(57)【要約】【課題】金属製多孔体の軸方向及び径方向に流れる流体の流量を、金属製多孔体の周方向において均等にすることができ、かつ、強度を高くすることができる金属製多孔体の製造方法及び金属製多孔体を提供する。【解決手段】筒状の金網からなる中間体を準備する準備工程Ｓ１０と、径方向の外側に突出する複数の凸部と前記径方向の内側に窪んだ複数の凹部とを中間体の周方向に交互に形成して星形多角体を形成する星形多角体形成工程Ｓ２０と、星形多角体の内周側と外周側とを拘束する型に星形多角体を入れて、星形多角体の軸方向の一方から該記星形多角体を圧縮する成型工程Ｓ４０と、を少なくとも有している金属製多孔体の製造方法及びこの製造方法で製造された金属製多孔体で課題を解決する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の金網からなる中間体を準備する準備工程と、
径方向の外側に突出する複数の凸部と前記径方向の内側に窪んだ複数の凹部とを前記中間体の周方向に交互に形成して星形多角体を形成する星形多角体形成工程と、
前記星形多角体の内周側と外周側とを拘束する型に該星形多角体を入れて、該星形多角体の軸方向の一方から該記星形多角体を圧縮する成型工程と、を少なくとも有している、金属製多孔体の製造方法。
【請求項２】
前記準備工程では、金属素線を編み込んで筒状の金網を形成し、該金網から内周部と外周部とを有する筒状の中間体を形成し、
前記成形工程で用いられる前記型は、前記星形多角体の内周側を拘束する芯材と前記星形多角体の外周側を拘束する外周壁とで構成され、
前記型は、その軸方向の長さが異なる少なくとも２形態に変化可能に構成され、
前記成型工程は、軸方向の長さが長い形態の前記型で前記星形多角体を前記軸方向の一方から圧縮する第１プレス工程と、該第１プレス工程の後に、軸方向の長さが短い形態の前記型で前記星形多角体を軸方向の一方から、さらに圧縮する第２プレス工程と、を少なくとも有している、請求項１に記載の金属製多孔体の製造方法。
【請求項３】
前記星形多角体形成工程では、周方向に一定の間隔を空けて配置され、径方向に移動する複数の爪を、前記中間体の径方向の外側から前記中間体に押し付けることによって、前記爪が押し付けられた位置に前記凹部を形成すると共に、前記爪同士の間の位置に前記凸部を形成して前記星形多角体を形成する、請求項１又は２に金属製多孔体の製造方法。
【請求項４】
前記星形多角体形成工程では、前記中間体を周方向に移動させながら、前記中間体の外側に配置された第１歯車と、前記中間体の内側に配置された第２歯車とを噛み合わせることによって、前記第１歯車の歯山に対応する、前記中間体の位置に前記凹部を形成すると共に、前記第２歯車の歯山に対応する、前記中間体の位置に前記凸部を形成して前記星形多角体を形成する、請求項１又は２に記載の金属製多孔体の製造方法。
【請求項５】
前記星形多角体形成工程では、複数の前記凸部と複数の前記凹部とを前記中間体の軸方向に対して斜めに傾けて前記星形多角体を形成する、請求項３又は４に記載の金属製多孔体の製造方法。
【請求項６】
前記芯材と前記外周壁とは、本体部と、該本体部から取り外し可能な長さ調整部とからそれぞれ構成され、
前記第１プレス工程では、前記星形多角体を、前記長さ調整部が前記本体部に組み合わされた前記芯材と前記外周壁とからなる前記型を用いて圧縮し、
前記第２プレス工程では、前記星形多角体を、前記長さ調整部が前記本体部から取り外された前記芯材と前記外周壁とからなる前記型を用いて圧縮する、請求項２に記載の金属製多孔体の製造方法。
【請求項７】
前記準備工程は、金属素線を編み込むことによって軸方向に連なる筒状の金網連続体を形成する金網連続体形成工程と、
前記金網連続体を、前記軸方向に一定の長さを有する複数の筒状金網体に分ける分割工程と、
前記筒状金網体の側壁部を軸方向に折り返して、前記中間体を形成する中間体形成工程と、を含む、請求項１に記載の金属多孔体の製造方法。
【請求項８】
前記星形多角体形成工程によって形成された前記星形多角体を径方向の外側から内側に向けて押し付けることによって前記星形多角体を中心側に圧縮して圧縮星形多角体を形成する星形多角体圧縮工程を有し、
前記成型工程では、前記圧縮星形多角体が前記型に入れられる、請求項１〜７のいずれか１項に記載の金属製多孔体の製造方法。
【請求項９】
径方向の外側に向けて突出する複数の凸部と径方向の内側に向けて窪んだ複数の凹部とが周方向の交互に設けられてなる星形多角体が、内周面と外周面とを有し、金属製の素線が編み込まれてなる円環状の金網から形成され、
前記星形多角体の内周側と外周側とが拘束され、該星形多角体がその軸方向に圧縮された円筒構造である、金属製多孔体。
【請求項１０】
前記円環状の金網は、半径方向に重なる複数の金網の層を備えている、請求項９に記載の金属製多孔体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属製多孔体の製造方法及び金属製多孔体に関し、さらに詳しくは、金属素線が編み込まれてなる筒体を加工した金属製多孔体の製造方法及び金属製多孔体に関する。
【背景技術】
【０００２】
多孔体は、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、多孔体をフィルターとして用いた場合、多孔体は、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。【０００３】
エアバッグシステムは、多孔体をフィルターとして用いているシステムの一例である。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、インフレータにより発生されたガスをステアリング等に組み込まれたエアバッグに供給することによってエアバッグを膨張させるシステムである。こうしたエアバッグシステムに用いられている多孔体は、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。この多孔体を製造する方法は、これまでに種々の文献により提案されている。【０００４】
特許文献１によって提案されている製造方法は、金属線をメリヤス編みして形成された金網体から多孔体を製造している。この製造方法は、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とを有している。【０００５】
特許文献２によって提案されている製造方法は、金属線をメリヤス編みして円筒状の金網を形成する工程と、この金網を二つ折りした帯状体を、芯材に巻いて空円筒金網体を形成する工程と、この円筒金網体をその軸方向の両側から加圧して圧縮する工程とを有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１９７４２２号公報
【特許文献２】特開平１１−２４４６２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２により提案されている製造方法で製造された多孔体は、筒状の金網をその長手方向（軸方向）に単に圧縮して製造されるだけである。そのため、多孔体の内部に存在する空隙が、周方向に均等に分布していないおそれがある。空隙が周方向に均等に分布していない多孔体においては、流体を多孔体の軸方向の一方から他方に流したり、径方向に流したりした場合、流体が多孔体の周方向で均等に流れないおそれがある。また、多孔体の内部に存在する空隙が、均等に分布していない場合、高い強度の多孔体を製造することも困難である。【０００８】
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、金属製多孔体の軸方向及び径方向に流れる流体の流量を、金属製多孔体の周方向において均等にすることができ、かつ、強度を高くすることができる金属製多孔体の製造方法及び金属多孔体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための本発明に係る金属製多孔体の製造方法は、筒状の金網からなる中間体を準備する準備工程と、径方向の外側に突出する複数の凸部と前記径方向の内側に窪んだ複数の凹部とを前記中間体の周方向に交互に形成して星形多角体を形成する星形多角体形成工程と、前記星形多角体の内周側と外周側とを拘束する型に該星形多角体を入れて、該星形多角体の軸方向の一方から該星形多角体を圧縮する成型工程と、を少なくとも有している。【００１０】
