(57)【要約】【課題】高強度の断熱構造体を提供する。【解決手段】  断熱構造体１は、多孔質セラミック材からなる。断熱構造体１は、その内部に、積層された複数の階層部からなる骨格構造体ＳＢを有する。前記複数の階層部は、その層厚方向に垂直な方向にそれぞれ延びる複数の支持部を有し、前記階層部の支持部同士の間に空隙が形成されている。隣接する２つの前記階層部のうちの一方の階層部を構成する前記支持部が、前記２つの階層部のうちの他方の階層部を構成する前記支持部に支持されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質セラミック材からなる膜状の断熱構造体であって、
内部に、積層された複数の階層部からなる骨格構造体を有し、
前記複数の階層部は、その層厚方向に垂直な方向にそれぞれ延びる複数の支持部を有し、
前記階層部の支持部同士の間に空隙が形成されており、
隣接する２つの前記階層部のうちの一方の階層部を構成する前記支持部が、前記２つの階層部のうちの他方の階層部を構成する前記支持部に支持され、
前記複数の階層部に陽極酸化皮膜が形成されている、断熱構造体。
【請求項２】
請求項１に記載の断熱構造体において、
前記多孔質セラミック材にシリカ系コーティング材が含浸されている、断熱構造体。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の断熱構造体において、
前記複数の階層部のうちの第１階層部は、所定の第１方向へそれぞれ延びる複数の支持部を有し、
前記第１階層部に隣接する第２階層部は、前記第１方向に交差する第２方向へそれぞれ延びる複数の支持部を有する、断熱構造体。
【請求項４】
粉末状の金属材からなる材料層を形成しておき、前記材料層の表面にて前記レーザー光のスポットを走査して、前記材料層のうち、前記レーザー光のスポットが走査された部分の金属材を結合させる工程を繰り返すことにより、層厚方向に垂直な方向へそれぞれ延びる複数の第１支持部であって、隣接する第１支持部同士の間に空隙を有する第１階層部を形成する第１工程と、
前記第１階層部の上面に積層される第２階層部を形成する工程であって、前記粉末状の金属材からなる材料層を前記第１階層部の上方に形成しておき、前記第１階層部の上方に形成した材料層の表面にて前記レーザー光のスポットを走査して、前記材料層のうち、前記レーザー光のスポットが走査された部分の金属材を結合させる工程を繰り返すことにより、層厚方向に垂直な方向へそれぞれ延びていて、前記第１階層部の複数の第１支持部に支持された複数の第２支持部であって、隣接する第２支持部同士の間に空隙を有する第２階層部を形成する第２工程と、
前記第１階層部及び前記第２階層部の表面に陽極酸化皮膜を形成する第３工程と、
前記空隙に多孔質セラミック材を充填する第４工程と、
含む、断熱構造体の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の断熱構造体の製造方法において、
前記空隙に充填された断熱構造体にシリカ系コーティング材を含浸させる第５工程をさらに含む、断熱構造体の製造方法。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の断熱構造体の製造方法において、
前記複数の第１支持部は、所定の第１方向にそれぞれ延設され、
前記複数の第２支持部は、前記第１方向に交差する第２方向にそれぞれ延設されている、断熱構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断熱構造体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、下記特許文献１及び２に記載されているように、多孔質材からなる断熱構造体（皮膜）は知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１８０１５７号公報
