(57)【要約】  金属製の平箔と波箔とを積層した触媒担持用ハニカム体において、前記波箔は、第１の天面部と、第２の天面部と、一端が前記第１の天面部に対して第１の曲げ部を介して連設され、他端が前記第２の天面部に対して第２の曲げ部を介して連設される傾斜脚面部とからなる凹凸形状部を連続させることにより構成されるとともに、前記ハニカム体の軸方向の前後で波の位相が互いに異なるオフセット部を有しており、前記第１の曲げ部及び前記第２の曲げ部は互いにＲ形状に形成されており、前記第１の曲げ部の内縁の曲率半径Ｒ１、前記第２の曲げ部の内縁の曲率半径Ｒ２は、それぞれ以下の条件式（１）及び（２）を満足しており、前記第１の天面部及び前記第２の天面部の前記積層方向における離隔間隔をｈ、前記第１の天面部に対して前記第１の曲げ部を介して連設する一対の前記傾斜脚面部の離隔間隔をＳとしたときに、以下の条件式（３）を満足することを特徴とする触媒担持用ハニカム体。０．０２（ｍｍ）≦Ｒ１≦２．０（ｍｍ）・・・・・・・・・・・（１）０．０２（ｍｍ）≦Ｒ２≦２．０（ｍｍ）・・・・・・・・・・・（２）１．５≦Ｓ／ｈ≦１０・・・・・・・・・・・（３）
2017119375.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の平箔と波箔とを積層した触媒担持用ハニカム体において、
前記波箔は、前記積層方向に隣接する一方の前記平箔に接触する第１の天面部と、前記積層方向に隣接する他方の前記平箔に接触し、前記積層方向視において、前記第１の天面部を避けた位置に配置される第２の天面部と、一端が前記第１の天面部に対して第１の曲げ部を介して連設され、他端が前記第２の天面部に対して第２の曲げ部を介して連設されるとともに、前記第１の天面部及び前記第２の天面部に対して傾斜した方向に延びる傾斜脚面部とからなる凹凸形状部を連続させることにより構成されるとともに、前記ハニカム体の軸方向の前後で波の位相が互いに異なるオフセット部を有しており、
前記第１の曲げ部及び前記第２の曲げ部は互いにＲ形状に形成されており、前記第１の曲げ部の内縁の曲率半径をＲ１、前記第２の曲げ部の内縁の曲率半径をＲ２としたときに、曲率半径Ｒ１及びＲ２はそれぞれ以下の条件式（１）及び（２）を満足しており、
前記第１の天面部及び前記第２の天面部の前記積層方向における離隔間隔をｈ、前記第１の天面部に対して前記第１の曲げ部を介して連設する一対の前記傾斜脚面部の離隔間隔をＳとしたときに、以下の条件式（３）を満足することを特徴とする触媒担持用ハニカム体。
０．０２（ｍｍ）≦Ｒ１≦２．０（ｍｍ）・・・・・・・・（１）
０．０２（ｍｍ）≦Ｒ２≦２．０（ｍｍ）・・・・・・・・（２）
１．５≦Ｓ／ｈ≦１０・・・・・・・・（３）
【請求項２】
前記軸方向視において、前記第１の曲げ部の前記軸方向両端部から、前記第１の天面部と前記他方の平箔とに挟まれる排ガス流路に向かって第１の突起部が延びており、前記軸方向視において、前記第２の曲げ部の前記軸方向両端部から、前記第２の天面部と前記一方の平箔とに挟まれる排ガス流路に向かって第２の突起部が延びていることを特徴とする、請求項１に記載の触媒担持用ハニカム体。
【請求項３】
前記第１の突起部の突出長さをＢ１、前記第２の突起部の突出長さをＢ２としたとき、Ｂ１及びＢ２はそれぞれ条件式（４）及び（５）を満足することを特徴とする請求項２に記載の触媒担持用ハニカム体。
２（μｍ）≦Ｂ１≦４５（μｍ）・・・・・・・・（４）
２（μｍ）≦Ｂ２≦４５（μｍ）・・・・・・・・（５）
【請求項４】
前記積層方向に対する前記傾斜脚面部の傾きをαとしたときに、以下の条件式（６）を満足することを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一つに記載の触媒担持用ハニカム体。
０．５°≦α≦１５°・・・・・・・・（６）
【請求項５】
前記凹凸形状部の前記軸方向の長さをＬとしたときに、以下の条件式（７）を満足することを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一つに記載の触媒担持用ハニカム体。
０．５（ｍｍ）≦Ｌ≦２０（ｍｍ）・・・・・・・・（７）
【請求項６】
前記Ｓは０．５（ｍｍ）以上１０（ｍｍ）以下であり、前記平箔及び前記波箔の厚みは５（μｍ）以上１００（μｍ）以下であることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一つに記載の触媒担持用ハニカム体。
【請求項７】
前記凹凸形状部は、前記軸方向に沿って千鳥状に配列されていることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか一つに記載の触媒担持用ハニカム体。
【請求項８】
請求項１乃至７のうちいずれか一つに記載の触媒担持用ハニカム体と、
前記触媒担持用ハニカム体に担持された触媒と、
前記触媒担持用ハニカム体の外周面を囲む金属製の外筒と、
を有することを特徴とする触媒コンバータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の内燃機関等から排出される排ガスを浄化するために用いられる触媒担持用ハニカム体及び触媒コンバータに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＨＣ（炭化水素）、ＣＯ（一酸化炭素）、ＮＯｘ（窒素化合物）など、大気中に放出されると人体に害を及ぼし、問題となるガス成分を浄化するために触媒を担持した排気ガス浄化用の触媒コンバータが利用されている。【０００３】
