(57)【要約】【課題】高速昇温を実現すると共に触媒面積も充分に確保することのできる電気加熱触媒担体を提供する。【解決手段】金属製薄板から成る箔材２を中心電極３を中心として多重に巻回して形成したコア１を金属製の外筒４内に挿入し、外筒４とコア１、及び中心電極３とコア１とを電気的に接続した電気加熱触媒担体であって、前記箔材２の一部を他の部位よりも薄肉とした板厚減少部５を、該箔材２に設けた。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製薄板から成る箔材（２）を中心電極（３）を中心として多重に巻回して形成したコア（１）を金属製の外筒（４）内に挿入し、外筒（４）とコア（１）、及び中心電極（３）とコア（１）とを電気的に接続した電気加熱触媒担体であって、
前記箔材（２）の一部を他の部位よりも薄肉とした板厚減少部（５）を、該箔材（２）に設けた
ことを特徴とする電気加熱触媒担体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば燃料電池自動車の水素燃焼器等に用いられる電気加熱触媒担体に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、燃料電池自動車等の水素燃焼器に使用される電気加熱触媒担体には、未燃焼の水素を少なくするため触媒の温度を燃焼が速やかに開始するために必要な温度まで高速な昇温が要求される。全面を電気加熱すると電熱触媒担体全体の昇温のため、電力の消費が増加、平均に発熱するため昇温が不十分になり燃焼開始遅れが発生する。小型の電気加熱触媒担体ではこの課題を解決できるが、小型であるため圧力損失が発生する。
【０００３】
大型電気加熱触媒担体で、部分的に抵抗値を増すことにより部分的に発熱が増加しその部位の昇温速度を大きくすることができる。一部分から昇温で開始する水素燃焼による熱が周囲の担体へ伝達するために触媒加熱が進み、その後は触媒自体の熱により燃焼が進行するため、電力を切ることができる。
【０００４】
特許文献１では、部分的に抵抗値を増すために、箔材に孔を穿ち断面積を小さくするようにしている。
【特許文献１】特開２００５−２２４７１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、箔材に孔を開けるため、触媒を塗布するための面積が小さくなり、触媒活性を下げることになってしまう。
【０００６】
そこで、本発明は、上記した課題を解決するために、高速昇温を実現すると共に触媒面積も充分に確保することのできる電気加熱触媒担体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】
【０００７】
本発明は、金属製薄板から成る箔材を中心電極を中心として多重に巻回して形成したコアを金属製の外筒内に挿入し、外筒とコア、及び中心電極とコアとを電気的に接続した電気加熱触媒担体であって、前記箔材の一部を他の部位よりも薄肉とした板厚減少部を、該箔材に設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の電気加熱触媒担体によれば、箔材の一部を他の部位よりも薄肉とした板厚減少部を該箔材に設けたので、電気抵抗が部分的に高くなり、その部分の電力は増加し、さらに面積当たりの重量減少に比例して熱容量が減少し、昇温速度が向上する。
【０００９】
また、本発明の電気加熱触媒担体によれば、箔材に孔を開けるのではなくて板厚を部分的に薄くする板厚減少部を設けているので、触媒が付着した触媒面積が減少することがない。これにより、本発明の電気加熱触媒担体を水素燃焼器に使用すれば、触媒が速やかに反応温度に達し、燃焼開始を迅速化することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１１】
図１は本実施の形態の電気加熱触媒担体の正面図、図２は本実施の形態の電気加熱触媒担体の斜視図、図３は本実施の形態の電気加熱触媒担体を構成する平板の斜視図、図４は本実施の形態の電気加熱触媒担体を構成する波板の斜視図、図５は本実施の形態の電気加熱触媒担体の箔材と中心電極の接合部の要部斜視図、図６は本実施の形態の電気加熱触媒担体を構成する箔材に板厚減少部を形成した模式図である。
【００１２】
本実施の形態の電気加熱触媒担体は、図１及び図２に示すように、金属製薄板から成る箔材２を中心電極３を中心として多重に巻回して形成したコア１と、このコア１を内部に挿入させる金属製の外筒４とを有し、前記コア１と前記外筒４、及び前記中心電極３と前記コア１とを電気的に接続した構造とされている。
【００１３】
箔材２は、図３及び図４に示すように、例えばＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金等の金属製薄板から成る帯状の平板２ａと、これに重ねられた波形状をなす波板２ｂとからなる。これら平板２ａと波板２ｂは、中心電極３を中心として多重に巻回されて円柱体として形成され、互いにろう付けされて電気的に接続されている。具体的には、平板２ａにはＮｉ等から成るろう箔材が設けられており、これを加熱溶融させることによりろう材層が形成され、波板２ｂと平板２ａとが電気的に接続される。
