(57)【要約】【課題】断熱性、耐振性、振動抑制性能や遮音性能などに優れる複合材を提供すること。【解決手段】アルミニウム製の２枚の板体１Ａ、１Ｂをプレス金型装置内にセットして、多数の凸部２Ａ、２Ｂを該凸部２Ａ、２Ｂ同士の間に平板部が直線状に残らないような配列状態で形成する。一定の配設パターンで形成されるが、凸部２Ａは平面視が正六角形を呈し、対角を形成する頂点を通る縦断面が円弧状を呈しており、凸部２Ｂは平板部２Ｃの中央部に形成され円筒状を呈している。ヒートインシュレータ１は上の板体１Ａと下の板体１Ｂとの異厚積層で形成され、前記凸部２Ｂは下の板体１Ｂが上の板体１Ａに張り出した状態で接合したものであり、例えば丸型ポンチ部がダイ部となる円筒溝へ板体１Ａ、１Ｂを押し込み、更なる加圧により下の板体１Ｂが上の板体１Ａに張り出した状態でインターロックを形成する。【選択図】図２
2009116603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の凸部を形成してなる複合材において、２枚の板体に多数の前記凸部が点在するようにプレス成形又はロール加工により形成すると共に前記２枚の板体を接合することを特徴とする複合材。
【請求項２】
多数の凸部を形成してなる複合材において、２枚の板体に多数の前記凸部が点在するよ
うにプレス成形又はロール加工により形成し、少なくとも一の種類の凸部をプレス成形又はロール加工により接合することにより前記２枚の板体を接合することを特徴とする複合材。
【請求項３】
多数の凸部を形成してなる複合材において、２枚の板体に多数の前記凸部が点在するように２枚の板体の間に目的に応じた材料を介在させた状態でプレス成形又はロール加工により形成すると共に、前記２枚の板体を接合することを特徴とする複合材。
【請求項４】
多数の凸部を形成してなる複合材において、２枚の板体に多数の前記凸部が点在するように２枚の板体の間に目的に応じた材料を介在させた状態でプレス成形又はロール加工により形成し、少なくとも一の種類の凸部をプレス成形又はロール加工により接合することにより前記２枚の板体を接合することを特徴とする複合材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多数の凸部を形成してなる複合材に関し、特に自動車の触媒コンバータやマフラなどの断熱に好適に使用できるヒートインシュレータや、自動車のホィールエプロン、トウボード、カウルパネルなどや、自動車以外にも適用できる複合材に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ヒートインシュレータは、自動車の車両フロア下方の空きスペースに設置されることが多いため、フューエルチューブ等との干渉を避けるためにビードを十分突出させることができない場合やビードを板面全体には形成できない場合があるので、ヒートインシュレータの板厚を厚くすることで剛性を確保するのが一般的である。また、剛性を高めるために、凹凸を形成することも知られている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−６０８７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、剛性を確保できても、断熱性や耐振性の面において、十分なものとはいえないものである。また、自動車のホィールエプロン、トウボード、カウルパネルなどは、振動抑制性能や遮音性能のより高いものが求められる。【０００４】
そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、断熱性、耐振性、振動抑制性能や遮音性能などに優れる複合材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このため第１の発明は、多数の凸部を形成してなる複合材において、２枚の板体に多数の前記凸部が点在するようにプレス成形又はロール加工により形成すると共に前記２枚の板体を接合することを特徴とする。【０００６】
第２の発明は、多数の凸部を形成してなる複合材において、２枚の板体に多数の前記凸部が点在するようにプレス成形又はロール加工により形成し、少なくとも一の種類の凸部をプレス成形又はロール加工により接合することにより前記２枚の板体を接合することを特徴とする。【０００７】
第３の発明は、多数の凸部を形成してなる複合材において、２枚の板体に多数の前記凸部が点在するように２枚の板体の間に目的に応じた材料を介在させた状態でプレス成形又はロール加工により形成すると共に、前記２枚の板体を接合することを特徴とする。【０００８】
第４の発明は、多数の凸部を形成してなる複合材において、２枚の板体に多数の前記凸部が点在するように２枚の板体の間に目的に応じた材料を介在させた状態でプレス成形又はロール加工により形成し、少なくとも一の種類の凸部をプレス成形又はロール加工により接合することにより前記２枚の板体を接合することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、断熱性、耐振性、振動抑制性能や遮音性能などに優れる複合材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】凸部が形成されていない状態のヒートインシュレータの斜視図である。
