(57)【要約】【課題】  たとえば冷却板、放熱板などとして使用される有孔板を、比較的容易に、また安価に製造できるようにするとともに、傾斜した孔部でも、複雑な形状の孔部でも形成できるようにすること。【解決手段】  板状部分１１ａの少なくとも一方の面に孔部１２が形成された有孔板１１の製造方法であって、上記孔部１２に対応する形状の孔部形成部２１と、該孔部形成部２１を支持し上記孔部１２が形成される面を形成する支持部２２とを有する捨て型１３を形成し、該捨て型１３を、主型１６内に収納して、上記孔部形成部２１の周囲にキャビティを形成し、該キャビティに対して、金属粉体を含む成形材料４１を充填して上記捨て型１３と一体の圧粉体４２を形成し、該圧粉体４２に対して、上記捨て型１９の除去と焼結を行う有孔板１１の製造方法。【選択図】    図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状部分の少なくとも一方の面に孔部が形成された有孔板の製造方法であって、
上記孔部に対応する形状の孔部形成部と、該孔部形成部を支持し上記孔部が形成される面を形成する支持部とを有する捨て型を形成し、
該捨て型を、主型内に収納して、上記孔部形成部の周囲にキャビティを形成し、
該キャビティに対して、金属粉体を含む成形材料を充填して上記捨て型と一体の圧粉体を形成し、
該圧粉体に対して、上記捨て型の除去と焼結を行う
有孔板の製造方法。
【請求項２】
前記捨て型を複数もうけるとともに、前記主型内への収納に際して上記捨て型を組み合わせる
請求項１に記載の有孔板の製造方法。
【請求項３】
前記捨て型に、孔部形成部の横断面形状が円形又は方形以外の異形をなすものを用いる
請求項１又は請求項２に記載の有孔板の製造方法。
【請求項４】
前記捨て型に、孔部形成部の横断面形状がその端部と端部以外の部分とで異なるものを用いる
請求項１から請求項３のうちのいずれか一項に記載の有孔板の製造方法。
【請求項５】
前記捨て型に、孔部形成部がその長さ方向において非直線状をなすものを用いる
請求項１から請求項４のうちのいずれか一項に記載の有孔板の製造方法。
【請求項６】
前記請求項１から請求項５のうちのいずれか一項に記載の有孔板の製造方法で製造した
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、部品などの冷却や放熱、送風等に用いられるような有孔板に関し、より詳しくは、板状部分の少なくとも一方の面に孔部が形成された有孔板に関する。
【背景技術】
【０００２】
上述のように板状部の少なくとも一方の面に孔部が形成された有孔板の形成は、有孔板の用途などによっても異なるが、板状をなす板状部における孔部形成位置に対するドリルや放電等による穿孔で行われている。  
しかし、穿孔による孔部の形成は、ひとつずつ行われるため、作業には手間が掛かる。
【０００３】
また、孔部は、板状部の厚み方向に真っ直ぐ形成されるものもあれば、厚み方向に対して傾斜しているものもある。傾斜が、板状部の面に対して小さければ小さいほど、穿孔作業は困難である上に、多数形成される孔部同士で、角度や形状等にばらつきが生じることもある。
【０００４】
さらに、ドリルや放電等では、形成される孔部の形状は円形か方形に限られていた。複雑な形状の孔部を形成する技術としては、下記特許文献１に開示されているものがあるが、これは、板の両面にエンドミル加工により、貫通しない冷却穴を開けた後、これらの冷却穴を連通するように、板の厚み方向の中間部に、板の面方向に延びる冷却溝（孔）を形成するというものである。
【０００５】
しかし、このような方法では、加工数が多く、製造に手間が掛かる上に、やはり、形成可能な孔部の形にも限界がある。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１５７４３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、有孔板を比較的容易に、また安価に製造できるようにするとともに、傾斜した孔部でも、複雑な形状の孔部でも形成できるようにすることを主たる課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そのための手段は、板状部分の少なくとも一方の面に孔部が形成された有孔板の製造方法であって、上記孔部に対応する形状の孔部形成部と、該孔部形成部を支持し上記孔部が形成される面を