この発明によれば、上記の各工程を経て金属製多孔体を製造するので、高い強度の金属製多孔体を製造することができると共に、金属製多孔体の軸方向及び径方向に流れる流体の流量を、金属製多孔体の周方向において均等にすることができる。特に、上記の星形多角体形成工程を経ることによって、中間体を構成する金網内に存在する、金属素線同士の空隙が周方向に均等に分布される。そのため、完成された金属製多孔体の内部に存在する空隙を周方向に均等に分布させることができる。また、この星形多角体形成工程は、中間体を構成する金網を塑性変形させる。そのため、完成された金属製多孔体の強度が向上される。【００１１】
本発明に係る金属製多孔体の製造方法において、前記準備工程では、金属素線を編み込んで筒状の金網を形成し、該金網から内周部と外周部とを有する筒状の中間体を形成し、前記成形工程で用いられる前記型は、前記星形多角体の内周側を拘束する芯材と前記星形多角体の外周側を拘束する外周壁とで構成され、前記型は、その軸方向の長さが異なる少なくとも２形態に変化可能に構成され、前記成型工程は、軸方向の長さが長い形態の前記型で前記星形多角体を前記軸方向の一方から圧縮する第１プレス工程と、該第１プレス工程の後に、軸方向の長さが短い形態の前記型で前記星形多角体を軸方向の一方から、さらに圧縮する第２プレス工程と、を少なくとも有している。【００１２】
この発明によれば、上記の準備工程で準備される筒状の金網が、素線を編み込んで形成されるため、加工しやすい金網を形成することができる。また、成形工程では、上記のように芯材と外周壁とを有する型に星形多角体を入れるので、星形多角体の内周側と外周型とを確実に拘束することができる。また、上記の成型工程が第１プレス工程と第２プレス工程とを含んでいるので、第１プレス工程及び第２プレス工程の両方の工程において、型の軸方向の一方のみから星形多角体をプレスすることによって、星形多角体を型の軸方向の両方からプレスすることと同等の圧縮作用を星形多角体に与えることができる。すなわち、プレスするためのアクチュエータを型の軸方向の一方側にのみ設けるだけで、型の軸方向の両方にプレスするためのアクチュエータを設けた場合と同様の作用を得ることができる。【００１３】
本発明に係る金属製多孔体の製造方法において、前記星形多角体形成工程では、周方向に一定の間隔を空けて配置され、径方向に移動する複数の爪を、前記中間体の径方向の外側から前記中間体に押し付けることによって、前記爪が押し付けられた位置に前記凹部を形成すると共に、前記爪同士の間の位置に前記凸部を形成して前記星形多角体を形成する。【００１４】
この発明によれば、星形多角体形成工程が上記のようにして行われるので、爪が押し付けられた複数の部分に、径方向の内側に窪んだ凹部を形成し、爪が押し付けられた部分の間の複数の部分に径方向の外側に突出する凸部を形成することができる。そのため、複数の爪を一度に中間体に押し付けることで星形多角体を効率よく形成することができる。【００１５】
本発明に係る金属製多孔体の製造方法において、前記星形多角体形成工程では、前記中間体を周方向に移動させながら、前記中間体の外側に配置された第１歯車と、前記中間体の内側に配置された第２歯車とを噛み合わせることによって、前記第１歯車の歯山に対応する、前記中間体の位置に前記凹部を形成すると共に、前記第２歯車の歯山に対応する、前記中間体の位置に前記凸部を形成して前記星形多角体を形成する。【００１６】
この発明によれば、星形多角体形成工程が上記のようにして行われるので、二つの歯車を噛み合わせるだけで星形多角体を形成することできる。そのため、星形多角体を簡素な装置で形成できる。また、歯の数が異なる歯車に交換するだけで、凹部及び凸部の数が異なる星形多角体を形成することができる。【００１７】
本発明に係る金属製多孔体の製造方法において、前記星形多角体形成工程では、複数の前記凸部と複数の前記凹部とを前記中間体の軸方向に対して斜めに傾けて前記星形多角体を形成する。【００１８】
この発明によれば、星形多角体形成工程で複数の凸部と複数の凹部とを中間体の軸方向に対して斜めに傾けて星形多角体を形成するので、星形多角体が形成された際、軸方向のある領域では凹部が存在する周方向の部分に、軸方向の他の領域では凸部が存在する形態になる。そのため、形成された星形多角体を平面視したときに、星形多角体形の周方向において、凸部が凹部の位置に重なり合い、星形多角体形の密度が、周方向で均等になる。その結果、成型工程を経た完成された金属製多孔体の周方向の密度を均等にすることができる。【００１９】
本発明に係る金属製多孔体の製造方法において、前記芯材と前記外周壁とは、本体部と、該本体部から取り外し可能な長さ調整部とからそれぞれ構成され、前記第１プレス工程では、前記星形多角体を、前記長さ調整部が前記本体部に組み合わされた前記芯材と前記外周壁とからなる前記型を用いて圧縮し、前記第２プレス工程では、前記星形多角体を、前記長さ調整部が前記本体部から取り外された前記芯材と前記外周壁とからなる前記型を用いて圧縮する。【００２０】
この発明によれば、成型工程で使用される型が上記のように構成されているので、型の形態を変化させることによって、第１プレス工程では、長い形態の型の軸方向の一方から星形多角体をプレスし、第２プレス工程では、短い型の軸方向の一方から星形多角体をプレスすることができる。【００２１】
本発明に係る金属製多孔体の製造方法において、前記準備工程は、金属素線を編み込むことによって軸方向に連なる筒状の金網連続体を形成する金網連続体形成工程と、前記金網連続体を、前記軸方向に一定の長さを有する複数の筒状金網体に分ける分割工程と、前記筒状金網体の側壁部を軸方向に折り返して、前記中間体を形成する中間体形成工程と、を含ませることができる。【００２２】
この発明によれば、中間体を準備するための準備工程が、金網連続体形成工程、分割工程及び中間体形成工程を含むので、中間体を効率よく形成することができる。【００２３】
本発明に係る金属製多孔体の製造方法において、前記星形多角体形成工程によって形成された前記星形多角体を径方向の外側から内側に向けて押し付けることによって前記星形多角体を中心側に圧縮して圧縮星形多角体を形成する星形多角体圧縮工程を有し、前記成型工程では、前記圧縮星形多角体が前記型に入れられるようにすることができる。【００２４】
この発明によれば、星形多角体形成工程と成型工程との間に星形多角体圧縮工程を設けるので、径方向に突出する星形多角体の凸部の長さを短くすることができる。圧縮して凸部の長さを短くした場合、凸部が圧縮されることによって、凸部内に存在する空隙の分布が均等化される。また、星形多角体を全体的に径方向の内側に圧縮することができる。【００２５】
上記課題を解決するための本発明に係る金属製多孔体は、径方向の外側に向けて突出する複数の凸部と径方向の内側に向けて窪んだ複数の凹部とが周方向の交互に設けられてなる星形多角体が、内周面と外周面とを有し、金属製の素線が編み込まれてなる円環状の金網から形成され、前記星形多角体の内周側と外周側とが拘束され、該星形多角体がその軸方向に圧縮された円筒構造である。【００２６】
この発明によれば、上述した星形多角体を形成してから金属製多孔体を形成するので、金属素線同士の空隙が周方向に均等に分布され、金属製多孔体の軸方向及び径方向に流れる流体の流量を、金属製多孔体の周方向において均等にすることができる。また、星形多角体形を形成するので、金網を塑性変形させ、完成された金属製多孔体の強度を向上させることができる。【００２７】
本発明に係る金属製多孔体において、前記筒状の金網は、半径方向に重なる複数の金網の層を備えている。【００２８】
この発明によれば、筒状の金網が半径方向に重なる複数の金網の層を備えているので、完成された金属製多孔体の強度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、金属製多孔体の軸方向及び径方向に流れる流体の流量を、多孔体の周方向において均等にすることができ、かつ、強度を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の係る金属製多孔体の製造方法の一実施形態を示すフローチャートである。
