JP2003025071A - ハニカム構造体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ハニカム構造体を構成している構成部材がそ
の母材強度程度に強固に接合された状態のハニカム構造
体を製造可能な方法を提案すること。 【解決手段】 ハニカム構造体の構成部材である台形状
の波板１を多数枚積層して積層体２を形成し、これを、
通電接合装置７の通電接合機７０の通電電極７３、７６
の間に装着し、所定の押圧力の下で直流電流あるいはパ
ルス電流を所定時間流し、次に、熱処理機８０において
所定の加熱状態にして所定時間放置する。この結果、波
板がその母材強度に匹敵する接合強度で接合されたハニ
カム構造体が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、波形断面の板材を
その母材強度と同程度の接合強度で複数枚積層接合する
ことにより、あるいは複数本の筒体を束ねた状態でその
母材強度と同程度の接合強度で接合することにより、ハ
ニカム状断面を備えたハニカム構造体を製造する方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来において、各種の分野でハニカム構
造体が利用されている。例えば、自動車の分野ではその
排気管に接続されている排気浄化装置には、ハニカム構
造体からなるフィルタが取り付けられている。

【０００３】ハニカム構造体の製造方法としては、例え
ば、特開平９−７５７５３号公報に開示されているよう
に、金属製の平板と波板を交互に複数枚積層接着する方
法が知られている。また、特開平９−５７３７４号公報
に開示されているように、同一断面のハニカム分割部材
を相互に嵌合してハニカム構造体を製造する方法が知ら
れている。

【０００４】このようにハニカム構造体は複数の部材を
相互に接合して構成されるので、部材相互の接合を確実
かつ強固に行わないと、強度的に信頼性の高いハニカム
構造体を得ることができない。また、部材相互の接合を
簡単かつ効率良く行うことができないと、多数の部材を
多数の位置で接合する必要があるので、生産性を改善で
きない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ハニカ
ム構造体を構成している各部材を接合するために、従来
知られている溶接法や接着接合法を採用した場合には、
部材相互の接合が不完全であり、十分な接合強度を確保
することが困難である。

【０００６】そこで、ハニカム構造体を製造するに当た
って各構成部材を接合するための方法として、所定の圧
力下で被接合部材間に直流電流を流して接合するホット
プレス接合法、あるいは、これらの間に直流パルス電流
を流して焼結する放電プラズマ焼結法（ＳＰＳ）の原理
を利用した接合方法を採用することが考えられる。

【０００７】しかし、後者のＳＰＳ技術利用の接合方法
では、接合しようとする部材をグラファイト製の型の中
に入れて、その型の中で接合する必要があるので、接合
作業が煩雑であり、接合部材の形状、寸法に大きな制約
がある等の欠点があり、さらには十分な接合強度が得ら
れないという欠点がある。また、放電プラズマ焼結法の
原理を利用した接合方法としては特開平１１−１５８５
１４号公報に開示されたものがあるが、ここに開示され
ている方法では、接合面を粗面化する必要があり、鏡面
状に仕上げた接合面の接合には利用できず、また、十分
な接合強度が得られないという欠点がある。

【０００８】一方、前者のホットプレス接合方法をバル
ク材の接合に用いた場合には、時間とコストが掛かる一
方、十分な接合強度を得ることが困難であるという欠点
がある。

【０００９】本発明の課題は、このような点に鑑みて、
ハニカム構造体の構成部材をその母材強度に匹敵する接
合強度で接合可能なハニカム構造体の製造方法を提案す
ることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明のハニカム構造体の製造方法は：波形状断
面の板材をその厚さ方向に複数枚重ね合わせて、隣接し
た前記板材の間において、一方の板材の波形の凸部表面
が他方の板材の波形の凹部裏面に当接した状態の積層体
を形成し；この積層体における前記凸部表面および前記
凹部裏面を所定の押し付け力で突き合わせた状態を形成
し；この押し付け状態を保持しながら、前記積層体に、
直流電流および／またはパルス電流を流して、前記積層
体を構成している前記板材が相互に仮接合した仮接合ハ
ニカム構造体を形成し；この仮接合ハニカム構造体を、
所定の雰囲気温度で熱処理することにより前記板材が相
互に接合されたハニカム構造体を形成することを特徴と
している。