【図２】第１の実施形態の凸部を形成した後のヒートインシュレータの部分斜視図である。
【図３】第１の実施形態の凸部を形成した後のヒートインシュレータの部分平面図である。
【図４】ヒートインシュレータの部分縦断側面図である。
【図５】第２の実施形態の凸部を形成した後のヒートインシュレータの部分斜視図である。
【図６】第２の実施形態の凸部を形成した後のヒートインシュレータの部分平面図である。
【図７】第３の実施形態である四層構造のヒートインシュレータの部分縦断側面図である。
【符号の説明】
【００１１】
１              ヒートインシュレータ
１Ａ、１Ｂ      板体
２Ａ、２０Ａ    凸部
２Ｂ、２０Ｂ    凸部
１０Ａ、１０Ｂ  板体
３１            無機バインダー
３２            無機粉末
３３Ａ、３３Ｂ  凸部
３４            中空セラミックビーズ
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下図面に基づき、本発明の第１の実施形態を説明する。この第１の実施形態は、多数の凸部を形成してなる複合材のうち、自動車の触媒コンバータやマフラなどの断熱に好適に使用できるヒートインシュレータを例としており、以下説明する。図１は凸部２Ａ、２Ｂが形成されていない状態のヒートインシュレータ１の斜視図、図２は凸部２Ａ、２Ｂを形成した後のヒートインシュレータ１の部分斜視図、図３は凸部２Ａ、２Ｂを形成した後のヒートインシュレータ１の部分平面図である。【００１３】
前記ヒートインシュレータ１は、特に自動車の触媒コンバータやマフラなどの断熱に好適に使用できるもので、長方形状のアルミニウム製の２枚の板体１Ａ、１Ｂを積層して上方へ山形に成形したもので、その板面にはこれを横断するように長手方向へ間隔をおいて所定幅の複数のビード３が突出形成されている。そして、ヒートインシュレータ１の両側に沿って形成された側縁部４、５を除き、このヒートインシュレータ１の板面のほとんどの部分には上方へ突出した多数の凸部２Ａ、２Ｂが形成されている。そして、このヒートインシュレータ１は前記一方の側縁部５の垂直片部５Ａに形成された取付孔５Ｂ内にボルトを挿通して車体に取りつけられる。【００１４】
次に、前記ヒートインシュレータ１の製造方法について説明するが、初めにアルミニウム製の２枚の板体１Ａ、１Ｂを重ねてプレス金型装置内にセットして、多数の凸部２Ａ、２Ｂを該凸部２Ａ、２Ｂ同士の間に平板部が直線状に残らないような配列状態で形成する。一定の配設パターンで形成されるが、凸部２Ａは平面視が正六角形を呈し、対角を形成する頂点を通る縦断面が円弧状を呈しており、凸部２Ｂは平板部２Ｃの中央部に形成され円筒状を呈している。【００１５】
なお、この場合、本実施形態では、２枚の板体１Ａ、１Ｂを順送しながら或いは一括して同時に両凸部２Ａ、２Ｂをプレス成形により作成すると共に同時に２枚の板体１Ａ、１Ｂの一の種類の凸部２Ｂ同士を接合することによって２枚の板体１Ａ、１Ｂを接合するが
、この場合、順送しながら一方の凸部２Ａ又は２Ｂを成形した後、他方の凸部２Ｂ又は２Ａをプレス成形するようにしてもよい。この一の種類の凸部２Ｂ同士を接合することによっても剛性が高められる。【００１６】
そして、ヒートインシュレータ１は異厚積層で形成され、上の前記板体１Ａは厚さが０．１２５ｍｍで、下の板体１Ｂは厚さが０．３ｍｍであり、図３に示すように、凸部２Ａの幅Ｗ１を１０ｍｍ以上〜１６ｍｍ以内とし、ベース幅Ｗ２を１１ｍｍ以上〜１７ｍｍ以内とし、平面寸法（Ｃ／２）を１ｍｍとして、凸部２Ａの高さＨを凸部の高さＨ／凸部の幅Ｗ１が１２％以上〜２０％以内となるように１．２ｍｍ以上〜３．２ｍｍ以下とし、平面寸法（Ｃ／２）の２倍である凸部２Ａ同士の間隔がベース幅Ｗ２の７５％以下である。【００１７】
そして、図３に示すように、凸部２Ｂは凸部２Ａと同様に、例えばベース幅Ｗ２を１１〜１７ｍｍを有する平板部２Ｃの中央部に、直径が例えば４ｍｍで凸部２Ａの高さと同じ高さに形成する。【００１８】
この凸部２Ａと２Ｂとの配列は、図３に示すとおりであるが、詳述すると、平面視が正六角形を呈する凸部２Ａを上下に寸法Ｃの間隔を存して上下２個連設して、その下位置の同じく正六角形状の平板部２Ｃ中央部に円筒状の凸部２Ｂを形成するようにした配設パターンを上下方向に繰り返し形成する。そして、この配設パターンの左右に、当該配設パターンを前記凸部２Ａを１個半分ずらした位置に繰り返し形成する。【００１９】
なお、前記凸部２Ｂは下の板体１Ｂが上の板体１Ａに張り出した状態で接合したものであり、プレス金型装置内における下流位置において、例えば丸型ポンチ部がダイ部となる円筒溝へ板体１Ａ、１Ｂを押し込み、更なる加圧により下の板体１Ｂが上の板体１Ａに張り出した状態でインターロックを形成する。これにより、２枚の板体１Ａ、１Ｂがこの凸部２Ｂ部分で接合されることとなり、前記凸部２Ｂはその上端周縁部２ＢＢが上方へ突出するように形成され、剛性が図られる。【００２０】
