコード（参考）】
3G091
3K092
【Ｆターム（参考）】
3G091AB01
3G091AB13
3G091AB14
3G091CA03
3K092PP20
3K092QA06
3K092QB02
3K092QB33
3K092QB45
3K092VV31
(57)【要約】 （修正有）
【課題】構造的に簡単な構成のもとで高められた剛性を有する、内燃機関の排ガス装置のための排ガスヒータ用の加熱導体を提供する。
【解決手段】この加熱導体（１６）は、加熱導体長手方向で細長い偏平材料（３６）から形成されていて、この偏平材料は、加熱導体厚さ方向で互いに反対側に位置する加熱導体幅面（３８，４０）と、加熱導体幅方向で互いに反対側に位置する加熱導体偏平面（４０，４２）とを有している、加熱導体において、加熱導体（１６）には、加熱導体長手方向で互いに連続する、かつ／または加熱導体幅方向で互いに連続する、実質的に加熱導体厚さ方向に向けられた複数の成形部が設けられており、これらの成形部は、加熱導体幅方向で変化する成形部高さを有していることを特徴とする、加熱導体。
【選択図】図２
【解決手段】この加熱導体（１６）は、加熱導体長手方向で細長い偏平材料（３６）から形成されていて、この偏平材料は、加熱導体厚さ方向で互いに反対側に位置する加熱導体幅面（３８，４０）と、加熱導体幅方向で互いに反対側に位置する加熱導体偏平面（４０，４２）とを有している、加熱導体において、加熱導体（１６）には、加熱導体長手方向で互いに連続する、かつ／または加熱導体幅方向で互いに連続する、実質的に加熱導体厚さ方向に向けられた複数の成形部が設けられており、これらの成形部は、加熱導体幅方向で変化する成形部高さを有していることを特徴とする、加熱導体。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
内燃機関の排ガス装置のための排ガスヒータ用の加熱導体であって、前記加熱導体（１６）は、加熱導体長手方向（ＢＬ）で細長い偏平材料（３６）から形成されていて、前記偏平材料は、加熱導体厚さ方向（ＨＤ）で互いに反対側に位置する加熱導体幅面（３８，４０）と、加熱導体幅方向（ＨＢ）で互いに反対側に位置する加熱導体偏平面（４０，４２）とを有している、加熱導体において、
前記加熱導体（１６）には、前記加熱導体長手方向（ＨＬ）で互いに連続する、かつ／または前記加熱導体幅方向（ＨＢ）で互いに連続する、実質的に前記加熱導体厚さ方向（ＨＤ）に向けられた複数の成形部（６０）が設けられており、前記成形部は、前記加熱導体幅方向（ＨＢ）で変化する成形部高さ（ＨＡ）を有していることを特徴とする、加熱導体。
前記加熱導体（１６）には、前記加熱導体長手方向（ＨＬ）で互いに連続する、かつ／または前記加熱導体幅方向（ＨＢ）で互いに連続する、実質的に前記加熱導体厚さ方向（ＨＤ）に向けられた複数の成形部（６０）が設けられており、前記成形部は、前記加熱導体幅方向（ＨＢ）で変化する成形部高さ（ＨＡ）を有していることを特徴とする、加熱導体。
【請求項2】
前記加熱導体長手方向（ＨＬ）で、好ましくは実質的に互いに等間隔を置いて連続する成形部（６０）の少なくとも１つの列（Ｒ１，Ｒ２）は、加熱導体幅中心（Ｍ）から、両前記加熱導体偏平面（４２，４４）のうちの一方の加熱導体偏平面（４２，４４）に向かう方向で増大する成形部高さ（ＨＡ）を有している、請求項１記載の加熱導体。
【請求項3】
前記成形部は、前記加熱導体偏平面（４２，４４）の領域で、最大の成形部高さ（ＨＡ）を有している、請求項２記載の加熱導体。
【請求項4】
前記加熱導体長手方向（ＨＬ）で互いに連続する成形部（６０）の２つの列（Ｒ１，Ｒ２）は、前記加熱導体幅中心（Ｍ）から、前記両加熱導体偏平面（４２，４４）のうちのそれぞれ１つの加熱導体偏平面（４２，４４）に向かう方向で増大する成形部高さ（ＨＡ）を有しており、両前記列（Ｒ１，Ｒ２）のうちの第１の列（Ｒ１）では、前記加熱導体長手方向（ＨＬ）で互いに連続する前記成形部（６０）が、前記両加熱導体偏平面（４２，４４）のうちの第１の加熱導体偏平面（４２）に向かう方向で増大する成形部高さ（ＨＡ）を有しており、前記両列（Ｒ１，Ｒ２）のうちの第２の列（Ｒ２）では、前記加熱導体長手方向（ＨＬ）で互いに連続する前記成形部（６０）が、前記両加熱導体偏平面（４２，４４）のうちの第２の加熱導体偏平面（４４）に向かう方向で増大する成形部高さ（ＨＡ）を有している、請求項２または３記載の加熱導体。
【請求項5】
前記第１の列（Ｒ１）の前記成形部（６０）は、前記第２の列（Ｒ１）の前記成形部（６０）に関して、前記加熱導体長手方向（ＨＬ）でずらされていない、請求項４記載の加熱導体。
【請求項6】
前記第１の列（Ｒ１）の前記成形部（６０）は、前記第２の列（Ｒ２）の前記成形部（６０）に関して、前記加熱導体長手方向（ＨＬ）でずらされている、請求項４記載の加熱導体。
【請求項7】
前記成形部は、前記加熱導体幅中心の領域で、最大の成形部高さを有している、請求項２記載の加熱導体。
【請求項8】
前記成形部（６０）は、前記加熱導体厚さ方向（ＨＤ）における第１の方向（Ｏ１）に向けられた少なくとも１つの第１の成形部（６０１）と、前記加熱導体厚さ方向（ＨＤ）における、前記第１の方向（Ｏ１）とは実質的に逆方向の第２の方向（Ｏ２）に向けられた少なくとも１つの第２の成形部（６０２）とを含む、請求項１から７までのいずれか１項記載の加熱導体。
【請求項9】