自動車や二輪車の排気ガス浄化に用いられ、内燃機関の排気ガスを浄化する目的で、排気ガス流路に触媒を担持した触媒コンバータが配置される。また、メタノール等の炭化水素化合物を水蒸気改質して水素リッチなガスを生成するメタノール改質装置や、ＣＯをＣＯ２に改質して除去するＣＯ除去装置、あるいはＨ２をＨ２Ｏに燃焼して除去するＨ２燃焼装置においても、同様に触媒を担持した触媒コンバータが用いられる。【０００４】
これらの触媒コンバータは、金属製の平箔と波箔とを巻き回してなるハニカム体と、ハニカム体の径方向における外周面を覆う外筒とを部分的に接合することにより構成されている。ハニカム体には、軸方向に延びる多数の排ガス流路が形成されており、この排ガス流路の内部にハニカム体の入側端面から出側端面に向かって排ガスを導通させることにより排ガスを浄化することができる。【０００５】
この種の触媒コンバータとして、金属製の平箔と波箔とを交互に重ねたハニカム体を含み、排ガスを通過させるための排ガス流路が軸方向に延びて多数形成されるとともに、軸方向の前後で隣接する波部の位相が互いに異なるオフセット構造を備えた触媒コンバータが知られている（例えば、特許文献１参照）。図１１は、従来の波箔の一部における断面図であり、軸方向において隣り合う一方の波部１００を実線で示し、他方の波部１００´を破線で示している。同図を参照して、波部１００は天面１０１、天面１０１の両端部から下斜方向に延びる一対の側面１０２からなり、下端部が平箔２００に接触するとともに、天面１０１及び側面１０２の接続部分は角張っている。【０００６】
軸方向（紙面に対する法線方向）視において、波部１００´の側面１０２´を波部１００の内側に対応した領域に向かって延出させることで、波箔をオフセット構造としている。オフセット構造を採用することによって、排ガスの流れが層流から乱流に変わり、排ガスを撹拌する撹拌作用が生じるため、排ガスの浄化性能を高めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−９６１７０号公報
【特許文献２】特開平１１―５０８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、オフセット構造を採用することによって、触媒コンバータを通過する際の排ガスの圧力損失が増大する。本発明者は、図１１のオフセット構造を備えた触媒コンバータの排ガス浄化性能及び圧力損失を詳しく調査し、天面１０１と側面１０２との接続部分（ハッチングで示す領域Ｔ）において、浄化性能に寄与しない乱流が発生して、圧力損失が増大していることを突き止めた。浄化に寄与する乱流については、許容すべきであるが、浄化に寄与しない乱流は圧力損失を招くだけであるため、可能な限り減らすべきである。【０００９】
一方、触媒コンバータの各セルに塗布される触媒量は予め一定量に制限されている場合があり、排ガス浄化に寄与しない領域に触媒が塗布されると、排ガス浄化に寄与する領域に塗布される触媒が減るため、結果的に触媒コンバータの浄化性能が低下する。【００１０】
また、排ガス流路の断面が正方形であるオフセット構造では、十分な浄化性能が得られなかった。【００１１】
そこで、本願発明は、排ガス浄化に寄与しない乱流の発生を抑制して圧力損失を減少させるとともに、排ガス浄化に寄与しない領域に塗布される触媒を削減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本願発明は（１）金属製の平箔と波箔とを積層した触媒担持用ハニカム体において、前記波箔は、前記積層方向に隣接する一方の前記平箔に接触する第１の天面部と、前記積層方向に隣接する他方の前記平箔に接触し、前記積層方向視において、前記第１の天面部を避けた位置に配置される第２の天面部と、一端が前記第１の天面部に対して第１の曲げ部を介して連設され、他端が前記第２の天面部に対して第２の曲げ部を介して連設されるとともに、前記第１の天面部及び前記第２の天面部に対して傾斜した方向に延びる傾斜脚面部とからなる凹凸形状部を連続させることにより構成されるとともに、前記ハニカム体の軸方向の前後で波の位相が互いに異なるオフセット部を有しており、前記第１の曲げ部及び前記第２の曲げ部は互いにＲ形状に形成されており、前記第１の曲げ部の内縁の曲率半径をＲ１、前記第２の曲げ部の内縁の曲率半径をＲ２としたときに、曲率半径Ｒ１及びＲ２はそれぞれ以下の条件式（１）及び（２）を満足しており、前記第１の天面部及び前記第２の天面部の前記積層方向における離隔間隔をｈ、前記第１の天面部に対して前記第１の曲げ部を介して連設する一対の前記傾斜脚面部の離隔間隔をＳとしたときに、以下の条件式（３）を満足することを特徴とする。
０．０２（ｍｍ）≦Ｒ１≦２．０（ｍｍ）・・・・・・・・・・・（１）
０．０２（ｍｍ）≦Ｒ２≦２．０（ｍｍ）・・・・・・・・・・・（２）
１．５≦Ｓ／ｈ≦１０・・・・・・・・・・・（３）【００１３】
（２）前記軸方向視において、前記第１の曲げ部の前記軸方向両端部から、前記第１の天面部と前記他方の平箔とに挟まれる排ガス流路に向かって第１の突起部が延びており、前記軸方向視において、前記第２の曲げ部の前記軸方向両端部から、前記第２の天面部と前記一方の平箔とに挟まれる排ガス流路に向かって第２の突起部が延びていることを特徴とする、（１）に記載の触媒担持用ハニカム体。【００１４】
