特許 7469347 排ガスヒータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-08

(45)【発行日】2024-04-16

(54)【発明の名称】排ガスヒータ

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/20 20060101AFI20240409BHJP

   H05B 3/10 20060101ALI20240409BHJP

【ＦＩ】

F01N3/20 K

H05B3/10 A

【請求項の数】 24

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2022039270

(22)【出願日】2022-03-14

(65)【公開番号】P2022141611

(43)【公開日】2022-09-29

【審査請求日】2022-03-14

(31)【優先権主張番号】10 2021 106 168.7

(32)【優先日】2021-03-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(31)【優先権主張番号】10 2021 109 568.9

(32)【優先日】2021-04-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(73)【特許権者】

【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】ファティ ウイサル

(72)【発明者】

【氏名】ザンドラ ヘッケル

(72)【発明者】

【氏名】ディートマー クシェル

【審査官】増岡 亘

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１６－５０３８５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－３７３８６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６１－８０７８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２２－４５３５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２２－１２３８３３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０１Ｎ ３／２０

Ｈ０５Ｂ ３／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関の排ガス装置用の排ガスヒータであって、支持体ユニット（１６）と、該支持体ユニット（１６）に支持され、少なくとも１つの通電式の加熱導体（６６，６８）を備えた、排ガスが排ガス主流動方向（Ｈ）に通流可能な加熱導体ユニット（１４）とを有しており、前記少なくとも１つの加熱導体（６６，６８）は、金属平形材料から分断されて提供されている、排ガスヒータにおいて、
前記加熱導体ユニット（１４）は、前記排ガス主流動方向（Ｈ）に連続して配置された少なくとも２つの加熱導体（６６，６８）を有しており、
少なくとも２つの加熱導体（６６，６８）は、前記排ガス主流動方向（Ｈ）に対して横方向では互いに合致していない、
排ガスヒータ。

【請求項2】

前記支持体ユニット（１６）は、排ガスヒータ中心軸線（Ａ）に対して半径方向外側に位置する、排ガス案内ケーシング（１０）に固定するように形成された固定領域（３８）を備えた少なくとも２つの支持体部材（１８，２０）を有しており、前記固定領域（３８）は、前記加熱導体ユニット（１４）の少なくとも１つの加熱導体（６６，６８）の半径方向外側に位置する導体領域（１２０）と、少なくとも１つの周方向領域において少なくとも部分的に、半径方向では重なっていない、請求項１記載の排ガスヒータ。

【請求項3】

前記加熱導体ユニット（１４）の少なくとも１つの加熱導体（６６，６８）は、少なくとも部分的に渦巻き状に延びるように形成されており、
または／かつ
前記加熱導体ユニット（１４）の少なくとも１つの加熱導体（６６，６８）は、少なくとも１つの蛇行渦巻きエリア（７０，７２，７４，７６，７８，８０）を有しており、各蛇行渦巻きエリア（７０，７２，７４，７６，７８，８０）は、排ガスヒータ中心軸線（Ａ）に対して半径方向に連続して配置された、実質的に周方向に延在する複数の蛇行渦巻き部分（８２，８４，８６，８８，９０）を有しており、少なくとも１つの蛇行渦巻き部分（８２，８４，８６，８８，９０）は、第１の周方向端部において、半径方向においてより内側に配置された蛇行渦巻き部分（８４，８６，８８，９０）に接続しているまたは／かつ第２の周方向端部において、半径方向においてさらに外側に配置された蛇行渦巻き部分（８２，８４，８６，８８）に接続している、請求項１または２記載の排ガスヒータ。

【請求項4】

前記加熱導体ユニット（１４）の全ての加熱導体（６６，６８）は、少なくとも部分的に渦巻き状に延びるように形成されており、全ての加熱導体（６６，６８）は、周方向に連続する複数の蛇行渦巻きエリア（７０，７２，７４，７６，７８，８０）を有しており、各蛇行渦巻きエリア（７０，７２，７４，７６，７８，８０）は、排ガスヒータ中心軸線（Ａ）に対して半径方向に連続して配置された、実質的に周方向に延在する複数の蛇行渦巻き部分（８２，８４，８６，８８，９０）を有しており、複数の蛇行渦巻き部分（８２，８４，８６，８８，９０）は、第１の周方向端部において、半径方向においてより内側に配置された蛇行渦巻き部分（８４，８６，８８，９０）に接続しているまたは／かつ第２の周方向端部において、半径方向においてさらに外側に配置された蛇行渦巻き部分（８２，８４，８６，８８）に接続している、請求項３記載の排ガスヒータ。

【請求項5】

前記少なくとも２つの加熱導体（６６，６８）は、互いに電気的に直列に接続されているまたは／かつ前記少なくとも２つの加熱導体は、互いに電気的に並列に接続されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の排ガスヒータ。

【請求項6】

前記少なくとも２つの加熱導体（６６，６８）の第１の加熱導体（６６）において、１つの蛇行渦巻きエリア（７０）の半径方向外側の蛇行渦巻き部分（８２）が、前記第１の加熱導体（６６）の第１の接続領域（９２）を提供すると共に、別の蛇行渦巻きエリア（８０）の半径方向外側の蛇行渦巻き部分（８２）が、前記第１の加熱導体（６６）の第２の接続領域（９４）を提供しており、
前記少なくとも２つの加熱導体（６６，６８）の第２の加熱導体（６８）において、１つの蛇行渦巻きエリア（７０）の半径方向外側の蛇行渦巻き部分（８２）が、前記第２の加熱導体（６８）の第１の接続領域（９６）を提供すると共に、別の蛇行渦巻きエリア（８０）の半径方向外側の蛇行渦巻き部分（８２）が、前記第２の加熱導体（６８）の第２の接続領域（９８）を提供しており、
前記第１の加熱導体（６６）および前記第２の加熱導体（６８）ではそれぞれ、前記第１の接続領域（９２，９６）と前記第２の接続領域（９４，９８）のうちの少なくとも１つの接続領域が、前記加熱導体ユニット（１４）を電圧源に接続する電圧源接続領域を提供しておりまたは／かつ前記第１の加熱導体（６６）および前記第２の加熱導体（６８）ではそれぞれ、前記第１の接続領域（９２，９６）と前記第２の接続領域（９４，９８）のうちの一方の接続領域が、前記第１の加熱導体（６６）と前記第２の加熱導体（６８）とを電気的に直列に接続する結合・接続領域を提供している、請求項３を引用する請求項５記載の排ガスヒータ。

【請求項7】

前記加熱導体ユニット（１４）の、前記排ガス主流動方向（Ｈ）に連続する前記加熱導体（６６，６８）は、前記支持体ユニット（１６）の支持体部材（１８，２０）の間に支持されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の排ガスヒータ。

【請求項8】

少なくとも１つの蛇行渦巻きエリア（７０，７２，７４，７６，７８，８０）において、１つの前記加熱導体（６６，６８）の少なくとも１つの蛇行渦巻き部分（８２，８４，８６，８８，９０）が、前記排ガス主流動方向（Ｈ）に続く、別の前記加熱導体（６６，６８）の蛇行渦巻き部分（８２，８４，８６，８８，９０）と、前記排ガス主流動方向（Ｈ）に対して横方向では合致していない、請求項３を引用する請求項７記載の排ガスヒータ。

