JP6555876B2 - 複合部品 - Google Patents

Description

本発明は、複合部品に関する。

従来、容器の内部にハニカム体を収容する際の固定方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１の触媒保持体（ハニカム体）は、円筒形状のハニカム体の側面ほぼ全体に無機繊維（結晶質アルミナ繊維）からなるマットを巻き付け、さらに外側に有機シートを巻き付けて、金属製パイプ（容器）の内部に圧入することにより触媒保持体を収納する。このとき、無機繊維マットの圧入前の嵩密度および圧入後の嵩密度を所定の範囲に限定している。

すなわち、上記マットの圧入後の嵩密度を、圧入前の嵩密度よりも大きくなるように、金属製パイプに圧入することにより、ハニカム体と上記マットとの間で生じる摩擦力と、上記マットと金属製パイプとの間で生じる摩擦力によって、ハニカム体を金属製パイプ内部に固定している。
この技術は、触媒保持体の他、ディーゼルエンジンの排ガスを浄化するフィルタ（ＤＰＦ）を金属製パイプ内部に固定する技術として、広く知られている。

特開２００４−９８０５９号公報

しかし、従来技術では、排ガス浄化触媒担体、排ガス浄化フィルタの形状に合わせて金属製パイプ内部に保持、固定することができるが、高い密閉性が求められる部位、例えば熱交換器等の異なる２つの気体もしくは気体−液体が隣り合って流れるもの等には、繊維間に連通する空隙が存在するため、使用できない。

本発明では、前記課題を鑑み、ハニカム体を固定するとともに封止することができる複合部品を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の複合部品は、一対の開口面と側壁とを有するハニカム体と、上記ハニカム体を包囲するケーシングと、上記ハニカム体と上記ケーシングとを接合するための接合部とを備えた複合部品であって、上記接合部は、上記ハニカム体の上記側壁の周回に備えられた鍔部と、上記ケーシングの内面に上記鍔部の上記開口面側の端面に対向するように備えられた係止部と、上記鍔部と上記係止部に挟まれたロウ材層とからなることを特徴とする。

上記複合部品によれば、上記接合部は、上記ハニカム体の前記側壁の周回に備えられた鍔部と、上記ケーシングの内面に上記鍔部の上記開口面側の端面に対向するように備えられた係止部と、上記鍔部と上記係止部に挟まれたロウ材層とからなり、上記した構成の上記複合部品を作製する際には、上記ケーシングに設けられた係止部で半溶融状態のロウ材層を押えるように圧力を加えて接合することにより、ロウ材の流出を防止することができ、ロウ材の流出による隙間の発生を防止することができる。また、係止部を押し付けるようにして接合することにより、しっかりと接合することができるので、係止部と鍔部との間に接合不良による隙間等が発生しにくい。その結果、上記鍔部と上記係止部の接合力を充分に高く保つことができ、ケーシング内を流通する流体が接合部から漏れるのを防止することができる。さらに、上記ハニカム体の開口面へ流体が流入出する際、流体が上記係止部や上記鍔部に衝突するが、直接ロウ材層に衝突しないため、ロウ材層の信頼性が向上する。また、流体の衝突の際、ロウ材層はクッション材の役割を果たし、鍔部や係止部の破損を軽減することができる。
なお、一対の開口面とは、所定の長さを有する四角柱形状等の柱形状のハニカム体の長さ方向（長手方向）の両端部に形成された端面をいう。

本発明の複合部品では、上記鍔部は、セラミック多孔質体と上記セラミック多孔質体の気孔に含浸させる含浸体とからなり、上記含浸体はさらに上記ハニカム体の上記側壁に到達し、上記鍔部と上記ハニカム体とを接合していることが望ましい。

上記複合部品では、上記鍔部を含浸する含浸体が上記ハニカム体の上記側壁に到達して上記鍔部と上記ハニカム体とを接合しており、このような構成の鍔部を形成することにより、ハニカム体そのものを加工することなく鍔部を形成することができ、鍔部は緻密な部材となり、上記鍔部と上記ハニカム体との間に隙間が発生して、ケーシング内を流通する流体が接合部から漏れるのを容易に防止することができる。

本発明の複合部品では、上記セラミック多孔質体は、ＳｉＣ繊維の成形体又は気孔を有するセラミック焼成体であることが望ましい。
上記複合部品では、ＳｉＣ繊維の成形体又は気孔を有するセラミック焼成体は、耐熱性を有しているので、接合部の形成（ロウ付）時や複合部品の使用時に、熱等に起因して損傷するおそれがなく、安定して使用することができる。
上記セラミック多孔体の構成材料としてＳｉＣ繊維を用いると、目的の形状を容易に得ることができるので、所望の形状の鍔部を得ることが可能となる。具体的には、ＳｉＣ繊維の長繊維を上記ハニカム体に巻き付けることも可能であり、長繊維を巻き付けながら形状を調節することで、容易に鍔部を形成することが可能となる。一方、気孔を有するセラミック焼成体を用いると、次のような利点がある。気孔を有するセラミック焼成体は、プレス成形、後加工など目的の形状を得ることが容易である上に、ハニカム体への接合と、気孔の封止を、含浸体の含浸によって同時に行うことができる。含浸は、金属、シリコンなどを気孔を有するセラミック焼成体に接触させ、加熱溶融することで行うことができる。

