WO2017119375A1 - 触媒担持用ハニカム体及び触媒コンバータ - Google Patents

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catalyst
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foil
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康浩 津村
省吾 紺谷
雅幸 糟谷
昌文 大水
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Definitions

  • the present invention relates to a catalyst supporting honeycomb body and a catalytic converter used for purifying exhaust gas discharged from an internal combustion engine of an automobile.
  • a catalytic converter carrying a catalyst in an exhaust gas passage is disposed.
  • a methanol reformer that generates a hydrogen-rich gas by steam reforming a hydrocarbon compound such as methanol
  • a CO removal device that reforms and removes CO to CO 2 , or H 2 to H 2 O
  • a catalytic converter carrying a catalyst is also used in an H 2 combustion apparatus that removes by combustion.
  • This type of catalytic converter includes a honeycomb body in which flat metal foils and corrugated foils are alternately stacked, and a large number of exhaust gas passages for passing exhaust gas are formed extending in the axial direction.
  • a catalytic converter having an offset structure in which the phases of wave portions adjacent to each other are different from each other is known (see, for example, Patent Document 1).
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a part of a conventional corrugated foil, in which one wave portion 100 adjacent in the axial direction is indicated by a solid line, and the other wave portion 100 ′ is indicated by a broken line.
  • wave portion 100 is composed of top surface 101 and a pair of side surfaces 102 extending in a downward oblique direction from both ends of top surface 101, and a lower end portion is in contact with flat foil 200, and
  • the connecting portion 102 is square.
  • the corrugated foil has an offset structure by extending the side surface 102 ′ of the wave portion 100 ′ toward the region corresponding to the inside of the wave portion 100 in the axial direction (normal direction to the paper surface).
  • the offset structure By adopting the offset structure, the flow of the exhaust gas changes from a laminar flow to a turbulent flow, and a stirring action for stirring the exhaust gas is generated, so that the exhaust gas purification performance can be enhanced.
  • JP 2001-96170 A Japanese Patent Laid-Open No. 11-50840
  • the pressure loss of the exhaust gas when passing through the catalytic converter increases.
  • the present inventor investigated in detail the exhaust gas purification performance and pressure loss of the catalytic converter having the offset structure of FIG. 11, and contributed to the purification performance at the connection portion (area T indicated by hatching) between the top surface 101 and the side surface 102.
  • the turbulent flow did not occur and the pressure loss increased.
  • the turbulent flow that contributes to the purification should be allowed, but the turbulent flow that does not contribute to the purification only causes a pressure loss and should be reduced as much as possible.
  • the amount of catalyst applied to each cell of the catalytic converter may be limited to a predetermined amount in advance, and if the catalyst is applied to a region that does not contribute to exhaust gas purification, it is applied to the region that contributes to exhaust gas purification. Since the catalyst is reduced, the purification performance of the catalytic converter is consequently reduced.
  • the present invention provides (1) a catalyst-supporting honeycomb body in which a metal flat foil and a corrugated foil are laminated, wherein the corrugated foil is disposed on one of the flat foils adjacent in the laminating direction.
  • the concavo-convex shape portion including the first top surface portion and the inclined leg surface portion extending in a direction inclined with respect to the second top surface portion is configured to be continuous, and the wave is generated before and after the axial direction of the honeycomb body.
  • a catalytic converter comprising a metal outer cylinder.
  • the present invention by setting the radius of curvature R1 of the first bent portion to 0.02 (mm) or more, the first exhaust gas passage formed by using the first top surface portion and the inclined leg surface portion is used. Occurrence of turbulent flow that does not contribute to purification in the vicinity of the bent portion can be suppressed. Further, by setting the radius of curvature R1 of the first bent portion to 2.0 (mm) or less, the vicinity of the first bent portion in the exhaust gas flow path formed by using the second top surface portion and the inclined leg surface portion. Thus, it is possible to suppress the adhesion of useless catalysts that do not contribute to purification.