【請求項9】

全ての蛇行渦巻きエリア（７０，７２，７４，７６，７８，８０）において、１つの前記加熱導体（６６，６８）の複数の蛇行渦巻き部分（８２，８４，８６，８８，９０）が、前記排ガス主流動方向（Ｈ）に続く、別の前記加熱導体（６６，６８）の蛇行渦巻き部分（８２，８４，８６，８８，９０）と、前記排ガス主流動方向（Ｈ）に対して横方向では合致していない、請求項８記載の排ガスヒータ。

【請求項10】

前記少なくとも２つの加熱導体（６６，６８）が、少なくとも１つの支柱部材（１３０；１３０’）を介して、互いに対して支持されている、請求項１から９までのいずれか１項記載の排ガスヒータ。

【請求項11】

前記少なくとも２つの加熱導体（６６，６８）が、複数の支柱部材（１３０；１３０’）を介して、互いに対して支持されている、請求項１０記載の排ガスヒータ。

【請求項12】

少なくとも１つの前記支柱部材（１３０；１３０’）は、２つの前記加熱導体（６６，６８）の蛇行渦巻き部分（８２，８４，８６，８８，９０）の間に延在している、請求項３を引用する請求項１０または１１記載の排ガスヒータ。

【請求項13】

全ての前記支柱部材（１３０；１３０’）は、２つの前記加熱導体（６６，６８）の蛇行渦巻き部分（８２，８４，８６，８８，９０）の間に延在している、請求項１２記載の排ガスヒータ。

【請求項14】

前記少なくとも１つの支持体部材（１８，２０）は、周方向に相互に間隔をあけて配置されかつ半径方向外側にそれぞれ前記固定領域（３８）の固定部分（４０，４２，４４，４６，４８，５０）を提供する複数の支持体アーム（２４，２６，２８，３０，３２，３４，３６）を有している、請求項２を引用する請求項３から１３までのいずれか１項記載の排ガスヒータ。

【請求項15】

周方向に連続する少なくとも２つの前記支持体アーム（２４，２６，２８，３０，３２，３４，３６）の前記固定部分（４０，４２，４４，４６，４８，５０）は、周方向では互いに結合されてはいない、請求項１４記載の排ガスヒータ。

【請求項16】

周方向に連続する全ての前記支持体アーム（２４，２６，２８，３０，３２，３４，３６）の前記固定部分（４０，４２，４４，４６，４８，５０）は、周方向では互いに結合されてはいない、請求項１５記載の排ガスヒータ。

【請求項17】

周方向に連続する少なくとも２つの前記支持体アーム（２４，２６，２８，３０，３２，３４，３６）の前記固定部分（４０，４２，４４，４６，４８，５０）は、周方向において固定縁部（５４，５６，５８，６０，６２，６４）を介して互いに結合されている、請求項１４または１５記載の排ガスヒータ。

【請求項18】

周方向に連続する全ての前記支持体アーム（２４，２６，２８，３０，３２，３４，３６）の前記固定部分（４０，４２，４４，４６，４８，５０）は、周方向において固定縁部（５４，５６，５８，６０，６２，６４）を介して互いに結合されている、請求項１４記載の排ガスヒータ。

【請求項19】

前記少なくとも１つの支持体部材（１８，２０）の前記支持体アーム（２４，２６，２８，３０，３２，３４，３６）は、前記少なくとも１つの支持体部材（１８，２０）の中央領域（２２）から半径方向外側に向かって延びており、または／かつ
少なくとも、前記少なくとも１つの支持体部材（１８，２０）の前記支持体アーム（２４，２６，２８，３０，３２，３４，３６）の一部または／および前記少なくとも１つの支持体部材（１８，２０）の中央領域（２２）に、前記少なくとも１つの支持体部材（１８，２０）と前記加熱導体ユニット（１４）とを固く結合するための少なくとも１つの結合成形部（１０６）が設けられている、請求項１４から１８までのいずれか１項記載の排ガスヒータ。

【請求項20】

少なくとも前記加熱導体（６６，６８）は、前記支持体アーム（２４，２６，２８，３０，３２，３４，３６）により覆われる領域内に、前記支持体アーム（２４，２６，２８，３０，３２，３４，３６）により覆われていない領域におけるよりも大きな導体横断面を有している、請求項１４から１９までのいずれか１項記載の排ガスヒータ。

【請求項21】

上流側の支持体部材（１８）と下流側の支持体部材（２０）とが設けられており、前記加熱導体ユニット（１４）は、前記排ガス主流動方向（Ｈ）において前記上流側の支持体部材（１８）と前記下流側の支持体部材（２０）との間に配置されている、請求項１４から２０までのいずれか１項記載の排ガスヒータ。

【請求項22】

少なくとも１つの支持体部材（１８）は、前記加熱導体ユニット（１４）の少なくとも１つの電圧源接続領域を、直接的な排ガス流入に対して実質的に遮蔽している、請求項１４から２１までのいずれか１項記載の排ガスヒータ。

【請求項23】

排ガス案内ケーシング（１０）に支持された、請求項１から２２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（１２）を有する、内燃機関の排ガス装置用の排ガスヒータユニット。

【請求項24】

排ガス案内ケーシング（１０）内に配置された、請求項１から２２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（１２）と、該排ガスヒータ（１２）の下流側の少なくとも１つの排ガス処理ユニット（１２８）とを有する、内燃機関用の排ガス装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃機関の排ガス装置用の排ガスヒータであって、支持体ユニットと、支持体ユニットに支持され、少なくとも１つの通電式の加熱導体を備えた、排ガスが排ガス主流動方向に通流可能な加熱導体ユニットとを有しており、少なくとも１つの加熱導体は、金属平形材料から分断されて提供されている、排ガスヒータに関する。

【0002】

このような排ガスヒータは、後から公開された独国特許出願第１０２０２０１２３３７６号明細書から公知である。２つの支持体部材の間に支持される加熱導体を金属平形材料から分断して、例えばこのような加熱導体を金属平形材料の板状の素材から切断してまたは打ち抜いて提供することにより、このような、ほぼ任意の比較的複雑な延在部および特に変化する横断面ひいては局所的に変化する抵抗をも有する加熱導体を提供すること、ひいてはこの加熱導体を、排ガス装置の排ガス案内ケーシング内の流動条件に適合させることが可能になる。

