特許ウォッチ

公開番号2025154855
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-10
出願番号2024058093
出願日2024-03-29
発明の名称三相型ハニカムヒータ
出願人日本碍子株式会社
代理人アクシス国際弁理士法人
主分類H05B 3/03 20060101AFI20251002BHJP(他に分類されない電気技術)
要約【課題】熱効率及び熱交換効率の高い三相型ハニカムヒータを提供すること。
【解決手段】外周壁と、外周壁の内側に配設され、一方の端面から他方の端面まで延びる流路を形成する複数のセル101を区画形成する隔壁102と、を備えるハニカム構造体1と、三相交流電源回路の第1相出力端子(R)に接続可能な第1電極と、三相交流電源回路の第2相出力端子(S)に接続可能な第2電極と、三相交流電源回路の第3相出力端子(T)に接続可能な第3電極と、を備え、ハニカム構造体が、第1電極201、第2電極202、及び第3電極203をスター型結線で接続するための通電経路を外周壁及び/又は隔壁に規定するように配設されたスリットと101、102、103、第1電極201、第2電極202、及び第3電極203を互いに接続している接続部104と、を備える、三相型ハニカムヒータ。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
外周壁と、前記外周壁の内側に配設され、一方の端面から他方の端面まで延びる流路を形成する複数のセルを区画形成する隔壁と、を備えるハニカム構造体と、
前記外周壁に接続され、三相交流電源回路の第１相出力端子（Ｒ）に接続可能な第１電極と、
前記外周壁上に前記第１電極から離して接続され、前記三相交流電源回路の第２相出力端子（Ｓ）に接続可能な第２電極と、
前記外周壁上に、前記第１電極及び前記第２電極からそれぞれ離して接続され、前記三相交流電源回路の第３相出力端子（Ｔ）に接続可能な第３電極と、を備え、
前記ハニカム構造体が、
前記第１電極、前記第２電極、及び前記第３電極をスター型結線で接続するための通電経路を前記外周壁及び／又は前記隔壁に規定するように配設されたスリットと、
前記第１電極、前記第２電極、及び前記第３電極を互いに接続している接続部と、
を備える、三相型ハニカムヒータ。
続きを表示（約 2,300 文字）【請求項２】
前記接続部から、前記第１電極、前記第２電極、及び前記第３電極が接続されている前記外周壁までの３つの通電経路の電気抵抗が等しい、請求項１に記載の三相型ハニカムヒータ。
【請求項３】
前記接続部から、前記第１電極、前記第２電極、及び前記第３電極が接続されている前記外周壁までの３つの通電経路の長さが等しい、請求項２に記載の三相型ハニカムヒータ。
【請求項４】
前記ハニカム構造体は、前記外周壁に第１側面及び前記第１側面と対向する第２側面を備え、前記スリットが、前記第１側面を基端として前記第２側面に向かって延び、且つ前記セルの延びる方向に平行な方向に延びている複数のスリットを備え、前記接続部が、前記第２側面側に配設されており、前記第１電極、前記第２電極及び前記第３電極が、前記第１側面上に配設されている、請求項１～３のいずれか１項に記載の三相型ハニカムヒータ。
【請求項５】
前記ハニカム構造体は、前記外周壁に第１側面及び前記第１側面と対向する第２側面を備え、
前記セルの延びる方向に垂直な断面においてお互いに直交する方向を第１方向及び第２方向としたときに、前記スリットが、前記第１方向及び前記第２方向に延びており、且つ前記セルの延びる方向に平行に延びている複数のスリットを備え、前記接続部が、前記ハニカム構造体の内部に配設されている、請求項１～３のいずれか１項に記載の三相型ハニカムヒータ。
【請求項６】
外周壁と、前記外周壁の内側に配設され、一方の端面から他方の端面まで延びる流路を形成する複数のセルを区画形成する隔壁と、を備えるハニカム構造体と、
前記ハニカム構造体の外周壁上に接続され、三相交流電源回路の第１相出力端子（Ｒ）に接続可能な第１電極と、
前記ハニカム構造体の外周壁上に前記第１電極から離して接続され、前記三相交流電源回路の第２相出力端子（Ｓ）に接続可能な第２電極と、
前記ハニカム構造体の外周壁上に前記第１電極及び前記第２電極からそれぞれ離して接続され、前記三相交流電源回路の第３相出力端子（Ｔ）に接続可能な第３電極と、
前記ハニカム構造体の外周壁上に前記第１電極、前記第２電極及び第３電極からそれぞれ離して接続され、前記三相交流電源回路の第１相出力端子（Ｒ）に接続可能な第４電極と、を備え、
前記ハニカム構造体が、
前記第１電極、前記第２電極、前記第３電極及び前記第４電極をデルタ型結線で接続するための第１通電経路、第２通電経路及び第３通電経路を有する通電経路を前記外周壁及び前記隔壁に規定するように配設されたスリットを備える、三相型ハニカムヒータ。
【請求項７】
前記通電経路が、前記第１電極と前記第２電極との間の前記第１通電経路と、前記第２電極と前記第３電極との間の前記第２通電経路と、前記第３電極と前記第４電極との間の前記第３通電経路とを備え、前記第１通電経路、前記第２通電経路、及び前記第３通電経路の電気抵抗が等しい請求項６に記載の三相型ハニカムヒータ。
【請求項８】
前記通電経路が、前記第１電極と前記第２電極との間の前記第１通電経路と、前記第２電極と前記第３電極との間の前記第２通電経路と、前記第３電極と前記第４電極との間の前記第３通電経路とを備え、前記第１通電経路、前記第２通電経路、及び前記第３通電経路の長さが等しい請求項７に記載の三相型ハニカムヒータ。
【請求項９】
前記ハニカム構造体は、前記外周壁に第１側面及び前記第１側面と対向する第２側面を備え、
前記スリットは、
前記セルの延びる方向に垂直な断面においてお互いに直交する方向を第１方向及び第２方向としたときに、前記第１側面を基端として前記第１方向に沿って延び、前記第２側面側に先端を有する第１スリットと、
