(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
幅方向に所定の傾斜角度で波付けされた少なくとも一枚の金属製の波板が該波付けされた波形の凸部及び凹部が延伸方向に交差するように巻回されて軸方向に延びる多数の通孔をもつハニカム体と、
前記巻回された波板の当接部を接合するろう材と、
前記ハニカム体の巻芯部空間に装着された金属製の球体と、
を有することを特徴とするフレームアレスタ用メタルハニカム。
【請求項２】
さらに前記ハニカム体の少なくとも最外周に平板が巻回されている請求項１に記載のフレームアレスタ用メタルハニカム。
【請求項３】
前記金属製の波板は、フェライト系ステンレスからなる請求項１又は２に記載のフレームアレスタ用メタルハニカム。
【請求項４】
前記ろう材は、ニッケルを主体とする請求項１〜３のいずれかに記載のフレームアレスタ用メタルハニカム。
【請求項５】
前記金属製の球体は、フェライト系ステンレスからなる請求項１〜４のいずれかに記載のフレームアレスタ用メタルハニカム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両および小型船舶用エンジンの逆火防止に使用されるフレームアレスタ用メタルハニカムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
フレームアレスタは可燃性、爆発性のガス体を輸送するパイプまたはこれらのガス体が漏出する可能性のある危険物貯蔵タンク室の通気口、換気口等で逆火（火炎伝播）を防止することを目的とした安全装置である。フレームアレスタの原理は火炎を細分化して消滅させることにあり、燃焼室から逆流してきた混合気体または火炎を多孔体からなる消炎素子でその圧力を低下させることにより混合気体の逆流を阻止し、さらに熱を吸収させて混合気体を着火温度以下までに下げることにより燃焼の伝播を阻止するものである。消炎素子としては、金網、金属多孔板、石綿網、セラミックハニカム、メタルハニカム、燒結金属等の無機質多孔体が使用されている。
【０００３】
車両および小型船舶用のフレームアレスタは、小型軽量であること、混合ガスの通過圧力損失が小さいこと等が要求される。これらの要求から、車両用および小型船舶用のフレームアレスタの消炎素子としてはメタルハニカムが用いられることが多い。
【０００４】
図１は従来技術になる車両および小型船舶用のフレームアレスタ用メタルハニカムの一例である。ハニカム体１は、三角形状に波付された波板２と、平板３とを重ね合せ、これらを中心から外側に向けて螺旋状に多重に巻回して形成されている。波板２、および平板３は１７重量％のＣｒおよび７重量％Ｎｉを含むオーステナイト系ステンレス（Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ系）からなり、板厚は５０μｍである。ハニカム体１は全体として円柱形状をもち、その最外周６は平板３を多重回（例えば５回）巻回することにより固定されている。ハニカム体の巻芯部空間は、円柱形のオーステナイト系ステンレスからなる巻芯金４で封止されている。さらに、ハニカム体の最外周から直径方向に巻芯金を貫通する貫通孔５’を設け、ピン５によってハニカム体１の波板２、平板３および巻芯金４を一体的に固定してハニカムのズレ止めとしている。
【０００５】
以上のようにして形成されるフレームアレスタ用メタルハニカムは、全体の断面積の割には有効断面積が小さく圧力損失が大きい、直径方向にピン５を通してハニカムのズレを防止するために、波板２や平板３は５０μｍという厚さが必要であり、かつ加工工数がかかる。耐食性を維持するためにオーステナイト系ステンレス鋼という高価な材料を必要とする。そして結果的に製品重量が大きいといった諸々の問題を抱えている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、従来技術と同様の耐食性を維持し、有効断面積が大きく圧力損失の少ない、かつ製造コストが低減できる、車両および小型船舶用のフレームアレスタ用メタルハニカムを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のフレームアレスタ用メタルハニカムは、幅方向に所定の傾斜角度で波付けされた少なくとも一枚の金属製の波板が、波付けされた波形の凸部及び凹部が延伸方向に交差するように巻回されて軸方向に延びる多数の通孔をもつハニカム体と、巻回された波板の当接部を接合するろう材と、ハニカム体の巻芯部空間に装着された金属製の球体とを有することを特徴とする。