次に、凸部２０Ａ、２０Ｂを形成した後のヒートインシュレータ１の部分斜視図である図５及び凸部２０Ａ、２０Ｂを形成した後のヒートインシュレータ１の部分平面図である図６に基づいて、第２の実施形態について説明する。ヒートインシュレータ１に形成した凸部２０Ａ、２０Ｂの配列パターンは、第１の実施形態と同様であるが、この凸部２０Ａは平面視が円形を呈し、縦断面が円弧状を呈しており、球の一部を構成する形状であり、凸部２０Ｂは平板部２０Ｃの中央部に形成され円筒状を呈している。【００２１】
但し、この第２の実施形態も第１の実施形態と同様に、凸部２０Ａの幅Ｗ３を１０ｍｍ以上〜１６ｍｍ以内とし、ベース幅Ｗ２を１１ｍｍ以上〜１７ｍｍ以内とし、平面寸法（Ｃ／２）を１ｍｍとして、凸部２０Ａの高さＨを凸部の高さＨ／凸部の幅Ｗ３が１２％以上〜２０％以内となるように１．２ｍｍ以上〜３．２ｍｍ以下とし、平面寸法（Ｃ／２）の２倍である凸部２０Ａ同士の間隔がベース幅Ｗ４の７５％以下である。【００２２】
以上の第１、第２の実施形態のように、凸部２Ａ、２Ｂや、２０Ａ、２０Ｂを形成すると、１枚の０．３ｍｍ厚のアルミニウム製の板体でも０．５ｍｍ厚のアルミニウム製の板体と同程度以上の剛性を発揮することができる。従って、ヒートインシュレータ１において、ビードを十分突出させることができない場合や、ビードを板面全体には形成できない場合にも、凸部２Ａ、２Ｂや、２０Ａ、２０Ｂを形成することによって、ヒートインシュレータ１の板厚を厚くすることなく、必要な剛性を確保することができ、重量の増大とコストアップを避けることができる。特に、凸部同士の間に平板部が直線状に残らないようにすると、力学的な方向性が無くなり、剛性を大きく向上させることができる。また、平板部２Ｃや２０Ｃに形成される凸部２Ｂや２０Ｂにより、より剛性が高められる。【００２３】
なお、前記凸部２０Ｂは第１の実施形態と同様に、下の板体が上の板体に張り出した状態で接合したものであり、例えば丸型ポンチ部がダイ部となる円筒溝へ両板体を押し込み、更なる加圧により下の板体が上の板体に張り出した状態でインターロックを形成する。これにより、２枚の板体がこの凸部２０Ｂ部分で接合されることとなり、前記凸部２０Ｂはその上端周縁部が上方へ突出するように形成され、剛性が図られる。【００２４】
また２枚の板体の異厚積層により、特に断熱性や耐振性に優れるヒートインシュレータ１を提供することができる。なお、以上の実施形態によれば、平板部２Ｃ（又は２０Ｃ）を含めた前記凸部２Ｂ（又は２０Ｂ）の占める面積比率は凸部２Ａ（又は２０Ａ）の半分であって、全体の１／３面積であり、この凸部２Ｂ（又は２０Ｂ）の占める面積比率を下げることによって、より剛性を高めることができる。【００２５】
以上の第１及び第２の実施形態は、２枚の板体の積層によりヒートインシュレータ１を作製したが、このような二層構造ではなく、四層構造、三層構造でもよい。初めに、図７に基づいて、第３の実施形態である四層構造について説明すると、アルミニウム製の厚さ０．３５ｍｍの板体１０Ａの裏面（内側面）に接着剤としての無機バインダー３１を厚さ０．０５ｍｍ塗布し、更にこの無機バインダー３１が塗布された板体１０Ａの裏面（内側面）に熱伝導性が低い（断熱性能に優れる）無機粉末３２を厚さ０．１ｍｍ付着させる。この無機粉末３２は、断熱性に優れ、軽量、低密度（密度が０．０３ｇ／ｃｍ３以上〜０．１ｃｍ３）、不燃性を有する、例えば粒径が１００μｍ以下のシリカ粉末（シリカ微粒子）を使用するが、その他の無機粉末でもよい。前記無機バインダー３１は、本実施形態では、特に耐熱性の塗膜が形成できる、例えば粒径が１００ｎｍ以下のシリカ微粒子の水スラリーを使用する。【００２６】
そして、一方の板体１０Ａを以上のように処理し、この一方の板体１０Ａとアルミニウム製の厚さ０．３５ｍｍの他方の板体１０Ｂとをプレス金型装置で合わせて少しずつ順送しながら平面視が正六角形を呈して対角を形成する頂点を通る縦断面が円弧状を呈するか又は平面視が円形呈して縦断面が円弧状を呈する凸部３３Ａ、円筒状の凸部３３Ｂをプレス成形する。そして、このプレス金型装置内における下流位置において、丸型ポンチ部がダイ部となる円筒溝へ板体１０Ａ、１０Ｂを押し込み、更なる加圧により下の板体１０Ｂが上の板体１０Ａに張り出した状態でインターロックを形成する。これにより、２枚の板体１０Ａ、１０Ｂがこの凸部３３Ｂ部分で接合されることとなり、前記凸部３３Ｂはその上端周縁部３３ＢＢが上方へ突出するように形成され、剛性が図られる。【００２７】
この第３の実施形態の凸部３３Ａ、３３Ｂは、第１及び第２の実施形態の凸部２Ａ、２Ｂや、２０Ａ、２０Ｂと同様な配列パターン及びサイズで２枚の板体１０Ａ、１０Ｂに形成される。また平板部３３Ｃも、第１及び第２の実施形態の２Ｃ、２０Ｃと同様な配列パターン及びサイズで２枚の板体１０Ａ、１０Ｂに形成される。【００２８】
このように、２枚の板体１０Ａ、１０Ｂの間に熱伝導性に低い材料を介在させることにより、更に断熱性や耐振性に優れたヒートインシュレータ１を提供することができる。理論計算値によれば、熱源の温度が４００℃の場合に、このヒートインシュレータ１の表面温度が約２６℃程度となり、かなりの断熱性能を発揮する。【００２９】
