JPH04172181A - 耐熱構造体の製造方法、耐熱構造体、および同製造方法に使用する溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、耐熱構造体、その製造方法、および同製造方
法に使用する溶接装置に関する。

すなわち、波板材と平板材を単位部材として用いハニカ
ム構造をなし、例えば自動車エンジン等の排気ガスを清
浄化する触媒コンバータに用いられ、担持母体として触
媒が付着される耐熱構造体、その製造方法、および同製
造方法に使用される溶接装置に関するものである。

「従来の技術」 このような耐熱構造体としては、一般に帯状で金属製の
波板材と平板材を重ね、ロール状又は多層の積層ブロッ
ク状としたものが用いられている。

そして各波板材と平板材間は、従来ろう材を介装し高温
の炉中で加熱することにより、ろう付は接合されていた
。また時には、予め波板材と平板材を重ねて１組の単位
部材を形成した後、この単位部材をロール状又は積層ブ
ロック状にろう材を介して接合することも実施されてい
た。

「発明が解決しようとする課題」 ところで、このような従来の耐熱構造体にあっては、次
の問題が指摘されていた。

すなわち、ろう材は一般に高価であり、もって材料費が
高くなり製造コスト面に問題があるとともに、ろう材は
介装作業が面倒であり、もって製造効率面にも問題が指
摘されていた。更に高温の炉中で加熱することを要し、
この点からも製造コスト面に問題があった。

なお、予め単位部材を形成する手段によるものにあって
は、このようなろう付は接合によらず、スポット溶接に
より単位部材たる波板材と平板材間を接合することも、
従来試みられていた。そしてこのような溶接には、上下
１対の凸状の溶接接点を備えた溶接装置、又は、上下対
をなす多数の凸状の溶接接点を直線的・平面的に備えた
溶接装置が用いられていた。しかし前者の場合には、多
数の点を連続的にスポット溶接する作業が非常に面倒で
困難であり、もって製造効率面に問題があり、又後者の
場合には、−度に多数のスポット溶接を同時に行うこと
ができるものの、上下多数の溶接接点が必要なので溶接
装置が非常に大型化するとともに、その溶接接点の調節
、取扱い等が容易でない等、製造コスト面および製造効
率面に問題が指摘されていた。

従来例ではこのような点が指摘されていた。

本発明は、このような実情に鑑み上記従来例の問題点を
解決すべくなされたものであって、多数の溶接接点が設
けられた波板側電極とロール状の平板側電極とを有する
所定の溶接装置を用い、単位部材を形成する波板材と平
板材の当接部の所定箇所を、連続的にスポット溶接する
ようにしたことにより、製造コスト面および製造効率面
に極めて優れた、耐熱構造体、その製造方法、および同
製造方法に使用する溶接装置を提案することを目的とす
る。

「課題を解決するための手段」 この目的を達成する本発明の技術的手段は、次のとおり
である。

まず請求項１については次のとおり。すなわちこの耐熱
構造体の製造方法は、次の重合工程と溶接工程と成形工
程とを有してなる。

重合工程では、波形の凹凸が連続的に折曲形成され帯状
をなす金属製の波板材と、同一幅で平坦な帯状をなす金
属製の平板材とが重ねられる。

溶接工程では、該波板材側に当接する多数の溶接接点が
設けられた波板側電極と、該平板材側に当接するロール
状の平板側電極とを有する溶接装置により、該波板材と
該平板材の重ねられた当接部の所定箇所を連続的にスポ
ット溶接する。

成形工程では、このようにして得られた該波板材と該平
板材を１組の単位部材として、巻き付けてロール状とす
るか又はその複数組を多層の積層ブロック状とすること
により、ハニカム構造の耐熱構造体が得られる。

請求項２については次のとおり。すなわちこの耐熱構造
体は、１組の単位部材として重ねられた波形の凹凸が連
続的に折曲形成され帯状をなす金属製の波板材と、同一
幅で平坦な帯状をなす金属製の平板材とが、巻き付けら
れてロール状をなすか又はその複数組が多層の積層ブロ
ック状をなし、ハニカム構造よりなる。

