メタルハニカム素材、メタルハニカム構造体及びメタルハニカム素材成形用の金型装置
【課題】流入流体に極めて強い混合と拡散及び反応作用を行うことができるメタルハニカム素材を提供する。
【解決手段】金属板４に、周辺の一部を切開し、残りの部分を折り曲げ立設して舌片となした開口を多数設けてなる構成とする。そしてこのメタルハニカム素材をうず巻き状に積層し、あるいは短冊状にして層状に積層した構成に、またはこのように構成したメタルハニカム構造体の側面側から任意の一部を円柱状に切り出し、さらに長さ方向に切断してなる構成とする。
【解決手段】金属板４に、周辺の一部を切開し、残りの部分を折り曲げ立設して舌片となした開口を多数設けてなる構成とする。そしてこのメタルハニカム素材をうず巻き状に積層し、あるいは短冊状にして層状に積層した構成に、またはこのように構成したメタルハニカム構造体の側面側から任意の一部を円柱状に切り出し、さらに長さ方向に切断してなる構成とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄い金属板にて構成され、０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度の微小幅や微小高さをもつ開口と舌片が多数形成されてなるメタルハニカム素材、及びこのメタルハニカム素材を用いて、例えば燃料電池の改質器に搭載する触媒や、排気ガス浄化触媒用などに用いる触媒の担体とし、さらには充填塔内に充填する充填物とするメタルハニカム構造体、そしてさらにこのメタルハニカム素材を成形する成形用の金型装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池の改質器や排気ガス浄化用などに用いる触媒は、セラミック担体に触媒を担持した粒状触媒やハニカム触媒が使用されている。そして多くのセラミックハニカムは、格子状セル壁によって仕切られた多数の独立したセル空間が設けられており、各セルの内面に触媒がコーティングされた触媒層となっている。
【０００３】
セラミックハニカム触媒は、セラミック粒状触媒に比べて触媒の使用量が少ないことや、圧力損失の面で低圧力損失のために優れている。しかし、例えば燃料電池用改質器のＣＯ選択酸化触媒として改質器に搭載した場合、酸化反応で温度上昇した発熱分を速やかに外部に放出できなくなり、触媒が温度上昇して選択性がなくなるため性能を十分発揮できなかった。
【０００４】
そこでセラミックハニカムに比べて熱伝導率が大きく、しかも軽くて扱い易い安価な金属板で作ったメタルハニカムの触媒への期待が高まっている。
【０００５】
従来のメタルハニカム構造体は、薄肉の金属板と金属の波板状帯材（波箔）を交互に積層してセルを構成しているために、流路は各々のセルで入口が１個所、出口が１個所の独立構造になっている。そしてこの構造体を巻回成形してケーシング内に収容して固定し、ついでこれにＰｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｔ−Ｆｅ／ＭＯＲなどの触媒を担持するようにしている。
【０００６】
燃料電池に供給する改質ガスのＣＯ濃度は、ＣＯ選択酸化触媒の入口ＣＯ濃度１ｖｏｌ％（１０，０００ｐｐｍ）から１０ｐｐｍ以下まで除去する必要があり、これの除去率は９９．９％になる。
除去率＝（１０，０００−１０）／１０，０００×１００
＝９９．９％
【０００７】
１Ｋｗ級燃料電池改質器のＣＯ選択酸化触媒として、セル数が２００個／インチ２で流路が独立構造になっている従来のメタルハニカム触媒を使用した場合、セル総数は２８４０セルになる。そして触媒を担持させるには、触媒溶液中にハニカムを浸漬して乾燥させる方法を数回から数十回繰り返す。
【０００８】
しかし全てのセルの中まで触媒を均一に担持させるのは極めて困難であり、セルに０．１％の不良があった場合には、許容される不良セル数は２．８４セルになり、３セル分に不良があった場合には、ＣＯ濃度１０ｐｐｍ以下を達成することはできなかった。
許容不良セル数＝２，８４０×０．００１
＝２．８４セル
【０００９】
これを改善する手段として、メタルハニカム内部でガス流と担持触媒との接触効率を向上させる手段も提案されている。例えば、厚さ０．１ｍｍ以下の耐熱性薄肉金属板と波板状帯材とを交互に当接部を有するように重ね、これを一括りうず巻き状に巻回して円筒状にして軸方向にガス通路のための多数の網目状通気孔路を持つように形成して、接触効率を向上させるようにしている。
【００１０】
このようにした第１の従来技術としては、薄肉金属板と波板状帯材に、直径０．５ｍｍ〜１０ｍｍ、配設密度１〜１０個／ｃｍ３の条件を満たす多数の開口を穿設し、反応ガスをセル間に通過させ、反応ガスと触媒の接触時間、接触効率を向上させるようにしている（特許文献１参照）。
【００１１】
第２の従来技術としては、セル壁の少なくとも一部に開口部を設け、この開口部にセル壁に対して傾斜して延びる流動面を付設する技術である。この流動面は、反応ガスを内側セルから外側セルに導き、流速分布を均等化し、これにより反応率を改善するようにしている（特許文献２参照）。
【００１２】
さらに第３の従来技術としては、プレス装置の上型と下型のそれぞれに針状突起を設け、この金型に波形金属板を送って針状突起で穿孔し、貫通孔と有面突起を形成する技術も開示されている（特許文献３参照）。また、この技術の問題点を改良するため、一対のローラを使って波板状帯材に貫通孔と突出部を設ける技術も従来提案されている（特許文献４参照）。
【００１３】
また、従来の充填塔に充填して用いられる充填物は、プラスチック、磁製、カーボン製、鋼製等種々の材料で、種々の形状に構成されたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】実開昭６２−９０７４２号公報
【特許文献２】特公表４−５０２８８０号公報
【特許文献３】特開２００３−２８５１２９号公報
【特許文献４】特開２００５−１３８１２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
従来のメタルハニカム構造体は通常細い角穴の集合体であり、ハニカム内部でガスが分散できないために触媒効果が低くなるなどの問題があった。反応ガスをハニカム内部で乱流や流速分布を均一化したりすることによって、反応ガスと触媒との接触効率を改善する提案はなされているが、ハニカムのセル空間は微小なために均一なハニカム構造体を製造するのは極めて困難である。メタルハニカムを触媒やフィルタ用として使用する場合は、セル空間が均一でなければ効率がよくない。
【００１６】
反応ガスをセル間で高接触効率かつ小さな抵抗で流すには、孔の直径が０．５ｍｍ程度の大きさが必要であると特許文献１に開示されているが、触媒として使用する場合の貫通孔と舌片は０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度が望ましい。しかし０．０５ｍｍ程度の波板状の薄板（波箔）に、０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度という大きさで貫通孔と舌片をプレス加工で形成する場合（特許文献２，４参照）、舌片はきわめて弱くて脆く、簡単に折れて脱落や破れ、裂け目、亀裂が形成され、さらには形が不揃いになり、市販可能な実用性のある貫通孔と舌片を形成するのは従来困難であった。
【００１７】
また、製作工程の上でも従来のメタルハニカム構造体を形成するためには、少なくとも切り込みと折り曲げの２つの工程以上の工程を経なければ製造できない。
【００１８】
もし、従来方式のプレス加工で均一に舌片と貫通孔が整然と形成された金属板を形成しようと思えば、折れ曲がったボタン穴のような略コ字の細溝を打ち抜きによって形成し、この細溝で形成された略コ字の切込みを折り曲げる必要がある。しかし、このボタン穴のような略コ字の細溝を打ち抜くには加工限度があり、全体の高さと横幅が０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度になる舌片と開口を形成する細溝を打ち抜くのは困難である。
【００１９】
また、特許文献２，３，４に示されたような貫通孔と舌片をプレス加工によって製造する方法は、アイデア上は可能であっても、実際には舌片に損壊、脱落が生じたり、貫通孔が破れ、裂け目、亀裂が入ったりし、形も不揃いで、舌片が曲げられた根元部分では無理な曲げによって加工硬化を起こし、硬く、脆く、また巻回すると根本で折れるか、破れるか、亀裂が入るものであった。
【００２０】
一方、上記した従来の充填物にあっては、これを構成する材料の材質からあまり細かな構成にすることができず、これらによる撹拌効果に限界があった。
【００２１】
本発明は上記のことに鑑みなされたもので、触媒担体や充填物を構成する素材として良好な触媒効率、撹拌、反応効果を得ることができるメタルハニカム素材と、流入される流体に対して極めて強い混合と拡散及び撹拌、反応を行うことができるメタルハニカム構造体と、１回のプレス工程にて極めて薄い金属板に、周辺の一部に舌片を有した多数の開口を成形することができ、しかもこの舌片の成形をポンチにワークが喰い付くことなく、舌片を損傷させることなく成形することができるようにしたメタルハニカム素材成形用の金型装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記目的を達成するための本発明に係るメタルハニカム素材は、金属板に、周辺の一部を切開し、残りの部分を折り曲げ立設した構成になっている。そしてこのメタルハニカム素材において、開口を格子状に配列し、あるいは開口を千鳥状に配列した。
【００２３】
そして、本発明に係るメタルハニカム構造体は、上記構成のメタルハニカム素材を、うず巻き状に積層し、あるいは短冊状にして層状に積層した構成に、またこのように構成したメタルハニカム構造体の側面側から任意の一部を円柱状に切り出しし、さらに長さ方向に切断してなる構成になっている。
【００２４】
また、本発明に係るメタルハニカム構造体は、上記したメタルハニカム素材をうず巻き状に、あるいは層状に積層してなる構成のメタルハニカム構造体を両端を開放したケーシング内に充填した構成になっている。
【００２５】
そして、上記メタルハニカム素材を成形するメタルハニカム素材成形用の金型装置は、多数の微小ダイを有するダイ部材と、このダイ部材の微小ダイに嵌合する多数の微小ポンチを有するポンチ部材とからなり、上記ダイ部材の微小ダイの開口周辺に、金属板を切断する切り刃と、この切り刃にて切断された舌片を折り曲げる円弧状の折り曲げ面を設け、上記ポンチ部材の微小ポンチの先端周辺に、上記微小ポンチの切り刃に対応する切り刃と、折り曲げ面に対応する円弧状の折り曲げ角部を設けた構成になっている。
【００２６】
また、上記メタルハニカム素材を成形するメタルハニカム素材成形用の金型装置は、多数の微小ダイを、成形しようとする開口列の横方向の間隔の整数倍の間隔をあけて縦方向に等間隔に設けたダイ部材と、このダイ部材の微小ダイに嵌合する多数の微小ポンチを設けたポンチ部材とからなり、上記微小ダイの開口周辺に、金属板を切断する切り刃と、この切り刃にて切断された舌片を折り曲げる円弧状の折り曲げ面を設け、上記微小ポンチの先端周辺に、上記微小ポンチの切り刃に対応する切り刃と、折り曲げ面に対応する円弧状の折り曲げ角部を設けてなる金型装置を、縦方向の開口の間隔の１／２ずらせてワークの移動方向に少なくとも２組配置すると共に、ワークの移動方向下流側の金型装置の表面に、上流側の金型装置にて成形される開口の舌片が嵌入する細溝を設け、上流側の金型装置にて横方向に所定の間隔をあけた開口列を成形し、下流側の金型装置にて上記開口列の間に他の開口列を千鳥状に成形するようにした構成になっている。
【００２７】
そして上記金型装置において、微小ダイを、ダイ部材に平行に設けたダイ用溝の両辺と、ダイ用溝と直交して平行に設けた入子用溝に嵌合した隣り合った入子の相互間にて構成し、上記入子の上面に細溝を長手方向に設けた構成になっている。
【００２８】
さらに、この金型装置において、ダイ部材の微小ダイの舌片を切り出す切り刃に逃げ角を設けた構成になっている。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の請求項１から請求項３記載の発明に係るメタルハニカム素材によれば、この素材を触媒担体や充填物の素材として用いたときに、良好な触媒効果、撹拌、反応効果を得ることができる。