少なくとも２つの成形部（６０）が互いに連続している場合には、前記成形部（６０）のうちの一方が第１の成形部（６０１）であって、他方が第２の成形部（６０２）であって、好ましくは、第１の成形部（６０１）と第２の成形部（６０２）とは交互に互いに連続している、請求項８記載の加熱導体。
【請求項10】
互いに連続する前記成形部（６０）は、波形の、好ましくは正弦波状の成形部パターンを形成する、請求項１から９までのいずれか１項記載の加熱導体。
【請求項11】
前記加熱導体（１６）は、前記加熱導体厚さ方向（ＨＤ）で互いに連続する、好ましくは互いに接触する複数の加熱導体層（６６，６８）を含んでいる、請求項１から１０までのいずれか１項記載のまたは請求項１の上位概念に記載の加熱導体。
【請求項12】
少なくとも２つの加熱導体層（６６，６８）が、加熱導体偏平面（４４）に形成される曲げ領域（６４）で互いに接続されている、請求項１１記載の加熱導体。
【請求項13】
前記加熱導体（１６）は、メアンダ状の構造を有しており、前記メアンダ状の構造は、好ましくは互いに実質的に平行にかつ／または実質的に直線的に延在する複数の隣接するメアンダ長手方向区分（５２）と、互いに連続するメアンダ長手方向区分（５２）を互いに接続させる円弧状のメアンダ接続区分（５４）とを有している、請求項１から１２までのいずれか１項記載の加熱導体。
【請求項14】
少なくとも１つのメアンダ接続区分（５４）には、好ましくは各メアンダ接続区分（５４）には、成形部（６０）が設けられていない、請求項１３記載の加熱導体。
【請求項15】
少なくとも１つの前記加熱導体（１６）は、少なくとも２つの加熱導体メアンダ領域（４６，４８）を含んでおり、前記少なくとも２つの加熱導体メアンダ領域（４６，４８）のうちの第１の加熱導体メアンダ領域（４８）は、前記少なくとも１つの加熱導体（１６）を電圧源に接続するための接続領域（５５’）を提供し、前記少なくとも２つの加熱導体メアンダ領域（４６，４８）のうちの第２の加熱導体メアンダ領域（４８’）は、前記少なくとも１つの加熱導体（１６）を前記電圧源に接続するための別の接続領域（５５’’）を提供する、請求項１３または１４記載の加熱導体。
【請求項16】
すべての加熱導体メアンダ領域（４６，４８）が、唯１つの加熱導体材料片によって形成されており、または少なくとも２つの加熱導体メアンダ領域（４６，４８）が、別個の加熱導体材料片（５０）によって形成されており、好ましくは、別個の加熱導体材料片（５０）によって形成された少なくとも２つの、好ましくはすべての加熱導体メアンダ領域（４６，４８）は、互いに実質的に同じ形状に形成されている、請求項１５記載の加熱導体。
【請求項17】
内燃機関の排ガス装置のための排ガスヒータであって、実質的に排ガスヒータ長手方向軸線（Ｌ）の方向で排ガスが貫流可能な支持体アセンブリ（２２）と、前記支持体アセンブリ（２２）に支持される、請求項１から１６までのいずれか１項記載の少なくとも１つの加熱導体（１６）とを含む、排ガスヒータ。
【請求項18】
前記少なくとも１つの加熱導体（１６）は、その加熱導体幅面（３８，４０）で、実質的に前記排ガスヒータ長手方向軸線（Ｌ）の方向に延在するように配置されていて、その加熱導体偏平面（４２，４４）で、前記排ガスヒータ長手方向軸線（Ｌ）に対して実質的に直交する方向に延在するように配置されている、請求項１７記載の排ガスヒータ。
【請求項19】
前記支持体アセンブリ（２２）は、支持体ケーシング（２０）を含み、前記支持体ケーシングは、前記少なくとも１つの加熱導体（１６）の一方の軸方向側に配置された、前記排ガスヒータ長手方向軸線（Ｌ）に対して実質的に横方向に延在するケーシング底面（３４）を有しており、前記ケーシング底面（３４）には、複数の貫流開口（３２）が設けられており、前記少なくとも１つの加熱導体（１６）は、複数の支持体エレメント（２６）によって、前記ケーシング底面（２４）に支持されている、請求項１７または１８記載の排ガスヒータ。
【請求項20】
前記支持体ケーシング（２０）は、前記ケーシング底面（２４）に半径方向外側で接続する周壁（３４）を有しており、好ましくは、前記支持体ケーシング（２０）は前記ケーシング底面（３４）と前記周壁（３４）とによってポット状に形成されており、かつ／または前記少なくとも１つの加熱導体（１６）は、その他方の軸方向側で、前記支持体アセンブリ（２２）によって実質的にカバーされていない、請求項１９記載の排ガスヒータ。
【請求項21】
内燃機関のための排ガス装置であって、少なくとも１つの排ガス処理ユニット（１８）、好ましくは触媒および／またはパティキュレートフィルタと、排ガス主流方向（Ａ）で、前記少なくとも１つの排ガス処理ユニット（１８）の上流にある、請求項１７から２０までのいずれか１項記載の少なくとも１つの排ガスヒータ（１４）とを含む、排ガス装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、請求項１の上位概念に記載の、内燃機関の排ガス装置のための排ガスヒータ用の加熱導体に関する。
【0002】
このような形式の排ガスヒータは、排ガス装置内を流れるガス、例えば内燃機関から放出される排ガスを加熱するために、排ガス装置内で使用される。内燃機関から放出される排ガスが比較的低い温度を有している、内燃機関の作動運転の開始段階では特に、加熱装置において排ガスに吸収された熱を、下流側に配置された排ガス処理ユニットもしくは排ガス後処理アセンブリ、例えば触媒またはパティキュレートフィルタに伝達することができる。したがって、このような排ガス処理アセンブリの迅速な加熱が達成され、排ガスが、排ガス処理アセンブリ内で行われる、例えば触媒による清浄化プロセスなしに周囲に放出される期間を著しく短くすることができる。
