(57)【要約】      （修正有）【課題】多孔質体の軸方向及び半径方向のいずれにも流体を流すことができ且つ、高強度で低コストの多孔質体及びその製造方法を提供する。【解決手段】多孔質体は、内周部２と外周部３とが形成されるように鋼製の素線１０が仮想中心軸Ｌの周りに巻かれて構成され、素線１０は、所定形状の波形が２次元的に振幅するように連続して形成された１本の線材であり、巻かれた素線１０が圧縮されることによって、素線１０に形成された波形の振幅がランダムな方向を向いた状態で素線１０が絡み合わされて、密度が２ｇ／ｃｍ３以上６ｇ／ｃｍ３以下に形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周部と外周部とが形成されるように鋼製の素線が仮想中心軸の周りに巻かれて構成され、
前記素線は、所定形状の波形が２次元的に振幅するように連続して形成された１本の線材であり、
巻かれた前記素線が圧縮されることによって、前記素線に形成された前記波形の振幅がランダムな方向を向いた状態で前記素線が絡み合わされて、密度が２ｇ／ｃｍ３以上６ｇ／ｃｍ３以下に形成されていることを特徴とする多孔質体。
【請求項２】
前記所定形状の前記波形の振幅が、前記素線の外径の１．２倍以上４．０倍以下の寸法に設定されている、請求項１に記載の多孔質体。
【請求項３】
鋼製の素線に所定形状の波形が２次元的に振幅するように連続して形成する波形形成工程と、
前記波形の振幅の向きが芯材の外周面に対して平行になるようにして前記素線を前記芯材に複数回巻き付けて半製品を形成する巻付工程と、
前記芯材に巻かれた前記半製品をプレスするプレス工程と、を備え、
前記巻付工程で用いられる前記芯材の寸法及び形状は、完成させる多孔質体の内周部の寸法及び形状に相当しており、
前記プレス工程では、前記素線に形成された前記波形の振幅がランダムな方向を向くように前記半製品をプレスすると共に、密度が２ｇ／ｃｍ３以上６ｇ／ｃｍ３以下になるまで前記半製品をプレスしていることを特徴とする多孔質体の製造方法。
【請求項４】
製造される多孔質体の外径の寸法が軸方向の寸法よりも大きい場合に、
前記巻付工程では、前記半製品の前記芯材が延びる方向の寸法が製造される前記多孔質体の軸方向の寸法の２倍以上４倍以下になるように前記素線を前記芯材に巻き付け、
前記プレス工程では、前記芯材に巻かれた前記半製品の外側に外枠をセットし、内周部と外周部とを有する所定形状に形成されるように、前記半製品を前記芯材が延びる方向にプレスしている、請求項３に記載の多孔質体の製造方法。
【請求項５】
製造される多孔質体の軸方向の寸法が外径の寸法よりも大きい場合に、
前記巻付工程では、前記半製品の外径が製造される前記多孔質体の外径の１．２倍以上３倍以下となり且つ、前記半製品の前記芯材が延びる方向の寸法が製造される前記多孔質体の軸方向の寸法の１．４倍以上４倍以下になるように前記素線を前記芯材に巻き付け、
前記プレス工程では、前記芯材が延びる方向と、前記半製品の外側から前記芯材が位置する中心側に向かう方向とから、前記半製品をプレスしている、請求項３に記載の多孔質体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多孔質体及びその製造方法に関し、さらに詳しくは、鋼製の素線が巻かれて形成された多孔質体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多孔質体は、フィルター、冷却用の部材、消音用の部材等、様々な用途に用いられている。例えば、多孔質体を流体に含まれる不純物を濾過したり、流体に含まれる不純物を捕捉したりするフィルターとして用いる場合、多孔質体は、その１つの面から流体を内部に流入させ、他の面から流体を外部に流出させるようにして用いられている。
【０００３】
エアバッグシステムは、多孔質体をフィルターとして用いている装置の一例である。エアバッグシステムは、火薬を燃焼させてガスを発生させるインフレータ（ガス発生装置）を備えている。エアバッグシステムは、インフレータが発生するガスによって、ステアリング等に組み込まれたエアバッグを膨張させるように構成されている。こうしたエアバッグシステムに用いられている多孔質体は、インフレータが火薬を燃焼させたときに発生する燃焼残物を捕捉したり、発生したガスを冷却したりしてエアバッグが損傷することを防止している。
【０００４】