【００３０】
また、請求項４から請求項８記載の本発明に係るメタルハニカム構造体によれば、この構造体内に流入した流体は、メタルハニカム素材の積層内において、舌片において分流と合流が繰り返されると共に、開口を通って隣接する層間に流れることにより、流体粒子に対して極めて強い混合と拡散を行わせることができる。その上、従来の波板状帯材を用いたものに比較してコストを１／１０にすることができた。
【００３１】
また、ケーシングを用いないメタルハニカム構造体を充填塔の充填物として用いた場合には、充填塔内において良好な撹拌、反応作用を行うことができる。
【００３２】
そして上記開口が格子状に、あるいは千鳥状に配置されることにより、メタルハニカム素材の層間を流れる流体の拡散を良好に行うことができる。
【００３３】
また、本発明の請求項９，１０記載のメタルハニカム素材成形用の金型装置にあっては、１回にてあるいは２回のプレス工程にて極めて薄い金属板に、周辺の一部に舌片を有した多数の開口を格子状に、あるいは千鳥状に形成することができる。そして上記舌片は、微小ダイの折り曲げ面と、これに対向する微小ポンチの折り曲げ角部にて、それぞれの円弧面にて折り曲げ成形されることにより、この舌片の折り曲げがスムーズに行われると共に、応力集中による破損が生じることなく成形することができる。
【００３４】
さらに上記請求項９記載の金型装置によれば、舌片を有する開口を格子状に、また請求項１０記載の金型装置によれば、舌片を有する開口を千鳥状にそれぞれ成形することができる。そして請求項１１記載の構成では、入子の上面に細溝を設けたことにより、入子の折り曲げ面側の弾性変形量が増大し、入子上端が微小ポンチから曲げ力を受ける場合に、この部分が板ばねのように変形して上記曲げ力を逃すことができ、これにより舌片の根元に加工硬化が進行するのを抑えることができる。
【００３５】
さらに請求項１２記載の金型装置によれば、上記開口と舌片の成形時に、舌片が微小ポンチに喰い付くのを防止でき、舌片の加工硬化を抑えることができ、割れや亀裂、舌片の潰れを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係るメタルハニカム構造体を示す一部破断斜視図である。
【図２】メタルハニカム構造体に用いるメタルハニカム素材を示す斜視図である。
【図３】（ａ）は開口を格子状に配列したメタルハニカム素材の正面図であり、（ｂ）は開口を千鳥状に配列したメタルハニカム素材の正面図である。
【図４】メタルハニカム素材の成形状態を概略的に示す正面図である。
【図５】金型装置を示す一部破断正面図である。
【図６】金型装置の要部を示す斜視図である。
【図７】ダイ部材を示す平面図である。
【図８】ダイ部材を示す側面図である。
【図９】図７のＡ−Ａ断面図である。
【図１０】微小ダイの拡大断面図である。
【図１１】入子を組み合わせる前のダイ部材の一部を示す平面図である。
【図１２】入子を組み合わせたダイ部材の一部を示す平面図である
【図１３】入子の断面形状を示す断面図である
【図１４】ポンチ部材を示す平面図である。
【図１５】ポンチ部材を短尺方向から視た側面図である。
【図１６】ポンチ部材を長尺方向から視た側面図である。
【図１７】図１５における要部の拡大説明図である。
【図１８】微小ポンチによる成形初期状態を示す断面図である。
【図１９】図１８の状態を示す斜視図である。
【図２０】微小ポンチによる成形終端状態を示す断面図である。
【図２１】図２０に示す状態の縦断側面図である。
【図２２】開口を千鳥状に成形するためのダイ部材を示す平面図である。
【図２３】開口を千鳥状に成形する際の作用説明図である。
【図２４】開口を千鳥状に成形する際の作用説明図である。
【図２５】メタルハニカム構造体の他例を示す正面図である。
【図２６】メタルハニカム構造体の他例を示す正面図である。
【図２７】メタルハニカム構造体の他例を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本発明に係るメタルハニカム構造体の実施の形態を図１、図２、図３にて説明する。
【００３８】
図中１は円柱状に構成されるメタルハニカム構造体で、このメタルハニカム構造体１は外殻となる円筒状のケーシング２と、このケーシング２内にうず巻き状に充填されたメタルハニカム素材３とからなっており、矢印で示すように軸方向に流体を流すようになっている。メタルハニカム素材３は図１、図２に示すように、薄い帯状の金属板４に多数の開口５と、この各開口５の周辺の一部に立設された舌片６を有する構成になっている。この実施の形態においてのメタルハニカム素材３のうず巻き方向を長尺側、ケーシング２の軸方向を短尺方向となっており、上記長尺方向の長さは、メタルハニカム構造体１の径方向の大きさにより、また短尺方向の長さ（幅）は、その軸方向長さによって任意にとられる。
【００３９】
上記開口５は一例として四角形になっており、舌片６は開口５を打ち抜き形成する際に、この打ち抜き片の一辺を板面に対して直角状に折り曲げて立ち上げた形状となっている。開口５は図２及び図３（ａ）に示すように長尺方向と短尺方向に格子状に整然と配列され、あるいは図３（ｂ）に示すように短尺方向に千鳥状に配列されている。そして上記舌片６は、各開口５の短尺方向の一辺に立設されている。上記開口５は、舌片６を除く部分は円弧状になっていてもよい。
【００４０】
このように構成された構造体を改質器や排気ガス浄化用触媒として用いる場合には、ケーシング２内のメタルハニカム素材３の表面にＰｔ、Ｒｈ、Ｐｄ等の触媒をドブ漬け等により付着させる。
【００４１】
上記のように構成された、例えば図３（ａ）に示されて両方向に整然と格子状に開口５を形成したメタルハニカム素材３を、図１に示すようにうず巻き状にケーシング２に収容することにより、メタルハニカム構造体１が構成される。このとき一例として図１に示すように、メタルハニカム構造体１は、これの舌片６が開口５に対して流体の流入方向の下流側となるようにして用いられる。
【００４２】
上記のようにケーシング２にうず巻き状に収容されるメタルハニカム素材３は、ケーシング２の半径方向に隣接する帯状金属板４の間に舌片の高さ分のセル空間が形成される。そしてこの空間には、帯状金属板４の巻回面と直交（交差）する方向に多数の舌片６が列をなして突設された形態となる。
【００４３】
上記のように構成されたメタルハニカム構造体１に、これの矢印で示した上流側から流体が流入されると、この流体はうず巻き状の上記セル空間を通って下流側へ流れるが、このときにセル空間において多数の舌片６が立設されていることにより、この舌片６によって遮られ、ここで流れの向きを変えて舌片６の横方向に分流する。また、この舌片６の上流側には、帯状金属板４を貫通する開口５が設けてあることにより、上記舌片６に遮られた流体はこれの横方向だけでなく、図２に示すように帯状金属板４の内側に隣接するセル空間へと流入し、結局上記流体の流れは、各セル空間において流体の流れ方向の各段の舌片６により、セル空間の円周方向と隣接するセル空間相互に流れて撹拌されながら下流側へ流れる。
【００４４】
このように、うず巻き状に層状をなしたセル空間において、多数の舌片６がこのセル空間を流体の流れ方向に仕切る壁、あるいは柱のようなものに作用し、舌片６相互の隙間が開口５が隣接するセル空間相互を連通する流路となる。しかも、この舌片６の壁、あるいは柱による堰き止めは一段だけではなく、流れ方向に多数段階に行われて、流体の撹拌は繰り返し行われ、流体粒子に対して極めて強い混合と拡散が行われる。
【００４５】
メタルハニカム素材３を構成する帯状金属板４は、例えば０．０５ｍｍのように肉厚が薄く、いわゆる金属箔が用いられる。そして開口５と舌片６の大きさが小さければ小さいほど、セル空間の厚さ方向の大きさが小さくなってセル空間の容積は小さくなり、セル空間相互と横断する確率が高くなるし、舌片６による堰き止め段数も多く形成でき、流体粒子の混合と拡散はより強くなる。すなわち、流体の流れとセル空間の濡れ面積の接触する接触効率が向上する。しかし、開口５と舌片６の大きさが小さくなるほど流体抵抗が大きくなり、メタルハニカム構造体１を通過する圧力損失が上昇する。したがって、開口５と下片６の大きさには好適な範囲が存在する。
【００４６】
そして流体的な側面だけでメタルハニカム構造体１の構造を決定することはできない。例えば０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度の大きさ、もしくはこの近傍の大きさの開口５と舌片６が配列された構造が流体的に優れた構造であったとしても、これを実際に製造、加工できるものでなければならない。従来の製造方法ではこれができなかった。一見製造できたようにみえても舌片が脆く、うず巻き状に巻回してメタルハニカム素材３を形成したとき、舌片６が折れたり潰れたりして開口５を塞いでしまう。このような品質のものでは、実用的なメタルハニカム構造体１とはいえない。当然に、触媒用担体やフィルタとして利用することはできない。
【００４７】
そこで、本発明にての実施の形態におけるメタルハニカム構造体１に用いられる帯状金属板４と、これに形成する開口５と舌片６の詳細について以下に説明する。
【００４８】
帯状金属板４は０．０１ｍｍ以上（通常数十μｍ）の平板の金属薄板（フープ材）で、かつ材質がステンレス鋼、アルミ含有ステンレス材などの弾性材料からなる金属板が好適である。プレスして切断と折り曲げを行ったときに加工硬化して、帯状金属板４を巻回する時点に舌片６が折れて脱落したり、損壊したりするような脆い材料は好ましくない。さらに、触媒用担体や排気微粒子捕集用フィルタ、充填物などとして利用する場合には、耐熱性、耐蝕性に優れた材料でなければならない。
【００４９】
帯状金属板４は、例えば横幅が４０ｍｍ〜３００ｍｍ程度、長さはメタルハニカム構造体１の直径に比例した長さのフープ材が好適である。メタルハニカム構造体１として帯状金属板４を重ね巻きにするときは、舌片６の長さが構造体の大きさに影響するから、開口５や舌片６の大きさを調整すると共に、帯状金属板４の長さを変える必要がある。ただ、この長さを１０００ｍｍ〜２０００ｍｍ程度で所定の長さに設定しておき、１枚を巻いた上にさらに別の帯状金属板２を順に重ね巻きして構造体の大きさを大きくすることもできる。
【００５０】
この実施の形態におけるメタルハニカム構造体１としては、燃焼バーナー用のフィルタをつくるため、帯状金属板４として厚さ０．０５ｍｍ、横幅５０ｍｍのステンレス鋼の薄板（金属箔）を使用している。これに形成するとき開口５や舌片６の一例を説明すると、開口５と舌片６の大きさは、略コ字状の切り込みと曲げから構成されるため、開口５と舌片６のサイズは基本的に同一の寸法となる。図２に示した舌片６の高さｈは０．５ｍｍ、巻回方向の横幅ｗは１．５ｍｍであり、開口５の一方の幅はこのｈとほぼ等しく０．５ｍｍ、他方の幅はｗと等しい１．５ｍｍ程度にしている。この大きさの開口５と舌片６が図２のように１ｍｍ〜４ｍｍ程度の間隙ｐをおいて縦横に配列される。ここではＰは１．５ｍｍである。なお、舌片３の高さｈが０．５ｍｍというのは、後述する微小ポンチと微小ダイを形成するとき、０．５ｍｍ幅の砥石を使って溝を刻設してこれらを組み立てているためである。現在０．５ｍｍ幅の砥石が汎用される最も狭い幅を削れるものであり、かつ開口の大きさに関して、流れの点でも圧力損失が少なく高接触効率となるため、高さｈ０．５ｍｍが選択されている。ただ、必要に応じてこれより狭い幅の砥石、例えば０．１ｍｍ幅等を選べば、本発明で簡単に高さｈをさらに低い高さにすることができる。また、当然に０．５ｍｍより高い高さｈにすることもできる。
【００５１】
ところで開口５や舌片６は、図２、図３（ａ）のように、高さｈと横幅ｗが略等しい正方形の形状で、格子状に配列されたものだけではない。図３（ｂ）のように開口５の一方の幅が他方の幅と比較して長く、長方形の形状であってもよく、また開口５や舌片６の行及び／または列の配置が行及び／または列で少しずれて、例えば半ピッチずつずれて千鳥状に配列されていてもよい。なお、この配列は金型をつくるとき入子の種類を複数種類とし、配列を順位変化させて嵌め込むだけで簡単に変えることができる。
【００５２】
次に、上記したメタルハニカム構造体１に用いるメタルハニカム素材３を帯状に成形する金型装置について説明する。
【００５３】
