JP2019198823A - メタル箔及びこれを備えた積層体 - Google Patents

Abstract

【課題】新たな構造を備えたメタル箔の提供と、同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の提供を図る。【解決手段】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。波形構造部１１は開口部１４と、開口部１４から突出する突出部１５を備える。突出部１５は、波形構造部１１の内側に向けて突出しているものである。山部１２と谷部１３は、縦基準線に対して左斜めに傾斜する左傾斜領域２４と右斜めに傾斜する右傾斜領域２５とが交互に繰り返されて縦方向伸びている。このメタル箔１０は、メタル箔１０同士又はラスメタルなどのシート体と厚み方向に重ねられることにより積層体を構成する。【選択図】図１

Description

本発明は、メタル箔及びこれを備えた積層体に関するものである。

特許文献１は、金属箔の内部領域に配置した少なくとも１つのスリットを備えた金属箔であって、前記少なくとも１つのスリットは、少なくとも部分的に金属箔のミクロ構造の境界を定め、前記ミクロ構造は金属箔の表面構造から突出しているものにおいて、前記ミクロ構造が、波形領域を形成し、前記波形領域が、少なくとも１つの波の山部及び谷部を有し、前記波の山部及び谷部の少なくとも一方は、前記金属箔の長手方向に対して直線的に配置されないように形成されていることを特徴とする金属箔を開示する。より具体的には、前記ミクロ構造はスリットによって金属箔の表面から山部及び谷部の内側に向けて略Ｕ字状に突出するように形成されたものであって、そのＵ字の両端が表面構造に連続したものである。

この特許文献１は、この金属箔を例えば触媒担持用の担体として用いることを開示しているが、波形の山部と谷部とミクロ構造とによって、波形の伸びる方向への処理流体の流れや、横切る方向への処理流体の流れを意図しているものの、厚み方向への処理流体の通過は意図していない。

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。

特許文献２は、波形又は凹凸状の山部及び谷部にヨーク状突起又はバリを周縁にもつ貫通孔が形成されるとともに、個々の波形又は凹凸に波面方向に断面形状を周期的に変化させたウネリが付けられた金属板又は金属箔を渦巻状に巻き込んだ金属多孔体を備え、渦巻状に巻き込まれた金属板又は金属箔の隣接する面の間に多孔質電気絶縁膜があり、金属板又は金属箔の長手方向両端部に加熱用電極が取り付けられているディーゼルエンジン用金属製フィルタを開示する。この金属製フィルタは、個々の波形又は凹凸に波面方向に断面形状を周期的に変化させたウネリが付けられることで、排ガス流路の流路断面積を排ガスの流れ方向に沿って大きくしたり小さくしたりでき、ある種のプレッシャースイングアドソープション作用を排ガスに与えることができるようにしたものであり、これにより、パティキュレートの沈降を促進でき、突起又はバリによるパティキュレートの補足効率をさらに向上できるとされている。

ところが、このヨーク状突起又はバリは、山部及び谷部の外側に向けて突出されたものであるため、緊密な渦巻状に巻き込むと内周側と外周側との金属板同士のヨーク状突起又はバリが干渉しあったり、また絶縁層などの他の層と積層する場合に他の層を傷つけたり、さらに、山部及び谷部と他の層との接触面積を増やしたい場合に突起又はバリが干渉のために接触面積を増やすことができなかったりする。さらに、この突起又はバリが外側に向けて存在するため、他の部材とのロウ付けを行うことが困難であり、他の部材との積層体として実施することが困難である。

特許文献３は、鉄−クロム−アルミ系薄板の母材とアルミニウム箔とのクラッド鋼板を発熱体とし、この発熱体を焼鈍処理後、触媒を担持して触媒層を形成した触媒体を開示することに加えて、前記発熱体は、クラッド鋼板をラス加工後、波付け加工を施し、その後に焼鈍処理を行ってアルミナの皮膜を形成したものであることが開示されている。ところが、この特許文献３では、発熱体を、クラッド鋼板をラス加工等することを示すに止まり、その電気抵抗値などの特性については何らの開示もなされていない。

また、特許文献４、５は、メタルラスなどを担体として、これに触媒を担持させた触媒体を、脱臭装置、排ガス浄化装置、Ｖ Ｏ Ｃ除去装置を含む空気清浄機などに利用するとこを開示しているが、メタルラスは単なる触媒の担体にすぎず、自ら発熱するものではない。

特許文献６は特許文献１から５の課題を解決するために本願出願人によって提案されたものであるが、本願出願人はさらにこれに改良を加え、メタル箔及びこれを備えた積層体に対して流される処理流体の流れの改善することを試みたものである。

