(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冶金的に接合された２枚以上の金属板の境界線上に中空部を有する金属複合板において、該中空部にばね状の線材が装填されていることを特徴とする金属複合板。
【請求項２】
冶金的に２枚の金属板を接合する際、少なくとも一方の金属板表面に形成した溝にばね状の線材を装填した後、前記溝を形成した金属板表面上に、他方の金属板を接合することを特徴とする中空部を有する金属複合板の製造方法。
【請求項３】
冶金的に接合する手段が爆発圧着法であることを特徴とする請求項２記載の中空部を有する金属複合板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内部に中空部を有する金属複合板、及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
中空部を有する金属複合板として、接合界面に漏れ知らせ溝を設けたクラッド鋼製管板が特開昭６１−１９５２８７号公報に、クラッドする前の母材に前記漏れ知らせ溝を設けた後に合せ材をクラッドするものが開示されている。前記管板の具体的な製作方法としては、ロール圧接又は爆発圧接であり、圧接状態に問題がある場合は、母材の溝に樹脂もしくは融点の低い金属又はそれに類する物質を埋めて、クラッドの加工後に加温してこれらを溶融により除去し漏れ知らせ溝を形成することが開示されている。
【０００３】
また、中空部を有する金属板の別の製造方法として、溝部を有する母材に合せ材を爆発圧着する方法が特開昭５８−５５１８４号公報に開示されている。この方法は、母材溝部に予め低融点金属などの充填物質を充填しておき、合せ材と同材質又は類似した材質の蓋を置いてから、合せ材を爆発圧着法により接合し、後に低融点金属などの充填物質を加熱溶融することにより除去するものである。
【０００４】
しかしこの場合、充填物質が完全に除去されずに中空部に残存してしまうため、母材と長時間接触状態にあることを嫌う場合には使用することができない。これを改善する方法として、母材に形成された溝と同形状の中空金属管の中に低融点金属などの充填物を充填し、母材溝部に中空金属管をはめ込み、合せ材を爆発圧着法により接合したのち、中空金属管内部の充填物を取り出す方法が同公報に開示されているが、この方法でも流体経路などの複雑な形状の溝を形成することは困難である。
【０００５】
この解決法として、特開昭５８−３５０９１号公報において、金属複合板表面に溝部を形成して、溝部の上面を他の金属板で蓋をしてシール溶接する中空部を有する金属複合板の製造方法が開示されている。この方法によれば、前記方法に比べて充填物を充填したり、中空金属管をはめ込むなどの複雑な作業工程を必要としない。しかしながら、この方法によると溝部はクラッドの表面近傍により形成する事が出来ず、また、蓋のシール溶接により、クラッド表面に熱影響による素材の劣化や不純物のコンタミネーションが起こり、例えば、時効硬化合金や高純度金属の合せ材金属から成る金属複合板には適用不可能である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、複雑な形状をした中空部を冶金的に接合した金属板の境界線上に有した金属複合板、及び中空部を低融点金属等、後で除去が必要となる充填物の充填や金属板蓋のシール溶接等の複雑な作業工程を必要としない中空部を有する金属複合板の製造方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の第１の要旨とするところは、冶金的に接合された２枚以上の金属板の境界線上に中空部を有する金属複合板において、該中空部にばね状の線材が装填されていることを特徴とする金属複合板である。