【０００８】
本発明のフレームアレスタ用メタルハニカムでは、より安価な金属材料を使用して、ろう材を用いて波板を接合することにより、耐食性を維持しながら、材料使用量と加工工数とを低減することができる。さらに、巻芯部空間を金属製の球体で封止することによって、容易に巻芯部空間を閉止し巻芯部空間からの火炎の伝播を阻止することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明のフレームアレスタ用メタルハニカムは、少なくとも一枚の金属製の波板が巻回された軸方向に多数の通孔をもつハニカム体と、巻回された波板の当接部を接合するろう材と、ハニカム体の巻芯部空間に装着された金属製の球体とからなる。
【００１０】
ハニカム体は、少なくとも一枚の波板を螺旋状に巻回して形成される。ハニカム体の形状は、通孔密度が大きく気体の圧力損失の小さいものであれば特に制限はない。例えば、ある角度をもって波付された金属板２枚を凸部および凹部が延びる方向に交差するように巻回することにより隣接する波板の凸部と凹部によって得られる間隙が気体が通過できる通孔となるハニカム体を例示することができる。このようにして得られた通孔は網目状に形成されるので、通孔を通過する気体の接触面積を増大することができ、フレームアレスタ用メタルハニカムとして優れた効果を発揮する。また、このように波板のみからなるハニカム体は、材料使用量を節減できるのでフレームアレスタ用メタルハニカムのコストを低減することができる。
【００１１】
本発明になるハニカム体は、フェライト系ステンレスの耐熱鋼やオーステナイト系ステンレス等、高温耐食性および耐高温酸化性等に優れた金属で形成されることができる。しかし、材料費の節約を目的とした場合には、より廉価なフェライト系ステンレスを用いることが望ましい。また、材料の板厚は４０〜１００μｍが適当である。４０μｍ未満ではハニカム体の強度が不十分であり、１００μｍを越えると本発明のコストダウンの目的にそぐわない。
【００１２】
波板の波形形状は特に制限はなく、正弦波形状、三角形状、半円形状、台形状等を採用することができる。２枚の波板を螺旋状に巻回してハニカム体を構成する場合には、図５に示す傾斜角度を付けて波付することが好ましい。
【００１３】
ろう材は、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）等のいずれか一つまたは複数を主成分とすることができる。しかし、ハニカム体の金属材料としてフェライト系ステンレスを使用した場合には、耐食性を維持するためにＮｉを主成分としたろう材を使用することが好ましい。ろう材には通常バインダ（結合材）が混入される。ろう材は、スラリ状のろう材をハニカム体全体に塗布した後、ハニカム体を加熱することにより水分を蒸発させて固着させる。その後真空熱処理によってろう材を溶融させ、当接している波板同士が接合される。
【００１４】
さらに、ハニカム体の表面はＮｉを含むろう材で全面的に被覆されるためオーステナイト系ステンレスと同等の耐食性を付与することができる。このため、ろう材には７０〜９４重量％のＮｉを含有しているものが望ましい。
【００１５】
ハニカム体の巻芯部空間は金属製の球体を嵌入して封止する。気体の圧力損失を小さくするためには巻芯部空間は出来だけ小さい方が好ましい。しかし、従来技術ではこの巻芯部空間を円柱状の金属棒で封止するために、巻芯部空間が余り小さいと封止作業に支障をきたす。本発明では円柱状の金属棒の代りに金属製の球体を採用することで巻芯部空間が小さくても容易に封止作業を行うことができる。また、巻芯部空間が小さくできるので、気体を通過させる有効断面積が増加して圧力損失を低減することができる。さらに、巻芯部を封止するために必要な使用材料が少なくてすみ製品のコスト低減と軽量化を図ることができる。
【００１６】
金属製の球体は、フェライト系ステンレスの耐熱鋼やオーステナイト系ステンレス等、高温耐食性および耐高温酸化性等に優れた金属からなることができる。しかし、材料費の節約を目的とした場合にはより廉価なフェライト系ステンレスを用いることが望ましい。この金属製の球体は、巻芯部空間の直径よりも若干大きい直径をもち、巻芯部空間へ嵌入することにより機械的に固定される程度の大きさが望ましい。
【００１７】
ハニカム体の製造方法には特に制限はなく、汎用の方法を採用することができる。ただし、巻芯部への金属製の球体の装着は、ろう材による接合の前に実施し、ろう材による波板の接合と同時にハニカム体に接合されるように行うことが望ましい。