【図２】本発明の係る金属製多孔体の製造方法で製造された一実施形態の金属多孔体の斜視図である。
【図３】準備工程に含まれる金網連続体形成工程及び分割工程を説明するための説明図である。
【図４】分割工程で形成された筒状金網体の一例を示す斜視図である。
【図５】準備工程に含まれる中間体形成工程を説明するための説明図である。
【図６】第１タイプの星形多角体形成工程を説明するための説明図である。
【図７】星形多角体の一例を示す平面図である。
【図８】図６に示す星形多角体形成工程とは別形態の第１タイプの星形多角体形成工程を説明するための説明図である。
【図９】図８に示す装置の爪を構成する押し当て部を説明するための説明図である。
【図１０】図７に示す星形多角体とは別形態の星形多角体の一例を示す斜視図である。
【図１１】第２タイプの星形多角体形成工程を説明するための説明図である。
【図１２】第２タイプの星形多角体形成工程に用いる、はすば歯車を用いた装置のはすば歯車を示す斜視図である。
【図１３】星形多角体圧縮工程を説明するための説明図である。
【図１４】成型工程を説明するための説明図である。
【図１５】径方向に流体を流して圧力損失の確認テストを行うときのテストサンプルの形態を説明するための説明図である。
【図１６】軸方向に流体を流して圧力損失の確認テストを行うときのテストサンプルの形態を説明するための説明図である。
【図１７】圧縮強度の確認テストの結果を示すグラフである。
【図１８】圧縮強度の確認テストの結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
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、以下の記載や図面のみに限定されるものではない。
【００３２】
［金属製多孔体の製造方法の基本工程］
本発明に係る金属製多孔体１の製造方法は、図１に示すように、準備工程Ｓ１０と、星形多角体形成工程Ｓ２０と、成型工程Ｓ４０とを含んでいる。具体的に、金属製多孔体１の製造方法は、筒状の金網からなる中間体３２を準備する準備工程Ｓ１０と、径方向の外側に突出する複数の凸部６１と径方向の内側に窪んだ複数の凹部６２とを中間体３２の周方向に交互に形成して星形多角体６０を形成する星形多角体形成工程Ｓ２０と、星形多角体６０の内周側と外周側とを拘束する型８０に星形多角体６０を入れて、星形多角体６０の軸方向の一方から星形多角体６０を圧縮する成型工程Ｓ４０と、を含んでいる。
【００３３】
準備工程Ｓ１０は、金属素線１０を編み込んで筒状の金網を形成し、筒状の金網から内周部と外周部とを有する筒状の中間体３２を形成する工程である。星形多角体形成工程Ｓ２０は、径方向の外側に突出する複数の凹部６２と、径方向の内側に窪んだ複数の凸部６１とを周方向に交互に位置させて中間体３２に形成して星形多角体６０を形成する工程である。成型工程Ｓ４０は、星形多角体６０の内周側を拘束する芯材８１と、星形多角体６０の外周側を拘束する外周壁８５とで構成された型８０における、芯材８１と外周壁８５とで構成される空間に星形多角体６０を入れて、星形多角体６０の軸方向の一方から星形多角体６０を圧縮する工程である。成型工程Ｓ４０で用いる型８０は、その軸方向の長さが異なる少なくとも２形態に変化可能に構成されている。
【００３４】
成型工程Ｓ４０は、軸方向の長さが長い形態の型８０で星形多角体６０を軸方向の一方から圧縮する第１プレス工程Ｓ４１と、この第１プレス工程Ｓ４１の後に、軸方向の長さが短い形態の型８０で星形多角体６０を軸方向の一方から、さらに圧縮する第２プレス工程Ｓ４２と、を少なくとも有している。
【００３５】
なお、準備工程Ｓ１０は、金網連続体形成工程Ｓ１１、分割工程Ｓ１２及び中間体形成工程Ｓ１３を含めることができる。金網連続体形成工程Ｓ１１は、金属素線１０を編み込むことによって軸方向に連なる筒状の金網連続体３０を形成する工程である。分割工程Ｓ１２は、金網連続体３０を、その軸方向に一定の長さを有する複数の筒状金網体３１に分ける工程である。中間体形成工程Ｓ１３は、筒状金網体３１の側壁部を軸方向に折り返して中間体３２を形成する工程である。
【００３６】
また、金属製多孔体１の製造方法は、必要に応じて、上述した星形多角体形成工程Ｓ２０と成型工程Ｓ４０との間に、星形多角体圧縮工程Ｓ３０を設けることもできる。この星形多角体圧縮工程Ｓ３０は、星形多角体形成工程Ｓ２０によって形成された星形多角体６０を径方向の外側から内側に向けて押し付けることによって星形多角体６０を中心側に圧縮して圧縮星形多角体６０を形成する工程である。この星形多角体圧縮工程Ｓ３０を設けた場合、成型工程Ｓ４０では、圧縮星形多角体６０が型８０に入れられる。
【００３７】
以上の工程を有する本発明に係る金属製多孔体１の製造方法によれば、金属製多孔体１の軸方向及び径方向に流れる流体の流量を、金属製多孔体１の周方向において均等にすることができ、かつ、強度を高くすることができるという特有の効果を奏する。
【００３８】
以下、本発明に係る金属製多孔体１の製造方法によって製造された金属製多孔体１について説明し、次いで、金属製多孔体１の製造方法の各工程の詳細を説明する。
【００３９】
［金属製多孔体］
金属製多孔体１は、図２示すように、円筒状をなし、径方向の中央に空洞を有している。すなわち、金属製多孔体１は、外周面２と、内周面３と、軸方向の両端部をなす一対の端面４，５と、を有している。
【００４０】
この金属製多孔体１は、金属素線１０が編み込まれてなる筒状の金網を加工して製造されている。具体的に、金属製多孔体１は、金属素線１０が編み込まれ、内周面と外周面とを有する筒状の金網を加工し、径方向の外側に向けて突出する複数の凸部６１と径方向の内側に向けて窪んだ複数の凹部６２とを周方向の交互に形成して星形多角体６０を形成し、この星形多角体６０の内周側と外周側とを拘束しながら、星形多角体６０をその軸方向に圧縮することによって円筒状に形成されている。また、円環状の金網は、半径方向に重なる複数の金網の層を備えている。
【００４１】
（金属素線）
金属素線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（Ｊａｐａｎｅｓｅ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ）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。金属素線１０として軟鋼線材を用いる場合、銅、銅合金、亜鉛又はニッケルその他のめっきを施したものを用いることができる。ただし、金属線は上記の材料の他に、チタン、ニッケル又はアルミニウムその他の材料を用いることもできる。金属製多孔体１は、こうした材質の素線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。
【００４２】
金属素線１０は、その断面形状が円形の線材である。金属素線１０の直径は、０．０１ｍｍ以上、３ｍｍ以下である。ただし、金属素線１０は、圧延されて、断面形状が楕円形又は略楕円形に形成された線材を用いてもよい。
【００４３】
（金属製多孔体）
金属製多孔体１は、上記の金属素線１０からなる筒状の金網を加工することによって、空隙率が２０％以上、９０％以下であり、密度が７．７５ｇ／ｃｍ３以上、８．０６ｇ／ｃｍ３以下のステンレス鋼を用いた場合、嵩密度が０．５ｇ／ｃｍ３以上、６．５ｇ／ｃｍ３以下である。なお、「空隙率」とは、[（材料比重-製品密度）／材料比重]×１００によって表すことができる製品の全容積に対する隙間の容積の割合のことであり、「嵩密度」とは、単位体積の質量＝製品重量／製品体積によって表すことができる、製品の重量を製品の体積で除した単位体積あたりの質量のことである。
【００４４】