特許第５５６３９４６号公報 特許第４２３６７２４号公報 特開２０００−３３４２９９号公報 特開２００２−１９１９８６号公報 特開２００７−２３６６３８号公報 特開２０１７−１４８７０５号公報

上述の事情に鑑み、本発明は、新たな構造を備えたメタル箔の提供を課題とする。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の提供を課題とする。
さらに本発明は、メタル箔及びこれを備えた積層体に対して処理流体を流した場合に、メタル箔及びこれを備えた積層体と処理流体全体との接触を促すことができるようにすることを課題とする。

本発明は、全体として上流から下流に流れる処理流体中に配置され、前記処理流体の流れ方向に伸びる山部と流れ方向に伸びる谷部とが横方向へ交互に複数配列された波形構造部を備えたメタル箔において、次の新たな構造を備えたメタル箔を提供する。

本発明のメタル箔は、前記波形構造部は前記処理流体の横方向への移行を許す開口部と、前記開口部から突出する突出部を備えると共に、前記山部と前記谷部が、縦基準線に対して左斜めに傾斜する左傾斜領域と右斜めに傾斜する右傾斜領域とが交互に繰り返されて前記縦方向伸びている左右傾斜構造を備えていることを特徴とする。

前記波形構造部は、前記山部の山頂部分と、前記谷部の谷底部分と、前記山頂部分と前記谷底部分とを繋ぐ斜面部分とを備えたものとして実施できる。

前記開口部は前記処理流体の横方向への移行を許すことができるものであり、これによって処理流体が隣の前記山部と前記谷部に移動することができる。さらに、前記山部と前記谷部が前記左右傾斜構造を備えていることによって、処理流体の移動が促進されることはもちろん、前記左右傾斜構造に起因する圧損の増大を抑制することができる。

前記突出部は、帯状を成しており帯状の両端が開口部の両端にて前記波形構造部に繋がっているものとして実施することができる。これによって、処理流体に対するせん断力を加えることができると共に前記開口部へ前記処理流体を導くなどの種々の作用を発揮することができる。

前記開口部と前記突出部との少なくともいずれか一方は、前記山頂部分の中央を挟んで左右非対称なものとして実施することも好ましい。例えば、左右において、前記開口部の開口面積を異なるものとしたり、前記開口部や前記突出部の形状を異なるものとしたり、前記開口部や前記突出部を設ける位置をなるものとしたりして、実施することができる。前記左右傾斜構造では前記左傾斜領域と前記右傾斜領域とが交互に繰り返されるため、前記山部又は前記谷部を左右非対称とした構造との組み合わせによって、前記左傾斜領域と前記右傾斜領域とで前記処理流体の流れが変化するとともに三次元的な移動が促されなど、前記処理流体の撹拌が促進され、前記処理流体全体の前記メタル箔への均一な接触による処理の均一化を図ることができる。

前記山部と前記谷部とは種々の具体的携帯を備えたものとして実施することができる。
一例を挙げれば、前記山頂部分と前記谷底部分と前記斜面部分とはそれぞれフラットな面を含むものとして実施することができる。また、前記突出部は、前記山頂部分から上方に又は前記谷底部分から下方には、突出していない形態を備えたものとして実施することができる。

また前記山頂部分と前記斜面部分との間の山屈曲部分と、前記谷底部分と前記斜面部分との間の谷屈曲部分との間に、前記開口部が設けられたものとして実施することができる。また、前記突出部は、その両端が前記山頂部分と前記谷底部分とに繋がっているものとして実施することができる。

また、前記谷底部分と前記斜面部分との間の谷屈曲部分と、前記山頂部分を挟んだ反対側の前記斜面部分との間に、前記開口部が設けられたものとして実施することができ、前記突出部は、その両端が前記谷底部分と前記斜面部分に繋がっているたものとして実施することができる。

前記メタル箔は、複数枚厚み方向に重ねられた積層体として実施することができる。
また、前記メタル箔と前記メタル箔の間にシート体が介在して配置された積層体としても実施することができる。

さらに前記積層体が渦巻き状に捲回され、その渦巻きの軸方向が前記処理流体の前記流れ方向であるコイル状積層体としても実施することができる。

本発明は、新たな構造を備えたメタル箔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。
また本発明は、メタル箔及びこれを備えた積層体に対して処理流体を流した場合に、処理流体全体との接触を促すことができるメタル箔及びこれを備えた積層体の新たな構造を提供することができたものである。