【特許文献２】特開２０１２−０９８４０７号公報
【発明の概要】
【０００４】
上記特許文献の断熱構造体は多孔質材から構成されるため、その機械的強度が低い。したがって、例えば、この断熱構造体をエンジンピストン、シリンダヘッドなどに適用した場合、エンジン駆動時にシリンダ内の圧力が高まることにより、断熱構造体が破損する虞がある。
【０００５】
本発明は上記問題に対処するためになされたもので、その目的は、高強度の断熱構造体を提供することにある。なお、下記本発明の各構成要件の記載においては、本発明の理解を容易にするために、実施形態の対応箇所の符号を括弧内に記載しているが、本発明の各構成要件は、実施形態の符号によって示された対応箇所の構成に限定解釈されるべきものではない。
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、多孔質セラミック材からなる膜状の断熱構造体（１，１Ａ）であって、内部に、積層された複数の階層部（Ｆ１〜Ｆ５）からなる骨格構造体（ＳＢ）を有し、前記複数の階層部は、その層厚方向に垂直な方向にそれぞれ延びる複数の支持部（ＳＰＦ１〜ＳＰＦ５）を有し、前記階層部の支持部同士の間に空隙が形成されており、隣接する２つの前記階層部のうちの一方の階層部を構成する前記支持部が、前記２つの階層部のうちの他方の階層部を構成する前記支持部に支持され、前記複数の階層部に陽極酸化皮膜が形成されている、断熱構造体としたことにある。
【０００７】
また、本発明の特徴は、粉末状の金属材からなる材料層（Ｍ１１〜Ｍ１７）を形成しておき、前記材料層の表面にて前記レーザー光のスポット（ＳＰ）を走査して、前記材料層（Ｍ１１〜Ｍ１７）のうち、前記レーザー光のスポットが走査された部分の金属材を結合させる工程を繰り返すことにより、層厚方向に垂直な方向へそれぞれ延びる複数の第１支持部であって、隣接する第１支持部同士の間に空隙を有する第１階層部を形成する第１工程と、前記第１階層部の上面に積層される第２階層部を形成する工程であって、前記粉末状の金属材からなる材料層（Ｍ２１〜Ｍ２６）を前記第１階層部の上方に形成しておき、前記第１階層部の上方に形成した材料層の表面にて前記レーザー光のスポットを走査して、前記材料層（Ｍ２１〜Ｍ２６）のうち、前記レーザー光のスポットが走査された部分の金属材を結合させる工程を繰り返すことにより、層厚方向に垂直な方向へそれぞれ延びていて、前記第１階層部の複数の第１支持部に支持された複数の第２支持部であって、隣接する第２支持部同士の間に空隙を有する第２階層部を形成する第２工程と、前記第１階層部及び前記第２階層部の表面に陽極酸化皮膜を形成する第３工程と、前記空隙に多孔質セラミック材を充填する第４工程と、含む、断熱構造体の製造方法としたことにある。
【０００８】
この場合、前記複数の階層部のうちの第１階層部は、所定の第１方向へそれぞれ延びる複数の支持部を有し、前記第１階層部に隣接する第２階層部は、前記第１方向に交差する第２方向へそれぞれ延びる複数の支持部を有するとよい。
【０００９】
上記のように、本発明に係る断熱構造体は、多孔質セラミック材からなる。そして、その内部に、骨格構造体を有する。骨格構造体は、立体網目構造を有する。つまり、１つの階層部の支持部が、その階層部に隣接する階層部の支持部に橋架されて、支持部同士が互いに支持し合っている。つまり、階層部同士が互いに支持し合っている。したがって、このような骨格構造体を有しない従来の断熱造体に比べて、断熱構造体の強度を高く設定できる。
【００１０】