そして、該単位部材の該波板材と該平板材とは、該波板
材側に当接する多数の溶接接点が設けられた波板側電極
と、該平板材側に当接するロール状の平板側電極とを有
する溶接装置により、相互の重ねられた当接部の所定箇
所が連続的にスポット溶接されている。

請求項３については次のとおり。すなわちこの溶接装置
は、波形の凹凸が連続的に折曲形成され帯状をなす金属
製の波板材と、同一幅で平坦な帯状をなす金属製の平板
材との重ねられた当接部の所定箇所を、連続的にスポッ
ト溶接するものである。

そして該溶接装置は、該波板材側に当接する多数の溶接
接点が設けられた波板側電極と、該平板材側に当接する
ロール状の平板側電極とを有してなり、該波板側電極と
該平板側電極は、該波板材および該平板材の幅方向に沿
い対向しその幅とほぼ等しい長さにわたり配され、かつ
両者は反対方向に回転される。

該波板側電極の溶接接点は、該波板材の波のピッチと高
さに見合った間隔と高さ位置で、支持部から、複数個が
仮想された円周上に突設されるとともに、それらが前記
長さ方向にも所定間隔を存しそれぞれ複数個間されてい
る。

「作　　用」 本発明は、このような手段よりなるので次のごとく作用
する。

まず請求項１の製造方法にあっては、重合工程。

溶接工程、成形工程を辿り、耐熱構造体が製造される。

すなわち、１組の単位部材を形成する波板材と平板材ど
を重ねた後、溶接装置に挿入しその波板側電極と平板側
電極に当接せしめることにより、その所定箇所を連続的
にスポット溶接し、しかる後、単位部材をロール状又は
多層の積層ブロック状とし、もってハニカム構造の耐熱
構造体が得られる。

請求項２の耐熱構造体は、このように製造されてなり、
所定の溶接装置にて当接部の所定箇所が連続的にスポッ
ト溶接された単位部材としての波板材と平板材が、ロー
ル状又は積層ブロック状のハニカム構造をなす。

又請求項３の溶接装置は、係る製造方法に用いられ、所
定の方向と長さに配され回転される波板側電極と平板側
電極とを有し、波板側電極は、所定の間隔と高さ位置と
方向に多数配された溶接接点を備え、平板側電極はロー
ル状をなす。

そこで、この耐熱構造体、その製造方法、および同製造
方法に使用する溶接装置は、次のごとくなる。

すなわち、単位部材を形成する波板材と平板材は、ろう
付けによらず溶接にて接合されている。

従ってこの耐熱構造体は、材料費が安く、又面倒なろう
材の介装および高温の炉中での加熱を要しない等、簡単
容易に製造される。

しかもこの耐熱構造体は、その単位部材を形成する波板
材と平板材の当接部の多数の所定箇所が、連続的にスポ
ット溶接され、溶接作業が簡単容易である。又用いられ
る溶接装置が特に大型化するようなことはなく、又その
溶接接点の補修も容易で歩留まりが良い。

「実　施　例」 以下本発明を、図面に示すその実施例に基づいて詳細に
説明する。

図面は、本発明に係る耐熱構造体、その製造方法、およ
び同製造方法に使用する溶接装置について、その実施例
の説明に供するものである。そして第１図は、その重合
工程および溶接工程等を示す斜視図である。第２図は、
成形工程で得られた耐熱構造体を示す斜視図である。第
６図は、溶接装置の１例を示す正面説明図である。第７
図は、溶接装置の他の例を示す正面説明図である。−以
下まず溶接装置について説明し、次に製造方法について
重合工程、溶接工程、成形工程の順に説明し、それから
耐熱構造体について説明する。

溶接装置については次のとおり。

第１図に示すようにこの溶接装置１は、波形の凹凸が連
続的に折曲形成され帯状をなす金属製の波板材２と、同
一幅で平坦な帯状をなす金属製の平板材３との重ねられ
た当接部の所定箇所を、連続的にスポット溶接するもの
である。つまり図示例では溶接装置１は、波板材２の波
の谷部と平板材３の上面との各当接部について、順次幅
方向に沿い所定箇所を点状に連続的にスポット溶接する
。