（Ａ）本発明の実施の形態に係るメタル箔の端面図、（Ｂ）同要部斜視図、（Ｃ）同メタル箔の積層体の端面図。 （Ａ）同メタル箔の斜視図、（Ｂ）同メタル箔の角度を異にした斜視図。 （Ｃ）同メタル箔の他の積層体の端面図、（Ｂ）同メタル箔のさらに他の積層体の端面図。 （Ａ）同メタル箔のピッチと高さの説明図、（Ｂ）同メタル箔の角度の説明図。 本発明の他の実施の形態に係るメタル箔の端面図、（Ｂ）同要部斜視図、（Ｃ）同メタル箔の斜視図、（Ｄ）同メタル箔の角度を異にした斜視図。 （Ａ）同メタル箔の平面視の説明図、（Ｂ）同正面視の説明図。 （Ａ）本発明の実施の形態に係るメタル箔により生じる乱流を説明する斜視図、（Ｂ）他の角度から見た斜視図。 本発明の他の実施の形態に係るメタル箔同士を重ねた状態の斜視図、（Ｂ）同要部拡大斜視図、（Ｃ）他の角度から見た斜視図、（Ｄ）同メタル箔の重ねた状態の端面図。 本発明のさらに他の実施の形態に係るメタル箔同士を重ねた状態の斜視図、（Ｂ）同要部拡大斜視図、（Ｃ）他の角度から見た斜視図、（Ｄ）同メタル箔の重ねた状態の端面図。 本発明のさらに他の実施の形態に係るメタル箔同士を重ねた状態の斜視図、（Ｂ）同要部拡大斜視図、（Ｃ）他の角度から見た斜視図、（Ｄ）同メタル箔の重ねた状態の端面図。 本発明のさらに他の実施の形態に係るメタル箔同士を重ねた状態の斜視図、（Ｂ）同要部拡大斜視図、（Ｃ）他の角度から見た斜視図、（Ｄ）同メタル箔の重ねた状態の端面図。 （Ａ）メタル箔と共に用いることができるシート体の平面図、（Ｂ）同シート体の他の形態を示す平面図。 （Ａ）〜（Ｆ）はそれぞれ同シート体の他の形態を示す平面図。 （Ａ）本発明の実施の形態に係るメタル箔の変形例の平面図、（Ｂ）他の変形例の平面図。 （Ａ）同積層体により構成されたコイル構造体の構造を示すための斜視図、（Ｂ）同積層体により構成されたコイル構造体に対する処理流体の流れ方向を示すための斜視図。

以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
（メタル箔について）
まずメタル箔１０について図１〜図３を参照して説明する。

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は、全体として上流から下流に流れる処理流体中に配置され、山部１２と谷部１３とは、それぞれ全体として処理流体の流れ方向に伸びるものであって、山部１２と谷部１３とが横方向に複数交互に配列されることで、波形構造部が構成される。

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。
以下の説明では、ウエブ状のメタル箔１０を前提に説明するが、上記のとおり種々の形態で実施できるものである。

ウエブ状のメタル箔１０の場合、その長手方向（横方向）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となるが、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。

メタル箔１０の素材は金属や合成樹脂などの種々の素材で形成することができるが、特に、鉄やその合金（例えば固有抵抗が高いＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金）など、自己発熱性を持たせる場合などでは導電性を有する金属を用いて実施することが好ましく、また触媒の担体として用いる場合には、触媒との関係でその担持性が良好な素材を用いて実施することが好ましい。板厚は0.05ｍｍなどの約0.02〜0.1ｍｍ薄板（箔）を用いて実施することが好ましいがその用途などに応じて変更することができる。

（波形構造部について）
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。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。

山部１２と谷部１３とは、上下方向において対称をなすものとして実施することができるが、山部１２と谷部１３とで幅や高さが異なるものであってもかまわない。
この実施の形態では、山部１２と谷部１３は、フラットな山頂部分１６と谷底部分１７を備えており、山頂部分１６と谷底部分１７との間が斜面部分１８でつながれた断面略台形状をなしている。山頂部分１６と谷底部分１７とがフラットであることにより、メタル箔１０同士を重ねて積層した場合や図３（Ａ）に示すシート体４０と積層した場合など、積層される層同士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。なお、山頂部分１６と斜面部分１８との間の山屈曲部分２０及び谷底部分１７と斜面部分１８との間の谷屈曲部分２１はアールを形成するなどしてもよく、また山頂部分１６及び斜面部分１８はフラットな面ではなく湾曲又は屈曲した断面略三角形状であっても構わない。断面略台形状や断面略三角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。

