JP3869555B2 - 水処理用メタルハニカム構造体 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は水処理のろ過フィルター、またはろ材支持板として利用する金属箔によるメタルハニカム構造体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
出願人は先に平板状金属箔（以下、平箔と呼ぶ）と折板状金属箔（以下、波箔と呼ぶ）を積層して形成されたメタルハニカム構造体を水処理用のろ過フィルターや、ろ材の支持板として用いる発明を特願平１０−５４２１９、特願平１０−５４２２０で特許出願している。
このメタルハニカムは、もともと自動車の排ガス浄化用として用いられていたものであるため、過酷な条件の下での使用に耐えうるように、耐熱性、耐クリープ強度に重点を置いた構造とする必要がある。従って、メタルハニカムの構成部材は図１０、図１１に示すように平箔１と波箔２の接触部は溶接、接着等によって一体構造とされている。
メタルハニカム構造体の製作手段としては、厚さ３０〜１００μｍ程度、幅１０〜２００ｍｍ程度の平箔と波箔とを積層または積層巻回してハニカム体を成形し、金属製の外筒あるいは外枠内に組込んで、周辺から箔を拘束した後、高温、高真空環境を実現する加熱真空炉に入れ、非酸化雰囲気で加熱処理を行い、両箔、および箔と外筒、外枠との接触部を図１０に示すように拡散接合１２したり、あるいは、両箔、および箔と外筒、外枠との接触部を図１１に示すようにろう付け接合１３を行うことによって一体化構造としていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記のメタルハニカム構造体の製作手段において、拡散接合の場合は特殊な高温真空加熱炉が必要となり、また水処理用に用いるような大型ハニカムを製作するには高温真空加熱炉が大型となるため炉内の真空度および温度の制御が難しくなり、品質管理上の課題もあった。
ろう付け接合の場合においても加熱炉での処理が必要であり、製作に困難を伴うことや、多大な労力を費やさなければならないという課題があった。
本発明で用いるメタルハニカム構造体は、水処理用に使用するため前述のような使用環境とは異なりそれほど大きな強度は必要としない。本発明は、水処理用としての必要な性能・強度を確保し、かつ簡易な製作方法により従来に比べ製作コストの低減を図ったメタルハニカム構造体を提供することを目的としたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る水処理用メタルハニカム構造体は上記の目的を達成するため、以下の構成とした。
請求項１に係る発明は、平箔１と波箔２を交互に非接合で密接して積層したメタルハニカム体１０の外周端部を、前記平箔１と波箔２同士が離反しないように拘束部材３，４で囲んだ水処理用メタルハニカム構造体である。
なお、積層中間の平箔１と波箔２の間の、１または複数箇所に積層方向と直角方向に中間拘束部材５を配置してハニカム構造体の拘束力を高めることができる。
また、請求項３に係わる発明は、平箔１と波箔２を交互に非接合で密接して積層したメタルハニカム体１０の積層中間の平箔１と波箔２を、１または複数箇所スポット溶接６で接合して拘束し、外周端部を前記平箔１と波箔２同士が離反しないように拘束部材３，４で囲んだ水処理用メタルハニカム構造体である。
【０００５】
本発明が対象とする水処理用メタルハニカム構造体は、次のような特徴がある。
平箔１と波箔２同士の接触部に作用する外力は、箔の自重や水処理時の流体抵抗のみでありそれほど大きなものではない。したがって本発明においてはハニカム製作の作業が困難で、コストの増大要因である平箔１と波箔２の接合を省略し、交互に積層するのみとして単純化を図った。そして平箔１と波箔２の接触部は、密接させた状態で積層したメタルハニカム体１０の外周端部を拘束部材３，４で囲んで拘束して積層した平箔１と波箔２の離反、変形を防止してメタルハニカム体１０の形状を保持した。