  • the second exhaust gas passage formed by using the second top surface portion and the inclined leg surface portion is used. Occurrence of turbulent flow that does not contribute to purification in the vicinity of the bent portion can be suppressed. Further, by setting the radius of curvature R2 of the second bent portion to 2.0 (mm) or less, the vicinity of the second bent portion in the exhaust gas flow path formed using the first top surface portion and the inclined leg surface portion. Thus, it is possible to suppress the adhesion of useless catalysts that do not contribute to purification.
  • FIG. 2 It is a perspective view of a catalytic converter. It is sectional drawing in a part of corrugated foil and flat foil which cut
  • FIG. 1 is a perspective view of the catalytic converter according to the present embodiment, and an arrow P indicates the axial direction of the honeycomb body (the direction in which exhaust gas flows).
  • the definition of the arrow P is the same in other drawings.
  • the catalytic converter 100 includes a honeycomb body 1 for supporting a catalyst and a metal outer cylinder 2 surrounding the outer peripheral surface of the honeycomb body 1.
  • the honeycomb body 1 is configured by winding the flat foil 3 and the corrugated foil 4 around the axial direction P in an overlapped state.
  • a large number of cells serving as exhaust gas flow paths are formed between the flat foil 3 and the corrugated foil 4, and the exhaust gas can be purified by allowing the exhaust gas to pass through these cells.
  • a heat resistant metal can be used for the flat foil 3 and the corrugated foil 4.
  • the heat-resistant metal for example, various heat-resistant stainless steels containing Al can be used. This type of stainless steel usually contains 15 to 25% by mass of Cr and 2 to 8% by mass of Al.
  • Fe-20Cr-5Al alloy, Fe-20Cr-8Al alloy, Fe-18Cr— A 3Al alloy can be used.
  • the catalytic converter 100 can be installed, for example, in an exhaust gas passage of a vehicle.
  • the vehicle may be a gasoline vehicle or a diesel vehicle.
  • the catalytic converter 100 is not limited to a circular cross section.
  • other shapes such as an oval shape, an oval shape, a race track (hereinafter referred to as RT) shape may be used.
  • the honeycomb body 1 is configured by winding around the axial direction P in a state where the flat foil 3 and the corrugated foil 4 are overlapped.
  • the present invention is not limited to this, and the flat foil 3 and The present invention can also be applied to a square-shaped honeycomb body in which corrugated foils 4 are alternately stacked in one direction.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a portion of corrugated foil and flat foil obtained by cutting the honeycomb body 1 in a direction orthogonal to the axial direction, and the arrow Q direction is the stacking direction of corrugated foil and flat foil.
  • FIG. 3 is a development view of a part of the corrugated foil, and is a schematic view when the corrugated foil is viewed from the thickness direction. With reference to these drawings, the corrugated foil 4 is configured by making the uneven portion 40 continuous.
  • the concavo-convex shape portion 40 is formed inside a space sandwiched between adjacent flat foils 3 in the stacking direction Q, and includes a first top surface portion 41, a second top surface portion 42, a first bent portion 43, a first 2 bent portions 44 and inclined leg surface portions 45.
  • the first top surface portion 41 is in contact with one flat foil 3 (hereinafter referred to as a flat foil 3a), and is provided intermittently along the substantially circumferential direction of the honeycomb body 1. That is, a space is formed between the first top surface portions 41 adjacent in the circumferential direction of the honeycomb body 1.
  • the second top surface portion 42 is in contact with the other flat foil 3 adjacent to the flat foil 3a (hereinafter referred to as a flat foil 3b), and the space formed between the adjacent first top surface portions 41. It is provided in the position facing. That is, when viewed from the stacking direction Q, the second top surface portion 42 is disposed at a position avoiding the first top surface portion 41.
  • the exhaust gas in which the exhaust gas is conducted inside the fin F formed by the first top surface portion 41, the first bent portion 43, the second bent portion 44, the inclined leg surface portion 45, and the flat foil 3b can be formed.
  • the exhaust gas passage 47 through which exhaust gas is conducted inside the fin F formed by the second top surface portion 42, the first bent portion 43, the second bent portion 44, the inclined leg surface portion 45 and the flat foil 3a. (Corresponding to an exhaust gas flow path sandwiched between the second top surface portion and the one flat foil).