以上の金属製多孔体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。具体的に、金属製多孔体１は、エアバッグのインフレータ用フィルターとして利用することができる。金属製多孔体１をエアバッグのインフレータ用フィルターとして利用した場合、金属製多孔体１は、エアバッグが作動したときに生じる不純物を捕捉したり濾過したりする。また、金属製多孔体１は、エアバッグが作動したときの爆発音を消音する消音フィルターとして機能させたり、衝撃を吸収する衝撃吸収フィルターや防爆フィルターとして機能させたりすることができる。こうした、金属製多孔体１は、火薬を習慣的に燃焼させてガスを発生させるインフレータとは異なるシステムに用いることができる。
【００４５】
金属製多孔体１は、さらに、熱交換システムに用いることができる。すなわち、熱交換システムに用いられる熱交換媒体の通路に金属製多孔体１を組み込むことによって、金属製多孔体１は、再生器として機能させることができる。この場合、熱交換システムの高温側と低温側との間に配置された金属製多孔体１は、その周方向で熱を均等に伝えることによって、高い熱伝導率で熱を伝えることができる。
【００４６】
金属製多孔体１は、以上のように、高い負荷が作用する場所、衝撃的な負荷が作用する場所、温度が高い場所、及び温度変化が激しい場所等で用いることができる。
【００４７】
［金属製多孔体の製造方法］
上述したように、金属製多孔体１の製造方法は、図１に示すように、準備工程Ｓ１０と、星形多角体形成工程Ｓ２０と、成型工程Ｓ４０とを含んでいる。また、金属製多孔体１の製造方法は、必要に応じて、上述した星形多角体圧縮工程Ｓ３０を星形多角体形成工程Ｓ２０と成型工程Ｓ４０との間に設けることもできる。
【００４８】
〈準備工程〉
準備工程Ｓ１０は、金属素線１０を編み込んで筒状の金網を形成し、筒状の金網から内周部と外周部とを有する筒状の中間体３２を形成する工程である。この準備工程Ｓ１０は、図１に示すように、金網連続体形成工程Ｓ１１、分割工程Ｓ１２及び中間体形成工程Ｓ１３を含めることができる。
【００４９】
（金網連続体形成工程）
金網連続体形成工程Ｓ１１は、金属素線１０を編み込むことによって軸方向に連なる筒状の金網連続体３０を形成する工程である。この金網連続体形成工程Ｓ１１は、図３に示すように、金属素線１０を編み機２０に送り出し、送り出された金属素線１０を編み機２０で編み込むことによって筒状の金網連続体３０を形成している。なお、図３は、説明を容易にするために、編み機２０を模式的に示している。
【００５０】
編み機２０は、金属素線１０を編み込むための本体部２１と、送り出された金属素線１０を本体部２１に案内するための案内針２２とを備えている。本体部２１は、径方向の中央に穴を有している。金網連続体３０は、本体部２１に設けられた穴から送り出される。
【００５１】
金網連続体３０は、円筒状をなしている。また、金網連続体３０は、その軸方向に連続している。なお、編み方は特に限定されない。図３に示す例は、Ａ部を拡大して図示するように、素線をメリヤス編みして金網連続体３０を形成している。
【００５２】
（分割工程）
分割工程Ｓ１２は、図３に示すよう、編み機２０から送り出された金網連続体３０を、その軸方向に一定の長さを有する複数の筒状金網体３１に分ける工程である。この分割工程Ｓ１２によって形成される筒状金網体３１は、図４に示すように、筒状をなしている。筒状金網体３１の内部は空洞である。金網連続体３０から筒状金網体３１に分ける方法は、特に限定がない。分ける方法としては、編み機２０から送り出された金網連続体３０を所定の長さ毎に、刃物で切断して筒状金網体３１を形成する方法を一例として挙げることができる。なお、筒状金網体３１は、金属素線１０が編み込まれることによって構成されている。編み方は、上述したように、特に限定はない。図４に例示した筒状金網体３１は、Ａ部を拡大して図示したように、素線をメリヤス編みして構成されている。
【００５３】
（中間体形成工程）
中間体形成工程Ｓ１３は、図５に示すように、筒状金網体３１の側壁部３１ａを軸方向に折り返して、中間体３２を形成する工程である。なお、図５は、中間体形成工程Ｓ１３を模式的に示している。この中間体形成工程Ｓ１３では、図５（Ａ）から図５（Ｄ）に示すように、筒状金網体３１の軸方向の一端から、側壁部３１ａを軸方向に一定の長さごとに外側に複数回折り返すことによって、図５（Ｅ）に示す中間体３２を形成している。ただし、中間体３２は、筒状金網体３１の軸方向の一端から、筒状金網体３１の側壁部３１ａを外側に丸ませて形成することもできる。この中間体形成工程Ｓ１３によって形成された中間体３２は、図５（Ｅ）に示すように、円環状の金網であり、外周部３３と内周部３４とを有している。また、円環状の金網である中間体３２は、半径方向に重なる複数の金網の層を備えている。
【００５４】
〈星形多角体形成工程〉
次に、図６から図１２を参照して星形多角体６０を形成する星形多角体形成工程Ｓ２０について説明する。
【００５５】
星形多角体形成工程Ｓ２０は、径方向の外側に突出する複数の凸部６１と、径方向の内側に窪んだ複数の凹部６２とを、周方向に交互に位置させて中間体３２に形成して星形多角体６０を形成する工程である。この星形多角体形成工程Ｓ２０は、図６に示す装置４０を用いて星形多角体６０を形成する第１タイプと、図１２に示す装置５０を用いて星形多角体６０を形成する第２タイプとがある。
【００５６】
第１タイプの星形多角体形成工程Ｓ２０は、図６に示すように、周方向に一定の間隔を空けて配置され、径方向に移動する複数の爪４２を、中間体３２の径方向の外側からこの中間体３２に押し付けることによって星形多角体６０を形成する。例えば、６個の凸部６１と６個の凹部６２を有する星形多角体６０（図７参照）を形成する場合、星形多角体形成工程Ｓ２０は、６個の爪４２を備えた装置４０（以下、単に「装置４０」という。）を用いて実施される。この装置４０は、例えば、ベース４１と、ベース４１上に配置された６個の爪４２と、ベース４１上に配置された受け部４５とを有している。
【００５７】
ベース４１は、円盤状をなしている。このベース４１は、星形多角体６０として形成される中間体３２が載せられる部材である。
【００５８】
６個の爪４２は、ベース４１上で周方向に均等に配置されている。各爪４２は、その長手方向が径方向に向いてそれぞれ配されている。各爪４２は、その長手方向の一端側に先細り形状の押し当て部４３をそれぞれ有している。各爪４２は、押し当て部４３を径方向の内側に向けてそれぞれ配置されている。
【００５９】
受け部４５は、爪４２によって押し付けられた中間体３２を、中間体３２の内側で受ける部位である。受け部４５は、ベース４１の中心に配置されている。この受け部４５は、リング部４６と、リング部４６から径方向の外側に延びる仕切部４７とを少なくとも備えている。仕切部４７は、周方向の６箇所に設けられている。各仕切部４７同士の周方向の間隔は一定である。
【００６０】
６個の爪４２は、周方向において、受け部４５の仕切部４７と仕切部４７との間に位置している。各爪４２が径方向の内側に移動したときに、各爪４２の押し当て部４３は、受け部の仕切部４７と仕切部４７との間に挿入される。
【００６１】
この装置４０は、星形多角体６０を以下のように形成する。はじめに、図６（Ａ）に示すように、装置４０において、６個の爪４２は径方向の外側に移動されている。中間体３２は、各爪４２に設けられた押し当て部４３と受け部４５との間にセットされる。中間体３２が装置４０にセットされた後、各爪４２を径方向の内側に移動させ、押し当て部４３を中間体３２の外周部に突き当てて、図６（Ｂ）に示すように、中間体３２を径方向の外側から内側に向けて押し付ける。
【００６２】
装置４０は、６個の爪４２を中間体３２に押し付けることによって、中間体３２の周方向の６箇所に、径方向の外側から内側に向かって窪む凹部６２を形成する。一方、装置４０は、爪４２が押し付けられた部分同士の間の部分を、径方向の外側に向かって突出する凸部６１として形成する。その結果、装置４０は、図７に示す、星形多角体６０を形成する。
【００６３】
図７は星形多角体６０の一例を示している。この星形多角体６０は、径方向の外側に突出する凸部６１を周方向の６箇所に備えている。また、星形多角体６０は、径方向の内側に窪んだ凹部６２を凸部６１同士の間に備えている。この凹部６２は、上述したように、爪４２部が備える押し当て部４３が押し付けられることによって形成された部位である。
【００６４】