この溶接装置１は第１図に示すごとく、いずれか一方が
陽極となり他方が陰極となる、波板側電極４と平板側電
極５とを有してなる。この波板側電極４と平板側電極５
は、波板材２および平板材３の幅方向に沿い対向して、
その幅とほぼ等しい長さにわたり配され、かつ両者は反
対方向に回転される。つまり図示例では、上側の波板側
電極４が図面では反時計方向に、下側の平板側電極５が
図面では時計方向に、それぞれ回転される。

そして波板側電極４は、波板材２側の谷部に当接する多
数の点状電極たる溶接接点６を備えている。この溶接接
点６は、波板材２の波のピッチと高さに見合った間隔と
高さ位置で、支持部７中心から複数個図示例では４個が
仮想された円周上に等間隔で突設されるとともに、それ
らが、前記長さ方向つまり幅方向にも所定間隔を存しそ
れぞれ複数個図示例では４個ずつ配され、もって図示例
の溶接接点６は計１６個配されてなる。

なお支持部７は、第１図の例では４個の凸部７１を備え
た一体的な略柱状をなしたものが用いられているが、第
６図に示すごとく、円柱ロール部７□とこれから突出さ
れた４つの突出部７３とから形成されたものでもよく、
更に第７図に示すごとく、円柱ロール部７□とこれから
直線的に突出された突片７４とから形成されるようにし
てもよい。更に二の支持部７は、第１．６．７図では、
各４個の凸部７３．突出部７８．突片７４が設けられた
ものが示されているが、３個又は５個等適宜数の凸部７
１．突出部７３．突片７４を設けるようにすることも可
能である。又支持部７は、第１図に示されたごとく長さ
方向に全体的に一体をなす必要はなく、適宜長さ方向に
分割されかつ同軸に連結されるようにしてもよい。

さてこのような支持部７の各凸部７１．突出部７３、突
片７４のそれぞれの先端に、長さ方向にも複数個の溶接
接点６が設けられ、もって波板側電極４が構成されてい
る。これに対し平板側電極５は、大径の円柱ロール状を
なし平板材３側に当接するようになっている。なお第６
．７図中８は電源である。

溶接装置１は、このようになっている。

次に耐熱構造体の製造方法に関し、まずその重合工程に
ついて述べる。

重合工程では、波形の凹凸が連続的に折曲形成され帯状
をなす金属製の波板材２と、同一幅で平坦な帯状をなす
金属製の平板材３とが重ねられる。

まず波板材２は、帯状をなすステンレス箔等の金属箔を
コルゲート加工、プレス加工等することにより、所定ピ
ッチと高さの直線的な波形の凹凸が、平行かつ連続的に
多数折曲形成されてなる。

平板材３は、帯状をなすステンレス箔等の金属箔がその
まま用いられる。そしてこのような同一幅の波板材２と
平板材３とが、１枚ずつ供給され、第１図中左側に示す
ごとく順次上下に重ねられる。

なお第１図中９は上下対をなす供給ロール９であり、平
板材３を供給する。

重合工程は、このようになっている。

次に溶接工程について述べる。

製造工程中この溶接工程では、前述のごとく、波板材２
側に当接する多数の溶接接点６が設けられた波板側電極
４と、平板材３側に当接するロール状の平板側電極５と
、を有する溶接装置１が用いられる。そしてこのような
溶接装置１により、波板材２と平板材３の重ねられた当
接部の所定箇所に連続的にスポット溶接１０が施されて
行く。

すなわち第１図の中央および右側に示すごとく、溶接装
置１の上下対をなす波板側電極４と平板側電極５とが反
対方向に回転されるとともに、前述の重合工程で重合さ
れた波板材２と平板材３が順次この波板側電極４と平板
側電極５間に挿入され、もって波板材２と平板材３相互
の重ねられた当接部の所定箇所各点にわたり、連続的に
スポット溶接１０が施されて行く。

溶接工程では、このようになっている。

次に成形工程について述べる。

製造工程中この成形工程では、このようにして得られた
１組の波板材２と平板材３とを単位部材Ａとして、巻き
付けてロール状とするか、又は第２図等に示すごとくそ
の複数組を多層の積層ブロック状とすることにより、ハ
ニカム構造の耐熱構造体１１が得られる。すなわち、前
述の溶接工程でスポット溶接１０が施された１枚の波板
材２と１枚の平板材３とが、１組の単位部材Ａを形成す
る。そしてこの１組の単位部材Ａを、一定中心から巻き
付けることにより、真円、楕円等のロール状のハニカム
構造の耐熱構造体１１が得られる。