形成する支持部とを有する捨て型を形成し、該捨て型を、主型内に収納して、上記孔部形成部の周囲にキャビティを形成し、該キャビティに対して、金属粉体を含む成形材料を充填して上記捨て型と一体の圧粉体を形成し、該圧粉体に対して、上記捨て型の除去と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、板状部分に孔をあけるのではなく、形成すべき孔部に対応する形状の孔部形成部と、該孔部形成部を支持し板状部分の面を形成する支持部とを有する捨て型を用い、これを主型内に収納してキャビティを形成し、このキャビティに、たとえば射出成形などで成形材料を充填して、捨て型と一体の圧粉体を得て、この圧粉体に対してたとえば溶媒脱脂等をして捨て型を除去し、孔部形成部分が空洞になった圧粉体を得て、また焼結を行って、孔部を有する焼結体としての有孔板を得る。
【００１０】
形成する孔部が多数有る場合には、上記捨て型を複数もうけるとともに、前記主型内への収納に際して上記捨て型を組み合わせるとよい。
【００１１】
また、上記捨て型に、孔部形成部の横断面形状が円形又は方形以外の異形をなすものを用いるも、孔部形成部の横断面形状がその端部と端部以外の部分とで異なるものを用いるも、孔部形成部がその長さ方向において非直線状をなすものを用いるも、さらには上記各形状を組み合わせたものを用いるもよい。ドリルや放電では加工できなかった、複雑な形状の孔部を形成でき、たとえば通過させる流体の方向性や流速を変えたりするなど、用途に適した有用な有孔板を得られる。
【００１２】
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。  
なお、この明細書において「形状」とは、「かたち」、「ありさま」のことであり、たとえば「異なる形状」といった場合には、形が異なるのみではなく、大きさが異なることも含む意味である。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、この発明によれば、孔部は、板状部分に形成するのではなく、粉末冶金法を利用して、孔部を有する有孔板を形成するので、所望の孔部を有した有孔板が一度に製造できる。このため、孔をひとつひとつ開ける従来の方法とは異なり、作業に手間は掛からない。
【００１４】
しかも、捨て型を形成する型や主型が一度得られれば、それを元にして大量生産が可能となるので、安価に製造することも可能となる。
【００１５】
また、孔部の形成に際して捨て型を用いるので、捨て型の孔部形成部の形状によって様々な角度、形状の孔部を高い自由度で形成できる。この結果、これまでにない有孔板を得ることができ、用途に応じて適宜に、所望の、高い機能を得ることができる。
【００１６】
さらに、板状のものに対して孔あけを行うのではないので、ドリルや放電では不可能な微細な孔部も形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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、板状部の少なくとも一方の面に孔部が形成されたもので、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、ヒートシンク（放熱板）、エアコンベアの搬送面板などが挙げられる。有孔板は、その用途に応じて、所定の形に形成される。
【００１８】
図１は、有孔板１１の一例であり、たとえば冷却板として用いるのに適したものである。すなわち、長方形板状をなす板状部１１ａに、貫通する多数の孔部１２が形成されている。
【００１９】
孔部１２は、貫通、つまり板状部１１ａの両面を連通するもので、図２の拡大斜視図に示したように、板状部１１ａの厚み方向に傾斜して形成されている。
【００２０】
この有孔板１１は、粉末冶金法による焼結合金からなり、合成樹脂製の捨て型と、これを収納する主型とを用いて、図３に示したような工程を経て製造される。
【００２１】
その製造工程を、図４、図５に示した形状の有孔板１１を例にして、図６から図１１を参照しながら説明する。
【００２２】
図４、図５に示した有孔板１１は、板状部１１ａの面に対して約２０度の角度を有する孔部１２を千鳥状に配設したもので、まず、射出成形等により形成した捨て型１３，１４，１５を、主型１６内に配置する（ステップｎ１）。
【００２３】
捨て型１３，１４，１５は、有孔板１１の外側面と孔部１２を成形するためのものである。  
