JP6576854B2 - メタル箔及びこれを備えた積層体 - Google Patents
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Description
また、この金属箔を触媒担持用の担体として用いることを開示しているが、この金属箔は自ら発熱しないものであるに過ぎない。
また波形状につき、ロウ付け強度が不十分だったり、触媒が局所的に溜りが生じたりする問題があった。
前記山部と前記谷部とは、アールなどの曲線のみで構成されたものであってもよいが、波形山上面又は谷底面が略フラットな台形状をなすものとして実施することが望ましい。また、前記山上面又は前記谷底面を含む位置に前記切開部が形成され、前記突片は、前記山上面から上方に又は前記谷底面から下方には、突出していないものであることが好ましい。
前記のメタル箔は、単体で利用することもできるが、シート体と組み合わせて、両者がその厚み方向に重ねられた積層体として実施することもできる。前記積層体は、渦巻き状に捲回したものとして実施することができる。そして、前記シート体は多数の貫通孔を有することが望ましいが、利用用途によっては、貫通孔のないシートとして実施することもでき、貫通孔を設ける場合であっても、シートの全体に設けずに部分的に設けたものであってもかまわない。前記貫通孔は、千鳥配列に配置された多数の貫通孔であることも好ましいが、その配列は適宜変更し得る。
また、前記積層体は、前記メタル箔との少なくとも何れか一方の面に前記シート体が配置されたシート構造体として実施することもできる。
前記メタル箔と前記シート体との何れか一方が通電体を構成し、何れか他方が絶縁体を構成するものとして実施することができる。また、前記メタル箔に触媒を担持させることもできる。
また本発明は、新たな構造を備えたメタル箔を備えると共に種々の用途に適用することができる積層体を提供することができたものである。
(メタル箔について)
このメタル箔10は、山部12と谷部13とが周期的に繰り返す波形構造部11を備えるものである。このメタル箔10の全体形状は自由であるが、例えば一定幅で連続して伸びるウエブ状であったり、矩形であったり、円形であったり、種々の形状で実施することができる。
ウエブ状のメタル箔10の場合、その長手方向に山部12及び谷部13が交互に配列されているもので、山部12及び谷部13の伸びる方向はウエブの幅方向に伸びることになる。以下、上記の長手方向を縦方向又は前後方向とし、上記の幅方向を横方向又は左右方向として説明するが、これらの記載は相対的な位置関係を示すに止まり、絶対的な位置を特定するものではない。また、ウエブの長手方向と、山部12及び谷部13の伸びる方向とは固定的に理解されるべきではなく、山部12及び谷部13の伸びる方向が、ウエブの幅方向としたものとして実施したり、ウエブの幅方向及び長手方向に対して傾斜したものとして実施したりしてもかまわない。
このメタル箔10は、山部12及び谷部13が交互に配列された波形構造部11を備えるが、波形構造部11はメタル箔10の全体に形成されたものとして実施することができるが、一部にのみ形成されたものとして実施してもかまわない。一部にのみ形成する場合には、例えば、メタル箔10の中央部分や、幅方向の例えば半分の部分や、周辺部分などに設けてもかまわない。
この実施の形態では、山部12と谷部13は、フラットな山上面16と谷底面17を備えており、山上面16と谷底面17との間が斜面18でつながれた断面略台形状をなしている。なお、山上面16及び谷底面17と、斜面18との間コーナー部分はアールを形成するなどしてもよく、台形状は幾何学的な意味に限定して理解されるべきではない。山上面16と谷底面17とがフラットであることにより、後述するシート体20との接触面積を増やすことができるなどの効果を発揮することができる。
メタル箔10は、その波形構造部11に切開部14及び突片15を備えている。
切開部14及び突片15は、適宜手段で形成することができるが、たとえばメタル箔10に対するバーリング加工によって形成することができる。
突片15は、バーリング以外の方法で形成することもでき、例えば切開部14を刃物で切開しその余剰部分を曲げ加工して形成することもできる。
シート体20は、種々の形態と作用を果たすものを用いることができるが、例えば、メタルラス21を採用することもできる。このメタルラス21は、図3に示すように、千鳥配列に配置された多数の貫通孔22を備えたもので、金属板をプレス加工等のラス加工によって貫通孔22を形成することによって、製造され得る。貫通孔22の形状は菱形などが一般的であるが、長方形状などの矩形状であってもよく適宜変更し得る。貫通孔22で除去されてない部分が網線部23を構成するもので、この網線部23に排ガス等を浄化することができる触媒を担持させることもできる。また、金属板をラス加工して貫通孔22を形成した後、圧延加工を施すことによって、網線部23の厚みが小さくなり平面視の幅が大きくなる(図3(B)参照)。これによって、メタルラス21に電極などを設けて通電させて発熱体として用いた場合に、貫通孔22の電気抵抗値が変化すると共に表面積が変化することによって、シート体20の発熱性能並びにヒーターとしての性能を変化させることができるものであり、図4に示すように、圧延の程度によって、貫通孔22の大きさや形状及び網線部23の太さや大きさ形状を種々変更して実施することができる。