【００１８】
以上のように本発明になるフレームアレスタ用メタルハニカムでは、従来技術に比較して材料使用量を削減することができる。また、フレームアレスタ用メタルハニカムの製造に要する時間を大幅に短縮することができる。
【００１９】
【実施例】
本実施例のフレームアレスタ用メタルハニカムを図２に示す。また、図２のＡ−Ａで切断した片側の斜視図を図３に示す。このメタルハニカムは、波板２を螺旋状に巻回してなるハニカム体１と、ハニカム体１の最外周に１〜２回巻回された平板３と、図示されていないろう材と、巻芯部空間に装着された金属製の球体７とからなる。
【００２０】
板厚５０μｍ、板幅１３ｍｍのフェライト系ステンレス板にヘリカルギアを用いて図４および図５に示すように、幅方向より１０度の傾斜角度で波付をして、波板１０を得た。なお図４は波板１０の一部を示した斜視図であり、図５は水平におかれた波板１０を上から見た平面図の一部である。このようにして得られた波板１０と、同形状の波板２０を波板１０に裏返して重ね、螺旋状に巻回してハニカム体１を得た。波板１０および波板２０は、図６に示すように、断面が交互に凸部と凹部とからなる波形状であって、巻回されることにより通孔３０を形成する。波のピッチは２．４ｍｍで、波の高さは１．３ｍｍであった。また、巻回して得られたハニカム体１は、直径６８ｍｍ、幅１３ｍｍで約３１個／ｃｍ2の通孔３０が形成されている。
【００２１】
ハニカム体１の巻芯部空間８の直径は、約４ｍｍであった。この巻芯部空間８にフェライト系ステンレスからなる直径４ｍｍの球体７を嵌入して巻き芯部空間８を封止した。
【００２２】
つぎにろう材塗布装置により、巻芯部空間８に球体７を嵌入したハニカム体１にＮｉを主成分としたスラリ状のろう材を塗布した。スラリ状のろう材は、ハニカム体全体に塗布し、真空度０．５×１０-4Ｐａで１１８０℃、２０分間の真空熱処理を施した。これにより、波板１０と波板２０とはろう材で接合され、また、巻芯部では最内周の波板と嵌入された球体７とが接合された。フェライト系ステンレスからなるハニカム体１の表面は、全体がＮｉを含むろう材で被覆されるためにオーステナイト系ステンレスと同等の耐食性を付与することができる。ろう材の被覆層の厚さは約２μｍで分析の結果６．７重量％のＮｉを含有していることが確認できた。この値はＳＵＳ３０４に代表されるオーステナイト系ステンレスの７重量％Ｎｉにほぼ近い値であり、オーステナイト系ステンレスと同様の耐食性が期待できる
次に上記で得られた本実施例のフレームアレスタ用メタルハニカムと従来技術になるフレームアレスタ用メタルハニカムについて、気体の圧力損失、重量、加工工数などを比較した。
【００２３】
従来技術になるフレームアレスタ用メタルハニカムの各値を１とした場合に、本実施例のフレームアレスタ用メタルハニカムでは、気体の圧力損失が０．８、重量は０．５、加工工数は０．５となった。
【００２４】
【発明の効果】
本発明のフレームアレスタ用メタルハニカムは、少なくとも一枚の金属製の波板が巻回された軸方向に多数の通孔をもつハニカム体と、巻回された波板の当接部を接合するろう材と、ハニカム体の巻芯部空間に装着された金属製の球体とからなる。巻芯部空間は、金属製の球体で封止されるために封止作業性を向上することができ、さらに巻芯部空間からの火炎の伝播を阻止することができる。また、本発明によれば、安価な金属材料と、ろう材によるハニカムのズレ防止を採用できるので、従来技術と同様の耐食性を有しながら材料使用量を節減した軽量でかつ廉価なフレームアレスタ用メタルハニカムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術になるフレームアレスタ用メタルハニカムの構成を示す概要図である。
【図２】本実施例のフレームアレスタ用メタルハニカムの構成を示す概要図である。
【図３】図２のＡ−Ａで切断した片側の斜視図を示す。
【図４】本実施例のハニカム体の波板形状を示す斜視図である。
【図５】図３の波板を上から見た平面図の一部である。
【図６】本実施例のハニカム体の巻回された波板の一部を示す斜視図である。
【符号の説明】
１：ハニカム体  ２：波板  ３：平板  ４：巻芯金  ５：ピン  ６：平板最外周  ７：球体  ８：巻芯部空間  ３０：通孔
【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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