また、次に第４の実施形態について説明するが、この第４の実施形態は、上述の第３の実施形態における無機粉末３２に代えて、熱伝導性が低い（断熱性能に優れる）粒径が２０μｍ以上〜７５μｍ以下の粒状の中空セラミックビーズを使用する形態である。この中空セラミックビーズは、断熱性に優れ、中空で軽量（密度が０．２５ｇ／ｃｍ３以上〜０．４２ｃｍ３以下）、耐熱性（融点が１６００℃）を有する。【００３０】
初めに、無機バインダー３１が塗布された板体１０Ａの裏面（内側面）に熱伝導性が低い粒状の中空セラミックビーズ３４を厚さ０．１ｍｍ付着させ、この一方の板体１０Ａと他方の板体１０Ｂとをプレス金型装置で合わせて少しずつ順送しながら前記両凸部３３Ａ、３３Ｂをプレス成形し、このプレス金型装置内における下流位置において、丸型ポンチ部がダイ部となる円筒溝へ板体１０Ａ、１０Ｂを押し込み、更なる加圧により下の板体１０Ｂが上の板体１０Ａに張り出した状態でインターロックを形成する。これにより、２枚の板体１０Ａ、１０Ｂがこの凸部３３Ｂ部分で接合され、前記凸部３３Ｂはその上端周縁部３３ＢＢが上方へ突出するように形成され、剛性が図られる。【００３１】
このようにして作製された第４の実施形態のヒートインシュレータ１の表面温度は、理論計算値によれば、熱源の温度が４００℃の場合に、約５２℃程度となり、かなりの断熱性能を発揮する。【００３２】
次に、第３及び第４の実施形態での無機粉末３２、中空セラミックビーズ３４に代えて熱伝導性が低くて（断熱性能に優れ）、接着性及び耐熱性に優れた厚さ０．０２５ｍｍのポリイミドフイルムを使用する第５の実施形態について、以下説明する。この第５の実施形態は、無機粉末や中空セラミックビーズを使用しない。即ち、この一方の板体１０Ａと他方の板体１０Ｂとの間に前記ポリイミドフイルムを介在させた状態でプレス金型装置で合わせて少しずつ順送しながら前記両凸部３３Ａ、３３Ｂをプレス成形し、このプレス金型装置内における下流位置において、丸型ポンチ部がダイ部となる円筒溝へ板体１０Ａ、１０Ｂを押し込み、更なる加圧により下の板体１０Ｂが上の板体１０Ａに張り出した状態でインターロックを形成する。これにより、２枚の板体１０Ａ、１０Ｂがこの凸部３３Ｂ部分で接合され、前記凸部３３Ｂはその上端周縁部３３ＢＢが上方へ突出するように形成され、剛性が図られる。【００３３】
このようにして作製された第５の実施形態のヒートインシュレータ１の表面温度は、理論計算値によれば、熱源の温度が４００℃の場合に、約１５８℃程度となり、かなりの断熱性能を発揮する。【００３４】
これよりも断熱性能を高めた第６の実施形態では、厚さ０．１２５ｍｍのポリイミドフイルムを使用してヒートインシュレータ１を作製したが、このヒートインシュレータ１の表面温度は、理論計算値によれば、熱源の温度が４００℃の場合に、約５９℃程度となり、第５の実施形態を上回る断熱性能を発揮する。【００３５】
なお、以上のような二層以上の構造とするヒートインシュレータ１ではなく、アルミニウム製の厚さ０．３５ｍｍの板体による単層構造では、ヒートインシュレータ１の表面温度は、理論計算値によれば、熱源の温度が４００℃の場合に、約３９４℃程度であり、またアルミニウム製の厚さ０．３５ｍｍの２枚の板体による二層構造では、ヒートインシュレータ１の表面温度は、同じく約３８８℃程度であり、更にアルミニウム製の厚さ０．３５ｍｍの３枚の板体による三層構造では、ヒートインシュレータ１の表面温度は、同じく約３８６℃程度であり、断熱性能が劣る。【００３６】
なお、以上の実施形態によれば、一対の板体に２種類の凸部を形成して、少なくとも１の種類の凸部を接合したものであるが、３種類以上の凸部を形成してもよく、また以上の実施形態で説明した凸部の形状、大きさ、配列パターン等に限らず、種々の形態が考えられ、特に接合する凸部の配置（位置）や個数も適宜選定することにより、所期の目的が遂げられる。【００３７】
なお、以上の全ての実施形態においては、プレス金型装置によるプレス成形で２種類の
凸部を形成すると共に少なくとも一の種類の凸部を接合するようにしたが、これに限らず、表面に凹凸が形成された一対のローラー間に板体を通過させながらロール加工で一方の凸部２Ａ、２０Ａ、３３Ａを形成した後、プレス加工で他方の凸部２Ｂ、２０Ｂ、３３Ｂを形成すると共に同時に２枚の板体１Ａ、１Ｂ、１０Ａ、１０Ｂの各凸部２Ｂ、２０Ｂ、３３Ｂ同士を接合するようにしてもよいし、更にはロール加工で一方の凸部２Ａ、２０Ａ、３３Ａと他方の凸部２Ｂ、２０Ｂ、３３Ｂを形成すると共に同時に２枚の板体１Ａ、１Ｂ、１０Ａ、１０Ｂの各凸部２Ｂ、２０Ｂ、３３Ｂ同士をロール下降で接合するようにしてもよい
また、他方の凸部２Ｂ、２０Ｂ、３３Ｂの接合に代えて、２枚の板体１Ａ、１Ｂ、１０Ａ、１０Ｂをスポット溶接やスポットＦＳＷ（摩擦攪拌接合）、その他の接合手段により接合してもよい。【００３８】
なお、自動車のホィールエプロン、トウボード、カウルパネルなどにあっては、振動抑制性能や遮音性能などに優れる複合材が求められるが、板体１０Ａと１０Ｂとの間に振動抑制性能や遮音性能などを高める目的に応じた、例えばフィルム状の合成樹脂材料、ゴム、金属箔などを介在させて、凸部を形成すると共に２枚の板体１０Ａ、１０Ｂを接合することにより、適切な複合材を提供することができる。更には、自動車以外、例えば航空機、船舶などの部品にも適用できる複合材を提供することができる。【００３９】