また、上記主型１６は、複数の捨て型１３，１４，１５を収納する深さを有する有底箱状で、捨て型１３，１４，１５が密に並ぶように寸法が設定されている。
【００２４】
上記有孔板１１の孔部１２の近傍を成形するための第１捨て型１３は、図６に示したように、傾斜した孔部１２に対応する形状の孔部形成部２１と、該孔部形成部２１の上下両端に対して一体に形成された略直方体状をなす２個の支持部２２とを有する。
【００２５】
支持部２２の前後両端部には、相互に嵌合対応可能な形状の嵌合凸部２３と嵌合凹部２４を設け、また上側の支持部２２の左右両側には、成形材料を注入する注入孔２５を、上下に貫通する貫通孔で形成している。
【００２６】
上記有孔板１１の孔部１２は、千鳥状に配置されているので、上記第１捨て型１３のほかにも図７に示したような、第２捨て型１４、第３捨て型１５を用いる。
【００２７】
第２捨て型１４も、第３捨て型１５も、上記第１捨て型１３を主型１６内の所定位置に配置するための補助的なもので、上記第１捨て型１３における孔部形成部２１に対応する部分を有しない構造である。
【００２８】
すなわち、有孔板１１の外側面を成形するためのものであり、有孔板１１の上面、下面、及び端面を形成する断面コ字状をなしている。平面視形状は、第１捨て型１３を主型１６内の所定位置に配置すべく適宜設定される。
【００２９】
これら第２捨て型１４と第３捨て型１５の対向面同士の間にも、相互に嵌合対応可能な形状の嵌合凸部２３と嵌合凹部２４を形成している。
【００３０】
なお、各捨て型１３，１４，１５の材料には、焼結合金（焼結体）の元となる圧粉体を成形するための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。
【００３１】
上記各捨て型１３，１４，１５を主型１６内に配置すると、図８に示したようになる。すなわち、各捨て型１３，１４，１５は嵌合凸部２３と嵌合凹部２４で結合するともに、主型１６に拘束されることによって一体の状態になる。各捨て型１３，１４，１５の上面は面一となり、そして捨て型１３，１４，１５内には、キャビティが形成される。
【００３２】
なお、上記嵌合凸部２３と嵌合凹部２４との結合や、これらを形成していない部位の結合に際して、接着剤（図示せず）を用いて結合するもよい。より一体性が増し、主型１６内への収納や、成形状態を良好にすることができる。
【００３３】
捨て型１３，１４，１５を収納した主型１６の上には、図９に示したような上型３１を被せて型締めする。
【００３４】
上型３１には、スプールブッシュ３２に形成した注入孔としてのスプール３３の下流側に、さらに２次スプール３４を複数もうけているが、これら２次スプール３４は、上記第１捨て型１３の注入孔２５に対応するように配置している。
【００３５】
次に、混合した（ステップｎ２）成形材料４１を射出して、圧粉体４２を成形する（ステップｎ３）を行う（図１０）。
【００３６】
成形材料４１には、必要な性能を得るための所定の金属粉体に加え、バインダとしてアクリルの粉体を混合しており、圧粉体４２を成形すると、成形材料４１と上記各捨て１３，１４，１５は、一体になる［図１１（ａ）］。
【００３７】
この圧粉体４２を主型１６から取り外し（ステップｎ４）、次の工程に移行する。  
すなわち、圧粉体４２に一体化している捨て型１３，１４，１５を除去する（ステップｎ５）。
【００３８】
この捨て型除去は、適宜の方法で行えばよい。たとえば溶媒脱脂や、真空高周波焼結炉内での中焼結によって行える。中焼結とは、捨て型１３，１４，１５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。
【００３９】
このようにして捨て型１３，１４，１５が除去された圧粉体４２は［図１１（ｂ）］、次の焼結工程（ステップｎ６）で、焼結され、焼結合金となる。  
そして、焼結のあとは、適宜の後処理を行い（ステップｎ７）、所望の有孔板１１を得る［図１１（ｃ）］。
【００４０】
後処理とは、上記注入孔２５に対応する部分に残留するランナ状の突起４３を切除したり所望の形状に仕上げたりするサイジングのほか、必要に応じて行われる再圧縮、再焼結などのことである。  
なお、上記サイジングは、焼結の前段で行うもよい。
【００４１】
このように、有孔板１１は、その元である圧粉体４２が射出成形により成形され、一体となっている捨て型１３，１４，１５を除去して孔をあけたのち、焼結されることによって形成される。