（開口部及び突出部ついて）
メタル箔１０は、その波形構造部１１に開口部１４及び突出部１５を備えている。
開口部１４及び突出部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に対するプレス加工によって形成することができる。

この例では、山屈曲部分２０と谷屈曲部分２１との間の斜面部分１８に開口部１４を形成したもので、帯状の突出部１５は、その図示上端が山屈曲部分２０と繋がり、下端が谷屈曲部分２１と繋がっている。詳しくは、突出部１５は縦部分２２と横部分２３を備える。縦部分２２はその一端が山屈曲部分２０につながっておりその他端が横部分２３の一端に繋がっている。横部分２３の他端は谷屈曲部分２１に繋がっている。それぞれの繋がっている屈曲部分はアールを形成することが好ましいが、アールを形成せずに角張ったものとしておいても構わない。また、開口部１４を斜面部分１８の上下方向の中間にのみ形成して、縦部分２２の少なくともいずれか一方の端を斜面部分１８に繋がるようにしても構わない。さらに開口部１４を山頂部分１６に達するまで形成して、縦部分２２の一方の端を山頂部分１６の左右方向の中ほどに繋がるようにしても構わない。

縦部分２２は、縦方向（図１（Ａ）の上下方向）成分が横方向（図１（Ａ）の左右方向）成分よりも大きいもので、若干傾斜させておくことが好ましいが、横方向成分がなく真っ直ぐに垂直に伸びるものでも構わない。傾斜させる場合の傾斜角度は、斜面部分１８の傾斜角度よりも大きなものとしておくことが適当である。
図４（Ａ）に示すように、山部１２（若しくは谷部１３）のピッチｐと山部１２の高さｈの比率は種々変更して実施することができるが、例えば１：１０〜１０：１として実施し得る。
図４（Ｂ）に示すように、斜面部分１８の水平線に対する傾斜角度は種々変更して実施することができるが、例えば４５〜８５度として実施し得る。縦部分２２の水平線に対する傾斜角度も種々変更して実施することができるが、例えば７０〜１９０度として実施し得る。両者の角度差は０〜１２０度が適当である。また、流れ方向において、開口部１４及び突出部１５の幅は３ｍｍ〜２５ｍｍが適当であり、この幅と、これらが形成されていない斜面部分１８の幅との比率は、１対１〜１対２０が適当であるが、これらの数値はメタル箔１０の用途や処理流体の種類や処理の種類などによって変更して実施することができる。

横部分２３は、横方向成分が縦方向成分よりもの方が大きいもので、横方向成分がなく真っ直ぐに水平に伸びるものとして実施されているが、若干傾斜させておいても構わないるものでも構わない。傾斜させる場合の傾斜角度は、斜面部分１８の傾斜角度よりも小さなものとしておくことが適当である。開口部１４の下端を谷屈曲部分２１よりも上方の斜面部分１８にした場合には、横部分２３の端は斜面部分１８に繋がることになるが、横部分２３はその端から斜め下方に伸びて、縦部分２２に繋がることになる。いずれの場合でも、山頂部分１６と谷底部分１７から縦方向の外側に突出させずに、上下方向において山頂部分１６と谷底部分１７間の収まるようにしておくことが、後述の積層体を形成する上で有利である。

この開口部１４と突出部１５は、山頂部分１６を挟んだ左右二つの斜面部分１８のうち、一方の斜面部分１８（図１（Ａ）右側の斜面部分１８）にのみ形成されているが、他方の斜面部分１８（図１（Ａ）の右側の斜面部分１８）にも形成するようにしても構わない。

（他の実施の形態に係る開口部及び突出部ついて）
図５は、開口部１４を上記の例よりも大きな範囲に設けた例を示すもので、この例では、図の右側の谷屈曲部分２１と、山頂部分１６を挟んだ反対側（図５（Ａ）の左側）の斜面部分１８との間に、開口部１４が設けられている。従って突出部１５は、その一端が谷屈曲部分２１に繋がっており、その他端が反対側の斜面部分１８の中程に繋がっている。
詳しくは、突出部１５は、縦部分２２の上下の両側に横部分２３が設けられたもので、下側の縦部分２２は谷屈曲部分２１に繋がっており、上側の縦部分２２は斜面部分１８の中程に繋がっており、全体として略Ｓ字状をなしている。より詳しくは、下側の縦部分２２は谷屈曲部分２１の上部から斜め下方に伸びており、上側の縦部分２２は斜面部分１８の中程から斜め下方に伸びているが、上側の縦部分２２を設けないものとすることもでき、その形態は種々変更して実施することができる。

