(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
棒状の導電コア材を耐熱性被覆用管材の中空部に挿入し、該導電コア材の両端を遮断手段によって空気中の酸素から遮断して圧延用組付体を作製する組付体作製工程と、該組付体作製工程で作製された圧延用組付体を加熱する加熱工程と、該加熱工程で加熱された圧延用組付体に、互いに逆方向に回転する一対の圧延ロールによって熱間圧延を施す熱間圧延工程とを備えることを特徴とする耐熱用導電体の製造方法。
【請求項２】
前記耐熱性被覆用管材を前記導電コア材より長くし、前記遮断手段は、前記耐熱性被覆用管材の一端を、押圧手段によって押圧してから溶接手段によって溶接する一方、前記耐熱性被覆用管材の他端に耐熱シール部材を挿置して、導電コア材の両端を空気中の酸素から遮断するようにした請求項１記載の耐熱用導電体の製造方法。
【請求項３】
前記導電コア材の横断面形状は円形状であり、前記耐熱性被覆用管材の横断面形状は円リング形状である請求項１又は請求項２記載の耐熱用導電体の製造方法。
【請求項４】
前記導電コア材は銅系金属から構成され、前記耐熱性被覆用管材はオーステナイト系ステンレス鋼から構成され、前記加熱工程における加熱の温度は９５０〜１０５０℃である請求項１乃至３のいずれか一項記載の耐熱用導電体の製造方法。
【請求項５】
前記耐熱用導電体は、その横断面形状が偏平形状である請求項１乃至４のいずれか一項記載の耐熱用導電体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、簡易で安価な製造工程をもって接合状態の良好な耐熱用導電体を製造し得る製造方法に関し、更に詳しくは、自家発電用燃料電池装置等に利用される耐熱用導電体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の導電体の製造方法として、例えば、棒状の導電コア材を被覆用管材の中空部に挿入して圧延用組付体を作製する組付体作製工程と、作製された圧延用組付体に引き抜き加工を施す引き抜き工程と、引き抜き加工を施された圧延用組付体を加熱する加熱工程と、加熱された圧延用組付体に傾斜圧延を施す傾斜圧延工程とを備え、耐食性に優れた導電体を製造するものが開示されている（特開平８−５７５３３号公報）。
【０００３】
また、例えば、板状の導電コア材の４周を板状の被覆用材で拘束し、被覆用材同志を溶接して圧延用組付体を作製する組付体作製工程と、作製された圧延用組付体を加熱する加熱工程と、加熱された圧延用組付体に圧延を施す圧延工程とを備え、耐海水性に優れた導電体を製造するものが開示されている（特開平７−９１６８号公報）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の導電体の製造方法において、前者では、特殊な製造設備を必要とする傾斜圧延工程を備えているので、煩雑であり製造コストが高くなってしまうといった問題があった。また、後者では、組付体作製工程において、１つの導電コア材に対して複数の被覆用材を溶接によって組付けなければならず、その組付け作業が煩雑であり、やはり、製造コストが高くなってしまうといった問題があった。
【０００５】
以上より本発明は、上記問題点を解決するものであり、簡易で安価な製造工程をもって接合状態の良好な耐熱用導電体を製造し得る製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明の耐熱用導電体の製造方法は、棒状の導電コア材を耐熱性被覆用管材の中空部に挿入し、該導電コア材の両端を遮断手段によって空気中の酸素から遮断して圧延用組付体を作製する組付体作製工程と、該組付体作製工程で作製された圧延用組付体を加熱する加熱工程と、該加熱工程で加熱された圧延用組付体に、互いに逆方向に回転する一対の圧延ロールによって熱間圧延を施す熱間圧延工程とを備えることを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明の耐熱用導電体の製造方法は、請求項１記載の発明の耐熱用導電体の製造方法において、前記耐熱性被覆用管材を前記導電コア材より長くし、前記遮断手段は、前記耐熱性被覆用管材の一端を、押圧手段によって押圧してから溶接手段によって溶接する一方、前記耐熱性被覆用管材の他端に耐熱シール部材を挿置して、導電コア材の両端を空気中の酸素から遮断するようにしたことを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の発明の耐熱用導電体の製造方法は、請求項１又は請求項２記載の発明の耐熱用導電体の製造方法において、前記導電コア材の横断面形状は円形状であり、前記耐熱性被覆用管材の横断面形状は円リング形状であることを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載の発明の耐熱用導電体の製造方法は、請求項１乃至３のいずれか一項記載の発明の耐熱用導電体の製造方法において、前記導電コア材は銅系金属から構成され、前記耐熱性被覆用管材はオーステナイト系ステンレス鋼から構成され、前記加熱工程における加熱の温度は９５０〜１０５０℃であることを特徴とする。