【0003】
独国特許出願公開第１０２０２０１２３３７６号明細書から公知の排ガスヒータでは、複数の加熱導体メアンダ領域を備えた加熱導体が形成されている。各加熱導体メアンダ領域では、半径方向に互いに階段状に配置されたメアンダ区分が実質的に周方向に延在している。加熱導体は、１つの材料片として、金属製の偏平材料からの切り離しにより提供され、これにより、加熱導体を、個々の加熱導体メアンダ領域の、もしくは個々の加熱導体メアンダ領域におけるメアンダ区分の形状付与に関して大きな自由度をもって形成することができる。
【0004】
後から公開された独国特許出願第１０２０２２１０２３７６．１号明細書からは、偏平材料から形成された加熱導体を備えた、内燃機関の排ガス装置のための排ガスヒータが公知である。１つの帯状の偏平材料を曲げ加工することにより提供される、排ガス主流方向で互いに連続して配置された加熱導体は、それぞれ１つのメアンダ状の構造を有していて、このメアンダ状の構造は、互いに隣接して延在するメアンダ長手方向区分と、互いに連続するメアンダ長手方向区分を接続させるメアンダ接続区分とを有している。加熱導体は、メアンダ長手方向区分において、波形構造を有している。加熱導体は、その偏平面で、上流方向もしくは下流方向に向けられているので、この加熱導体の周囲を流れる排ガスは、排ガス主流方向で、加熱導体の幅面に沿って流れる。
【0005】
後から公開された独国特許出願第１０２０２１１２２０８６．６号明細書からは、偏平材料から形成された、基本的にメアンダ状の構造を有する加熱導体を備えた排ガスヒータが公知であり、この加熱導体の幅面が、上流方向もしくは下流方向に向けられている。
【0006】
本発明の課題は、構造的に簡単な構成のもとで高められた剛性を有する、内燃機関の排ガス装置のための排ガスヒータ用の加熱導体を提供することである。
【0007】
本発明によれば、この課題は、内燃機関の排ガス装置のための排ガスヒータ用の加熱導体であって、この加熱導体は、加熱導体長手方向で細長い偏平材料から形成されていて、この偏平材料は、加熱導体厚さ方向で互いに反対側に位置する加熱導体幅面と、加熱導体幅方向で互いに反対側に位置する加熱導体偏平面とを有している、加熱導体により解決される。
【0008】
本発明の第１の態様によれば、加熱導体には、加熱導体長手方向で互いに連続する、かつ／または加熱導体幅方向で互いに連続する、実質的に加熱導体厚さ方向に向けられた複数の成形部が設けられており、これらの成形部は、加熱導体幅方向で変化する成形部高さを有している。
【0009】
加熱導体幅方向で、すなわち加熱導体偏平面の間で変化する成形部高さを有して形成されるこのような成形部により、例えば帯状の金属材料から成形された加熱導体は著しく補強される。その結果、車両で生じる振動により、特に加熱導体の固有振動数の範囲で励振が生じるおそれはなく、これにより一方では振動ノイズの発生が阻止され、他方では加熱導体もしくは加熱導体を支持する支持体アセンブリで生じる機械的な負荷が減じられる。
【0010】
加熱導体の効率的な補強のために、加熱導体長手方向で、好ましくは実質的に互いに等間隔を置いて互いに連続する成形部の少なくとも１つの列は、加熱導体幅中心から、両加熱導体偏平面のうちの一方の加熱導体偏平面に向かう方向で増大する成形部高さを有していることが提案される。
【0011】
この場合、成形部は、加熱導体偏平面の領域で、最大の成形部高さを有することができる。
【0012】
加熱導体の剛性は、加熱導体長手方向で互いに連続する成形部の２つの列が、加熱導体幅中心から、両加熱導体偏平面のうちのそれぞれ１つの加熱導体偏平面に向かう方向で増大する成形部高さを有しており、両列のうちの第１の列では、加熱導体長手方向で互いに連続する成形部が、両加熱導体偏平面のうちの第１の加熱導体偏平面に向かう方向で増大する成形部高さを有しており、両列のうちの第２の列では、加熱導体長手方向で互いに連続する成形部が、両加熱導体偏平面のうちの第２の加熱導体偏平面に向かう方向で増大する成形部高さを有していることによりさらに向上させることができる。
【0013】
この場合、加熱導体幅中心に関して対称の構成のために、第１の列の成形部は、第２の列の成形部に関して、加熱導体長手方向でずらされていないようにすることができる。
【0014】
剛性をさらに高めるために、もしくは励振の発生のリスクをさらに減じるために、第１の列の成形部を、第２の列の成形部に関して、加熱導体長手方向でずらすことが提案される。
【0015】
代替的な構成では、加熱導体幅中心の領域における成形部が最大の成形部高さを有していてよく、これにより加熱導体幅中心の領域には、実質的にアーチ状のもしくはポット状の成形部が設けられる。
【0016】
成形部は、加熱導体厚さ方向における第１の方向に向けられた少なくとも１つの第１の成形部と、加熱導体厚さ方向における、第１の方向とは実質的に逆方向の第２の方向に向けられた少なくとも１つの第２の成形部とを含むことができる。
【0017】
少なくとも２つの成形部が互いに連続している場合に、これらの成形部のうちの一方が第１の成形部であって、これらの成形部のうちの他方が第２の成形部であって、好ましくは、第１の成形部と第２の成形部とが交互に互いに連続しているような構造が設けられるならば、互いに連続する成形部が波形の、好ましくは正弦波状の成形部パターンを形成するような、加熱導体の全体構造が生成され得る。
【0018】