また図示は省略するが、左右両側の斜面部分１８の中程同士の間に開口部１４及び突出部１５を形成するようにしても構わないし、突出部１５を例えば縦部分２２の中程で二つに分断して実施しても構わない。
上記のいずれの例にあっても、開口部１４及び突出部１５の幅（山部１２及び谷部１３が伸びる流れ方向の幅）は一定であって、平面視において開口部１４及び突出部１５は長方形状をなしているが、一定でなくてもよく平面視において開口部１４及び突出部１５が台形状や菱形や楕円形をなすものなど種々変更して実施しても構わない。

突出部１５は、山頂部分１６よりも上方に突出せず、突出部１５は谷底部分１７よりも下方に突出しないものとする。これによって、前述の略フラットな山頂部分１６と谷底部分１７との相乗効果により、図１（Ｃ）や図３に示すように、積層した場合のシート体４０との接触面積を増やしたりロウ付け不良を抑制したりすることができる。また、当接する相手方の素材を傷つけないといった効果も発揮することができる。

（波形構造部の平面形状）
このメタル箔１０は、全体として上流から下流に流れる処理流体中に配置されて用いることができるが、山部１２及び谷部１３は、処理流体の全体としての流れ方向と平行な縦基準線２７に対して、左斜めと右斜めに交互に蛇行して全体として縦方向へ伸びている（図６（Ａ）参照）。言い換えれば、山部１２及び谷部１３は、左傾斜領域２４と右傾斜領域２５が屈曲領域２６を挟んで交互に繰り返す平面形状（以下、ヘリンボーン構造とも言う）を示す。なお、少なくとも一部の屈曲領域２６や、左傾斜領域２４と右傾斜領域２５の途中に、縦基準線２７と平行に伸びる領域を含んだものとして実施しても構わないし、直線状に伸びるものではなく例えばサインカーブを描くなどした曲線状に伸びるものとして実施しても構わない。左傾斜領域２４と右傾斜領域２５との角度は約１３５〜１７５度とすることが望ましく、約１５０〜１７０度がより望ましい。また一つの山部１２又は谷部１３について、一つ飛ばしの屈曲領域２６ａと屈曲領域２６ａとを結んだ線分（図６（Ａ）の２点鎖線）にまで達するか、それよりも深く（図６（Ａ）の２点鎖線よりも右側）に、隣り合う山部１２又は谷部１３の屈曲領域２６ｂが、入り込んでいることが好ましい。
上記の角度が大きくなるほど直進性が低く処理流体の圧損が大きくなり、反対に、上記の角度が小さいほど直進性が高く処理流体の圧損が小さくなる傾向を示す一方、触媒反応や熱交換性能については低下する傾向を示す。従って、処理流体の攪拌を促進させ処理流体が均一且つ良好にメタル箔１０と接触して、処理流体の加熱や触媒佐用の促進を促すためには、上記角度が大きいことが好ましいが、上記角度を大きくすればするほど圧損が大きくなり処理流体の処理の全体の効率を考えれば、好ましい結果をもたらさない。

本発明にあっては、処理流体の横方向への移行を許す開口部１４と、開口部１４から突出する突出部１５を備えるため、圧損が大きくなることを抑制すると共に、処理流体の攪拌を促すことができる。
この実施の形態にあっては、図１〜図３に示すように、山頂部分１６を挟んだ左右の斜面部分１８のうち、右の斜面部分１８には開口部１４及び突出部１５が設けられており、左の斜面部分１８には開口部１４及び突出部１５が設けられていない。また、図５の例では、山頂部分１６を挟んだ左右の斜面部分１８のうち、右の斜面部分１８には、左の斜面部分１８に比べて、大きな面積の開口部１４及び突出部１５が設けられている。
なお、開口部１４及び突出部１５は、左右いずれの斜面部分１８に設けてもよく、両方の斜面に設けても構わない。

（処理流体の流れ）
ヘリンボーン構造を採ることによって、そこを通過する流体は図７（Ｂ）の旋回矢印で示すような渦流を起こして乱流状態で流れると考えられる。これに加えて本発明にあっては開口部１４と突出部１５を設けることによりその周辺においても図７（Ａ）の小矢印で示すような乱流が発生し、両者の相乗効果によって、激しいし乱流を招来し、熱交換や触媒反応を促進させる。
さらに、単にヘリンボーン構造のみを設けた場合では、屈曲領域２６を超えた流体は、屈曲領域２６の下流側で滞留が生じるおそれがある。左移行領域２４から屈曲領域２６を経て右移行領域２５へ流路の方向が変る場合を例にとると、屈曲領域２６から右移行領域２５へ移行する部分では、右側の流速が左側の流速よりも遅くなり、滞留が生じるおそれがある。そこで、滞留が生じるおそれがある右の斜面部分１８に開口部１４及び突出部１５を設ける。これによって、一本右側の流路から流体が流入することによって、滞留が生じるおそれを緩和することができる。