（３）前記第１の突起部の突出長さをＢ１、前記第２の突起部の突出長さをＢ２としたとき、Ｂ１及びＢ２はそれぞれ条件式（４）及び（５）を満足することを特徴とする（２）に記載の触媒担持用ハニカム体。
２（μｍ）≦Ｂ１≦４５（μｍ）・・・・・・・・・・・（４）
２（μｍ）≦Ｂ２≦４５（μｍ）・・・・・・・・・・・（５）  【００１５】
（４）前記積層方向に対する前記傾斜脚面部の傾きをαとしたときに、以下の条件式（６）を満足することを特徴とする（１）乃至（３）のうちいずれか一つに記載の触媒担持用ハニカム体。
０．５°≦α≦１５°・・・・・・・・・・・（６）【００１６】
（５）前記凹凸形状部の前記軸方向の長さをＬとしたときに、以下の条件式（７）を満足することを特徴とする（１）乃至（４）のうちいずれか一つに記載の触媒担持用ハニカム体。
０．５（ｍｍ）≦Ｌ≦２０（ｍｍ）・・・・・・・・・・・（７）【００１７】
（６）前記Ｓは０．５（ｍｍ）以上１０（ｍｍ）以下であり、前記平箔及び前記波箔の厚みは５（μｍ）以上１００（μｍ）以下であることを特徴とする（１）乃至（５）のうちいずれか一つに記載の触媒担持用ハニカム体。【００１８】
（７）前記凹凸形状部は、前記軸方向に沿って千鳥状に配列されていることを特徴とする（１）乃至（６）のうちいずれか一つに記載の触媒担持用ハニカム体。【００１９】
（８）（１）乃至（７）のうちいずれか一つに記載の触媒担持用ハニカム体と、前記触媒担持用ハニカム体に担持された触媒と、前記触媒担持用ハニカム体の外周面を囲む金属製の外筒と、を有することを特徴とする触媒コンバータ。
【発明の効果】
【００２０】
本願発明によれば、第１の曲げ部の曲率半径Ｒ１を０．０２（ｍｍ）以上に設定することで、第１の天面部及び傾斜脚面部を用いて形成される排ガス通路における第１の曲げ部近傍で浄化に寄与しない乱流が発生することを抑制できる。また、第１の曲げ部の曲率半径Ｒ１を２．０（ｍｍ）以下に設定することで、第２の天面部及び傾斜脚面部を用いて形成される排ガス流路における第１の曲げ部近傍で浄化に寄与しない無駄な触媒が付着することを抑制できる。【００２１】
本願発明によれば、第２の曲げ部の曲率半径Ｒ２を０．０２（ｍｍ）以上に設定することで、第２の天面部及び傾斜脚面部を用いて形成される排ガス通路における第２の曲げ部近傍で浄化に寄与しない乱流が発生することを抑制できる。また、第２の曲げ部の曲率半径Ｒ２を２．０（ｍｍ）以下に設定することで、第１の天面部及び傾斜脚面部を用いて形成される排ガス流路における第２の曲げ部近傍で浄化に寄与しない無駄な触媒が付着することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】触媒コンバータの斜視図である。
【図２】ハニカム体を軸方向に対して直交する方向に切断した波箔及び平箔の一部における断面図である。
【図３】波箔の一部における展開図であり、波箔を厚み方向から視た時の概略図である。
【図４】図２の点線丸印で囲んだ領域Ａを拡大した拡大図である。
【図５】図２の点線丸印で囲んだ領域Ａ´を拡大した拡大図である。
【図６】ハニカム体の軸方向視における、第１の曲げ部及び第１の突起部の概略拡大図である。
【図７】ハニカム体の軸方向視における、第２の曲げ部及び第２の突起部の概略拡大図である。
【図８】触媒コンバータの製造方法を示す工程図である。
【図９】表１及び表２の各発明例及び各比較例をプロットしたグラフである。
【図１０】表３及び表４の各発明例及び各比較例をプロットしたグラフである。
【図１１】従来の波箔の断面図である。
【発明の実施するための形態】
【００２３】
以下に本実施形態を図面に基づき説明する。図１は本実施形態に係る触媒コンバータの斜視図であり、矢印Ｐはハニカム体の軸方向（排ガスが流れる方向）を示している。矢印Ｐの定義は、他の図面においても同様である。
【００２４】
触媒コンバータ１００は、触媒担持用のハニカム体１と、このハニカム体１の外周面を囲む金属製の外筒２とから構成される。ハニカム体１は平箔３と波箔４を重ねた状態で軸方向Ｐ周りに巻き回すことにより構成されている。平箔３と波箔４との間には排ガス流路としての多数のセルが形成されており、これらのセル内部に排ガスを導通させることによって、排ガスを浄化することができる。平箔３及び波箔４には耐熱金属を用いることができる。
【００２５】
耐熱金属には、例えば、Ａｌを含んだ耐熱性の各種ステンレス鋼を用いることができる。この種のステンレス鋼には、通常、Ｃｒが１５〜２５質量％、Ａｌが２〜８質量％含まれており、例えば、Ｆｅ−２０Ｃｒ−５Ａｌ合金、Ｆｅ−２０Ｃｒ−８Ａｌ合金、Ｆｅ−１８Ｃｒ−３Ａｌ合金を用いることができる。触媒コンバータ１００は、例えば、車両の排気ガス流路に設置することができる。車両は、ガソリン車、或いはディーゼル車であってもよい。
【００２６】
なお、触媒コンバータ１００は、断面が円形のものに限られない。例えば、楕円形、卵形、レーストラック（以下、ＲＴという）形状などその他の形状であってもよい。また、本実施形態では、平箔３及び波箔４を重ねた状態で軸方向Ｐ周りに巻き回すことでハニカム体１を構成したが、本発明はこれに限るものではなく、平箔３と波箔４を一方向に交互に積層した角型形状のハニカム体にも適用することができる。
