(57)【要約】【課題】  大幅なコストダウンを可能とするとともに、円形や方形以外の異形の孔部も容易に形成できるようにする、冷却板などとして用いられる有孔板の製造方法の提供。【解決手段】  面方向に延びる孔部１２を有した有孔板１１の製造方法であって、上記孔部１２の縦断面形状に対応する形状の中子１３を、孔部１２の片面側を成形する片側成形型１４内の孔部形成位置に組み込み、上記片側成形型１４内に、金属粉体を有する成形材料１７を射出して、孔部１２の片面側部分を成形し、該孔部１２の片面側部分の成形後、成形品１８を加熱しつつ、孔部１２の他面側を成形する他側成形型１９内に、金属粉体を有する成形材料１７出して、孔部１２の他面側部分を成形し、両面側が成形された圧粉体２２を、他側成形型１９から取り出して、圧粉体２２からの中子１３の除去、および圧粉２２の焼結を行う有孔板の製造方法。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
面方向に延びる孔部を有した有孔板の製造方法であって、
上記孔部の縦断面形状に対応する形状の中子を、孔部の片面側を成形する片側成形型内の孔部形成位置に組み込み、
上記片側成形型内に、金属粉体を有する成形材料を射出して、孔部の片面側部分を成形し、
該孔部の片面側部分の成形後、該成形品を加熱しつつ、孔部の他面側を成形する他側成形型内に、金属粉体を有する成形材料を射出して、孔部の他面側部分を成形し、
両面側が成形された圧粉体を、他側成形型から取り出して、
圧粉体からの中子の除去、および圧粉体の焼結を行う
有孔板の製造方法。
【請求項２】
前記射出による成形を、３回以上行う
請求項１に記載の有孔板の製造方法。
【請求項３】
前記請求項１又は２に記載の有孔板の製造方法で製造した
有孔板。
【請求項４】
前記孔部の縦断面形状が、円形又は方形以外の異形である
請求項３に記載の有孔板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、各種機械、器具、部品などの冷却等に用いられるような有孔板に関し、より詳しくは、板の面方向に延びる孔部を有した有孔板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
上述のように板の面方向に延びる孔部を有した有孔板の形成は、有孔板の用途などによっても異なるが、板における孔部形成位置に、ドリルで穿孔して形成したり、孔部を形成するための金属パイプを板材で挟み込んで形成したりするのが一般的である。
【０００３】
この他に、下記特許文献１に開示されているように、板材（本体）における孔部形成位置に片面から第１の溝を形成し、該第１の溝の上部に、第１の溝よりも幅広の第２の溝を形成して、この第２の溝に蓋を被せて溝を塞ぎ、蓋を本体に対して摩擦攪拌接合により接合するものがある。
【０００４】
しかし、特許文献１の方法では、本体に蓋をしてから摩擦攪拌接合を行う方法であるので、接合部の後処理も必要であって、製造工程全体に手間がかかる。このため、大量生産はし難く、大幅なコスト低減は望めない。
【０００５】
また、上記いずれの方法においても、形成される孔部の縦断面形状は、円形は又は方形であって、たとえば冷却板として使用する場合にその能力には限界があった。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２４８５８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、この発明は、射出成形法を活用して大幅なコスト低下を可能とすることを主たる課題とする。また、円形や方形以外の異形の孔部も容易に形成できるようにすることも課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そのための手段は、面方向に延びる孔部を有した有孔板の製造方法であって、上記孔部の縦断面形状に対応する形状の中子を、孔部の片面側を成形する片側成形型内の孔部形成位置に組み込み、上記片側成形型内に、金属粉体を有する成形材料を射出して、孔部の片面側部分を成形し、該孔部の片面側部分の成形後、該成形品を加熱しつつ、孔部の他面側を成形する他側成形型内に、金属粉体を有する成形材料を射出して、孔部の他面側部分を成形し、両面側が成形された圧粉体を、他側成形型から取り出して、圧粉体からの中子の除去、および圧粉体の焼結を行う有孔板の製造方法であることを特徴とする。