  • the fins F are arranged in a zigzag pattern along the axial direction P. That is, in the corrugated foil 4 of this embodiment, an offset structure in which the fins F are arranged so as to cross a straight line extending in the exhaust gas conduction direction is employed. Therefore, since the inclined leg surface portion 45 of the other fin F is installed on the extension of the exhaust gas flow path formed by one fin F adjacent in the exhaust gas conduction direction, the exhaust gas flowing through the exhaust gas flow path By colliding with the surface portion 45, a turbulent flow can be generated. That is, by adopting the offset structure, the flow of exhaust gas changes from laminar flow to turbulent flow, and more exhaust gas easily hits the catalyst, so that purification performance can be improved.
  • the first bent portion 43 is formed in an R shape at a position connecting the first top surface portion 41 and the inclined leg surface portion 45.
  • the center of curvature of the first bent portion 43 is located inside the exhaust gas flow path 46 formed between the first top surface portion 41 and the flat foil 3b.
  • the radius of curvature of the first bent portion 43 is R1
  • the radius of curvature R1 satisfies the following conditional expression (1), and preferably satisfies the following conditional expression (1) ′.
  • the curvature radius R1 is the curvature radius of the inner edge of the first bent portion 43. 0.02 (mm) ⁇ R1 ⁇ 2.0 (mm) (1) 0.1 (mm) ⁇ R1 ⁇ 1.0 (mm) (1) ′
  • FIG. 4 is an enlarged view of an area A surrounded by a dotted circle in FIG.
  • the first protrusion described later is omitted in the drawing.
  • the curvature radius R1 By setting the curvature radius R1 to be 0.02 (mm) or more, the upper corner portion inside the exhaust gas flow path 46 formed between the first top surface portion 41 and the flat foil 3b, that is, indicated by hatching. Since the generation of turbulent flow that does not contribute to the improvement of the purification performance in the vicinity region T1 of the first bent portion 43 is suppressed, the pressure loss can be reduced without degrading the purification performance.
  • the second bent portion 44 is formed in an R shape at a position connecting the second top surface portion 42 and the inclined leg surface portion 45.
  • the center of curvature of the second bent portion 44 is located inside the exhaust gas passage 47 formed between the second top surface portion 42 and the flat foil 3a.
  • the radius of curvature of the second bent portion 42 is R2
  • the radius of curvature R2 satisfies the following conditional expression (2), and preferably satisfies the following conditional expression (2) ′.
  • the curvature radii R1 and R2 may be the same or different from each other.
  • the curvature radius R ⁇ b> 2 is the curvature radius of the inner edge of the second bent portion 44. 0.02 (mm) ⁇ R2 ⁇ 2.0 (mm) (2) 0.1 (mm) ⁇ R2 ⁇ 1.0 (mm) (2) ′
  • FIG. 5 is an enlarged view of an area A ′ surrounded by a dotted circle in FIG.
  • the second protrusion described later is not shown in the figure.
  • the catalyst accumulates when the honeycomb body 1 is immersed in the catalyst bath.
  • the region T4 is a region that does not contribute to the exhaust gas purification
  • the catalyst applied to the region that contributes to the exhaust gas purification decreases, resulting in a reduction in purification performance.
  • the curvature radius R2 to 2.0 (mm) or less, it is possible to suppress the volume of the region T4 from becoming excessively large, and therefore it is possible to reduce the waste of the catalyst and improve the purification performance.
  • conditional expression (2) ′ the above-described effects can be enhanced.
  • the separation distance (hereinafter referred to as the cell height) in the stacking direction Q of the first top surface portion 41 and the second top surface portion 42 is h
  • the first top surface portion 41 is the first.