【００２７】
図２は、ハニカム体１を軸方向に対して直交する方向に切断した波箔及び平箔の一部における断面図であり、矢印Ｑ方向は波箔及び平箔の積層方向である。図３は、波箔の一部における展開図であり、波箔を厚み方向から視た時の概略図である。これらの図を参照して、波箔４は、凹凸形状部４０を連続させることにより構成されている。凹凸形状部４０は、積層方向Ｑにおいて隣接する平箔３に挟まれたスペースの内部に形成されており、第１の天面部４１、第２の天面部４２、第１の曲げ部４３、第２の曲げ部４４及び傾斜脚面部４５から構成されている。
【００２８】
第１の天面部４１は、一方の平箔３（以下、平箔３ａと称する）に接触しており、ハニカム体１の略周方向に沿って間欠的に設けられている。つまり、ハニカム体１の周方向において隣り合う第１の天面部４１の間にはスペースが形成されている。第２の天面部４２は、平箔３ａに隣接する他方の平箔３（以下、平箔３ｂと称する）に接触しており、隣り合う第１の天面部４１の間に形成された前記スペースと向き合う位置に設けられている。つまり、積層方向Ｑから視た時に、第２の天面部４２は第１の天面部４１を避けた位置に配置されている。
【００２９】
上述の構成によれば、第１の天面部４１、第１の曲げ部４３、第２の曲げ部４４、傾斜脚面部４５及び平箔３ｂによって形成されるフィンＦの内側に排ガスが導通する排ガス流路４６（前記第１の天面部と前記他方の平箔とに挟まれる排ガス流路に相当）を形成することができる。また、第２の天面部４２、第１の曲げ部４３、第２の曲げ部４４、傾斜脚面部４５及び平箔３ａによって形成されるフィンＦの内側に排ガスが導通する排ガス流路４７（前記第２の天面部と前記一方の平箔とに挟まれる排ガス流路に相当）を形成することができる。
【００３０】
ここで、フィンＦは、軸方向Ｐに沿って千鳥状に配置されている。つまり、本実施形態の波箔４では、排ガスの導通方向に延びる直線に対してクロスするようにフィンＦを配置したオフセット構造が採用されている。したがって、排ガス導通方向において隣接する一方のフィンＦによって形成される排ガス流路の延長上に、他方のフィンＦの傾斜脚面部４５が設置されるため、当該排ガス流路を流れる排ガスが当該傾斜脚面部４５に衝突することによって、乱流を生成することができる。すなわち、オフセット構造を採用することによって、排ガスの流れが層流から乱流に変わり、より多くの排ガスが触媒に当たりやすくなるため、浄化性能を高めることができる。
【００３１】
第１の曲げ部４３は、第１の天面部４１及び傾斜脚面部４５を繋ぐ位置にＲ状に形成されている。第１の曲げ部４３の曲率中心は、第１の天面部４１と平箔３ｂとの間に形成された排ガス流路４６の内部に位置している。第１の曲げ部４３の曲率半径をＲ１としたとき、曲率半径Ｒ１は、以下の条件式（１）を満足し、好ましくは以下の条件式（１）´を満足する。なお、曲率半径Ｒ１は、第１の曲げ部４３の内縁の曲率半径とする。
０．０２（ｍｍ）≦Ｒ１≦２．０（ｍｍ）・・・・・・・・・・（１）
０．１（ｍｍ）≦Ｒ１≦１．０（ｍｍ）・・・・・・・・・・（１）´
【００３２】
図４を参照しながら、曲率半径Ｒ１の限定理由について説明する。図４は、図２の点線丸印で囲んだ領域Ａを拡大した拡大図である。ただし、後述する第１の突起部については省略して図示する。曲率半径Ｒ１を０．０２（ｍｍ）以上に設定することで、第１の天面部４１と平箔３ｂとの間に形成された排ガス流路４６の内側における上側隅部、つまり、ハッチングで示す第１の曲げ部４３の近傍領域Ｔ１において浄化性能の向上に寄与しない乱流の発生が抑制されるため、浄化性能を落とすことなく圧力損失を減らすことができる。
【００３３】
平箔３ａと第２の天面部４２との間に形成された排ガス流路４７の内側における上側隅部、つまり、ハッチングで示す第１の曲げ部４３及び平箔３ａに挟まれた領域Ｔ２には、ハニカム体１を触媒浴に浸漬した際に触媒が溜まる。しかしながら、領域Ｔ２は排ガス浄化に寄与しない領域であるため、領域Ｔ２の体積が増加すると、排ガス浄化に寄与する領域に塗布される触媒が減少して、結果的に浄化性能が低下する。曲率半径Ｒ１を２．０（ｍｍ）以下に設定することで、領域Ｔ２の体積が過度に大きくなることを抑制できるため、触媒の無駄を少なくして浄化性能を高めることができる。条件式（１）´を満足することで、上述の効果を高めることができる。
【００３４】
第２の曲げ部４４は、第２の天面部４２及び傾斜脚面部４５を繋ぐ位置にＲ状に形成されている。第２の曲げ部４４の曲率中心は、第２の天面部４２と平箔３ａとの間に形成された排ガス流路４７の内部に位置している。第２の曲げ部４２の曲率半径をＲ２としたとき、曲率半径Ｒ２は、以下の条件式（２）を満足し、好ましくは以下の条件式（２）´を満足する。なお、曲率半径Ｒ１及びＲ２は互いに同じであってもよいし、或いは異なっていてもよい。また、曲率半径Ｒ２は、第２の曲げ部４４の内縁の曲率半径とする。
０．０２（ｍｍ）≦Ｒ２≦２．０（ｍｍ）・・・・・・・・・・（２）
０．１（ｍｍ）≦Ｒ２≦１．０（ｍｍ）・・・・・・・・・・（２）´
【００３５】