また、本発明の他の特徴は、前記多孔質セラミック材にシリカ系コーティング材が含浸されていることにある。このように、多孔質セラミック材の気孔にシリカ系コーティング材が充填されることにより、断熱構造体の強度がさらに高められる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る断熱構造体の斜視図である。
【図２】断熱構造体の中心部分を切り出して拡大した斜視図である。
【図３】断熱構造体の中心部分を切り出して拡大した側面図である。
【図４】第１階層部の平面図である。
【図５】第１階層部の支持部の延設方向に垂直な断面図である。
【図６】第２階層部の平面図である。
【図７】第３階層部の平面図である。
【図８】第４階層部の平面図である。
【図９】第５階層部の平面図である。
【図１０】積層造形装置の概略図である。
【図１１】第１階層部の１層目の材料層がコンテナ内に形成された状態を示す断面図である。
【図１２】第１階層部を形成する際のレーザー光の軌跡を示す平面図である。
【図１３】レーザー光によって材料層が焼結した様子を示す斜視図である。
【図１４】第２階層部を形成する際のレーザー光の軌跡を示す平面図である。
【図１５】第３階層部を形成する際のレーザー光の軌跡を示す平面図である。
【図１６】第４階層部を形成する際のレーザー光の軌跡を示す平面図である。
【図１７】各階層部を構成する材料層の構成を示す概略図である。
【図１８】表面硬度及び熱伝導率の測定結果を示す表である。
【図１９】本発明の変形例に係る階層部の斜視図である。
【図２０】本発明の他の変形例に係る階層部の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の一実施形態に係る断熱構造体１について説明する。まず、断熱構造体１の概略について説明する。断熱構造体１は、図１に示すように、円板状の基板ＢＰ（又は円柱状の基材）の上面に形成される。基板ＢＰの直径は、例えば、５０ｍｍである。基板ＢＰ及び断熱構造体１は、アルミニウム合金材で構成されている。基板ＢＰの上面に、所定の方向に延びる複数の支持部（梁状の部材）を有する複数の階層部が積み上げられて立体網目構造を有する骨格構造体ＳＢ（図２参照）が形成され、その表面に陽極酸化皮膜が形成される。つぎに骨格構造体ＳＢの空隙に多孔質セラミック材が充填される。さらに前記多孔質セラミック材にシリカ系コーティング材（ポリシラザン）が含浸される。このようにして、断熱構造体１が製造される。
【００１３】
つぎに、骨格構造体ＳＢの構成について具体的に説明する。骨格構造体ＳＢは、図３に示すように、第１階層部Ｆ１〜第５階層部Ｆ５からなる。第１階層部Ｆ１が基板ＢＰの上面に形成され、さらにその上に第２階層部Ｆ２、第３階層部Ｆ３、第４階層部Ｆ４及び第５階層部Ｆ５が積層されている。詳しくは後述するように、第１階層部Ｆ１〜第５階層部Ｆ５の層厚（上下方向の寸法）は、０．１８ｍｍ〜０．２１ｍｍである。骨格構造体ＳＢ全体としての層厚は、０．９９ｍｍである。
【００１４】
第１階層部Ｆ１は、複数の支持部ＳＰＦ１から構成されている。各支持部ＳＰＦ１は、角柱状部である。各支持部ＳＰＦ１は、所定の方向に直線状に延びている（図４参照）。以下の説明において、支持部ＳＰＦ１の延設方向を前後方向と呼ぶ。また、前後方向に垂直且つ上下方向（各階層部の積層方向）に垂直な方向を左右方向と呼ぶ。図５に示すように、支持部ＳＰＦ１の長手方向に垂直な断面は、矩形を呈する。支持部ＳＰＦ１の幅方向の寸法ｗは、例えば、０．２ｍｍである。また、支持部ＳＰＦ１の高さ方向の寸法ｈは、例えば、０．２１ｍｍである。これらの支持部ＳＰＦ１が左右方向に等間隔に配列されている。隣り合う支持部ＳＰＦ１，ＳＰＦ１の間隔Δｄは、例えば、０．７５８ｍｍである。隣り合う支持部ＳＰＦ１，ＳＰＦ１の間は空隙である。
【００１５】