【０００９】
すなわち、上記構成によれば、有孔板の元である圧粉体は、孔部を境にして片面側から順に射出成形により成形されつつ一体化される。そして、中子を含んだ状態の圧粉体からは、その中子が除去されることによって、孔部に対応する部分が中空状をなす成形品となり、焼結されることによって、所望の孔部を有した１つの焼結体、すなわち有孔板となる。
【００１０】
なお、片側成形型と他側成形型の一部を共用すると、金型の数を低減できる。  
成形に際して、上記中子の形状を適宜設定することによって、縦断面形状を円形又は方形以外の異形に形成できるほか、中子の長さ方向においても、面方向に湾曲したり、厚み方向に曲げたりと、さまざまな形の孔部を形成できる。
【００１１】
上記射出による成形を、３回以上行えば、厚み方向に複数段に孔部を有する有孔板が形成できる。  
別の手段は、上記有孔板の製造方法で製造した有孔板であることを特徴とする。
【００１２】
すなわち、この有孔板は、ドリルで穿孔した場合のように丸以外の孔部を有することができ、また孔部の内周面もきれいに形成される。そのうえ、直線以外の形状の孔部も有することができ、金属パイプを板材で挟み込んで形成した場合とは異なり、完全に一体の有孔板となる。
【００１３】
上記孔部の縦断面形状は、円形又は方形以外の異形であると、冷却等の有孔板の機能を高めることが可能になる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、この発明によれば、中子を用いて孔部を形成するのに際して、孔部を境にして片面側と他面側とを順に射出成形して形成し、先に成形した成形品を加熱しながら次の射出成形を行い、孔部を挟んだ両面側の一体化を図り、一体の圧粉体を得た上で、中子を除去し、焼結を行うので、何ら穿孔することもなく、また複数の部材を組み付けるでもなく、さらに接合処理をする必要もなく、孔部を有した一体の有孔板が容易に製造できる。
【００１５】
また、穿孔により孔部を形成するのではないので、切削屑が出ないのは勿論のこと、得られる孔部の長さも従来の場合より長くできる。  
さらに、厚み方向に複数の孔部を有する有孔板も、容易に製造できる。
【００１６】
さらにまた、射出形成により形成するので、一度金型をつくれば、同一の圧粉体は大量に製造できるので、コストを抑えることもできる。
【００１７】
しかも、孔部は、従来は円形又は方形断面のみであったが、中子の形状の選定によって、様々な形状の孔部を形成できる。このため、冷却等の所望の目的に合わせた形状の孔部を形成することができ、利用目的に応じて、より機能の高い有孔板を得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
この発明を実施するための一形態を、以下図面を用いて説明する。  
この発明の有孔板は、面方向に延びる孔部を有した板で、各種機械、器具、部品などの冷却等に用いられるのに適する。用途としては、たとえば、ジェットエンジンの冷却壁パネル、飛行制御機器に用いられる冷却板、溶鉱炉の内張りに使用する冷却板、燃料電池の冷却板、半導体などの電子機器の冷却板、成形金型の冷却板、スパッタリング装置の冷却板、リニアモータコイルの冷却板、ガスタービン機器等の冷却板、各種熱交換器などが挙げられる。有孔板は、その用途に応じて、所定の形に形成される。
【００１９】
図１は、有孔板１１の一例であり、長方形板状で、その厚み方向の中間部位に、縦断面形状が長方形で長さ方向に貫通する孔部１２が、一列に多数配設されている。
【００２０】
この有孔板１１は、粉末冶金法による焼結合金からなり、合成樹脂製の中子と、複数の射出成形金型を用いて、図２に示したような工程を経て製造される。  