また、本発明の第２の要旨とするところは、冶金的に２枚の金属板を接合する際、少なくとも一方の金属板表面に形成した溝にばね状の線材を装填した後、前記溝を形成した金属板表面上に、他方の金属板を接合する事を特徴とする中空部を有する金属複合板の製造方法である。さらに、本発明の第３の要旨とするところは、前記の接合する手段が爆発圧着法であることを特徴とする金属複合板の製造方法である。
【０００８】
以下、図面を参照にして本発明を説明する。
図１及び図２は本発明による中空部を有した金属複合板の断面であり、母材１の表面に溝３を形成し、その溝の内部にばね状の線材４を装填した後、合せ材２を母材１に冶金的に接合したものである。
そこで、この母材１、合せ材２は一般に使用されている金属であり、使用目的に応じてそれぞれ選択される。例えば、溝３を流体流路として使用する際には、流体の化学的性質を考慮し、腐食されない金属を用いることが好ましい。さらに、母材１又は合せ材２の片方に熱伝導性の良い金属を使用することにより、前記流体経路中の流体との熱交換及び、前記熱伝導性の良い金属の熱伝導により、もう片方の金属の温度をコントロールする事が可能となる。
【０００９】
溝３は、母材１あるいは合せ材２のどちらか一方の金属表面に機械加工等によって形成され、その断面形状は□状、Ｕ字状、Ｖ字状等任意に形成可能である。溝３の幅、深さは使用目的に応じて設計される。この溝３にはばね状の線材４が装填されているため、本発明の金属複合板を作成するために冶金的な接合を行っても穴が塞がることがないので、溝３に金属中空管をはめ込んだり、低融点金属等を充填して金属材を接合後、これを除去するが必要ない上、溝３の配置を複雑に形成することが可能である。溝３の配置は、例えば、渦巻き状、放射状、直角、複数の溝が平行、交差、あるいはこれらの組み合わせ等使用目的に応じて任意に設計可能である。
【００１０】
ばね状の線材４は、溝３の形状を保つ目的で装填するものであり、溝内への合せ材の侵入を防止するために出来る限り密となるように装填することが好ましい。従って、ばね状線材４の外径は出来る限り溝３の幅に近い大きさである方が望ましい。また母材１と合せ材２の接合を妨げず、また溝内への合せ材の侵入を防止するためにばね状線材と溝を形成した面の高さの差は小さい方が好ましい。
【００１１】
線材４の形状は、例えばコイルばねのようなものであり、その巻回の程度は線材の太さや材質によって適宜選択すればよいが、例えば１ｍｍ程度の線径であれば１ｃｍ程度の距離に５回以上、３ｍｍ程度の線径であれば３ｃｍ程度の距離に５回以上巻回されていると良い。線材の材質は両金属接合時の加圧に耐えられる程度の靱性を有する金属を選択する。溝３を流体流路として使用する際には線材４の防食のため、流体の化学的性質を考慮し腐食されない金属を用いることが好ましい。また、線材の断面形状は○状、□状等任意に設計可能である。
【００１２】
また、母材１と合せ材２は爆発圧着法、拡散接合法、圧延圧接法等の接合手段により冶金的に接合されるが、母材１又は合せ材２が熱処理合金等の加熱を嫌う金属である場合は、冷間加工の１種である爆発圧着法による接合が好ましい。
また、本発明の金属複合板の製造方法によると、冶金的に接合した金属接合部近傍に複雑な形状をした中空部を有す金属複合板を、低融点金属等の除去や、金属板蓋のシール溶接等が必要ないため加熱されることが無く、爆発圧着法による金属複合板の製造に適応した場合、加熱による素材の劣化を防止し、優れた金属複合板の製造が可能となった。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。
【００１４】
【実施例１】
厚さ２０ｍｍ、幅２５０ｍｍ、長さ５００ｍｍのアルミ合金板を母材として、その表面に幅１０ｍｍ、深さ１１ｍｍの溝を切削加工により形成し、外径１０ｍｍ、線径１ｍｍで、１ｃｍに１０回巻回されたチタン製のばねを該溝に装填した後、厚さ１２ｍｍ、幅２８０ｍｍ、長さ５３０ｍｍの純アルミ板を合せ材として爆発圧着法にて両金属の接合を行った。溝はほぼ接合前の形状を保ち、６．５〜７．６ｍｍの内径を有しており、流体の流路としての十分な断面積を有していることが確認された。また、一連の中空部の一端を密封し、他端をＨｅリークディテクターに接続した後、中空部内を真空引きし、吹き付け法にてＨｅリーク試験を行った。その結果、２．１×１０-9ａｔｍｃｃ／ｓｅｃ以下のＨｅ原子の漏れ量より観察されず良好な気密性が確認された。