【0003】

本発明の課題は、通流する排ガスに熱を伝達する際の効率が高められた、内燃機関の排ガス装置用の排ガスヒータを設けることである。

【0004】

本発明に基づきこの課題は、内燃機関の排ガス装置用の排ガスヒータであって、支持体ユニットと、支持体ユニットに支持され、少なくとも１つの通電式の加熱導体を備えた、排ガスが排ガス主流動方向に通流可能な加熱導体ユニットとを有しており、少なくとも１つの加熱導体は、金属平形材料から分断されて提供されている、排ガスヒータにおいて、
－加熱導体ユニットは、排ガス主流動方向に連続して配置された少なくとも２つの加熱導体を有しており、
または／かつ
－支持体ユニットは、排ガスヒータ中心軸線に対して半径方向外側に位置する、排ガス案内ケーシングに固定するように形成された固定領域を備えた少なくとも１つの支持体部材を有しており、固定領域は、加熱導体ユニットの少なくとも１つの加熱導体の半径方向外側に位置する導体領域と、少なくとも１つの、好適には複数の周方向領域において少なくとも部分的に、半径方向では重なっていない、
排ガスヒータにより解決される。

【0005】

複数の加熱導体を排ガス主流動方向に連続して設けることにより、排ガスヒータを通流する排ガスに熱を伝達することができる表面積が大幅に拡大され、この場合、加熱導体自体は金属平形材料から分断されることにより提供されているという事情に基づき、このような加熱導体を複数連続して配置することにより、このように構成された排ガスヒータの構成サイズが大幅に増大することはない。このような構成では、基本的に電気的な絶縁手段によっては包囲されない種々様々な加熱導体が、同じまたは異なる導電材料から構成されていてよいと共に、排ガス流の流れ案内に適切に影響を及ぼすように形成もしくは配置されていてよい。また、種々様々な加熱導体は、異なって形成されていてもよい、例えば異なって寸法設定されていてもよく、これにより、例えば排ガス案内ケーシングの漏斗状の構造に適合させることができる。

【0006】

支持体ユニットを、この支持体ユニットが１つの周方向領域または複数の周方向領域において、１つの加熱導体と少なくとも部分的に半径方向において重ならないように、つまり少なくとも部分的に、排ガスの流入もしくは環流に対して遮蔽しないように形成することにより、半径方向外側の領域においても、排ガスと加熱導体との間に熱交換作用を提供する手段が提供され、その結果、この手段によっても構成サイズを増大させること無しに、熱伝達に有効利用可能な加熱導体の表面積が拡大され得る。

【0007】

上述した２つの手段はそれぞれ、それ自体が前記のように構成された排ガスヒータの熱伝達特性の向上をもたらすものであり、したがって本発明の原理に基づき、排ガスヒータにおいて単独で実現されていてもよい。特に有利なのは、２つの手段が組み合わせられて排ガスヒータに設けられている場合である。

【0008】

排ガス案内ケーシングの、排ガスが通流可能な横断面において、排ガスとの熱交換作用を生ぜしめる加熱導体の最大限の表面積を達成するために、加熱導体ユニットの少なくとも１つ、好適には全ての加熱導体が、少なくとも部分的に渦巻き状に延びるように形成されている、ということを提案する。この場合、例えば、加熱導体ユニットの少なくとも１つ、好適には全ての加熱導体は、少なくとも１つの蛇行渦巻きエリア、好適には周方向に連続する複数の蛇行渦巻きエリアを有している、ということが想定されていてよく、この場合、各蛇行渦巻きエリアは、排ガスヒータ中心軸線に対して半径方向に連続して配置された、実質的に周方向に延在する複数の蛇行渦巻き部分を有しており、この場合、少なくとも１つ、好適には複数の蛇行渦巻き部分は、第１の周方向端部において、半径方向においてより内側に配置された蛇行渦巻き部分に接続しているまたは／かつ第２の周方向端部において、半径方向においてさらに外側に配置された蛇行渦巻き部分に接続している。

【0009】

排ガス主流動方向に連続して配置された少なくとも２つの加熱導体を備えた加熱導体ユニットの構成では、少なくとも２つの加熱導体は、互いに電気的に直列に接続されていてよいまたは／かつ少なくとも２つの加熱導体は、互いに電気的に並列に接続されていてよい。

【0010】

加熱導体と電圧源とをもしくは加熱導体同士を電気的に接続するためには、少なくとも２つの加熱導体の第１の加熱導体において、１つの蛇行渦巻きエリアの半径方向外側の蛇行渦巻き部分が、第１の加熱導体の第１の接続領域を提供すると共に、別の蛇行渦巻きエリアの半径方向外側の蛇行渦巻き部分が、第１の加熱導体の第２の接続領域を提供しており、少なくとも２つの加熱導体の第２の加熱導体において、１つの蛇行渦巻きエリアの半径方向外側の蛇行渦巻き部分が、第２の加熱導体の第１の接続領域を提供すると共に、別の蛇行渦巻きエリアの半径方向外側の蛇行渦巻き部分が、第２の加熱導体の第２の接続領域を提供しており、第１の加熱導体および第２の加熱導体ではそれぞれ、第１の接続領域と第２の接続領域のうちの少なくとも１つの接続領域が、加熱導体ユニットを電圧源に接続する電圧源接続領域を提供しておりまたは／かつ第１の加熱導体および第２の加熱導体ではそれぞれ、第１の接続領域と第２の接続領域のうちの一方の接続領域が、第１の加熱導体と第２の加熱導体とを電気的に直列に接続する結合・接続領域を提供している、ということを提案する。

【0011】

さらに、排ガスによる加熱導体の効率的な環流は、排ガス主流動方向に連続して配置された少なくとも２つの加熱導体を備えた加熱導体ユニットの構成において、少なくとも２つの加熱導体は、排ガス主流動方向に対して横方向では互いに合致していない、ということにより改良され得る。つまり、より下流側に配置された加熱導体は、より上流側に配置された加熱導体の流れの陰内に位置するもしくは完全に位置するのではなく、少なくとも部分的に、排ガス主流動方向に対して横方向において、より上流側に配置された加熱導体を越えて張り出しておりひいてはより上流側に配置された加熱導体により覆われていないと共に、ガスの流入に対して遮蔽されてもいない。この場合、加熱導体ユニットの、排ガス主流動方向に連続する加熱導体が、支持体ユニットの支持体部材の間に支持されていると、安定した配置に有利である。

【0012】

安定性の向上のために、排ガス主流動方向に連続して配置された少なくとも２つの加熱導体を備えた加熱導体ユニットの構成では、少なくとも２つの加熱導体が、少なくとも１つ、好適には複数の支柱部材を介して、互いに対して支持されていてよい。

【0013】

このためには少なくとも１つ、好適には全ての支柱部材が、２つの加熱導体の蛇行渦巻き部分の間に延在していてよい。

【0014】

特に、１つまたは複数の支柱部材を介して互いに対して支持された加熱導体を並列接続する場合には、熱伝達に利用可能な表面積の拡大にも寄与するこのような支柱部材は金属材料から構成されていてよく、加熱導体に、材料接続、例えば溶接またはろう接により結合されていてよい。

【0015】

１つまたは複数の蛇行渦巻きエリアを備えた加熱導体の構成では、排ガスの流入に対する完全な相互被覆が、少なくとも１つ、好適には全ての蛇行渦巻きエリアにおいて、１つの加熱導体の少なくとも１つ、好適には複数の蛇行渦巻き部分が、排ガス主流動方向に続く、別の加熱導体の蛇行渦巻き部分と、排ガス主流動方向に対して横方向では合致していないことにより回避され得る。