第２階層部Ｆ２〜第５階層部Ｆ５も複数の角柱状の支持部ＳＰＦ２〜支持部ＳＰＦ５からそれぞれ構成されている（図２及び図３参照）。支持部ＳＰＦ２〜支持部ＳＰＦ５の形状（長手方向に垂直な断面形状）は支持部ＳＰＦ１の形状と略同一であるが、厳密には、支持部ＳＰＦ１〜支持部ＳＰＦ５の上下方向の寸法ｈが若干異なる。支持部ＳＰＦ２〜支持部ＳＰＦ５の上下方向の寸法ｈについては、後述する。支持部ＳＰＦ１〜支持部ＳＰＦ５の幅方向の寸法ｗは同一である。また、隣り合う支持部の間隔も、支持部ＳＰＦ１，ＳＰＦ１の間隔Δｄと同一である。ただし、支持部ＳＰＦ２〜支持部ＳＰＦ４の延設方向が支持部ＳＰＦ１の延設方向とは異なる。つまり、これらの階層部の支持部と、支持部ＳＰＦ１とはねじれの位置にある。
【００１６】
具体的には、断熱構造体１の平面視において、支持部ＳＰＦ２は、左右方向及び前後方向に対して４５°だけ傾斜した方向に延設されている（図６参照）。また、同平面視において、支持部ＳＰＦ３は、支持部ＳＰＦ１の延設方向に垂直な方向（すなわち左右方向）に延設されている（図７参照）。また、同平面視において、支持部ＳＰＦ４は、支持部ＳＰＦ２の延設方向に垂直な方向に延設されている（図８参照）。なお、支持部ＳＰＦ５は，支持部ＳＰＦ１と平行（すなわち前後方向）に延設されている（図９参照）。なお、隣接する２つの階層部（例えば、第１階層部Ｆ１と第２階層部Ｆ２）のうち、上側の階層部（例えば第２階層部Ｆ２）の支持部（例えば支持部ＳＰＦ２）は、下側の階層部（例えば第１階層部Ｆ１）を構成する２つの支持部（支持部ＳＰＦ１）に橋架されている。この橋架部の下方の部分（下側の２つの支持部の間の部分であって、上側の支持部の下方に位置する部分）も空隙である。
【００１７】
つぎに、断熱構造体１の製造方法について説明する。まず、図１０に示す積層造形装置ＡＭを用いて、骨格構造体ＳＢが形成される。以下、積層造形装置ＡＭの構成について簡単に説明しておく。積層造形装置ＡＭは、テーブルＴＡ、コンテナＣＮ、材料供給装置ＭＦ及びレーザー照射機ＬＭを備える。テーブルＴＡは、略正方形の板状部材である。このテーブルＴＡの上面に基板ＢＰが載置され、その基板ＢＰの上面に骨格構造体ＳＢが形成される。以下、テーブルＴＡの一方の辺が左右方向に平行であり、他方の辺が前後方向に平行であるものとする。
【００１８】
コンテナＣＮは、上下方向に延びる角筒状部材である。コンテナＣＮの長手方向に垂直な断面は略正方形を呈する。コンテナＣＮの断面の内周縁の１辺の寸法は、テーブルＴＡの１辺の寸法と略同一である。コンテナＣＮの内部にテーブルＴＡが収容されている。テーブルＴＡは、コンテナＣＮの内側面に沿って上下方向に移動可能である。テーブルＴＡの下面が図示しないアクチュエータに接続されており、このアクチュエータによって、テーブルＴＡが上下方向に移動される。
【００１９】
材料供給装置ＭＦは、前後方向に延びる容器であり、内部に粉末状のアルミニウム材を含む金属材料を貯留している。材料供給装置ＭＦの底部に材料供給口が設けられている。この材料供給口は開閉可能である。材料供給口は、コンテナＣＮの上端面と略同一の高さに位置している。材料供給装置ＭＦは、図示しないアクチュエータに接続されており、このアクチュエータによって、材料供給装置ＭＦが左右方向に移動される。材料供給装置ＭＦがテーブルＴＡの上方を通過しているとき、材料供給口が開かれて、コンテナＣＮ内に金属材料が供給される。これにより、コンテナＣＮ内の空間の上端部（テーブルＴＡの上方）に材料層が形成される。
【００２０】