メタルラス21の素材については、前述のメタル箔10と同じものを用いることができる他、耐熱性の高いニクロム合金やインコネル合金などを用いることもできる。またその厚みは 0.01〜0.1mm、貫通孔22の開口率は50~80%で具体的には平面積が0.5〜0.8平方cm程度のものを示すことができる。また、網線部23の幅は 0.1〜0.5mmであることが適当であるが、これらの値は適宜変更して実施することができる。
メタル箔10単体としての利用
メタル箔10単体としての利用としては、触媒を担持する担体としての利用や、電気抵抗の高い金属で実施することによる発熱体としての利用を示すことができる。いずれの場合にも、メタル箔10周辺(メタル箔10の厚み方向と波形構造部11の長手方向)の流体の流れを良好に保ちつつ、且つ、メタル箔10に対する接触面積の増大をなすことが好ましいが、上述のメタル箔10の構造はこれに適した構造を提示する。特に、突片15が山部12又は谷部13の内側に突出していることによって、山上面16又は谷底面17と、斜面18とによって制限された空間において突片15と山上面16とが存在することによる流体の乱れの発生を促すことができると共に、切開部14と突片15の形態は、メタル箔10の厚み方向と波形構造部11の長手方向の流体の双方への流れを適度に保つことができるため、流体の流れの良好性、流体との接触時間、接触面積の増大をなすことができる。
メタル箔10とシート体20との組み合わせた積層体30としての利用
メタル箔10とシート体20とは互いに接合されていない状態(両者が接触している状態としていない状態の双方を含む)で利用することもできるし、メタル箔10とシート体20とを接合させた状態で利用することもできるものであり、。
これらの状態を併せてメタル箔10とシート体20を厚み方向に重ねた構造体を積層体30と言うが、いずれの場合でも、メタル箔10に対してシート体20を上下いずれか一方に配置させた形態と双方に配置させた形態とを採ることができる。
メタル箔10とシート体20とが接合されていない形態としては、メタル箔10とシート体20とを接触(特に略フラットな山上面16又は谷底面17を備えている場合には面接触)させた状態であることが好ましいが、接触(特に略フラットな山上面16又は谷底面17を備えている場合には面接触)させない状態であってもかまわない。但し、接触させた状態で実施する場合では、前述の突片15が内側に突出する効果を有効に発揮し得る。
メタル箔10とシート体20とを接合させた形態は、両者を接合手段で一体化させるものであり、一つの分離しないシート構造体を構成する。接合手段は、両者を一体化させるものであればよいが、その好適な一例としてロウ付けや溶接を示すことができる。これらの接合手段を実施する場合、メタル箔10とシート体20とはロウ付けや溶接が可能な金属などである必要があるが、その際、前述のように、突片15が波形構造部11の内側に向けて突出しているものであると共に山上面16と谷底面17とが略フラットなものであることによって、メタル箔10とシート体20とを面接触させることができ、ロウ付けや溶接の不良を抑制することが可能となる。他の接合手段としては、ネジやリベットなどの締結体による接合や、接着剤などによる接着、各種テープによる固定などを例示することができ、各種接合手段を併用することも可能である。
なお、メタル箔10とシート体20とを接合させる場合には、ロウ付け等をその一部分にのみ形成するようにして実施することも出来る。その際、図5(A)に示すように、ウエブ状のメタル箔10の幅方向の両側縁をシート体20にロウ付けする場合には、当該ロウ付けする部分33に、切開部14や突片15を形成しないことで、ロウ付け面積をさらに増やすことができる。なお、この切開部14や突片15を形成しない領域は、ウエブ状のメタル箔10の幅方向の中央に設けるなど、種々変更して実施することができる(図5(B参照))。
なお後述するように、メタル箔10とシート体20を重ねてコイル状に巻き付ける場合には、予め両者を接合した状態で巻きつけることもできるが、両者の周率差を考慮して予め接合しない状態で巻き付け、巻きつけ完了後にコイル状になされた端面にロウ剤を配置してロウ付けするようにしてもよい。また、巻きつけ完了後に同者を接合する場合、巻き付けの終端のみで両者を接合すると共にその内周に対して接合するだけに止めることもできる。
上述の接合の有無に関わらず、積層体30では、前述のメタル箔10単体としての利点に加えて、シート体20との相乗効果が発揮され得る。
積層体30とその周辺の流体との関係では、山上面16又は谷底面17と、斜面18とに加えて、シート体20の存在によって、その空間がさらに制限される。その際、シート体20が流体の通過を許さないか或いは制限するものとして実施した場合には、各積層体30間の流体の移動を制限できる。他方、貫通孔22を備える場合などには、各積層体30間の流体の移動を許容することができる。その際、突片15間の流通空間19と切開部14との存在によって、各積層体30間の流体の移動を充分に確保することができる。特に、各積層体30間の流体の移動を必要とする場合や、積層体30間の流体の移動が有る方が有利な場合には、貫通孔22を備えることが好ましい。
メタル箔10単体として用いる場合の具体的利用形態の例を示す。