【0016】

加熱導体ユニットの少なくとも１つの加熱導体の半径方向外側に位置する導体領域と、少なくとも１つの周方向領域内で少なくとも部分的に半径方向では重ならない固定領域を備えた少なくとも１つの支持体部材の構成では、少なくとも１つの支持体部材は、周方向に相互に間隔をあけて配置されかつ半径方向外側にそれぞれ固定領域の固定部分を提供する複数の支持体アームを有していてよい。

【0017】

この場合、加熱導体の半径方向外側に位置する導体領域の、２つのこのような支持体アームの間に位置する範囲を、排ガスの流入に対して被覆しないもしくは完全には被覆しないようにするために、周方向に連続する少なくとも２つの支持体アーム、好適には周方向に連続する全ての支持体アームの固定部分の間に、周方向では結合部が一切存在しない、ということが想定されていてよい。

【0018】

択一的または追加的に、支持体アームに対する割当てにおいて、周方向に連続する少なくとも２つの支持体アーム、好適には周方向に連続する全ての支持体アームの固定部分は、周方向において固定縁部を介して互いに結合されている、ということが想定されていてよい。このような固定縁部は、半径方向外側において支持体部材の補強に寄与するにもかかわらず、この固定縁部を介して結合された２つの支持体アームの間の領域において半径方向外側に位置する導体領域を覆わないもしくは完全には覆わないように寸法設定されている。

【0019】

安定した構造を達成するために、少なくとも１つの支持体部材の支持体アームは、少なくとも１つの支持体部材の中央領域から半径方向外側に向かって延びており、または／かつ少なくとも１つの支持体部材の支持体アームの少なくとも一部または／および少なくとも１つの支持体部材の中央領域に、少なくとも１つの支持体部材と加熱導体ユニットとを固く結合するための少なくとも１つの結合成形部が設けられている、ということを提案する。

【0020】

半径方向外側の導体領域も支持体アームにより覆われざるを得ないということが不可避である領域において熱滞留の発生を回避するために、さらに、少なくとも加熱導体は、支持体アームにより覆われる領域内に、支持体アームにより覆われていない領域におけるよりも大きな導体横断面を有している、ということを提案する。覆われた領域において、加熱導体はより大きな横断面に基づき、より小さな抵抗を有しているため、そこに生じる熱も、より少なくなる。このような構造は、好適には加熱導体の半径方向外側の導体領域、特に少なくとも１つの蛇行渦巻きエリアにおける半径方向外側の蛇行渦巻き部分に設けられている。

【0021】

安定した構造はさらに、上流側の支持体部材と下流側の支持体部材とが設けられており、この場合、加熱導体ユニットが、排ガス主流動方向において上流側の支持体部材と下流側の支持体部材との間に配置されていることにより支援され得る。加熱導体ユニットは当然、例えば金属薄板材料からも構成される支持体部材に対して電気的に絶縁された状態に保たれている。

【0022】

１つの特に好適な構成では、少なくとも１つの支持体部材は、加熱導体ユニットの少なくとも１つの電圧源接続領域を、直接的な排ガス流入に対して実質的に遮蔽している、ということが想定されていてよい。排ガス案内ケーシングを貫通している接続部材に対する加熱導体ユニットの接続領域には一般に、排ガスとの熱交換作用を生ぜしめるように設けられた加熱導体ユニットの導体領域におけるよりも少ない熱が提供される。よって、この領域を排ガス通流に対して遮蔽することにより、この領域内を流れる排ガスが、別の領域内を流れる排ガスに比べ、あまり強力には加熱されない、ということが回避される。

【0023】

本発明はさらに、排ガス案内ケーシングに支持された、本発明に基づき構成された少なくとも１つの排ガスヒータを有する、内燃機関の排ガス装置用の排ガスヒータユニットに関する。

【0024】

本発明はさらに、排ガス案内ケーシング内に配置された、本発明に基づき構成された少なくとも１つの排ガスヒータと、排ガスヒータの下流側の少なくとも１つの排ガス処理ユニットとを有する、内燃機関用の排ガス装置に関する。

【0025】

以下に、添付の図面に基づき本発明を詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】排ガス主流動方向に見た、排ガス案内ケーシング内の排ガスヒータを示す図である。

【図2】図１に示した排ガスケーシング内の排ガスヒータの斜視図である。

【図3】排ガス案内ケーシング内に挿入された排ガスヒータの部分縦断面図である。

【図4】図１に示した排ガスヒータの支持体ユニットの支持体部材を示す図である。

【図5】図１に示した排ガスヒータの加熱導体ユニットの、より上流側に配置されるべき第１の加熱導体を示す図である。

【図6】図１に示した排ガスヒータの加熱導体ユニットの、より下流側に配置されるべき第２の加熱導体を示す図である。

【図7】図５および図６に示した加熱導体を組み合わせた状態で示す図である。

【図8】排ガス案内ケーシング内に配置された排ガスヒータの１つの択一的な構成を示す、図１に相応する図である。

【図9】図８に示した排ガス案内ケーシング内の排ガスヒータの斜視図である。

【図10】図８に示した排ガス案内ケーシング内の排ガスヒータの側面図である。

【図11】図８に示した排ガスヒータの部分縦断面図である。

【図12】図８に示した排ガスヒータの加熱導体ユニットの、より上流側に配置されるべき第１の加熱導体を示す図である。

【図13】図８に示した排ガスヒータの加熱導体ユニットの、より下流側に配置されるべき第２の加熱導体を示す図である。

【図14】図１２および図１３に示した加熱導体を組み合わせた状態で示す図である。

【図15】図８に示した排ガスヒータの支持体ユニットの上流側の支持体部材を示す図である。

【図16】図８に示した排ガスヒータの支持体ユニットの下流側の支持体部材を示す図である。

【図17】上流側の支持体部材の１つの択一的な構成を示す図である。

【図18】下流側の支持体部材の１つの択一的な構成を示す図である。

【図19】加熱導体ユニット用の絶縁部材を示す図である。

【図20】排ガス装置の原理図である。

【図21】２つの加熱導体の間に配置された支柱部材を示す図である。

【0027】

図１～図７には、少なくとも部分的に排ガスヒータ中心軸線Ａの方向に長く延在する、例えば管状の排ガス案内ケーシング１０内に挿入された排ガスヒータ１２の第１の構成形式が示されている。排ガスヒータ１２は、全体的に符号１４で表された加熱導体ユニットを有しており、加熱導体ユニット１４は、支持体ユニット１６により排ガス案内ケーシング１０に支持されている。

