(57)【要約】【課題】このメタルハニカム担体構造は，金網又は金属製薄板を波板状帯体に成形し，波板状帯体の溝に沿って形成したハニカム通路の壁面に排気ガスを接触通過させて排気ガス中の有害物質を燃焼又は酸化・還元反応させて消失させる。【解決手段】担体１は，金属製薄板Ｆ又は金網Ｎの一方を稜線７と溝６から成る波板状帯体３に，他方を平板状帯体１３に成形し，それらを巻き上げて柱状体４に形成し，溝６に沿って柱状体４の一端面から他端面へ連通する多数のハニカム通路５が形成されている。ハニカム通路５を流れる排気ガスは，金網Ｎの凹凸表面で乱れて流され且つ金属製薄板Ｆの表面に接触して流されて，有害物質が燃焼や酸化，還元反応で消失浄化される。金属製薄板Ｆと金網Ｎには，互いに異なる種類の触媒が担持されることが好ましい。【選択図】図３
2009202114.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガス通路に配設された担体に排気ガスを通して前記排気ガス中に含まれるＮＯX ，ＨＣ，粒子状物質，スート等の有害物質を燃焼や酸化・還元反応で消失させて前記排気ガスを浄化する排気ガス浄化用担体構造において，
前記担体は，金属製薄板と金属製ワイヤから成る金網とのいずれか一方を平行な傾き状又はストレート状に延びる稜線と該稜線間の溝から成る波板状帯体に成形し，他方を平板状帯体に成形し，前記波板状帯体と前記平板状帯体とを重ね合わせて筒状に巻き上げ又は積層して柱状体を構成し，前記波板状帯体と前記平板状帯体との間に前記溝に沿って前記柱状体の一端面から他端面へ連通する多数のハニカム通路を形成し，前記ハニカム通路を流れる前記排気ガスが前記金網の凹凸表面で乱れて流されると共に前記薄板の表面に接触して流されて前記有害物質を消失させて浄化することを特徴とするメタルハニカム担体構造。
【請求項２】
前記担体に担持される触媒は，酸化触媒，三元触媒，或いは炭化水素系燃料，アンモニア又は尿素を還元剤として機能させるＮＯX 還元触媒であることを特徴とする請求項１に記載のメタルハニカム担体構造。
【請求項３】
前記金属製薄板には，酸化触媒又はＮＯX 還元触媒が担持されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のメタルハニカム担体構造。
【請求項４】
前記金属製薄板と前記金網には，互いに異なる種類の触媒が担持されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のメタルハニカム担体構造。
【請求項５】
前記波板状帯体の前記稜線は，前記柱状体の軸に対して１０°〜５０°の角度に傾いていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のメタルハニカム担体構造。
【請求項６】
前記金網による前記波板状帯体の前記稜線は，前記ハニカム通路がジグザクの前記屈折路に形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のメタルハニカム担体構造。
【請求項７】
前記波板状帯体の波状凸凹のピッチは，１ｍｍ〜６ｍｍであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のメタルハニカム担体構造。
【請求項８】
前記波板状帯体の波状凸凹の高さは，０．５ｍｍ〜５ｍｍであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のメタルハニカム担体構造。
【請求項９】
前記金網のメッシュは，１６〜２００メッシュであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のメタルハニカム担体構造。
【請求項１０】
前記金網のメッシュは，巻き上げ方向で縦線のメッシュが横線のメッシュより多くなっており，前記縦線のメッシュは３０〜１００であり，前記横線のメッシュは６０〜２００であることを特徴とする請求項９に記載のメタルハニカム担体構造。
【請求項１１】
前記金網を構成する前記金属製ワイヤの線径は，０．０３ｍｍ〜０．３５ｍｍであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のメタルハニカム担体構造。
【請求項１２】
前記金網及び前記金属製薄板は，ステンレス鋼又は鉄クロムアルミ合金から構成されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載のメタルハニカム担体構造。
【請求項１３】
前記金網と前記金属製薄板とは，予め決められた複数の所定の箇所でロウ付けによって互いに接合されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載のメタルハニカム担体構造。