レーザー照射機ＬＭは、コンテナＣＮの上方に配置されており、レーザー光（Ｙｂファイバーレーザー）をコンテナＣＮ内の空間の上端面へ向けて出射する。レーザー照射機ＬＭは、互いに直交する２つの回動軸まわりに回動可能であり、前記回動軸まわりの回動角度を制御することにより、レーザー光の向きを任意に設定可能である。また、レーザー照射機ＬＭの出射口内には、レンズが組み込まれており、このレンズの位置を制御することにより、レーザー光の焦点距離（スポットＳＰの位置）を任意に設定可能である。これにより、材料層の表面に沿ってレーザー光のスポットＳＰが走査される。材料層のうち、レーザー光のスポットＳＰが走査された部分が焼結（結合）する。なお、レーザー照射機ＬＭの向きを固定しておき、出射口内又は外部に設けられた反射鏡へ向けてレーザー光を照射させ、その反射鏡の向きを制御することにより、レーザー光の向きを任意に設定してもよい。
【００２１】
つぎに、上記の積層造形装置ＡＭを用いて骨格構造体ＳＢを製造する工程について具体的に説明する。まず、テーブルＴＡが駆動されて、その上面がコンテナＣＮの上端面と一致する状態に設定される。そして、テーブルＴＡの上面に基板ＢＰが載置（又は固定）される。
【００２２】
つぎに、テーブルＴＡが降下されて、基板ＢＰの上面とコンテナＣＮの上端面との距離が０．０３ｍｍになるようにテーブルＴＡの高さが設定される。この状態では、テーブルＴＡ及び基板ＢＰの上面と、コンテナＣＮの上端との間に少し隙間が形成されている。
【００２３】
つぎに、材料供給装置ＭＦがコンテナＣＮの上端面に沿ってテーブルＴＡの上方を左右方向へ移動される。材料供給装置ＭＦがテーブルＴＡの上方を通過しているとき、材料供給口が開かれる。これにより、前記隙間に、金属材料が充填される。つまり、図１１に示すように、コンテナＣＮの上端部に材料層Ｍ１１が形成される。
【００２４】
つぎに、材料層Ｍ１１の表面のうち、基板ＢＰの上方に位置する円形の領域Ａ１１において、図１２に示すように、レーザー光のスポットＳＰが走査される。具体的には、まず、レーザー光の照射が停止した状態に設定される。つぎに、レーザー光の出射口が、領域Ａ１１の円周上の点であって、領域Ａ１１の左端から見て０．７５８ｍｍだけ右方にずれた２つの点のうちの後側の点Ｐ０へ向けられる。つぎに、レーザー光の焦点距離が出射口と点Ｐ０との距離に合致するように設定される。つぎに、レーザー光の照射が開始される。この状態では、スポットＳＰが点Ｐ０に位置している。つぎに、領域Ａ１１の円周上の点であって、領域Ａ１１の左端から見て０．７５８ｍｍだけ右方にずれた２つの点のうちの前側の点Ｐ１に達するまで、スポットＳＰが前方へ直線状に走査される。これにより、領域Ａ１１のうち、スポットＳＰが走査された部分が焼結（結合）し、前後方向に延びる薄板部ＴＢが形成される（図１３参照）。後述するように、薄板部ＴＢが積層されて、支持部ＳＰＦ１が形成される。なお、本実施形態では、スポット径は０．１ｍｍであるが、スポットＳＰの周囲の部分にも熱が伝わるため、結果として、薄板部ＴＢの幅は０．２ｍｍ程度になる。スポットＳＰが点Ｐ１に達すると、レーザー光の照射が一時的に停止される。
【００２５】
つぎに、レーザー光の出射口が、領域Ａ１１の円周上の点であって、点Ｐ０から見て右方へ０．７５８ｍｍだけずれた２つの点のうちの前側の点Ｐ２へ向けられる。つぎに、レーザー光の焦点距離が出射口と点Ｐ２との距離に合致するように設定される。つぎに、レーザー光の照射が再開される。このように、スポットＳＰは、点Ｐ１から点Ｐ２に飛び移る。つぎに、領域Ａ１１の円周上の点であって、点Ｐ０から見て右方へ０．７５８ｍｍだけずれた２つの点のうちの後側の点Ｐ３に達するまで、スポットＳＰが後方へ直線状に走査される。そして、レーザー光の照射が一時的に停止される。
【００２６】
これ以降、領域Ａ１１の残りの領域に対し、上記のようなスポットＳＰの走査が実行されて、前後方向に延びる複数の薄板部ＴＢが等間隔に形成されていく。
【００２７】