なお、星形多角体形成工程Ｓ２０で形成される星形多角体６０は、６個の凸部６１と６個の凹部６２を有する形状には限定されない。凸部６１の数と凹部６２の数は、５個以下であってもよいし、７個以上であってもよい。その場合、装置に設ける爪４２の数は、形成される星形多角体６０の凹部６２の数と凸部６１の数とに一致される。例えば、凹部６２の数及び凸部６１の数が８この星形多角体６０を形成する場合、８個の爪４２が装置に設けられる。
【００６５】
第１タイプの星形多角体形成工程Ｓ２０では、爪４２が押し付けられた複数の部分に、径方向の内側に窪んだ凹部６２を形成し、爪４２が押し付けられた部分の間の複数の部分に径方向の外側に突出する凸部６１を形成することができる。そのため、複数の爪４２を一度に中間体３２に押し付けることで星形多角体６０を効率よく形成することができる。
【００６６】
第１タイプの星形多角体形成工程Ｓ２０では、図８示す装置１４０（以下、「装置１４０」という。）を利用して、中間体３２から図１０に示す星形多角体１６０を形成してもよい。
【００６７】
装置１４０は、例えば、ベース１４１と、ベース１４１上に配置された６個の爪１４２と、ベース１４１上に配置された受け部１４５とを有している。ベース４１は、例えば、円盤状をなしている。このベース１４１は、星形多角体１６０として形成される中間体３２が載せられる部材である。６個の爪１４２は、その長手方向がベースの径方向に向いて、ベース１４１上で周方向に均等に配置されている。各爪１４２は、その長手方向の一端側に平板状の押し当て部１４３をそれぞれ有し、この押し当て部１４３を径方向の内側に向けている。
【００６８】
押し当て部１４３は、図９に示すように、垂直方向に対して斜めに傾けられている。なお、垂直方向は、中間体３２の軸方向及び星形多角体１６０の軸方向に一致している。押し当て部１４３の垂直方向に対する傾斜角θは、５度以上、８５度以下の範囲内で、中間体３２の軸方向の長さに応じて適宜に設定するとよい。すなわち、星形多角体１６０が形成された際、軸方向のある領域では、凹部１６２が存在する周方向の部分に、軸方向の他の領域では、凸部１６１が存在する形態になるように、この傾斜角θは設定される。
【００６９】
受け部１４５は、ベース１４１の中心に配置されており、爪１４２によって押し付けられた中間体３２を、中間体３２の内側で受ける部位である。受け部１４５の構造は、図６に示した装置４０の受け部４５とほぼ同様であり、リング部１４６と、リング部１４６から径方向の外側に延びる仕切部１４７とを少なくとも備えている。
【００７０】
この装置１４０は、中間体３２の径方向の外側から押し当て部１４３を中間体３２の外周部に突き当て、中間体３２を径方向の外側から内側に向けて押し付けることによって、図１０に示す星形多角体を形成する。具体的には、装置１４０は、爪１４２の押し当て部１４３が押し付けられた位置に凹部１６２を形成すると共に、爪１４２の押し当て部１４３同士の間の位置に凸部１６１を形成して星形多角体１６０を形成する。
【００７１】
図１０は、装置１４０により形成された星形多角体１６０の一例を示している。この星形多角体１６０は、径方向の外側に突出する凸部１６１を周方向の６箇所に備えている。また、星形多角体１６０は、径方向の内側に窪んだ凹部１６２を凸部１６１同士の間に備えている。
【００７２】
各凸部１６１及び各凹部１６２は、星形多角体１６０の軸方向に対して斜めに傾けられている。そのため、軸方向のある領域では、凹部１６２が存在する周方向の部分に、軸方向の他の領域では、凸部１６１が存在する。その結果、星形多角体１６０を平面視したとき、周方向の密度が均等になる。その結果、星形多角体１６０から形成された金属製多孔体１は、この金属製多孔体１の内部を流れる流体の圧力損失を周方向で均等にすることができると共に、強度を周方向で均等にすることができる。
【００７３】
以上、斜めに傾けられた押し当て部１４３を有する爪１４２を用いて星形多角体１６０を形成する場合について説明した。ただし、軸方向に対して凸部１６１及び凹部１６２が斜めに傾けられた星形多角体１６０は、まず、図６に示す装置４０を用いて図７に示す星形多角体６０を形成し、次いで、星形多角体６０を周方向に捩ることによって形成してもよい。
【００７４】
第２タイプの星形多角体形成工程Ｓ２０は、図１１に示すように、中間体３２を周方向に移動させながら、中間体３２の外側に配置された第１歯車５１と、中間体３２の内側に配置された第２歯車５２とを噛み合わせることによって、星形多角体６０を形成する。
【００７５】
第２タイプの星形多角体形成工程Ｓ２０に用いられる装置５０（以下、単に「装置５０」という。）は、図１１に示すように、２つの歯車５１，５２を備えている。なお、図１１は、装置５０の一例を模式的に示している。図１１に示す装置５０は、刃先円の直径が相対的に大きい第１歯車５１と、刃先円の直径が相対的に小さい第２歯車５２とを備えている。第１歯車５１は、中間体３２の外側に配置され、第２歯車５２は、中間体３２の内側に配置される。
【００７６】
この装置５０は、第１歯車５１と第２歯車５２との間の距離を長くしたり短くしたりすることができるように構成されている。ただし、第１歯車５１と第２歯車５２との距離を最も短くした場合でも、第１歯車５１の歯と第２歯車５２の歯とが接触せずに、一定の隙間が両者の間に形成される。すなわち、第１歯車５１の歯が第２歯車５２の歯と歯との間に位置するときに、第１歯車５１の歯先と第２歯車５２の歯元との間に一定の隙間が形成される。また、第１歯車５１の歯面と第２歯車５２の歯面との間にも一定の隙間が形成される。同様に、第２歯車５２の歯が第１車の歯と歯との間に位置するときに、第２歯車５２の歯先と第１歯車５１の歯元との間に一定の隙間が形成されると共に、第１歯車５１の歯面と第２歯車５２の歯面との間にも一定の隙間が形成される。
【００７７】
第２タイプの星形多角体形成工程Ｓ２０では、星形多角体６０が装置５０によって次のように形成される。
【００７８】
まず、第１歯車５１と第２歯車５２との距離が離された状態（図示せず）で、中間体３２が第１歯車５１と第２歯車５２との間にセットされる。その際、第２歯車５２は中間体３２の内側に位置される。
【００７９】
次いで、第１歯車５１と第２歯車５２とを接近させ、中間体３２を第１歯車５１と第２歯車５２とで挟み込む。中間体３２が第１歯車５１と第２歯車５２とで挟み込まれることによって、中間体３２の側壁部は、第１歯車５１の歯先によって第２歯車５２の歯元に向けて押し付けられると共に、第２歯車５２の歯先によって第１歯車５１の歯元に向けて押し付けられる。そのため、中間体３２は、図１１に示すように、中間体３２の径方向の外側に向けて突出する凸部６１と径方向の内側に向けて窪む凹部６２とが形成される。
【００８０】
その後、第１歯車５１と第２歯車５２とを回転させて、中間体３２を周方向に移動させる。装置５０において、第１歯車５１と第２歯車５２とが中間体３２を挟み込んでいるため、第１歯車５１及び第２歯車５２は、その回転に伴って、中間体３２を周方向に移動させ、凸部６１と凹部６２とを中間体３２の周方向の全域にわたり交互に形成する。具体的には、第１歯車５１の歯山に対応する、中間体の位置に凹部６２を形成すると共に、第２歯車５２の歯山に対応する、中間体の位置に凸部６１を形成して星形多角体６０を形成する。なお、図１１に示す装置５０で形成された星形多角体６０は、図７に示すように、径方向の外側に突出する凸部６１と内側に窪んだ凹部６２とが、周方向の６箇所にそれぞれ形成される。
【００８１】
第２タイプの星形多角体形成工程Ｓ２０では、二つの歯車５１，５２を噛み合わせるだけで星形多角体６０を形成することできる。そのため、星形多角体６０を簡素な装置で形成できる。また、歯の数が異なる歯車に交換するだけで、凹部６２及び凸部６１の数が異なる星形多角体６０を形成することができる。
【００８２】
第２タイプの星形多角体形成工程Ｓ２０では、図１２に示すように、中間体３２を周方向に移動させながら、２つのはすば歯車１５１，１５２を噛み合わせることによって、星形多角体１６０を形成してもよい。
【００８３】