図４は、プレス装置１０にて帯状金属板４からメタルハニカム素材３を成形する状態を概略的に示すものであり、コイル状に巻かれた帯状金属板（フープ材）４は、ワーク送りローラ１０ａにてプレス装置１０に順次間欠的に送り込まれ、プレス装置１０の作動により成形されてメタルハニカム素材３として送り出され、再びコイル状に巻き取られるようになっている。
【００５４】
図５は、上記プレス装置１０の概略的構成を一部破断して示すものである。このプレス装置１０はクランクプレス機であり、図示しないモータにて駆動されるクランクロッドで、往復運動に変換するクランク機構を備えた駆動装置１１が設けられている。クランク機構にはフライホイールが設けられている。
【００５５】
駆動装置１１のモータを駆動すると、クランク機構を介して上下動可能に取り付けられたラム１２が上下動して、これに取り付けられた上型１３が上下動するようになっている。上型１３の下方には、プレス装置１０のベッドに固定された下型１４が設置されており、この下型１４と上記上型１３の間にワーク１５が挿入されるようになっている。ワーク１５は、この実施の形態の場合には帯状金属板４である。
【００５６】
上型１３と下型１４には、上型１３が下型１４に対して横揺れを起こさないで上下動できるように、この動きをガイドする支持機構１６が設けられている。この支持機構１６は、ベッドに立設されたガイド棒１７、上型１３に固定されてガイド棒１７に摺動自在に挿通するブッシュ１８、ガイド棒１７の周囲に配置され、かつブッシュ１８の下端を上方へ付勢するばね１９から構成されている。
【００５７】
また、上型１３の下面にはパンチプレート２０が水平に、かつ取り付け位置から若干上方へ移動可能に取り付けられている。そしてこの上型１３とパンチプレート２０との間に、パンチプレート２０を下方へ付勢するばね２１が介装してあり、このばね２１にてプレス時の振動を吸収する吸振機構が構成されている。
【００５８】
上型１３の下面には、下方に向かってガイドピン２２が突設されており、このガイドピン２２は、パンチプレート２０にブッシュ２３を介して摺動自在に貫通すると共に、下型１４に設けた穴にブッシュ２４を介して摺動自在に嵌合するようになっていて、このガイドピン２２にてパンチプレート２０が下型１４に対して横ぶれすることなく、上下方向に案内されるようになっている。
【００５９】
下型１４の上面には、表面に後述する微小ダイを設けたダイ部材２５が、またパンチプレート２０の下面には、表面に後述する微小ポンチを設けたポンチ部材２６がそれぞれ対向して取り付けられている。そして上記微小ポンチは、微小ダイに入れ込み状に噛み合うようになっている。
【００６０】
したがって、帯状金属板４をワーク１５としてダイ２５上に配置した状態で駆動装置１１を駆動してパンチプレート２０を下降し、これの微小ポンチを微小ダイに噛み合わすことにより、帯状金属板４に開口５と舌片６を同時に多数格子状に配列した状態に成形することが可能である。
【００６１】
上記微小ダイ、微小ポンチは、ダイ部材２５、パンチ部材２６の大きさに比べてそれぞれ相対的に小さい（微小である）ことを意味しており、この実施の形態では０．５ｍｍ程度、あるいはそれより小さい微小高さや微小幅をもつ開口、舌片を多数形成するものである。
【００６２】
続いて、本発明の実施の形態で使用するプレス装置１０に取り付ける金型装置のダイ部材２５とポンチ部材２６について図６から図１７に基づいて説明する。
【００６３】
図６は、ダイ部材２５とポンチ部材２６が噛み合う直前の状態を一部破断して概略的に示すもので、ダイ部材２５には多数の微小ダイ３０が、またポンチ部材２６には上記微小ダイ３０に噛み合う多数の微小ポンチ３１が設けてある。
【００６４】
図６において、ダイ部材２５に多数平行に設けたダイ用溝３２と、このダイ用溝３２と直交して設けた入子用溝３３に嵌入した入子３４にて区切られた空間が、上記微小ダイ３０となっている。そしてこの微小ダイ３０のダイ用溝３２の両側辺と入子３４の背側辺がコ字状の切り刃Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３になっており、入子３４の裏側辺が円弧状になった折り曲げガイド面Ｃ４となっていて、微小ダイ３０に微小ポンチ３１が嵌入することにより、ダイ部材２５とポンチ部材２６の間に位置された帯状金属体４が、上記ダイ用溝３２の両側辺による切り刃Ｃ１，Ｃ２と入子３４の背側片による切り刃Ｃ３にてコ字状の舌片６が四角状に切り抜かれ、入子３４の表側辺による折り曲げガイド面Ｃ４にて、この舌片６が折り曲げられるようになっている。微小ポンチ３１の上記折り曲げガイド面Ｃ４に対向する先端部は円弧状になっている。
【００６５】
次にダイ部材２５の構成を図７から図１３に基づいて説明する。
【００６６】
図７はダイ部材２５を示す平面図、図８はその側面図、図９はダイ部材２５の微小ダイ３０を作るためのダイ用溝３２を示す図７のＡ−Ａに沿った断面図、図１０はこれの拡大図、図１１はダイ部材２５の入子３４を組み合わせる前の表面の一部を示す平面図、図１２は入子３４を組み合わせた状態のダイ部材２５の一部を示す平面図、図１３は入子の断面形状を示す断面図である。
【００６７】
ダイ部材２５は図７、図８に示すようになっていて、これの平面形状は一方が長くなっている矩形状になっており、これの表面側には、長手方向に貫通するダイ用溝３２が短手方向に複数本平行に設けてある。
【００６８】
またこのダイ部材２５の表面側には、上記ダイ用溝３２と直交する入子用溝３３が短手方向に貫通して多数本平行に設けてある。図１１はこの状態を示すもので、この入子用溝３３にダイ部材２５の短手方向の長さを同一長さにした入子３４が嵌合され、この入子３４の嵌合により図１２に示すように、上記ダイ用溝３２が入子３４に仕切られて、多数の微小ダイ３０が格子状に形成されるようになっている。
【００６９】
このダイ部材２５のダイ用溝３２の断面形状は、図９、図１０に示すようになっていて、これによって形成される突起３５の先端の両側辺が切り刃Ｃ１，Ｃ２となり、この切り刃Ｃ１，Ｃ２に連なる側面には図１０に示すように、逃げ角θ分の逃げがとられている。この逃げ角θは１．５〜３度、好ましくは２度程度となっている。
【００７０】
上記入子３４の断面形状は図６、図１３に示すようになっていて、これの上面の上記微小ダイ３０に対応する表側辺の角部が半径Ｒの円弧状になっていて、この角部が折り曲げガイド面Ｃ４となっている。そしてこの入子３４の上面には、断面形状が一方の内面を傾斜角αに傾斜させて台形状に形成された細溝３６が、これの傾斜した方の面が折り曲げガイド面Ｃ４側となるようにして入子３４の全長にわたって設けられている。
【００７１】
この細溝３６は、入子３４の折り曲げガイド面Ｃ４に力が作用したときに、この部分が細溝３６側に撓むことができるようにするためのものであり、この細溝３６の内面の傾斜角αはこの実施の形態では７〜１２度、できれば１０度程度がよい。
【００７２】
次にポンチ部材２６の構成を図１４から図１７に基づいて説明する。
【００７３】
図１４はポンチ部材２６を示す平面図（下面図）、図１５はその短尺方向から視た側面図、図１６は長尺方向から視た側面図、図１７は図１５における要部の拡大説明図である。
【００７４】
ポンチ部材２６は上記ダイ部材２５に対応する形状になっていて、これの表面（下面）にダイ部材２５の微小ダイ３０に噛み合う多数の微小ポンチ３１が突設してある。この各微小ポンチ３１は、ダイ部材２５の長手方向と短手方向に直交する溝を加工することにより刻設される。
【００７５】
この微小ポンチ３１において、微小ダイ３０の切り刃Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３に対応するエッジは鋭利（９０度、あるいは９０度以下）に形成されているが、この微小ポンチ３１の頂面には、舌片６を切り出すために図１７に示すように、微小ダイ３０の折り曲げガイド面Ｃ４側に向けて傾斜角βの斜面状になっている。この傾斜角βは５〜８度で、好ましくは７度程度である。そしてこの微小ポンチ３１の上記傾斜面の延長上の先端であり、微小ダイ３０の折り曲げガイド面Ｃ４に対応する折り曲げ角部Ｃ５は、微小ダイ３１の円弧と同様に半径Ｒ２の円弧状に形成されている。この角部Ｃ５及び上記傾斜面により微小ポンチ３１の下降に伴い、押し下げ力の作用点が徐々に移動し、切り出された舌片６が緩やかに曲げることができるようになっている。
【００７６】
この微小ポンチ３１の先端の折り曲げ角部Ｃ５の円弧の半径Ｒ２は、帯状金属板４に板厚が０．０５ｍｍのステンレス鋼の金属箔を用いて、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度の開口５と舌片６を成形する場合には、０．０３ｍｍ〜０．０５ｍｍの範囲、できれば０．０４ｍｍ程度がのぞましい。
【００７７】
なお、微小ポンチ３１の折り曲げ角部Ｃ５と微小ダイ３１の折り曲げガイド面Ｃ４とのクリアランスは、微小ダイ３１の切り刃Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３と各エッジのクリアランスより比較的大きな値が選ばれる。しかし、適度の大きさを超えた大きいクリアランスにすると、微小ダイ３０の切り刃Ｃ１，Ｃ２と曲げ面の交点に亀裂が入ることがある。実施の形態のように細溝３６を設けた入子３４を嵌め込む構造によらずに、クリアランスを大きくするだけで単純に舌片６を折り曲げようとすると開口５に亀裂が入り、裂けてしまう。
【００７８】
次に、上記したダイ部材２５とポンチ部材２６を用いて帯状金属板（ワーク１５）に、開口５と舌片６を加工する作用を説明する。
【００７９】
図５に示すプレス装置１０の下型１４にダイ部材２５を、パンチプレート２０にポンチ部材２６を対向させて設置し、これの間に帯状金属板４を配置してプレス装置１０を作動して、上型１３を介してパンチプレート２０を下動する。
【００８０】
かくすることにより、上記帯状金属板４を省略して示す図６において、ダイ部材２５に対してポンチ部材２６が下降し、微小ポンチ３１が微小ダイ３０に噛み合う。このときに図１８に示すように、まず高さの一番高い刃先の位置で微小ポンチ３１の刃面が帯状金属板４に食い込み、微小ダイ３０における切り刃Ｃ３との間でせん断面を形成し、帯状金属板４に切り込みを入れる。
【００８１】
この切込みが入った状態で、さらに微小ポンチ３１を下降させると、図１９に示すように、微小ポンチ３１の側面の平行な２つのエッジが切り刃Ｃ１，Ｃ２に沿ったライン上の位置（最大せん断荷重が作用する位置）でクラックが生じ、このクラックが板を貫通してせん断し、切り刃Ｃ１，Ｃ２による両側の横一線の切り込みから、略コ字状の舌片６となるよう切り込みが帯状金属板４に入れられる。このときの帯状金属板４のせん断には、これの材料特性、ダイとポンチ間のクリアランスが影響する。
【００８２】
その後の微小ポンチ３１の押し込み工程においては、微小ダイ３０の両側の切り刃Ｃ１，Ｃ２と微小ポンチ３１のエッジによる２面の残りの切り込みが両側で同時進行にて行われる。微小ポンチ３１の先端には、傾斜角βの斜面が形成されているため、微小ポンチ３１の押し込みに伴い、切り刃Ｃ１，Ｃ２による切断は、各刃面において一点だけで行われ、２つの切断点が移動し、あたかも鋏で切断するように切り込みが大きくなっていく。このため刃先に材料が付着することがない。
【００８３】
その後、さらに微小ポンチ３１が降下すると、図１８に示すように、この微小ポンチ３１の高さが最も低い折り曲げ角部Ｃ５が微小ダイ３０の折り曲げガイド面Ｃ４の位置にまで降下すると、この折り曲げガイド面Ｃ４にはＲ１の円弧が形成されているため、微小ポンチ３１の折り曲げ角部Ｃ５のＲ２の円弧によって切り出された舌片６に対して曲げモーメントが作用されて、舌片６に対する曲げが開始される。
【００８４】
このときにおいて、微小ダイ３０の折り曲げガイド面Ｃ４を構成する入子３４には、細溝３６が形成されていることにより、微小ポンチ３１の押圧面がＲ１の円弧に沿って順次当接して、これの作用点を下方へ移動させながら入子３４の側面を押圧した状態で、入子３４の折り曲げガイド面Ｃ４の部分が細溝３６側へ僅かに撓んで、この部分の弾性変形が生じる。
【００８５】
この微小ポンチ３１と微小ダイ３０の協働作用により、折り曲げガイド面Ｃ４に加工硬化を避けるための逃げとなる案内と変化を起こし、帯状金属板４の舌片５の根元部分を脆くせずに折り曲げることが可能になる。
【００８６】