図５を参照しながら、曲率半径Ｒ２の限定理由について説明する。図５は、図２の点線丸印で囲んだ領域Ａ´を拡大した拡大図である。ただし、後述する第２の突起部については省略して図示する。曲率半径Ｒ２を０．０２（ｍｍ）以上に設定することで、第２の天面部４２と平箔３ａとの間に形成された排ガス流路４７の内側における下側隅部、つまり、ハッチングで示す第２の曲げ部４４の近傍領域Ｔ３において浄化性能に寄与しない乱流の発生が抑制されるため、浄化性能を落とすことなく圧力損失を減らすことができる。
【００３６】
平箔３ｂと第１の天面部４１との間に形成された排ガス流路４６の内側における下側隅部、つまり、ハッチングで示す第２の曲げ部４４と平箔３ｂとに挟まれた領域Ｔ４には、ハニカム体１を触媒浴に浸漬した際に触媒が溜まる。しかしながら、領域Ｔ４は排ガス浄化に寄与しない領域であるため、領域Ｔ４の体積が増大すると、排ガス浄化に寄与する領域に塗布される触媒が減少して、結果的に浄化性能が低下する。曲率半径Ｒ２を２．０（ｍｍ）以下に設定することで、領域Ｔ４の体積が過度に大きくなることを抑制できるため、触媒の無駄を少なくして浄化性能を高めることができる。条件式（２）´を満足することで、上述の効果を高めることができる。
【００３７】
図２を参照して、第１の天面部４１及び第２の天面部４２の積層方向Ｑにおける離隔間隔（以下、セル高さと称する）をｈ、前記第１の天面部４１に対して第１の曲げ部４３を介して連設する一対の傾斜脚面部４５の離隔間隔（以下、セル幅と称する）をＳとしたときに、セル高さｈ及びセル幅Ｓの比率（扁平比）は、以下の条件式（３）を満足し、好ましくは以下の条件式（３）´を満足する。
１．５≦Ｓ／ｈ≦１０・・・・・・・・・・・・・（３）
１．８≦Ｓ／ｈ≦４．０・・・・・・・・・・・・（３）´
【００３８】
すなわち、第１の天面部４１及び平箔３ｂの間に形成された排ガス流路４６の断面をいわゆる扁平形状に形成することにより、排ガス流路の断面が正方形の場合と比べて、乱流が増加して、浄化性能を向上させることができる。Ｓ／ｈが１．５未満であると、浄化性能の向上に寄与する乱流が減少して、十分な浄化性能が得られない。Ｓ／ｈが１０を超過すると、乱流が過度に生成されて、圧力損失が増大する。条件式（３）´を満足することにより、上述の効果を高めることができる。なお、第２の天面部４２及び平箔３ａの間に形成された排ガス流路４７の断面も扁平形状に形成されており、その扁平比は上述した条件式（３）を満足し、好ましくは上述した条件式（３）´を満足する。
【００３９】
セル幅Ｓは、好ましくは０．５（ｍｍ）以上１０（ｍｍ）以下である。平箔３及び波箔４の箔厚は、好ましくは５（μｍ）以上１００（μｍ）以下である。
【００４０】
図６及び図７を参照して、第１の曲げ部４３及び第２の曲げ部４４にそれぞれ形成される第１の突起部及び第２の突起部について説明する。図６は、ハニカム体の軸方向視における、第１の曲げ部及び第１の突起部の概略拡大図である。図７は、ハニカム体の軸方向視における、第２の曲げ部及び第２の突起部の概略拡大図である。第１の突起部４３０は、第１の曲げ部４３の軸方向両端部に複数形成されており、軸方向視において、排ガス流路４６に向かって延びている。言い換えると、複数の第１の突起部４３０はそれぞれ、第１の曲げ部４３の箔厚方向に延びており、排ガス流路４６の内側に対応する領域に向かって延出している。第２の突起部４４０は、第２の曲げ部４４の軸方向両端部に複数形成されており、軸方向視において、排ガス流路４７に向かって延びている。言い換えると、複数の第２の突起部４４０はそれぞれ、第２の曲げ部４４の箔厚方向に延びており、排ガス流路４７の内側に対応する領域に向かって延出している。メカニズムは不明であるが、後述する実施例に示すように、第１の突起部４３０及び第２の突起部４４０を形成することにより、浄化性能の向上効果と、圧力損失の低減効果とを更に高めることができる。第１の突起部４３０及び第２の突起部４４０は、成形時に形成される「バリ」であるが、成形方法の詳細については後述する。
【００４１】
ここで、第１の突起部４３０の突出長さをＢ１、第２の突起部４４０の突出長さをＢ２と定義する。Ｂ１は、軸方向視における第１の突起部４３０の面積を、軸方向視における第１の曲げ部４３の長さで除することによって求めることができる。第１の突起部４３０の面積は、実体顕微鏡や走査電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）を用いた撮像データに基づき、算出できる。第１の曲げ部４３の長さは、曲率半径Ｒ１によって規定される弧の長さであり、上述の撮像データに基づき算出できる。Ｂ２は、軸方向視における第２の突起部４４０の面積を、軸方向視における第２の曲げ部４４の長さで除することによって求めることができる。第２の突起部４４０の面積は、実体顕微鏡や走査電子顕微鏡を用いた撮像データに基づき、算出できる。第２の曲げ部４４の長さは、曲率半径Ｒ２によって規定される弧の長さであり、上述の撮像データに基づき算出できる。
【００４２】
Ｂ１及びＢ２はそれぞれ条件式（４）及び（５）を満足することが好ましい。
２（μｍ）≦Ｂ１≦４５（μｍ）・・・・・・・・・・・（４）
２（μｍ）≦Ｂ２≦４５（μｍ）・・・・・・・・・・・（５）
Ｂ１、Ｂ２がそれぞれ条件式（４）、（５）を満足することによって、浄化性能の向上効果と、圧力損失の低減効果とを更に高めることができる。
【００４３】
本実施形態では、突起部が各曲げ部の軸方向両端部に其々複数形成されているが、これに限るものではなく、突起部が各曲げ部の軸方向両端部に１つずつ形成されていてもよい。この場合であっても、上述の計算方法により、Ｂ１及びＢ２を算出することが可能である。