平箔１と波箔２の接触部は、箔同士の密接による摩擦力および、周辺からの拘束によってメタルハニカム体１０の形状を維持できるが、積層幅が厚くなると両箔１，２の弾性変形で密接力が弱まったりすることがあり、また前記の作用外力の大きさが比較的大きい場合がある。このような場合はさらに箔どうしの密着力を高めるため例えば、板厚が厚い金属板等の剛性の高い金属板を中間拘束部材５として積層中間の平箔１と波箔２の間に、１または複数箇所に積層方向と直角方向に配置してメタルハニカム体１０の拘束力を高めることにした。
なお、メタルハニカム体１０の拘束力を高める手段としては、中間拘束部材５の替わりに積層中間の平箔１と波箔２を、１または複数箇所スポット溶接６で接合するようにしても同様の効果が得られる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の水処理フィルター用メタルハニカム構造体の矩形型における実施形態について説明する。
図１は、本発明に係わる矩形型メタルハニカム構造体の斜視図、図２はその平面図である、図３は図２のＡ−Ａ断面である、図４は、メタルハニカム体１０の平面形状を拡大したもので、平箔１と波箔２を交互に密接させて積層されている、波箔２の折曲り点と、平箔１の接触部は溶接や接着などで接合されておらず、非接合状態で密接している。
【０００７】
本発明のメタルハニカム構造体は、前述のように構成されたメタルハニカム体１０の外周を拘束部材３，４で囲んだものである。拘束部材３，４は、メタルハニカム体１０の長手方向の両端を断面コの字形の枠材３を用い、これを積層方向両端の長方形板状の枠材４と溶接等で固定している。また、平箔１と波箔２の積層中間には平板状の金属板からなる中間拘束部材５が配置され端部が枠材３に固定され補強されている。
【０００８】
図５は、本発明のメタルハニカム構造体を製作する過程を示す説明図（平面図）である。メタルハニカム体１０は積層方向の一端を解放した状態の拘束部材３，４内に平箔１と波箔２を交互に差し入れて押し付けながら積層する。これを繰返しながら平箔１と波箔２を順に並べていくことによって、メタルハニカム体１０を形成し、最終端部に拘束部材の外枠４を取り付けてメタルハニカム構造体を完成する。
【０００９】
図２に示す実施形態では中間拘束部材５を積層中間に２ヶ所設けている。中間拘束部材５は平箔１と波箔２を積層していく途中に挟み込んで、コの字形（溝形鋼）の枠材３に固定する。または、中間拘束部材５の替わりに平箔１と波箔２を図６に示すように、スポット溶接６で接合固定して拘束することもできる。平箔１と波箔２を積層した始端と終端に設けた拘束部材の外枠４は、積層直交方向の端部の拘束部材である断面コの字形枠材（溝形鋼）３と溶接等で接合し一体化構造としている。
【００１０】
（実施例）
本発明に係るメタルハニカム構造体は、水処理用のフイルターや、ろ材支持板として用いる。メタルハニカム構造体のサイズは可搬性を考慮して決め、単体としては図１に示す矩形平面の幅Ｗおよび長さＬを５００〜１０００ｍｍ程度とする。厚さＨ（水流方向の長さ）は箔の自重や、水流抵抗の外力によるメタルハニカム体１０の変形（撓み）が生じないサイズとする。平箔１と波箔２にステンレス箔を用いた場合、厚さは１０〜１００ｍｍ程度になる。平箔１と波箔２の厚さｔは通常３０〜１００μｍとし、メタルハニカムの開孔率（開孔面積／全断面積）は圧力損失が増大しないよう、８０％以上にするのが望ましい。
【００１１】
波箔２は通常、図４に示すような正弦波形状のものとするがその他、四角形、台形形状としてもよい。平箔１と波箔２の材質はいずれもステンレス等の耐食性の高い金属とする。
本発明に係るメタルハニカム構造体を水処理用のフィルターとして用いる場合、図４に示すように波箔２のピッチ（折り返す間隔λ）、および積層間隔ｄは８００〜１６００μｍ、の範囲にするのが好ましい。これは箔を波状に形成する製造上の制限およびフィルターにより除去すべき夾雑物の大きさから定まる範囲である。
【００１２】