【００１１】ここで、波形状断面の板材の間に平板を差
し込んだ状態で積層体を形成し、これを上記の方法によ
って接合してハニカム構造体を製造するようにしてもよ
い。

【００１２】また、本発明のハニカム構造体の製造方法
は：円形断面あるいは多角形断面の筒体を平行な状態で
複数本束ねた筒集合体を形成し；この筒集合体における
隣接する前記筒の外周面が相互に所定の押し付け力で突
き合わされた状態を形成し；この押し付け状態を保持し
ながら、前記筒集合体に、直流電流および／またはパル
ス電流を流して、前記筒集合体を構成している各筒の外
周面が相互に仮接合された仮接合ハニカム構造体を形成
し；この仮接合ハニカム構造体を、所定の雰囲気温度で
熱処理することにより筒体が相互に接合されたハニカム
構造体を形成することを特徴としている。

【００１３】ここで、前記押し付け力を５０メガパスカ
ル以下とすることが望ましいことが確認された。また、
前記熱処理を不活性雰囲気中で行うことが望ましいこと
も確認された。

【００１４】この熱処理の温度は、接合すべき部材の最
も低い融点の８５％以下の温度範囲とすることが望まし
いことが確認された。

【００１５】次に、ハニカム構造体の構成部材としての
板材の典型的な波形断面形状は台形である。

【００１６】また、本発明の製造方法において、板材を
積層した構成の前記積層体を矩形断面の外枠用筒内に配
置した構成の枠入り積層体を形成し、前記積層体を構成
している前記板材を相互に接合すると共に、当該積層体
の両端に積層されている前記板材をそれぞれ前記外枠用
筒の内周面に接合することにより、外枠付きのハニカム
構造体を得ることができる。

【００１７】一方、ハニカム構造体の構成部材としての
筒の典型的な断面形状は円形あるいは正六角形である。

【００１８】また、前記筒集合体を外枠用筒内に配置し
た構成の枠入り筒集合体を形成し、前記筒集合体を構成
している前記筒を相互に接合すると共に、当該筒集合体
の外周部分に位置している筒をそれぞれ前記外枠用筒の
内周面に接合することにより、外枠付きのハニカム構造
体を得ることができる。

【００１９】本発明のハニカム構造体の製造方法によれ
ば、ハニカム構造体の構成部材である波形断面の板材を
その母材強度程度の接合強度で相互に接合できることが
確認された。同様に、ハニカム構造体の構成部材である
筒をその母材強度程度の接合強度で相互に接合できるこ
とが確認された。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して、本発明
を適用したハニカム構造体の製造方法の実施例を説明す
る。

【００２１】（実施例１）図１および図２には、台形断
面の波板を用いてハニカム構造体を製造する方法を示し
てある。まず、図１（ａ）には台形断面の金属製の波板
１を示してある。この波板１をその厚さ方向（図におい
ては上下方向）に多数枚積層して、図１（ｂ）に示すよ
うな積層体２を形成する。この積層体２においては、上
下に隣接している各波板２の凸部表面３に、他方の波板
２の凹部裏面４が当接した状態にしてある。この積層状
態を保持するために、例えば、位置決めピン５を積層方
向に貫通するように積層体２に打ち込む。

【００２２】次に、図２を参照して、積層体２を構成し
ている波板１を相互に接合するために用いる通電接合装
置の例を説明する。

【００２３】この図に示すように、本例の通電接合装置
７は、通電接合機７０と熱処理機８０を備えている。通
電接合機７０は、基台７２の上に絶縁部材を介して公知
の方法で基台７２と電気的に絶縁して固定された下側通
電電極７３と、基台７３の上方に配置され当該基台に公
知の方法で支持された流体圧シリンダ７４と、流体圧シ
リンダ７４のピストンロッド７５の先端に絶縁部材を介
して公知の方法でピストンロッド７５と電気的に絶縁し
て固定された上側通電電極７６とを備えている。

【００２４】流体圧シリンダ７４は被接合材を押圧する
加圧装置として機能する。加圧装置としては流体圧シリ
ンダの代わりに電動モータ、ねじ機構などを用いて上側
通電電極を昇降させるようにしてもよい。上側および下
側の通電電極７３、７６は、電源装置７７に電気的に接
続されており、電源装置７７は、直流のパルス電流を供
給できるようになっている。本例の電源装置７７の供給
電力は、電圧が１００Ｖ以下で、電流が２０００から５
０００Ａの範囲内の大電流電力である。なお、本例では
上側通電電極７６を移動可能としてあるが、逆に下側通
電電極７３を移動可能とすることもでき、また、双方を
移動可能にすることも可能である。

【００２５】次に、熱処理機８０は公知の構造の真空熱
処理炉を備えた構成となっている。なお、通電接合機７
０と熱処理機８０を一体化した装置構成とすることもで
き、また、これらを移動可能な構造とすることもでき
る。勿論、これらを別個に配置してもよい。