この星形多角体形成工程Ｓ２０に用いられる装置１５０（以下、単に「装置１５０」という。）は、図１２に示すように、２つの歯車１５１，１５２を備えている。２つの歯車１５１，１５２は、歯山が各歯車の周方向に対して斜めに傾いたはすば歯車である。図１２に示す装置１５０は、刃先円の直径が相対的に大きい第１歯車１５１と、刃先円の直径が相対的に小さい第２歯車１５２とを備えている。第１歯車１５１は、図示しない中間体の外側に配置され、第２歯車１５２は、図示しない中間体の内側に配置される。
【００８４】
装置１５０は、中間体を第１歯車１５１と第２歯車１５２との間に挟み込ませ、第１歯車１５１及び第２歯車１５２を回転させることによって、図示しない中間体を周方向に移動させ、斜めに傾けられた凸部１６１及び凹部１６２を有する星形多角体１６０を形成する（図１０参照）。具体的には、第１歯車１５１の歯山に対応する、中間体の位置に凹部１６２を形成すると共に、第２歯車１５２の歯山に対応する、中間体の位置に凸部１６１を形成して星形多角体１６０を形成する。
【００８５】
なお、第２タイプの星形多角体形成工程Ｓ２０によって形多角体１６０を形成する場合、まず、図１１に示す装置５０を用いて図７に示す星形多角体６０を形成し、次いで星形多角体６０を周方向に捩ることによって形成してもよい。
【００８６】
〈星形多角体圧縮工程〉
次に、図１３を参照して、星形多角体圧縮工程Ｓ３０について説明する。なお、星形多角体圧縮工程Ｓ３０は、必要に応じて設けられる工程であり、必須の工程ではない。
【００８７】
星形多角体圧縮工程Ｓ３０は、星形多角体形成工程Ｓ２０によって形成された星形多角体６０を径方向の外側から内側に向けて圧縮することによって圧縮星形多角体６０，１６０を形成する。この星形多角体圧縮工程Ｓ３０では、例えば、図１３に示す装置７０（以下、単に「装置７０」という。）が用いられる。以下では、圧縮星形多角体６０を形成する場合を例にして説明する。
【００８８】
この装置７０は、円形のベース７５と、ベース７５上に配置された４本のアーム７１とを備えている。各アーム７１は、その長手方向がベース７５の中心側から径方向の外側に延びる方向に向いてそれぞれ配置されている。４本のアーム７１のうち、２本のアーム７１は、ベース７５の直径をなす線Ｌ１上に配されていて、ベース７５の中心に対して対称をなしている。残りの２本のアーム７１は、直径をなす線Ｌ１に対して直交する線Ｌ２上に配置されている。この２本のアーム７１もベース７５の中心に対して対称をなしている。
【００８９】
各アーム７１の長手方向の一端は、押し当て面７２を有している。押し当て面７２は、円弧状にそれぞれ窪んでいる。この押し当て面７２は、星形多角体６０の外周面に押し当てる部分である。各アーム７１は、この押し当て面７２をベース７５の中心に向けてそれぞれ配置されている。そして、４本のアーム７１は径方向に移動するように構成されている。
【００９０】
この星形多角体圧縮工程Ｓ３０では、図１３に示すように、星形多角体６０がベース７５の中心にセットされ、４本のアーム７１をベース７５の中心に向けて移動して、押し当て面７２を星形多角体６０の外周部に押し付けることによって、星形多角体６０を径方向の内側に圧縮する。圧縮星形多角体６０は、星形多角体６０がアーム７１によって径方向の内側に圧縮されることによって形成される。
【００９１】
この星形多角体形成工程Ｓ２０は、中間体３２の内部に存在する空間を均等に分布させることができる。そのため、完成された金属製多孔体１の内部に存在する空間を周方向に均等にすることができる。また、この工程は、中間体３２を構成する金網を塑性変形させている。そのため、強度を高めることができる。
【００９２】
〈成型工程〉
成型工程Ｓ４０では、星形多角体６０，１６０（圧縮星形多角体６０，１６０を含む。）の内周側を拘束する芯材８１と、星形多角体６０，１６０の外周側を拘束する外周壁８５とで構成された型８０が用いられる。成型工程Ｓ４０は、芯材８１と外周壁８５との間の空間に星形多角体６０，１６０を入れ、星形多角体６０，１６０の軸方向の一方から星形多角体６０，１６０を圧縮することによって、図２に示す金属製多孔体１を成型する工程である。以下では、星形多角体６０を成型する場合を例に説明する。
【００９３】
成型工程Ｓ４０に用いられる型８０は、図１４に示すように、その軸方向の長さが異なる少なくとも２形態に変化可能に構成されている。そして、成型工程Ｓ４０は、軸方向の長さが長い形態の型８０で星形多角体６０を軸方向の一方から圧縮する第１プレス工程Ｓ４１と、第１プレス工程Ｓ４１の後に、軸方向の長さが短い形態の型８０で星形多角体６０を軸方向の一方から星形多角体６０を、さらに圧縮する第２プレス工程Ｓ４２とを少なくとも有している（図１参照）。
【００９４】
（型の構成）
型８０は、図１４に示すように、芯材８１と外周壁８５とを備えている。この型８０は、芯材８１と外周壁８５との間に、成型される星形多角体６０が入れられる空間を有している。型８０の長手方向の一端８０ａ側は、開かれており、型８０の長手方向の他端８０ｂ側はブロック９０等によって閉じられている。この成型工程Ｓ４０では、図示しないアクチュエータが型８０の長手方向における一端８０ａ側のみに設けられる。成型工程Ｓ４０では、一端８０ａ側のみに設けられたアクチュエータが型８０内の星形多角体６０をプレスして金属製多孔体１を形成する。
【００９５】
型８０を構成する芯材８１は、軸方向の長さが長い形態と、軸方向の長さが短い形態との２形態に変化させることができるように構成されている。具体的に、芯材８１は、芯材本体部８２と、型８０の長手方向の長さを変化させるための芯材調整部８３とから構成されている。長い形態の芯材８１は、図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）に示すように、芯材本体部８２と芯材調整部８３とが型８０の長手方向につなげられた形態である。短い形態の芯材８１は、図１４（Ｃ）及び図１４（Ｄ）に示すように、芯材調整部８３が芯材８１から取り外された形態である。
【００９６】
型８０を構成する外周壁８５は、芯材８１と同様に、軸方向の長さが長い形態と、軸方向の長さが短い形態との２形態に変化させることができるように構成されている。外周壁８５は、外周壁本体部８６と外周壁調整部８７とにより構成されている。長い形態の外周壁８５は、図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）に示すように、外周壁本体部８６と外周壁調整部８７とが型８０の長手方向につなげられた形態である。短い形態の外周壁８５は、図１４（Ｃ）及び図１４（Ｄ）に示すように、外周壁調整部８７が外周壁８５から取り外された形態である。
【００９７】
（成型工程の詳細）
成型工程Ｓ４０の詳細について、図１４を参照して説明する。この成型工程Ｓ４０では、まず、図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）に示す第１プレス工程Ｓ４１が行われ、次いで、図１４（Ｃ）及び図１４（Ｄ）に示す第２プレス工程Ｓ４２が行われる。
【００９８】
第１プレス工程Ｓ４１では、まず、図１４（Ａ）に示すように、芯材本体部８２と芯材調整部８３とが軸方向につなげられると共に、外周壁本体部８６と外周壁調整部８７とが軸方向につなげられ、長い形態の型８０が形成される。また、型８０の軸方向の一端８０ａ側が開かれた状態にされる一方で、型８０の軸方向の他端８０ｂがブロック９０で閉じられる。第１補助部材１０１、星形多角体６０、及び第２補助部材１０２が、その順番にこの形態の型８０の内部に挿入される。すなわち、型８０の他端８０ｂ側かみて、第１補助部材１０１、星形多角体６０、及び第２補助部材１０２がその順番に型８０の内部に配置される。
【００９９】
次いで、図示しないアクチュエータが、型８０の軸方向の一端８０ａ側から型８０の内部の第１補助部材１０１、星形多角体６０、及び第２補助部材１０２をブロック９０に向けて押すことによって、星形多角体６０をプレスする。
【０１００】
次いで、図１４（Ｂ）に示すように、第３補助部材１０３が型８０の軸方向の一端８０ａ側から型８０の内部に挿入され、第２補助部材１０２の上に配置される。次いで、型８０の軸方向の一端８０ａ側から図示しないアクチュエータが、型８０の内部の第１補助部材１０１、星形多角体６０、第２補助部材１０２及び第３補助部材１０３をブロック９０に向けて押すことによって、星形多角体６０をさらにプレスする。