両列内に配置された成形部間の、場合によっては存在するもしくは存在しない上述したずれに関連して、このようなずれは、列のうちの一方においては１つの成形部が形成されている個所に、他方の列では成形部が形成されていないことにより、または第１もしくは第２の形式とは異なる形式の成形部が形成されていることにより生じ得るということを指摘しておく。相互のずれを有さずに両列の成形部が配置されている場合は、列のうちの一方において、第１および第２の形式のうちの一方の形式の成形部が形成されている個所に、他方の列において同じ形式の成形部が存在している。
【0019】
上述した構成態様に関連して特に有利に実現可能であるが、基本的にはそれ自体単独でも、加熱導体の著しく剛性になる構造につながる、本発明の別の構成態様によれば、加熱導体は、加熱導体厚さ方向で互いに連続する、好ましくは互いに接触する複数の加熱導体層を含むことができる。
【0020】
このような多層の構成において、少なくとも２つの加熱導体層が、加熱導体偏平面に形成される曲げ領域で互いに接続されるならば、加熱導体の一体的な構成部分を形成する曲げ領域も、剛性を高めるために寄与することができる。
【0021】
本発明により構成される加熱導体において、この加熱導体の周囲を流れるガス、例えば排ガスと熱的に相互作用するための大きな表面積を提供することができるように、加熱導体は、メアンダ状の構造を有することができ、このメアンダ状の構造は、好ましくは互いに実質的に平行にかつ／または実質的に直線的に延在する複数の隣接するメアンダ長手方向区分と、互いに連続するメアンダ長手方向区分を互いに接続させる円弧状のメアンダ接続区分とを有している。
【0022】
少なくとも１つのメアンダ接続区分において、好ましくは各メアンダ接続区分において、成形部が設けられていないならば、メアンダ状の構造への加熱導体の曲げ加工は、特に簡単に実現可能であり、この場合、成形部によって発生する可能性のある規定されていない曲げ状態がメアンダ接続区分に生じることはない。
【0023】
例えば、この場合、少なくとも１つの加熱導体が、少なくとも２つの加熱導体メアンダ領域を含んでおり、これらの少なくとも２つの加熱導体メアンダ領域のうちの第１の加熱導体メアンダ領域は、少なくとも１つの加熱導体を電圧源に接続するための接続領域を提供し、少なくとも２つの加熱導体メアンダ領域のうちの第２の加熱導体メアンダ領域は、少なくとも１つの加熱導体を電圧源に接続するための別の接続領域を提供することが想定されてよい。
【0024】
特に簡単に実現すべき構成では、すべての加熱導体メアンダ領域を、唯１つの加熱導体材料片によって形成することができ、または少なくとも２つの加熱導体メアンダ領域を別個の加熱導体材料片によって形成することができる。この場合、別個の加熱導体材料片によって形成される少なくとも２つの、好ましくはすべての加熱導体メアンダ領域が、互いに実質的に同じ形状に形成されるならば、同じ部品を使用するために有利である。
【0025】
本発明は、さらに、内燃機関の排ガス装置のための排ガスヒータであって、実質的に排ガスヒータ長手方向軸線の方向で排ガスが貫流可能な支持体アセンブリと、この支持体アセンブリに支持される、本発明による構成を備えた少なくとも１つの加熱導体とを含む、排ガスヒータに関する。
【0026】
少なくとも１つの加熱導体の表面積を可能な限り大きくしながら、流れの詰まりを可能な限り僅かにするために、少なくとも１つの加熱導体が、その加熱導体幅面で、実質的に排ガスヒータ長手方向軸線の方向に延在するように配置されていて、その加熱導体偏平面で、排ガスヒータ長手方向軸線に対して実質的に直交する方向に延在するように配置されていることが提案される。
【0027】
支持体アセンブリは、支持体ケーシングを含んでいてよく、支持体ケーシングは、少なくとも１つの加熱導体の一方の軸方向側に配置された、排ガスヒータ長手方向軸線に対して実質的に横方向に延在するケーシング底面を有しており、ケーシング底面には、複数の貫流開口が設けられており、少なくとも１つの加熱導体は、複数の支持体エレメントによって、ケーシング底面に支持されている。
【0028】
支持体ケーシングは、排ガス装置内に固定するために、ケーシング底面に半径方向外側で続いている周壁を有することができる。この場合、支持体ケーシングが、ケーシング底面と周壁とによってポット状に形成されており、かつ／または少なくとも１つの加熱導体は、その他方の軸方向側で、支持体アセンブリによって実質的にカバーされていないならば、少なくとも１つの加熱導体の周囲の良好な流れと同時に、構造的に堅固な構成が得られる。
【0029】
本発明はさらに、内燃機関のための排ガス装置であって、少なくとも１つの排ガス処理ユニット、好ましくは触媒および／またはパティキュレートフィルタと、排ガス主流方向で、少なくとも１つの排ガス処理ユニットの上流にある、本発明により形成された少なくとも１つの排ガスヒータとを含む、排ガス装置に関する。
【0030】
以下に、本発明を、添付した図面につき詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【0032】
図１は、車両における内燃機関のための排ガス装置１０の一区分を原理図で示している。排ガス装置１０は、例えば管状またはケーシング状に形成された排ガス案内構成要素１２を含み、この排ガス案内構成要素内では、内燃機関から放出された排ガスが排ガス主流方向Ａで流れる。排ガスは、排ガスヒータ１４へと流入し、排ガスヒータは、排ガスヒータの加熱導体１６に電圧をかけることにより熱を発生させ、この熱を、排ガスに、もしくは排ガス装置１０を貫流するガスに伝達する。排ガスもしくはガスは、この熱をさらに下流側に続く、触媒および／またはパティキュレートフィルタ等を含んでいてよい排ガス処理ユニット１８へと運ぶ。