【００１０】
請求項５記載の発明の耐熱用導電体の製造方法は、前記耐熱用導電体は、その横断面形状が偏平形状であることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施例により図１〜６に従って具体的に説明する。
（１）耐熱用導電体の製造方法
耐熱用導電体（図５に示す）は、組付体作製工程、加熱工程、熱間圧延工程、酸洗工程及び切断工程から製造されるようになっている。先ず、組付体作製工程について説明すると、図１に示すように、銅合金（銅系金属）から構成される丸棒状の導電コア材１１（直径：３２ｍｍ、長さ：５００ｍｍ）と、オーステナイト系ステンレス鋼から構成される丸パイプ状の耐熱性被覆用管材１２（直径：３９ｍｍ、長さ：７００ｍｍ）とを用意し、耐熱性被覆用管材１２の中空部１３内に導電コア材１１を挿入する。ここで、導電コア材１１の長尺方向の長さは、耐熱性被覆用管材１２の長尺方向の長さより短い値に設定されており、耐熱性被覆用管材１２に対する導電コア材１１の挿入状態で、耐熱性被覆用管材１２の長尺方向の両端は中空開口部１４となっている。
その後、図２に示すように、耐熱性被覆用管材１２の一端側の中空開口部１４を、押圧手段（図示せず）によって押圧して押し潰すと共に、溶接手段（図示せず）で溶接して密封する。また、耐熱性被覆用管材１２の他端側の中空開口部１４は、耐熱シール部材１６が挿入されて密封され、この他端側が押圧手段（図示せず）によって押し潰される（図３参照）。さらに、この他端側には、空気逃し用穴３７が形成され、この穴３７によって、後述の熱間圧延工程において圧延用組付体２０内部の残存空気が逃されるようになっている（図３参照）。その結果、その導電コア材１１の外周及び両端が空気中の酸素から遮断された状態の圧延用組付体２０が形成される。
【００１２】
次に、図３に示すように、加熱工程では、作製された圧延用組付体２０を加熱炉２２に入れ、９５０〜１０５０℃の加熱温度でもって加熱する。ここで、圧延用組付体２０は、その導電コア材１１の外周及び両端が空気中の酸素から遮断された状態で加熱されており、導電コア材１１の酸化を最小限に抑えている。その後、図４に示すように、熱間圧延工程では、加熱された圧延用組付体２０は、その押圧・溶接端側を先端として、互いに逆方向に回転する一対の圧延ロール２５,２５間に挿入されて熱間圧延が施される。そして、この熱間圧延工程では、圧延用組付体２０は、一対３組の圧延ロール２５,２５間を３往復され、適宜圧延条件をもって圧延され、仕上り温度が約７５０℃の耐熱用導電体１０（図５に示す）が形成される。その後、酸洗工程では、耐熱用導電体１０は、化学的手法である酸洗をもって付着した汚れ等が洗浄され、さらに、切断工程では、押圧・溶接端及び耐熱シール部材封入端である両端が切断手段（図示せず）によって切断され、１本の耐熱用導電体１０が製造される。
【００１３】
（２）耐熱用導電体
図５に示すように、耐熱用導電体１０は、導電コア部１１ａと、この導電コア部１１ａを覆うように一体的に形成された耐熱性被覆部１２ａとから構成されている。また、この耐熱用導電体１０は、その横断面における横幅Ｗが８２ｍｍ、縦幅Ｈが１０ｍｍ、耐熱性被覆部１２ａの厚さｔが１．００ｍｍに夫々設定され、その横断面形状が偏平トラック形状（両端に丸みを付けた矩形状）に形成されている。従って、この耐熱用導電体１０の導電コア部１１ａの横断面積は約６２６ｍｍ2とされている。尚、耐熱用導電体１０の横幅Ｗ、縦幅Ｈ、断面積等の値は、後述する１００ｋｗ級の溶融炭酸塩型燃料電池装置１に使用した場合に適した値であり、その燃料電池装置の出力に応じて適宜決定される値である。
【００１４】
（３）耐熱用導電体の使用例
上記耐熱用導電体１０を自家発電用の溶融炭酸塩型の燃料電池装置１に適用した使用例について説明する。図６に示すように、燃料電池装置１は、スタック２と、このスタック２を外気から遮断するハウジング３とを備えている。このスタック２は、一対の電極板間に電解質板を挟んで成る電池本体（図示せず）を多数積層して構成され、その電極板面積や積層数等は、発電効率を考慮して１００ｋｗの発電能力を有するように適宜値で設計されている。また、燃料電池装置１は、このスタック２で発電された電気エネルギーを装置外部に取出すためのプラス・マイナス１対の耐熱用導電体１０を２組備えている。これら４本の耐熱用導電体１０は、ハウジング３によって外気から区画された内部空間５において曲折して配置されており、内部空間５における４本分の合計長さは約３０ｍとされている。また、この燃料電池装置１を稼動させた際、内部空間５の空気温度は４５０〜５００℃の高温となる。上記各耐熱用導電体１０には、２０００〜３０００Ａの大容量の電流が流れることとなる。
【００１５】
（４）実施例の効果