図２０は微小ポンチ３１の下降終端で、微小ダイ３０の折り曲げガイド面Ｃ４での折り曲げを終えた状態を示すもので、舌片６の先端は微小ポンチ３１の降下に伴って図１８に示す状態から円弧を描いて図２０に示す状態に９０度折り曲げられる。このとき微小ダイ３０の両側の切り刃Ｃ１，Ｃ２の側面には逃げ角θが設けられているため、図２１に示すように、微小ダイ３０の側面と舌片６の側面の間隔が徐々に広がり、舌片６の両側に次第に余裕ができ、折り曲げに伴って仮にバリが生じても微小ダイ３０に喰い付くことがない。
【００８７】
舌片６の曲げ成形後には、駆動装置１０を作動してポンチ部材２６を上昇させて、微小ダイ３０から微小ポンチ３１を抜き取る工程を行う。このとき本発明の実施の形態では、微小ダイ３０には逃げ角θが形成されているため、この抜き工程においても帯状金属板４のバリの存在が少なく、また比較的バリが多い部分は底に近いところで、舌片６と微小ダイ３０の間隔が広いため円滑に引き抜くことができる。また、下降後に帯状金属板４をストリップするときもバリが少ないため、喰い付きで帯状金属板４が取り外せないことはない。
【００８８】
これにより、従来のメタルハニカム素材の加工方法では、ワークの喰い付きでストリップできなかったり、舌片をダイから剥ぎ取れなかったりするため、どうしても帯状金属板の舌片に破損を生じ、また仮にうまく剥ぎ取ったとしても舌片が弱くて脆く、その後のメタルハニカム構造体を製造するときに帯状金属板を巻回すると舌片が破損、脱落、潰れが生じていたが、本発明のものにあってはこのようなことを防ぐことができる。
【００８９】
上記のようにしてポンチ部材２６の昇降動の一工程により、図７、図１４に示したダイ部材２５とポンチ部材２６により、これらの短手方向から供給される帯状金属板４に、両部材２５，２６に設けた微小ダイ３０、微小ポンチ３１の数だけの開口５と、これに伴う舌片６が格子状に成形される。そしてこれの一工程ごとに、すなわち帯状金属板４を、短尺方向に並べた数分の開口５、舌片６を成形ごとに間欠送りすることにより、これの長手方向に連続して開口５と舌片６が形成される。そしてこれは図４に示すように巻き取っていく。
【００９０】
以上説明したように、本発明の実施の形態のメタルハニカム素材を加工する金型装置の金型によれば、金型で１度に数百ヶ所の切り起こしを行うことは難しい、との常識を覆し、金型を使用して１回のプレス工程で金属板に０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度の微小な多くの開口と、舌片を１度に数百ヶ所以上で形成することができる。さらにプレス時にポンチにワークが喰い付くのを防ぐことができると共に、舌片の加工硬化を抑えることができ、割れや亀裂、舌片の潰れをなくすことができる。
【００９１】
また、この金属加工装置で成形したメタルハニカム素材を用いたメタルハニカム構造体１によれば、舌片６が整然と均一に形成できるため、反応ガスがメタルハニカム構造体を通過するときに、この反応ガスが切り起こした舌片６に当たり、横方向あるいは開口を通って積層方向に流れ、メタルハニカム素材内部全体を均一に流れることになり、メタルハニカム素材３に担持したＰｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｔ−Ｆｅ／ＭＯＲなどの触媒との接触効率が向上し、局所的な未反応を防ぐことができる。
【００９２】
舌片６を切り起こした帯状金属板４は、これの成形後に図４に示すように巻き取ることができ、洗浄が容易で、重ね巻きや平行に並べることで容易にメタルハニカム構造体を作ることができる。そして製造工程が金型によるプレス工程だけであるためコストダウンを図ることができる。
【００９３】
さらに加工時間も短時間で済み、その上、金型における微小ダイ３０、微小ポンチ３１の３面カットの大きさや方向、１面曲げの大きさや方向を選択することにより、通過するガスの流体抵抗をきわめて容易に調整できる。そして入子構造の入子の種類を複数種類にすることにより、舌片６と開口５の形状、そのピッチを周期的に変化させることができる。
【００９４】
上記した実施の形態にあっては、図７、図１４に示したダイ部材２５とポンチ部材２６を１組用いることにより図３（ａ）に示したところの、長手方向と短手方向に格子状に開口５を形成したメタルハニカム素材３を成形することができる。
【００９５】
また、図３（ｂ）に示した舌片６を有する開口５を千鳥状に形成したメタルハニカム素材を作る場合には、ダイ部材２５、ポンチ部材２６のそれぞれにおいて、短手方向に１列とび間隔に微小ダイ３０と微小ポンチ３１を設けた第１の１組のダイ部材とポンチ部材と、短手方向に１列とび間隔で、かつ上記１組の両部材に対して長手方向に０．５ピッチずれた位置に微小ダイと微小ポンチを設けた第２の１組のダイ部材とポンチ部材を短手方向に並べて配置し、この２組のダイ、ポンチの部材間をワークを通して順次成形する。
【００９６】
図２２はそのダイ部材を示すもので、微小ダイ３０を横方向（ワークの長尺方向）に１列おきに設けた第１・第２のダイ部材２５ａ，２５ｂとを、上記相互の微小ダイ３０を縦方向（ワークの短尺方向）に１／２ピッチずらせて横方向にならべて配置し、それぞれの微小ダイ３０に対応する微小ポンチを設けたポンチ部材（図示せず）にてワークに開口５を成形する。
【００９７】
図２３、図２４はその成形状態を示すもので、まず図２３に示すように第１のダイ部材２５ａにてワーク１５に開口５を１列おきに成形する。ついでこのワーク１５を、この第１のダイ部材２５ａからはずして所定ピッチだけ送り、第１のダイ部材２５ａにて成形された部分の１列おきの間隔部を第２のダイ部材２５ｂの微小ダイ３０部に位置させてポンチ部材を下降させて、この第２のダイ部材２６ｂによる成形を行う。これにより図２４の右側で示されるように千鳥状の開口５が成形される。
【００９８】
このとき、各台部材２５ａ，２５ｂに対応するポンチ部材を同時に作動することにより、送り方向の後続部分に図２４の左側に示すように１列おきの開口５が順次成形される。
【００９９】
図２３、図２４において、開口５はポンチ部材により図において上方から打ち抜き成形されることにより、舌片６は下側へ折り曲げ成形される。したがって第１のダイ部材２５ａにて成形された部分が第２のダイ部材２５ｂ上に移動したときに、この舌片６が、この第２ダイ部材２５ｂの微小ダイ３０の１列おき部分に位置するが、この舌片６は、この部分の入子３４の細溝３６に嵌入されて、先に成形された開口５の舌片６が第２のダイ部材２５ｂに干渉することがない。
【０１００】
本発明におけるメタルハニカム構造体１は、図１に示したように円筒状のケーシング２内にメタルハニカム素材３をうず巻き状に充填した形態のほかに、図２５に示すように、円筒状のケーシング２内に平板状のメタルハニカム素材３を層状に充填したもの、あるいは四角状のケーシング２ａ内に平板状のメタルハニカム素材３を充填したもの等がある。
【０１０１】
また上記実施の形態では、メタルハニカム構造体において、メタルハニカム素材の舌片６が流体の流入方向に対して直交する姿勢にしてケーシング内に充填した例を示したが、舌片６を流体の流入方向に向けて充填した構成にしてもよい。
【０１０２】
上記した実施の形態での説明では、メタルハニカム素材３をケーシング２に充填してなるメタルハニカム構造体１について説明したが、このメタルハニカム構造体において、これの使用目的によっては上記ケーシング２を用いなくてもよい。
【０１０３】
図２７は、ケーシングを用いないメタルハニカム構造体１ａを示すもので、このメタルハニカム構造体１ａは多数枚のメタルハニカム素材３を層状に積層し、かつ相互の素材を電着手段、溶融金属による接着等の公知の手段にて接合した構成になっている。
【０１０４】
そしてこのメタルハニカム構造体１ａの一例として、長尺のメタルハニカム素材３をうず巻き状に積層した積層体、あるいは多数の短冊状のメタルハニカム素材３を積層した積層体から、この積層体の端面形状の一部を、この積層体の全長にわたってワイヤカット手段にて円形に切り取った構成になっている。このケーシングを用いないメタルハニカム構造体は、メタルハニカム素材３をうず巻き状に、あるいは短冊状のものを積層したものであってよいことはもちろんである。
【０１０５】
このケーシング２を用いないメタルハニカム構造体は、これの直径が例えば１０ｍｍ〜３０ｍｍ、長さが２０ｍｍ〜５０ｍｍ程度にして充填塔内の充填物として用いることができ、この場合、この充填物がハニカム構成であることにより、充填塔内において良好な撹拌、反応作用を行うことができる。
【符号の説明】
【０１０６】
１，１ａ…メタルハニカム構造体、２，２ａ…ケーシング、３…メタルハニカム素材、４…帯状金属板、５…開口、６…舌片
１０…プレス装置、１０ａ…ワーク送りローラ、１１…駆動装置、１２…ラム、１３…上型、１４…下型、１５…ワーク、１６…支持機構、１７…ガイド棒、１８…ブッシュ、１９…ばね、２０…パンチプレート、２１…ばね、２２…ガイドピン、２３，２４…ブッシュ、２５，２５ａ，２５ｂ…ダイ部材、２９…ポンチ部材
３０…微小ダイ、３１…微小ポンチ、３２…ダイ用溝、３３…入子用溝、３４…入子、３５…突起、３６…細溝
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３…切り刃、Ｃ４…折り曲げ面、Ｃ５…折り曲げ角部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄い金属板にて構成され、０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度の微小幅や微小高さをもつ開口と舌片が多数形成されてなるメタルハニカム素材、及びこのメタルハニカム素材を用いて、例えば燃料電池の改質器に搭載する触媒や、排気ガス浄化触媒用などに用いる触媒の担体とし、さらには充填塔内に充填する充填物とするメタルハニカム構造体、そしてさらにこのメタルハニカム素材を成形する成形用の金型装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池の改質器や排気ガス浄化用などに用いる触媒は、セラミック担体に触媒を担持した粒状触媒やハニカム触媒が使用されている。そして多くのセラミックハニカムは、格子状セル壁によって仕切られた多数の独立したセル空間が設けられており、各セルの内面に触媒がコーティングされた触媒層となっている。
【０００３】
セラミックハニカム触媒は、セラミック粒状触媒に比べて触媒の使用量が少ないことや、圧力損失の面で低圧力損失のために優れている。しかし、例えば燃料電池用改質器のＣＯ選択酸化触媒として改質器に搭載した場合、酸化反応で温度上昇した発熱分を速やかに外部に放出できなくなり、触媒が温度上昇して選択性がなくなるため性能を十分発揮できなかった。
【０００４】
そこでセラミックハニカムに比べて熱伝導率が大きく、しかも軽くて扱い易い安価な金属板で作ったメタルハニカムの触媒への期待が高まっている。
【０００５】
従来のメタルハニカム構造体は、薄肉の金属板と金属の波板状帯材（波箔）を交互に積層してセルを構成しているために、流路は各々のセルで入口が１個所、出口が１個所の独立構造になっている。そしてこの構造体を巻回成形してケーシング内に収容して固定し、ついでこれにＰｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｔ−Ｆｅ／ＭＯＲなどの触媒を担持するようにしている。
【０００６】
燃料電池に供給する改質ガスのＣＯ濃度は、ＣＯ選択酸化触媒の入口ＣＯ濃度１ｖｏｌ％（１０，０００ｐｐｍ）から１０ｐｐｍ以下まで除去する必要があり、これの除去率は９９．９％になる。
除去率＝（１０，０００−１０）／１０，０００×１００
＝９９．９％
【０００７】
１Ｋｗ級燃料電池改質器のＣＯ選択酸化触媒として、セル数が２００個／インチ２で流路が独立構造になっている従来のメタルハニカム触媒を使用した場合、セル総数は２８４０セルになる。そして触媒を担持させるには、触媒溶液中にハニカムを浸漬して乾燥させる方法を数回から数十回繰り返す。
【０００８】
しかし全てのセルの中まで触媒を均一に担持させるのは極めて困難であり、セルに０．１％の不良があった場合には、許容される不良セル数は２．８４セルになり、３セル分に不良があった場合には、ＣＯ濃度１０ｐｐｍ以下を達成することはできなかった。
許容不良セル数＝２，８４０×０．００１
＝２．８４セル
【０００９】