図６に示すように、左傾斜領域２４における谷空間２９の処理流体は、縦基準線２７に沿うように下流から上流へ波形構造部１１導入されるが、左右の斜面部分１８によって左右に傾斜するように導かれる。その際、左の斜面部分１８には開口部１４及び突出部１５が設けられておらず且つ全体として左に傾斜しているため、この斜面部分１８に沿って処理流体が流れやすい状態となる。他方、右の斜面部分１８には開口部１４及び突出部１５が設けられているため、突出部１５で分断された一部の処理流体が開口部１４から右隣の谷空間２９に流入する。隣の谷空間２９では、谷底部分１７の左側の斜面部分１８に設けられた開口部１４及び突出部１５から山空間２８に処理流体が流入しようとするが、谷空間２９では全体として左に傾斜しているとともに、突出部１５が谷空間２９内には突出していないため、谷空間２９から山空間２８への流入は、前記した山空間２８から谷空間２９への流入よりも小さなものとなる。
次に屈曲領域２６から右傾斜領域２５においては、谷空間２９では全体として右に傾斜するように方向が変わるため、谷空間２９から山空間２８への流入が増加すると共に、山空間２８の左側の斜面部分１８では、開口部１４及び突出部１５が設けられていないため、この左側の斜面部分１８に沿う処理流体の流れの圧力が増加する。
この増加に伴って、図６（Ｂ）に示すように、左側の斜面部分１８に沿う処理流体には、下方への流れが生じることにより、下方に積層された処理流体の流れが発生し、上下の層間を超えた処理流体の移動などの三次元的な処理流体の移動と攪拌が促される。
このように、波形構造部１１を積層した流路を処理流体が流れた場合には、圧損を抑制しながら横方向のみならず上下方向にも処理流体が移動して撹拌が進むことにより、処理流体全体の波形構造部１１の接触が均一に行われることを促進することができる。

波形構造部１１を備えたメタル箔１０を複数枚重ね合わせる場合、種々の形態で実施することができる。図８は、図２と同様の形態を示すものであるが、図の左右方向に1.5ｍｍ（左移行領域２４と右移行領域２５のそれぞれの長さの約17％）ずらしたものである。図９は、位相違いの形態を示すものであり、図の左右方向に１.5ｍｍ（左移行領域２４と右移行領域２５のそれぞれの長さの約17％）、前述の縦基準線２７に沿う方向（図の上下方向）に3.5ｍｍ（左移行領域２４と右移行領域２５のそれぞれの長さの約32％）ずらしたものである。図１０は、表裏を逆にした形態を示すものである。また図１１に示すように、突出部１５の数は多くしたり少なくしたりするなど変更して実施することができる。なお、左移行領域２４と右移行領域２５のそれぞれの長さを11ｍｍとすると、一つの移行領域には、突出部１５の数は１〜６個程度が適当であり、２〜４個程度がより好ましい。

（シート体について）
シート体４０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４１を採用することもできる。このメタルラス４１は、図１２に示すように、千鳥配列に配置された多数の貫通孔４２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４２を形成することによって、製造され得る。貫通孔４２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４２で除去されてない部分が網線部４３を構成するもので、この網線部４３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４２を形成した後、圧延加工を施すことによって、網線部４３の厚みが小さくなり平面視の幅が大きくなる（図１２（Ｂ）参照）。これによって、メタルラス４１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４２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４０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１３に示すように、圧延の程度によって、貫通孔４２の大きさや形状及び網線部４３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４１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４２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４３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。

（メタル箔の適用例１）
メタル箔１０単体及び単体同士の積層体としての利用
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。また図１（Ｃ）や図２に示すように、メタル箔１０単体同士を直接重ね合わせた積層体としての利用を示すことができるし、。

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）の処理流体の流れを良好に保ちつつ、メタル箔１０に対する処理流体の接触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、波形構造部は、開口部１４と突出部１５を備えた山部１２と谷部１３が、左右の傾斜領域２４、２５を備えて全体として縦方向に伸びることによって、圧損の増大を抑制しつつ、三次元的な処理流体の移動と攪拌が促されることによって、処理流体の流れの良好性、処理流体全体の接触時間、接触面積の増大をなすことができる。