【００１４】
外筒４は、例えばＳＵＳ４３０のフェライト系ステンレス等で形成される円筒体からなり、前記コア１をその内部に圧入させている。
【００１５】
中心電極３は、図５に示すように、先端に形成されたスリット３ａに平板２ａの巻き始め端部を係合させ、その係合部をろう付け接合することにより電気的に接続されている。
【００１６】
通常、平板２ａと波板２ｂは、厚みが均一な金属製薄板が使用される。しかし、本実施の形態では、図６に示すように、平板２ａ及び波板２ｂの一部を圧延して他の部位よりも薄肉とした板厚減少部５を形成する。板厚減少部５を形成すると、この部位の電気抵抗値が上がり電力を増加させることができる。
【００１７】
板厚減少部５の厚みＴ２は、圧延していない他の部位の厚みＴ１を例えば５０μｍとした場合、その７割程度に厚みを薄くした３５μｍとする。この割合は、一例であり、この例に限定されない。また、平板２ａ及び波板２ｂの全長Ｌに対する板厚減少部５の割合であるが、先端から板厚減少部５までの長さをＬ１、板厚減少部５の長さをＬ２、後端から板厚減少部５までの長さをＬ３とした場合、次のような長さにすることが好ましい。
【００１８】
平板２ａの場合は、Ｌ１を１８５ｍｍ、Ｌ２を２６０ｍｍ、Ｌ３を４３０ｍｍとする。波板２ｂの場合は、Ｌ１を２６０ｍｍ、Ｌ２を３８０ｍｍ、Ｌ３を６００ｍｍとする。これらの寸法は、一例であり、この例に限定されない。
【００１９】
なお、図６において、電流の流れる方向は矢印Ａで示す平板２ａ及び波板２ｂの長手方向となる。
【００２０】
例えば、コア２の直径（セル径）を４５．６ｍｍとし、巻芯径を６ｍｍとした場合、巻き上げ時の板厚減少部５は内側から４層目ないし８層目になる。
【００２１】
このような板厚減少部５を有した平板２ａと波板２ｂからなるコア２を外筒４に圧入させてなる電気加熱触媒担体では、板厚減少部５が無いときの電気抵抗値１．２Ω程度であるのに比べて、電気抵抗値が１．３５Ωと高くなる。電気抵抗値は、厳密には平板２ａ及び波板２ｂの巻き上げ時や圧延時のバラツキにより多少変動する。
【００２２】
そして、この電気加熱触媒担体を、図１で示す直流電源（例えば１２Ｖ）に接続される電極端子６に接続させた場合、板厚減少部５が無いときには昇温温度が平均２４℃／ｓであるのに対して、それよりも早い３９℃／ｓに上昇する。また、本実施の形態の電気加熱触媒担体では、電流値が１０Ａから８．９Ａに、電力が１２０Ｗから１０６Ｗに減少し、圧延熱容量の減少で昇温速度が６０％以上増加する。
【００２３】
また、本実施の形態の電気加熱触媒担体を水素燃焼器に取り付けた場合、燃焼開始時間を測定した結果、触媒乾燥時で２秒から１秒に、触媒浸水時には１０秒から６秒に短縮した。
【００２４】
以上のように、本実施の形態の電気加熱触媒担体によれば、箔材２の一部を他の部位よりも薄肉とした板厚減少部５を該箔材２に設けたので、電気抵抗が部分的に高くなり、その部分の電力は増加し、また、面積当たりの重量減少に比例して熱容量が減少し、昇温速度が向上する。
【００２５】
また、本実施の形態の電気加熱触媒担体によれば、箔材２に孔を開けるのではなくて板厚を部分的に薄くする板厚減少部５を設けているので、触媒が付着した触媒面積が減少することがない。これにより、本実施の形態の電気加熱触媒担体を水素燃焼器に使用すれば、触媒が速やかに反応温度に達し、燃焼開始を迅速化することが可能となる。
【００２６】
以上、本発明を適用した具体的な実施の形態について説明したが、本発明は、上述の実施の形態に制限されることはない。
【００２７】
上述の実施の形態では、平板２ａと波板２ｂの両方に板厚減少部５を形成したが、何れか一方に板厚減少部５を形成しても同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は本実施の形態の電気加熱触媒担体の正面図である。
【図２】図２は本実施の形態の電気加熱触媒担体の斜視図である。
【図３】図３は本実施の形態の電気加熱触媒担体を構成する平板の斜視図である。
【図４】図４は本実施の形態の電気加熱触媒担体を構成する波板の斜視図である。
【図５】図５は本実施の形態の電気加熱触媒担体の箔材と中心電極の接合部の要部斜視図である。
【図６】図６は本実施の形態の電気加熱触媒担体を構成する箔材に板厚減少部を形成した模式図である。
【符号の説明】
【００２９】
１…コア
２…箔材
２ａ…平板
２ｂ…波板
３…中心電極
４…外筒
５…板厚減少部
【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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