以上本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
断熱性、耐振性、振動抑制性能や遮音性能などに優れる複合材を提供することができ、特に自動車のヒートインシュレータ、ホィールエプロン、トウボード、カウルパネルなどや、自動車以外にも適用できる複合材に要求される用途に適用できる。
【図１】
2009116603.tif 000003
【図２】
2009116603.tif 000004
【図３】
2009116603.tif 000005
【図４】
2009116603.tif 000006
【図５】
2009116603.tif 000007
【図６】
2009116603.tif 000008
【図７】
2009116603.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成22年8月6日(2010.8.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多数の凸部を形成してなるもので、特に自動車の触媒コンバータやマフラなどの断熱に好適に使用できるヒートインシュレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ヒートインシュレータは、自動車の車両フロア下方の空きスペースに設置されることが多いため、フューエルチューブ等との干渉を避けるためにビードを十分突出させることができない場合やビードを板面全体には形成できない場合があるので、ヒートインシュレータの板厚を厚くすることで剛性を確保するのが一般的である。また、剛性を高めるために、凹凸を形成することも知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−６０８７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、剛性を確保できても、断熱性や耐振性の面において、十分なものとはいえないものである。
【０００５】
そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、剛性を確保しつつ、断熱性、耐振性などに優れるヒートインシュレータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このため本発明は、多数の凸部を形成してなるヒートインシュレータであって、２枚の板体に少なくとも二以上の種類の多数の前記凸部が点在するように２枚の板体の間に目的に応じた材料を介在させた状態で形成し、二以上の種類の凸部のうちの一の種類の凸部を剛性の向上のために形成すると共に、一方の板体の少なくとも二以上の種類の凸部のうちの他の種類の凸部に他方の板体の同じく少なくとも二以上の種類の凸部のうちの他の種類の凸部を嵌合して接合することにより前記２枚の板体を接合することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、剛性を確保しつつ、断熱性、耐振性などに優れるヒートインシュレータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】凸部が形成されていない状態のヒートインシュレータの斜視図である。
【図２】第１の実施形態の凸部を形成した後のヒートインシュレータの部分斜視図である。
【図３】第１の実施形態の凸部を形成した後のヒートインシュレータの部分平面図である。
【図４】ヒートインシュレータの部分縦断側面図である。
【図５】第２の実施形態の凸部を形成した後のヒートインシュレータの部分斜視図である。
【図６】第２の実施形態の凸部を形成した後のヒートインシュレータの部分平面図である。
【図７】第３の実施形態である四層構造のヒートインシュレータの部分縦断側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下図面に基づき、本発明の第１の実施形態を説明する。この第１の実施形態は、多数の凸部を形成してなる複合材のうち、自動車の触媒コンバータやマフラなどの断熱に好適に使用できるヒートインシュレータを例としており、以下説明する。図１は凸部２Ａ、２Ｂが形成されていない状態のヒートインシュレータ１の斜視図、図２は凸部２Ａ、２Ｂを形成した後のヒートインシュレータ１の部分斜視図、図３は凸部２Ａ、２Ｂを形成した後のヒートインシュレータ１の部分平面図である。
【００１０】
前記ヒートインシュレータ１は、特に自動車の触媒コンバータやマフラなどの断熱に好適に使用できるもので、長方形状のアルミニウム製の２枚の板体１Ａ、１Ｂを積層して上方へ山形に成形したもので、その板面にはこれを横断するように長手方向へ間隔をおいて所定幅の複数のビード３が突出形成されている。そして、ヒートインシュレータ１の両側に沿って形成された側縁部４、５を除き、このヒートインシュレータ１の板面のほとんどの部分には上方へ突出した多数の凸部２Ａ、２Ｂが形成されている。そして、このヒートインシュレータ１は前記一方の側縁部５の垂直片部５Ａに形成された取付孔５Ｂ内にボルトを挿通して車体に取りつけられる。