特許文献１に提案されている多孔質体は、エアバッグシステムに用いられており、インフレータが発生する燃焼残物を捕捉したり、発生したガスを冷却したりしてエアバッグが損傷することを防止している。この多孔質体は、金属線をメリヤス編みして形成された金網体によって製造されたものである。多孔質体は、金属線をメリヤス編みして形成された筒状の金網体で筒状予備金網体を形成する工程と、この筒状予備金網体を絞り加工により径を小さくした小径筒状金網体を成型する工程と、小径筒状金網体を所定長さに切断する工程と、切断した小径筒状金網体を長手方向に圧縮して円筒状中間成型金網体に成型する工程と、円筒状中間成型金網体をさらに長手方向に圧縮して円筒状成型金網体に成型する工程を経ることにより製造されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１９７４２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に提案されている多孔質体は、流体が多孔質体の軸方向（多孔質体の中心をなす仮想中心軸が延びる方向のことをいう。）に流れにくいという問題点がある。また、金網体を構成している金属線同士は相互に固着されていないので、完成された多孔質体は、部分的にほころびが生じるおそれがある。その他に、この多孔質体は、メリヤス編みして筒状の金網体を形成する必要があるので、コストが高い。
【０００７】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、多孔質体の軸方向及び半径方向のいずれにも流体を流すことができ且つ、高強度で低コストの多孔質体及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための本発明に係る多孔質体は、内周部と外周部とが形成されるように鋼製の素線が仮想中心軸の周りに巻かれて構成され、前記素線は、所定形状の波形が２次元的に振幅するように連続して形成された１本の線材であり、巻かれた前記素線が圧縮されることによって、前記素線に形成された前記波形の振幅がランダムな方向を向いた状態で前記素線が絡み合わされて、密度が２ｇ／ｃｍ３以上６ｇ／ｃｍ３以下に形成されていることを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、巻かれた素線が圧縮されることによって、素線に形成された波形の振幅がランダムな方向を向いた状態で前記素線が絡み合わされているので、方向性に限定がない空間が多孔質体の内部に形成される。そのため、多孔質体は、流体を多孔質体の軸方向及び半径方向に流すことができる。また、巻かれた素線が圧縮されることによって、素線に形成された波形の振幅がランダムな方向を向いた状態で素線が絡み合わされているので、素線同士が強固に密着され、多孔質体の強度を高くすることができる。このような多孔質体は、密度が２ｇ／ｃｍ３以上６ｇ／ｃｍ３以下に形成されているので、不純物の捕捉性能及濾過性能を高くすることができる。また、素線は、所定形状の波形が２次元的に振幅するように連続して形成された１本の線材なので、低コストで多孔質体を製造することができる。
【００１０】
本発明に係る多孔質体において、前記所定形状の前記波形の振幅が、前記素線の外径の１．２倍以上４．０倍以下の寸法に設定されていることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、素線を圧縮して多孔質体を形成する際に、素線同士を絡めやすくすることができる。そのため、製造された多孔質体の強度を高くすることができる。
【００１２】
上記課題を解決するための本発明に係る多孔質体の製造方法は、鋼製の素線に所定形状の波形が２次元的に振幅するように連続して形成する波形形成工程と、前記波形の振幅の向きが芯材の外周面に対して平行になるようにして前記素線を前記芯材に複数回巻き付けて半製品を形成する巻付工程と、前記芯材に巻かれた前記半製品をプレスするプレス工程とを備え、前記巻付工程で用いられる前記芯材の寸法及び形状は、完成させる多孔質体の内周部の寸法及び形状に相当しており、前記プレス工程では、前記素線に形成された前記波形の振幅がランダムな方向を向くように前記半製品をプレスすると共に、密度が２ｇ／ｃｍ３以上６ｇ／ｃｍ３以下になるまで前記半製品をプレスしていることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、波形の振幅の向きが芯材の外周面に対して平行になるようにして素線を芯材に複数回巻き付けて半製品を形成する巻付工程を有しているので、素線を芯材に高い密度で巻くことができる。