これを改善する手段として、メタルハニカム内部でガス流と担持触媒との接触効率を向上させる手段も提案されている。例えば、厚さ０．１ｍｍ以下の耐熱性薄肉金属板と波板状帯材とを交互に当接部を有するように重ね、これを一括りうず巻き状に巻回して円筒状にして軸方向にガス通路のための多数の網目状通気孔路を持つように形成して、接触効率を向上させるようにしている。
【００１０】
このようにした第１の従来技術としては、薄肉金属板と波板状帯材に、直径０．５ｍｍ〜１０ｍｍ、配設密度１〜１０個／ｃｍ３の条件を満たす多数の開口を穿設し、反応ガスをセル間に通過させ、反応ガスと触媒の接触時間、接触効率を向上させるようにしている（特許文献１参照）。
【００１１】
第２の従来技術としては、セル壁の少なくとも一部に開口部を設け、この開口部にセル壁に対して傾斜して延びる流動面を付設する技術である。この流動面は、反応ガスを内側セルから外側セルに導き、流速分布を均等化し、これにより反応率を改善するようにしている（特許文献２参照）。
【００１２】
さらに第３の従来技術としては、プレス装置の上型と下型のそれぞれに針状突起を設け、この金型に波形金属板を送って針状突起で穿孔し、貫通孔と有面突起を形成する技術も開示されている（特許文献３参照）。また、この技術の問題点を改良するため、一対のローラを使って波板状帯材に貫通孔と突出部を設ける技術も従来提案されている（特許文献４参照）。
【００１３】
また、従来の充填塔に充填して用いられる充填物は、プラスチック、磁製、カーボン製、鋼製等種々の材料で、種々の形状に構成されたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】実開昭６２−９０７４２号公報
【特許文献２】特公表４−５０２８８０号公報
【特許文献３】特開２００３−２８５１２９号公報
【特許文献４】特開２００５−１３８１２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
従来のメタルハニカム構造体は通常細い角穴の集合体であり、ハニカム内部でガスが分散できないために触媒効果が低くなるなどの問題があった。反応ガスをハニカム内部で乱流や流速分布を均一化したりすることによって、反応ガスと触媒との接触効率を改善する提案はなされているが、ハニカムのセル空間は微小なために均一なハニカム構造体を製造するのは極めて困難である。メタルハニカムを触媒やフィルタ用として使用する場合は、セル空間が均一でなければ効率がよくない。
【００１６】
反応ガスをセル間で高接触効率かつ小さな抵抗で流すには、孔の直径が０．５ｍｍ程度の大きさが必要であると特許文献１に開示されているが、触媒として使用する場合の貫通孔と舌片は０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度が望ましい。しかし０．０５ｍｍ程度の波板状の薄板（波箔）に、０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度という大きさで貫通孔と舌片をプレス加工で形成する場合（特許文献２，４参照）、舌片はきわめて弱くて脆く、簡単に折れて脱落や破れ、裂け目、亀裂が形成され、さらには形が不揃いになり、市販可能な実用性のある貫通孔と舌片を形成するのは従来困難であった。
【００１７】
また、製作工程の上でも従来のメタルハニカム構造体を形成するためには、少なくとも切り込みと折り曲げの２つの工程以上の工程を経なければ製造できない。
【００１８】
もし、従来方式のプレス加工で均一に舌片と貫通孔が整然と形成された金属板を形成しようと思えば、折れ曲がったボタン穴のような略コ字の細溝を打ち抜きによって形成し、この細溝で形成された略コ字の切込みを折り曲げる必要がある。しかし、このボタン穴のような略コ字の細溝を打ち抜くには加工限度があり、全体の高さと横幅が０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度になる舌片と開口を形成する細溝を打ち抜くのは困難である。
【００１９】
また、特許文献２，３，４に示されたような貫通孔と舌片をプレス加工によって製造する方法は、アイデア上は可能であっても、実際には舌片に損壊、脱落が生じたり、貫通孔が破れ、裂け目、亀裂が入ったりし、形も不揃いで、舌片が曲げられた根元部分では無理な曲げによって加工硬化を起こし、硬く、脆く、また巻回すると根本で折れるか、破れるか、亀裂が入るものであった。
【００２０】
一方、上記した従来の充填物にあっては、これを構成する材料の材質からあまり細かな構成にすることができず、これらによる撹拌効果に限界があった。
【００２１】
本発明は上記のことに鑑みなされたもので、触媒担体や充填物を構成する素材として良好な触媒効率、撹拌、反応効果を得ることができるメタルハニカム素材と、流入される流体に対して極めて強い混合と拡散及び撹拌、反応を行うことができるメタルハニカム構造体と、１回のプレス工程にて極めて薄い金属板に、周辺の一部に舌片を有した多数の開口を成形することができ、しかもこの舌片の成形をポンチにワークが喰い付くことなく、舌片を損傷させることなく成形することができるようにしたメタルハニカム素材成形用の金型装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記目的を達成するための本発明に係るメタルハニカム素材は、金属板に、周辺の一部を切開し、残りの部分を折り曲げ立設した構成になっている。そしてこのメタルハニカム素材において、開口を格子状に配列し、あるいは開口を千鳥状に配列した。
【００２３】
そして、本発明に係るメタルハニカム構造体は、上記構成のメタルハニカム素材を、うず巻き状に積層し、あるいは短冊状にして層状に積層した構成に、またこのように構成したメタルハニカム構造体の側面側から任意の一部を円柱状に切り出しし、さらに長さ方向に切断してなる構成になっている。
【００２４】
また、本発明に係るメタルハニカム構造体は、上記したメタルハニカム素材をうず巻き状に、あるいは層状に積層してなる構成のメタルハニカム構造体を両端を開放したケーシング内に充填した構成になっている。
【００２５】
そして、上記メタルハニカム素材を成形するメタルハニカム素材成形用の金型装置は、多数の微小ダイを有するダイ部材と、このダイ部材の微小ダイに嵌合する多数の微小ポンチを有するポンチ部材とからなり、上記ダイ部材の微小ダイの開口周辺に、金属板を切断する切り刃と、この切り刃にて切断された舌片を折り曲げる円弧状の折り曲げ面を設け、上記ポンチ部材の微小ポンチの先端周辺に、上記微小ポンチの切り刃に対応する切り刃と、折り曲げ面に対応する円弧状の折り曲げ角部を設けた構成になっている。
【００２６】
また、上記メタルハニカム素材を成形するメタルハニカム素材成形用の金型装置は、多数の微小ダイを、成形しようとする開口列の横方向の間隔の整数倍の間隔をあけて縦方向に等間隔に設けたダイ部材と、このダイ部材の微小ダイに嵌合する多数の微小ポンチを設けたポンチ部材とからなり、上記微小ダイの開口周辺に、金属板を切断する切り刃と、この切り刃にて切断された舌片を折り曲げる円弧状の折り曲げ面を設け、上記微小ポンチの先端周辺に、上記微小ポンチの切り刃に対応する切り刃と、折り曲げ面に対応する円弧状の折り曲げ角部を設けてなる金型装置を、縦方向の開口の間隔の１／２ずらせてワークの移動方向に少なくとも２組配置すると共に、ワークの移動方向下流側の金型装置の表面に、上流側の金型装置にて成形される開口の舌片が嵌入する細溝を設け、上流側の金型装置にて横方向に所定の間隔をあけた開口列を成形し、下流側の金型装置にて上記開口列の間に他の開口列を千鳥状に成形するようにした構成になっている。
【００２７】
そして上記金型装置において、微小ダイを、ダイ部材に平行に設けたダイ用溝の両辺と、ダイ用溝と直交して平行に設けた入子用溝に嵌合した隣り合った入子の相互間にて構成し、上記入子の上面に細溝を長手方向に設けた構成になっている。
【００２８】
さらに、この金型装置において、ダイ部材の微小ダイの舌片を切り出す切り刃に逃げ角を設けた構成になっている。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の請求項１から請求項３記載の発明に係るメタルハニカム素材によれば、この素材を触媒担体や充填物の素材として用いたときに、良好な触媒効果、撹拌、反応効果を得ることができる。
【００３０】
また、請求項４から請求項８記載の本発明に係るメタルハニカム構造体によれば、この構造体内に流入した流体は、メタルハニカム素材の積層内において、舌片において分流と合流が繰り返されると共に、開口を通って隣接する層間に流れることにより、流体粒子に対して極めて強い混合と拡散を行わせることができる。その上、従来の波板状帯材を用いたものに比較してコストを１／１０にすることができた。
【００３１】
また、ケーシングを用いないメタルハニカム構造体を充填塔の充填物として用いた場合には、充填塔内において良好な撹拌、反応作用を行うことができる。
【００３２】
そして上記開口が格子状に、あるいは千鳥状に配置されることにより、メタルハニカム素材の層間を流れる流体の拡散を良好に行うことができる。
【００３３】
また、本発明の請求項９，１０記載のメタルハニカム素材成形用の金型装置にあっては、１回にてあるいは２回のプレス工程にて極めて薄い金属板に、周辺の一部に舌片を有した多数の開口を格子状に、あるいは千鳥状に形成することができる。そして上記舌片は、微小ダイの折り曲げ面と、これに対向する微小ポンチの折り曲げ角部にて、それぞれの円弧面にて折り曲げ成形されることにより、この舌片の折り曲げがスムーズに行われると共に、応力集中による破損が生じることなく成形することができる。
【００３４】
さらに上記請求項９記載の金型装置によれば、舌片を有する開口を格子状に、また請求項１０記載の金型装置によれば、舌片を有する開口を千鳥状にそれぞれ成形することができる。そして請求項１１記載の構成では、入子の上面に細溝を設けたことにより、入子の折り曲げ面側の弾性変形量が増大し、入子上端が微小ポンチから曲げ力を受ける場合に、この部分が板ばねのように変形して上記曲げ力を逃すことができ、これにより舌片の根元に加工硬化が進行するのを抑えることができる。
【００３５】
さらに請求項１２記載の金型装置によれば、上記開口と舌片の成形時に、舌片が微小ポンチに喰い付くのを防止でき、舌片の加工硬化を抑えることができ、割れや亀裂、舌片の潰れを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係るメタルハニカム構造体を示す一部破断斜視図である。
【図２】メタルハニカム構造体に用いるメタルハニカム素材を示す斜視図である。
【図３】（ａ）は開口を格子状に配列したメタルハニカム素材の正面図であり、（ｂ）は開口を千鳥状に配列したメタルハニカム素材の正面図である。
【図４】メタルハニカム素材の成形状態を概略的に示す正面図である。
【図５】金型装置を示す一部破断正面図である。
【図６】金型装置の要部を示す斜視図である。
【図７】ダイ部材を示す平面図である。
【図８】ダイ部材を示す側面図である。
【図９】図７のＡ−Ａ断面図である。
【図１０】微小ダイの拡大断面図である。
【図１１】入子を組み合わせる前のダイ部材の一部を示す平面図である。
【図１２】入子を組み合わせたダイ部材の一部を示す平面図である
【図１３】入子の断面形状を示す断面図である
【図１４】ポンチ部材を示す平面図である。
【図１５】ポンチ部材を短尺方向から視た側面図である。
【図１６】ポンチ部材を長尺方向から視た側面図である。
【図１７】図１５における要部の拡大説明図である。
【図１８】微小ポンチによる成形初期状態を示す断面図である。
【図１９】図１８の状態を示す斜視図である。
【図２０】微小ポンチによる成形終端状態を示す断面図である。
【図２１】図２０に示す状態の縦断側面図である。
【図２２】開口を千鳥状に成形するためのダイ部材を示す平面図である。
【図２３】開口を千鳥状に成形する際の作用説明図である。
【図２４】開口を千鳥状に成形する際の作用説明図である。
【図２５】メタルハニカム構造体の他例を示す正面図である。
【図２６】メタルハニカム構造体の他例を示す正面図である。
【図２７】メタルハニカム構造体の他例を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本発明に係るメタルハニカム構造体の実施の形態を図１、図２、図３にて説明する。
【００３８】