【0033】
排ガスヒータ１４は、図２に、より詳細に示されている。排ガスヒータ１４は、ポット状の支持体ケーシング２０を備えて構成された支持体アセンブリ２２を含んでおり、この支持体アセンブリは、一方では加熱導体１６を支持していて、他方では、排ガスヒータ１４を排ガス案内構成要素１２に固定している。このために、支持体ケーシング２０は、排ガスヒータ長手方向軸線Ｌに対して実質的に直交するように向けられたケーシング底面２４を有している。ケーシング底面２４には、加熱導体１６が、複数の支持体エレメント２６によって堅固に支持されている。支持体エレメント２６は、それぞれ、例えば金属材料により形成された中央のピン２８によってケーシング底面２４に固定することができ、例えば同じく金属材料により形成されてよい、ピン２８を取り囲むスリーブ３０によって加熱導体１６に固定されていてよい。支持体エレメント２６を介した電気的短絡を阻止するために、ピン２８とスリーブ３０との間には、電気絶縁材料から成る層を配置することができる。排ガス主流方向Ａもしくは排ガスヒータ長手方向軸線Ｌの方向で、支持体ケーシング２０へと流れるべき排ガスが、支持体アセンブリ２２を貫流することができるように、ケーシング底面２４には、例えば長孔状に形成された複数の貫流開口３２が設けられている。
【0034】
排ガスは、例えば、まず、ケーシング底面２４の上流側に配置された加熱導体１６の周囲を流れ、次いでケーシング底面２４に設けられた貫流開口３２を貫流して、排ガス処理ユニット１８に向かう方向で流れることができる。図１および図２に示した有利な配置では、支持体ケーシング２０のケーシング底面２４は加熱導体１６の上流側に配置されているので、加熱導体１６は排ガス処理ユニット１８の上流の端面に直接向かい合って位置しており、ハウジング底面２４により遮蔽されておらず、したがって加熱導体１６から支持体ケーシング２０への熱損失を低減することができる。したがって、加熱導体１６からも放出される放射熱は、排ガス処理ユニット１８の付加的な加熱に寄与することができる。
【0035】
さらに、支持体ケーシング２０は、半径方向外側に、ハウジング底面２４に続いて周壁３４を有しているので、基本的に、支持体ハウジング２０の、上流に向かう方向で開かれたポット状の構造が生じる。周壁３４によって、排ガスヒータ１４を、排ガス案内構成要素１２の内面に、例えば材料接続により固定することができる。
【0036】
加熱導体１６は、例えば、帯状の金属材料により形成された偏平材料３６によって形成されている。偏平材料３６は、図４にも示されている加熱導体厚さ方向ＨＤで互いに間隔を置いて位置し、例えば図５に示された加熱導体幅方向ＨＢで延在する２つの偏平面３８，４０を有している。さらに、偏平材料３６は、加熱導体幅方向ＨＢで互いに間隔を置いて位置し、それぞれ上流側もしくは下流側に向けられて配置される２つの加熱導体偏平面４２，４４を有している。したがって、排ガス主流方向Ａもしくは排ガスヒータ長手方向軸線Ｌの方向で加熱導体１６に向かって流れる排ガスは、加熱導体偏平面３８，４０に沿って流れるので、比較的小さな流れ抵抗のもと、排ガスと加熱導体１６との間の熱的な相互作用のために大きな表面積が提供されている。
【0037】
図２に示された構成例では、加熱導体は、２つの加熱導体メアンダ領域４６，４８を有して形成されている。図３により判るように、各加熱導体メアンダ領域４６，４８は、１つの加熱導体材料片５０によって提供されている。両加熱導体メアンダ領域４６，４８は、互いに同じ形状で形成されているので、加熱導体１６を構成するために、同じ部品を使用することができる。
【0038】
各加熱導体メアンダ領域４６，４８は、互いに実質的に平行にかつ実質的に直線的に延在する複数のメアンダ長手方向区分５２を有して形成されており、これらのメアンダ長手方向区分は、その長手方向端部領域においてそれぞれメアンダ接続区分５４で、メアンダ長手方向区分５２のこのような直列配置において後続のメアンダ長手方向区分５２に接続されている。加熱導体メアンダ領域４６，４８の一方の端部領域では、それぞれ最後のメアンダ長手方向区分５２が、接続領域５５’を形成しており、この接続領域では、図１に原理的に示された、電圧源に接続するためのフィードスルー５６が、加熱導体１６に導電的に接触している。他方の端部領域では、それぞれ最後のメアンダ長手方向区分５２が、接続領域５５’’を形成しており、この接続領域では、図２に示されたように、例えばプレート状の接続エレメント５８が、両加熱導体メアンダ領域４６，４８の間の接続部を形成している。したがって、加熱導体メアンダ領域４６，４８は、互いに直列に接続されている。
【0039】
比較的薄い偏平材料３６から形成される加熱導体１６においてより高い剛性を提供するために、そしてこれにより、励振の発生を防止するために、加熱導体長手方向ＨＬで細長い加熱導体１６に、複数の成形部６０が設けられている。成形部６０は、加熱導体幅方向ＨＢで変化する成形部高さＨＡを、加熱導体厚さ方向ＨＤで、つまり加熱導体幅方向ＨＢと加熱導体長手方向ＨＬとにより形成される平面に対して直交する平面内に有している。この場合、成形部６０の成形部高さＨＡのための基準として、実質的に成形部６０を提供するためには変形されていない、加熱導体幅中心Ｍの領域における中央領域６２を観察することができる。