【請求項１４】
前記金属製薄板に積層された前記金網は，２枚以上重ねられて複合金網に構成されていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載のメタルハニカム担体構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は，エンジン，バーナ，燃焼装置等の排出口から排気される排気ガスを担体に接触通過させて排気ガス中に含まれる有害物質を燃焼や酸化・還元反応させて消失除去して排気ガスを浄化するメタルハニカム担体構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来，ディーゼルエンジンでは，熱効率が高いということからトラック，船舶等に多く用いられており，近年では，ＣＯ2 の排出量少ない原動機として見直され，乗用車についても採用が増え続けている。しかしながら，ディーゼルエンジンは，圧縮着火式であるため，ＮＯX はもとよりガソリンエンジンではほとんど発生しない粒子状物質（ＰＭという）が排気ガス中に含まれている。また，金属製ハニカムについて，排気ガスとの接触面積を増やすことは有効であるが，更にハニカムのセルで構成されたガス通路を流れる排気ガスに乱れを与えて，排気ガスを触媒に積極的に接触させる構造のものが提案されている。該ハニカム構造は，薄板を孔開き構造に形成し，表面積の増大という点では損失であるが，ガス通路内に乱流を生成し，乱れによる排気ガスを触媒に積極的に接触させるものである。
【０００３】
また，排気ガス浄化用触媒担体として，通流中のガスが乱流となって触媒との反応時間が長くなり，浄化性能を向上させるものが知られている。該排気ガス浄化用触媒担体は，多重捲回体を形成しつつ両端を開口した筒状ケース内に収納配置され，触媒担体は帯状薄板からなり，該帯状薄板にケース内に配置した状態で乱流を発生させる乱流発生部を設け，乱流発生部は複数の孔又はケース内に配置した状態で風の流れを変化させる変化面部から成り，触媒担体を収納するケースの両端開口部分には内部に収納した触媒担体の離脱を係止させるための係止部が設けられたものである（例えば，特許文献１参照）。
【０００４】
また，排ガス浄化触媒用担体構造として，断熱クッションなどを用いることなく，担体からの放熱を防止し，昇温特性を向上させるものが知られている。該排ガス浄化触媒用担体構造は，外筒と，排ガスの上流側に配置される第一ハニカム体と，排ガスの下流側に配置される第二ハニカム体とを備え，第二ハニカム体は外筒に固定され，第一ハニカム体は第二ハニカム体から突出し軸方向上流側に延びる保持部材に外筒と非接触状態に保持されている。第一ハニカム体と外筒との間に空気層が介在しているので，第一ハニカム体からの放熱が防止され，昇温特性が向上するものである（例えば，特許文献２参照）。
【０００５】
また，排気ガス浄化触媒用金属担体として，自動車排気ガス等の排気ガスの浄化に使用される触媒のためのハニカム構造を有するものが知られている。該排気ガス浄化触媒用金属担体は，金属の平板と波板とを交互に配列したハニカム構造体であって，排気ガスの上流側から下流側に向けて複数個に分割され，かつ上流側ハニカム構造体と下流側ハニカム構造体とを各々の平板端部を重ね合わせて配列した渦巻き状又は積層状のハニカム構造体であると共に，ハニカム構造体のセル孔方向に沿った外周面を筒体で被装し，該筒体の両端に支持プレートを取り付けて支持プレートで筒体内部に固定されているものである（例えば，特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平８−１９６９１８号公報
【特許文献２】特開平６−２５３６号公報
【特許文献３】特開平１−１２３６３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで，排気ガス中に含まれるＮＯX とＰＭとの浄化機能は，トレードオフ関係にあって両方同時に低減することが難しく，ディーゼルエンジンでは，排気ガス中の酸素濃度が高いためガソリンエンジンで有効な三元触媒によるＮＯX の低減が難しい。また，ＰＭの主成分である煤の酸化温度が高いため，ディーゼルエンジンでは，特殊なＰＭ低減装置が必要になる。最近では，ＮＯX の低減では，尿素を用いてＮＯX のＯを選択的に還元するＮＯX 還元触媒を用いたり，大量なＥＧＲを行って燃焼温度を下げてＮＯX の発生を抑える等の技術が開発されている。一方，ＰＭに関しては，コージライトや炭化珪素のセラミックハニカムフィルタを用いてＰＭを濾過し，フィルタに堆積したＰＭを，フィルタに担持した触媒により低温で酸化燃焼させるディーゼルパティキュレートフイルタ（以下，ＤＰＦ）が有効であり，多くの車両に搭載されるようになった。通常，フィルタに担持される触媒は，３００℃前後から煤を燃焼させるか，又は排気ガス中のＮＯをＮＯ2 に酸化させ，該ＮＯ2 を活用してＰＭを酸化燃焼させることによってＰＭを低温で燃焼させることができると言われている。