  • the separation distance (hereinafter referred to as cell width) of the pair of inclined leg surface portions 45 provided continuously through the bent portion 43 is S
  • the ratio (flat ratio) of the cell height h and the cell width S is:
  • the following conditional expression (3) is satisfied, and preferably the following conditional expression (3) ′ is satisfied. 1.5 ⁇ S / h ⁇ 10 (3) 1.8 ⁇ S / h ⁇ 4.0 (3) ′
  • the cross section of the exhaust gas flow channel 47 formed between the second top surface portion 42 and the flat foil 3a is also formed in a flat shape, and the flatness ratio satisfies the conditional expression (3) described above, preferably Conditional expression (3) ′ described above is satisfied.
  • the cell width S is preferably 0.5 (mm) or more and 10 (mm) or less.
  • the foil thickness of the flat foil 3 and the corrugated foil 4 is preferably 5 ( ⁇ m) or more and 100 ( ⁇ m) or less.
  • FIG. 6 is a schematic enlarged view of the first bent portion and the first protrusion when the honeycomb body is viewed in the axial direction.
  • FIG. 7 is a schematic enlarged view of the second bent portion and the second protrusion when the honeycomb body is viewed in the axial direction.
  • a plurality of first protrusions 430 are formed at both ends in the axial direction of the first bending portion 43 and extend toward the exhaust gas flow channel 46 when viewed in the axial direction.
  • each of the plurality of first protrusions 430 extends in the foil thickness direction of the first bent portion 43 and extends toward a region corresponding to the inside of the exhaust gas flow path 46.
  • a plurality of second protrusions 440 are formed at both ends in the axial direction of the second bent portion 44, and extend toward the exhaust gas flow channel 47 when viewed in the axial direction.
  • each of the plurality of second protrusions 440 extends in the foil thickness direction of the second bent portion 44 and extends toward a region corresponding to the inside of the exhaust gas flow channel 47.
  • the first protrusion 430 and the second protrusion 440 are “burrs” formed at the time of molding. Details of the molding method will be described later.
  • the protruding length of the first protruding portion 430 is defined as B1
  • the protruding length of the second protruding portion 440 is defined as B2.
  • B1 can be obtained by dividing the area of the first protrusion 430 in the axial view by the length of the first bent portion 43 in the axial view.
  • the area of the first protrusion 430 can be calculated based on imaging data using a stereoscopic microscope or a scanning electron microscope (SEM).
  • the length of the first bent portion 43 is the length of the arc defined by the curvature radius R1, and can be calculated based on the above-described imaging data.
  • the B2 can be obtained by dividing the area of the second protrusion 440 in the axial view by the length of the second bent portion 44 in the axial view.
  • the area of the second protrusion 440 can be calculated based on imaging data using a stereoscopic microscope or a scanning electron microscope.
  • the length of the second bent portion 44 is the length of the arc defined by the curvature radius R2, and can be calculated based on the above-described imaging data.
  • B1 and B2 preferably satisfy conditional expressions (4) and (5), respectively. 2 ( ⁇ m) ⁇ B1 ⁇ 45 ( ⁇ m) (4) 2 ( ⁇ m) ⁇ B2 ⁇ 45 ( ⁇ m) (5)
  • B1 and B2 satisfy the conditional expressions (4) and (5), respectively, the purification performance improvement effect and the pressure loss reduction effect can be further enhanced.
  • a plurality of protrusions are formed at both ends in the axial direction of each bent portion.
  • the present invention is not limited to this, and one protrusion is formed at each end in the axial direction of each bent portion. It may be. Even in this case, B1 and B2 can be calculated by the above-described calculation method.
  • the inclination angle of the inclined leg surface portion 45 that is, the inclination angle ⁇ of the inclined leg surface portion 45 with respect to the stacking direction Q preferably satisfies the following conditional expression (6), more preferably the following conditional expression (6): Satisfy ⁇ . 0.5 ° ⁇ ⁇ ⁇ 15 ° (6) 2 ° ⁇ ⁇ ⁇ 10 ° (6) '
  • the inclination angle ⁇ is less than 0.5 °, the effect obtained by satisfying the conditional expressions (1) to (3), that is, the purification that occurs in the vicinity of the first bent portion 43 and the second bent portion 44.