まず、メタル箔10は、自動車排ガスや工場等から排出されるPMなどに汚染された空気を浄化するメタル担体として用いることができる。この場合、触媒成分としては、例えば、白金(Pt)、パラジウム(Pd)などの白金族触媒や、酸化チタンを主成分にし、バナジウム(V)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)などの活性成分を添加したものを用いることができ、必要に応じて、メタルラス21の表面にアルミナ(Al2O3)などの耐熱性の酸化層を形成し、触媒を担体させることができる。
いずれの場合にあっても、メタル箔10の前述の構造的特徴によって、メタル箔10と共に用いられる他の素材を傷つけたり破損させたりすることがないと共に、メタル箔10の周囲に流される空気やその他のガスなどの流体に乱れを発生させて、触媒効果や加熱効果を有効に発揮させることができる。
また、メタル箔10は、平板状で用いることができる他、次に示す場合と同様渦巻き状に巻回して用いることもできる。
メタル箔10とシート体20とを厚み方向に重ねた積層体30として用いる場合の具体的利用形態の一例を示す。
積層体30は、平板状のシート構造体として利用することができるが、図6に示すように、渦巻き状に巻回させたコイル構造体31として実施することができる。
メタル箔10とシート体20とを厚み方向に重ねた積層体30として用いる場合の具体的利用形態の他の例を示す。この例においても先の具体的利用形態2と同様、メタル箔10とシート体20とを厚み方向に重ねた積層体30としてこれを巻回したコイル構造体31として実施し、具体的な適用例としては、種々の用途に用いることができるヒーターに適用する例を示すものである。
さらに、メタル箔10又はシート体20に前述の触媒を担持させておくことによって、自己発熱型の触媒担体を提供することができる。
またさらに、シート体20を担持体、メタル箔10を絶縁体として実施することも可能である。
本発明は種々の装置に適用することができるものであり、例えば、触媒や活性炭などの多孔質体を担持したものについては、排ガス浄化装置、PM除去装置、脱臭装置などの各種のガス浄化装置に適用することができる。またヒーターとして機能するものについては、各種の加熱装置に適用することができる。さらに具体的には、本願出願人の出願に係る特開シート体20突片15−貫通孔2網線部2絶縁体3579号の空気浄化装置における加熱ユニット又は浄化ユニットとして適用することができると共に、自己発熱型の触媒担体の場合には、両者を一体化させた複合ユニットとしても実施することができる。またヒーターとしての一適用例としては、過熱蒸気生成器を示すことができるものであり、電極を設けた電気加熱ヒーターとして積層体30を採用し、水蒸気を直接加熱し過熱蒸気を生成するものとして実施することができる。この例では、水蒸気をコイル構造体31の一方の端面から他方の端面へ通過させることによって、水蒸気を直接過熱することができ、小型化が可能であり、加熱効率の向上を図ることができるものである。
11 波形構造部
12 山部
13 谷部
14 切開部
15 突片
16 山上面
17 谷底面
18 斜面
19 流通空間
20 シート体
21 メタルラス
22 貫通孔
23 網線部
24 触媒
30 積層体
31 コイル構造体
32 シート構造体
33 ロウ付けする部分
Claims (9)
- 山部と谷部とが周期的に繰り返す波形構造部を備え、前記波形構造は切開部と前記切開部から突出する突片を備えたメタル箔において、
前記一つの切開部に対して複数の突片が互いに分離して突出しており、
前記突片は、前記波形構造部の内側に向けて突出しているものであり、
山部と谷部とが前記周期的に繰り返す方向を前後方向として、前記切開部は、平面視において前後に伸びる左右1対の辺と左右に伸びる前後1対の辺とを備えた矩形の輪郭を有し、
前記突片は前記切開部の前記前後の各辺に沿って形成され、前記切開部の左右の辺には突片が形成されていないことを特徴とするメタル箔。 - 前記山部と前記谷部とは山上面又は谷底面が略フラットな台形状をなし、
前記山上面又は前記谷底面を含む位置に前記切開部が形成され、
前記突片は、前記山上面から上方に又は前記谷底面から下方には、突出していないことを特徴とする請求項1記載のメタル箔。 - 請求項1又は2に記載のメタル箔と、シート体とが、厚み方向に重ねられたことを特徴とする積層体。
- 請求項3に記載の積層体が渦巻き状に捲回されたコイル構造体を構成し、
前記シート体は多数の貫通孔を有することを特徴とする積層体。 - 請求項3に記載の積層体がシート構造体を構成し、
前記メタル箔との少なくとも何れか一方の面に前記シート体が配置されていることを特徴とする積層体。 - 前記メタル箔と前記シート体との何れか一方が通電体を構成し、何れか他方が絶縁体を構成することを特徴とする請求項3〜5の何れかに記載の積層体。
- 前記シート体は、千鳥配列に配置された多数の貫通孔を備えたことを特徴とする請求項3〜6の何れかに記載の積層体。
- 前記メタル箔が触媒を担持していることを特徴とする請求項1に記載のメタル箔。
- 前記メタル箔と前記シート体との少なくとも何れか一方が触媒を担持していることを特徴とする請求項3〜7の何れかに記載の積層体。
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