その製造工程を、図３から図９を参照しながら説明する。
【００２１】
まず、上記多数の孔部１２に対応する形状に形成した中子１３を配置する（ステップｎ１）。孔部１２は、縦断面形状が長方形であるので、中子１３は、図３に示したように、縦断面が長方形状をなす棒状に形成する。長さは、形成する有孔板１１に対応する長さに設定するが、これよりも短く形成したものを継ぎ足して使用するもよい。また、中子１３の材料には、圧粉体を成形する成形材料に混合するのと同一の合成樹脂を用いる。たとえばアクリルを採用できる。
【００２２】
この中子１３を、焼結前の圧粉体と同形状のキャビティを有する片側成形型１４内の孔部形成部位に配置するわけであるが［図４（ａ）］、孔部１２は、有孔板１１の厚み方向の中間部に形成されるものであるため、孔部１２の高さ方向の中間位置を境にした一方側に対応する形状、すなわち、有孔板をその厚みの方向で半割りにした形状をなす支持体１５上に載置する。支持１５は、板状で、その上面に、中子１３を嵌めるための凹溝１６を有した形状であって、金属で形成される。
【００２３】
そして、支持体１５に乗せた中子１３を、片側形成型１４内に収めて［図４（ａ）］、支持体１５と中子１３の上に、混合した（ステップｎ２）成形材料１７を射出して、片面側射出成形（ステップｎ３）を行う［図４（ｂ）］。
【００２４】
成形材料には、所定の金属粉体のほか、バインダとしてアクリルの粉体を混合しており、上記片側成形型１４で成形した片側成形品１８を、片側成形型から取り外し（図５参照）、次の工程に移行する。
【００２５】
すなわち、孔部１２を境にした他側を成形する工程で、圧粉体と同一形状のキャビティを有する他側成形型１９に収納した［図６（ａ）］後、型締めをして［図６（ｂ）］、片側成形品１８を加熱する（ステップｎ４）。加熱は、成形材料の組成などの条件によるが、射出される成形材料の温度、たとえば１６０度よりも低い適宜の温度、たとえば５０〜６０度程度に加熱する。図中、２０は、上記加熱のためのヒータである。
【００２６】
つづいて、図７に示したように、片側成形品１８の上に、成形材料１７を射出して、他側成形品２１を成形する（ステップｎ５）。すると、先に成形した片側成形品１８を加熱しているので、また、射出時に圧力がかかるので、その境界面において、片側成形品１８と他側成形品２１とは一体になり、図７の下図に示したように、ひとつの圧粉体２２が得られる。
【００２７】
次に、図８に示したように、圧粉体２２を他側成形型１９から取り出し（ステップｎ６）、圧粉体２２に組み込まれている中子１３を除去する（ステップｎ７）。
【００２８】
この中子除去は、適宜の方法で行えばよい。たとえば溶媒脱脂や、図９（ａ）に概念的に示したような真空高周波焼結炉２３内での中焼結によって行える。中焼結とは、中子を乾留することができる温度、たとえば本来の焼結温度よりも低い温度であってアクリルの分解温度以上である７００度程度で、真空中において加熱する処理のことである。
【００２９】
このようにして中子１３が除去された圧粉体２２は、次の焼結工程（ステップｎ８）で焼結され、焼結合金としての有孔板１１になる［図９（ｂ）］。
【００３０】
焼結のあとは、必要に応じて適宜の後処理を行うことができる。後処理とは、サイジング、再圧縮、再焼結などのことである。
【００３１】
このように、有孔板１１は、その元である圧粉体２２が、孔部１２を境にして片面側から順に射出成形により成形されつつ一体化され、そこに含まれている中子１３が除去され、焼結されることによって、形成される。
【００３２】
このため、何ら穿孔することもなく、また複数の部材を組み付けるでもなく、さらに接合処理をする必要もなく、孔部１２を有した一体の有孔板１１が容易に製造できる。
【００３３】
しかも、成形に際して、中子１３の形状を適宜設定することによって、縦断面形状を円形又は方形以外の異形に形成できるほか、中子の長さ方向においても、面方向に湾曲したり、厚み方向に曲げたりと、さまざまな形の孔部を形成できる。
【００３４】