本発明の複合部品では、上記含浸体は、上記ロウ材層を構成するロウ材よりも融点の高い金属又はシリコンであることが望ましい。
上記複合部品では、上記含浸体は、上記ロウ材層を構成するロウ材よりも融点の高い金属又はシリコンであるので、ロウ付けの際に鍔部が動くことはなく、圧力を加えながら容易に接合部を形成することができる。

本発明の複合部品では、上記係止部は、上記ケーシングを屈曲させることにより形成された段差からなることが望ましい。
上記複合部品では、上記段差を利用した係止部と上記鍔部の側面とを対向させ、その間にロウ材を介在させ、上記段差をロウ材に押し付けることにより、上記ケーシングに係止部を溶接等により設けることなく、容易に本発明の複合体を作製することができる。また、上記ハニカム体の開口面へ流体が流入出する際、接合部の付近に到達する流体は、ケーシングが屈曲して流路が絞られるので流体の速度が緩和し、接合部に加わる流体からの衝撃を軽減することが可能となる。
上記段差は機械的な力でロウ付け直前に形成することも可能であり、ロウ付けの予備加熱時に上記段差を形成することでケーシングが室温よりも軟化するので加工精度が向上する。

本発明の複合部品では、上記係止部は、上記ケーシング部に溶接されたリブ状構造体からなることが望ましい。
上記複合部品では、上記リブ状構造体の上記ケーシング内面と隣接する側面と上記鍔部と側面とを対向させ、その間にロウ材を介在させ、上記突起をロウ材に押し付けることにより、容易に本発明の複合体を作製することができる。また、リブ状構造体にすることで、係止部はロウ材層と平面でしっかりと接合することでき、ケーシングとハニカム体の間に生じる熱膨張差による応力を、ロウ材層が平面でしっかり緩和することができる。
なお、溶接とロウ付けの順序は、どちらから行ってもよく、ケーシングの取り付け性や寸法ばらつきを考慮すると、ロウ付けを行った後に溶接を行うことが好ましい。

本発明の複合部品では、上記係止部は、上記ケーシング部の端部の一部が内側に曲げられることにより形成されていることが望ましい。
上記複合部品では、上記ケーシングの端部の一部が内側に曲げられることにより形成された係止部と上記鍔部の側面とを対向させ、その間にロウ材を介在させ、上記突起をロウ材に押し付けることにより、上記ケーシングに係止部を溶接等により設けることなく、容易に本発明の複合体を作製することができる。また、端部に係止部を利用することで、係止部はロウ材層と平面でしっかりと接合することでき、ケーシングとハニカム体の間に生じる熱膨張差による応力を、ロウ材層が平面でしっかり緩和することができる。

本発明の複合部品では、上記鍔部の上記端面は、上記ハニカム体に沿って周回する溝を有し、上記係止部は、上記ハニカム体に沿って周回し上記溝に挿入が可能な凸部を有し、上記鍔部の上記溝に上記係止部の上記凸部が挿入されるとともに、上記溝と上記凸部との間に上記ロウ材層が介在していることが望ましい。
上記鍔部の上記溝に上記係止部の上記凸部が挿入されるとともに、上記溝と上記凸部との間に上記ロウ材層が介在しているので、上記鍔部と上記係止部との接合が強くなるとともに、ケーシング内を流通する流体が接合部から漏れるのを、確実に防止することができる。また、上記係止部の上記凸部の周囲にロウ材層で囲まれているため、ケーシングやハニカム体の熱膨張差によって発生する接合部への応力に対して、応力方向を問わずにロウ材層が応力を緩和でき、接合部の信頼性を向上させることができる。

本発明の複合部品では、上記接合部を複数有し、上記ケーシングと上記接合部と上記ハニカム体の側壁とに囲まれ、上記開口面に面する開口面側空間と隔離された側壁側空間を有することが望ましい。
上記複合部品では、上記開口面に面する開口面側空間と隔離された側壁側空間を有するので、この空間を利用し、熱交換、物質交換（フィルター）を行う複合部品とすることができる。

本発明の複合部品では、上記側壁側空間に面するハニカム体の側壁には開口を有することが望ましい。
上記複合部品では、上記開口面に面する開口面側空間と隔離された側壁側空間を有し、かつ、ハニカム体の側壁に開口を有するので、この空間及び開口を利用し、熱交換、物質交換（フィルター）を行う複合部品とすることができる。

本発明の複合部品では、上記ハニカム体を構成するセルは、側壁に備えられた開口により上記側壁側空間とつながる第１のセルと、上記開口面側空間とつながる第２のセルと、により構成され、上記第１のセルおよび上記第２のセルは、セル間を隔てるセル隔壁により隔離されていることが望ましい。
上記複合部品では、上記第１のセルおよび上記第２のセルは、セル間を隔てるセル隔壁により隔離されているので、上記複合部品の上記側壁側空間と上記開口面側空間との間で、熱交換、物質交換（フィルター）を行うことができる。

本発明の複合部品では、上記側壁側空間に面するハニカム体の対向する２つの側壁にはそれぞれ開口が設けられ、上記ケーシングには、上記２つ側壁に設けられた開口に流体を導入するための流体導入通路と、上記流体を排出するための流体排出通路と、が設けられていることが望ましい。