（メタル箔の適用例２）
メタル箔１０とシート体４０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４０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４０とを接合させた状態で利用することもできる。これらの状態を併せてメタル箔１０とシート体４０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４０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。

（メタル箔とシート体とが接合されていない形態）
メタル箔１０とシート体４０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４０とを接触（特に略フラットな山頂部分１６又は谷底部分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頂部分１６又は谷底部分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、前述の突出部１５が内側に突出する効果を有効に発揮し得る。

（メタル箔とシート体とが接合された形態）
メタル箔１０とシート体４０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４０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、突出部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頂部分１６と谷底部分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４０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４０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１４（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４０にロウ付けする場合には、当該ロウ付けする部分３３に、開口部１４や突出部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、この開口部１４や突出部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１４（Ｂ参照））。

後述するように、メタル箔１０とシート体４０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。

（積層体３０の作用効果）
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４０との相乗効果が発揮され得る。
積層体３０とその周辺の処理流体との関係では、山頂部分１６又は谷底部分１７と、斜面部分１８とに加えて、シート体４０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４０が処理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間の処理流体の移動を制限できる。他方、貫通孔４２を備える場合などには、各積層体３０間の処理流体の移動を許容することができる。その際、突出部１５による空間と開口部１４との存在によって、各積層体３０間の処理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間の処理流体の移動を必要とする場合や、積層体３０間の処理流体の移動が有る方が有利な場合には、貫通孔４２を備えることが好ましい。

（具体的利用形態１）
メタル箔１０単体又はメタル箔１０単体同士の積層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４１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。

また、メタル箔１０は、その単体として、空気浄化装置等に使用されるヒーター用等の素材も適用することができる。その際には、固有抵抗が高いＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金など、自己発熱性を有する素材によって、メタル箔１０を構成することによって実施できる。そして、メタル箔１０の適宜箇所に通電用の電極を設けて実施することができる。

さらに、自己発熱性を有する素材によってメタル箔１０を構成すると共に、上述のようにその表面に触媒を担持させてもよい。これによって、メタル箔１０の自己発熱性により、その表面の触媒ならびに周囲の処理流体を加熱することができる。
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処理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。使用に際しては、メタル箔１０を平板状で使用することもできるし、平板状のメタル箔を重ねて積層体とすることもできるし、一枚又は複数枚のメタル箔１０を渦巻状に捲回してコイル状の積層体として用いることもできる。

なお、触媒を担持させたメタル箔１０と、発熱機能を有するメタル箔１０とを別体に形成して、これらの２種のメタル箔１０を積層するようにしてもよい。
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。

（具体的利用形態２）
メタル箔１０とシート体４０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１５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。

その具体的な適用例としては、メタル担体に適用する例を示すことができる。その際、前述のように、メタル箔１０に触媒を担持させる。このメタル箔１０にシート体４０を重ねた状態で渦巻き状に巻回する。シート体４０には、不織布や無孔の金属箔などを用いることも可能であるが、図１２、図１３に示したメタルラス４１によるシート体４０を用いることによって、コイル構造体３１の径方向へ複数の層に渡って処理流体が流れることもでき、３次元的な処理流体の移動が促進される。

なお、メタル箔１０とシート体４０とは、接合されていなくてもよく、接合されたものであってもよい。メタル箔１０の山頂部分１６と谷底部分１７とが略フラットなものであると共に突出部１５が内側に突出しているため、シート体４０を傷つけることがなく、また、接合する場合には、ロウ付けや溶接の不良を抑制することが可能となる。

巻回の方向は、ウエブの長手方向の一端側が内周端、他端側が外周端となるように、言い換えれば、山部１２及び谷部１３の伸びる方向はウエブの幅方向が、コイル構造体３１の軸方向に略一致するように巻回すればよい。これによって、コイル構造体３１の軸方向の一端面から他端面へ（図１５（Ｂ）の下面から上面へ）処理流体を流すことができ、流された処理流体は、一端面から他端面への移動中に、積層体３０の周方向へも移動することができ、処理流体の乱流化を促進することができる。また、コイル構造体３１は、幅方向に沿って二つ折りにされた帯状のメタル箔１０が捲回されてコイル状をなす構造を備えたものとして実施することもできる。この場合は、二つ折りにされたメタル箔１０同士の山頂部分１６同士又は谷底部分１７同士が当接することになるが、二つ折りにされたメタル箔１０同士の間に他のシート体４０を介在させたものであっても構わない。

（具体的利用形態３）
メタル箔１０とシート体４０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４０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。