図中１は円柱状に構成されるメタルハニカム構造体で、このメタルハニカム構造体１は外殻となる円筒状のケーシング２と、このケーシング２内にうず巻き状に充填されたメタルハニカム素材３とからなっており、矢印で示すように軸方向に流体を流すようになっている。メタルハニカム素材３は図１、図２に示すように、薄い帯状の金属板４に多数の開口５と、この各開口５の周辺の一部に立設された舌片６を有する構成になっている。この実施の形態においてのメタルハニカム素材３のうず巻き方向を長尺側、ケーシング２の軸方向を短尺方向となっており、上記長尺方向の長さは、メタルハニカム構造体１の径方向の大きさにより、また短尺方向の長さ（幅）は、その軸方向長さによって任意にとられる。
【００３９】
上記開口５は一例として四角形になっており、舌片６は開口５を打ち抜き形成する際に、この打ち抜き片の一辺を板面に対して直角状に折り曲げて立ち上げた形状となっている。開口５は図２及び図３（ａ）に示すように長尺方向と短尺方向に格子状に整然と配列され、あるいは図３（ｂ）に示すように短尺方向に千鳥状に配列されている。そして上記舌片６は、各開口５の短尺方向の一辺に立設されている。上記開口５は、舌片６を除く部分は円弧状になっていてもよい。
【００４０】
このように構成された構造体を改質器や排気ガス浄化用触媒として用いる場合には、ケーシング２内のメタルハニカム素材３の表面にＰｔ、Ｒｈ、Ｐｄ等の触媒をドブ漬け等により付着させる。
【００４１】
上記のように構成された、例えば図３（ａ）に示されて両方向に整然と格子状に開口５を形成したメタルハニカム素材３を、図１に示すようにうず巻き状にケーシング２に収容することにより、メタルハニカム構造体１が構成される。このとき一例として図１に示すように、メタルハニカム構造体１は、これの舌片６が開口５に対して流体の流入方向の下流側となるようにして用いられる。
【００４２】
上記のようにケーシング２にうず巻き状に収容されるメタルハニカム素材３は、ケーシング２の半径方向に隣接する帯状金属板４の間に舌片の高さ分のセル空間が形成される。そしてこの空間には、帯状金属板４の巻回面と直交（交差）する方向に多数の舌片６が列をなして突設された形態となる。
【００４３】
上記のように構成されたメタルハニカム構造体１に、これの矢印で示した上流側から流体が流入されると、この流体はうず巻き状の上記セル空間を通って下流側へ流れるが、このときにセル空間において多数の舌片６が立設されていることにより、この舌片６によって遮られ、ここで流れの向きを変えて舌片６の横方向に分流する。また、この舌片６の上流側には、帯状金属板４を貫通する開口５が設けてあることにより、上記舌片６に遮られた流体はこれの横方向だけでなく、図２に示すように帯状金属板４の内側に隣接するセル空間へと流入し、結局上記流体の流れは、各セル空間において流体の流れ方向の各段の舌片６により、セル空間の円周方向と隣接するセル空間相互に流れて撹拌されながら下流側へ流れる。
【００４４】
このように、うず巻き状に層状をなしたセル空間において、多数の舌片６がこのセル空間を流体の流れ方向に仕切る壁、あるいは柱のようなものに作用し、舌片６相互の隙間が開口５が隣接するセル空間相互を連通する流路となる。しかも、この舌片６の壁、あるいは柱による堰き止めは一段だけではなく、流れ方向に多数段階に行われて、流体の撹拌は繰り返し行われ、流体粒子に対して極めて強い混合と拡散が行われる。
【００４５】
メタルハニカム素材３を構成する帯状金属板４は、例えば０．０５ｍｍのように肉厚が薄く、いわゆる金属箔が用いられる。そして開口５と舌片６の大きさが小さければ小さいほど、セル空間の厚さ方向の大きさが小さくなってセル空間の容積は小さくなり、セル空間相互と横断する確率が高くなるし、舌片６による堰き止め段数も多く形成でき、流体粒子の混合と拡散はより強くなる。すなわち、流体の流れとセル空間の濡れ面積の接触する接触効率が向上する。しかし、開口５と舌片６の大きさが小さくなるほど流体抵抗が大きくなり、メタルハニカム構造体１を通過する圧力損失が上昇する。したがって、開口５と下片６の大きさには好適な範囲が存在する。
【００４６】
そして流体的な側面だけでメタルハニカム構造体１の構造を決定することはできない。例えば０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度の大きさ、もしくはこの近傍の大きさの開口５と舌片６が配列された構造が流体的に優れた構造であったとしても、これを実際に製造、加工できるものでなければならない。従来の製造方法ではこれができなかった。一見製造できたようにみえても舌片が脆く、うず巻き状に巻回してメタルハニカム素材３を形成したとき、舌片６が折れたり潰れたりして開口５を塞いでしまう。このような品質のものでは、実用的なメタルハニカム構造体１とはいえない。当然に、触媒用担体やフィルタとして利用することはできない。
【００４７】
そこで、本発明にての実施の形態におけるメタルハニカム構造体１に用いられる帯状金属板４と、これに形成する開口５と舌片６の詳細について以下に説明する。
【００４８】
帯状金属板４は０．０１ｍｍ以上（通常数十μｍ）の平板の金属薄板（フープ材）で、かつ材質がステンレス鋼、アルミ含有ステンレス材などの弾性材料からなる金属板が好適である。プレスして切断と折り曲げを行ったときに加工硬化して、帯状金属板４を巻回する時点に舌片６が折れて脱落したり、損壊したりするような脆い材料は好ましくない。さらに、触媒用担体や排気微粒子捕集用フィルタ、充填物などとして利用する場合には、耐熱性、耐蝕性に優れた材料でなければならない。
【００４９】
帯状金属板４は、例えば横幅が４０ｍｍ〜３００ｍｍ程度、長さはメタルハニカム構造体１の直径に比例した長さのフープ材が好適である。メタルハニカム構造体１として帯状金属板４を重ね巻きにするときは、舌片６の長さが構造体の大きさに影響するから、開口５や舌片６の大きさを調整すると共に、帯状金属板４の長さを変える必要がある。ただ、この長さを１０００ｍｍ〜２０００ｍｍ程度で所定の長さに設定しておき、１枚を巻いた上にさらに別の帯状金属板２を順に重ね巻きして構造体の大きさを大きくすることもできる。
【００５０】
この実施の形態におけるメタルハニカム構造体１としては、燃焼バーナー用のフィルタをつくるため、帯状金属板４として厚さ０．０５ｍｍ、横幅５０ｍｍのステンレス鋼の薄板（金属箔）を使用している。これに形成するとき開口５や舌片６の一例を説明すると、開口５と舌片６の大きさは、略コ字状の切り込みと曲げから構成されるため、開口５と舌片６のサイズは基本的に同一の寸法となる。図２に示した舌片６の高さｈは０．５ｍｍ、巻回方向の横幅ｗは１．５ｍｍであり、開口５の一方の幅はこのｈとほぼ等しく０．５ｍｍ、他方の幅はｗと等しい１．５ｍｍ程度にしている。この大きさの開口５と舌片６が図２のように１ｍｍ〜４ｍｍ程度の間隙ｐをおいて縦横に配列される。ここではＰは１．５ｍｍである。なお、舌片３の高さｈが０．５ｍｍというのは、後述する微小ポンチと微小ダイを形成するとき、０．５ｍｍ幅の砥石を使って溝を刻設してこれらを組み立てているためである。現在０．５ｍｍ幅の砥石が汎用される最も狭い幅を削れるものであり、かつ開口の大きさに関して、流れの点でも圧力損失が少なく高接触効率となるため、高さｈ０．５ｍｍが選択されている。ただ、必要に応じてこれより狭い幅の砥石、例えば０．１ｍｍ幅等を選べば、本発明で簡単に高さｈをさらに低い高さにすることができる。また、当然に０．５ｍｍより高い高さｈにすることもできる。
【００５１】
ところで開口５や舌片６は、図２、図３（ａ）のように、高さｈと横幅ｗが略等しい正方形の形状で、格子状に配列されたものだけではない。図３（ｂ）のように開口５の一方の幅が他方の幅と比較して長く、長方形の形状であってもよく、また開口５や舌片６の行及び／または列の配置が行及び／または列で少しずれて、例えば半ピッチずつずれて千鳥状に配列されていてもよい。なお、この配列は金型をつくるとき入子の種類を複数種類とし、配列を順位変化させて嵌め込むだけで簡単に変えることができる。
【００５２】
次に、上記したメタルハニカム構造体１に用いるメタルハニカム素材３を帯状に成形する金型装置について説明する。
【００５３】
図４は、プレス装置１０にて帯状金属板４からメタルハニカム素材３を成形する状態を概略的に示すものであり、コイル状に巻かれた帯状金属板（フープ材）４は、ワーク送りローラ１０ａにてプレス装置１０に順次間欠的に送り込まれ、プレス装置１０の作動により成形されてメタルハニカム素材３として送り出され、再びコイル状に巻き取られるようになっている。
【００５４】
図５は、上記プレス装置１０の概略的構成を一部破断して示すものである。このプレス装置１０はクランクプレス機であり、図示しないモータにて駆動されるクランクロッドで、往復運動に変換するクランク機構を備えた駆動装置１１が設けられている。クランク機構にはフライホイールが設けられている。
【００５５】
駆動装置１１のモータを駆動すると、クランク機構を介して上下動可能に取り付けられたラム１２が上下動して、これに取り付けられた上型１３が上下動するようになっている。上型１３の下方には、プレス装置１０のベッドに固定された下型１４が設置されており、この下型１４と上記上型１３の間にワーク１５が挿入されるようになっている。ワーク１５は、この実施の形態の場合には帯状金属板４である。
【００５６】
上型１３と下型１４には、上型１３が下型１４に対して横揺れを起こさないで上下動できるように、この動きをガイドする支持機構１６が設けられている。この支持機構１６は、ベッドに立設されたガイド棒１７、上型１３に固定されてガイド棒１７に摺動自在に挿通するブッシュ１８、ガイド棒１７の周囲に配置され、かつブッシュ１８の下端を上方へ付勢するばね１９から構成されている。
【００５７】
また、上型１３の下面にはパンチプレート２０が水平に、かつ取り付け位置から若干上方へ移動可能に取り付けられている。そしてこの上型１３とパンチプレート２０との間に、パンチプレート２０を下方へ付勢するばね２１が介装してあり、このばね２１にてプレス時の振動を吸収する吸振機構が構成されている。
【００５８】
上型１３の下面には、下方に向かってガイドピン２２が突設されており、このガイドピン２２は、パンチプレート２０にブッシュ２３を介して摺動自在に貫通すると共に、下型１４に設けた穴にブッシュ２４を介して摺動自在に嵌合するようになっていて、このガイドピン２２にてパンチプレート２０が下型１４に対して横ぶれすることなく、上下方向に案内されるようになっている。
【００５９】
下型１４の上面には、表面に後述する微小ダイを設けたダイ部材２５が、またパンチプレート２０の下面には、表面に後述する微小ポンチを設けたポンチ部材２６がそれぞれ対向して取り付けられている。そして上記微小ポンチは、微小ダイに入れ込み状に噛み合うようになっている。
【００６０】
したがって、帯状金属板４をワーク１５としてダイ２５上に配置した状態で駆動装置１１を駆動してパンチプレート２０を下降し、これの微小ポンチを微小ダイに噛み合わすことにより、帯状金属板４に開口５と舌片６を同時に多数格子状に配列した状態に成形することが可能である。
【００６１】
上記微小ダイ、微小ポンチは、ダイ部材２５、パンチ部材２６の大きさに比べてそれぞれ相対的に小さい（微小である）ことを意味しており、この実施の形態では０．５ｍｍ程度、あるいはそれより小さい微小高さや微小幅をもつ開口、舌片を多数形成するものである。
【００６２】
続いて、本発明の実施の形態で使用するプレス装置１０に取り付ける金型装置のダイ部材２５とポンチ部材２６について図６から図１７に基づいて説明する。
【００６３】
図６は、ダイ部材２５とポンチ部材２６が噛み合う直前の状態を一部破断して概略的に示すもので、ダイ部材２５には多数の微小ダイ３０が、またポンチ部材２６には上記微小ダイ３０に噛み合う多数の微小ポンチ３１が設けてある。
【００６４】
図６において、ダイ部材２５に多数平行に設けたダイ用溝３２と、このダイ用溝３２と直交して設けた入子用溝３３に嵌入した入子３４にて区切られた空間が、上記微小ダイ３０となっている。そしてこの微小ダイ３０のダイ用溝３２の両側辺と入子３４の背側辺がコ字状の切り刃Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３になっており、入子３４の裏側辺が円弧状になった折り曲げガイド面Ｃ４となっていて、微小ダイ３０に微小ポンチ３１が嵌入することにより、ダイ部材２５とポンチ部材２６の間に位置された帯状金属体４が、上記ダイ用溝３２の両側辺による切り刃Ｃ１，Ｃ２と入子３４の背側片による切り刃Ｃ３にてコ字状の舌片６が四角状に切り抜かれ、入子３４の表側辺による折り曲げガイド面Ｃ４にて、この舌片６が折り曲げられるようになっている。微小ポンチ３１の上記折り曲げガイド面Ｃ４に対向する先端部は円弧状になっている。