【００１１】
次に、前記ヒートインシュレータ１の製造方法について説明するが、初めにアルミニウム製の２枚の板体１Ａ、１Ｂを重ねてプレス金型装置内にセットして、多数の凸部２Ａ、２Ｂを形成する。一定の配設パターンで形成されるが、凸部２Ａは平面視が正六角形を呈し、対角を形成する頂点を通る縦断面が円弧状を呈しており、凸部２Ｂは平板部２Ｃの中央部に形成され円筒状を呈している。
【００１２】
なお、この場合、本実施形態では、２枚の板体１Ａ、１Ｂを順送しながら或いは一括して同時に両凸部２Ａ、２Ｂをプレス成形により作成すると共に同時に２枚の板体１Ａ、１Ｂの一の種類の凸部２Ｂ同士を嵌合して接合することによって２枚の板体１Ａ、１Ｂを接合するが、この場合、順送しながら一方の凸部２Ａ又は２Ｂを成形した後、他方の凸部２Ｂ又は２Ａをプレス成形するようにしてもよい。この一の種類の凸部２Ｂ同士を接合することによっても剛性が高められる。
【００１３】
そして、ヒートインシュレータ１は異厚積層で形成され、上の前記板体１Ａは厚さが０．１２５ｍｍで、下の板体１Ｂは厚さが０．３ｍｍであり、図３に示すように、凸部２Ａの幅Ｗ１を１０ｍｍ以上〜１６ｍｍ以内とし、ベース幅Ｗ２を１１ｍｍ以上〜１７ｍｍ以内とし、平面寸法（Ｃ／２）を１ｍｍとして、凸部２Ａの高さＨを凸部の高さＨ／凸部の幅Ｗ１が１２％以上〜２０％以内となるように１．２ｍｍ以上〜３．２ｍｍ以下とし、平面寸法（Ｃ／２）の２倍である凸部２Ａ同士の間隔がベース幅Ｗ２の７５％以下である。
【００１４】
そして、図３に示すように、凸部２Ｂは凸部２Ａと同様に、例えばベース幅Ｗ２を１１〜１７ｍｍを有する平板部２Ｃの中央部に、直径が例えば４ｍｍで凸部２Ａの高さと同じ高さに形成する。
【００１５】
この凸部２Ａと２Ｂとの配列は、図３に示すとおりであるが、詳述すると、平面視が正六角形を呈する凸部２Ａを上下に寸法Ｃの間隔を存して上下２個連設して、その下位置の同じく正六角形状の平板部２Ｃ中央部に円筒状の凸部２Ｂを形成するようにした配設パターンを上下方向に繰り返し形成する。そして、この配設パターンの左右に、当該配設パターンを前記凸部２Ａを１個半分ずらした位置に繰り返し形成する。
【００１６】
なお、前記凸部２Ｂは下の板体１Ｂが上の板体１Ａに張り出した状態で接合したものであり、プレス金型装置内における下流位置において、例えば丸型ポンチ部がダイ部となる円筒溝へ板体１Ａ、１Ｂを押し込み、更なる加圧により下の板体１Ｂが上の板体１Ａに張り出した状態でインターロックを形成する。これにより、板体１Ｂの凸部２Ｂが板体１Ａの凸部２Ｂに嵌合するような形で、２枚の板体１Ａ、１Ｂがこの凸部２Ｂ部分で接合されることとなり、前記凸部２Ｂはその上端周縁部２ＢＢが上方へ突出するように形成され、剛性が図られる。
【００１７】
次に、凸部２０Ａ、２０Ｂを形成した後のヒートインシュレータ１の部分斜視図である図５及び凸部２０Ａ、２０Ｂを形成した後のヒートインシュレータ１の部分平面図である図６に基づいて、第２の実施形態について説明する。ヒートインシュレータ１に形成した凸部２０Ａ、２０Ｂの配列パターンは、第１の実施形態と同様であるが、この凸部２０Ａは平面視が円形を呈し、縦断面が円弧状を呈しており、球の一部を構成する形状であり、凸部２０Ｂは平板部２０Ｃの中央部に形成され円筒状を呈している。
【００１８】
但し、この第２の実施形態も第１の実施形態と同様に、凸部２０Ａの幅Ｗ３を１０ｍｍ以上〜１６ｍｍ以内とし、ベース幅Ｗ２を１１ｍｍ以上〜１７ｍｍ以内とし、平面寸法（Ｃ／２）を１ｍｍとして、凸部２０Ａの高さＨを凸部の高さＨ／凸部の幅Ｗ３が１２％以上〜２０％以内となるように１．２ｍｍ以上〜３．２ｍｍ以下とし、平面寸法（Ｃ／２）の２倍である凸部２０Ａ同士の間隔がベース幅Ｗ４の７５％以下である。
【００１９】
以上の第１、第２の実施形態のように、凸部２Ａ、２Ｂや、２０Ａ、２０Ｂを形成すると、１枚の０．３ｍｍ厚のアルミニウム製の板体でも０．５ｍｍ厚のアルミニウム製の板体と同程度以上の剛性を発揮することができる。従って、ヒートインシュレータ１において、ビードを十分突出させることができない場合や、ビードを板面全体には形成できない場合にも、凸部２Ａ、２Ｂや、２０Ａ、２０Ｂを形成することによって、ヒートインシュレータ１の板厚を厚くすることなく、必要な剛性を確保することができ、重量の増大とコストアップを避けることができる。特に、凸部同士の間に平板部が直線状に残らないようにすると、力学的な方向性が無くなり、剛性を大きく向上させることができる。また、平板部２Ｃや２０Ｃに形成される凸部２Ｂや２０Ｂにより、より剛性が高められる。
【００２０】
なお、前記凸部２０Ｂは第１の実施形態と同様に、下の板体が上の板体に張り出した状態で接合したものであり、例えば丸型ポンチ部がダイ部となる円筒溝へ両板体を押し込み、更なる加圧により下の板体が上の板体に張り出した状態でインターロックを形成する。これにより、下の板体の凸部２０Ｂが上の板体の凸部２０Ｂに嵌合するような形で、２枚の板体がこの凸部２０Ｂ部分で接合されることとなり、前記凸部２０Ｂはその上端周縁部が上方へ突出するように形成され、剛性が図られる。