【０００７】
しかしながら，ＰＭの主成分である煤は，フィルタにより濾過されて燃焼するが，ＤＰＦを搭載した車両が渋滞路等で連続的に走行する場合に，エンジンの排気ガス温度は触媒によるＰＭ燃焼温度に達する頻度が極めて少なくなり，結果的に煤によりフィルタが閉塞し，それが排気ブレーキとなって車両が走行できなくする可能性が発生している。更に，フィルタに堆積した煤が車両の走行条件により煤の燃焼温度を上回った時に，ＰＭが急激に爆発的に燃焼し，ＤＰＦを破損したり，最悪の場合に，フィルタの溶損や火災に発展する恐れがある。従って，最近では，ＤＰＦは，煤の堆積量を圧力センサ等により検知し，煤の堆積量が一定値を超えた場合に，排気温度を高める装置を付加して煤を積極的に燃焼させようとする工夫がなされてきた。これらの排気ガス浄化装置は，エンジンの膨張行程後半又は排気行程にコモンレール式燃料噴射装置を用いて燃料を噴射して燃焼させるか，排気温度を上昇させるもの，又は噴射した燃料を後方に設けた酸化触媒により酸化発熱させるか，又はＰＭ除去装置の上流に別途設けられた燃料供給装置からの燃料を後方に設けられた酸化触媒により酸化発熱させ，排気ガス温度を上昇させている。
【０００８】
上記のような排気ガス浄化装置は，煤によりフィルタが閉塞する危険性は低いが，車両の低速走行時等で排気ガスが高温になる頻度が少ない場合は，燃料を用いた排気ガス昇温システムを稼働し，燃料を消費するため走行燃費が悪化するという問題があった。一方，都市部の大気をクリーンにするためには，新車の排気ガスをクリーンにすることは勿論重要であるが，既に市販された車両の排気ガスを浄化することが不可欠となる。そこで，既存車にＤＰＦを装着する場合に，既存車では，コモンレール等の燃料噴射装置を用いて排気ガス温度を容易に制御できる装置を用いることができないこと，エンジンと総合的に制御できないこと等で，既存車に新車のＤＰＦを用いたとしても，ＤＰＦが正常に作動しない場合が多い。その結果，コージライト等のフィルタを装着した車両は，低速走行が継続するような都市部ではトラブルが多く発生する。
【０００９】
近年，車両に装着するＤＰＦによる排気ガス中のＰＭの低減率を５０％程度として，車両が市街地を走行しても良いとする国が多く出てきた。そのような条件を満足するＤＰＦとして，金属薄板と金属不織布を複合させたものが使用され始めている。該ＤＰＦは，排気ガスを金属薄板でガイドして金属不織布に衝突させ不織布でＰＭを捕集するものでは，比較的に閉塞することがないため，市場でのトラブルが発生しにくい。しかしながら，ＤＰＦの構造が複雑になり，金属不織布が高額であるため，トータルのコストが高くなる問題があり，また，ＰＭ削減率が４０〜５０％が限度であり，それ以上高くできない難点がある。
【００１０】
この発明の目的は，上記の問題を解決するため，排気ガスが通過する担体のハニカム通路そのものの構造を従来のものと根本的に異なった構造に構成し，金属製薄板と金属製ワイヤから成る金網との帯体の組合せで多数のハニカム通路を構成したものであって，いずれか一方の帯体を平行に傾斜状又はストレート状に延びる稜線と該稜線間の溝とからなる波板状帯体に成形し且つ他方を平板状帯体に成形し，両者を重ねた帯体を巻き上げ又は積層して円筒や角筒の筒体の柱状体を形成し，帯体間に溝に沿ってストレート又はジグザグに延びる多数のハニカム通路を形成し，それによって排気ガスを金網の隙間をほとんど通過させずに，大半の排気ガスをハニカム通路の壁面に沿って接触通過させ，排気ガス流れに乱れを発生させると共に排気ガスの壁面への接触面積を増大させ，担体に担持した触媒の助けで有害物質を酸化・還元させて有害物質を消失させ，従来のような粒子状物質による担体のセルの目詰まり即ち閉塞現象の発生を防止し，排気ガスがハニカム通路を通って常に流れ続けさせ，排気ガス中の有害物質の７０〜９９％程度を消失処理させ，排気ガスを浄化するメタルハニカム担体構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明は，排気ガス通路に配設された担体に排気ガスを通して前記排気ガス中に含まれるＮＯX ，ＨＣ，粒子状物質，スート等の有害物質を燃焼や酸化・還元反応で消失させて前記排気ガスを浄化する排気ガス浄化用担体構造において，