領域Ａ１１へのレーザー光の照射が終了すると、テーブルＴＡがさらに０．０３ｍｍだけ降下される。そして、材料供給装置ＭＦにより、材料層Ｍ１１とコンテナＣＮの上端との間の隙間に、金属材料が充填される。つまり、材料層Ｍ１１に材料層Ｍ１２が積層される（図１７参照）。そして、材料層Ｍ１２のうち、テーブルＴＡの上方に位置する領域Ａ１２にレーザー光が照射される。この際のスポットＳＰの軌跡は、領域Ａ１１におけるスポットＳＰの軌跡と同一である（図１２参照）。以降、材料層Ｍ１１の領域Ａ１１及び材料層Ｍ１２の領域Ａ１２と同様に、材料層Ｍ１３〜材料層Ｍ１７の領域Ａ１３〜領域Ａ１７にレーザー光が照射される。このようにして、領域Ａ１１〜領域Ａ１７における薄板部ＴＢが積層されて、複数の支持部ＳＰＦ１からなる第１階層部Ｆ１が形成される。なお、各材料層の層厚が０．０３ｍｍであるので、７個の材料層から構成された第１階層部Ｆ１の層厚（つまり、支持部ＳＰＦ１の上下方向の寸法ｈ）は、０．２１ｍｍである。
【００２８】
つぎに、第１階層部Ｆ１に第２階層部Ｆ２が積層される。まず、テーブルＴＡが降下されて、第１階層部Ｆ１の上面とコンテナＣＮの上端面との距離が０．０３ｍｍになるようにテーブルＴＡの高さが設定される。材料供給装置ＭＦにより、コンテナＣＮ内に金属材料が供給され、第１階層部Ｆ１の上面に材料層Ｍ２１が形成される（図１７参照）。つぎに、材料層Ｍ２１の表面のうち、基板ＢＰの上方に位置する領域Ａ２１に、レーザー光が照射される。すなわち、領域Ａ２１内にて、図１４に示すように、レーザー光のスポットＳＰが走査される。領域Ａ２１におけるスポットＳＰの軌跡は、領域Ａ１１におけるスポットＳＰの軌跡を領域Ａ１１の中心周りに反時計方向へ４５°だけ回転させた軌跡に相当する。
【００２９】
領域Ａ２１へのレーザー光の照射が終了すると、テーブルＴＡがさらに０．０３ｍｍだけ降下される。そして、材料供給装置ＭＦによって、コンテナＣＮ内に金属材料が供給される。つまり、材料層Ｍ２１に材料層Ｍ２２が積層される。そして、材料層Ｍ２２のうち、テーブルＴＡの上方に位置する領域Ａ２２にレーザー光が照射される。この際のスポットＳＰの軌跡は、領域Ａ２１におけるスポットＳＰの軌跡と同一である。これ以降、材料層Ｍ２１の領域Ａ２１及び材料層Ｍ２２の領域Ａ２２と同様に、材料層Ｍ２３〜材料層Ｍ２６の領域Ａ２３〜領域Ａ２６にレーザー光が照射される。これにより、領域Ａ２１〜領域Ａ２６において、左右方向及び前後方向に対して４５°だけ傾斜した方向に延びる複数の薄板部ＴＢが、その延設方向に垂直な方向へ等間隔に形成される。このように、領域Ａ２１〜領域Ａ２６の薄板部ＴＢが積層されて、複数の支持部ＳＰＦ２からなる第２階層部Ｆ２が形成される。なお、第１階層部Ｆ１が７個の材料層から構成されるのに対し、第２階層部Ｆ２は６個の材料層から構成される（図１７参照）。各材料層の層厚が０．０３ｍｍであるので、６個の層から構成された第２階層部Ｆ２の層厚（つまり、支持部ＳＰＦ２の上下方向の寸法ｈ）は、０、１８ｍｍである。
【００３０】
第３階層部Ｆ３〜第５階層部Ｆ５も、第１階層部Ｆ１及び第２階層部Ｆ５と同様に形成される。すなわち、各材料層へのレーザー光の照射が終了するごとにテーブルＴＡが０．０３ｍｍだけ降下され、次の材料層が積層される。これを繰り返すことにより、第２階層部Ｆ２に、第３階層部Ｆ３、第４階層部Ｆ４及び第５階層部Ｆ５がこの順に積層される。第３階層部Ｆ３は、材料層Ｍ３１〜材料層Ｍ３７の領域Ａ３１〜領域Ａ３７にレーザー光を照射して形成される（図１５参照）。領域Ａ３１におけるスポットＳＰの軌跡は、領域Ａ２１におけるスポットＳＰの軌跡を領域Ａ２１の中心周りに反時計方向へ４５°だけ回転させた軌跡に相当する。このようにして、領域Ａ３１において、左右方向に延びる複数の薄板部ＴＢが、その延設方向に垂直な方向へ等間隔に形成される。領域Ａ３２〜領域Ａ３７にも領域Ａ３１と同様の薄板部ＴＢが形成される。このように、領域Ａ３１〜領域Ａ３７の薄板部ＴＢが積層されることにより、複数の支持部ＳＰＦ３からなる第３階層部Ｆ３が形成される。なお、第３階層部Ｆ３は、７個の材料層から構成される（図１７参照）。したがって、第３階層部Ｆ３の層厚（つまり、支持部ＳＰＦ３の上下方向の寸法ｈ）は、０．２１ｍｍである。