上記複合部品では、上記ケーシングには、上記２つ側壁に設けられた開口に流体を導入するための流体導入通路と、上記流体を排出するための流体排出通路が設けられているので、流体を流通させる際、スムーズに流通させることができ、熱交換等を行うことができる。

上記複合部品では、上記流体導入通路と上記流体排出通路との間にさらに上記接合部を有することが望ましい。

上記複合部品では、上記流体導入通路と上記流体排出通路との間にさらに上記接合部を有するので、導入する流体と、排出する流体の上記側壁側空間での混合を防止することができる。

図１は、本発明のハニカム体を模式的に示す斜視図である。 図２（ａ）は、本発明の複合部品を模式的に示す断面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す複合部品の接合部付近を拡大した拡大断面図である。 図３は、本発明の複合部品の別の一例（第二の例）を模式的に示した断面図である。 本発明の複合部品のさらに別の一例（第三の例）を模式的に示す断面図である。 図５は、本発明の複合部品のさらに別の一例（第四の例）を模式的に示す断面図である。 図６は、本発明の複合部品のさらに別の一例（第五の例）を模式的に示した断面図である。 図７（ａ）は、本発明の複合部品を構成するハニカム体を模式的に示す斜視図であり、図７（ｂ）は、上記ハニカム体を含む本発明の複合部品のさらに別の一例（第六例）を模式的に示す断面図である。 図８は、本発明とは異なる複合部品の一例を示す断面図である。

［発明の詳細な説明］
本発明の複合部品は、一対の開口面と側壁とを有するハニカム体と、上記ハニカム体を包囲するケーシングと、上記ハニカム体と上記ケーシングとを接合するための接合部とを備えた複合部品であって、上記接合部は、上記ハニカム体の前記側壁の周回に備えられた鍔部と、上記ケーシングの内面に上記鍔部の上記開口面側の端面に対向するように備えられた係止部と、上記鍔部と上記係止部に挟まれたロウ材層とからなることを特徴とする。

本発明の複合部品の一例（第一の例）について説明する。
本発明の複合部品を構成するハニカム体は、一対の開口面と側壁とを有する。
図１は、本発明のハニカム体を模式的に示す斜視図である。
図１に示すように、本発明のハニカム体１０は、四角柱状のセラミック焼成体であり、ハニカム体１０の長手方向Ｘに併設された流体の流路となる多数のセル１１と、セル１１を区画形成するセル隔壁１２とを備えている。ハニカム体１０は、セル１１が開口している開口面１５ａ、１５ｂを備えるとともに、開口面以外の側面である側壁１６とを備えている。なお、ここでは、ハニカム体１０は、四角柱形状であるが、円柱形状や四角柱以外の多角柱形状であってもよい。
ハニカム体に形成されているセルの態様は、図１に示す態様に限定されるものではなく、図７に示すような長手方向に貫通するセルと上下方向に貫通するセルの両方のセルを備えるものであってもよい。

ハニカム体１０の材料は、特に限定されるものではないが、例えば、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化チタン等の窒化物セラミック、炭化ジルコニウム、炭化チタン、炭化タンタル、炭化タングステン等の炭化物セラミック、アルミナ、ジルコニア、コージェライト、ムライト、チタン酸アルミニウム等の酸化物セラミックが挙げられる。

ハニカム体１０の側壁１６の周回に鍔部１８が設けられている。鍔部１８は、ハニカム体１０の長手方向Ｘに平行に切断すると矩形となる形状であり、全周に渡って設けられている。図１に示すハニカム体１０では、鍔部１８は、１つであるが、開口面１５ａ、１５ｂに近い領域の２個所に設けられていてもよい。鍔部１８が２個所に設けられた具体例は、後で示す。
鍔部１８の幅ｄ１は、例えば、１〜１０ｍｍ程度であり、鍔部１８の高さｈ１は、例えば３〜１５ｍｍ程度である。幅ｄ１が１〜１０ｍｍ程度であると、ロウ付けの際に加える荷重で鍔部１８が破断、欠損が生じず、鍔部１８からの流体の漏れを防ぐことができる。そして、ロウ付けの際の予備加熱も短くすむため、加工時間を短くできる。また、高さｈ１が３〜１５ｍｍ程度であれば、係止部２４の寸法誤差によってハニカム体１０を傷付ける可能性が小さくなり、さらにロウ付けの際に加える力で発生するモーメント力による破断を抑制することができる。

鍔部１８は、セラミック多孔質体と上記セラミック多孔質体の気孔に含浸させた含浸体とからなり、上記含浸体はさらにハニカム体１０の側壁１６に到達し、鍔部１８とハニカム体１０とを接合している。
セラミック多孔質体を構成するセラミックとしては、上述したハニカム体１０の材料と同じ材料が挙げられる。同じ材料にすることで、材料による熱膨張差を小さくすることができるので、熱ひずみを抑制し、破断や欠損を防ぐことができる。これらの材料の中では、耐熱性、熱伝導性に優れるＳｉＣが好ましい。
セラミック多孔質体の具体例としては、例えば、ＳｉＣの繊維状集合体を成形したものや、気孔率が３５〜６５％の多孔質のＳｉＣ焼成体等が挙げられる。
上記したセラミック多孔質体にＳｉを溶融含浸させて鍔部１８とする。その際、上記したセラミック多孔質体にＳｉを溶融含浸させた後、ハニカム体の側壁の周回に、含浸体であるＳｉを溶融含浸させたセラミック多孔質体を設け、鍔部１８としてもよいが、ハニカム体の側壁の周回にセラミック多孔質体を設け、その後、含浸体であるＳｉを溶融含浸させてもよい。

