(57)【要約】【課題】金属で形成された多孔質体に取付部材を確実に且つコストを抑えて取り付けることができる多孔質体へのろう付け方法、孔あけ封孔工具及び接合体を提供する。【解決手段】多孔質体へのろう付け方法は、金属からなり細孔が形成された多孔質体に孔部を穿設し、該孔部の内周面を含む領域に入熱により該多孔質体を変化させ前記細孔を封孔する封孔層を形成する孔部形成工程Ｓ０１，Ｓ０２と、前記孔部に取付部材を挿入して、該孔部の内周面に該取付部材をろう付けにより取り付ける取付工程Ｓ０３とを備えることを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属からなり細孔が形成された多孔質体に孔部を穿設し、該孔部の内周面を含む領域に入熱により該多孔質体を変化させ前記細孔を封孔する封孔層を形成する孔部形成工程と、
前記孔部に取付部材を挿入して、該孔部の内周面に該取付部材をろう付けにより取り付ける取付工程とを備えることを特徴とする多孔質体へのろう付け方法。
【請求項２】
請求項１に記載の多孔質体へのろう付け方法において、
前記孔部形成工程は、
前記多孔質体に前記孔部を穿設する穿設工程と、
前記孔部の内周面を含む領域に摩擦熱により前記封孔層を形成する封孔層形成工程とを有することを特徴とする多孔質体へのろう付け方法。
【請求項３】
請求項１に記載の多孔質体へのろう付け方法において、
前記孔部形成工程は、レーザ照射により前記多孔質体に前記孔部を穿設するとともに、孔部の内周面を含む領域に前記レーザ照射による表面の溶融により前記封孔層を形成することを特徴とする多孔質体へのろう付け方法。
【請求項４】
請求項１に記載の多孔質体へのろう付け方法において、
前記孔部形成工程は、
前記多孔質体に前記孔部を穿設する穿設工程と、
前記孔部の内周面を含む領域にレーザ照射による表面の溶融により前記封孔層を形成する封孔層形成工程とを有することを特徴とする多孔質体へのろう付け方法。
【請求項５】
金属からなり細孔が形成された多孔質体に孔部を穿設する穿設部と、
摩擦攪拌により、該孔部の内周面を含む領域の該多孔質体を変化させて前記細孔を封孔する封孔部とを備えることを備えることを特徴とする孔あけ封孔工具。
【請求項６】
金属からなり細孔が形成され多孔質で構成される多孔質体と、
該多孔質体が入熱により変化して細孔が封孔された封孔層と、
該封孔層に穿設された孔部に設けられた取付部材と、
前記孔部の内周面と前記取付部材の外周面とをろうにより接合する接合部とを備えることを特徴とする接合体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多孔質体へのろう付け方法、孔あけ封孔工具及び接合体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、金属部材で構成される基体に対して取付部材を取り付ける際には、まず基体に予め孔を穿設する。次に、この孔の内周面にナットを固定するとともに、取付部材の外周面に雄ネジを形成する。そして、金属部材に固定されたナットに、取付部材に形成された雄ネジを螺合させることで、金属部材に取付部材を取り付けることができる。
【０００３】
一方で、一の部材と他の部材とを接合する方法として、ガスケット（一の部材）にフィルター（他の部材）をロウ材によるロウ付け結合をさせて、ガスケットとフィルターとを一体にするものが提案されている（下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−５５８０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のナットと雄ネジとによる取り付け方法では、基体に穿設する孔の形状は、取付部材のうち孔に挿入される挿入部分の形状に対応したものとなる。よって、取付部材の挿入部分の形状が複雑であれば穿設する孔の形状も複雑になり、製造コストがかさむという問題点がある。
【０００６】
一方、特許文献１に記載のロウ付け結合では、ガスケットの固着面とフィルターの一端面との間にロウ材を溶かして結合させるだけでガスケットとフィルターとを一体とすることができるため、作業性を良好とすることができる。しかし、例えば上記のガスケット又はフィルターが多孔質で形成された金属部材である場合には、溶かしたロウが、細孔内に染み込んでしまいガスケットとフィルターの接触部分に留まらないため、両者を確実に結合することができない虞がある。