前記担体は，金属製薄板と金属製ワイヤから成る金網とのいずれか一方を平行な傾き状又はストレート状に延びる稜線と該稜線間の溝から成る波板状帯体に成形し，他方を平板状帯体に成形し，前記波板状帯体と前記平板状帯体とを重ね合わせて筒状に巻き上げ又は積層して柱状体を構成し，前記波板状帯体と前記平板状帯体との間に前記溝に沿って前記柱状体の一端面から他端面へ連通する多数のハニカム通路を形成し，前記ハニカム通路を流れる前記排気ガスが前記金網の凹凸表面で乱れて流されると共に前記薄板の表面に接触して流されて前記有害物質を消失させて浄化することを特徴とするメタルハニカム担体構造に関する。
【００１２】
このメタルハニカム担体構造において，前記担体に担持される触媒は，酸化触媒，三元触媒，或いは炭化水素系燃料，アンモニア又は尿素を還元剤として機能させるＮＯX 還元触媒である。
【００１３】
このメタルハニカム担体構造は，前記金属製薄板には，酸化触媒又はＮＯX 還元触媒が担持されていることが好ましい。また，前記金属製薄板と前記金網には，互いに異なる種類の触媒が担持されていることが好ましい。
【００１４】
このメタルハニカム担体構造において，前記波板状帯体の前記稜線は，前記柱状体の軸に対して１０°〜５０°の角度に傾いている。また，前記金網の前記稜線は，前記ハニカム通路がジグザクの前記屈折路に形成されている。また，前記波板状帯体の波状凸凹のピッチは，１ｍｍ〜６ｍｍである。更に，前記波板状帯体の波状凸凹の高さは，０．５ｍｍ〜５ｍｍである。
【００１５】
このメタルハニカム担体構造において，前記金網のメッシュは，１６〜２００メッシュである。更に，前記金網のメッシュは，巻き上げ方向で縦のメッシュが横のメッシュより多くなっている。また，前記金網を構成する前記金属製ワイヤの線径は，０．０３ｍｍ〜０．３５ｍｍである。
【００１６】
このメタルハニカム担体構造において，前記金網及び前記金属製薄板は，ステンレス鋼又は鉄クロムアルミ合金から構成されている。更に，前記金網と前記金属製薄板とは，予め決められた複数の所定の箇所でロウ付けによって互いに接合されている。
【００１７】
このメタルハニカム担体構造において，前記金属製薄板に積層された前記金網は，２枚以上重ねられて複合金網に構成されている。
【発明の効果】
【００１８】
このメタルハニカム担体構造は，上記のように構成されているので，排気ガスの大半が溝に沿ってハニカム通路を流れ，ハニカム通路の金網の帯体の凹凸表面によって排気ガスの接触面積を増大させ，ＨＣ，ＮＯX ，ＣＯの有害物質を水，二酸化炭素，窒素に酸化還元させて有害物質を消失させる性能を促進することができる。このメタルハニカム担体構造は，波板状帯体の稜線をジグザグに成形することによりハニカム通路をジグザグ状に形成し，特に，排気ガスが金網を通過することがほとんど無く，排気ガス中のＰＭが溝に沿うハニカム通路を流れて常にハニカム通路が閉塞することなく確保されるので，ハニカム通路の屈曲部の領域でＰＭが付着捕集されると共に，ＰＭが漸次に酸化燃焼されて消失される。また，このメタルハニカム担体構造には，三元触媒，ＮＯX 選択還元触媒等の各種触媒との接触チャンスを増大させ，ＨＣ，ＮＯX ，ＣＯのガス体の有害物質を，水，二酸化炭素，窒素に酸化還元させて有害物質を消失させる性能を促進できる。即ち，このメタルハニカム担体構造は，金網と金属製薄板とで構成されているので，両者は機能と作用効果が大きく異なっており，そのため，ＰＭやすすを捕集して燃焼浄化する機能と共に，触媒の助けでＨＣ，ＮＯX のガス体を浄化する機能を兼ね備えたものである。そこで，このメタルハニカム担体構造について，金網と金属製薄板との特徴を一層効果的にするため，それぞれに異なった触媒を担持させることができる。この場合に，このメタルハニカム担体構造は，金網と金属製薄板とにそれぞれ異なった触媒を担持させて，これらを重ね合わせて巻き上げ又は積層することによって両者の機能を同時に確保することができる。即ち，このメタルハニカム担体構造は，波板状帯体に触媒を担持させないか又はＰＭ燃焼に有効な触媒を担持させ，ＰＭを捕集して燃焼させ，フィルタを再生し，ＰＭの付着し難い金属製薄板（金属箔を含む）には酸化触媒を担持させ，排気ガス中のＨＣ，ＣＯ，ＮＯX 等を酸化させて排気ガスを浄化させることができる。また，このメタルハニカム担体構造は，ＮＯX 還元触媒用担体に用いる場合は，金網にフィルタ機能を持たせ，金網の波板状帯体のジグザグの排気ガス通路でＰＭを捕集し，ＰＭの付着し難い金属製薄板でＮＯX の還元を発揮させることができる。また，金網をハニカム担体の機能を重視した場合には，金属製薄板を平板状帯体に成形し，金網の波板状帯体と金属製薄板の平板状帯体とを組み合わせて担体を作製することで，製造コストを安価にすることができる。
【００１９】