また、前記プレス工程では、前記素線に形成された前記波形の振幅がランダムな方向を向くように前記半製品をプレスするので、波形の振幅がランダムな方向を向いた状態で素線同士を絡み合わせることができる。その結果、素線同士が強固に密着され、多孔質体の強度を高くすることができる。このような工程で製造された多孔質体は、密度が２ｇ／ｃｍ３以上６ｇ／ｃｍ３以下に形成されているので、不純物の捕捉性能及濾過性能を高くすることができる。また、鋼製の素線に所定形状の波形が２次元的に振幅するように連続して形成する波形形成工程を有するので、コストを低くすることができる。なお、巻付工程では、完成させる多孔質体の内周部の寸法及び形状を形成させる寸法及び形状に形成された芯材が用いられるので、低いコストで内周部の寸法を高く形成することができる。
【００１４】
本発明に係る多孔質体の製造方法において、製造される多孔質体の外径の寸法が軸方向の寸法よりも大きい場合に、前記巻付工程では、前記半製品の前記芯材が延びる方向の寸法が製造される前記多孔質体の軸方向の寸法の２倍以上４倍以下になるように前記素線を前記芯材に巻き付け、前記プレス工程では、前記芯材に巻かれた前記半製品の外側に外枠をセットし、内周部と外周部とを有する所定形状に形成されるように、前記半製品を前記芯材が延びる方向にプレスしていることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、巻付工程で、半製品の芯材が延びる方向の寸法が製造される多孔質体の軸方向の寸法の２倍以上４倍以下になるように素線を芯材に巻き付けているので、後のプレス工程で半製品をプレスした際に、素線同士を十分に絡め合わせることができる。その結果、高密度且つ高強度の多孔質体を製造することができる。また、プレス工程では、芯材に巻かれた半製品の外側に外枠をセットし、内周部と外周部とを有する所定形状に形成されるように、半製品を芯材が延びる方向にプレスしているので、外枠が半製品の外周側を拘束すると共に、芯材が半製品の内周側を拘束するので、多孔質体の軸方向の寸法、外径寸法及び内径寸法を正確に形成することができる。
【００１６】
本発明に係る多孔質体の製造方法において、製造される多孔質体の軸方向の寸法が外径の寸法よりも大きい場合に、前記巻付工程では、前記半製品の外径が製造される前記多孔質体の外径の１．２倍以上３倍以下となり且つ、前記半製品の前記芯材が延びる方向の寸法が製造される前記多孔質体の軸方向の寸法の１．２倍以上３倍以下になるように前記素線を前記芯材に巻き付け、前記プレス工程では、前記芯材が延びる方向と、前記半製品の外側から前記芯材が位置する中心側に向かう方向とに前記半製品をプレスしていることを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、巻付工程で、半製品の外径が製造される多孔質体の外径の１．２倍以上３倍以下となり且つ、半製品の芯材が延びる方向の寸法が製造される多孔質体の軸方向の寸法の１．２倍以上３倍以下になるように素線を芯材に巻き付けているので、後のプレス工程で半製品をプレスした際に、素線同士を十分に絡め合わせることができる。その結果、高密度且つ高強度の多孔質体を製造することができる。また、プレス工程で、芯材が延びる方向と、半製品の外側から前記芯材が位置する中心側に向かう方向とに半製品をプレスしているので、多孔質体の軸方向の寸法、外径寸法及び内径寸法を正確に形成することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、多孔質体の半径方向及び軸方向の双方に流体を流すことができ且つ、高強度の多孔質体を低コストで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る多孔質体の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示す多孔質体を構成する素線を部分的に示した側面図である。
【図３】図２に示す素線とは別形状の波形が形成された素線を部分的に示した側面図である。
【図４】図１に示した多孔質体とは別形態の多孔質体を示す斜視図である。
【図５】図１，４に示した多孔質体とは別形態の多孔質体を示す斜視図である。
【図６】素線に波形を形成する波形形成工程の概略を示す説明図である。
【図７】素線を芯材に巻き付けて半製品を形成する巻付工程を示す説明図である。