【０００７】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、金属で形成された多孔質体に取付部材を適切且つコストを抑えて取り付けることができる多孔質体へのろう付け方法、孔あけ封孔工具及び接合体を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。
すなわち、本発明に係る多孔質体へのろう付け方法は、金属からなり細孔が形成された多孔質体に孔部を穿設し、該孔部の内周面を含む領域に入熱により該多孔質体を変化させ前記細孔を封孔する封孔層を形成する孔部形成工程と、前記孔部に取付部材を挿入して、該孔部の内周面に該取付部材をろう付けにより取り付ける取付工程とを備えることを特徴とする。
【０００９】
このような多孔質体へのろう付け方法では、金属で形成された多孔質体の孔部の内周面を含む領域は、入熱により多孔質体を変化させて細孔が封孔された封孔層とされる。よって、孔部の内周面に取付部材をろう付けして取り付ける際には、孔部の内周面を含む領域の細孔は封孔されているため、ろうが封孔層及び多孔質体の細孔に染み出すことがない。したがって、ろうが孔部の内周面と取付部材の外周面とを接合する機能を発揮することができる。
また、孔部の内周面に取付部材を取り付ける際には、ろうを使用するだけであり他のボルト、ナット等の螺合部材等を別途使用する必要がない。
【００１０】
また、本発明に係る多孔質体へのろう付け方法は、前記孔部形成工程は、前記多孔質体に前記孔部を穿設する穿設工程と、前記孔部の内周面を含む領域に摩擦熱により前記封孔層を形成する封孔層形成工程とを有していることが好ましい。
【００１１】
このような多孔質体へのろう付け方法では、多孔質体の孔部の内周面を含む領域は、摩擦熱により、多孔質体が軟化されるとともに多孔質体が塑性流動して、細孔が封孔される。
【００１２】
また、本発明に係る多孔質体へのろう付け方法は、前記孔部形成工程は、レーザ照射により前記多孔質体に前記孔部を穿設するとともに、孔部の内周面を含む領域に前記レーザ照射による表面の溶融により前記封孔層を形成してもよい。
【００１３】
このような多孔質体へのろう付け方法では、レーザ照射により孔部を穿設することができるとともに、レーザ照射による表面の溶融により多孔質体の孔部の内周面を含む領域の細孔は封孔される。よって、孔部の穿設と細孔の封孔を同時に行うことができる。
【００１４】
また、本発明に係る多孔質体へのろう付け方法は、前記孔部形成工程は、前記多孔質体に前記孔部を穿設する穿設工程と、前記孔部の内周面を含む領域にレーザ照射による表面の溶融により前記封孔層を形成する封孔層形成工程とを有してもよい。
【００１５】
このような多孔質体へのろう付け方法では、レーザ照射による表面の溶融により、多孔質体の孔部の内周面を含む領域の細孔は封孔される。
【００１６】
また、本発明に係る孔あけ封孔工具は、金属からなり細孔が形成された多孔質体に孔部を穿設する穿設部と、摩擦攪拌により、該孔部の内周面を含む領域の該多孔質体を変化させて前記細孔を封孔する封孔部とを備えることを備えることを特徴とする。
【００１７】
このような孔あけ封孔工具では、穿設部により孔部を穿設して、封孔部により多孔質体の細孔を封孔することができる。よって、一の工具にて、孔部の穿設と多孔質体の細孔の封孔をすることができる
【００１８】
また、本発明に係る接合体は、金属からなり細孔が形成され多孔質で構成される多孔質体と、該多孔質体が入熱により変化して細孔が封孔された封孔層と、該封孔層に穿設された孔部に設けられた取付部材と、前記孔部の内周面と前記取付部材の外周面とをろうにより接合する接合部とを備えることを特徴とする。
【００１９】
このような孔あけ接合体では、取付部材の外周面は接合部により封孔層の内周面に接合される。よって、取付部材は封孔層を介して多孔質体に取り付けられる。