【0028】

支持体ユニット１６は、例えば金属薄板材料から成形された、互いに同じ構成の２つのディスク状の支持体部材１８，２０を有している。支持体部材１８，２０は、排ガスヒータ中心軸線Ａに対して実質的に横方向に延在する中央領域２２と、中央領域２２から半径方向外側に向かって延びる複数の支持体アーム２４，２６，２８，３０，３２，３４，３６とにより構成されている。支持体部材１８，２０の外周領域には、全体的に符号３８で表された固定領域が形成されており、固定領域３８でもって支持体部材１８，２０ひいては排ガスヒータ１２全体を排ガス案内ケーシング１０の内側表面に、例えば溶接により固定することができる。この固定領域３８において、両支持体部材１８，２０は軸線方向に曲げられている。

【0029】

各支持体アーム２４，２６，２８，３０，３２，３４，３６の領域に、固定領域３８は各１つの固定部分４０，４２，４４，４６，４８，５０，５２を有している。支持体アーム２４，２６，２８，３０，３２，３４，３６の各１つの半径方向外側の端部領域を形成する２つの固定部分４０，４２，４４，４６，４８，５０，５２の間にはそれぞれ、２つの隣り合う支持体アームの固定部分を結合する固定縁部５４，５６，５８，６０，６２，６４が形成されており、これにより、固定部分４０，４２，４４，４６，４８，５０，５２は、その間に延びており、隣り合う支持体アーム２４，２６，２８，３０，３２，３４，３６を互いに結合する固定縁部５４，５６，５８，６０，６２，６４と共に、周方向において実質的に連続した固定領域３８の構造を提供している。図４において上部に認められる固定縁部は、２つの支持体アーム２４，３６もしくは支持体アーム２４，３６の固定部分４０，５２の間にだけ延在していない。

【0030】

支持体アーム２４，２６，２８，３０，３２，３４，３６および固定領域３８の形状に基づき、排ガスヒータ１２を通流する排ガスの適切な流れ案内が達成される。特に支持体アーム２４，２６，２８，３０，３２，３４，３６により、直接的な流入に対して保護されるべき領域が覆われてよい。これは例えば、例えば温度検出用または排ガス組成検出用のセンサが配置された領域であり得る。実質的に環状に連続している固定領域３８により、半径方向外側の領域での、排ガスヒータ１２を含む排ガス案内ケーシングの比較的低温の内側表面に直接に沿った流動が阻止される。

【0031】

図５および図６には、加熱導体ユニット１４の上流側の第１の加熱導体６６ならびに下流側の第２の加熱導体６８が示されている。基本的に、電気絶縁材料により被覆されてはいない両加熱導体６６，６８はそれぞれ、金属平形材料からの分断により、例えば打抜きまたは例えばレーザカットまたはウォータジェットカット等の切断により提供されており、排ガス案内ケーシング１０の内周輪郭に適合された、図示の実施例では平らで丸い外周輪郭を有している。両加熱導体６６，６８はそれぞれ、周方向において連続する複数の蛇行渦巻きエリア７０，７２，７４，７６，７８，８０を備えて構成されており、この場合、各蛇行渦巻きエリア７０，７２，７４，７６，７８，８０内には、互いに実質的に半径方向において段付けられた蛇行渦巻き部分８２，８４，８６，８８，９０が設けられており、蛇行渦巻き部分８２，８４，８６，８８，９０は、ほぼ周方向に延びるように形成されている。蛇行渦巻き部分８４，８６，８８，９０は、その周方向端部領域の一方においてそれぞれ、さらに半径方向外側に配置された蛇行渦巻き部分８２，８４，８６，８８に結合されている。他方の周方向端部領域において蛇行渦巻き部分８２，８４，８６，８８はそれぞれ、さらに半径方向内側に位置する蛇行渦巻き部分８４，８６，８８，９０に結合されている。蛇行渦巻きエリア７２，７４，７６，７８の半径方向外側の各蛇行渦巻き部分８２は、すぐ隣の蛇行渦巻きエリア同士を互いに結合している。同様に、蛇行渦巻きエリア７０，７２，７４，７６，７８，８０の半径方向内側の蛇行渦巻き部分９０は、すぐ隣の蛇行渦巻きエリア同士を結合しており、これにより全体として、蛇行渦巻きエリア７０，７２，７４，７６，７８，８０の１つの直列電気回路が得られることになる。

【0032】

平形材料からの分断によるこのような加熱導体６６，６８の生産は、特に簡単かつ経済的に実施可能な方法で、加熱導体６６，６８の蛇行渦巻き部分の比較的複雑な構造を備えた加熱導体６６，６８を提供する可能性をもたらすにもかかわらず、基本的に、このような加熱導体６６，６８を得るには、例えば金属射出成形または焼結等の別の製造法も可能である。

【0033】

第１の加熱導体６６の蛇行渦巻きエリア７０，８０の半径方向外側の蛇行渦巻き部分８２は、第１の加熱導体６６の第１の接続領域９２もしくは第２の接続領域９４を提供する。同様に、第２の加熱導体６８の蛇行渦巻きエリア７０，８０の半径方向外側の蛇行渦巻き部分８２は、第２の加熱導体６８の第１の接続領域９６および第２の接続領域９８を提供する。加熱導体６６，６８は、その第１の接続領域９２，９６でもって各１つの電圧源接続領域を提供しており、電圧源接続領域でもって加熱導体は、例えば電気的に絶縁された状態で排ガス案内ケーシング１０を気密に貫通している接続部材１００，１０２を介して電圧源に接続され得る。両加熱導体６６，６８は、その第２の接続領域９４，９８でもって結合・接続領域を提供しており、結合・接続領域において両加熱導体６６，６８は、例えばリベットピン締結または溶接等により互いに導電結合されており、これによりこの実施例では、両加熱導体の電気的に直列の回路が生じている。接続領域９２，９４，９６，９８の範囲内に、加熱導体６６，６８もしくは半径方向外側に位置する各蛇行渦巻き部分８２は比較的大きな幅を有しており、これにより、局所的により小さな電気抵抗に基づき、排ガスの流入に対して遮蔽されたこれらの領域内での熱の発生を、自由に流入可能な領域に比べて減少させることができる。

【0034】

１つの択一的な構成では、各加熱導体６６，６８において第２の接続領域９４，９８が電圧源接続領域を提供してもよく、これにより、例えば両加熱導体６６，６８の両第１の接続領域９２，９６が、接続部材１００と、接続部材１００を介して電圧源とに接続され得る一方で、両加熱導体６６，６８の第２の接続領域９４，９８は互いに接続されていると共に接続部材１０２を介して電圧源に接続されていてよく、これにより、加熱導体６６，６８の電気的に並列の回路が生じている。特に両加熱導体６６，６８の並列回路が選択されると、加熱導体６６，６８が異なる排ガス温度に晒され、これにより加熱導体６６，６８の局所的に異なる電気抵抗が生じた場合に、加熱導体６６，６８の自己調整が達成される。