【００４２】
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。１３，１４，１５を形成する型や主型１６が一度得られれば、それを元にして大量生産が可能となるので、安価に製造することもできる。
【００４３】
また、孔部１２の形成に際して捨て型１３，１４，１５を用いるので、捨て型１３，１４，１５の孔部形成部２１の形状によって、上述のような角度の小さい傾斜した孔部１２も正確に、ばらつきなく形成できる。
【００４４】
さらに、第１捨て型１３は、孔部１２ひとつごとに形成したので、同一の第１捨て型１３を形成すれば、適宜に補助的な捨て型を介在させたりすることによって、孔部１２の間隔や配列が異なる複数種類の有孔板１１を得ることができ、コストを抑えながら複数種類の有孔板１１を製造できる。
【００４５】
また、有孔板１１は、平板状ではなく、湾曲した形状にも形成できる。そのうえ、第１捨て型１３の孔部形成部２１の形状によっては微細な孔部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。
【００４６】
以下、他の形態を説明する。なお、上記構成と同一又は同様の構成部位については、同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。
【００４７】
図１２、図１３に示した第１捨て型１３は、孔部形成部２１を複数配設したものであり、図１２の第１捨て型１３はこれら同士を結合可能にしたもので、図１３の第１捨て型１３、支持部２２枠状に形成したものである。捨て型の結合作業や収納作業の手間を省くことができるとともに、図１３の第１捨て型１３では、枠状をなす支持部２２が孔部形成部２１を強力に支えることができる。
【００４８】
図１４は、第１捨て型１３における孔部形成部２１の横断面形状の一例である。この製造方法では孔部１２の形成に際して第１捨て型１３を用いるので、第１捨て型１３の孔部形成部２１の形状によって様々な形状の孔部１２を高い自由度で形成できる。
【００４９】
図１４中、（ａ）の孔部形成部２１は、逆Ｖ字形に形成され、（ｂ）の孔部形成部２１は、逆凹字形に形成され、（ｃ）の孔部形成部２１は繭形に形成され、（ｄ）の孔部形成部２１は一方が長い十字形に形成され、（ｅ）の孔部形成部２１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。
【００５０】
また、孔部１２の長さ方向の形状についても自由に形成できる。図１５が孔部１２の一例を示し、（ａ）〜（ｆ）の各孔部１２を形成する第１捨て型１３には、図１６（ａ）〜（ｆ）に示したものを使用する。ここで、図１５と図１６の（ａ）〜（ｆ）は対応している。
【００５１】
図１５中（ａ）の孔部１２は、板状部１１ａの一面側に垂直の第１孔部１２ａが形成され、該第１孔部１２ａから、傾斜した第２孔部１２ｂが形成された形状である。孔部１２を通過させる流体の入る方向と出る方向を違えることができる。（ｂ）の孔部１２は、板状部１１ａの両面に垂直の第１孔部１２ａを形成し、これら第１孔部１２ａを、傾斜した第２孔部１２ｂで連通した形状である。（ｃ）の孔部１２は、共に傾斜した、直線状をなす２本の第１孔部１２ａと第２孔部１２ｂからなるが、これらの傾斜角を異ならせたものである。（ｄ）の孔１２は、湾曲して形成したものである。しかも、孔部１２の一方の開口１２ｃと他方の開口部１２ｄで開口面積を異ならせており、孔部１２を流れる流体に勢いをつけることができる。（ｅ）の孔部１２は、傾斜した複数の第１孔部１２ａを連通するように、板状部１１ａの厚み方向の中間部に第２孔部１２ｂを形成したもので、流体を一方の面から他方の面に向けて通すほかに、板状部１１ａ内にも通すことができるものである。上記第１孔部１２ａは、板状部１１ａの面に対して垂直であるもよい。（ｆ）の孔部１２は、一方の面に対して垂直に、貫通しない第１孔部１２ａを形成し、該第１孔部１２ａ同士を連通する傾斜した第２孔部１２ｂを設けたもものであって、たとえば集積回路の冷却装置に用いるのに適したものである。
【００５２】
図１７は、有孔板１１の他の例を示し、電子部品等のためのヒートシンクに適したものである。この有孔板１１は、基部１７、板状部分としての多数のフィン１８を立設した構成であり、各フィン１８に、厚み方向に貫通する多数の孔部１２を形成している。図示例で、孔部１２は、フィン１８に対して垂直に形成したが、傾斜した孔部であるもよい。