【００３１】
第４階層部Ｆ４は、材料層Ｍ４１〜材料層Ｍ４７の領域Ａ４１〜領域Ａ４６にレーザー光を照射して形成される（図１６参照）。領域Ａ４１におけるスポットＳＰの軌跡は、領域Ａ３１におけるスポットＳＰの軌跡を領域Ａ３１の中心周りに反時計方向へ４５°だけ回転させた軌跡に相当する。このようにして、領域Ａ４１において、前後方向及び左右方向に対して４５°だけ傾斜した方向（領域Ａ２１〜領域Ａ２６における走査方向に対して直交する方向）に延びる複数の薄板部ＴＢが、その延設方向に垂直な方向へ等間隔に形成される。領域Ａ４２〜領域Ａ４７にも領域Ａ４１と同様の薄板部ＴＢが形成される。このように、領域Ａ４１〜領域Ａ４６の薄板部ＴＢが積層されることにより、複数の支持部ＳＰＦ４からなる第４階層部Ｆ４が形成される。なお、第４階層部Ｆ４は、７個の材料層から構成される（図１７参照）。したがって、第４階層部Ｆ４の層厚（つまり、支持部ＳＰＦ４の上下方向の寸法ｈ）は、０．２１ｍｍである。
【００３２】
第５階層部Ｆ５は、材料層Ｍ５１〜材料層Ｍ５６の領域Ａ５１〜領域Ａ５６にレーザー光を照射して形成される（図１２参照）。領域Ａ５１におけるスポットＳＰの軌跡は、第１階層部Ｆ１を形成する際のスポットＳＰの軌跡と同一である。このようにして、領域Ａ５１において、前後方向に延びる複数の薄板部ＴＢが、左右方向へ等間隔に形成される。領域Ａ５２〜領域Ａ５６にも領域Ａ５１と同様の薄板部ＴＢが形成される。このように、領域Ａ５１〜領域Ａ５６の薄板部ＴＢが積層されることにより、複数の支持部ＳＰＦ５からなる第５階層部Ｆ５が形成される。なお、第５階層部Ｆ５は、６個の材料層から構成される（図１７参照）。したがって、第５階層部Ｆ５の層厚（つまり、支持部ＳＰＦ５の上下方向の寸法ｈ）は、０．１８ｍｍである。
【００３３】
最後に、焼結されずにコンテナＣＮ内に残った粉末状の金属材料が取り除かれる。上記のようにして形成された第１階層部Ｆ１〜第５階層部Ｆ５からなる骨格構造体ＳＢの空隙率は７５％である。なお、隣接する２つの階層部のうち、下側の階層部を形成する工程が本発明の第１工程に相当し、上側の階層部を形成する工程が本発明の第２工程に相当する。
【００３４】
つぎに、骨格構造体ＳＢ及び電極板が電解液（例えば硫酸）に浸漬される。そして、骨格構造体ＳＢが電源装置の陽極端子に電気的に接続され、電極板が前記電源装置の負極端子に電気的に接続された状態で通電される。これにより、骨格構造体ＳＢ（支持部ＳＰＦ１〜支持部ＳＰＦ５の表面）に陽極酸化被膜（アルマイト）が形成される。なお、この工程が、本発明の第３工程に相当する。
【００３５】
つぎに、陽極酸化皮膜が形成された骨格構造体ＳＢの空隙に、周知の溶射法、コーティング法などを用いて、多孔質セラミック材を充填する。この多孔質セラミック材として、例えば、シリカ系（ＳｉＯ２）の材料を採用できる。また、ジルコニア系（ＺｒＯ２、ＺｒＯ２−Ｙ２Ｏ３）の材料を採用しても良い。この工程が、本発明の第４工程に相当する。
【００３６】
つぎに、骨格構造体ＳＢの表面にシリカ系コーティング材（例えばポリシラザン）を塗布し、前記空隙に充填された多孔質セラミック材に含浸させる。この工程が本発明の第５工程に相当する。
【００３７】
上記のようにして、内部に骨格構造体ＳＢを有する多孔質セラミック材からなる膜状の断熱構造体１が製造される。なお、以下の説明において、第１工程乃至第４工程を実施することにより製造された構造体を断熱構造体１Ａと呼ぶ。
【００３８】