ＳｉＣの繊維状集合体を成形したものやＳｉＣ多孔質体にＳｉを含浸させて鍔部１８としたものを用いる場合、高い耐熱性、耐食性を維持したまま熱伝導性を高めることができ、発生する熱応力を低減することができる。またシリコンは、金属的な性質を持っているので、ロウ材層との接合力も強くすることができると考えられる。このため係止部と接合すると強い接合力を得られると考えられる。さらに、ロウ付けの際にロウ材の鍔部１８への必要以上の侵入を防ぐことができる。ロウ付けで溶融したロウ材が必要以上に鍔部１８に吸収されにくいので、充分な厚さのロウ材層を形成することができ、鍔部１８と係止部２４との間に強い結合力を得ることができる。このため、接合部１９は、耐熱性、耐蝕性及び高い接合強度を発揮することができると考えられる。

含浸体としては、上記したＳｉのほか、ロウ材層を構成するロウ材よりも融点の高い金属であれば、特に限定されるものではなく、例えば、アルミニウム、マグネシウム、銅等の金属合金等が挙げられる。

ハニカム体１０の側壁１６の周回にセラミック多孔質体を設け、その後、含浸体であるＳｉを溶融含浸させて鍔部１８とする際には、溶融Ｓｉはハニカム体１０の側壁１６にも到達し、鍔部１８とハニカム体１０の側壁１６とを接合する。
ハニカム体１０の側壁１６の周回に、鍔部１８として、含浸体であるＳｉを溶融含浸させたセラミック多孔質体を設けた場合には、Ｓｉからなる含浸体を含むセラミック多孔質体（鍔部１８）を加熱し、溶融Ｓｉをハニカム体１０の側壁１６に到達させ、鍔部１８とハニカム体１０の側壁１６とを接合する。
接合をしっかりと行うため、鍔部１８を設ける領域に該当するハニカム体１０の側壁１６に、予めＳｉを溶融含浸させておいてもよい。

次に、ハニカム体１０を包囲するケーシングについて説明する。
図２（ａ）は、本発明の複合部品を模式的に示す断面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す複合部品の接合部付近を拡大した拡大断面図である。
図２（ａ）に示すように、ケーシング２１は、ハニカム体１０を収容する金属製容器の一部であり、ハニカム体１０の長手方向に垂直な断面は、ハニカム体１０より一回り大きい略四角形の筒形状である。ケーシング２１の形状は、略四角形の筒形状に限られるものではなく、ハニカム体１０の形状に合わせ、ハニカム体１０の長手方向に垂直な断面が円筒形状や多角形からなる筒形状であってもよい。ケーシング２１を構成する金属製の材料としては、ステンレスが好ましい。
ステンレスは、金属の中でも耐蝕性、耐熱性を備えた素材であるので、ハニカム体１０と組み合わせることにより、様々な用途で利用することができる。また、ステンレスは、金属の中でも、融点が高く、硫化水素や硝酸などの耐薬品性が高いため、ロウ付けの際に受ける金属体へのダメージが小さくすみ、信頼性が高い。

ケーシング２１の一方の端部には、ケーシング２１に流体を供給する流入路（図示せず）が、漏斗状の接続部２２を介して接続されている。また、ケーシング２１の他方の端部には、ケーシング２１から流体を排出する流出路（図示せず）が、漏斗状の接続部２３を介して接続されている。

ケーシング２１の内面には、ハニカム体１０に設けられた鍔部１８と接合するための係止部２４が設けられている。係止部の設け方に関し、図２に示したような完成した複合部品２０を例にとって説明していくこととする。
図２に示した複合部品２０では、係止部２４は、リブ状構造体をケーシング２１の内周に溶接したものであり、係止部２４のハニカム体１０の長手方向に平行な断面は矩形となっている。係止部２４の材料は、金属であり、ケーシング２１の場合と同様、ステンレスが好ましい。係止部の幅は、鍔部１８の高さｈ１と同じ程度が好ましい。なお、係止部２４とセラミック体１０とは接していなことがのぞましい。接していないことで、各部の熱膨張差によって係止部２４がセラミック体１０を傷付けることがなく、信頼性の高い複合部品となる。
係止部２４は、ケーシング２１の内面に鍔部１８の開口面側の端面１８ａに対向するように設けられ、ロウ材層２６は、鍔部１８と係止部２４とに挟まれている。