なお、ロール状に巻き付けるにあたって、複数組の単位
部材Ａを重ねて同時に巻き付けてもよい。

又第２図の図示例ではこれによらず、複数組の各単位部
材Ａ１．Ａ２．Ａ：ｌを用い、これらを所定長さにそろ
えプレート状としたものを、上下多層に重ねることによ
り、積層ブロック状のハニカム構造の耐熱構造体１１と
したものが示されている。

成形工程は、このようになっている。

次に耐熱構造体１１について述べる。

このような製造方法により、つまり重合工程。

溶接工程、成形工程を辿ることにより、耐熱構造体１１
が製造される。

つまりこの耐熱構造体１１は、波板材２と平板材３とが
１組の単位部材Ａとして、巻き付けられてロール状をな
すか又はその複数組が多層の積層ブロック状をなす、ハ
ニカム構造よりなる。そして単位部材Ａの波板材２と平
板材３とは、波板材２側に当接する多数の溶接接点６が
設けられた波板側電極４と、平板材３側に当接するロー
ル状の平板側電極５とを有する溶接装置ｌにより、波板
材２と平板材３相互の重ねられた当接部の所定箇所に、
連続的にスポット溶接１０が施されてなる。

まずこの耐熱構造体１１は、ハニカム構造をなす。すな
わち、単位部材Ａの波板材２と平板材３とがセル壁を形
成し、略三角形、略半六角形、略台形、その他害種形状
の多数の空間たるセル１２の平面的集合体よりなる。そ
こでこの耐熱構造体１１は、重量比強度に優れ軽量性と
ともに高い剛性・強度を備え、又流体の整流効果にも優
れ、かつ成形が容易でコスト面に優れる、等々の特性を
備えている。更に単位体積当りの表面積が大、つまりセ
ル壁たる波板材２と平板材３の表面積が大である等によ
り、例えば、自動車エンジンの排気ガスを清浄化する触
媒コンバータに用いられ、担体として、そのセル壁たる
波板材２と平板材３の表面に、例えば還元用の触媒が付
着せしめられる。

さて耐熱構造体１１は、その使用目的・条件・環境に応
じ、例えば次の第３図、第４図、第５図に示した各種形
態が、適宜選択される。第３図は、積層ブロック状の耐
熱構造体１１の各単位部材Ａ１゜Ａ　ｚ　、　Ａ　３間
を溶接する例を示す、斜視図である。

第４図は、同耐熱構造体１１の各単位部材Ａ　＋　、　
Ａ　ＬＡ３間をろう付けする例を示す、斜視図である。

第５図は、同耐熱構造体１１を外枠１３で覆った例を示
す、斜視図である。

まず第３図の例では、各単位部材Ａ、、Ａ２．Ａ。

間が、部分的に溶接機１４を用いてスポット溶接された
耐熱構造体１１が示されている。つまり前述した成形工
程中において又はその後、各単位部材Ａ　＋　、　Ａ　
ｔ、　Ａ　３を順次積層する際、対をなす直線状の縦電
極１４．と横電極１４□よりなる溶接機１４を用いて、
これらを部分的にスポット溶接したものが示されている
。そしてこの第３図の耐熱構造体１１は、強度および製
造コスト面に特に優れてなるという利点がある。

次に第４図の例では、各単位部材Ａ＋、Ａｘ、Ａａ間が
、部分的にろう材工５を用いてろう付けされた耐熱構造
体１１が示されている。つまり前述した成形工程におい
て、各単位部材Ａ＋、Ａｚ、Ａｚを順次積層する際、所
定箇所にろう材１５を介装しておき、事後加熱すること
によりこれら間をろう付けしたものが示されている。そ
してこの第４図の耐熱構造体ＩＩは、強度に優れるとと
もに、用いられるろう材１５も僅かなので製造コスト面
にも問題はない。