アルミニウムのバルク体、多孔質セラミック材からなる従来の断熱構造体、断熱構造体１Ａ、及び断熱構造体１の表面硬度（引っかき硬度）及び熱伝導率の測定結果を、図１８に示す。なお、周知のレーザーフラッシュ法を用いて熱伝導率を測定した。同図に示すように、従来の断熱構造体の膜厚が３０μｍであるのに対し、断熱構造体１及び断熱構造体１Ａの膜厚は、約１０００μｍである。断熱構造体１Ａの表面硬度は、従来の断熱構造体より高く、断熱構造体１の表面硬度は、断熱構造体１Ａよりもさらに高い。なお、従来の断熱構造体に比べて、断熱構造体１Ａ及び断熱構造体１の熱伝導率の値が少し大きい。つまり、断熱構造体１Ａ及び断熱構造体１の断熱性能が従来の断熱構造体に比べて少し低い。
【００３９】
上記のように、多孔質セラミック材からなる膜状の断熱構造体１は、その内部に、骨格構造体ＳＢを有する。骨格構造体ＳＢは、立体網目構造を有する。つまり、１つの階層部の支持部が、その階層部に隣接する階層部の支持部に橋架されて、支持部同士が互いに支持し合っている。つまり、階層部同士が互いに支持し合っている。したがって、このような骨格構造体を有しない従来の断熱造体に比べて、断熱構造体１の強度を高く設定できる。さらに、断熱構造体１の多孔質セラミック材の気孔にシリカ系コーティング材（例えば、ポリシラザン）が充填されている。このように前記気孔にシリカ系コーティング材が充填されることにより、前記気孔がそのまま残されている断熱構造体１Ａに比べて、断熱構造体１の強度をさらに高めることができる。
【００４０】
なお、陽極酸化被膜が形成された骨格構造体ＳＢの断熱性能は、多孔質セラミック材の断熱性能に劣る。このような骨格構造体ＳＢを有する断熱構造体１及び断熱構造体１Ａの断熱性能は、従来の断熱構造体よりも少し低い。ここで、従来の断熱構造体において、その膜厚を大きく設定できれば、断熱構造体の断熱性能を向上できる。しかし、強度が低いため、膜厚をあまり大きく設定できない。すなわち、膜厚を大きく設定すると、表面に割れ、欠けなどが生じ易くなる。これに対し、断熱構造体１及び断熱構造体１Ａは骨格構造体ＳＢを有するので、全体としての膜厚を比較的大きく設定できる。これにより、断熱構造体１及び断熱構体１Ａの断熱性能の低下を最小限に留めつつ、強度を大幅に向上させることができた。
【００４１】
さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００４２】
例えば、上記実施形態では、骨格構造体ＳＢは、第１階層部Ｆ１〜第５階層部Ｆ５から構成されているが、階層数を増加させても良いし、減少させて良い。また、各支持部の断面形状は矩形（図５参照）に限られず、任意に設定可能である。また、支持部ＳＰＦ１〜支持部ＳＰＦ５の寸法は上記実施形態に限られず、任意に設定可能である。また、例えば、各階層部の形状は上記実施形態の形状に限られない。例えば、図１９に示すように、同心円状に形成された複数の支持部からなる階層部と、放射状に延びる複数の支持部からなる階層部とが交互に設けられても良い。また、図２０に示すように、断熱構造体１（骨格構造体ＳＢ）の平面視において各階層部（又はいずれかの階層部）の空隙が多角形を呈するように設定しても良い。
【符号の説明】
【００４３】
１，１Ａ・・・断熱構造体、ＳＢ・・・骨格構造体、ＡＭ・・・積層造形装置、ＢＰ・・・基板、ＣＮ・・・コンテナ、Ｆ１〜Ｆ５・・・階層部、ＬＭ・・・レーザー照射機、Ｍ１１〜Ｍ５６・・・材料層、ＭＦ・・・材料供給装置、ＳＰ・・・スポット、ＳＰＦ１〜ＳＰＦ５・・・支持部、ＴＡ・・・テーブル、ＴＢ・・・薄板部
【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】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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