JP2019171229A - 電気加熱型触媒用担体 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)ハニカム構造体と、
前記ハニカム構造体の中心を挟んで対向するように配設される一対の金属電極部を備える電気加熱型触媒用担体であって、
前記一対の金属電極部の一方又は両方が、板状の本体部分と、当該本体部分から突出する複数の舌片とを備えており、前記舌片の一部が前記ハニカム構造体と接触していることを特徴とする電気加熱型触媒用担体。
(2)前記舌片の前記本体部分から突出する起点から、前記舌片が最も突出する箇所までの最短長さAと、前記舌片の表面において、前記本体部分から突出する方向と直交する方向の幅の最小値Bとが、1≦A/B≦10の関係を満たす(1)に記載の電気加熱型触媒用担体。
(3)前記舌片が首部と、前記首部の幅より広い幅を有する頭部を有し、前記首部の長さL1と、前記頭部の長さL2とが、1≦L1/L2≦10の関係を満たす(1)又は(2)に記載の電気加熱型触媒用担体。
(4)前記舌片が2つ以上の折曲部を有する(1)〜(3)のいずれかに記載の電気加熱型触媒用担体。
(5)前記ハニカム構造体はその側面に一対の電極層を備え、前記一対の電極層は前記ハニカム構造体の中心を挟んで対向するように配設される(1)〜(4)のいずれかに記載の電気加熱型触媒用担体。
(6)前記金属電極部が鉄合金、ニッケル合金又はコバルト合金である(1)〜(5)のいずれかに記載の電気加熱型触媒用担体。
(7)前記本体部分が複数の孔を有する(1)〜(6)のいずれかに記載の電気加熱型触媒用担体。
図1は本発明におけるハニカム構造体の一例を示すものである。ハニカム構造体10は、例えば、流体の流路となり流体の流入側の端面である流入端面から流体の流出側の端面である流出端面まで延びる複数のセル12を区画形成する多孔質の隔壁11と、最外周に位置する外周壁とを有する。セル12の数、配置、形状等及び隔壁11の厚み等は制限されず、必要に応じて適宜設計することができる。
図1、図2に示されるように、本実施形態のハニカム構造体10は、その外周壁に一対の電極層101a、101bが配設され、各電極層101a、101bは、ハニカム構造体10のセル12の延びる方向に延びる帯状に形成される。また、セル12の延びる方向に直交するハニカム構造体10断面において、一対の電極層101a、101bはハニカム構造体10の中心を挟んで対向するように配設される。一対の電極層101a、101bは本発明において必須ではないが、当該構成により、ハニカム構造体10は、電圧を印加した時に、ハニカム構造体10内を流れる電流の偏りを抑制することができ、ハニカム構造体10内の温度分布の偏りを抑制することができるので好ましい。
ここで中心角αとは、セル12の延びる方向に直交する断面において、電極層101a、101bの両端部とハニカム構造体の中心Oを結ぶ直線がなす角度をいう(図3参照)。なお、図3では、一対の電極層101a、101bのそれぞれの中心角αが同じ大きさである。
図4に示されるように、ハニカム構造体10は、電極層101a、101bを介して一対の金属電極部1、1と接触する。ここで、各金属電極部1、1は、板状の本体部分2と、当該本体部分から突出する複数の舌片3(図示では2つ)とを備えており、舌片15の一部がハニカム構造体10と接触する(図示では電極層101a、101bを介してハニカム構造体10と接触する)。これにより、金属電極部14a、14bは、電極層101a、101bを介して電圧を印加すると通電してジュール熱によりハニカム構造体10に発熱させることが可能である。よって、ハニカム構造体10はヒーターとして好適に用いることができる。印加する電圧は12〜900Vが好ましく、64〜600Vが更に好ましいが、印加する電圧は適宜変更可能である。