【0040】
図５には、加熱導体１６の図示の構成例において、成形部６０の２つの列Ｒ１，Ｒ２が設けられていることが示されており、この場合、第１の列Ｒ１では、成形部６０が、加熱導体幅中心Ｍから第１の加熱導体偏平面４２に向かって増大する成形部高さを有しており、第２の列Ｒ２では、成形部６０が、加熱導体幅中心Ｍから第２の加熱導体偏平面４４に向かって増大する成形部高さを有している。両列Ｒ１，Ｒ２において、成形部６０は、それぞれ加熱導体偏平面４２，４４で、つまり加熱導体幅中心Ｍに対して最大の延在が生じているところで、最大の成形部高さＨＡを有している。
【0041】
図４では、加熱導体幅中心Ｍの領域において中央領域６２により規定される基準に関して、加熱導体厚さ方向ＨＤで成形部６０が互いに異なる向きを有していることが見て取れる。第１の成形部６０１と称される成形部６０は、加熱導体厚さ方向ＨＤで第１の方向Ｏ１に向けられている、もしくは中央領域６２によって規定される基準に関して成形されている。成形部６０の第２の成形部６０２は、中央領域６２に関して、第１の方向Ｏ１とは逆の第２の方向Ｏ２に向けられて成形されている。第１の成形部６０１と第２の成形部６０２とは、加熱導体長手方向ＨＬにおいて交互に連続しかつ好適には加熱導体長手方向ＨＬで等間隔もしくは同じ延在長さで配置されており、これにより、両列Ｒ１，Ｒ２のそれぞれにおいて、第１の成形部６０１もしくは第２の成形部６０２のそれぞれ１つの波形構造が生じ、ひいては特に加熱導体偏平面４２，４４の波形構造も生じる。例えば、これらの波形構造は、実質的に正弦波の延在に相当する。
【0042】
図４および図５には、さらに、両列Ｒ１，Ｒ２において、第１もしくは第２の成形部６０１，６０２が、加熱導体長手方向ＨＬで実質的に互いにずらされて配置されていないことを示している。これは、加熱導体幅方向ＨＢで、第１の列Ｒ１のそれぞれ第１の成形部６０１の側方に、同じ方向Ｏ１に向けられた、第２の列Ｒ２の第１の成形部６０１も位置していることを意味している。相応に、加熱導体幅方向ＨＢで、第１の列Ｒ１のそれぞれ第２の成形部６０２には、第２の列Ｒ２の第２の成形部６０２が続いている。
【0043】
加熱導体幅方向ＨＢで変化する成形部高さＨＡを有する、それぞれ縁部領域に位置する成形部６０を備えた加熱導体１６を提供することにより、加熱導体１６は補強され、これにより、付加的な材料使用なしに、励振の危険は回避される。同時に、成形部６０は、流れガイドエレメントを形成しており、この流れガイドエレメントは、一方では加熱導体の平坦な構成に関して、排ガスとの熱的な相互作用のための拡大された表面積を提供し、他方では加熱導体１６の表面の領域において、排ガスと加熱導体１６との熱的な相互作用を強化させるために貢献する渦流を形成することができる。
【0044】
図２および図３により明らかであるように、加熱導体１６もしくは加熱導体メアンダ領域４６，４８において、このような成形部６０は、実質的に、メアンダ長手方向区分５２の領域にのみ設けられており、メアンダ接続区分５４にはこのような成形部６０は設けられていない。これにより、偏平材料３６をメアンダ状の構造に曲げ加工する工程は容易になり、成形部６０を形成すべき領域において、曲げ加工の際に、規定されていない曲げ状態が生じる危険が回避される。
【0045】
図２および図３によりさらに、加熱導体１６を、支持体エレメント２６のスリーブ３０に接続すべきところで、メアンダ長手方向区分において、加熱導体幅方向ＨＢで連続した膨張部６３が形成されていることが判り、この膨張部には、スリーブ３０の外表面が面状に接することができ、これにより、特に材料接続による安定した接続を形成することができる。加熱導体幅方向ＨＢで実質的に一定の、加熱導体厚さ方向ＨＤにおける膨張部高さで延在するこのような膨張部６３の領域でも、同様に、加熱導体１６とスリーブ３０との間の接続の構造的な強度を損なう成形部は形成されない。
【0046】
加熱導体１６は、特に成形部６０の構成および位置決めに関して異なるように形成されてよいことを指摘しておく。したがって、例えば第１の列Ｒ１の各第１の成形部６０１に、加熱導体幅方向ＨＢで、列Ｒ２の成形部６０２が続くように、両列Ｒ１，Ｒ２において、成形部６０が互いに加熱導体長手方向ＨＬでずらされて位置していてよい。また、成形部６０は、加熱導体長手方向ＨＬで変化する延在長さを有していてもよい。別の代替的な構成では、加熱導体長手方向ＨＬで、複数のドーム状もしくはアーチ状の成形部が連続して形成されるように、このような成形部６０が中央領域６２に形成されていてもよい。
【0047】
さらに、加熱導体１６は、図示したメアンダ状の構造とは異なり、別の延在、例えば、排ガスヒータ長手方向軸線Ｌを中心とした螺旋状の延在を有していてもよい。基本的には、排ガスヒータ１４が、排ガスヒータ長手方向軸線Ｌの方向で連続して配置されたこのような複数の加熱導体１６を有することができることを指摘しておく。
【0048】