  • the effect of suppressing eddy currents that do not contribute to performance improvement is reduced.
  • the catalyst that does not contribute to purification is wasted in the vicinity region T2 of the first bending portion 43 (see FIG. 4) and the vicinity region T4 of the second bending portion 44 (see FIG. 5). And the purification performance is reduced.
  • the phase shift length L is preferably the following conditional expression (7 ), More preferably the following conditional expression (7) ′ is satisfied.
  • the pre-process consists of a cutting process and a pressing process.
  • cutting is performed on the offset position of the stainless steel foil.
  • indentation is performed on the stainless steel foil using a mold having a square-shaped portion.
  • the trapezoidal fin F can be formed and a corrugated foil having an offset structure can be manufactured.
  • the time interval between the cutting process and the pressing process has been secured for several tens of msec or more. The length was suppressed to a very short length.
  • the protrusion length of the protrusion can be adjusted to 2 ( ⁇ m) or more and 45 ( ⁇ m) or less.
  • burrs are positively formed by applying special processing to make the burr length longer than before, and this burr improves the purification performance and reduces the pressure loss. It is increasing.
  • the corrugated foil 4 satisfying the conditional expressions (1) and (2) is manufactured by rounding the corners of the fin F using a mold having R-shaped portions corresponding to the curvature radii R1 and R2. .
  • a plurality of molds may be used in the R adjustment process.
  • the curvature radii R1 and R2 can be gradually made closer to the target value by performing the special press work step by step using a plurality of dies having different Rs.
  • step S2 the manufactured corrugated foil 4 is overlapped with the flat foil 3, and the honeycomb body 1 is manufactured by winding it around a predetermined axial direction. At this time, a brazing material is applied to the joint portion between the first top surface portion 41 and the flat foil 3a and the joint portion between the second top surface portion 42 and the flat foil 3b.
  • step S ⁇ b> 3 the honeycomb body 1 is inserted into the metal outer cylinder 2, and a brazing material is applied to a portion where the honeycomb body 1 and the outer cylinder 2 are to be joined.
  • step S4 the honeycomb body 1 and the outer cylinder 2 in which the brazing material is applied to the joining portion are heated in a vacuum atmosphere so that the brazing material in the joining portion is fixed, and the honeycomb body 1 and the outer cylinder 2 And the corrugated foil 3 and the flat foil 4 constituting the honeycomb body are joined together.
  • step S5 a washcoat solution (a solution containing ⁇ -alumina, an additive, and a noble metal catalyst) is supplied to the exhaust gas flow path of the honeycomb body 1 and baked by high-temperature heat treatment so that the catalyst is supported on the honeycomb body 1.
  • a catalytic converter 100 is manufactured.
  • the foil can be prevented from breaking when the corrugated foil is manufactured. That is, if a corrugated foil that satisfies the conditional expressions (1) and (2) is manufactured using a single-stage mold, the foil may break during press working.
  • the corrugated foil satisfying the conditional expressions (1) and (2) can be manufactured so that the foil does not break during the process. it can.
  • the corrugated foil satisfying the conditional expressions (1) and (2) can be manufactured by dividing into the pre-process and the R adjustment process.
  • Corrugated foil 4 was manufactured by performing the above-described special pressing.
  • the honeycomb body 1 was manufactured by winding the flat foil 3 and the corrugated foil 4 around the axis, and the washcoat solution was passed through the honeycomb body 1.
  • As the washcoat solution a solution containing ceria-zirconia-alumina as a main component was used. After removing the excess washcoat solution from the honeycomb body 1, the honeycomb body 1 was dried at a heating temperature of 180 ° C. for 1 hour, and then fired at a heating temperature of 500 ° C. for 2 hours.
  • the honeycomb body 1 on which this washcoat layer was formed was immersed in distilled water to sufficiently absorb water, then pulled up to blow off excess water and immersed in an aqueous solution containing palladium. Subsequently, the honeycomb body 1 was pulled up from the aqueous solution and dried.
  • the palladium supported on the honeycomb body 1 was 4 (g / L) per volume.