以上述べた実施例では、平箔１と波箔２の積層直角方向の端部を拘束する拘束部材としてコの字型部材３（溝形鋼）を例に示したが、これをＬ字型、Ｕ字型に形成しても良い。またメタルハニカム構造体の形状は、矩形を例に示したが、図７に示すように丸型として底部支持材７を取り付けたメタルハニカムフィルターとしても良い。丸型フィルターの場合は、平箔１と波箔２を円形に巻きながら積層してメタルハニカム体１０を形成する。この場合も平箔１と波箔２は非接合で密接する。
【００１３】
図８（ａ）は、複数のメタルハニカム構造体ユニット１０ａを繋ぎ合わせて大きなメタルハニカム構造とした例で、図８（ｂ）は図８（ａ）の（イ）部の拡大斜視図である。図８（ｂ）に示すように、各メタルハニカム構造体ユニット１０は、端部の拘束部材３，４を接合片１１で繋いで大型とする。
図９は浄水処理におけるろ過池でのろ材支持体として、本発明のメタルハニカム構造体を適用した例を示す。ろ材９の下に敷いたメタルハニカム構造体は大きな開口率でしかも均一な配列でろ材９を支持するため圧損が小さく、ろ材９の荷重を均等に支持できる。メタルハニカム構造体をろ材支持に用いる場合は、開孔面積は大きくしてもよい。
【００１４】
【発明の効果】
本発明の水処理用メタルハニカム構造体は、メタルハニカムを構成する平箔と波箔を交互に非接合で密接して積層し、その外周端部を前記平箔と波箔同士が離反しないように拘束部材で囲んだ構造としているため、水処理用としての性能・強度を確保し、かつ従来のような特殊な高温真空加熱炉を用いた拡散接合等の接合作業や困難なろう付け作業が不要となるため、製作コストの低減、作業の簡易化を図ることができ生産性の向上の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のメタルハニカム構造体の斜視図である。
【図２】本発明のメタルハニカム構造体の平面図である。
【図３】本発明のメタルハニカム構造体の断面で、図２のＡ−Ａにおける断面図である。
【図４】本発明の平箔と波箔との形状の例を示す図である。
【図５】本発明のメタルハニカム構造体の製作過程を示す図である。
【図６】本発明のメタルハニカム構造体における、箔同士をスポット溶接した実施例図である。
【図７】本発明のメタルハニカム構造体の実施例で、図（ａ）は丸型形状のものを示す平面図、図（ｂ）は図（ａ）のＢーＢ断面図である。
【図８】図（ａ）は本発明の実施例で、ろ過フィルターとして使用した場合を示す図、図（ｂ）は同図（ａ）の（イ）部の拡大図である。
【図９】本発明の実施例で、ろ材支持材として利用した場合を示す図である。
【図１０】従来のメタルハニカム構造体製作における、箔同士の接合構造の例を示す図である。
【図１１】従来のメタルハニカム構造体製作における、箔同士の接合構造の例を示す図である。
【符号の説明】
１ 平板状金属箔（平箔）
２ 折板状金属箔（波箔）
３ 拘束部材（コの字形枠材）
４ 外枠
５ 中間拘束部材
６ スポット溶接部
７ 底部支持材
９ ろ材
１０ メタルハニカム体
１０ａ メタルハニカム構造体ユニット
１１ 接合片
１２ 拡散接合部
１３ ろう付け接合部

Claims (3)

1. 平板状金属箔と折板状金属箔を交互に非接合で密接して積層したメタルハニカム体の外周端部を、前記平板状金属箔と折板状金属箔同士が離反しないように拘束部材で囲んだことを特徴とする水処理用メタルハニカム構造体。
2. 積層中間の平板状金属箔と折板状金属箔の間の、１または複数箇所に積層方向と直角方向に中間拘束部材を配置したことを特徴とする請求項１記載の水処理用メタルハニカム構造体。
3. 平板状金属箔と折板状金属箔を交互に非接合で密接して積層したメタルハニカム体の積層中間の平板状金属箔と折板状金属箔を、１または複数箇所スポット溶接で接合して拘束し、外周端部を前記平板状金属箔と折板状金属箔同士が離反しないように拘束部材で囲んだことを特徴とする水処理用メタルハニカム構造体。

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