また、接合部はろうにより構成されているだけであり、ボルト、ナット等を螺合部材を有さない。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る多孔質体へのろう付け方法、孔あけ封孔工具及び接合体によれば、ろうが孔部の内周面と取付部材の外周面とを接合する機能を発揮することができるため、多孔質体に取付部材を適切に取り付けることができる。また、孔部の内周面に取付部材を取り付ける際には、ろうを使用するだけであり他のボルト、ナット等の螺合部材等を別途使用する必要がないため、コストを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第一実施形態に係る接合体を構成する多孔質体の断面図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係る接合体の断面図である。
【図３】本発明の第一実施形態に係る孔部形成工程において、多孔質体に孔部を穿設している状態の多孔質体及び孔あけ封孔工具の断面図である。
【図４】本発明の第一実施形態に係る多孔質体へのろう付け方法のフローチャートである。
【図５】本発明の第一実施形態に係る孔部形成工程において、多孔質体に孔部を穿設された状態の多孔質体の断面図である。
【図６】本発明の第一実施形態に係る孔部形成工程において、多孔質体に封孔層を形成している状態の多孔質体及び孔あけ封孔工具の断面図である。
【図７】本発明の第一実施形態に係る孔部形成工程において、多孔質体に封孔層を形成された状態の多孔質体の断面図である。
【図８】本発明の第一実施形態に係る孔部形成工程において、多孔質体に形成された孔部にザグリが形成された状態の多孔質体の断面図である。
【図９】本発明の第二実施形態に係る多孔質体へのろう付け方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（第一実施形態）
以下、本発明の第一実施形態に係る孔あけ封孔工具を用いた多孔質体へのろう付け方法について説明する。
まず、孔あけ及び封孔の対象となる多孔質体及び多孔質体に取り付けられる取付部材について、図１及び図２を用いて説明する。
【００２３】
図１に示すように、多孔質体１０は、金属からなり、複数の細孔Ａが設けられた多孔質で形成されている。本実施形態では、多孔質体１０の一例として、径数十μｍ〜数百μｍの細孔Ａが形成されたステンレス鋼材ＳＵＳ３１６が採用される。
【００２４】
図２に示すように、取付部材２は、多孔質体１０に取り付けられる部材であって、本実施形態では水素ガスを噴射する水素ガス噴射装置を例に挙げて説明する。
【００２５】
水素ガス噴射装置２は、軸線Ｏ方向に向かって延びるハウジング２０と、ハウジング２０の内周側に配される本体部３０とを備えている。なお、図２において、本体部３０は側面図として表している。
【００２６】
ハウジング２０は、円筒状の部材であって、その軸線Ｏ方向一端側には径方向外側に向かって突出する座部２１が設けられている。また、ハウジング２０には、径方向外側に向かって開口する第一開口部２２が形成されている。また、ハウジング２０の内周面には、雌ねじ２３が設けられている。
【００２７】
本体部３０には、第一開口部２２と対応する位置に径方向外側に向かって開口する第二開口部３２が形成されている。また、本体部３０の外周面には、ハウジング２０の雌ねじ２３と対応する位置に雄ねじ３３が設けられている。この本体部３０の下部には燃焼部（不図示）が設けられ、燃焼部が水素ガスを噴射する。
【００２８】
次に、孔あけ封孔工具について、図３を用いて説明する。
図３に示すように、孔あけ封孔工具１００は、多孔質体１０に孔部１１を穿設する穿設部１１０と、孔部１１の内周面を含む領域の細孔Ａを封孔する封孔部１２０とを備える。
【００２９】
穿設部１１０は、孔あけ封孔工具１００の軸線Ｏ方向一端側に設けられた円柱状の部材であって、先端には軸線Ｏ方向一端側に向かうにしたがってしだいに径方向内側に向かうように先細り形状とされた斜面１１１が形成されている。
【００３０】
この穿設部１１０は、軸線Ｏ回りに回転することで、軸線Ｏ方向に直交する断面が円形状の貫通孔である孔部１１を穿設することができる。
【００３１】
封孔部１２０は、穿設部１１０の軸線Ｏ方向他方側に設けられ、軸線Ｏ方向に延びる円柱状の部材である。この封孔部１２０は、孔部１１に挿通された状態で、軸線Ｏ回りに回転して摩擦攪拌することにより、孔部１１の内周面を含む領域の多孔質体１０を変化させ、多孔質体１０の細孔Ａを封孔する。
【００３２】
換言すると、封孔部１２０は、軸線Ｏ回りに回転して孔部１１の内周面と封孔部１２０の外周面との間に摩擦熱を生じさせる。そして、この摩擦熱により多孔質体１０における孔部１１の内周面を含む領域を軟化させ、多孔質体１０を塑性流動させて、細孔Ａを封孔する。