  • the honeycomb body 1 on which the catalyst was supported was housed and fixed in a cylindrical metal outer cylinder 2 to obtain a catalytic converter 100.
  • the various catalytic converters obtained by the above steps were loaded into a catalyst container, and the purification performance and pressure loss were evaluated by the following methods. At this time, the catalytic converter was previously exposed to an atmosphere containing 10% by mass of water vapor in an atmosphere heated to 980 ° C., and maintained in this atmosphere for 4 hours to perform a simulated deterioration treatment.
  • the model exhaust gas flow rate SV is set to 100,000 h ⁇ 1 , and the model exhaust gas is flowed to each catalytic converter, while the model exhaust gas is heated using a heater at the upstream side of the exhaust gas inlet side to improve the purification rate in the temperature rising process. Changes were measured.
  • the purification rate was determined by analyzing the gas composition on the inlet side and outlet side of the catalytic converter. In the temperature raising process, the purification performance was evaluated using the inlet gas temperature T50 when the purification rate reached 50% as an evaluation value. In addition, T50 of HC component was made into the evaluation value.
  • the magnitude of the pressure loss was evaluated by flowing N 2 gas at room temperature through various catalytic converters and measuring the pressure loss generated in the catalytic converter with a digital differential pressure gauge.
  • the diameter ⁇ of the honeycomb body was 39 (mm), the length was 40 (mm), and the pressure loss measurement was performed at a gas flow rate SV of 120,000 h ⁇ 1 .
  • Tables 1 to 4 show the experimental results of this example. In Tables 1 and 2, the flatness ratio S / h and the curvature radii R1 and R2 were changed, and other parameters were fixed.
  • the diameter (phi) of the honeycomb body which measured purification performance was 50 (mm), and length was 45 (mm).
  • the components of the foil were Cr: 20% by mass, Al: 5.0% by mass, Ti: 0.08% by mass, REM (Misch metal): 0.08% by mass, and the balance Fe, and the foil thickness was 80 ⁇ m. It was.
  • FIG. 9 is a graph plotting each invention example and each comparative example in Tables 1 and 2, where the horizontal axis represents pressure loss (Pa) and the vertical axis represents T50 (° C.).
  • Two broken lines are threshold curves for determining whether the pressure loss (Pa) and T50 (° C.) (that is, the purification performance) are good or bad.
  • the overall evaluation of the pressure loss and the purification performance was determined as “excellent” (double circle).
  • the overall evaluation of pressure loss and purification performance was determined to be “good” (circle).
  • the overall evaluation of the pressure loss and the purification performance was determined to be “poor” (X).
  • the threshold curve was obtained by experiment.
  • the cell density, flatness ratio S / h, curvature radii R1, R2, and phase shift L were changed, and other parameters were fixed.
  • the diameter (phi) of the honeycomb body which measured purification performance was 120 (mm), and length was 90 (mm).
  • the components of the foil were Cr: 20% by mass, Al: 5.8% by mass, Zr: 0.1% by mass, La: 0.08% by mass, and the balance Fe, and the foil thickness was 30 ⁇ m.

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Abstract

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）

Description

触媒担持用ハニカム体及び触媒コンバータ
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
特開２００１－９６１７０号公報 特開平１１―５０８４０号公報
　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。
　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。
　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。
　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。
　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）
（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。
（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）　
　（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）
　（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）
　（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。
　（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。
　（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。
　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。
　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。
触媒コンバータの斜視図である。 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。 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２の点線丸印で囲んだ領域Ａ´を拡大した拡大図である。 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。 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。 触媒コンバータの製造方法を示す工程図である。 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。 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。 従来の波箔の断面図である。
発明の実施するための形態
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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）´
　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。
　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。
　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）´
　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。
　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。
　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）´
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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）´
　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。
　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）´
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　（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。
　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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　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。
　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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　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。
　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。
１　ハニカム体
２　外筒
３　平箔
４　波箔
１００　触媒コンバータ

Claims (8)

  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）
  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。
  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）
  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）
  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）
  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。
  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。
  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。
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