前記第１スリットに対して前記第２方向に離れた第２スリットであって、前記第２側面を基端として前記第１方向に沿って延び、前記第１側面側に先端を有する前記第２スリットと
を備え、
前記第１スリット及び前記第２スリットは、前記セルの延びる方向に垂直な断面において前記第２方向に交互に配置されており、これにより電流が、前記外周壁及び／又は前記隔壁に沿って前記第１方向及び前記第２方向へ流れることを順に繰り返すことが可能である請求項６～８のいずれか１項に記載の三相型ハニカムヒータ。
【請求項１０】
前記ハニカム構造体は、前記外周壁に第１側面及び前記第１側面と対向する第２側面を備え、
前記スリットは、
前記セルの延びる方向に平行な断面においてお互いに直交する方向を第１方向及び第２方向としたときに、前記第１側面を基端として前記第１方向に沿って延び、前記第２側面側に先端を有する第１スリットと、
前記セルの延びる方向に平行な断面において前記第１スリットに対して前記第２方向に離れた第２スリットであって、前記第２側面を基端として前記第１方向に沿って延び、前記第１側面側に先端を有する前記第２スリットと
を備え、
前記第１スリット及び前記第２スリットは、前記セルの延びる方向に平行な断面において前記第２方向に交互に配置されており、これにより電流が、前記外周壁及び／又は前記隔壁に沿って前記第１方向及び前記第２方向へ流れることを順に繰り返すことが可能である請求項６～８のいずれか１項に記載の三相型ハニカムヒータ。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、三相型ハニカムヒータに関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
従来の三相型の発熱体として、炭化珪素材質の発熱体が知られている。例えば、特許文献１（特開２００１－２５７０５６号公報）には、相対密度が９０％以上の円筒状の反応焼結炭化珪素からなり、発熱部が１２０°間隔に配置した３本の溝がスパイラル状に切り込まれている構造、端部が１２０°間隔に配置した３本の溝がストレートに切り込まれている構造及び電極部が内径側に絶縁性耐火物を挿入し、外形側から金属製電極板にて固定した構造であることを特徴とする三相型炭化珪素発熱体が記載されている。
【０００３】
また、特許文献２（特開平０８－２５０２６３号公報）には、炭化珪素を含む泥漿を鋳込み成形し、中央発熱部及び二つの端発熱部を有する発熱部と、上記中央発熱部と二つの端発熱部を連結するための先端部とを包含してなる三相型炭化珪素発熱体において、上記先端部をＷ字形に形成し、上記中央発熱部と二つの端発熱部を一平面内に配置したことを特徴とする三相型炭化珪素発熱体が記載されている。
【０００４】
三相型の発熱体の利点として、例えば、上記特許文献１は、「三相電源にて直接使用可能となるため、通常の単相ヒータと比較すると、単相電源に変換する装置が省けるため電源装置面で低コストであり、各相のバランスも保ち易くなるため、省電力につながる。また、片端子型となるため、加熱炉の天井や側壁から吊り下げるといったセット方法が容易となり、配線容量も少なくて済む特長も有する。」と開示している。
【０００５】
一方、触媒担体等として用いられるハニカム構造体を通電して発熱させることが提案されている。例えば、特許文献３（特開平０７－０８５９５２号公報）には、導電性セラミックスを主成分としてヒータ本体を形成し、該ヒータ本体にヒータ貫通孔を設けてなる三相型ハニカムヒータにおいて、該ヒータ本体に該ヒータ本体の有効長、有効幅を変化させて抵抗値を変化させる切込溝を設けてなることを特徴とするハニカムヒータが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２００１－２５７０５６号公報
特開平０８－２５０２６３号公報
特開平０７－０８５９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１及び２に開示される三相型の発熱体は、発熱効率が高いものの、セルの流路構造を有さず、熱交換効率が限られている。そのため、従来とは異なる構造を有する三相型の発熱体が必要とされている。
【０００８】
本発明は上記問題点に鑑み完成されたものであり、一実施形態において、発熱効率及び熱交換効率の高い三相型ハニカムヒータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者が鋭意検討した結果、ハニカム構造体を備えた三相型ハニカムヒータにおいて、複数の電極を設け、さらに三相交流電源回路を接続するための通電経路を規定するようにスリットを配設することで、上記課題を解決できることを見出した。本発明は上記知見に基づき完成されたものであり、以下に例示される。
【００１０】
項目１．外周壁と、外周壁の内側に配設され、一方の端面から他方の端面まで延びる流路を形成する複数のセルを区画形成する隔壁と、を備えるハニカム構造体と、
外周壁に接続され、三相交流電源回路の第１相出力端子（Ｒ）に接続可能な第１電極と、
外周壁上に第１電極から離して接続され、三相交流電源回路の第２相出力端子（Ｓ）に接続可能な第２電極と、
外周壁上に、第１電極及び第２電極からそれぞれ離して接続され、三相交流電源回路の第３相出力端子（Ｔ）に接続可能な第３電極と、を備え、
ハニカム構造体が、
第１電極、第２電極、及び第３電極をスター型結線で接続するための通電経路を外周壁及び／又は隔壁に規定するように配設されたスリットと、
第１電極、第２電極、及び第３電極を互いに接続している接続部と、
を備える、三相型ハニカムヒータ。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許