【0035】

排ガスヒータ中心軸線Ａひいては排ガス主流動方向Ｈの方向に連続して位置する加熱導体６６，６８に基づき、軸線方向においてコンパクトな構成サイズと共に、加熱されるべき排ガスとの熱交換作用を生ぜしめる比較的大きな表面積が達成される。この場合、より下流側に配置される第２の加熱導体６８が、より上流側に配置される第１の加熱導体６６の流れの陰内に完全に配置されてはいないようにするために、両加熱導体６６，６８は、互いに異なる構造もしくは延在部の、個々の蛇行渦巻き部分８２，８４，８６，８８を有している。このことは、図７に示す複合体により示されており、この複合体では、個々の蛇行渦巻きエリア７０，７２，７４，７６，７８，８０において両加熱導体６６，６８の特に蛇行渦巻き部分８４，８６，８８は互いに完全に合致して位置しているのではなく、半径方向に互いにずらされている、ということが認められ、これにより、より下流側に配置された第２の加熱導体６８は少なくとも部分的に、排ガス主流動方向Ｈに対して横方向において、より上流側に配置された第１の加熱導体６６を越えて張り出している。よって図７から看取されるように、両加熱導体６６，６８の一方によりカバーされていない横断面領域はほぼ存在しないため、両加熱導体６６，６８の通流時に生じる渦動もしくは乱流を考慮しても、排ガス流の極めて効率的で均一な加熱が達成されることになる。

【0036】

さらにこのユニットは、固定領域３８により半径方向において実質的に完全に包囲されるように係合されておりかつ両支持体部材１８，２０の固定領域３８に対する電気絶縁部を提供するためにＵ字形の絶縁材料１０４により包囲された半径方向外側の各蛇行渦巻き部分８２が、互いに実質的に整合するようになっていてよい。両加熱導体６６，６８の半径方向内側の蛇行渦巻き部分９０も、互いに整合して位置していてよい。

【0037】

両支持体部材１８，２０と、これらの間に配置された両加熱導体６６，６８との固い結合を生ぜしめるために、いくつかの支持体アームの領域には、つまり支持体アーム２６，３０，３４の領域には、それぞれ１つまたは２つの結合開口１０８を備えた結合成形部１０６が設けられている。これらの結合開口１０８を通り、加熱導体６６，６８に設けられた対応する開口をも貫通する結合部材１１０、例えばねじピンまたはリベットピンが貫通案内され得、これにより、軸線方向での固い結合を達成することができる。中央領域２２にも、このような結合成形部１０６が設けられていてよい。図７に示した複合体において、支持体アーム２６，２８および３４ならびに中央領域２２にも設けられた結合成形部１０６は、例示的に示されたものである、ということに留意されたい。

【0038】

基本的に、加熱導体６６，６８は、加熱導体６６，６８が支持体部材１８，２０により被覆されひいては排ガス流入に対して遮蔽された領域内に、排ガス流入に対して実質的に遮蔽されていない領域におけるよりも大きな幅もしくは横断面を有していてよく、これにより、これらの領域内の局所的により小さな電気抵抗に基づき、遮蔽されていない領域におけるよりも少ない熱が生じることになる。実質的に遮蔽されていない領域には、例えば２ｍｍ×４ｍｍ～４ｍｍ×２ｍｍの範囲内の、蛇行渦巻き部分の横断面寸法が提供されていてよい。

【0039】

安定性をさらに高めるために、加熱導体６６，６８の間もしくは加熱導体６６，６８の異なる蛇行渦巻き部分の間には、図２１に例示する支柱部材１３０が複数配置されていてよい。これらの支柱部材１３０は、流動方向に連続して位置する加熱導体６６，６８の蛇行渦巻き部分の間に結合を生ぜしめることができるため、特に比較的薄い構成の蛇行渦巻き部分の場合には、これらの蛇行渦巻き部分が互いに支持されておりひいては振動励起に対しても保持されている。両加熱導体の並列回路の場合、支柱部材１３０は加熱導体６６，６８に、例えば材料接続、例えばろう接または溶接等により固く結合されていてよい、比較的簡単に製造されるべき金属部材であり得る。加熱導体６６，６８の並列回路に基づき、このような局所的な導電ブリッジは、特に両加熱導体がほぼ同じ形状を有している場合に加熱導体６６，６８の導電特性ひいては加熱特性にも実質的に影響を及ぼさない。択一的に、このような支柱部材１３０は、例えばセラミック材料または耐熱プラスチック材料等の非導電材料から構成されていてよく、加熱導体６６，６８に、例えば接着または係止等により結合されてよい。このような構成は、特に加熱導体６６，６８が互いに直列に接続されている場合に適している。

【0040】

このような支柱部材１３０により、両加熱導体６６，６８の安定した結合が達成され得るため、支持体部材１８，２０を、例えばより小数の支持体アームでもって、もしくは例えば図３に認められる結合部材１１０により両加熱導体６６，６８が支持体部材１８，２０に固定されている、より少数の固定領域でもって構成する可能性が生じる。これにより、加熱導体６６，６８の、排ガスを環流させるより大きな表面領域も解放されることになる。このような支柱部材の挿入により生ぜしめられる別の効果は、排ガスが環流可能なひいては熱伝達に利用可能な排ガスヒータ１２の表面積の拡大である。

【0041】

図２１には、このような支柱部材１３０もしくは１３０’の２つの異なる構成が示されている。図２１の左側に認められる支柱部材１３０はバー状に構成されており、この支柱部材１３０により結合された加熱導体６６，６８の蛇行渦巻き部分に対してほぼ直交して延びている。図２１の右側に示された支柱部材１３０’は、加熱導体６６，６８に固定された複数の固定脚部１３２を有しており、固定脚部１３２の間には、湾曲した結合部分１３４が延びている。各結合部分１３４により互いに結合された各固定脚部１３２のずれと、結合部分１３４の湾曲構造とに基づき、剛性の連結が回避され、かつ追加的に振動緩衝に寄与し得るもしくは加熱導体６６，６８の、互いに対する小さな動きを連結領域内でも可能にする弾性がもたらされる。

【0042】

両支持体部材１８，２０が互いにかつ両加熱導体６６，６８に結合された領域において電気的な短絡を回避するために、両加熱導体６６，６８のそれぞれと、加熱導体６６，６８にすぐ隣接する支持体部材１８もしくは２０との間ならびに両加熱導体６６，６８の間には、例えばディスク状の絶縁部材１１２が設けられている。このような絶縁部材１１２は図１９に示されておりかつ中心開口１１４を有しており、中心開口１１４を通り、各１つの結合部材１１０が貫通案内されていてよい。両加熱導体６６，６８が、支持体部材１８，２０の縁部領域３８に対して電気的な絶縁を提供するために全体がＵ字形の構造の絶縁材料１０４により包囲されて係合されている半径方向外側の領域にも、両加熱導体６６，６８、特に両加熱導体６６，６８の半径方向外側の蛇行渦巻き部分８２の間に、例えば全体的に環状の構造を有する絶縁材料１１６が配置されていてよい。