【図８】多孔質体の外径の寸法が軸方向の寸法よりも大きい多孔質体を製造する場合の半製品と多孔質体との形状の関係を示す説明図である。
【図９】多孔質体の軸方向の寸法が外径の寸法よりも大きい多孔質体を製造する場合の半製品と多孔質体との形状の関係を示す説明図である。
【図１０】芯材に取り付けられた半製品をプレス装置にセットした状態を示す正面図である。
【図１１】多孔質体の外径の寸法が軸方向の寸法よりも大きい多孔質体を製造する場合のプレス工程を示す説明図である。
【図１２】多孔質体の軸方向の寸法が外径の寸法よりも大きい多孔質体を製造する場合に半製品を芯材が延びる方向にプレスする工程を示す説明図である。
【図１３】多孔質体の軸方向の寸法が外径の寸法よりも大きい多孔質体を製造する場合に半製品を外側から芯材が位置する中心に向けてプレスする工程を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、本発明の技術的範囲は、以下の記載や図面にのみ限定されるものではない。
【００２１】
［多孔質体の基本構成］
図１に示した本発明に係る多孔質体１の１実施形態に基づいて本発明に係る多孔質体１の基本構成を説明する。多孔質体１は、図１に示すように、内周部２と外周部３とが形成されるように鋼製の素線１０が仮想中心軸Ｌの周りに巻かれて構成されている。素線１０は、所定形状の波形１１が２次元的に振幅するように連続して形成された１本の線材である。巻かれている素線１０は、巻かれた状態で圧縮されることによって、素線１０に形成された波形１１の振幅がランダムな方向を向いた状態で素線１０同士が絡み合わされている。こうした多孔質体１は、嵩密度（以下、単に密度という。）が２ｇ／ｃｍ３以上６ｇ／ｃｍ３以下に形成されている。
【００２２】
本発明に係る多孔質体１によれば、多孔質体１の半径方向及び軸方向の双方に流体を流すことができ、高強度の多孔質体１を低コストで製造することができるという特有の効果を奏する。
【００２３】
以下、多孔質体１の構成について図面を参照しながら説明する。
【００２４】
（素線）
多孔質体１を構成している素線１０は、図２に示すように、所定形状の波形１１が連続して形成された１本の鋼製の線材ある。この素線１０に形成された波形１１は、その振幅の方向が２次元の方向に限定されている。
【００２５】
素線１０は、例えば、ステンレス鋼又は軟鋼からなる線材が使用されている。ステンレス鋼の線材としては、例えば、ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４又はＳＵＳ３１６等からなる線材を挙げることができる。軟鋼線材としては、例えば、ＪＩＳ規格のＳＷＲＭ６、ＳＷＲＣＨ６Ａ等からなる線材を挙げることができる。素線１０として軟鋼線材を用いる場合、銅又は銅合金のめっきを施したものを用いることができる。多孔質体１は、こうした材質の素線１０によって構成さているので、耐熱性、耐薬品性及び耐食性を備えている。
【００２６】
素線１０は、その断面形状が円形であり、その直径が０．１ｍｍ〜１．６ｍｍの線材が用いられている。ただし、素線１０は、その直径方向を圧延し、断面形状が楕円形又は略楕円形に形成された線材等を用いてもよい。
【００２７】
図２は、素線１０に形成された波形１１の一例を示しており、波形１１の山の部分１２と谷の部分１３を構成している各波形１１が台形状に形成されている。台形状の波形１１は、山の部分１２と谷の部分１３とが交互に位置するように連続的に形成されている。こうした波形１１の振幅は、波形１１を容易に形成できること、素線１０同士を容易に絡み合わせ易くすること、及び設計した寸法の多孔質体を容易に製造できること等を考慮して、素線１０の直径の１．２倍以上、４．０倍以下になるように形成されている。
【００２８】
台形状に形成された波形１１の角の部分１４は、湾曲するように形成されている。湾曲した角の部分１４の曲率半径は、波形１１を容易に形成できること、素線１０同士を容易に絡み合わせ易くすること、及び設計した寸法の多孔質体を容易に製造できること等を考慮して、波形１１の振幅の２倍以上、８倍％以下になるように形成されている。
【００２９】