又第５図の例では、上述の第３．４図の例とは異なり、
各単位部材Ａ、、Ａ、、Ａ３間が何ら接合されていない
耐熱構造体１１が示されている。つまり前述した成形工
程において、積層された各単位部材Ａ、、Ａ、、Ａ、間
を溶接・ろう付は等することなく、そのままケース・外
筒たる外枠１３中に挿入し、外枠１３で覆って固定した
ものが示されている。なおこのような耐熱構造体１１と
外枠１３間は、そのままでもよいが、適宜スポット溶接
。

ろう付は等により接合しておくとよい。

そしてこの第５図の耐熱構造体１１は、各単位部材Ａ　
＋　、　Ａ　ｚ、　Ａ　ｓを形成する各波板材２と平板
材３間に、前述のごとくスポット溶接１０が施されてい
ることによって相応の高い強度を有しているので、例え
ば低圧ガスの通過用に使用される場合等、特に高い強度
が要求されない場合に使用される。そしてこの第５図の
耐熱構造体１１は、特に製造コスト面および製造効率面
に優れるという利点がある。

更に、このような第３．４．５図の例を組み合わせた耐
熱構造体１１も考えられる。つまり各単位部材Ａ、、Ａ
２．Ａ、間をスポット溶接又はろう付けした後、外枠１
３で覆うようにした例も可能であり、このような耐熱構
造体１１は特に強度面に優れるという利点がある。

耐熱構造体１１は、このようになっている。

本発明に係る耐熱構造体１１、その製造方法、および同
製造方法に使用する溶接装置１は、以上説明したように
なっている。そこで以下のごとくなる。

まずこの製造方法にあっては、重合工程、溶接工程、成
形工程を辿り、耐熱構造体１１が製造される。すなわち
、１組の単位部材Ａを形成する波板材２と平板材３とを
重ねた後、溶接装置１に挿入しその波板側電極４と平板
側電極５に当接ゼしめることにより、波板材２と平板材
３の当接部の所定箇所を連続的にスポット溶接し、しか
る後、ロール状又は積層ブロック状とし、もってハニカ
ム構造の耐熱構造体１１が得られる。

耐熱構造体１１は、このように製造されてなり、溶接装
置ｌにて当接部の所定箇所が連続的にスポット溶接され
た１組の波板材２と平板材３が、単位部材Ａとして、ロ
ール状又は図示例のごとく積層ブロック状のハニカム構
造をなす。

又溶接装置１は、係る製造方法に用いられ、所定の方向
と長さに配され回転される波板側電極４と平板側電極５
とを有し、波板側電極４は、所定の間隔と高さ位置と方
向に多数配された溶接接点６を備え、平板側電極５はロ
ール状をなす。

さてそこで、この耐熱構造体１１、その製造方法、およ
び同製造方法に使用する溶接装置１は、次のごとくなる
。

すなわち、単位部材Ａを形成する波板材２と平板材３は
、この種従来例のようにろう付けによらず、スポット溶
接ＩＯにて接合される。従ってこの耐熱構造体１１は、
材料費が安く、又面倒なろう材の介装および高温の炉中
での加熱を要しない等、ろう付けによる従来例に比し簡
単容易に製造される。

しかもこの耐熱構造体１１は、その単位部材Ａを形成す
る波板材２と平板材３の当接部の多数の所定箇所が、溶
接装置１を用いることにより連続的にスポット溶接１０
が施され、溶接によるこの種従来例に比し溶接作業が簡
単容易である。又用いられる溶接装置１が特に大型化す
るようなことはなく、又その溶接接点６の調節、取扱等
も容易であり、耐熱構造体１１の製造コスト面等に優れ
ている。

「発明の効果」 本発明に係る耐熱構造体、その製造方法、および同製造
方法に使用する溶接装置は、以上説明したごとく、多数
の溶接接点が設けられた波板側電極とロール状の平板側
電極とを有する所定の溶接装置を用い、単位部材を形成
する波板材と平板材の当接部の所定箇所を、連続的にス
ポット溶接するようにしたことにより、次の効果を発揮
する。

すなわち、溶接はろう付けに比べ材料費が安く、又面倒
なろう材の介装作業および高温の炉中での加熱を要しな
い。もってこの耐熱構造体は、簡単容易に製造でき、製
造コスト面および製造効率面に極めて優れている。