【００６５】
次にダイ部材２５の構成を図７から図１３に基づいて説明する。
【００６６】
図７はダイ部材２５を示す平面図、図８はその側面図、図９はダイ部材２５の微小ダイ３０を作るためのダイ用溝３２を示す図７のＡ−Ａに沿った断面図、図１０はこれの拡大図、図１１はダイ部材２５の入子３４を組み合わせる前の表面の一部を示す平面図、図１２は入子３４を組み合わせた状態のダイ部材２５の一部を示す平面図、図１３は入子の断面形状を示す断面図である。
【００６７】
ダイ部材２５は図７、図８に示すようになっていて、これの平面形状は一方が長くなっている矩形状になっており、これの表面側には、長手方向に貫通するダイ用溝３２が短手方向に複数本平行に設けてある。
【００６８】
またこのダイ部材２５の表面側には、上記ダイ用溝３２と直交する入子用溝３３が短手方向に貫通して多数本平行に設けてある。図１１はこの状態を示すもので、この入子用溝３３にダイ部材２５の短手方向の長さを同一長さにした入子３４が嵌合され、この入子３４の嵌合により図１２に示すように、上記ダイ用溝３２が入子３４に仕切られて、多数の微小ダイ３０が格子状に形成されるようになっている。
【００６９】
このダイ部材２５のダイ用溝３２の断面形状は、図９、図１０に示すようになっていて、これによって形成される突起３５の先端の両側辺が切り刃Ｃ１，Ｃ２となり、この切り刃Ｃ１，Ｃ２に連なる側面には図１０に示すように、逃げ角θ分の逃げがとられている。この逃げ角θは１．５〜３度、好ましくは２度程度となっている。
【００７０】
上記入子３４の断面形状は図６、図１３に示すようになっていて、これの上面の上記微小ダイ３０に対応する表側辺の角部が半径Ｒの円弧状になっていて、この角部が折り曲げガイド面Ｃ４となっている。そしてこの入子３４の上面には、断面形状が一方の内面を傾斜角αに傾斜させて台形状に形成された細溝３６が、これの傾斜した方の面が折り曲げガイド面Ｃ４側となるようにして入子３４の全長にわたって設けられている。
【００７１】
この細溝３６は、入子３４の折り曲げガイド面Ｃ４に力が作用したときに、この部分が細溝３６側に撓むことができるようにするためのものであり、この細溝３６の内面の傾斜角αはこの実施の形態では７〜１２度、できれば１０度程度がよい。
【００７２】
次にポンチ部材２６の構成を図１４から図１７に基づいて説明する。
【００７３】
図１４はポンチ部材２６を示す平面図（下面図）、図１５はその短尺方向から視た側面図、図１６は長尺方向から視た側面図、図１７は図１５における要部の拡大説明図である。
【００７４】
ポンチ部材２６は上記ダイ部材２５に対応する形状になっていて、これの表面（下面）にダイ部材２５の微小ダイ３０に噛み合う多数の微小ポンチ３１が突設してある。この各微小ポンチ３１は、ダイ部材２５の長手方向と短手方向に直交する溝を加工することにより刻設される。
【００７５】
この微小ポンチ３１において、微小ダイ３０の切り刃Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３に対応するエッジは鋭利（９０度、あるいは９０度以下）に形成されているが、この微小ポンチ３１の頂面には、舌片６を切り出すために図１７に示すように、微小ダイ３０の折り曲げガイド面Ｃ４側に向けて傾斜角βの斜面状になっている。この傾斜角βは５〜８度で、好ましくは７度程度である。そしてこの微小ポンチ３１の上記傾斜面の延長上の先端であり、微小ダイ３０の折り曲げガイド面Ｃ４に対応する折り曲げ角部Ｃ５は、微小ダイ３１の円弧と同様に半径Ｒ２の円弧状に形成されている。この角部Ｃ５及び上記傾斜面により微小ポンチ３１の下降に伴い、押し下げ力の作用点が徐々に移動し、切り出された舌片６が緩やかに曲げることができるようになっている。
【００７６】
この微小ポンチ３１の先端の折り曲げ角部Ｃ５の円弧の半径Ｒ２は、帯状金属板４に板厚が０．０５ｍｍのステンレス鋼の金属箔を用いて、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度の開口５と舌片６を成形する場合には、０．０３ｍｍ〜０．０５ｍｍの範囲、できれば０．０４ｍｍ程度がのぞましい。
【００７７】
なお、微小ポンチ３１の折り曲げ角部Ｃ５と微小ダイ３１の折り曲げガイド面Ｃ４とのクリアランスは、微小ダイ３１の切り刃Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３と各エッジのクリアランスより比較的大きな値が選ばれる。しかし、適度の大きさを超えた大きいクリアランスにすると、微小ダイ３０の切り刃Ｃ１，Ｃ２と曲げ面の交点に亀裂が入ることがある。実施の形態のように細溝３６を設けた入子３４を嵌め込む構造によらずに、クリアランスを大きくするだけで単純に舌片６を折り曲げようとすると開口５に亀裂が入り、裂けてしまう。
【００７８】
次に、上記したダイ部材２５とポンチ部材２６を用いて帯状金属板（ワーク１５）に、開口５と舌片６を加工する作用を説明する。
【００７９】
図５に示すプレス装置１０の下型１４にダイ部材２５を、パンチプレート２０にポンチ部材２６を対向させて設置し、これの間に帯状金属板４を配置してプレス装置１０を作動して、上型１３を介してパンチプレート２０を下動する。
【００８０】
かくすることにより、上記帯状金属板４を省略して示す図６において、ダイ部材２５に対してポンチ部材２６が下降し、微小ポンチ３１が微小ダイ３０に噛み合う。このときに図１８に示すように、まず高さの一番高い刃先の位置で微小ポンチ３１の刃面が帯状金属板４に食い込み、微小ダイ３０における切り刃Ｃ３との間でせん断面を形成し、帯状金属板４に切り込みを入れる。
【００８１】
この切込みが入った状態で、さらに微小ポンチ３１を下降させると、図１９に示すように、微小ポンチ３１の側面の平行な２つのエッジが切り刃Ｃ１，Ｃ２に沿ったライン上の位置（最大せん断荷重が作用する位置）でクラックが生じ、このクラックが板を貫通してせん断し、切り刃Ｃ１，Ｃ２による両側の横一線の切り込みから、略コ字状の舌片６となるよう切り込みが帯状金属板４に入れられる。このときの帯状金属板４のせん断には、これの材料特性、ダイとポンチ間のクリアランスが影響する。
【００８２】
その後の微小ポンチ３１の押し込み工程においては、微小ダイ３０の両側の切り刃Ｃ１，Ｃ２と微小ポンチ３１のエッジによる２面の残りの切り込みが両側で同時進行にて行われる。微小ポンチ３１の先端には、傾斜角βの斜面が形成されているため、微小ポンチ３１の押し込みに伴い、切り刃Ｃ１，Ｃ２による切断は、各刃面において一点だけで行われ、２つの切断点が移動し、あたかも鋏で切断するように切り込みが大きくなっていく。このため刃先に材料が付着することがない。
【００８３】
その後、さらに微小ポンチ３１が降下すると、図１８に示すように、この微小ポンチ３１の高さが最も低い折り曲げ角部Ｃ５が微小ダイ３０の折り曲げガイド面Ｃ４の位置にまで降下すると、この折り曲げガイド面Ｃ４にはＲ１の円弧が形成されているため、微小ポンチ３１の折り曲げ角部Ｃ５のＲ２の円弧によって切り出された舌片６に対して曲げモーメントが作用されて、舌片６に対する曲げが開始される。
【００８４】
このときにおいて、微小ダイ３０の折り曲げガイド面Ｃ４を構成する入子３４には、細溝３６が形成されていることにより、微小ポンチ３１の押圧面がＲ１の円弧に沿って順次当接して、これの作用点を下方へ移動させながら入子３４の側面を押圧した状態で、入子３４の折り曲げガイド面Ｃ４の部分が細溝３６側へ僅かに撓んで、この部分の弾性変形が生じる。
【００８５】
この微小ポンチ３１と微小ダイ３０の協働作用により、折り曲げガイド面Ｃ４に加工硬化を避けるための逃げとなる案内と変化を起こし、帯状金属板４の舌片５の根元部分を脆くせずに折り曲げることが可能になる。
【００８６】
図２０は微小ポンチ３１の下降終端で、微小ダイ３０の折り曲げガイド面Ｃ４での折り曲げを終えた状態を示すもので、舌片６の先端は微小ポンチ３１の降下に伴って図１８に示す状態から円弧を描いて図２０に示す状態に９０度折り曲げられる。このとき微小ダイ３０の両側の切り刃Ｃ１，Ｃ２の側面には逃げ角θが設けられているため、図２１に示すように、微小ダイ３０の側面と舌片６の側面の間隔が徐々に広がり、舌片６の両側に次第に余裕ができ、折り曲げに伴って仮にバリが生じても微小ダイ３０に喰い付くことがない。
【００８７】
舌片６の曲げ成形後には、駆動装置１０を作動してポンチ部材２６を上昇させて、微小ダイ３０から微小ポンチ３１を抜き取る工程を行う。このとき本発明の実施の形態では、微小ダイ３０には逃げ角θが形成されているため、この抜き工程においても帯状金属板４のバリの存在が少なく、また比較的バリが多い部分は底に近いところで、舌片６と微小ダイ３０の間隔が広いため円滑に引き抜くことができる。また、下降後に帯状金属板４をストリップするときもバリが少ないため、喰い付きで帯状金属板４が取り外せないことはない。
【００８８】
これにより、従来のメタルハニカム素材の加工方法では、ワークの喰い付きでストリップできなかったり、舌片をダイから剥ぎ取れなかったりするため、どうしても帯状金属板の舌片に破損を生じ、また仮にうまく剥ぎ取ったとしても舌片が弱くて脆く、その後のメタルハニカム構造体を製造するときに帯状金属板を巻回すると舌片が破損、脱落、潰れが生じていたが、本発明のものにあってはこのようなことを防ぐことができる。
【００８９】
上記のようにしてポンチ部材２６の昇降動の一工程により、図７、図１４に示したダイ部材２５とポンチ部材２６により、これらの短手方向から供給される帯状金属板４に、両部材２５，２６に設けた微小ダイ３０、微小ポンチ３１の数だけの開口５と、これに伴う舌片６が格子状に成形される。そしてこれの一工程ごとに、すなわち帯状金属板４を、短尺方向に並べた数分の開口５、舌片６を成形ごとに間欠送りすることにより、これの長手方向に連続して開口５と舌片６が形成される。そしてこれは図４に示すように巻き取っていく。
【００９０】
以上説明したように、本発明の実施の形態のメタルハニカム素材を加工する金型装置の金型によれば、金型で１度に数百ヶ所の切り起こしを行うことは難しい、との常識を覆し、金型を使用して１回のプレス工程で金属板に０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度の微小な多くの開口と、舌片を１度に数百ヶ所以上で形成することができる。さらにプレス時にポンチにワークが喰い付くのを防ぐことができると共に、舌片の加工硬化を抑えることができ、割れや亀裂、舌片の潰れをなくすことができる。
【００９１】
また、この金属加工装置で成形したメタルハニカム素材を用いたメタルハニカム構造体１によれば、舌片６が整然と均一に形成できるため、反応ガスがメタルハニカム構造体を通過するときに、この反応ガスが切り起こした舌片６に当たり、横方向あるいは開口を通って積層方向に流れ、メタルハニカム素材内部全体を均一に流れることになり、メタルハニカム素材３に担持したＰｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｔ−Ｆｅ／ＭＯＲなどの触媒との接触効率が向上し、局所的な未反応を防ぐことができる。
【００９２】
舌片６を切り起こした帯状金属板４は、これの成形後に図４に示すように巻き取ることができ、洗浄が容易で、重ね巻きや平行に並べることで容易にメタルハニカム構造体を作ることができる。そして製造工程が金型によるプレス工程だけであるためコストダウンを図ることができる。
【００９３】
さらに加工時間も短時間で済み、その上、金型における微小ダイ３０、微小ポンチ３１の３面カットの大きさや方向、１面曲げの大きさや方向を選択することにより、通過するガスの流体抵抗をきわめて容易に調整できる。そして入子構造の入子の種類を複数種類にすることにより、舌片６と開口５の形状、そのピッチを周期的に変化させることができる。
【００９４】
上記した実施の形態にあっては、図７、図１４に示したダイ部材２５とポンチ部材２６を１組用いることにより図３（ａ）に示したところの、長手方向と短手方向に格子状に開口５を形成したメタルハニカム素材３を成形することができる。