このメタルハニカム担体構造は，金網を波板状帯体に成形し，金属製薄板（金属箔）を平板状帯体に成形した場合には，１つの担体で排気ガス中のＮＯX ，ＨＣ，ＣＯを浄化させる機能とＰＭを捕集消失させる機能とを持たせることができ，フィルタが安価に製造でき極めて捕集率が高く，コンパクトになる。更に，担体の金網にフィルタ機能を持たせても，排気ガスが溝に沿うハニカム通路を流れ，ＰＭが捕集される金網壁面とが分離しているため，ＰＭで排気ガス通路が閉塞し難くなっており，ＰＭが金網壁面に大量に捕集されたとしても金網の溶損が発生し難い。また，フィルタがＰＭを過大に捕集して，排気ガス温度が急に上昇した時，大量のＰＭが短時間に燃焼発熱して担体を溶かしてしまうことがあるが，本願発明は，金網を使用しており，熱容量が大きいため，急速なＰＭ燃焼が起きても溶損が極めて発生し難いのが特徴であるが，本願発明は，金網間に金属薄板を介在しているので，最大のＰＭ捕集量が多少減少し，かつ熱容量が薄板分増加する。その結果，金網の溶解がほとんど発生しないものである。更に，このメタルハニカム担体構造は，金網や金属製薄板に酸化触媒，ＮＯX 触媒を担持させた場合には，金網の凹凸による壁面で排気ガスの流れが乱され，高い浄化効率を確保することができる。或いは，このメタルハニカム担体構造は，金属製薄板を波板状帯体に成形し，金網を平板状帯体に成形した場合には，酸化触媒，ＮＯX 触媒を用いる場合には，金網が排気ガス流れを大きく乱すので，高い浄化効率を得ることができる。１つの担体で排気ガス中のＮＯX ，ＨＣ，ＣＯを浄化させる機能とＰＭを捕集消失させる機能を持たせることができるので，画期的にコンパクトに安価に構成できる。金網にフィルタ機能を持たせても，ハニカム通路が金属製薄板の溝で確保されているので，ＰＭによるハニカム通路の閉塞がし難く，ＰＭが金網壁面に大量に捕集されたとしても金網の溶損が発生し難い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下，図面を参照して，この発明によるメタルハニカム担体構造について説明する。このメタルハニカム担体構造は，エンジン，バーナ，燃焼装置，煙道等の排出口から排出される排気ガスに含まれるＨＣ，ＮＯX 等の有害物質を，触媒を用いたりして水，二酸化炭素，窒素に酸化・還元反応させて消失させ，排気ガスを浄化する担体１Ａ，１Ｂ（総称は１）に関するものである。以下，本実施例では，金属製薄板として金属箔Ｆを用いている。このメタルハニカム担体構造は，金網Ｎと金属箔Ｆとを重ね合わせて筒状に巻き挙げ又は積層して構成されており，金網Ｎと金属箔Ｆとのいずれか一方を平行な傾き状又はストレート状に延びる稜線７と該稜線７間の溝６から成る波板状帯体３Ｎ，３Ｆ（総称は３）に成形し，他方を平らな平板状帯体１３Ｎ，１３Ｆ（総称は１３）に成形し，波板状帯体３と平板状帯体３とを重ね合わせて筒状に巻き上げ又は積層して柱状体４を構成し，波板状帯体３と平板状帯体１３との間に溝３に沿って柱状体４の一端面９から他端面１０へ連通する多数のハニカム通路５を形成したものである。このメタルハニカム担体構造は，具体的には，図１に示すように，波板状帯体３Ｎに成形した金網Ｎと平板状帯体１３Ｆに成形した金属箔Ｆとを重ね合わせた担体１Ａから構成されているか，又は図２に示すように，平板状帯体１３Ｎに成形した金網Ｎと波板状帯体３Ｆに成形した金属箔Ｆとを重ね合わせた担体１Ｂから構成されている。
【００２１】
担体１は，図３〜図５に示すように，波板状帯体３と平板状帯体１３とを交互に配置して渦巻き状即ち螺旋状に巻き上げ，又は積層して柱状体４に構成し，波板状帯体３の溝６に沿って柱状体４の一端面の流入口９から他端面の流出口１０へ連通したハニカム通路５を形成したことを特徴としている。柱状体４は，全体として，円筒，角筒等の筒体形状に形成されている。ハニカム通路５は，両端部が封止されておらず，一端面の流入口９から他端面の流出口１０へ連通してストレート又はジグザグに延びる多数のガス通路を有している。このメタルハニカム担体構造では，ストレートなハニカム通路５を備えた柱状体４即ち担体８Ａ（図７）と担体８Ｂ（図８）は，ＨＣ，ＮＯX ，ＣＯ等の有害物質を浄化するのに適しており，また，ジグザグなハニカム通路５を備えた担体８Ｃ（図９）と担体８Ｄ（図１０）は，ＨＣ，ＮＯX に加えて粒子状物質１８（図６）等の有害物質を浄化するのに適している。また，波板状帯体３の稜線７は，図７や図８に示すように，波板状帯体３の稜線７が平行に延びて溝６に沿って多数の平行路１７を備えたもの，又は図９や図１０に示すように，柱状体４の軸に対して波板状帯体３の稜線７が屈折して延びて溝６に沿って多数の屈折路１６を備えたものに形成されている。このメタルハニカム担体構造は，排気ガスＧが帯体３，１３間の溝６に沿って形成されたハニカム通路５をその壁面に接触して通過する際に，排気ガスＧ中の有害物質が担体１に接触しつつ乱れとなって流れて酸化・還元反応で燃焼して水，二酸化炭素，窒素へ変換されて有害物質を消失させることを特徴としている。