所望の形状に曲げられる比較的薄い帯状の金属材料を偏平材料として使用する場合、すなわち、加熱導体幅方向での幅が、加熱導体厚さ方向での厚さよりも著しく大きい、例えば幅が、厚さの少なくとも５～８０倍である材料が使用される場合、加熱導体の上述した構造により、構造的に簡単に実現される、剛性の構造が得られるが、例えば、薄いプレート状の金属材料から切り離すことによっても加熱導体を形成することができる。薄い金属プレートからの切り離しにより、規定された構造、例えば上述した加熱導体メアンダ領域をもって製造された加熱導体は、この場合、加熱導体厚さ方向で、プレート状の金属材料の厚さに相当する延在長さを有していて、かつこの厚さに直交する、切り離しの際の形状付与により生じる延在長さを加熱導体幅方向で有している。このような加熱導体は、支持体アセンブリにおいて、その加熱導体幅面が、上流の方向もしくは下流の方向に、すなわち、排ガスヒータ長手方向に対して実質的に直交するように方向付けられ、他方で、加熱導体偏平面は、排ガスヒータ長手方向に向けられるように位置決めされている。薄い金属プレートからの切り離しにより形成されるこのような加熱導体においても、加熱導体の変形加工により成形部を形成することができ、この場合、この変形加工は、例えば、金属プレートからの加熱導体の切り離しが打抜きにより実施されると同時に行われる。
【0049】
図６は、偏平材料３６により構成されたこのような加熱導体１６のさらなる代替的な構成を示している。図６に示された構成例では、加熱導体１６は、多層に、特に２層に形成されている。このような構成は、偏平材料３６を、基本的に、完成した加熱導体１６の２倍の幅に相当する、加熱導体幅方向ＨＢの延在長さを有するように提供することにより達成される。この場合、中央領域において偏平材料３６は、屈曲されもしくは曲げられ、これにより、例えば上流の方向に向けられる第２の偏平面４４に曲げ領域６４が形成され、この曲げ領域では、加熱導体１６の２つの層６６，６８が互いに一体的につながっている。層６６は、加熱導体１６において第１の加熱導体幅面３８を提供し、他方の層６８は、第２の加熱導体幅面４０を提供する。
【0050】
加熱導体１６がこのように多層に構成されている場合も、加熱導体の構成に偏平材料３６を使用しているにもかかわらず、励振の発生を実質的に排除する比較的高い剛性が達成される。このためには特に、両層６６，６８が、加熱導体１６の一体の構成部分を提供する曲げ領域６４によって互いに結合されていることも貢献している。
【0051】
代替的な構成では、両層６６，６８は、分離された構成部分として提供されてもよく、これらの構成部分は、材料接続、例えば、ろう接または溶接または接着によって、かつ／または形状接続、例えば折り畳みによって、互いに結合されてよい。
【0052】
【0053】
成形部高さが加熱導体幅方向で変化する成形部を備えた加熱導体の上述した構造により、かつ／または多層構造により、励振の発生を阻止するための高い剛性が得られるだけでなく、熱的に誘発される長さ変化により生じる変形に対する高い強度も得られる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【手続補正書】
【提出日】2024-02-16
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
内燃機関の排ガス装置のための排ガスヒータ用の加熱導体であって、前記加熱導体（１６）は、加熱導体長手方向（ＢＬ）で細長い偏平材料（３６）から形成されていて、前記偏平材料は、加熱導体厚さ方向（ＨＤ）で互いに反対側に位置する加熱導体幅面（３８，４０）と、加熱導体幅方向（ＨＢ）で互いに反対側に位置する加熱導体偏平面（４０，４２）とを有している、加熱導体において、
前記加熱導体（１６）には、前記加熱導体長手方向（ＨＬ）で互いに連続する、かつ／または前記加熱導体幅方向（ＨＢ）で互いに連続する、実質的に前記加熱導体厚さ方向（ＨＤ）に向けられた複数の成形部（６０）が設けられており、前記成形部は、前記加熱導体幅方向（ＨＢ）で変化する成形部高さ（ＨＡ）を有していることを特徴とする、加熱導体。
前記加熱導体（１６）には、前記加熱導体長手方向（ＨＬ）で互いに連続する、かつ／または前記加熱導体幅方向（ＨＢ）で互いに連続する、実質的に前記加熱導体厚さ方向（ＨＤ）に向けられた複数の成形部（６０）が設けられており、前記成形部は、前記加熱導体幅方向（ＨＢ）で変化する成形部高さ（ＨＡ）を有していることを特徴とする、加熱導体。
【請求項2】
前記加熱導体長手方向（ＨＬ）で、好ましくは実質的に互いに等間隔を置いて連続する成形部（６０）の少なくとも１つの列（Ｒ１，Ｒ２）は、加熱導体幅中心（Ｍ）から、両前記加熱導体偏平面（４２，４４）のうちの一方の加熱導体偏平面（４２，４４）に向かう方向で増大する成形部高さ（ＨＡ）を有している、請求項１記載の加熱導体。
【請求項3】
前記成形部は、前記加熱導体偏平面（４２，４４）の領域で、最大の成形部高さ（ＨＡ）を有している、請求項２記載の加熱導体。
【請求項4】
前記加熱導体長手方向（ＨＬ）で互いに連続する成形部（６０）の２つの列（Ｒ１，Ｒ２）は、前記加熱導体幅中心（Ｍ）から、前記両加熱導体偏平面（４２，４４）のうちのそれぞれ１つの加熱導体偏平面（４２，４４）に向かう方向で増大する成形部高さ（ＨＡ）を有しており、両前記列（Ｒ１，Ｒ２）のうちの第１の列（Ｒ１）では、前記加熱導体長手方向（ＨＬ）で互いに連続する前記成形部（６０）が、前記両加熱導体偏平面（４２，４４）のうちの第１の加熱導体偏平面（４２）に向かう方向で増大する成形部高さ（ＨＡ）を有しており、前記両列（Ｒ１，Ｒ２）のうちの第２の列（Ｒ２）では、前記加熱導体長手方向（ＨＬ）で互いに連続する前記成形部（６０）が、前記両加熱導体偏平面（４２，４４）のうちの第２の加熱導体偏平面（４４）に向かう方向で増大する成形部高さ（ＨＡ）を有している、請求項２記載の加熱導体。
【請求項5】