【００４４】
ここで、傾斜脚面部４５の傾斜角度、すなわち、積層方向Ｑに対する傾斜脚面部４５の傾斜角度αは、好ましくは以下の条件式（６）を満足し、より好ましくは以下の条件式（６）´を満足する。
０．５°≦α≦１５°・・・・・・・・・・・・・（６）
２°≦α≦１０°・・・・・・・・・・・・・（６）´
【００４５】
傾斜角度αが０．５°未満になると、条件式（１）乃至（３）を満足させることによって得られる効果、つまり、第１の曲げ部４３及び第２の曲げ部４４近傍において発生する浄化性能の向上に寄与しない渦流の抑制効果が低下する。傾斜角度αが１５°超になると、第１の曲げ部４３の近傍領域Ｔ２（図４参照）及び第２の曲げ部４４の近傍領域Ｔ４（図５参照）において、浄化に寄与しない触媒が無駄に溜まり、浄化性能が低下する。
【００４６】
図３を参照して、凹凸形状部４０の軸方向Ｐの長さＬ（以下、位相ずれ長さＬと称する）としたときに、位相ずれ長さＬは、好ましくは以下の条件式（７）を満足し、より好ましくは以下の条件式（７）´を満足する。
０．５（ｍｍ）≦Ｌ≦２０（ｍｍ）・・・・・・・・・・・・・（７）
１．０（ｍｍ）≦Ｌ≦１０（ｍｍ）・・・・・・・・・・・・・（７）´
【００４７】
上述したように、波箔４をオフセット構造にすることで乱流を発生させ、浄化性能を向上させることができるが、この効果は位相ずれ長さＬに左右され、位相ずれ長さＬが短くなるほど乱流が増加する。位相ずれ長さＬが２０（ｍｍ）を超過すると、乱流の生成が不十分となり排ガスの浄化性能が低下する。一方、位相ずれ長さＬが０．５（ｍｍ）未満になると、浄化性能の向上効果が飽和し、圧力損失が増大する。
【００４８】
次に、図８を参照しながら、本実施形態における触媒コンバータの製造方法について説明する。図８は、触媒コンバータの製造方法を示す工程図である。工程Ｓ１において、ステンレス箔に特殊プレス加工を施すことにより波箔４を成形する。特殊プレス加工には多段式の金型を用いることができる。多段式の金型を用いることで、凹凸形状部４０の第１の曲げ部４３及び第２の曲げ部４４の曲率半径Ｒ１及びＲ２をそれぞれ条件式（１）及び（２）を満たす範囲に制御することができる。具体的には、台形状のフィンＦを形成するプレ工程と、フィンＦの曲げ部をＲ状に塑性変形させるＲ調整工程とに分けて、特殊プレス加工を行うことにより、波箔４を製造することができる。
【００４９】
プレ工程は、切込み工程及び押込み工程とから構成される。切込み工程では、ステンレス箔のオフセット予定位置に対して切込みを行う。押込み工程では、角形状部を備えた金型を用いてステンレス箔に対して押込みを行う。切込み工程と押込み工程とにより、台形状のフィンＦを成形し、オフセット構造を備えた波箔を製造することができる。従来、オフセット構造を備えた波箔を製造する際には、切込み工程と押し込み工程との時間の間隔が数十ｍｓｅｃ以上確保されていたため、切込み端部に形成される突起部（バリ）の突出長さが、非常に短い長さに抑制されていた。一方、本実施形態では、切込み工程と押込み工程との時間間隔を１０ｍｓｅｃ以下に制御することで、切込み端部に大きな引張力が働き、突起部の突出長さを従来の突起部より高くすることができる。具体的には、切込み工程と押込み工程との時間間隔を制御することで、突起部の突出長さを２（μｍ）以上４５（μｍ）以下に調整することができる。
【００５０】
つまり、本実施形態では、バリの長さを従来より長くする特殊加工を施すことによって、積極的にバリを形成しており、このバリによって浄化性能の向上効果と、圧力損失の低減効果とを高めている。Ｒ調整工程では、曲率半径Ｒ１及びＲ２に対応したＲ形状部を備えた金型を用いてフィンＦの角部を丸めて条件式（１）及び（２）を満足する波箔４を製造する。ただし、Ｒ調整工程において用いられる金型は複数であってもよい。この場合、Ｒ調整工程において、Ｒが異なる複数の金型を用いて特殊プレス加工を段階的に実施することにより、曲率半径Ｒ１及びＲ２を目標値に向かって徐々に近づけることができる。
【００５１】
工程Ｓ２において、製造した波箔４を平箔３と重ね合わせ、所定の軸方向周りに巻き回すことで、ハニカム体１を製造する。この際、第１の天面部４１と平箔３ａとの接合予定部及び第２の天面部４２と平箔３ｂとの接合予定部にろう材を塗布する。工程Ｓ３において、ハニカム体１を金属製の外筒２に内挿し、ハニカム体１と外筒２との接合予定部にろう材を塗布する。
【００５２】
工程Ｓ４において、接合予定部にろう材が塗布されたハニカム体１と外筒２とを真空雰囲気下において加熱することで、接合予定部のろう材を固着させ、ハニカム体１と外筒２とを接合するとともに、ハニカム体を構成する波箔３と平箔４とを接合する。工程Ｓ５において、ウォッシュコート液（γアルミナと添加剤及び貴金属触媒を成分とする溶液）をハニカム体１の排ガス流路に供給し、高温熱処理により焼き付けることで、触媒をハニカム体１に担持させ、触媒コンバータ１００を製造する。
【００５３】
上述の方法によれば、波箔を製造する際に、箔が破断することを防止できる。すなわち、一段の金型を用いて条件式（１）及び（２）を満足する波箔を製造すると、箔がプレス加工中に破断するおそれがある。本実施形態では、プレス加工をプレ工程とＲ調整工程とに分けて実施することにより、条件式（１）及び（２）を満たす波箔を箔が加工中に破断しないように製造することができる。ただし、本実施形態の波箔は、平箔にギヤを当接させることによって製造してもよい。この場合も、プレ工程とＲ調整工程とに分けて、条件式（１）及び（２）を満たす波箔を製造することができる。