【０１０１】
次に、第２プレス工程Ｓ４２が行われる。第２プレス工程Ｓ４２では、まず、図１４（Ｃ）に示すように、型８０から芯材調整部８３及び外周壁調整部８７が取り外される。そのため、型８０は、芯材本体部８２と外周壁本体部８６とからなる短い形態になる。型８０から芯材調整部８３及び外周壁調整部８７が取り外された状態では、ブロック９０が配置された型８０の軸方向の他端８０ｂ側において、第１補助部材１０１が型８０から突出した状態になる。
【０１０２】
また、図１４（Ｃ）に示すように、型８０の軸方向の一端８０ａ側には、押し付け用ジグ１０４が被せられる。この押し付け用ジグ１０４の周辺の下端面は、型８０の一端８０ａ側の端面に突き当てられ、押し付け用ジグ１０４の中央は、芯材８１の先端が内部に挿入させる。
【０１０３】
次いで、図１４（Ｄ）に示すように、図示しないアクチュエータが、型８０の軸方向の一端８０ａ側から押し付け用ジグ１０４の上から型８０をブロック９０に向けて押し付ける。型８０がブロック９０に向けて押し付けられることによって、星形多角体６０がプレスされる。
【０１０４】
星形多角体６０がこの成型工程で上記のようにプレスされた場合、その外周面が外周壁８５に拘束され、外周面は外周壁８５の内面に沿って円形に形成される。また、内周面が芯材８１に拘束され、内周面は円形に形成される。その結果、星形多角体６０は、図２に示した円筒状の金属製多孔体１に成型される。
【０１０５】
この成型工程Ｓ４０では、上述したように、型８０が本体部８２，８６と調整部８３，８７とで構成されているので、調整部８３，８７を型８０から取り外すことによって、型８０の軸方向の長さが変化される。そのため、第１プレス工程Ｓ４１及び第２プレス工程Ｓ４２の両方の工程において、型８０の軸方向の一方のみから星形多角体６０をプレスすることによって、星形多角体６０を型８０の軸方向の両方からプレスすることと同等の圧縮作用を星形多角体６０に与えることができる。すなわち、プレスするためのアクチュエータを型８０の軸方向の一方側にのみ設けるだけで、型８０の軸方向の両方にプレスするためのアクチュエータを設けた場合と同様の作用を得ることができる。
【０１０６】
以上、軸方向の長さが２形態に変化可能な型８０を用いて成型工程Ｓ４０を行う場合を例に説明した。しかしながら、軸方向の長さが３形態以上に変化可能な型を用いて成型工程Ｓ４０を行うこともできる。
【０１０７】
なお、この成型工程Ｓ４０が終了した後、金属製多孔体１は、洗浄工程等を経て完成される。
【０１０８】
以上の工程を含む金属製多孔体１の製造方法で製造された金属製多孔体１は、高い強度を有する。また、金属製多孔体１の内部に存在する空隙が周方向に均等に分布される。そのため、流体が軸方向及び径方向に流れる際、流体は金属製多孔体１の周方向にて均等に流れる。
【実施例】
【０１０９】
以下、本発明に係る金属製多孔体１の製造方法で製造された金属製多孔体１の詳細を実施例に基づいて具体的に説明する。【０１１０】
本発明に係る金属製多孔体１の製造方法によって製作した金属製多孔体１と従来から使用されている金属製多孔体について、圧力損失の確認テスト及び圧縮強度の確認テストを行い、両者の比較を行った。なお、従来から使用されている金属製多孔体は、本発明の金属製多孔体１の製造方法の途中で形成される中間体をそのままプレスして完成させた金属製多孔体をいう。すなわち、従来から使用されている金属製多孔体は、星形多角体形成工程を経ないで完成したものである。【０１１１】
［実施例１］
実施例１は、直径が０．３６ｍｍの白なまし鉄線の金属素線１０を金網連続体形成工程、分割工程、中間体形成工程、星形多角体形成工程、及び成型工程を経て製作された金属製多孔体である。金網連続体形成工程では、金属素線１０をメリヤス編みして金網連続体を形成した。金属製多孔体の軸方向の長さは１０ｍｍである。【０１１２】
［実施例２］
実施例２は、直径が０．７０ｍｍの白なまし鉄線の金属素線１０を、実施例１と同様の製造方法で製作した金属製多孔体である。金属製多孔体の軸方向の長さは１０ｍｍである。【０１１３】
［比較例１］
比較例１は、実施例１と同じ金属素線１を金網連続体形成工程、分割工程、中間体形成工程、及び成型工程を経て製作された金属製多孔体である。金網連続体形成工程では、金属素線１０をメリヤス編みして金網連続体を形成した。金属製多孔体の軸方向の長さは１０ｍｍである。【０１１４】
［比較例２］
比較例２は、直径が０．７０ｍｍの白なまし鉄線の金属素線１０を、比較例１と同様の製造方法で製作した金属製多孔体である。金属製多孔体の軸方向の長さは１０ｍｍである。【０１１５】
［圧力損失の確認テスト］
圧力損失の確認テストは、テストサンプルの径方向に流体を流した場合と、テストサンプルの軸方向に流体を流した場合とについて行った。【０１１６】
〈径方向の圧力損失の確認テスト〉
径方向の確認テストは、テストサンプルの内周側から外周側にエアを流し、圧力損失を測定した。確認テストは、流量が５０リットル／分、７０リットル／分及び１００リットル／分のエアを流して行った。また、確認テストは、図１５に示すように、テストサンプルの周方向を４つの領域Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶに分けて、各領域Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶについて圧力損失を測定した。具体的には、金属製多孔体の軸方向の両側の端面を塞ぐと共に、周方向の１／４の部分を欠いたリング状のジグ１１０をテストサンプルの外周にはめ込み、ジグ１１０を周方向に１／４周ずつ回転させて行った。なお、確認テストは、実施例及び比較例ともに２個ずつ行った。【０１１７】
評価は、各テストサンプルの４箇所の測定結果の平均値を算出し、平均値に対して最大で何％ばらついているかを求めて行った。なお、ここでいう最大のばらつきとは、平均値に対してプラス側にばらついた最大の値と、平均値に対してマイナス側にばらついた最大の値のうち、平均値との差が大きい方の値を意味する。【０１１８】
（テスト結果）
表１は、確認テストのテスト結果を示した表である。【０１１９】
【表１】
2016024616.tif 000003
【０１２０】
実施例１の第１サンプルは、表１に示すように、平均値に対するばらつきが、流量が５０リットル／分のときに７．３％、７０リットル／分のときに７．８％、１００リットル／分のときに６．５％であった。また、実施例１の第２サンプルは、平均値に対するばらつきが、流量が５０リットル／分のときに１７．１％、７０リットル／分のときに１６．８％、１００リットル／分のときに１８．１％であった。第１サンプルと第２サンプルとの平均は、流量が５０リットル／分のときに１２．２％、７０リットル／分のときに１２．３％、１００リットル／分のときに１２．３％である。【０１２１】
実施例２の第１サンプルは、表１に示すように、平均値に対するばらつきが、流量が５０リットル／分のときに１４．６％、７０リットル／分のときに１２．０％、１００リットル／分のときに１１．６％であった。また、実施例２の第２サンプルは、平均値に対するばらつきが、流量が５０リットル／分のときに７．２％、７０リットル／分のときに８．８％、１００リットル／分のときに１１．０％であった。第１サンプルと第２サンプルとの平均は、流量が５０リットル／分のときに１０．９％、７０リットル／分のときに１０．４％、１００リットル／分のときに１１．３％である。【０１２２】
一方、比較例１の第１サンプルは、平均値に対するばらつきが、流量が５０リットル／分のときに３７．５％、７０リットル／分のときに３８．１％、１００リットル／分のときに３３．８％であった。また、比較例１の第２サンプルは、平均値に対するばらつきが、流量が５０リットル／分のときに２７．０％、７０リットル／分のときに２７．２％、１００リットル／分のときに２６．８％であった。第１サンプルと第２サンプルとの平均は、流量が５０リットル／分のときに３２．２％、７０リットル／分のときに３２．６％、１００リットル／分のときに３０．３％である。【０１２３】