しかも多数の所定箇所が連続的にスポット溶接され、そ
の溶接作業は簡単容易であり、又溶接装置は特に大型化
せず、溶接接点の調節、取扱等も容易であり、もってこ
れらの面からも、この耐熱構造体は製造コスト面および
製造効率面に極めて優れている。

このように、この種従来例に有した問題点がすべて解決
される等、本発明の発揮する効果は顕著にして大なるも
のがある。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明に係る耐熱構造体、その製造方法、およ
び同製造方法に使用する溶接装置について、その実施例
の説明に供するものである。 そして第１図は、その重合工程および溶接工程等を示す
、斜視図である。第２図は、成形工程で得られた耐熱構
造体を示す、斜視図である。 第３図は、耐熱構造体の各単位部材間を溶接する例を示
す、斜視図である。第４図は、耐熱構造体の各単位部材
間をろう付けする例を示す、斜視図である。第５図は、
耐熱構造体を外枠で覆った例を示す、斜視図である。 第６図は、溶接装置の１例を示す、正面説明図である。 第７図は、溶接装置の他の例を示す、正面説明図である
。 １・・・溶接装置　　　７．・・・凸部２・・・波板材
　　　　７□・・・円柱ロール部３・・・平板材　　　
　７．・・・突出部４・・・波板側電極　　７４・・・
突片５・・・平板側電極　　　８・・・電源６・・・溶
接接点　　　　９・・・供給ロール７・・・支持部　　
　　１０・・・スポット溶接１１・・・耐熱構造体　　
１４．・・・縦電極１２・・・セル　　　　　１４□・
・、横電極１３・・・外枠　　　　　　１５・・・ろう
材１４・・・溶接機　　　　　Ａ　、　Ａ　ｒ　、　Ａ
　ｚ、　Ａ　２、・・単位部材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）波形の凹凸が連続的に折曲形成され帯状をなす金
   属製の波板材と、同一幅で平坦な帯状をなす金属製の平
   板材とを重ねる重合工程と、 該波板材側に当接する多数の溶接接点が設けられた波板
   側電極と、該平板材側に当接するロール状の平板側電極
   とを有する溶接装置により、該波板材と該平板材の重ね
   られた当接部の所定箇所を連続的にスポット溶接する溶
   接工程と、 このようにして得られた該波板材と該平板材を１組の単
   位部材とし、巻き付けてロール状とするか又はその複数
   組を多層の積層ブロック状とすることにより、ハニカム
   構造の耐熱構造体を得る成形工程と、 を有してなることを特徴とする耐熱構造体の製造方法。
2. （２）１組の単位部材として重ねられた波形の凹凸が連
   続的に折曲形成され帯状をなす金属製の波板材と、同一
   幅で平坦な帯状をなす金属製の平板材とが、巻き付けら
   れてロール状をなすか又はその複数組が多層の積層ブロ
   ック状をなす、ハニカム構造の耐熱構造体であって、 該単位部材の該波板材と該平板材とは、該波板材側に当
   接する多数の溶接接点が設けられた波板側電極と、該平
   板材側に当接するロール状の平板側電極とを有する溶接
   装置により、相互の重ねられた当接部の所定箇所が連続
   的にスポット溶接されていること、 を特徴とする耐熱構造体。
3. （３）波形の凹凸が連続的に折曲形成され帯状をなす金
   属製の波板材と、同一幅で平坦な帯状をなす金属製の平
   板材との重ねられた当接部の所定箇所を、連続的にスポ
   ット溶接する溶接装置であって、該溶接装置は、該波板
   材側に当接する多数の溶接接点が設けられた波板側電極
   と、該平板材側に当接するロール状の平板側電極とを有
   してなり、該波板側電極と該平板側電極は、該波板材お
   よび該平板材の幅方向に沿い対向しその幅とほぼ等しい
   長さにわたり配され、かつ両者は反対方向に回転され、 該波板側電極の溶接接点は、該波板材の波のピッチと高
   さに見合った間隔と高さ位置で、支持部から複数個が仮
   想された円周上に突設されるとともに、それらが前記長
   さ方向にも所定間隔を存しそれぞれ複数個配されている
   こと、 を特徴とする溶接装置。