次に、鍔部１８と係止部２４とロウ材層２６とからなる接合部１９について説明する。
接合部１９を構成するロウ材層の材料は、特に限定されるものではないが、例えば、一般的に市販されている金属ロウ材や、Ａｇ−Ｃｕ−Ｓｎ−Ｔｉ系等のＴｉ系ロウ材、Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ−Ａｇ系のロウ材等の活性金属ロウ材等が挙げられる。上記金属ロウ材のなかでは、特にＴｉ系ロウ材が好ましい。
Ｔｉ系ロウ材は、セラミック多孔質体からなる鍔部１８の表面を活性化させ、鍔部１８との接合界面に鍔部１８の材料特有の反応物が生成されるため、鍔部１８に対する接合能力を有する。例えば、鍔部１８を構成するセラミック多孔質体が窒化物ではＴｉＮ、セラミック多孔質体が酸化物ではＴｉＯ_２、セラミック多孔質体が炭化物ではＴｉＣがセラミック多孔質体との接合界面に生成される。このため、セラミック多孔質体からなる鍔部１８と係止部２４とを接合する部分に適用することにより、接合部１９の接合強度を高めることができる。

このような構成の複合部品２０を作製する際には、ケーシング２１の内部にハニカム体１０を挿入した後、ケーシング２１に設けられた係止部２４とハニカム体１０に設けられた鍔部１８を所定の距離を隔てて対向させる。その際、係止部２４の鍔部１８と対向する側面２４ａ、及び、鍔部１８の係止部２４と対向する端面１８ａのうちの少なくとも一方の面にロウ材を付着させておく。
この後、ロウ材を溶融させ、係止部２４で半溶融状態のロウ材層を押えるように圧力を加え、冷却することにより接合部１９を形成することができる。このように係止部２４でロウ材層を押える圧力を加えて接合するため、ロウ材の流出を防止することができ、ロウ材の流出による隙間の発生を防止することができる。また、係止部２４を押し付けるようにして接合することにより、しっかりと鍔部１８と係止部２４とをロウ材層２６により接合することができるので、鍔部１８と係止部２４との間に接合不良による隙間等が発生しにくい。その結果、鍔部１８と係止部２４の接合力を充分に高く保つことができ、ケーシング２１内を流通する流体が接合部１９から漏れるのを防止することができる。

図８は、本発明とは異なる複合部品の一例を示す断面図である。
図８に示す複合部品では、ケーシング１２１の内面にハニカム体１００の長手方向に平行な断面が横長矩形の突起部１２４を形成し、ハニカム体１００の側壁１０６の周回に、突起部１２４と同様の形状の鍔部１０８を形成する。そして、突起部１２４の下面１２４ｂと鍔部１０８の上面１０８ｂとをロウ材層１２６を介して接合させ、接合部１２９を形成する。この場合、突起部１２４の下面１２４ｂと鍔部１０８の上面１０８ｂとの距離は、ケーシング１２１、突起部１２４、ハニカム体１００及び鍔部１０８の寸法により決まってしまう。従って、突起部１２４の下面１２４ｂと鍔部１０８の上面１０８ｂとの距離を一定にするためには、ケーシング１２１、突起部１２４、ハニカム体１００及び鍔部の寸法を厳密に設定する必要があり、その寸法が少しでも狂い、間が開きすぎると、突起部１０４と鍔部１０８との接合がうまくいかないという問題がある。また、このような構成では、筒状に形成されているケーシングにおいて、突起部１２４をロウ材層に押し付けることができない個所が生じ、ロウ材を溶融させた際、ロウ材がハニカム体１００の側壁１０６に流れ、開口面に到達すると、セルを塞いでしまうという問題が発生するが、本発明の複合部品の場合には、上記したような問題点は発生しない。

図３は、本発明の複合部品の別の一例（第二の例）を模式的に示した断面図であり、図３に示す複合部品では、係止部の構成は異なっているが、ハニカム体、ケーシング及び鍔部の構成は、図２に示した複合部品と同様である。

図３に示す複合部品３０では、係止部３４は、ケーシングを２度折り曲げて屈曲させることにより段差を設け、ハニカム体１０の長手方向に垂直な断面の面積が異なる、２つのケーシング３１ａ、３１ｂを形成している。そして、ケーシング３１ａとケーシング３１ｂとの間に形成されたケーシング３１ａ及びケーシング３１ｂに垂直に形成された段差部分を係止部３４としている。このため、係止部３４を形成する方法が、図２に示す複合部品２０と比べると容易になる。

このように構成された複合部品３０では、図２に示した複合部品２０と同様、係止部３４は、ケーシング３１の内面に鍔部１８の開口面側の端面１８ａに対向するように設けられ、ロウ材層２６は、鍔部１８と係止部３４とに挟まれている。

このような構成の複合部品３０を作製する際には、ケーシング３１の内部にハニカム体１０を挿入した後、ケーシング３１に設けられた係止部３４とハニカム体１０に設けられた鍔部１８を所定の距離を隔てて対向させる。その際、係止部３４の鍔部１８と対向する側面３４ａ、及び、鍔部１８の係止部３４と対向する端面１８ａのうちの少なくとも一方の面にロウ材を付着させておく。
この後、ロウ材を溶融させ、係止部３４で半溶融状態のロウ材層を押えるように圧力を加え、冷却することによりロウ材層２６を形成することができる。このように係止部３４でロウ材層を押える圧力を加えて接合するため、ロウ材の流出を防止することができ、ロウ材の流出による隙間の発生を防止することができる。また、係止部３４を押し付けるようにして接合することにより、しっかりと鍔部１８と係止部３４とをロウ材層２６により接合することができるので、鍔部１８と係止部３４との間に接合不良による隙間等が発生しにくい。その結果、鍔部１８と係止部３４の接合力を充分に高く保つことができ、ケーシング内を流通する流体が接合部２９から漏れるのを防止することができる。