【００２２】
担体１を構成する金網Ｎは，各種の形状に織っても良いものであり，また，図示していないが，同等の機能を持つ金属製不織布でもよいものである。波板状帯体３は，金網Ｎ又は金属箔Ｆの帯体を，例えば，ジグザグの凹凸状の一対のロール型のプレス機等の成形具に通されるだけで又はロール間で押圧するだけで，幅方向に多数の稜線７と稜線７間の多数の溝６とに成形することによって形成できる。また，平板状帯体１３は，金網Ｎ又は金属箔Ｆの帯体を平らな一対のロール間に通して平らに成形して形成できる。また，柱状体４を形成する波板状帯体３又は平板状帯体１３の帯体は，その表面に有害物質を酸化・還元させて消失させる触媒を担持させることができる。金網Ｎは，その表面に多数の凹凸が形成され，凹凸表面に触媒が担持されているので，担体１は，排気ガスＧが帯体表面に接触する機会が増え，高い浄化性能を発揮できる。排気ガスＧは，担体１の帯体壁面に接触して流れることによって乱れ即ち乱流を起こし，排気ガスＧと触媒との接触チャンスや接触時間が増大され，有害物質の酸化・還元が促進されることになる。担体１は，常時，低温と高温の繰り返しの熱応力を受けており，その上，温度分布も担体１の場所によって異なっている。金網Ｎは，それぞれ非常に細いワイヤで構成されているため，熱分布による変形を柔軟に許容することができ，局部的な塑性変形等が起きないので，表面にコーティングされているセラミックス等は剥がれず耐久性も優れている。担体１は，排気ガスＧの流れに乱れを起こすことにより，担体１の表面にコーティング等で担持された触媒との接触が大幅に増大され，担体１に担持された触媒の種類に無関係に浄化性能をアップでき，或いは従来のものと同等の浄化性能を得るのであれば，本発明は大幅に小型化することができる。
【００２３】
図６には，金網Ｎから成る波板状帯体３が積層した複合金網で構成された状態が示されている。排気ガスＧは，担体１に形成された屈折路１６を矢印で示す方向に流れる。担体１は，排気ガスＧが波板状帯体３間に形成された屈折路１６を通過する際に，排気ガス中の粒子状物質１８は，波板状帯体３に接触しつつ流れ又は稜線７間の溝６で形成される屈折路１６の屈折部分等の領域で一旦滞留し，そこで徐々に粒子状物質１８が酸化燃焼して焼却される。排気ガスＧに含まれた粒子状物質１８は，排気ガスと共に屈折路１６を流れるに従って波板状帯体３の金網壁面に接触しつつ流れて金網Ｎに担持されている触媒の助けで低温で消失されるが，粒子状物質１８の一部は屈折路１６の屈折部分等の領域で一旦滞留し，そこで，排気ガス温度が高くなって排気熱で加熱焼却又はＮＯ2 により酸化消失し，或いは，徐々に触媒の助けで酸化燃焼焼却されることになり，屈折路１６は，粒子状物質１８で金網Ｎ自体が閉塞されたとしてもハニカム通路５は閉塞されることがなく，排気ガスＧはハニカム通路５を常にスムーズに流れるように連通している。
【００２４】
また，波板状帯体３の稜線７は，柱状体４の軸に対してジグザグの傾きの角度が同一又は異なっており，その範囲は柱状体４の軸に対してほぼ１０°〜５０°の角度に傾いて，ハニカム通路５の傾斜路である屈折路１６に形成されている。また，柱状体４は，筒状ケース２内に複数個直列に配設され，柱状体４の波板状帯体３の稜線７の傾き角度は，排気ガスＧの上流側と下流側とで同一又は異なっているものである。稜線７の傾き角度は，排気ガスＧの流れを考慮すると，１０°〜５０°が好ましい。本発明品が高い浄化率を確保できたのは，金網Ｎの表面が排気ガスＧの流れに乱れを起こし，触媒との接触を大幅に増加させていることが１つの要因であると思料される。また，１個の担体１の帯体３，１３の稜線角度を一定とし，２種類以上の異なった稜線角度の担体１を排気ガスＧの流れに直列に配置すると，低速から高速まで安定した性能を得ることができる。或いは，１個の担体１に，帯体の稜線角度の異なったものを２種類以上組み合わせて巻き込むこと又は積層したものを用いても，低速から高速まで安定した性能を得ることができる。更に，稜線７の稜線角度が異なったものを組み合わせた担体１の複数個を，排気ガスＧの流れに直列に配列することで，一段と高い浄化率を得ることができると共に，複数個が同じ仕様で製造できるので，担体１の製造コストを低減することができる。
【００２５】