【００５４】
次に、実施例を示して本発明について詳細に説明する。仕様が異なる複数の触媒コンバータを作成して、浄化性能及び圧力損失を評価した。先述した特殊プレス加工を施すことによって波箔４を製造した。平箔３及び波箔４を重ねた状態で軸周りに巻き回してハニカム体１を製造し、これにウォッシュコート液を通した。ウォッシュコート液には、セリア―ジルコニア―アルミナを主成分とする溶液を用いた。ハニカム体１から余分なウォッシュコート液を除去した後、１８０℃の加熱温度で１時間乾燥させ、続いて５００℃の加熱温度で２時間焼成させた。ハニカム体１に形成されたウォッシュコート層は、体積当たりで１８０（ｇ／Ｌ）であった。なお、曲率半径Ｒ１及び曲率半径Ｒ２は同じに設定した。また、突起部の突出長さＢ１及びＢ２は等しい値に設定した。
【００５５】
このウォッシュコート層が形成されたハニカム体１を蒸留水に浸漬して十分吸水させた後、引き上げて余分な水分を吹き払い、パラジウムを含む水溶液に浸漬した。続いて、この水溶液からハニカム体１を引き上げて乾燥させた。ハニカム体１に担持されたパラジウムは体積当たり４（ｇ／Ｌ）であった。
【００５６】
触媒が担持されたハニカム体１を筒状の金属製の外筒２に収めて固着し、触媒コンバータ１００を得た。
【００５７】
上述の工程によって得られた各種触媒コンバータを触媒容器に装填して、以下に示す方法で浄化性能及び圧力損失を評価した。この際、触媒コンバータは予め水蒸気１０質量％含有の大気を９８０℃まで加熱した雰囲気に暴露させ、この雰囲気下で４時間保定して模擬的な劣化処理を施した。
【００５８】
（浄化性能試験）
浄化性能を評価する際のモデル排気ガスとして、ＣＯ，ＨＣ，ＮＯＸを含有する混合ガスを使用し、ガス成分の条件をストイキ成分とした。モデル排気ガスの流量ＳＶを１０万ｈ−１として、各触媒コンバータにモデル排気ガスを流しながら、排ガスの入側の前段でヒータを用いてモデル排気ガスを加熱して昇温過程における浄化率の変化を測定した。浄化率は、触媒コンバータの入側及び出側のガス組成を分析して、その減少率とした。昇温過程において、浄化率が５０％になったときの入側ガス温度Ｔ５０を評価値として、浄化性能を評価した。なお、ＨＣ成分のＴ５０を評価値とした。
【００５９】
圧力損失は、各種触媒コンバータに対して、室温のＮ２ガスを流し、この際に触媒コンバータで生じる圧力損失をデジタル差圧計で測定することにより、圧力損失の大小を評価した。ハニカム体の直径φは３９（ｍｍ）、長さは４０（ｍｍ）とし、ガスの流量ＳＶを１２万ｈ−１として圧損測定を行った。表１乃至表４は、本実施例の実験結果である。表１及び表２では、扁平比Ｓ／ｈ及び曲率半径Ｒ１，Ｒ２を変化させ、その他のパラメータは固定した。なお、浄化性能を測定したハニカム体の直径φは５０（ｍｍ）、長さは４５（ｍｍ）とした。また、箔の成分は、Ｃｒ：２０質量％、Ａｌ：５．０質量％、Ｔｉ：０．０８質量％、ＲＥＭ（ミッシュメタル）：０．０８質量％、及び残部Ｆｅとし、箔厚は８０μｍとした。
【００６０】
【表１】
2017119375.tif 000003
【００６１】
【表２】
2017119375.tif 000004
【００６２】
図９は、表１及び表２の各発明例及び各比較例をプロットしたグラフであり、横軸が圧力損失（Ｐａ）、縦軸がＴ５０（℃）である。２本の破線は圧力損失（Ｐａ）及びＴ５０（℃）（つまり、浄化性能）の良否を判別するための閾値曲線である。２本の閾値曲線よりも左側の二重丸印で示す領域にデータがプロットされている場合には圧力損失及び浄化性能の総合評価を「優秀」（二重丸）と判定した。２本の閾値曲線で挟まれた丸印で示す領域にデータがプロットされている場合には圧力損失及び浄化性能の総合評価を「良好」（丸）と判定した。２本の閾値曲線よりも右側のバツ印で示す領域にデータがプロットされている場合には圧力損失及び浄化性能の総合評価を「劣る」（バツ）と判定した。なお、閾値曲線は、実験により求めた。
【００６３】
表３及び表４では、セル密度、扁平比Ｓ／ｈ、曲率半径Ｒ１，Ｒ２、位相ずれＬを変化させ、その他のパラメータを固定した。なお、浄化性能を測定したハニカム体の直径φは１２０（ｍｍ）、長さは９０（ｍｍ）とした。また、箔の成分は、Ｃｒ：２０質量％、Ａｌ：５．８質量％ 、Ｚｒ：０．１質量％、Ｌａ：０．０８質量％、及び残部Ｆｅとし、箔厚は３０μｍとした。
【００６４】
【表３】
2017119375.tif 000005
【００６５】
【表４】
2017119375.tif 000006
【００６６】
図１０は、表３及び表４の各発明例及び各比較例をプロットしたグラフであり、横軸が圧力損失（Ｐａ）、縦軸がＴ５０（℃）である。２本の破線は圧力損失（Ｐａ）及びＴ５０（℃）（つまり、浄化性能）の良否を判別するための閾値曲線である。２本の閾値曲線よりも左側の二重丸印で示す領域にデータがプロットされている場合には圧力損失及び浄化性能の総合評価を「優秀」（二重丸）と判定した。２本の閾値曲線で挟まれた丸印で示す領域にデータがプロットされている場合には圧力損失及び浄化性能の総合評価を「良好」（丸）と判定した。２本の閾値曲線よりも右側のバツ印で示す領域にデータがプロットされている場合には圧力損失及び浄化性能の総合評価を「劣る」（バツ）と判定した。なお、閾値曲線は、実験により求めた。