図４は、本発明の複合部品のさらに別の一例（第三の例）を模式的に示す断面図であり、図４に示す複合部品では、係止部の構成は異なっているが、ハニカム体、ケーシング及び鍔部の構成は、図２に示した複合部品と同様である。

図４に示すように、複合部品４０では、係止部４４は、ケーシング４１の端部の一部が、ケーシング４１に垂直となるように内側に曲げられることにより形成されている。このため、係止部４４を形成する方法が、図２に示す複合部品２０と比べると容易になる。

このように構成された複合部品４０では、図２に示した複合部品２０と同様、係止部４４は、ケーシング４１の内面に鍔部１８の開口面側の端面１８ａに対向するように設けられ、接合部３９を構成するロウ材層２６は、鍔部１８と係止部４４とに挟まれている。

このような構成の複合部品４０を作製する方法は、図２に示した複合部品２０を作製する方法とほぼ同様であるので、ここでは、その説明を省略する。上記構成の複合部品４０は、図２に示した複合部品２０と同様の効果を示す。

図５は、本発明の複合部品のさらに別の一例（第四の例）を模式的に示す断面図であり、図５に示す複合部品では、係止部及び鍔部の構成が異なっており、一方、ハニカム体やケーシングの構成は、図２に示した複合部品と同様である。

図５に示すように、この複合部品５０では、鍔部５８の端面は、ハニカム体１０に沿って周回する溝５８ａを有し、ケーシング５１の内面に設けられた係止部５４は、ハニカム体１０に沿って周回し、鍔部５８の溝５８ａに挿入が可能な凸部５４ａを有している。鍔部５８の溝部５８ａは、流体が流れ込む側の接続部５２の方向を向いており、係止部５４の凸部５４ａは、流体が流れ出る側の接続部（図示せず）の方向を向いており、鍔部５８の溝５８ａに係止部５４の凸部５４ａを挿入することができる構成となっている。

そして、鍔部５８の溝５８ａに係止部５４の凸部５４ａが挿入されており、鍔部５８の溝５８ａと係止部５４の凸部５４ａとの間にロウ材層５６が介在している。

このような構成の複合部品５０を作製する際には、ケーシング５１の内部にハニカム体１０を挿入した後、ケーシング５１に設けられた係止部５４とハニカム体１０に設けられた鍔部５８を所定の距離を隔てて対向させる。その際、係止部５４の凸部５４ａ、及び、鍔部５８の溝５８ａの内部のうちの少なくとも一方にロウ材を付着させておく。この後、ロウ材を溶融させ、係止部５４の凸部５４ａで半溶融状態のロウ材層を押えるように圧力を加え、係止部５４の凸部５４ａを鍔部５８の溝５８ａに挿入し、冷却することによりロウ材層５６を形成することができる。
上記した態様で、係止部５４と鍔部５８とを接合するロウ材層５６を形成するため、ロウ材の流出をより確実に防止することができ、ロウ材の流出による隙間の発生を防止することができる。また、しっかりと鍔部５８と係止部５４とをロウ材層５６により接合することができる。その結果、鍔部５８と係止部５４との間に接合不良による隙間等が発生しにくく、鍔部５８と係止部５４の接合力を充分に高く保つことができ、ケーシング内を流通する流体が接合部４９から漏れるのを確実に防止することができる。

図６は、本発明の複合部品のさらに別の一例（第五の例）を模式的に示した断面図であり、図６に示す複合部品では、係止部が２個所及び鍔部が２個所設けられている点が、図２〜５に示す複合部品とは異なるが、ハニカム体及びケーシングの構成は、図２に示した複合部品と同様である。

図６に示す複合部品６０では、ケーシング６１の内面の流体が流れ込む側の接続部６２に近い部分、及び、流体が流れ出る側の接続部６３に近い部分の２個所に係止部６４が設けられており、一方、ハニカム体１０にも、流体が流れ込む側の開口面１５ａに近い部分、及び、流体が流れ出る側の開口面１５ｂに近い部分の２個所に鍔部１８が設けられている。

さらに、図６に示すように、２つの鍔部１８は、いずれもハニカム体１０の流体が流れ込む側の開口面１５ａに近い側の端面１８ａに接合部５９を有し、一方、係止部６４は、流体が流れ出る側の開口面１５ｂに近い側の側面６４ａに接合部５９を有している。
すなわち、ロウ材層２６は、係止部６４と鍔部１８とに挟まれているが、係止部６４とロウ材層２６と鍔部１８との位置関係は、２個所とも同じであり、係止部６４は流体が流れ込む接続部６２に近く、鍔部１８は流体が流れ出る接続部６３に近く、その間にロウ材層２６が挟まれている位置関係となっている。

このような構成の複合部品６０では、ケーシング６１と接合部５９とハニカム体１０の側壁１６とに囲まれ、開口面に面する開口面側空間と完全に隔離された側壁側空間６９が形成されている。このため、開口面に面する開口面側空間と隔離された側壁側空間６９を利用することにより、本複合部品を熱交換器等として利用することができる。