なお、波形の所定形状は、図２に示した台形には限定されない。図３は、別形状の波形２１を素線２０に形成した一例を示したものであり、山の部分２２と谷の部分２３とが交互に並べられており、正弦波のように形成したものを示している。この素線２０に形成された波形２１の振幅は、波形１１を容易に形成できること、素線１０同士を容易に絡み合わせ易くすること、及び設計した寸法の多孔質体を容易に製造できること等を考慮して、素線２０の直径の１．２倍以上、４．０倍以下になるように形成されている。また、各波形２１の頂点の部分２４は、湾曲するように形成されている。湾曲した頂点の部分２４の曲率半径は、波形１１を容易に形成できること、素線１０同士を容易に絡み合わせ易くすること、及び設計した寸法の多孔質体を容易に製造できること等を考慮して、波形２１の振幅の２倍以上、８倍以下になるように形成されている。
【００３０】
（多孔質体の形状）
多孔質体１は、上記の素線１０によって、例えば、図１に示す形状に形成されている。なお、図１の符号Ａで示した部分は、多孔質体１Ａのａ部を拡大して示した部分である。この多孔質体１Ａは、仮想軸Ｌが延びる軸方向の寸法が小さい平坦な円環状に形成されていて、あらかじめ設定された直径の内周部２及び外周部３を備えている。多孔質体１Ａの上端面４と下端面５とはそれぞれ平坦に形成されている。多孔質体１Ａの外形寸法、重量及び密度は、用途や仕様に応じて設定されている。図１に示した多孔質体１Ａは、直径が０．７ｍｍのＳＷＲＭ６の素線１０によって形成されている。素線１０に形成されている波形１１は、山の部分１２を構成する台形と谷の部分１３を構成する台形とが連なって構成された形状をなしている。台形の角の部分１４は、振幅の約９％になるように曲率半径が約１．０ｍｍに形成されている。多孔質体１Ａは、こうした素線１０によって、外径が約５０．５ｍｍに形成され、内径が約２３．１ｍｍに形成され、軸方向の寸法が約６．９ｍｍに形成されている。多孔質体１の重量は、約３５ｇであり、密度は、約３．２ｇ／ｃｍ３である。
【００３１】
多孔質体１は、図１に示した形状の他に、例えば、図４や図５に示すような形状に形成することもできる。
【００３２】
図４に示した多孔質体１Ｂは、ドーナツ状に形成されている。なお、図４の符号Ｂで示した部分は、多孔質体１Ｂのｂ部を拡大して示した部分である。この多孔質体１Ｂも、あらかじめ設定された直径の内周部２及び外周部３を備えている。図４に示した多孔質体１Ｂは、直径が０．７ｍｍのＳＷＲＭ６の素線２０によって形成されている。素線２０に形成されている波形２１は、１つの頂部２４を有する山の部分２２と１つの頂部２４を有する谷の部分２３とが連なって構成されている。各波形２１の頂部２４は湾曲する曲線状に形成され、その曲率半径が約１．６ｍｍに形成されており、波形２１の振幅の約３．８％になっている。多孔質体１Ｂは、こうした素線２０によって、外径が約６３．４ｍｍに形成され、内径が約４８．３ｍｍに形成され、長さが約１３ｍｍに形成されている。多孔質体１の重量は、約６０ｇであり、密度は、３．５ｇ／ｃｍ３である。
【００３３】
図５に示した多孔質体１Ｃは、細長い円環状に形成されている。なお、図５の符号Ｃで示した部分は、多孔質体１Ｃのｃ部を拡大して示した部分である。この多孔質体１Ｃも、あらかじめ設定された直径の内周部２及び外周部３を備えている。図５に示した多孔質体１Ｃは、直径が０．７ｍｍのＳＷＲＭ６の素線２０によって形成されている。素線２０に形成されている波形２１は、１つの頂部２４を有する山の部分２２と１つの頂部２４を有する谷の部分２３とが連なって構成されている。各波形２１の頂部２４は湾曲する曲線状に形成され、その曲率半径が約１．０ｍｍに形成されており、波形２１の振幅の約１．９％になっている。多孔質体１Ｃは、こうした素線２０によって、外径が約２９．７ｍｍに形成され、内径が約１９．５ｍｍに形成され、長さが約５２ｍｍに形成されている。多孔質体１の重量は、約８９ｇであり、密度は、４．３９ｇ／ｃｍ３である。
【００３４】
以上の多孔質体１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、素線としてＳＷＲＭ６を用いた場合を例に説明した。しかし、多孔質体１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、ステンレス鋼又は軟鋼等の鋼材からなる線材を素線として用いて形成してもよい。その場合、多孔質体１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、密度が２ｇ／ｃｍ３以上６ｇ／ｃｍ３以下になるように形成する。密度を２ｇ／ｃｍ３以上６ｇ／ｃｍ３以下になるように形成することは、多孔質体１Ａ，１Ｂ，１Ｃをフィルターとして確実に機能させている。なお、こうした多孔質体１Ａ，１Ｂ，１Ｃの空隙率は３０％以上、７０％以下である。