【0043】

図２では、支持体部材１８，２０の２つの支持体アーム２４，３６の間に固定縁部は形成されていないことにより、両加熱導体６６，６８が接続部材１００，１０２に例えば溶接またはろう接または形状接続により結合されている領域は露出していることが認められる。よって、排ガスヒータ１２を排ガス案内ケーシング１０内に挿入した場合に、第１の接続領域９２，９６への介入部を得る可能性が生じており、これにより、第１の接続領域９２，９６を、接続部材１００，１０２の、排ガス案内ケーシング１０の内部に係合している部分に導電式に固定することができるようになっている。この介入部は、両軸線方向面から、つまり両支持体部材１８，２０のところに生じているため、各第１の接続領域９２，９６は、対応する各接続部材１００もしくは１０２に確実に接続され得る。

【0044】

図１～図７に示した排ガスヒータ１２の構造により、軸線方向においてコンパクトな構成と同時に、排ガスヒータ１２を通流する排ガスを加熱する比較的大きな相互作用面が達成される。両加熱導体６６，６８の半径方向外側の領域、つまり特に個々の蛇行渦巻きエリア７０，７２，７４，７６，７８，８０の半径方向外側の蛇行渦巻き部分８２において、両加熱導体６６，６８は、支持体部材１８，２０の固定縁部３８により半径方向と周方向とにおいて実質的に完全に被覆されて係合されている。そこでの熱滞留の発生を回避するために、図５および図６において明確に看取されるように、これらの半径方向外側の蛇行渦巻き部分８２は、より半径方向内側に位置する、排ガスが環流可能な蛇行渦巻き部分８４，８６，８８，９０よりも大きな半径方向幅ひいてはより大きな横断面を備えかつこれに相応してより小さな電気抵抗を備えて構成されている。より小さな電気抵抗に基づき、周方向において実質的に一定の半径方向幅を有する半径方向外側の蛇行渦巻き部分８２にはより少ない熱が発生するため、これらの半径方向外側の蛇行渦巻き部分８２が絶縁材料１０４もしくは支持体部材１８，２０の固定縁部３８により実質的に完全に包囲されて係合されているもしくは被覆されている場合でも、熱滞留を招くことはない。

【0045】

排ガス主流動方向Ｈに連続して配置された加熱導体６６，６８は、排ガスとの熱交換作用の改良のためもしくは排ガス流に影響を及ぼすために、互いに異なって形成もしくは寸法設定されていてよいと共に、異なる材料から構成されていてよい。

【0046】

次に、図８～図１８を参照して排ガスヒータの変化実施形態を説明する。上述したコンポーネントもしくは構成群に、構成および機能に関して相応するコンポーネントもしくは構成群は、同じ符号で表されている。

【0047】

基本的な構造に関して、図８～図１８に示す排ガスヒータもしくはこの排ガスヒータにより構成された排ガス装置は、上で図１～図７を参照して説明した構造に相応する、ということに留意されたい。したがって、図８～図１８に示す排ガスヒータの実施形態の基本的な構成に関しては、先行実施形態を参照されたい。以下では主として、上述した実施形態に対して生じている相違点について説明する。

【0048】

図８～図１８に示す排ガスヒータ１２は、上述した排ガスヒータと、主として支持体ユニット１６の両支持体部材１８，２０の構成において相違している。この排ガスヒータ１２の上流側の支持体部材１８は、図１５に示されている。この排ガスヒータ１２の下流側の支持体部材２０は、図１６に示されている。明確に看取されるのは、図１５と図１６との比較において、排ガスヒータ１２のこの実施形態では、両支持体部材１８，２０が互いに異なるように形成されている、という点である。特に上流側の支持体部材１８は、この排ガスヒータ１２の両加熱導体６６，６８が接続部材１００，１０２に接続されている領域を、排ガスヒータ１２の上流側において排ガスの直接的な流入に対して実質的に遮蔽するようになっているのに対し、下流側の支持体部材２０では、中央領域２２から出発する支持体アーム２４，３６の間の半径方向外側に依然として切欠きが残されており、つまり固定領域３８が中断されており、固定部分４０，５２の間に固定縁部は設けられていない。このようにして、下流側からは依然として、両加熱導体６６，６８が接続部材１００，１０２に接続される領域への入口が得られる。

【0049】

上流側の支持体部材１８では、加熱導体６６，６８と接続部材１００，１０２との結合部を覆う領域内に、下流側の支持体部材２０の２つの支持体アーム２４，３６をまとめた単一の支持体アーム２４’が設けられており、単一の支持体アーム２４’は、比較的大きな周方向領域にわたり延在する固定部分４０’により、この領域内で周方向に連続する固定領域３８をも提供する。この領域における完全な遮蔽を回避するために、支持体アーム２４’には複数の、例えば寸法設定の異なる通流開口１１８が設けられている。

【0050】

上流側の支持体部材１８のこの構成の理由は、図１４に示すように、この領域では両加熱導体６６，６８が、その周方向端部に各１つの第１の接続領域９２もしくは９６を提供する蛇行渦巻き部分８２以外に蛇行渦巻きエリア７０，８０の蛇行渦巻き部分を一切有していない点にある。この領域を支持体アーム２４’で覆うことにより、排ガスヒータ１２に向かって流れるべき排ガスの大部分が、両加熱導体６６，６８との熱交換作用を生ぜしめること無しにこの開口領域を通流する、ということが防がれる。したがって、排ガスヒータ１２の下流側では、排ガスヒータ１２において加熱された排ガスの、全周にわたって分布するより均一な温度が達成される。

【0051】

図１５および図１６には特に図４との比較において、第２の実施形態の排ガスヒータ１２の支持体部材１８，２０では、支持体アーム２４’，２６，２８，３０，３２，３４の固定部分４０’，４２，４４，４６，４８，５０の間に延在する固定縁部５４，５６，５８，６０，６２，６４が大幅に小さな半径方向幅を有している、つまり半径方向内側に向かって延びる幅がより小さくなっていることが示されている。このことは、支持体アーム２４’，２６，２８，３０，３２，３４の間の領域において、支持体部材１８，２０は、支持体部材１８，２０の間に収容された加熱導体６６，６８を、それらの半径方向外側の各蛇行渦巻き部分８２において、半径方向内側に向かって覆うように係合しておらずひいては半径方向において実質的に被覆してはいない、ということにつながる。図８では、固定部分４０’，４２，４４，４６，４８，５０の間の周方向領域において、加熱導体６６，６８にそれぞれ半径方向外側の導体領域１２０を提供する半径方向外側の蛇行渦巻き部分８２は、排ガスの流入に対して遮蔽されていないことが明確に認められる。このことは、排ガスが環流可能な加熱導体６６，６８の範囲を拡大させひいては排ガスヒータ１２を通流する排ガスとのより効率的な熱交換作用につながる。