このような構成の複合部品６０を作製する際には、先にケーシング６１から分離した係止部６４とハニカム体１０に設けられた２つの鍔部１８を、それぞれ所定の距離を隔てて対向させる。ここで、各係止部６４は複数の部品で構成され、ハニカム体１０を包囲するように係止部６４を形成してある。その際、係止部６４の鍔部１８との対向する側面６４ａ、及び、鍔部１８の係止部６４と対向する端面１８ａのうちの少なくとも一方の面にロウ材を付着させておく。
この後、ロウ材を溶融させ、２つの係止部６４を一方向（流体が流れ出る接続部６３の方向）に移動させて、半溶融状態のロウ材層を押えるように圧力を加え、冷却することにより同時に２つの接合部５９を形成することができる。このように２つ係止部６４でロウ材層を押える圧力を加えることにより、２個所の接合部５９を同時に形成することができ、ロウ材の流出を防止することができ、ロウ材の流出による隙間の発生を防止することができる。また、しっかりと鍔部１８と係止部６４とをロウ材層２６により接合することができるので、鍔部１８と係止部６４との間に接合不良による隙間等が発生しにくい。
その後、ケーシング６１の内部にハニカム体１０を挿入し、ケーシングの６１外周面全体に力を加えることでケーシング６１の内径を調整する。そして、ケーシング６１と係止部６４とを溶接することで複合部品６０を作製する。ここで、ケーシングは四角柱や円筒などのような一体型でもいいし、Ｌ時型や半円型、三日月状型などの分割形状を組合せて一体型となるケーシング形状でも良い。その他、ケーシングを様々な形状に分離し、係止部との溶接をしながら、ケーシングを構成してもよい。

図７（ａ）は、本発明の複合部品を構成するハニカム体を模式的に示す斜視図であり、図７（ｂ）は、上記ハニカム体を含む本発明の複合部品のさらに別の一例（第六例）を模式的に示す断面図である。

図７に示す複合部品８０は、熱交換器として機能する部材の一例を示している。
この複合部品８０では、図６に示した複合部品６０と同様に、係止部が２個所及び鍔部が２個所設けられており、係止部と鍔部との接合態様は図６に示した複合部品６０の場合と同じである。

本発明の複合部品を構成するハニカム体７０は、熱交換器として機能するように構成されたハニカム体の一例である。すなわち、このハニカム体７０は、ハニカム体７０の長手方向に垂直な方向（かつ上下方向）に設けられた第１のセル７３ａ、７３ｂと、ハニカム体７０の長手方向に設けられた第２のセル７１と、これらのセル７１、７３ａ、７３ｂを隔てるセル隔壁７２とから構成されている。

ハニカム体７０の長手方向に設けられた第２のセル７１に関し、ハニカム体７０の長手方向に垂直な断面において、一定の幅で上下に伸びる第２のセル７１が設けられていない部分（帯状部分）が存在し、第２のセル７１が設けられている部分では、セル隔壁７２を隔てて上下方向に整列して第２のセル７１が設けられている。

また、図７（ａ）に示すように、この第２のセル７１が設けられていない部分に、上下に貫通する第１のセル７３ａ、７３ｂが設けられている。第１のセル７３ａ、７３ｂは、流体が流れ込む接続部８２に近い部分と流体が流れ出る接続部８３に近い部分の２個所に設けられており、第２のセル７１と第１のセル７３ａ、７３ｂとは内部で繋がっておらず、セル隔壁７２により隔離されている。

図７に示す複合部品８０では、図６に示す複合部品と同様、ケーシング８１の内面の流体が流れ込む側の接続部８２に近い部分、及び、流体が流れ出る側の接続部８３に近い部分の２個所に係止部８４が設けられており、一方、ハニカム体７０にも、流体が流れ込む側の開口面７５ａに近い部分、及び、流体が流れ出る側の開口面７５ｂに近い部分の２個所に鍔部７８が設けられており、係止部８４と鍔部７８とはロウ材層２６により接合されている。

このような構成の複合部品８０では、ケーシング８１と接合部７９とハニカム体７０の側壁７６とに囲まれ、開口面７５ａ、７５ｂに面する開口面側空間と隔離された側壁側空間８９が形成されている。
また、ケーシング８１の２つの係止部８４の間の空間には、流体導入通路８７ａ及び流体排出通路８７ｂが設けられている。流体導入通路８７ａは、ケーシング８１を貫通し、その端部は、ハニカム体７０の第１のセル７３ｂが形成されている部分の周囲の側壁７６に密着している。また、流体排出通路８７ｂも同様に、ケーシング８１を貫通し、その端部は、ハニカム体７０の第１のセル７３ａが形成されている部分の周囲の側壁７６に密着している。
このため、流体導入通路８７ａから空気等の流体を流入させると、流体は、第１のセル７３ｂを通過し、側壁側空間８９に流れ出た後、第１のセル７３ａを通過して、流体排出通路８７ｂから流出するようになっている。