【００３３】
また、封孔部１２０の軸線Ｏ方向他方側には、頭部１２１が設けられている。この頭部１２１には駆動部（不図示）が接続され、駆動部からの駆動力で頭部１２１は軸線Ｏ回りに回転する。また、頭部１２１と一体とされた封孔部１２０及び封孔部１２０と一体とされた穿設部１１０は、頭部１２１とともに回転する。
【００３４】
次に、上記のように構成された孔あけ封孔工具１００を用いて、多孔質体１０に取付部材２の取り付ける多孔質体へのろう付け方法について、図４を用いて説明する。
【００３５】
図４に示すように、多孔質体へのろう付け方法は、穿設工程Ｓ０１及び封孔層形成工程Ｓ０２（孔部形成工程）と、取付工程Ｓ０３とを備えている。
【００３６】
まず、穿設工程Ｓ０１を実行して、多孔質体１０に孔部１１を穿設する。
図３に示すように、多孔質体１０の表面１０Ａに孔あけ封孔工具１００の穿設部１１０を設置して、駆動部の駆動力により頭部１２１を軸線Ｏ回りに回転させる。これにより頭部１２１とともに穿設部１１０が回転し、穿設部１１０の斜面１１１が多孔質体１０の表面１０Ａを摺動して、表面１０Ａから裏面１０Ｂに向かって貫通する孔部１１を穿設する。
【００３７】
図５に示すように、多孔質体１０には軸線Ｏ方向と直交する方向の断面が円形状の貫通孔である孔部１１が穿設される。この孔部１１の径長さＡ１は、例えば８．０〜９．５ｍｍとされている。
【００３８】
次に、封孔層形成工程Ｓ０２を実行して、孔部１１の内周面を含む領域に入熱により多孔質体１０を変化させ細孔Ａを封孔する。
図６及び図７に示すように、多孔質体１０に穿設された孔部１１に、孔あけ封孔工具１００の封孔部１２０を挿通し、駆動部の駆動力により頭部１２１を軸線Ｏ回りに回転させる。これにより頭部１２１とともに封孔部１２０が回転し、摩擦熱により孔部１１の内周面を含む領域の多孔質体１０を塑性流動させて、細孔Ａが封孔された封孔層５１を形成する。
例えば、封孔部１２０の回転数は４００〜８００ｒｐｍ、差込み速度は３０ｍｍ／分とされている。  
【００３９】
図７に示しように、封孔層５１は、孔部１１の径方向外側に形成された円筒形状であって、細孔が形成されていない。この封孔層形成工程Ｓ０２により、例えば、孔部１１の径長さＡ２は９．５ｍｍとされ、封孔層５１の径長さＡ３は１．０〜１．５ｍｍとされている。
【００４０】
そして、封孔層５１が形成されたことを確認した後、孔あけ封孔工具１００を回転させたまま、孔部１１から引き抜く。図８に示すように、孔部１１の内周面をリーマ等（不図示）で仕上げた後、孔部１１の上部に径方向外側に向かって凹むザグリ１２を形成する。
【００４１】
次に、取付工程Ｓ０３を実行して、孔部１１に取付部材２を取り付ける。
図２に示すように、取付部材２のハウジング２０の外周面から径方向内側に向かって形成された凹部２６に、環状のろうＲを配置する。このようにろうＲが配置された取付部材２を、多孔質体１０の孔部１１に挿入する。そして、孔部１１に形成されたザグリ１２に、取付部材２の座部２１が配設されるように位置決めする。
【００４２】
次に、多孔質体１０を加熱すると、孔部１１の内周面と取付部材２の外周面との間には、溶融されたろうＲが配設された円筒状の接合部５２が形成される。換言すると、接合部５２は、孔部１１の内周面と取付部材２の外周面とを接合している。
【００４３】
このようにして、多孔質体１０と、封孔層５１と、取付部材２と、接合部５２とを備える接合体１が完成する。換言すると、接合体１は、軸線Ｏ方向に延びる取付部材２と、該取付部材２の外周側に配された接合部５２と、接合部５２の外周側に配された封孔層５１と、該封孔層５１の外周側に配された多孔質体１０とを備えている。
【００４４】
このように構成された多孔質体へのろう付け方法、孔あけ封孔工具１００及び接合体１によれば、金属で形成された多孔質体１０の孔部１１の内周面を含む領域では、孔あけ封孔工具１００の封孔部１２０により生じる摩擦熱により多孔質体１０が変化する。そして、細孔Ａが封孔された封孔層５１とされる。よって、孔部１１の内周面に取付部材２をろう付けして取り付ける際には、孔部１１の内周面を含む領域の細孔Ａは封孔されているため、ろうＲが封孔層５１及び封孔層５１の外周側に配された多孔質体１０の細孔Ａに染み出すことがなく、取付部材２の外周面と封孔層５１の内周面との間に留まる。したがって、ろうＲが孔部１１の内周面と取付部材２の外周面とを接合する機能を発揮することができるため、多孔質体１０に取付部材２を確実に取り付けることができる。