前記第１の列（Ｒ１）の前記成形部（６０）は、前記第２の列（Ｒ１）の前記成形部（６０）に関して、前記加熱導体長手方向（ＨＬ）でずらされていない、請求項４記載の加熱導体。
【請求項6】
前記第１の列（Ｒ１）の前記成形部（６０）は、前記第２の列（Ｒ２）の前記成形部（６０）に関して、前記加熱導体長手方向（ＨＬ）でずらされている、請求項４記載の加熱導体。
【請求項7】
前記成形部は、前記加熱導体幅中心の領域で、最大の成形部高さを有している、請求項２記載の加熱導体。
【請求項8】
前記成形部（６０）は、前記加熱導体厚さ方向（ＨＤ）における第１の方向（Ｏ１）に向けられた少なくとも１つの第１の成形部（６０１）と、前記加熱導体厚さ方向（ＨＤ）における、前記第１の方向（Ｏ１）とは実質的に逆方向の第２の方向（Ｏ２）に向けられた少なくとも１つの第２の成形部（６０２）とを含む、請求項１記載の加熱導体。
【請求項9】
少なくとも２つの成形部（６０）が互いに連続している場合には、前記成形部（６０）のうちの一方が第１の成形部（６０１）であって、他方が第２の成形部（６０２）であって、好ましくは、第１の成形部（６０１）と第２の成形部（６０２）とは交互に互いに連続している、請求項８記載の加熱導体。
【請求項10】
互いに連続する前記成形部（６０）は、波形の、好ましくは正弦波状の成形部パターンを形成する、請求項１記載の加熱導体。
【請求項11】
前記加熱導体（１６）は、前記加熱導体厚さ方向（ＨＤ）で互いに連続する、好ましくは互いに接触する複数の加熱導体層（６６，６８）を含んでいる、請求項１記載の加熱導体。
【請求項12】
少なくとも２つの加熱導体層（６６，６８）が、加熱導体偏平面（４４）に形成される曲げ領域（６４）で互いに接続されている、請求項１１記載の加熱導体。
【請求項13】
前記加熱導体（１６）は、メアンダ状の構造を有しており、前記メアンダ状の構造は、好ましくは互いに実質的に平行にかつ／または実質的に直線的に延在する複数の隣接するメアンダ長手方向区分（５２）と、互いに連続するメアンダ長手方向区分（５２）を互いに接続させる円弧状のメアンダ接続区分（５４）とを有している、請求項１記載の加熱導体。
【請求項14】
少なくとも１つのメアンダ接続区分（５４）には、好ましくは各メアンダ接続区分（５４）には、成形部（６０）が設けられていない、請求項１３記載の加熱導体。
【請求項15】
少なくとも１つの前記加熱導体（１６）は、少なくとも２つの加熱導体メアンダ領域（４６，４８）を含んでおり、前記少なくとも２つの加熱導体メアンダ領域（４６，４８）のうちの第１の加熱導体メアンダ領域（４８）は、前記少なくとも１つの加熱導体（１６）を電圧源に接続するための接続領域（５５’）を提供し、前記少なくとも２つの加熱導体メアンダ領域（４６，４８）のうちの第２の加熱導体メアンダ領域（４８’）は、前記少なくとも１つの加熱導体（１６）を前記電圧源に接続するための別の接続領域（５５’’）を提供する、請求項１３記載の加熱導体。
【請求項16】
すべての加熱導体メアンダ領域（４６，４８）が、唯１つの加熱導体材料片によって形成されており、または少なくとも２つの加熱導体メアンダ領域（４６，４８）が、別個の加熱導体材料片（５０）によって形成されており、好ましくは、別個の加熱導体材料片（５０）によって形成された少なくとも２つの、好ましくはすべての加熱導体メアンダ領域（４６，４８）は、互いに実質的に同じ形状に形成されている、請求項１５記載の加熱導体。
【請求項17】
内燃機関の排ガス装置のための排ガスヒータであって、実質的に排ガスヒータ長手方向軸線（Ｌ）の方向で排ガスが貫流可能な支持体アセンブリ（２２）と、前記支持体アセンブリ（２２）に支持される、請求項１記載の少なくとも１つの加熱導体（１６）とを含む、排ガスヒータ。
【請求項18】
前記少なくとも１つの加熱導体（１６）は、その加熱導体幅面（３８，４０）で、実質的に前記排ガスヒータ長手方向軸線（Ｌ）の方向に延在するように配置されていて、その加熱導体偏平面（４２，４４）で、前記排ガスヒータ長手方向軸線（Ｌ）に対して実質的に直交する方向に延在するように配置されている、請求項１７記載の排ガスヒータ。
【請求項19】
前記支持体アセンブリ（２２）は、支持体ケーシング（２０）を含み、前記支持体ケーシングは、前記少なくとも１つの加熱導体（１６）の一方の軸方向側に配置された、前記排ガスヒータ長手方向軸線（Ｌ）に対して実質的に横方向に延在するケーシング底面（３４）を有しており、前記ケーシング底面（３４）には、複数の貫流開口（３２）が設けられており、前記少なくとも１つの加熱導体（１６）は、複数の支持体エレメント（２６）によって、前記ケーシング底面（２４）に支持されている、請求項１７記載の排ガスヒータ。
【請求項20】
前記支持体ケーシング（２０）は、前記ケーシング底面（２４）に半径方向外側で接続する周壁（３４）を有しており、好ましくは、前記支持体ケーシング（２０）は前記ケーシング底面（３４）と前記周壁（３４）とによってポット状に形成されており、かつ／または前記少なくとも１つの加熱導体（１６）は、その他方の軸方向側で、前記支持体アセンブリ（２２）によって実質的にカバーされていない、請求項１９記載の排ガスヒータ。
【請求項21】
内燃機関のための排ガス装置であって、少なくとも１つの排ガス処理ユニット（１８）、好ましくは触媒および／またはパティキュレートフィルタと、排ガス主流方向（Ａ）で、前記少なくとも１つの排ガス処理ユニット（１８）の上流にある、請求項１７から２０までのいずれか１項記載の少なくとも１つの排ガスヒータ（１４）とを含む、排ガス装置。
【外国語明細書】