【００３５】
以上の多孔質体１は、流体に含まれる不純物を捕捉したり濾過したりするフィルター、流体の温度を下げる冷却部材、爆発音を吸収する消音部材、構造物を構成している部材同士の間に挟み込んで用いるスペーサ、等に用いることができる。
【００３６】
［多孔質体の製造方法］
次に、多孔質体１の製造方法について説明する。なお、以下では、所定形状の波形が図２に示した台形状の波形１１である場合をメインに説明する。図３に示した山の部分２２と谷の部分２３とが交互に並べられて正弦波のように形成されている波形２１については、必要に応じて説明する。
【００３７】
多孔質体１の製造方法は、鋼製の素線１０に所定形状の波形１１が２次元的に振幅するように連続して形成する波形形成工程と、波形１１の振幅の向きが芯材４０の外周面に対して平行になるようにして素線１０を芯材４０に複数回巻き付けて半製品１００を形成する巻付工程と、芯材４０に巻かれた半製品１００をプレスするプレス工程とを備えている。
【００３８】
巻付工程は、完成させる多孔質体１の内周部２の寸法及び形状を形成させる寸法及び形状に形成された芯材４０を用いて素線１０を巻き付けている。プレス工程は、素線１０に形成された波形の振幅がランダムな方向を向くように半製品１００をプレスすると共に、密度が２ｇ／ｃｍ３以上６ｇ／ｃｍ３以下になるまで半製品１００をプレスしている。
【００３９】
以下、多孔質体１の製造方法の各工程について説明する。
【００４０】
（波形形成工程）
素線１０は、図示しないドラム等に巻かれており、そのドラム等から波形形成工程に送り出されている。波形形成工程は、図６に示すように、一対の歯車３０で素線１０に所定形状の波形１１を形成している。一対の歯車３０は、相互に同じ形状、同じ寸法に形成されており、各々の中心軸が平行になるように配置されている。また、一対の歯車３０は、両者の歯３１と歯３１とが接触しないように、一方の歯車３０の歯３１の山の部分の位置と他方の歯車３０の歯３１と歯３１との間に位置する谷の部分の位置とが一致されていて、両者の歯３１と歯３１との間に一定の隙間が形成されるようにして配置されている。こうした一対の歯車３０は、一方の歯車３０が時計回りに回転し、他方の歯車３０が反時計回りに回転している。また、各歯車３０の回転速度は一致している。
【００４１】
所定形状の波形１１は、素線１０が歯車３０と歯車３０との間に送り出され、これらの歯車３０と歯車３０との間を通過する間に連続的に形成されている。形成された波形１１は２次元的に振幅するように形成される。
【００４２】
波形１１の形状は、一対の歯車３０の間隔により設定される。例えば、一方の歯車３０と他方の歯車３０との間隔を相対的に狭くした場合、波形１１の形状は、図２に示したように、１つの波形１１が台形状に形成される。なお、台形状の波形１１が形成される際、台形の角の部分１４は、湾曲する曲線状に形成される。一方、歯車３０と歯車３０との間隔を相対的に広くした場合、波形２１は、図３に示したように、山の部分２２と谷の部分１３とが交互に並ぶようにして正弦波のように形成される。なお、山の部分２２及び谷の部分２３の各頂部２４は湾曲する曲線状に形成される。
【００４３】
素線１０の波形１１は、この波形形成工程で、多孔質体１の用途や仕様に応じた最適な形状に形成される。波形形成工程で波形１１が形成された素線１０は、次の巻付工程に搬送される。なお、この多孔質体１の製造方法は、波形形成工程から巻付工程に素線１０が送られる間に素線１０に形成された波形１１が変形したり、素線１０が絡み付いたりしないように、送りローラ等で素線１０を案内しながら搬送するとよい。
【００４４】
（巻付工程）
巻付工程は、図７に示すように、芯材４０の外周面に素線１０を巻き付けて半製品１００を形成している。芯材４０は、完成された多孔質体１の内周部２の直径と一致する寸法に形成されており、一定の回転速度で回転されている。素線１０は、こうした芯材４０の外周面に向けて一定の速度で送り出され、芯材４０の外周面に巻き取られている。その際、素線１０は、その振幅の向きが芯材４０の外周面に平行になるようにして芯材４０に送り出されている。また、素線１０は、素線１０の送り出し部分を芯材４０の延びる方向に対して一定の範囲で往復移動させて芯材４０に送り出されている。半製品１００は、このように芯材４０の一定の範囲で芯材４０の外周面に素線１０を巻き付け、芯材４０の外周面に素線１０の層を複数形成することによって形成される。