このような耐熱用導電体の製造方法では、大容量の電流の導電に適した耐熱用導電体１０を、安価で簡易な組付体作製工程、加熱工程及び熱間圧延工程をもって製造するようにしたので、製造コストを抑えることができる。また、導電コア材１１として銅合金から構成される丸棒材を使用すると共に、耐熱性被覆用管材１２としてオーステナイト系ステンレス鋼から構成される丸パイプ材を使用するようにしたので、市販される素材のうち比較的安価な素材を使用して、さらに製造コストを抑えて耐熱用導電体１０を製造できる。また、組付体作製工程で作製される圧延用組付体２０は、その導電コア材１１の外周及び両端を空気中の酸素から遮断するようにしたので、その後の加熱・熱間圧延工程における導電コア材１１の酸化を最小限に抑え、導電コア部１１ａと耐熱性被覆部１２ａとの接合部分の密着状態が良好な耐熱用導電体１０を製造することができる。
【００１６】
また、製造される耐熱用導電体１０では、その横断面形状が偏平トラック形状に形成されているので、横幅Ｗに沿って容易に曲げ加工を施すことができる。また、導電コア部１１ａの横断面積を１００ｍｍ2以上の値（６２６ｍｍ2）に設定したので、１００ｋｗの発電能力を備えた自家発電用の溶融炭酸塩型燃料電池装置１における大容量（２０００〜３０００Ａ）の電流の導電に適している。また、耐熱性被覆部１２ａの厚さｔを０．２０〜３．００ｍｍの値（１．００ｍｍ）に設定したので、１００ｋｗの発電能力を備えた自家発電用の溶融炭酸塩型燃料電池装置１の機械的性能に基づく電池寿命（４万時間稼動）を考慮した必要最小限の被覆厚さをもって耐熱・耐酸化性に優れた耐熱用導電体１０を提供できる。また、大容量の電流の導電に適した導電コア部１１ａの横断面積を確保しつつ、耐熱性被覆部１２ａの横断面積を必要最小限とすることができ、全体としてコンパクトな耐熱用導電体１０を提供できる。
【００１７】
尚、本発明においては、上記実施例に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることができる。即ち、本実施例では、導電コア材１１として丸棒材を、また、耐熱性被覆用管材１２として丸パイプ材を使用するようにしたが、導電コア材１１として角棒材（四角、六角等）を、また、耐熱性被覆用管材１２として角パイプ材（四角、六角等）を使用してもよい。また、本実施例では、その横断面形状が偏平トラック形状（両端に丸みを付けた矩形状）の耐熱用導電体を形成するようにしたが、横断面形状が単なる矩形状の耐熱用導電体１０を形成してもよく、また、横断面楕円形状の耐熱用導電体１０を形成するようにしてもよく、要するに、耐熱用導電体における横断面の横幅Ｗと縦幅Ｈの比率（Ｈ／Ｗ）が曲げ加工に適した値（０．２以下）に設定されていればよい。また、本実施例では、耐熱性被覆用管材１２の中空開口部１４に耐熱シール部材１６を封入するようにしたが、筒状の耐熱キャップ部材を耐熱性被覆用管材１２の一端外周縁にかぶせるようにしてもよい。また、耐熱性被覆用管材１２の両端を共に押圧・溶接して密閉してもよく、また、両端を耐熱シール部材によって密閉してもよい。また、本実施例では、耐熱用導電体の使用例として、溶融炭酸塩型の燃料電池装置に使用する例を示したが、これに限定されることなく、リン酸型、固体電解質型、固体高分子型の燃料電池装置に使用してもよい。
【００１８】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、簡易で安価な組付体作製工程、加熱工程及び熱間圧延工程をもって接合状態の良好な耐熱用導電体を製造することができ、その製造コストを抑えることができる。
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加え、組付体作製工程において、圧延用組付体を簡易に作製することができる。
請求項３記載の発明によれば、請求項１又は請求項２記載の発明の効果に加え、市販される材料のうち比較的安価な導電コア材及び耐熱性被覆用管材を使用でき、さらに製造コストを抑えることができる。
請求項４記載の発明によれば、請求項１乃至３のいずれか一項記載の発明の効果に加え、より耐熱性に優れた耐熱用導電体を製造することができる。
請求項５記載の発明によれば、請求項１乃至４のいずれか一項記載の発明の効果に加え、曲げ加工を施しやすい耐熱用導電体を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】組付体作製工程を説明するための図である。
【図２】組付体作製工程を説明するための図である。
【図３】加熱工程を説明するための図である。
【図４】熱間圧延工程を説明するための図である。
【図５】耐熱用導電体を説明するための図である。
【図６】耐熱用導電体の使用例を説明するための図である。
【符号の説明】
１０；耐熱用導電体、１１；導電コア材、１２；耐熱性被覆用管材、１３；中空部、１６；耐熱シール部材、２０；圧延用組付体、２５；圧延ロール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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