担体１に担持させた触媒は，三元触媒，酸化触媒，ＮＯX 触媒，ＮＯX 還元触媒（ＮＯX 選択還元触媒）を用いることができる。本発明は，三元触媒，酸化触媒，ＮＯX 還元触媒のいずれの触媒を用いても，浄化性能を大幅に向上させることができ，従来の担体と同等の浄化性能を確保するのであれば，大幅に小形化でき，低コストに製造することができる。また，尿素（又はアンモニア），軽油（ＨＣ）等の還元剤を用いるＮＯX 還元触媒は，排気ガスＧと排気ガスＧに混合された還元剤を均一に混合することが極めて重要である。また，担体１は，過大な振動等の外力が負荷される環境，又は大きな熱応力を受ける環境で使用される場合には，担体１を構成する波板状帯体３と平板状帯体１３は，分解や変形を阻止するためニッケルを主体としたロウ材で互いに接合することができる。担体１は，６００℃以上の高温下で使用される場合，波板状帯体３と平板状帯体１３とをロウ材で接合することが，担体１の熱変形が抑制されて好ましいものである。例えば，担体１の一方の端面又は両端面は，ロウ材で接合線で互いに接合してずれないように構成できる。
【００２６】
金網Ｎのメッシュは，縦線と横線とのメッシュ数が異なっており，金網Ｎの縦線のメッシュ数が横線のメッシュ数より多くなっている。この実施例では，金網Ｎの縦線のメッシュ数が３０〜１００メッシュであり，横線のメッシュ数が１６〜２００メッシュになるように設定されており，織機で１回で織られる速度が速くなり，即ち，所要時間が短くなり，その結果，金網Ｎを織るための作業コストは高くなる。また，金網Ｎを構成する金属製ワイヤの線径は，０．０３ｍｍ〜０．３５ｍｍである。また，波板状帯体３の稜線７と溝６との波板の稜線７間の即ち凸凹のピッチＰは，１ｍｍ〜６ｍｍに設定されることが好ましく，ピッチＰが１ｍｍ以下であるとハニカム通路５が狭過ぎてＰＭ等が詰まる傾向になり，６ｍｍ以上であるとハニカム通路５が広過ぎて排気ガスＧの触媒への接触が十分でなくなる。更に，波板状帯体３の稜線７と溝６との波板の凸凹の高さＨは，０．５ｍｍ〜５ｍｍであることが好ましく，高さＨが０．５ｍｍ以下であるとハニカム通路５が低過ぎてＰＭ等が詰まる傾向になり，２．５ｍｍ以上であるとハニカム通路５が高過ぎて排気ガスＧの触媒への接触が十分でなくなる。このメタルハニカム担体構造は，稜線７間のピッチＰ及び稜線７と溝６との凸凹の高さＨを調整することによって，屈折路１６又は平行路１７の大きさを調節することができ，排気ガスＧの流れを調節できるものであり，エンジンの大きさや性能に対応してこれらのサイズを決定すればよいものである。
【００２７】
このメタルハニカム担体構造は，担体１を構成する金網Ｎには，アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ），シリカ（ＳｉＯ2 ），ジルコニア（ＺｒＯ2 ），セリア（ＣｅＯ2 ），チタニア（ＴｉＯ2 ）の少なくとも１種以上のセラミックスがコーティングされている。即ち，金網Ｎを構成する担体基材には，シリカ，アルミナ，セリア，チタニア，ジルコニアのいずれか一種又はそれらの少なくとも１種類を含む複合酸化物粉末が予め被覆されている。更に，金網Ｎの基材を被覆したセラミックスのコーティング層の表面には，白金（Ｐｔ），銀（Ａｇ），カリウム（Ｋ），パラジウム（Ｐｄ），イリジウム（Ｉｒ），鉄（Ｆｅ），銅（Ｃｕ），バリウム（Ｂａ），ルテニウム（Ｒｕ），ロジウム（Ｒｈ）の少なくとも１種類以上の酸化・還元触媒が担持されているものである。
【００２８】
このメタルハニカム担体構造は，担体１を構成する柱状体４が，複数個（図７〜図１０では３個）がケース２内に配設され，例えば，排気管の途中に配設されるものであり，ケース２の端部を排気管に連結するか，排気管内にケース２を押し込むことによって配設することができる。図７と図８に示すように，担体８Ａ，８Ｂは，波板状帯体３に成形された稜線７を柱状体４の軸に対して平行に延びて形成すれば，波板状帯体３の溝６に沿って形成されるハニカム通路５はストレートな平行路１７のハニカム通路５に形成される。又は，図９と図１０に示すように，波板状帯体３に成形された稜線７を柱状体４の軸に対して傾きを持ってジグザグに形成すれば，波板状帯体３の溝６に沿って形成されるハニカム通路５が傾斜した屈折路１６に形成される。
【００２９】
図７には，排気管に配設される担体１の一例が示されている。担体８Ａは，排気管の排気ガスＧの流れ方向に配設されて組み込まれる。担体８Ａは，ケース２とケース２内に配設された３個の柱状体４とから構成されている。担体８Ａは，ハニカム通路５が一端面の流入口９から他端面の流出口１０へ貫通してストレートガス通路１４に形成される。また，担体１は，３個の柱状体４をケース２に固定するため，ケース２内の上下流側に位置する柱状体４の端面に，係止部材１１をケース２に溶着することによって柱状体４をケース２内に固定することができる。また，図８には，排気管に配設される担体１の別の例が示されている。担体８Ｂは，排気管の排気ガスＧの流れ方向に配設されて組み込まれる。担体８Ｂは，ケース２とケース２内に配設された３個の柱状体４とから構成されている。担体８Ｂは，ハニカム通路５が一端面の流入口９から他端面の流出口１０へ貫通してストレートガス通路１４に形成される。このメタルハニカム担体構造は，３個の柱状体４をケース２に固定するため，柱状体４が位置するケース２の外周面を変形させて凹部１２を形成してケース２に柱状体４を固定することができる。