一方、他の排ガス等の流体は、接続部８２を通過して、ハニカム体７０の開口面７５ａから第２のセル７１に流入し、開口面７５ｂから流出するようになっている。
従って、例えば、ハニカム体７０の第２のセル７１を通過する流体が温度の高い流体であれば、流体導入通路８７ａから導入した常温の空気等の温度を上昇させることができ、熱交換器として機能する。
ここで、図７に記載のハニカム体および複合部品は一例であり、例えば第１のセル７３ａと７３ｂがハニカム体の内部につながっていてもよい。さらに第１のセル７３ａと７３ｂが繋がっている際は、第１のセルは貫通していなくも良く、流体導入通路から導入した空気等の流体を流体排出通路へと排出できればよい。

上記流体導入通路と上記流体排出通路との間にさらに接合部を有していてもよい。上記流体導入通路と上記流体排出通路との間にさらに上記接合部を有する場合、導入する流体と、排出する流体の上記側壁側空間での混合を防止することができる。特に第１のセルがハニカム体を貫通していないとき、上記流体導入通路と上記流体排出通路との間にさらに接合部を有していることが好ましい。なぜならば、前記混合による流体温度の平均化がおこらず、効率よくハニカム体から流体への熱の受渡しが可能となり、結果として熱交換効率を向上させることができる。

上記した構成の本発明の複合部品は、係止部を介してケーシングにしっかりとハニカム体を固定することができるので、排ガスフィルタや触媒担体として使用が可能な装置となる。
また、２個所に係止部と鍔部とを設け、接合することにより、二つの接合部分で仕切られた孤立空間を形成することができるため、図７に示した複合部品８０のように、セルの形成方法や流体の流通方法を工夫することにより、熱交換器として使用が可能な装置となる。

１０、７０ ハニカム体
１１ セル
１２、７２ セル隔壁
１５ａ、１５ｂ 開口面
１６ 側壁
１８、５８、７８ 鍔部
１８ａ 端面
１９、２９、３９、４９、５９、７９ 接合部
２０、３０、４０、５０、６０、８０ 複合部品
２４、３４、４４、５４、６４、８４ 係止部
２６、５６ ロウ材層
２１、３１ａ、３１ｂ、４１、５１、６１、８１ ケーシング
２２、２３、３２、４２、５２、６２、６３、８２、８３ 接続部
２４ａ、３４ａ、４４ａ、６４ａ 側面
５４ａ 凸部
５８ａ 溝
６９、８９ 側壁側空間
７１ 第２のセル
７３ａ、７３ｂ 第１のセル

Claims (12)

1. 一対の開口面と側壁とを有するハニカム体と、前記ハニカム体を包囲するケーシングと、前記ハニカム体と前記ケーシングとを接合するための接合部とを備えた複合部品であって、
   前記接合部は、前記ハニカム体の前記側壁の周回に備えられた鍔部と、前記ケーシングの内面に前記鍔部の前記開口面側の端面に対向するように備えられた係止部と、前記鍔部と前記係止部に挟まれたロウ材層とからなる複合部品であって、
   前記鍔部は、セラミック多孔質体と前記セラミック多孔質体の気孔に含浸させる含浸体とからなり、前記含浸体はさらに前記ハニカム体の前記側壁に到達し、前記鍔部と前記ハニカム体とを接合していることを特徴する複合部品。
2. 前記セラミック多孔質体は、ＳｉＣ繊維の成形体又は気孔を有するセラミック焼成体である請求項１に記載の複合部品。
3. 前記含浸体は、前記ロウ材層を構成するロウ材よりも融点の高い金属又はシリコンである請求項１又は２に記載の複合部品。
4. 前記係止部は、前記ケーシングを屈曲させることにより形成された段差からなる請求項１〜３のいずれかに記載の複合部品。
5. 前記係止部は、前記ケーシングに溶接されたリブ状構造体からなる請求項１〜３のいずれかに記載の複合部品。
6. 前記係止部は、前記ケーシングの端部の一部が内側に曲げられることにより形成されている請求項１〜３のいずれかに記載の複合部品。
7. 前記鍔部の前記端面は、前記ハニカム体に沿って周回する溝を有し、
   前記係止部は、前記ハニカム体に沿って周回し前記溝に挿入が可能な凸部を有し、
   前記鍔部の前記溝に前記係止部の前記凸部が挿入されるとともに、前記溝と前記凸部との間に前記ロウ材層が介在している請求項１〜６のいずれかに記載の複合部品。
8. 前記接合部を複数有し、前記ケーシングと前記接合部と前記ハニカム体の側壁とに囲まれ、前記開口面に面する開口面側空間と隔離された側壁側空間を有する請求項１〜７のいずれかに記載の複合部品。
9. 前記側壁側空間に面するハニカム体の側壁には開口を有する請求項８に記載の複合部品。
10. 前記ハニカム体を構成するセルは、側壁に形成された開口により前記側壁側空間とつながる第１のセルと、前記開口面側空間とつながる第２のセルと、により構成され、
    前記第１のセルおよび前記第２のセルは、セル間を隔てるセル隔壁により隔離されている請求項８又は９に記載の複合部品。
11. 前記側壁側空間に面するハニカム体の対向する２つの側壁にはそれぞれ開口が設けられ、
    前記ケーシングには、前記２つ側壁に設けられた開口に流体を導入するための流体導入通路と、流体を排出するための流体排出通路と、が設けられている請求項８〜１０のいずれかに記載の複合部品。
12. 前記流体導入通路と前記流体排出通路との間にさらに前記接合部を有する請求項１１に記載の複合部品。
    

Images