炭化珪素(SiC)粉末と金属珪素(Si)粉末とを60:40の質量割合で混合してセラミック原料を調製した。そして、セラミック原料に、バインダとしてヒドロキシプロピルメチルセルロース、造孔材として吸水性樹脂を添加すると共に、水を添加して成形原料とした。そして、成形原料を真空土練機により混練し、円柱状の坏土を作製した。バインダの含有量は炭化珪素(SiC)粉末と金属珪素(Si)粉末の合計を100質量部としたときに7質量部とした。造孔材の含有量は炭化珪素(SiC)粉末と金属珪素(Si)粉末の合計を100質量部としたときに3質量部とした。水の含有量は炭化珪素(SiC)粉末と金属珪素(Si)粉末の合計を100質量部としたときに42質量部とした。炭化珪素粉末の平均粒子径は20μmであり、金属珪素粉末の平均粒子径は6μmであった。また、造孔材の平均粒子径は20μmであった。炭化珪素粉末、金属珪素粉末及び造孔材の平均粒子径は、レーザー回折法で粒度の頻度分布を測定したときの、体積基準による算術平均径を指す。
金属電極部を舌片を有しない櫛状電極に変更した以外は、実施例と同様の条件で準備した。
舌片(又は櫛状電極)を溶接にて固定したハニカム構造体を、セラミックマットを巻いたうえ金属容器に収納して、振動数100Hz及び加速度30Gの振動を24時間加える振動試験を行い、その後の接合部分・ハニカム構造体の破損状態を目視確認した。目視で確認できたサンプルの数を表1に示した。
表1に示される結果から、本発明の実施例では、比較例に比べて接合部分・ハニカム構造体の破損が有効に抑制されていることが理解できる。一方、舌片を有しない金属電極部を採用する比較例では応力の緩和が不十分で、接合部分・ハニカム構造体の破損が多発した。
11…隔壁
12…セル
1、1A、1B、1C、7A、7B、7C、7D、7E、7F、7G…金属電極部(舌片)
101a、101b…電極層
2…本体部分
3、13、23、33…舌片
3a、13a、23a、33a…立ち上がり部分
3b、13b、23f、33c…平坦部分
20…一片
図4に示されるように、ハニカム構造体10は、電極層101a、101bを介して一対の金属電極部1、1と接触する。ここで、各金属電極部1、1は、板状の本体部分2と、当該本体部分から突出する複数の舌片3(図示では2つ)とを備えており、舌片3の一部がハニカム構造体10と接触する(図示では電極層101a、101bを介してハニカム構造体10と接触する)。これにより、金属電極部1、1は、電極層101a、101bを介して電圧を印加すると通電してジュール熱によりハニカム構造体10に発熱させることが可能である。よって、ハニカム構造体10はヒーターとして好適に用いることができる。印加する電圧は12〜900Vが好ましく、64〜600Vが更に好ましいが、印加する電圧は適宜変更可能である。
11…隔壁
12…セル
1、1A、1B、1C…金属電極部
7A、7B、7C、7D、7E、7F、7G…舌片
101a、101b…電極層
2…本体部分
3、13、23、33…舌片
3a、13a、23a、33a…立ち上がり部分
3b、13b、23f、33c…平坦部分
20…一片
Claims (7)
- ハニカム構造体と、
前記ハニカム構造体の中心を挟んで対向するように配設される一対の金属電極部を備える電気加熱型触媒用担体であって、
前記一対の金属電極部の一方又は両方が、板状の本体部分と、当該本体部分から突出する複数の舌片とを備えており、前記舌片の一部が前記ハニカム構造体と接触していることを特徴とする電気加熱型触媒用担体。 - 前記舌片の前記本体部分から突出する起点から、前記舌片が最も突出する箇所までの最短長さAと、前記舌片の表面において、前記本体部分から突出する方向と直交する方向の幅の最小値Bとが、1≦A/B≦10の関係を満たす請求項1に記載の電気加熱型触媒用担体。
- 前記舌片が首部と、前記首部の幅より広い幅を有する頭部を有し、前記首部の長さL1と、前記頭部の長さL2とが、1≦L1/L2≦10の関係を満たす請求項1又は2に記載の電気加熱型触媒用担体。
- 前記舌片が2つ以上の折曲部を有する請求項1〜3のいずれかに記載の電気加熱型触媒用担体。
- 前記ハニカム構造体はその側面に一対の電極層を備え、前記一対の電極層は前記ハニカム構造体の中心を挟んで対向するように配設される請求項1〜4のいずれかに記載の電気加熱型触媒用担体。
- 前記金属電極部が鉄合金、ニッケル合金又はコバルト合金である請求項1〜5のいずれかに記載の電気加熱型触媒用担体。
- 前記本体部分が複数の孔を有する請求項1〜6のいずれかに記載の電気加熱型触媒用担体。
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