【００９５】
また、図３（ｂ）に示した舌片６を有する開口５を千鳥状に形成したメタルハニカム素材を作る場合には、ダイ部材２５、ポンチ部材２６のそれぞれにおいて、短手方向に１列とび間隔に微小ダイ３０と微小ポンチ３１を設けた第１の１組のダイ部材とポンチ部材と、短手方向に１列とび間隔で、かつ上記１組の両部材に対して長手方向に０．５ピッチずれた位置に微小ダイと微小ポンチを設けた第２の１組のダイ部材とポンチ部材を短手方向に並べて配置し、この２組のダイ、ポンチの部材間をワークを通して順次成形する。
【００９６】
図２２はそのダイ部材を示すもので、微小ダイ３０を横方向（ワークの長尺方向）に１列おきに設けた第１・第２のダイ部材２５ａ，２５ｂとを、上記相互の微小ダイ３０を縦方向（ワークの短尺方向）に１／２ピッチずらせて横方向にならべて配置し、それぞれの微小ダイ３０に対応する微小ポンチを設けたポンチ部材（図示せず）にてワークに開口５を成形する。
【００９７】
図２３、図２４はその成形状態を示すもので、まず図２３に示すように第１のダイ部材２５ａにてワーク１５に開口５を１列おきに成形する。ついでこのワーク１５を、この第１のダイ部材２５ａからはずして所定ピッチだけ送り、第１のダイ部材２５ａにて成形された部分の１列おきの間隔部を第２のダイ部材２５ｂの微小ダイ３０部に位置させてポンチ部材を下降させて、この第２のダイ部材２６ｂによる成形を行う。これにより図２４の右側で示されるように千鳥状の開口５が成形される。
【００９８】
このとき、各台部材２５ａ，２５ｂに対応するポンチ部材を同時に作動することにより、送り方向の後続部分に図２４の左側に示すように１列おきの開口５が順次成形される。
【００９９】
図２３、図２４において、開口５はポンチ部材により図において上方から打ち抜き成形されることにより、舌片６は下側へ折り曲げ成形される。したがって第１のダイ部材２５ａにて成形された部分が第２のダイ部材２５ｂ上に移動したときに、この舌片６が、この第２ダイ部材２５ｂの微小ダイ３０の１列おき部分に位置するが、この舌片６は、この部分の入子３４の細溝３６に嵌入されて、先に成形された開口５の舌片６が第２のダイ部材２５ｂに干渉することがない。
【０１００】
本発明におけるメタルハニカム構造体１は、図１に示したように円筒状のケーシング２内にメタルハニカム素材３をうず巻き状に充填した形態のほかに、図２５に示すように、円筒状のケーシング２内に平板状のメタルハニカム素材３を層状に充填したもの、あるいは四角状のケーシング２ａ内に平板状のメタルハニカム素材３を充填したもの等がある。
【０１０１】
また上記実施の形態では、メタルハニカム構造体において、メタルハニカム素材の舌片６が流体の流入方向に対して直交する姿勢にしてケーシング内に充填した例を示したが、舌片６を流体の流入方向に向けて充填した構成にしてもよい。
【０１０２】
上記した実施の形態での説明では、メタルハニカム素材３をケーシング２に充填してなるメタルハニカム構造体１について説明したが、このメタルハニカム構造体において、これの使用目的によっては上記ケーシング２を用いなくてもよい。
【０１０３】
図２７は、ケーシングを用いないメタルハニカム構造体１ａを示すもので、このメタルハニカム構造体１ａは多数枚のメタルハニカム素材３を層状に積層し、かつ相互の素材を電着手段、溶融金属による接着等の公知の手段にて接合した構成になっている。
【０１０４】
そしてこのメタルハニカム構造体１ａの一例として、長尺のメタルハニカム素材３をうず巻き状に積層した積層体、あるいは多数の短冊状のメタルハニカム素材３を積層した積層体から、この積層体の端面形状の一部を、この積層体の全長にわたってワイヤカット手段にて円形に切り取った構成になっている。このケーシングを用いないメタルハニカム構造体は、メタルハニカム素材３をうず巻き状に、あるいは短冊状のものを積層したものであってよいことはもちろんである。
【０１０５】
このケーシング２を用いないメタルハニカム構造体は、これの直径が例えば１０ｍｍ〜３０ｍｍ、長さが２０ｍｍ〜５０ｍｍ程度にして充填塔内の充填物として用いることができ、この場合、この充填物がハニカム構成であることにより、充填塔内において良好な撹拌、反応作用を行うことができる。
【符号の説明】
【０１０６】
１，１ａ…メタルハニカム構造体、２，２ａ…ケーシング、３…メタルハニカム素材、４…帯状金属板、５…開口、６…舌片
１０…プレス装置、１０ａ…ワーク送りローラ、１１…駆動装置、１２…ラム、１３…上型、１４…下型、１５…ワーク、１６…支持機構、１７…ガイド棒、１８…ブッシュ、１９…ばね、２０…パンチプレート、２１…ばね、２２…ガイドピン、２３，２４…ブッシュ、２５，２５ａ，２５ｂ…ダイ部材、２９…ポンチ部材
３０…微小ダイ、３１…微小ポンチ、３２…ダイ用溝、３３…入子用溝、３４…入子、３５…突起、３６…細溝
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３…切り刃、Ｃ４…折り曲げ面、Ｃ５…折り曲げ角部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板に、周辺の一部を切開し、残りの部分を折り曲げ立設して舌片となした開口を多数設けてなることを特徴とするメタルハニカム素材。
【請求項２】
開口を格子状に配列したことを特徴とする請求項１記載のメタルハニカム素材。
【請求項３】
開口を千鳥状に配列したことを特徴とする請求項１記載のメタルハニカム素材。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項記載のメタルハニカム素材をうず巻き状に積層してなることを特徴とするメタルハニカム構造体。
【請求項５】
請求項１から請求項３のいずれか１項記載のメタルハニカム素材を短冊状にして層状に積層してなることを特徴とするメタルハニカム構造体。
【請求項６】
請求項５または請求項６記載のメタルハニカム素材の側面側から任意の一部を円柱状に切り出してなることを特徴とするメタルハニカム構造体。
【請求項７】
請求項６記載のメタルハニカム構造体を長手方向に切断してなることを特徴とするメタルハニカム構造体。
【請求項８】
請求項４から請求項７記載のいずれか１項記載のメタルハニカム構造体を両端を開放したケーシング内に充填したことを特徴とするメタルハニカム構造体。
【請求項９】
多数の微小ダイを有するダイ部材と、このダイ部材の微小ダイに嵌合する多数の微小ポンチを有するポンチ部材とからなり、
上記ダイ部材の微小ダイの開口周辺に、金属板を切断する切り刃と、この切り刃にて切断された舌片を折り曲げる円弧状の折り曲げ面を設け、
上記ポンチ部材の微小ポンチの先端周辺に、上記微小ポンチの切り刃に対応する切り刃と、折り曲げ面に対応する円弧状の折り曲げ角部を設けた
ことを特徴とするメタルハニカム素材成形用の金型装置。
【請求項１０】
多数の微小ダイを、成形しようとする開口列の横方向の間隔の整数倍の間隔をあけて縦方向に等間隔に設けたダイ部材と、このダイ部材の微小ダイに嵌合する多数の微小ポンチを設けたポンチ部材とからなり、
上記微小ダイの開口周辺に、金属板を切断する切り刃と、この切り刃にて切断された舌片を折り曲げる円弧状の折り曲げ面を設け、
上記微小ポンチの先端周辺に、上記微小ポンチの切り刃に対応する切り刃と、折り曲げ面に対応する円弧状の折り曲げ角部を設けてなる金型装置を、
縦方向の開口の間隔の１／２ずらせてワークの移動方向に少なくとも２組配置すると共に、ワークの移動方向下流側の金型装置の表面に、上流側の金型装置にて成形される開口の舌片が嵌入する細溝を設け、
上流側の金型装置にて横方向に所定の間隔をあけた開口列を成形し、下流側の金型装置にて上記開口列の間に他の開口列を千鳥状に成形するようにした
ことを特徴とするメタルハニカム素材成形用の金型装置。
【請求項１１】
微小ダイを、ダイ部材に平行に設けたダイ用溝の両辺と、ダイ用溝と直交して平行に設けた入子用溝に嵌合した隣り合った入子の相互間にて構成し、上記入子の上面に細溝を長手方向に設けたことを特徴とする請求項９，１０のいずれか１項記載のメタルハニカム素材成形用の金型装置。
【請求項１２】
ダイ部材の微小ダイの舌片を切り出す切り刃に逃げ角を設けたことを特徴とする請求項７から請求項１１のいずれか１項記載のメタルハニカム素材成形用の金型装置。
【請求項１】
金属板に、周辺の一部を切開し、残りの部分を折り曲げ立設して舌片となした開口を多数設けてなることを特徴とするメタルハニカム素材。
【請求項２】
開口を格子状に配列したことを特徴とする請求項１記載のメタルハニカム素材。
【請求項３】
開口を千鳥状に配列したことを特徴とする請求項１記載のメタルハニカム素材。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項記載のメタルハニカム素材をうず巻き状に積層してなることを特徴とするメタルハニカム構造体。
【請求項５】
請求項１から請求項３のいずれか１項記載のメタルハニカム素材を短冊状にして層状に積層してなることを特徴とするメタルハニカム構造体。
【請求項６】
請求項５または請求項６記載のメタルハニカム素材の側面側から任意の一部を円柱状に切り出してなることを特徴とするメタルハニカム構造体。
【請求項７】
請求項６記載のメタルハニカム構造体を長手方向に切断してなることを特徴とするメタルハニカム構造体。
【請求項８】
請求項４から請求項７記載のいずれか１項記載のメタルハニカム構造体を両端を開放したケーシング内に充填したことを特徴とするメタルハニカム構造体。
【請求項９】
多数の微小ダイを有するダイ部材と、このダイ部材の微小ダイに嵌合する多数の微小ポンチを有するポンチ部材とからなり、
上記ダイ部材の微小ダイの開口周辺に、金属板を切断する切り刃と、この切り刃にて切断された舌片を折り曲げる円弧状の折り曲げ面を設け、
上記ポンチ部材の微小ポンチの先端周辺に、上記微小ポンチの切り刃に対応する切り刃と、折り曲げ面に対応する円弧状の折り曲げ角部を設けた
ことを特徴とするメタルハニカム素材成形用の金型装置。
【請求項１０】
多数の微小ダイを、成形しようとする開口列の横方向の間隔の整数倍の間隔をあけて縦方向に等間隔に設けたダイ部材と、このダイ部材の微小ダイに嵌合する多数の微小ポンチを設けたポンチ部材とからなり、
上記微小ダイの開口周辺に、金属板を切断する切り刃と、この切り刃にて切断された舌片を折り曲げる円弧状の折り曲げ面を設け、
上記微小ポンチの先端周辺に、上記微小ポンチの切り刃に対応する切り刃と、折り曲げ面に対応する円弧状の折り曲げ角部を設けてなる金型装置を、
縦方向の開口の間隔の１／２ずらせてワークの移動方向に少なくとも２組配置すると共に、ワークの移動方向下流側の金型装置の表面に、上流側の金型装置にて成形される開口の舌片が嵌入する細溝を設け、
上流側の金型装置にて横方向に所定の間隔をあけた開口列を成形し、下流側の金型装置にて上記開口列の間に他の開口列を千鳥状に成形するようにした
ことを特徴とするメタルハニカム素材成形用の金型装置。
【請求項１１】
微小ダイを、ダイ部材に平行に設けたダイ用溝の両辺と、ダイ用溝と直交して平行に設けた入子用溝に嵌合した隣り合った入子の相互間にて構成し、上記入子の上面に細溝を長手方向に設けたことを特徴とする請求項９，１０のいずれか１項記載のメタルハニカム素材成形用の金型装置。
【請求項１２】
ダイ部材の微小ダイの舌片を切り出す切り刃に逃げ角を設けたことを特徴とする請求項７から請求項１１のいずれか１項記載のメタルハニカム素材成形用の金型装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【公開番号】特開２０１１−１３６２６７（Ｐ２０１１−１３６２６７Ａ）
【公開日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９６８４６（Ｐ２００９−２９６８４６）
【出願日】平成２１年１２月２８日（２００９．１２．２８）
【出願人】（５１１０６９９４３）株式会社新日本ケミカル・コンサルタント (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２８日（２００９．１２．２８）
【出願人】（５１１０６９９４３）株式会社新日本ケミカル・コンサルタント (1)
【Ｆターム（参考）】
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