【００６７】
上述の実施例に示すように、条件式（１）乃至（３）を満足させることで、圧力損失及び浄化性能の総合評価が「良好」になった。さらに、条件式（４）及び（５）も満足させることで、圧力損失のさらなる低減及び浄化性能のさらなる向上が実現し、圧力損失及び浄化性能の総合評価が「優秀」になった。
【符号の説明】
【００６８】
１  ハニカム体
２  外筒
３  平箔
４  波箔
１００  触媒コンバータ
【図１】
2017119375.tif 000007
【図２】
2017119375.tif 000008
【図３】
2017119375.tif 000009
【図４】
2017119375.tif 000010
【図５】
2017119375.tif 000011
【図６】
2017119375.tif 000012
【図７】
2017119375.tif 000013
【図８】
2017119375.tif 000014
【図９】
2017119375.tif 000015
【図１０】
2017119375.tif 000016
【図１１】
2017119375.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成29年12月6日(2017.12.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の平箔と波箔とを所定の積層方向に積層した触媒担持用のハニカム体において、
前記波箔は、前記積層方向に隣接する一方の前記平箔に接触する第１の天面部と、前記積層方向に隣接する他方の前記平箔に接触し、前記積層方向から視た時に、前記第１の天面部を避けた位置に配置される第２の天面部と、一端が前記第１の天面部に対して第１の曲げ部を介して連設され、他端が前記第２の天面部に対して第２の曲げ部を介して連設されるとともに、前記第１の天面部及び前記第２の天面部に対して傾斜した方向に延びる傾斜脚面部とからなる凹凸形状部を連続させることにより構成されるとともに、前記ハニカム体の軸方向の前後で波の位相が互いに異なるオフセット部を有しており、
前記第１の曲げ部及び前記第２の曲げ部は互いにＲ形状に形成されており、前記第１の曲げ部の内縁の曲率半径をＲ１、前記第２の曲げ部の内縁の曲率半径をＲ２としたときに、曲率半径Ｒ１及びＲ２はそれぞれ以下の条件式（１）及び（２）を満足しており、
前記第１の天面部及び前記第２の天面部の前記積層方向における離隔間隔をｈ、前記第１の天面部に対して前記第１の曲げ部を介して連設する一対の前記傾斜脚面部の離隔間隔をＳとしたときに、以下の条件式（３）を満足することを特徴とするハニカム体。
０．０２（ｍｍ）≦Ｒ１≦２．０（ｍｍ）・・・・・・・・（１）
０．０２（ｍｍ）≦Ｒ２≦２．０（ｍｍ）・・・・・・・・（２）
１．５≦Ｓ／ｈ≦１０・・・・・・・・（３）
【請求項２】
前記軸方向から視た時に、前記第１の曲げ部の前記軸方向の両端部から、前記第１の天面部と前記他方の平箔とに挟まれる排ガス流路に向かって第１の突起部が延びており、前記軸方向から視た時に、前記第２の曲げ部の前記軸方向の両端部から、前記第２の天面部と前記一方の平箔とに挟まれる排ガス流路に向かって第２の突起部が延びていることを特徴とする、請求項１に記載のハニカム体。
【請求項３】
前記第１の突起部の突出長さをＢ１、前記第２の突起部の突出長さをＢ２としたとき、Ｂ１及びＢ２はそれぞれ条件式（４）及び（５）を満足することを特徴とする請求項２に記載のハニカム体。
２（μｍ）≦Ｂ１≦４５（μｍ）・・・・・・・・（４）
２（μｍ）≦Ｂ２≦４５（μｍ）・・・・・・・・（５）
【請求項４】
前記積層方向に対する前記傾斜脚面部の傾きをαとしたときに、以下の条件式（６）を満足することを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一つに記載のハニカム体。
０．５°≦α≦１５°・・・・・・・・（６）
【請求項５】
前記凹凸形状部の前記軸方向の長さをＬとしたときに、以下の条件式（７）を満足することを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一つに記載のハニカム体。
０．５（ｍｍ）≦Ｌ≦２０（ｍｍ）・・・・・・・・（７）
【請求項６】
前記Ｓは０．５（ｍｍ）以上１０（ｍｍ）以下であり、前記平箔及び前記波箔の厚みは５（μｍ）以上１００（μｍ）以下であることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一つに記載のハニカム体。
【請求項７】
前記凹凸形状部は、前記軸方向に沿って千鳥状に配列されていることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか一つに記載のハニカム体。
【請求項８】
請求項１乃至７のうちいずれか一つに記載のハニカム体と、
前記ハニカム体に担持された触媒と、
前記ハニカム体の外周面を囲む金属製の外筒と、
を有することを特徴とする触媒コンバータ。
【国際調査報告】
2017119375.tif 000018
2017119375.tif 000019
2017119375.tif 000020
2017119375.tif 000021