【００２６】次に、この構造の通電接合装置７を用い
て、積層体２を構成している波板１を相互に接合する手
順を説明する。

【００２７】まず、通電電極７３、７６の間に積層体２
を挟み、流体圧シリンダ７４を駆動して、ピストンロッ
ド７５により上側通電電極７６を降下させる。この結
果、積層体２は、通電電極７３、７６の間に挟まれて、
所定の押圧力で押し付けられた状態になる。相互の波板
１の接合面である凸部表面３と凹部裏面４間に所定の押
圧力が作用した状態になる。この押圧力は部材の材質に
よっても異なるが５０メガパスカル以下でよい。

【００２８】この結果、各接合面の間が互いに接合され
た状態になる。この接合の正確な原理は必ずしも明確で
はないが、接合面間での放電プラズマの発生、ジュール
熱による熱拡散効果、電場による電解拡散効果などによ
り接合されるものと考えられる。

【００２９】ここで、積層体２に所定の値の直流電流の
みを流しても、また、直流電流およびパルス電流の双方
を同時に流しても、接合面間が互いに接合された状態を
形成できることが確認された。

【００３０】このようにして各接合面が接合された状態
は、接合強度の点からはまだ完全なものではない。そこ
で、この接合状態を仮接合状態と呼び、仮接合状態にあ
る積層体２を仮接合ハニカム構造体と呼ぶ。

【００３１】この仮接合ハニカム構造体を、熱処理機８
０の熱処理炉内で熱処理する。熱処理温度および時間は
部材の材質および大きさによって異なる。熱処理を行う
ことにより、仮接合状態の接合面間の接合が完全なもの
になって完全接合体になる。すなわち、接合面間の接合
強度が部材の材質強度に匹敵する値になったハニカム構
造体が得られる。

【００３２】なお、本例では波板を積層した構成のハニ
カム構造体の製造についてのものであるが、例えば、波
板の間に平板を挟んだ状態の積層体を形成し、これから
ハニカム構造体を製造することもできる。

【００３３】（実施例２）ハニカム構造体の構成部材と
しては波板の代わりに、円筒、あるいは正六角形断面の
筒を用いることができる。図３には、ハニカム構造体の
構成部材として円筒１１を多数本束ねて相互に接合する
ことにより構成されたハニカム構造体１２を示してあ
る。この場合においても、円筒を多数本束ねることによ
り筒集合体を形成し、この筒集合体を図２に示すような
通電接合装置の通電電極間に挟み、所定の押し付け力を
加えた状態で通電することにより、筒相互を強固に接合
することができる。この場合には、円筒相互は点接合状
態となっているので、通電電極間において、円筒が変形
して面接触状態で相互に接した状態を形成して通電を行
うことが望ましい。

【００３４】このような円筒１１を多数束ねた場合のハ
ニカム構造体は、いわゆるハニカム構造体の他に、多数
の円筒１１からなる冷却管として、又は多数の円筒１１
からなる点滴用注射針としても使用が可能となる。

【００３５】また、図４に示すように、外枠用の大径の
筒２１を用意し、この中に、多数本のハニカム構造体構
成部材としての円筒１１を複数本密に挿入した構成の外
枠付き筒集合体２２を形成することもできる。

【００３６】この場合には、例えば、図に示すように、
左右一対の通電電極ローラ３１、３２および上下一対の
通電電極ローラ３３、３４によって、外枠付き筒集合体
２２を押し付ける構成の通電接合装置を用いることがで
きる。各通電電極ローラ３１、３２および３３、３４を
回転させて、外枠付き筒集合体２２を送り出しながら通
電を行うことにより、長い外枠付き集合体２２の接合を
効率良く行うことが可能になる。また、接合の時間を短
縮させるために、複数対の通電電極ローラを並列配置す
るようにしてもよい。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のハニカム
構造体の製造方法では、ハニカム構造体の構成部材であ
る波形断面の板材を積層し、あるいは波形断面の板材と
平板を交互にを積層し、またはハニカム構造体の構成部
材である筒を束ね、板材あるいは筒相互の接合面を所定
の押し付け力で押し付けた状態を形成し、この状態で直
流電流および／またはパルス電流を流して板材相互ある
いは筒相互を仮接合し、しかる後に熱処理を施して、板
材相互あるいは筒相互を本接合するようにしている。

【００３８】本発明のハニカム構造体の製造方法によれ
ば、ハニカム構造体の構成部材をその母材強度程度の十
分な強度で接合することができる。従って、本発明によ
れば、構成部材が強固に接合されたハニカム構造体を得
ることができる。