【0052】

加熱導体６６，６８の半径方向外側の領域でも、より半径方向内側に位置する領域とほぼ同じ加熱特性を達成するために、半径方向外側の蛇行渦巻き部分８２は支持体アーム２４’，２６，２８，３０，３２，３４により覆われていない領域に、支持体アーム２４’，２６，２８，３０，３２，３４により覆われた領域におけるよりも小さな幅ひいてはより小さな横断面を有している。特にこれらの覆われていない領域において、半径方向外側の蛇行渦巻き部分８２は、例えばより半径方向内側に位置する蛇行渦巻き部分８４，８６，８８，９０、特に蛇行渦巻き部分８４，８６，８８，９０の、同様に支持体アーム２４’，２６，２８，３０，３２，３４もしくは中央領域２２により覆われてはいない領域と同じ幅ひいては同じ横断面を有している。より小さな横断面ひいては高められた電気抵抗に基づき、半径方向外側の蛇行渦巻き部分８２のこれらの領域にも、蛇行渦巻き部分８２の、より大きな横断面を備えて形成された、支持体アーム２４’，２６，２８，３０，３２，３４により覆われた領域におけるよりも多くの熱が発生することになるため、これらの覆われた領域では、より少ない熱量に基づき熱滞留が回避される。例えば、支持体部材１８，２０により覆われていないもしくは実質的に覆われていない領域内の蛇行渦巻き部分の横断面は、図１～図７に示した実施形態の場合と同様に、約２ｍｍ×４ｍｍ～約４ｍｍ×２ｍｍの範囲内に位置していてよい。

【0053】

加熱導体６６，６８の各半径方向外側の導体領域１２０を提供する半径方向外側の蛇行渦巻き部分８２は、固定部分４０’，４２，４４，４６，４８，５０の間に位置する領域内では支持体部材１８，２０により覆われていないため、排ガスヒータ１２のこの構成では、半径方向外側において加熱導体６６，６８を包囲するように係合する、例えばＵ字形の絶縁材料は存在しない。むしろこの領域では、加熱導体６６，６８は両支持体部材１８，２０の間で実質的に露出している。加熱導体６６，６８の電気的な絶縁および規定された位置決めは、実質的に、図１９に示す絶縁部材１１２を貫通する結合部材１１０の領域においてのみ実現されている。

【0054】

図１５および図１６にはさらに、中央領域２２も特に２つの支持体アーム２８，３２への移行部ではより塊状に形成されていることが示されており、これにより、この領域でも加熱導体６６，６８の賦形に適合して、蛇行渦巻き部分が延在していない場所での排ガスの通流を阻止することができるようになっている。ただし、流れの完全な滞留は回避するために、ここにも支持体部材１８，２０に複数の通流開口１２２が形成されている。

【0055】

これらの支持体部材１８，２０の１つの変化実施形態が図１７、図１８に示されている。これらの支持体部材１８，２０では、支持体アーム２４，２６，２８，３０，３２，３４はその半径方向外側の端部領域、つまり各固定部分４０’，４２，４４，４６，４８，５０において互いに結合されてはいない。つまり、固定部分４０’，４２，４４，４６，４８，５０の間に延在する固定縁部が存在しない。その結果、両加熱導体６６，６８の半径方向外側の導体領域１２０もしくは半径方向外側の蛇行渦巻き部分８２のより大きな範囲が、支持体部材１８，２０により覆われていない。

【0056】

排ガスヒータ１２を、加熱導体６６，６８を周方向領域において半径方向外側を覆わない固定領域３８を備えた、第２の実施形態に関して上述した構成を有する支持体部材１８，２０を備えて構成する場合、この排ガスヒータ１２は、別の数の加熱導体、例えば単一の加熱導体のみまたは３つ以上の加熱導体を備えて構成されていてよい。

【0057】

さらに、支持体アームの領域の固定部分と、これらの固定部分の少なくとも一部の間の固定縁部とを備えた、実質的に周方向に連続する構造体としての、または周方向において中断された断続的な固定部分を備えた構造体としての固定領域３８の構成に関係無く、取り付け領域３８を排ガス案内ケーシング１０に固定するためには必ずしも固定領域３８全体が利用されなくてもよい、ということに留意されたい。例えば個々の固定部分および／または固定縁部の領域内に排ガス案内ケーシングの内面に対する結合が生じないように、断続的な溶接ポイントを設定することができる。

【0058】

図２０には、排ガス装置１２４の構成が原理図で示されており、この排ガス装置１２４では、排ガスヒータ１２用の排ガス案内ケーシング１０も提供し得るまたは有し得る管状の排ガス案内ケーシング１２６内に排ガス処理ユニット１２８が配置されている。この排ガス処理ユニット１２８には、例えば微粒子フィルタ、触媒、例えば酸化触媒、例えば微粒子フィルタに設けられたＳＣＲ触媒、リーンＮＯｘトラップ（Lean-NOx-Trap LNT）、パッシブＮＯｘ吸着装置（PNA）、三元触媒、四元触媒等、または複数のこのような系領域が含まれていてよい。排ガス主流動方向Ｈにおいて排ガス処理ユニット１２８に対して上流側に、流れ方向に連続する両加熱導体６６，６８を備えた排ガスヒータ１２が支持体構造１６（原理的にのみ図示）に設けられている。排ガス主流動方向Ｈにおいて排ガスヒータ１２に向かって流れるべき排ガスは、特に内燃機関の燃焼運転の開始時に加熱導体６６，６８に電圧が印加されることにより、排ガスヒータ１２の領域において熱を吸収し、次いでこの熱を、下流側に続く排ガス処理ユニット１２８内にもたらすことができる。つまりこの排ガス処理ユニット１２８は、とりわけ燃焼運転の開始時に極めて迅速に、そこで想定され得る反応、例えば触媒反応の実施に必要とされる温度に加熱される。基本的に、このような排ガスヒータ１２を、流れ方向に連続する２つの排ガス処理ユニット、例えば触媒の間に組み込むことも可能であり、この場合は特に、このように配置された排ガスヒータ１２に対して上流側に配置された排ガス処理ユニットが、排ガスヒータ１２から放出された放射熱により加熱される。

【0059】

最後に、上述した排ガスヒータでは、本発明の範囲内で様々な変更が行われてよい、という点に留意されたい。つまり例えば、３つ以上の加熱導体が流れ方向に連続して配置されていてもよく、この場合、例えばこれらの加熱導体のいくつかは互いに直列に接続されておりかつこれらの加熱導体のいくつかは互いに並列に接続されていてよい。上述した実施形態の場合と同様に、３つ以上の加熱導体を備えた排ガスヒータの構成においても、個々の加熱導体は、その幾何学形状、つまり導体領域の延在部に関してそれぞれ異なっている、ということが想定されていてよく、これにより、流れ方向に連続する２つの加熱導体の実質的に整合する位置決めを回避することができひいてはこれらの加熱導体と排ガスとの間の効率的な熱交換作用を保証することができる。また、個々の加熱導体の導体領域の延在部も、上述したもしくは図示した延在部と異なっていてよい。例えばこのことが排ガス案内ケーシング内の流れ特性に基づき必要とされている場所では、他の領域よりも高いもしくは大きな密度の導体領域もしくは渦巻き部分が設けられていてよい。また、流動条件に適合させるために、加熱導体の導体領域は、可変の幅および場合により可変の厚さをも有していてよく、これにより、電気抵抗と、電圧印加に際して局所的に生じる熱とを規定通りに調整することができると共に、特に局所的な過熱領域を回避することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】