【００４５】
また、孔部１１の内周面に取付部材２を取り付ける際には、ろうＲを使用するだけであり他のボルト、ナット等の螺合部材等を別途使用する必要がないため、コストを抑えることができる。
【００４６】
また、穿設部１１０により孔部１１を穿設して、封孔部１２０により多孔質体１０の細孔Ａを封孔することができる。よって、一の工具にて孔部１１の穿設と多孔質体１０の細孔Ａの封孔をすることができるため、利便性が高い。また、穿設部１１０と封孔部１２０とを別々に設けた工具に比べて、コストを抑えることができる。
【００４７】
また、取付部材２の燃焼部から水素ガスが噴出されると、本体部３０の第二開口部３２及びハウジング２０の第一開口部２２を通過して、水素ガスが取付部材２の外周側に流れていく。この場合に、流れた出た水素ガスは、取付部材２の外周側に配された接合部５２及び封孔層５１には染み込むことがない。よって、取付部材２の周りに水素がある状況下においても、多孔質体１０に取付部材２を取り付けた状態を維持することができる。
【００４８】
（第二実施形態）
以下、本発明の第二実施形態に係る多孔質体へのろう付け方法について、主に図９用いて説明する。
この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と同一の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００４９】
本実施形態に係る超音波検査方法は、上述した第一実施形態に係る多孔質体へのろう付け方法のうち、穿設工程Ｓ０１と封孔層形成工程Ｓ０２とを孔部形成工程Ｓ１１として同時に実行する。それ以外の工程は、第一実施形態における工程と同一であるため説明を省略する。
【００５０】
孔部形成工程Ｓ１１は、多孔質体１０の表面１０Ａにレーザ照射し、多孔質体１０の表面１０Ａから裏面１０Ｂに向かって貫通する孔部１１を穿設する。また、孔部１１の穿設と同時に、レーザ照射による孔部１１の表面の溶融により、孔部１１の内周面を含む領域に封孔層５１を形成する。
例えば、出力が５００〜１０００Ｗで、速度が１００〜５００ｍｍ／ｍｉｎのレーザ照射により、溶融が可能とされている。
【００５１】
このような構成された多孔質体へのろう付け方法では、レーザ照射により孔部１１を穿設することができるとともに、レーザ照射による孔部１１の表面の溶融により多孔質体１０の孔部１１の内周面を含む領域の細孔Ａは確実に封孔される。よって、孔部１１の穿設と細孔Ａの封孔を同時に行うことができるため、作業性を向上させることができる。
【００５２】
（第二実施形態の変形例）
第二実施形態の変形例である孔部形成工程は、穿設工程と、レーザ照射による封孔層形成工程とを別々に実行する。
【００５３】
つまり、穿設工程では、例えば第一実施形態に係る孔あけ封孔工具１００の穿設部１１０やドリル（不図示）等を用いて、多孔質体１０の表面１０Ａから裏面１０Ｂに向かって貫通する孔部１１を穿設する。
【００５４】
次に、封孔層形成工程では、孔部１１の内周面にレーザ照射し、レーザ照射による孔部１１の表面の溶融により、孔部１１の内周面を含む領域に封孔層５１を形成する。
【００５５】
このように構成された多孔質体へのろう付け方法では、レーザ照射による孔部１１の表面の溶融により、多孔質体１０の孔部１１の内周面を含む領域の細孔Ａは確実に封孔される。
【００５６】
なお、上述した実施の形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１０…多孔質体  １０Ａ…表面  １０Ｂ…裏面  １１…孔部  １２…ザグリ  Ａ…細孔  Ｏ…軸線  ２…取付部材  ２０…ハウジング  ２１…座部  ２２…第一開口部  ２３…雌ねじ  ３０…本体部  ３２…第二開口部  ３３…雄ねじ  １００…孔あけ封孔工具  １１０…穿設部  １１１…斜面  １２０…封孔部  １２１…頭部  Ｓ０１…穿設工程  Ｓ０２…封孔層形成工程  Ｓ０３…取付工程  ５１…封孔層  ５２…接合部  １…接合体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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