【００２１】
また２枚の板体の異厚積層により、特に断熱性や耐振性に優れるヒートインシュレータ１を提供することができる。なお、以上の実施形態によれば、平板部２Ｃ（又は２０Ｃ）を含めた前記凸部２Ｂ（又は２０Ｂ）の占める面積比率は凸部２Ａ（又は２０Ａ）の半分であって、全体の１／３面積であり、この凸部２Ｂ（又は２０Ｂ）の占める面積比率を下げることによって、より剛性を高めることができる。
【００２２】
以上の第１及び第２の実施形態は、２枚の板体の積層によりヒートインシュレータ１を作製したが、このような二層構造ではなく、四層構造、三層構造でもよい。初めに、図７に基づいて、第３の実施形態である四層構造について説明すると、アルミニウム製の厚さ０．３５ｍｍの板体１０Ａの裏面（内側面）に接着剤としての無機バインダー３１を厚さ０．０５ｍｍ塗布し、更にこの無機バインダー３１が塗布された板体１０Ａの裏面（内側面）に熱伝導性が低い（断熱性能に優れる）無機粉末３２を厚さ０．１ｍｍ付着させる。この無機粉末３２は、断熱性に優れ、軽量、低密度（密度が０．０３ｇ／ｃｍ３以上〜０．１ｃｍ３）、不燃性を有する、例えば粒径が１００μｍ以下のシリカ粉末（シリカ微粒子）を使用するが、その他の無機粉末でもよい。前記無機バインダー３１は、本実施形態では、特に耐熱性の塗膜が形成できる、例えば粒径が１００ｎｍ以下のシリカ微粒子の水スラリーを使用する。
【００２３】
そして、一方の板体１０Ａを以上のように処理し、この一方の板体１０Ａとアルミニウム製の厚さ０．３５ｍｍの他方の板体１０Ｂとをプレス金型装置で合わせて少しずつ順送しながら平面視が正六角形を呈して対角を形成する頂点を通る縦断面が円弧状を呈するか又は平面視が円形呈して縦断面が円弧状を呈する凸部３３Ａ、円筒状の凸部３３Ｂをプレス成形する。そして、このプレス金型装置内における下流位置において、丸型ポンチ部がダイ部となる円筒溝へ板体１０Ａ、１０Ｂを押し込み、更なる加圧により下の板体１０Ｂが上の板体１０Ａに張り出した状態でインターロックを形成する。これにより、板体１０Ｂの凸部３３Ｂが板体１０Ａの凸部３３Ｂに嵌合するような形で、２枚の板体１０Ａ、１０Ｂがこの凸部３３Ｂ部分で接合されることとなり、前記凸部３３Ｂはその上端周縁部３３ＢＢが上方へ突出するように形成され、剛性が図られる。
【００２４】
この第３の実施形態の凸部３３Ａ、３３Ｂは、第１及び第２の実施形態の凸部２Ａ、２Ｂや、２０Ａ、２０Ｂと同様な配列パターン及びサイズで２枚の板体１０Ａ、１０Ｂに形成される。また平板部３３Ｃも、第１及び第２の実施形態の２Ｃ、２０Ｃと同様な配列パターン及びサイズで２枚の板体１０Ａ、１０Ｂに形成される。
【００２５】
このように、２枚の板体１０Ａ、１０Ｂの間に熱伝導性に低い材料を介在させることにより、更に断熱性や耐振性に優れたヒートインシュレータ１を提供することができる。理論計算値によれば、熱源の温度が４００℃の場合に、このヒートインシュレータ１の表面温度が約２６℃程度となり、かなりの断熱性能を発揮する。
【００２６】
また、次に第４の実施形態について説明するが、この第４の実施形態は、上述の第３の実施形態における無機粉末３２に代えて、熱伝導性が低い（断熱性能に優れる）粒径が２０μｍ以上〜７５μｍ以下の粒状の中空セラミックビーズを使用する形態である。この中空セラミックビーズは、断熱性に優れ、中空で軽量（密度が０．２５ｇ／ｃｍ３以上〜０．４２ｃｍ３以下）、耐熱性（融点が１６００℃）を有する。
【００２７】
初めに、無機バインダー３１が塗布された板体１０Ａの裏面（内側面）に熱伝導性が低い粒状の中空セラミックビーズ３４を厚さ０．１ｍｍ付着させ、この一方の板体１０Ａと他方の板体１０Ｂとをプレス金型装置で合わせて少しずつ順送しながら前記両凸部３３Ａ、３３Ｂをプレス成形し、このプレス金型装置内における下流位置において、丸型ポンチ部がダイ部となる円筒溝へ板体１０Ａ、１０Ｂを押し込み、更なる加圧により下の板体１０Ｂが上の板体１０Ａに張り出した状態でインターロックを形成する。これにより、板体１０Ｂの凸部３３Ｂが板体１０Ａの凸部３３Ｂに嵌合するような形で、２枚の板体１０Ａ、１０Ｂがこの凸部３３Ｂ部分で接合されることとなり、前記凸部３３Ｂはその上端周縁部３３ＢＢが上方へ突出するように形成され、剛性が図られる。
【００２８】
このようにして作製された第４の実施形態のヒートインシュレータ１の表面温度は、理論計算値によれば、熱源の温度が４００℃の場合に、約５２℃程度となり、かなりの断熱性能を発揮する。
【００２９】
次に、第３及び第４の実施形態での無機粉末３２、中空セラミックビーズ３４に代えて熱伝導性が低くて（断熱性能に優れ）、接着性及び耐熱性に優れた厚さ０．０２５ｍｍのポリイミドフイルムを使用する第５の実施形態について、以下説明する。この第５の実施形態は、無機粉末や中空セラミックビーズを使用しない。即ち、この一方の板体１０Ａと他方の板体１０Ｂとの間に前記ポリイミドフイルムを介在させた状態でプレス金型装置で合わせて少しずつ順送しながら前記両凸部３３Ａ、３３Ｂをプレス成形し、このプレス金型装置内における下流位置において、丸型ポンチ部がダイ部となる円筒溝へ板体１０Ａ、１０Ｂを押し込み、更なる加圧により下の板体１０Ｂが上の板体１０Ａに張り出した状態でインターロックを形成する。これにより、板体１０Ｂの凸部３３Ｂが板体１０Ａの凸部３３Ｂに嵌合するような形で、２枚の板体１０Ａ、１０Ｂがこの凸部３３Ｂ部分で接合されることとなり、前記凸部３３Ｂはその上端周縁部３３ＢＢが上方へ突出するように形成され、剛性が図られる。