【００５３】
このような有孔板１１も上記と同様の各工程で製造されるが、その製造に用いられる捨て型には、図１８に示したような、孔部形成部２１を有した捨て型１９を使用する。
【００５４】
捨て型１９は、フィン１８の長さ方向を横断する断面形状のぬすみを有した枠状の支持部２２を有した構成である。該支持部２２は、方形枠状の支持部本体２２ａと、該支持部本体２２ａの天井部分から垂設される複数本の垂下部２２ｂとを有している。そして、各垂下部２２ｂと支持部本体２２ａの両側部との間には、孔部形成部２１を形成している。  
この捨て型１９の厚みは、一列に並ぶ孔部形成部２１を有する厚みに設定している。
【００５５】
上記捨て型１９を収納する主型１６は、捨て型１９を収納可能な深さを有する有底箱状である。また、上記捨て型１９のみで製造するため、主型１６内面における、組み合わされる捨て型１９の端面に対向する部分は、有孔板１１の外側面を成形する部分となる。
【００５６】
捨て型１９を主型１６内に収納して図１９に示したような上型３１を用いて、射出成形し、圧粉体４２を得た後、上述の所定の工程、すなわち捨て型除去、焼結、後処理を経ると図２０に示したように、所望の有孔板１１を得られる。
【００５７】
図２１は、捨て型１９にこれら同士を結合するための嵌合凸部２３と嵌合凹部２４を形成した例である。接着剤で結合するもよいが、嵌合で結合すると結合の手間を省略できる。
【００５８】
このように構成した有孔板１１を、従来、アルミの押出しで成形していたヒートシンクに代えて使用すると、孔部１２の存在により、放熱効果を高めることができると共に、熱伝導性の良好な銅で製造することもできるので、ヒートシンクとして従来にない高機能の有孔板を得ることができる。
【００５９】
この発明の構成と、上記一形態の構成との対応において、  
この発明の捨て型は、上記構成の第１捨て型１３、捨て型１９に対応し、  
板状部分は、板状部１１ａ、フィン１８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。
【００６０】
たとえば、嵌合凸部２３と嵌合凹部２４に代えて、圧入構造、接着構造など適宜の結合手段を設けるもよい。
【００６１】
また、孔部形成部２１を有する捨て型において、孔部形成部２１と支持部２２を別体に形成し、必要に応じて結合可能に構成することもできる。
【００６２】
さらに、有孔板は、板状の部分（板状部分）のみからなるものではなくともよく、たとえば図１７に例示したように、板状部分を有する構造のものであればよい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】有孔板の斜視図。
【図２】図１の一部拡大図。
【図３】製造工程の説明図。
【図４】有孔板の平面図。
【図５】図４の縦断面図。
【図６】第１捨て型の斜視図。
【図７】捨て型と主型の斜視図。
【図８】捨て型を配置した状態の平面図。
【図９】成形前段の断面図。
【図１０】成形時の断面図。
【図１１】圧粉体とその処理を示す説明図。
【図１２】他の例に係る捨て型の斜視図。
【図１３】他の例に係る捨て型の斜視図。
【図１４】他の例に係る孔部形成部の断面図。
【図１５】他の例に係る孔部の断面図。
【図１６】図１５の孔部を形成するための第１捨て型の正面図。
【図１７】他の例に係る有孔板の斜視図。
【図１８】図１７の有孔板の製造に用いる捨て型と主型の斜視図。
【図１９】成形前段の断面図。
【図２０】圧粉体とその処理を示す説明図。
【図２１】図１８に示した捨て型の他の例を示す断面図。
【符号の説明】
【００６４】
１１…有孔板
１１ａ…板状部
１２…孔部
１３…第１捨て型
１４…第２捨て型
１５…第３捨て型
１６…主型
１８…フィン
１９…捨て型
２１…孔部形成部
２２…支持部
４１…成形材料
４２…圧粉体
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2006161085.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
2006161085.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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