【００４５】
この巻付工程は、製造される多孔質体１の形態によって、素線１０を芯材４０の外周面に巻き付けて形成する半製品１００の態様を次の２つに区別している。第１態様の半製品１００は、図８に示すように、多孔質体１の外径の寸法Ｄが軸方向の寸法Ｈよりも大きい形態の多孔質体１を製造する場合に形成する態様であり、第２態様の半製品１００Ｃは、図９に示すように、多孔質体１Ｃの軸方向の寸法Ｈが外径の寸法Ｄよりも大きい形態の多孔質体１Ｃを製造する場合に形成する態様である。
【００４６】
第１態様の半製品１００は、図８に示すように、巻付工程において、当該半製品１００の芯材４０が延びる方向の寸法Ｈ１が製造される多孔質体１の軸方向の寸法Ｈの２倍以上、４倍以下になるように素線１０を芯材４０に巻き付けて形成される。こうした寸法に素線１０を芯材４０に巻き付けて半製品１００を形成することは、プレス工程で素線１０同士を絡み合い易くすると共に、多孔質体１を設計した寸法どおりに製造することを容易にしている。
【００４７】
一方、第２態様の半製品１００Ｃは、図９に示すように、巻付工程において、半製品１００の外径Ｄ１が製造される多孔質体１の外径Ｄの１．２倍以上、３倍以下になるように形成される。また、第２態様の半製品１００は、巻付工程において、当該半製品１００の芯材４０が延びる方向の寸法がＨ１製造される多孔質体１の軸方向の寸法Ｈの１．４倍以上、４倍以下になるように形成される。こうした寸法に素線１０を芯材４０に巻き付けて半製品１００を形成することは、プレス工程で素線１０同士を絡み合い易くすると共に、多孔質体１を設計した寸法どおりに製造することを容易にしている。
【００４８】
巻付工程は、こうした第１態様の半製品１００及び第２態様の半製品１００のいずれを形成する場合も、芯材４０に巻かれる素線１０の重量を計測し、巻かれる素線１０の重量を制御することによって、必要な量の素線１０を芯材４０に巻き付けている。
【００４９】
この巻付工程で必要な量の素線１０が芯材４０に巻かれた後、素線１０の芯材４０への送り出しが終了し、素線１０は、送り出し部分と半製品１００との間で切断される。これにより巻取工程は終了する。
【００５０】
（プレス工程）
巻取工程が終了した後、芯材４０の外周面に形成された半製品１００は、図１０に示すように、芯材４０ごとプレス装置５０にセットされる。その際、芯材４０は、その軸方向が上下方向に向けられ、半製品１００の下面が定盤５１の上に置かれる。
【００５１】
このプレス工程で行う内容は、製造される多孔質体１の外径の寸法Ｄが軸方向の寸法Ｈよりも大きい場合と、製造される多孔質体１の軸方向の寸法Ｈが外径の寸法Ｄよりも大きい場合とで異なっている。そのため、各々のプレス工程の内容を別々に説明する。
【００５２】
最初に、多孔質体１の外径の寸法Ｄが軸方向の寸法Ｈよりも大きい多孔質体１を製造する場合について説明する。例えば、図１に示した多孔質体１Ａや図４に示した多孔質体１Ｂを製造する場合である。
【００５３】
半製品１００が芯材４０ごとプレス装置５０にセットされた後、図１１に示すように、外枠７０が半製品１００の外側にセットされる。この外枠７０の内周部の直径は、製造される多孔質体１の外周部３の直径に一致している。
【００５４】
次いで、ジグ６０が半製品１００の上部に配置される。このジグ６０は、円環状に形成されており、その内径が芯材４０の外径よりも若干大きく形成され、その外径が外枠７０の内径よりも若干小さく形成されている。ジグ６０は、外枠７０と芯材４０との間に配置され、下端面が半製品１００の上端部に設置される。
【００５５】
ジグ６０が半製品１００の上部に配置された後、プレス装置５０のアーム５２をジグ６０の上端面に押し当て、アーム５２でジグ６０を下側に向けて押圧することによって半製品１００をプレスする。半製品１００は、芯材４０が延びる方向の寸法が１／４以上、１／２以下になるまでプレスされる。
【００５６】
こうしたプレス工程は、素線１０同士の間に方向性に限定がない隙間が形成された状態で素線１０同士を相互に絡めている。すなわち、素線１０は、波形１１の振幅が芯材４０の外周面に対して平行になるように巻かれている。そうした素線１０は、このプレス工程で、半製品１００が芯材４０の軸方向にプレスされるので、プレスされる間に、振幅の方向はランダムに向けられると共に素線１０同士は相互に絡みあう。素線１０同士は、絡み合った状態で圧縮されるので強固に密着される。
【００５７】