【００３０】
このようにして作製された第５の実施形態のヒートインシュレータ１の表面温度は、理論計算値によれば、熱源の温度が４００℃の場合に、約１５８℃程度となり、かなりの断熱性能を発揮する。
【００３１】
これよりも断熱性能を高めた第６の実施形態では、厚さ０．１２５ｍｍのポリイミドフイルムを使用してヒートインシュレータ１を作製したが、このヒートインシュレータ１の表面温度は、理論計算値によれば、熱源の温度が４００℃の場合に、約５９℃程度となり、第５の実施形態を上回る断熱性能を発揮する。
【００３２】
なお、以上のような二層以上の構造とするヒートインシュレータ１ではなく、アルミニウム製の厚さ０．３５ｍｍの板体による単層構造では、ヒートインシュレータ１の表面温度は、理論計算値によれば、熱源の温度が４００℃の場合に、約３９４℃程度であり、またアルミニウム製の厚さ０．３５ｍｍの２枚の板体による二層構造では、ヒートインシュレータ１の表面温度は、同じく約３８８℃程度であり、更にアルミニウム製の厚さ０．３５ｍｍの３枚の板体による三層構造では、ヒートインシュレータ１の表面温度は、同じく約３８６℃程度であり、断熱性能が劣る。
【００３３】
なお、以上の実施形態によれば、一対の板体に２種類の凸部を形成して、少なくとも１の種類の凸部を接合したものであるが、３種類以上の凸部を形成してもよく、また以上の実施形態で説明した凸部の形状、大きさ、配列パターン等に限らず、種々の形態が考えられ、特に接合する凸部の配置（位置）や個数も適宜選定することにより、所期の目的が遂げられる。
【００３４】
なお、以上の全ての実施形態においては、プレス金型装置によるプレス成形で２種類の凸部を形成すると共に少なくとも一の種類の凸部を接合するようにしたが、これに限らず、表面に凹凸が形成された一対のローラー間に板体を通過させながらロール加工で一方の凸部２Ａ、２０Ａ、３３Ａを形成した後、プレス加工で他方の凸部２Ｂ、２０Ｂ、３３Ｂを形成すると共に同時に２枚の板体１Ａ、１Ｂ、１０Ａ、１０Ｂの各凸部２Ｂ、２０Ｂ、３３Ｂ同士を接合するようにしてもよいし、更にはロール加工で一方の凸部２Ａ、２０Ａ、３３Ａと他方の凸部２Ｂ、２０Ｂ、３３Ｂを形成すると共に同時に２枚の板体１Ａ、１Ｂ、１０Ａ、１０Ｂの各凸部２Ｂ、２０Ｂ、３３Ｂ同士をロール加工で接合するようにしてもよい。
【００３５】
また、他方の凸部２Ｂ、２０Ｂ、３３Ｂの接合に代えて、２枚の板体１Ａ、１Ｂ、１０Ａ、１０Ｂをスポット溶接やスポットＦＳＷ（摩擦攪拌接合）、その他の接合手段により接合してもよい。
【００３６】
なお、自動車のホィールエプロン、トウボード、カウルパネルなどにあっては、振動抑制性能や遮音性能などに優れる複合材が求められるが、板体１０Ａと１０Ｂとの間に振動抑制性能や遮音性能などを高める目的に応じた、例えばフィルム状の合成樹脂材料、ゴム、金属箔などを介在させて、凸部を形成すると共に２枚の板体１０Ａ、１０Ｂを接合することにより、適切な複合材を提供することができる。更には、自動車以外、例えば航空機、船舶などの部品にも適用できる複合材を提供することができる。
【００３７】
以上のように本発明は、断熱性、耐振性などに優れるヒートインシュレータを提供することができ、このヒートインシュレータに関する技術は自動車のホィールエプロン、トウボード、カウルパネルなどや、自動車以外にも適用できる複合材に要求される用途にも適用できる。
【００３８】
以上本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。
【符号の説明】
【００３９】
１              ヒートインシュレータ
１Ａ、１Ｂ      板体
２Ａ、２０Ａ    凸部
２Ｂ、２０Ｂ    凸部
１０Ａ、１０Ｂ  板体
３１            無機バインダー
３２            無機粉末
３３Ａ、３３Ｂ  凸部
３４            中空セラミックビーズ
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の凸部を形成してなるヒートインシュレータであって、２枚の板体に少なくとも二以上の種類の多数の前記凸部が点在するように２枚の板体の間に目的に応じた材料を介在させた状態で形成し、二以上の種類の凸部のうちの一の種類の凸部を剛性の向上のために形成すると共に、一方の板体の少なくとも二以上の種類の凸部のうちの他の種類の凸部に他方の板体の同じく少なくとも二以上の種類の凸部のうちの他の種類の凸部を嵌合して接合することにより前記２枚の板体を接合することを特徴とするヒートインシュレータ。
【国際調査報告】
2009116603.tif 000010
2009116603.tif 000011
2009116603.tif 000012
2009116603.tif 000013