この例では、メタル箔１０を発熱可能な電気抵抗の大きな通電体とし、シート体４０を絶縁体とするものであり、これによって、メタル箔１０に設けた電極から通電する際にコイル構造体３１の径方向に重なり合うメタル箔１０同士の間の絶縁を図るようにしたものである。シート体４０には、比較的高価なアルミナシートを用いることもできるが、より安価に提供できるシリカコート或いは前述のメタルラス４１を用いることができるものであり、メタルラス４１には絶縁処理を施して実施する。絶縁処理には、酸化処理や絶縁塗装を例示することができる。この場合にも、突出部１５が内側に突出しているため、絶縁体であるシート体４０を傷つけたり貫通したりするおそれがないため、絶縁不良を効果的に抑制することができる。

さらに、メタル箔１０又はシート体４０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４０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。

（種々の装置への適用）
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２０１５−２２３５７９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。
以上のように、本発明は種々の用途に用いることができるメタル箔及びこれを用いた積層体を提供することができたものである。

１０ メタル箔
１１ 波形構造部
１２ 山部
１３ 谷部
１４ 開口部
１５ 突出部
１６ 山頂部分
１７ 谷底部分
１８ 斜面部分
２０ 山屈曲部分
２１ 谷屈曲部分
２２ 縦部分
２３ 横部分
２４ 左傾斜領域
２５ 右傾斜領域
２６ 屈曲領域
２７ 縦基準線
２８ 山空間
２９ 谷空間
３０ 積層体
３１ コイル構造体
３３ ロウ付けする部分
４０ シート体
４１ メタルラス
４２ 貫通孔
４３ 網線部

本発明のメタル箔は、前記波形構造部は前記処理流体の横方向への移行を許す開口部と、前記開口部から突出する突出部を備えると共に、前記山部と前記谷部が、縦基準線に対して左斜めに傾斜する左傾斜領域と右斜めに傾斜する右傾斜領域とが交互に繰り返されて前記縦方向に伸びている左右傾斜構造を備えていることを特徴とする。

Claims (8)

1. 全体として上流から下流に流れる処理流体中に配置され、前記処理流体の流れ方向に伸びる山部と流れ方向に伸びる谷部とが横方向へ交互に複数配列された波形構造部を備えたメタル箔において、
   前記波形構造部は前記処理流体の横方向への移行を許す開口部と、前記開口部から突出する突出部を備え、
   前記山部と前記谷部は、縦基準線に対して左斜めに傾斜する左傾斜領域と右斜めに傾斜する右傾斜領域とが交互に繰り返されて前記縦方向伸びていることを特徴とするメタル箔。
2. 前記波形構造部は、前記山部の山頂部分と、前記谷部の谷底部分と、前記山頂部分と前記谷底部分とを繋ぐ斜面部分とを備え、
   前記開口部は前記処理流体の横方向への移行を許すものであり、
   前記突出部は、帯状を成しており帯状の両端が開口部の両端にて前記波形構造部に繋がっているものであることを特徴とするメタル箔。
3. 前記開口部と前記突出部との少なくともいずれか一方は、前記山頂部分の中央を挟んで左右非対称であることを特徴とする請求項１又は２記載のメタル箔。
4. 前記山頂部分と前記谷底部分と前記斜面部分とはそれぞれフラットな面を含み、
   前記山頂部分と前記斜面部分との間の山屈曲部分と、前記谷底部分と前記斜面部分との間の谷屈曲部分との間に、前記開口部が設けられ、
   前記突出部は、その両端が前記山頂部分と前記谷底部分とに繋がっており、
   前記突出部は、前記山頂部分から上方に又は前記谷底部分から下方には、突出していないことを特徴とする請求項２又は３に記載のメタル箔。
5. 前記山頂部分と前記谷底部分と前記斜面部分とはそれぞれフラットな面を含み、
   前記谷底部分と前記斜面部分との間の谷屈曲部分と、前記山頂部分を挟んだ反対側の前記斜面部分との間に、前記開口部が設けられ、
   前記突出部は、その両端が前記谷底部分と前記斜面部分に繋がっており、前記山頂部分から上方に又は前記谷底部分から下方には、突出していないことを特徴とする請求項２又は３に記載のメタル箔。
6. 請求項１〜５の何れかに記載のメタル箔が複数枚厚み方向に重ねられたことを特徴とする積層体。
7. 前記メタル箔と前記メタル箔の間にシート体が介在して配置されたことを特徴とする請求項５に記載の積層体。
8. 請求項６又は７に記載の積層体が渦巻き状に捲回され、その渦巻きの軸方向が前記処理流体の前記流れ方向であることを特徴とするコイル状積層体。