次に、軸方向の寸法Ｈが外径の寸法Ｄよりも大きい多孔質体１Ｃを製造する場合について説明する。例えば、図５に示した多孔質体１Ｃを製造する場合である。
【００５８】
半製品１００は、この場合も、芯材４０ごとプレス装置５０にセットされる。その際、芯材４０は、その軸方向が上下方向に向けられ、半製品１００の下面が定盤５１の上に置かれる。半製品１００が芯材４０ごとプレス装置５０にセットされた後、図１２に示すように、外枠が半製品１００の外側にセットされる。この外枠は、半製品１００をその外側から芯材４０が位置する中心側に向けてプレスする際に用いるジグ８０である。
【００５９】
次いで、ジグ６１が半製品１００の上部に配置される。このジグ６１は、円環状に形成されており、その内径が芯材４０の外径よりも若干大きく形成され、その外径が外枠の内径よりも若干小さく形成されている。ジグ６１は、外枠を構成するプレス用のジグ８０と芯材４０との間に配置され、下端面が半製品１００の上端部に設置される。
【００６０】
ジグ６１が半製品１００の上部に配置された後、プレス装置５０のアーム５２をジグ６１の上端面に押し当て、アーム５２でジグ６１を下側に向けて押圧することによって半製品１００をプレスする。
【００６１】
半製品１００を芯材４０の延びる方向にある程度プレスした後、図１３に示すように、半製品１００は、その外側から芯材４０が位置する中心側に向けてプレスされる。半製品１００を中心側に向けてプレスとき、半製品１００の外周面に、プレス用のジグ８０が押し当てられる。プレス用のジグ８０は、円環状の部材を円周方向に４分割した形状の部材である。半製品１００は、こうしたプレス用のジグ８０が外周面に押し当てられて、４方向から中心側にプレスされる。
【００６２】
このプレス工程は、図１２に示した、半製品１００を芯材４０が延びる方向にプレスする工程と、図１３に示した、半製品１００の外側から内側に向けてプレスする工程とを交互に行う。そうすることによって、半製品１００は、最初に芯材４０に巻かれた状態から外径を１／３倍以上、５／６倍以下の寸法に形成すると共に、芯材４０が延びる方向の寸法を１／４倍以上、５／７倍以下に形成する。
【００６３】
ただし、このプレス工程は、半製品１００を芯材４０が延びる方向のプレスと半径方向のプレスとを同時に行うことによって、最初に芯材４０に巻かれた状態から外径を１／３倍以上、５／６倍以下の寸法に形成すると共に、芯材４０が延びる方向の寸法を１／４倍以上、５／７倍以下に形成してもよい。
【００６４】
こうしたプレス工程も、半製品１００が芯材４０の軸方向にプレスされるので、プレスされる間に、振幅の方向はランダムに向けられると共に素線１０同士は相互に絡みあう。素線１０同士は、絡み合った状態で圧縮されるので強固に密着される。
【００６５】
なお、外径の寸法Ｄが軸方向の寸法Ｈよりも大きい多孔質体１Ａ，１Ｂを製造する場合及び軸方向の寸法Ｈが外径の寸法Ｄよりも大きい多孔質体１Ｃを製造する場合のいずれの場合も、半製品１００は、密度が２ｇ／ｃｍ３以上、６ｇ／ｃｍ３以下になるまでプレスされることによって多孔質体１が製造される。圧縮された後の素線１０は、波形１１の振幅がランダムな方向を向いていて、素線１０同士が相互に絡み合っている。
【００６６】
多孔質体１は、以上の工程を経て製造される。こうして製造された多孔質体１は、素線１０に形成されている振幅がランダムな方向を向いた状態で素線１０同士が絡み合っているので、多孔質体１内部に形成される空隙は、方向性が限定されない。そのため、多孔質体１を流れる流体は、多孔質体１の軸方向及び半径方向のいずれにも流れる。また、多孔質体１は、プレス工程でプレスされることによって素線１０同士が絡み合った状態で固められるので、素線１０同士を焼結して結合なくても多孔質体１はその形状が維持される。
【符号の説明】
【００６７】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ  多孔質体
２  内周部
３  外周部
４  上端面
５  下端面
１０，２０  素線
１１，２１  波形
１２，２２  山の部分
１３，２３  谷の部分
１４  角部
２４  頂部
３０  歯車
３１  歯車の歯
４０  芯材
５０  プレス装置
５１  定盤
５２  アーム
６０，８０  ジグ
７０  外枠
【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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