【００１５】
【実施例２】
実施例１における母材のアルミ合金板の代わりに金型鋼板を用い、合せ材の純アルミ板の代わりに銅合金板を用い、その他の条件は全て実施例１と同様にして爆発圧着法により両金属の接合を行った。その結果、６．３〜７．５ｍｍの内径の中空部を保ち、十分な流体流路を持つ金属板を得ることが出来た。また実施例１と同様のＨｅリーク試験を行った結果、１．９×１０-9ａｔｍｃｃ／ｓｅｃ以下の漏れ量より観察されず良好な気密性が確認された。
【００１６】
【実施例３】
実施例１と母材、合せ材は同材質の金属板とし、母材の寸法を、厚さ５０ｍｍ、幅１０００ｍｍ、長さ２０００ｍｍとして、その表面に幅２０ｍｍ、深さ２０ｍｍの溝を切削加工により形成した。その後、外径２０ｍｍ、線形３ｍｍで、３ｃｍに１０回巻回されたチタン製のばねを該溝に装填した後、厚さ１２ｍｍ、幅１０３０ｍｍ、長さ２０３０ｍｍの合せ材と爆発圧着法により接合した。中空部は流体の流路としての十分な断面積を有していることを確認した。また実施例１と同様のＨｅリーク試験を行った結果、１．８×１０-9ａｔｍｃｃ／ｓｅｃ以下の漏れ量より観察されず、良好な気密性が確認された。
【００１７】
【比較例１】
特開昭５８−５５１８４号公報に開示されているように、母材の溝部に該溝部と同形状の充填物を充填した中空金属管をはめ込み合せ材を爆発圧着する方法により中空部を有する金属複合板を製作した。実施例１と同じ表面溝を形成した、実施例１と同じ材質、形状のアルミ合金板を母材として、前記溝部に、低融点金属を充填した外径１１ｍｍ、内径９ｍｍの中空金属角管をはめ込み爆発圧着法により両金属を接合した後、低融点金属を加熱溶融除去した。このようにして製作した金属複合板と、実施例１で製作した金属複合板を１００℃に加熱した後それぞれの中空部に３０リットル／ｍｉｎの水を流し３分後の溝直上の純アルミ表面の温度を室温２０℃、水温１５℃の環境で測定した。その結果、中空金属管をはめ込み、爆発圧着を行った金属複合板は２５℃であったのに対し、本発明により作成した金属複合板は１８℃であり、冷却効果が高いことが確認された。
【００１８】
【比較例２】
実施例１と同じ表面溝を形成した、実施例１と同じ材質、形状のアルミ合金板を母材として、前記溝部には、ばね状線材を装填せずに、実施例１と同じ材質、形状の純アルミ板を合せ材として爆発圧着法により両金属を接合した。
その結果、母材と合せ材の接合状態は良好であったが、母材表面に形成した溝に合せ材の純アルミが侵入し、所望の断面積を有する中空部を得ることがでなかった。また合せ材の純アルミ板表面が溝に沿って大きく変形し、くぼみが発生した。
【００１９】
【発明の効果】
本発明の中空部を有した金属複合板により、例えば中空部を冷却用として使用する場合、流体と複合板が直接接触するため高い冷却効果が得られる。また熱伝導製の良い金属板を使用することにより、複合金属板全体を均一に冷却することが可能である。
【００２０】
更に本発明の製造方法により、低融点金属等、後で除去が必要な充填物の充填や金属板蓋のシール溶接、その後の充填物の除去等の作業工程を必要とせずに、複雑な形状を持つ溝を形成した中空部を有する金属複合板を製造する事が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法により製造された金属複合板の断面図
【図２】本発明の方法により製造された金属複合板の断面図（図１のＡ−Ａ’断面）
【符号の説明】
１  母材
２  合せ材
３  溝
４  ばね状の線材
【図１】
0003798543.tif 000002
【図２】
0003798543.tif 000003