【００３０】
また，図９には，排気管に配設される担体１の更に別の例が示されている。担体８Ｃは，排気管の排気ガスＧの流れ方向に配設されて組み込まれる。担体８Ｃは，ケース２とケース２内に配設された３個の柱状体４とから構成されている。担体８Ｃは，ハニカム通路５が一端面の流入口９から他端面の流出口１０へ貫通してジグザグガス通路１５に形成される。このメタルハニカム担体構造は，３個の柱状体４をケース２に固定するため，ケース２内の上下流側に位置する柱状体４の端面に，係止部材１１をケース２に溶着することによって柱状体４をケース２内に固定することができる。また，図１０には，排気管に配設される担体１の他の例が示されている。担体８Ｄは，排気管の排気ガスＧの流れ方向に配設されて組み込まれる。担体８Ｄは，ケース２とケース２内に配設された３個の柱状体４とから構成されている。担体８Ｄは，ハニカム通路５が一端面の流入口９から他端面の流出口１０へ貫通してジグザグガス通路１５に形成される。このメタルハニカム担体構造は，３個の柱状体４をケース２に固定するため，柱状体４が位置するケース２の外周面を変形させて凹部１２を形成してケース２に柱状体４を固定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
この発明によるメタルハニカム担体構造は，エンジン，バーナ，燃焼装置等の排出口から排気される排気ガスを接触通過させて排気ガス中に含まれる有害物質を酸化・還元反応させて消失除去して排気ガスを浄化する担体として適用して好ましいものである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】この発明によるメタルハニカム担体構造における担体を形成する工程の一例を示し，（Ａ）が重ね前の波板状帯体と平板状帯体との一部を示す斜視図，（Ｂ）が波板状帯体と平板状帯体とを重ねた状態を示す正面図である。
【図２】この発明によるメタルハニカム担体構造における担体を形成する工程の別の例を示し，（Ａ）が重ね前の波板状帯体と平板状帯体との一部を示す斜視図，（Ｂ）が波板状帯体と平板状帯体とを重ねた状態を示す正面図である。
【図３】図１と図２の重ね合わせた帯体を螺旋状に巻き上げた柱状体を示す正面図である。
【図４】金網の波板状帯体と金属箔の平板状帯体とを巻き上げて柱状体を形成する工程を示す斜視図である。
【図５】図４の波板状帯体と平板状帯体とを巻き上げた柱状体を示す正面図である。
【図６】図４の柱状体を構成する２枚の波板状帯体の稜線を交差状態に配設した状態を示す説明図である。
【図７】ケース内に担体を構成する柱状体を直列に３個配設した状態で柱状体の両側端を係止部材でケースに固定した一例を示す説明図である。
【図８】ケース内に担体を構成する柱状体を直列に３個配設した状態でケースが凹部で柱状体をケースに固定した別の例を示す説明図である。
【図９】ケース内に担体を構成する柱状体を直列に３個配設した状態で柱状体の両側端を係止部材でケースに固定した更に別の例を示す説明図である。
【図１０】ケース内に担体を構成する柱状体を直列に３個配設した状態でケースが凹部で柱状体をケースに固定した他の例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３３】
１，１Ａ，１Ｂ  担体
２    ケース
３，３Ｎ，３Ｆ  波板状帯体
４    柱状体
５    ハニカム通路
６    溝
７    稜線
８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ  担体
９    流入口
１０  流出口
１１  係止部材
１２  凹部
１３，１３Ｎ，１３Ｆ  平板状帯体
１４  ストレートガス通路
１５  ジグザグガス通路
１６  屈折路
１７  平行路
１８  粒子状物質
Ｆ    金属箔（金属製薄板）
Ｇ    排気ガス
Ｈ    凹凸の高さ
Ｎ    金網
Ｐ    稜線間のピッチ
【図１】
2009202114.tif 000003
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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