【００３９】また、本発明の製造方法を用いて製造され
たハニカム構造体は、所定の長さに切断し、あるいは、
切断したものを再接合すると行った後加工を行なうこと
も可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用して製造したハニカム構造体の構
成部材である台形波形形状の波板を示す斜視図、および
当該波板を積層して形成した積層体を示す斜視図であ
る。

【図２】図１の積層体の各波板を相互に接合するための
通電接合装置の例を示す説明図である。

【図３】本発明を適用してハニカム構造体を製造可能な
円筒を束ねた筒集合体を示す斜視図である。

【図４】円筒形状の外枠内に筒集合体が挿入された構成
のハニカム構造体の例、および当該ハニカム構造体を接
合するのに適した通電接合装置の通電電極の例を示す説
明図である。

【符号の説明】

１ 波板 ２ 波板の積層体 ３ 凸部表面 ４ 凹部裏面 ５ 位置決めピン １１ 円筒 １２ 円筒集合体 ２１ 外枠用円筒 ２２ 外枠付き円筒集合体 ３１、３２、３３、３４ 通電電極ローラ ７ 通電接合装置 ７０ 通電接合機 ７３、７６ 通電電極 ８０ 熱処理機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G091 AB01 BA07 BA39 GA07 GA09 GA12 GA13 GB01X GB01Z HA27 HA31

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 波形状断面の板材をその厚さ方向に複数
   枚重ね合わせて、隣接した前記板材の間において、一方
   の板材の波形の凸部表面が他方の板材の波形の凹部裏面
   に当接した状態の積層体を形成し、 この積層体における前記凸部表面および前記凹部裏面を
   所定の押し付け力で突き合わせた状態を形成し、 この押し付け状態を保持しながら、前記積層体に、直流
   電流および／またはパルス電流を流して、前記積層体を
   構成している前記板材が相互に仮接合した仮接合ハニカ
   ム構造体を形成し、 この仮接合ハニカム構造体を、所定の雰囲気温度で熱処
   理することにより各板材が相互に接合されたハニカム構
   造体を形成することを特徴とするハニカム構造体の製造
   方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、 波形状断面の前記板材と平板を交互に重ね合わせて前記
   積層体を形成し、 この積層体における前記板材および前記平板を相互に接
   合することを特徴とするハニカム構造体の製造方法。
3. 【請求項３】 円形断面あるいは多角形断面の筒体を平
   行な状態で複数本束ねた筒集合体を形成し、 この筒集合体における隣接する前記筒の外周面が相互に
   所定の押し付け力で突き合わされた状態を形成し、 この押し付け状態を保持しながら、前記筒集合体に、直
   流電流および／またはパルス電流を流して、前記筒集合
   体を構成している各筒の外周面が相互に仮接合された仮
   接合ハニカム構造体を形成し、 この仮接合ハニカム構造体を、所定の雰囲気温度で熱処
   理することにより各筒体が相互に接合されたハニカム構
   造体を形成することを特徴とするハニカム構造体の製造
   方法。
4. 【請求項４】 請求項１、２または３において、 前記押し付け力を５０メガパスカル以下とすることを特
   徴とするハニカム構造体の製造方法。
5. 【請求項５】 請求項１、２または３において、 前記熱処理を不活性雰囲気中で行うことを特徴とするハ
   ニカム構造体の製造方法。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５のうちのいずれかの項
   において、 前記熱処理の温度を接合すべき部材の最も低い融点の８
   ５％以下の温度範囲とすることを特徴とするハニカム構
   造体の製造方法。
7. 【請求項７】 請求項１または２において、 前記板材は台形状の波形断面であることを特徴とするハ
   ニカム構造体の製造方法。
8. 【請求項８】 請求項１または２において、 前記積層体を矩形断面の外枠用筒内に配置した構成の枠
   入り積層体を形成し、 前記積層体を構成している前記板材を相互に接合する際
   に、当該積層体の両端に積層されている前記板材をそれ
   ぞれ前記外枠用筒の内周面に接合することを特徴とする
   ハニカム構造体の製造方法。
9. 【請求項９】 請求項３において、 前記筒は、円筒あるいは正六角形断面の筒であることを
   特徴とするハニカム構造体の製造方法。
10. 【請求項１０】 請求項３において、 前記筒集合体を外枠用筒内に配置した構成の枠入り筒集
    合体を形成し、 前記筒集合体を構成している前記筒を相互に接合する際
    に、当該筒集合体の外周部分に位置している筒体をそれ
    ぞれ前記外枠用筒の内周面に接合することを特徴とする
    ハニカム構造体の製造方法。