また、穿孔により孔部１２を形成する場合には、孔部１２の長さに自ずと限界があったが、上記製造方法では、これまで不可能であった長い孔部１２を形成することができる。
【００３５】
さらに、射出形成により形成するので、一度金型をつくれば、同一の圧粉体は大量に製造できるので、コストを低減することもできる。
【００３６】
また、有孔板１１は、平板状ではなく、図１０に示したような、湾曲した形状にも形成できる。そのうえ、細い形状の中子１３を用いれば、微細な孔部１２を形成することも可能となるので、有孔板１１が冷却構造に用いられる場合には、その冷却構造をより薄型に形成することができ、小型・軽量化に大きく貢献できる。このため、たとえばジェットエンジンの冷却構造には好適である。
【００３７】
以下に、他の例を説明する。なお、上記構成と同様の機能を有する部位については、同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。
【００３８】
片側成形品１８と他側成形品２１との境界Ｌは、上記説明では、図１１（ａ）に一点差線で示した位置に設定したが、境界Ｌは孔部１２に掛かる部位に形成すればよく、上記位置に限定されるものではない。たとえば図１１（ｂ）に示したように、孔部１２の厚み方向における一方側の面と面一の位置に設定するもよい。
【００３９】
さらに、孔部１２の形状は、中子１３の形状に応じて適宜設定でき、図１２にその一例を示したように、孔部の表面積を多くすることによって、冷却板として用いる場合には、冷却効率を高めることができる。
【００４０】
図１２中、（ａ）の孔部は、逆Ｖ字形に形成され、（ｂ）の孔部は、逆凹字形に形成され、（ｃ）の孔部は繭形に形成され、（ｄ）の孔部は一方が長い十字形に形成され、（ｅ）の孔部は、五稜星の１つの角部分を内側に突出させた形状に形成されている。いずれも、表面積を大きく取ることができ、熱交換効率が良好になる。
【００４１】
また、圧粉体２２の成形に際して、上記射出による成形を、３回以上行えば、厚み方向に複数段に孔部を有する有孔板が形成できる。図１３はその一例を示し、３回の射出成形により、多数の孔部１２が厚みの方向に２列並んだ有孔板１１も容易に製造可能となる。すなわち、第１回目の射出成形で、一次成形品２４を成形し、次の第２回目の射出成形で、二次成形品２５を成形するとともに上記一次成形品２４一体化し、次いで第３回目の射出成形で、三次成形品２６を成形するとともに上記一次成形品２４及び二次成形品２５と一体化し、圧粉体を形成する。
【００４２】
この発明の構成と、上記一形態の構成との対応において、  
この発明の孔部の片面側部分及び成形品は、上記構成の片側成形品１８、または一次成形品２４および二次成形品２５に対応するも、  
この発明は、上記構成のみに限定されるものではなく、様々な形態を採用し得る。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】有孔板の斜視図。
【図２】有孔板の製造工程を示す説明図。
【図３】有孔板の製造工程の一部を示す説明図。
【図４】有孔板の製造工程の一部を示す説明図。
【図５】有孔板の製造工程の一部を示す説明図。
【図６】有孔板の製造工程の一部を示す説明図。
【図７】有孔板の製造工程の一部を示す説明図。
【図８】有孔板の製造工程の一部を示す説明図。
【図９】有孔板の製造工程の一部を示す説明図。
【図１０】他の例に係る有孔板の斜視図。
【図１１】他の例に係る有孔板の断面図。
【図１２】有孔板における孔部の他の例を示す断面図。
【図１３】有孔板の他の例を示す断面図。
【符号の説明】
【００４４】
１１…有孔板
１２…孔部
１３…中子
１４…片側成形型
１７…成形材料
１８…片側成形品
１９…他側成形型
２１…他側成形品
２２…圧粉体
２４…一次成形品
２５…二次成形品
２６…三次成形品
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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