比較例２の第１サンプルは、平均値に対するばらつきが、流量が５０リットル／分のときに３８．３％、７０リットル／分のときに３４．３％、１００リットル／分のときに３４．５％であった。また、比較例２の第２サンプルは、平均値に対するばらつきが、流量が５０リットル／分のときに２２．０％、７０リットル／分のときに２６．１％、１００リットル／分のときに２７．８％であった。第１サンプルと第２サンプルとの平均は、流量が５０リットル／分のときに３０．１％、７０リットル／分のときに３０．２％、１００リットル／分のときに３１．２％である。【０１２４】
以上のテスト結果から分かるように、本発明の金属製多孔体１の製造方法で製作した金属製多孔体１は、従来の金属製多孔体よりも、流体が径方向に流れる場合の圧力損失が、周方向においてばらつきが小さい。【０１２５】
〈軸方向の圧力損失の確認テスト〉
軸方向の確認テストは、テストサンプルの軸方向の一方の端面から他方の端面にエアを流し、圧力損失を測定した。確認テストは、流量が５０リットル／分、７０リットル／分及び１００リットル／分のエアを流して行った。また、確認テストは、図１６に示すように、テストサンプルの周方向を４つの領域Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶに分けて、各領域Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶについて圧力損失を測定した。具体的には、金属製多孔体の外周面と内周面とを塞ぐと共に、周方向の１／４の部分を欠いたリング状のジグ１２０で軸方向の両端面について周方向の３／４の部分を塞ぎ、周方向に１／４周ずつ回転させて行った。なお、確認テストは、実施例及び比較例ともに２個ずつ行った。【０１２６】
評価は、各テストサンプルの４箇所の測定結果の平均値を算出し、平均値に対して最大で何％ばらついているかを求めて行った。なお、ここでいう最大のばらつきとは、平均値に対してプラス側にばらついた最大の値と、平均値に対してマイナス側にばらついた最大の値のうち、平均値との差が大きい方の値を意味する。【０１２７】
（テスト結果）
表２は、確認テストのテスト結果を示した表である。【０１２８】
【表２】
2016024616.tif 000004
【０１２９】
実施例１の第１サンプルは、表２に示すように、平均値に対するばらつきが、流量が５０リットル／分のときに１１．９％、７０リットル／分のときに１６．３％、１００リットル／分のときに１４．９％であった。また、実施例１の第２サンプルは、平均値に対するばらつきが、流量が５０リットル／分のときに１３．９％、７０リットル／分のときに８．０％、１００リットル／分のときに７．６％であった。第１サンプルと第２サンプルとの平均は、流量が５０リットル／分のときに１２．９％、７０リットル／分のときに１２．２％、１００リットル／分のときに１１．２％である。【０１３０】
実施例２の第１サンプルは、表２に示すように、平均値に対するばらつきが、流量が５０リットル／分のときに１１．５％、７０リットル／分のときに１６．５％、１００リットル／分のときに１３．４％であった。また、実施例２の第２サンプルは、平均値に対するばらつきが、流量が５０リットル／分のときに２０．８％、７０リットル／分のときに８．９％、１００リットル／分のときに８．８％であった。第１サンプルと第２サンプルとの平均は、流量が５０リットル／分のときに１６．２％、７０リットル／分のときに１２．７％、１００リットル／分のときに１１．１％である。【０１３１】
一方、比較例１の第１サンプルは、平均値に対するばらつきが、流量が５０リットル／分のときに３７．４％、７０リットル／分のときに３７．４％、１００リットル／分のときに３５．９％であった。また、比較例１の第２サンプルは、平均値に対するばらつきが、流量が５０リットル／分のときに２６．７％、７０リットル／分のときに２７．３％、１００リットル／分のときに２６．３％であった。第１サンプルと第２サンプルとの平均は、流量が５０リットル／分のときに３２．１％、７０リットル／分のときに３２．４％、１００リットル／分のときに３１．１％である。【０１３２】
比較例２の第１サンプルは、平均値に対するばらつきが、流量が５０リットル／分のときに４４．９％、７０リットル／分のときに４２．５％、１００リットル／分のときに５２．０％であった。また、比較例２の第２サンプルは、平均値に対するばらつきが、流量が５０リットル／分のときに２３．１％、７０リットル／分のときに２６．６％、１００リットル／分のときに２８．５％であった。第１サンプルと第２サンプルとの平均は、流量が５０リットル／分のときに３４．０％、７０リットル／分のときに３４．６％、１００リットル／分のときに４０．３％である。【０１３３】
以上のテスト結果に示されているように、本発明の金属製多孔体１の製造方法で製作した金属製多孔体１は、従来の金属製多孔体よりも、流体が軸方向に流れる場合の圧力損失が、周方向においてばらつきが小さい。【０１３４】
［圧縮強度の確認テスト］
圧縮強度の確認テストは、テンシロン万能試験機（株式会社エー・アンド・デイ社製ＲＴＧ−１３１０）を用いてテストサンプルを軸方向に圧縮し、圧縮荷重と変位との関係を測定した。確認テストは、テストサンプルを圧縮する速度を５ｍｍ／分とし、荷重限界を５０００ニュートンとして行った。なお、確認テストは、実施例１，２及び比較例１，２のいずれについても１つずつ行った。【０１３５】
（テスト結果）
図１７に示すグラフは、実施例１と比較例１とのテスト結果を示している。このグラフの横軸は変位を表し、グラフの縦軸は圧縮荷重を表している。また、実線は、実施例１を表し、破線は、比較例１を表している。【０１３６】
実施例１は、図１７のグラフの実線に示すように、荷重が１０００ニュートンのときでも、変位が０．５ｍｍよりも小さく、荷重が２０００ニュートンのときに、変位が約０．５ｍｍになっている。そして、荷重が５０００ニュートンのときに、変位が約０．８２ｍｍである。【０１３７】
一方、比較例１は、図１７のグラフの破線に示すように、実施例１のグラフよりも全体的に右側にシフトしている。具体的には、荷重が１０００ニュートンのときに、変位が既に約０．５ｍｍに達している。また、荷重が５０００ニュートンのときに、変位が約０．９４ｍｍである。【０１３８】
図１８に示すグラフは、実施例２と比較例２とのテスト結果を示している。このグラフの横軸は変位を表し、グラフの縦軸は圧縮荷重を表している。また、実線は、実施例２を表し、破線は、比較例２を表している。【０１３９】
実施例２は、図１８のグラフの実線に示すように、荷重が１０００ニュートンのときでも、変位が０．５ｍｍよりも小さく、荷重が２０００ニュートンのときに、変位が約０．５ｍｍになっている。そして、荷重が５０００ニュートンのときに、変位が約０．８０ｍｍである。【０１４０】
一方、比較例２は、図１８のグラフの破線に示すように、実施例２のグラフよりも全体的に右側にシフトしている。具体的には、荷重が１０００ニュートンのときに、変位が既に約０．５ｍｍに達している。また、荷重が５０００ニュートンのときに、変位が約０．９４ｍｍである。【０１４１】
以上のテスト結果に示されているように、本発明に係る金属製多孔体１の製造方法で製作した金属製多孔体１と、従来の金属製多孔体とを同じ条件で圧縮した場合、本発明の金属製多孔体１の製造方法で製作した金属製多孔体１は、従来の金属製多孔体よりも変形量が小さく、強度が高い。【０１４２】
また、本発明に係る金属製多孔体の製造方法で製造した金属製多孔体１及び従来の製造方法で製造した金属製多孔体を切断し、断面を顕微鏡で拡大して詳細に調査することによって両者の差異を検討した。本願の出願時点では、金属製多孔体の内部構造を調査する場合、過大な経済的支出を伴わず、過大な時間を費やさないで調査する方法としては、金属製多孔体を切断し、断面を顕微鏡で拡大して調査することが実際的な方法である。【０１４３】
金属製多孔体を切断し、断面を顕微鏡で拡大して調査した結果、本願発明に係る製造方法で製造した金属製多孔体の内部構造と従来の製造方法で製造した金属製多孔体の内部構造の差異を確認することができなかった。
【符号の説明】
【０１４４】
１  金属製多孔体
２  外周面
３  内周面
４  端面
５  端面
１０  金属素線
２０  編み機
２１  編み機の本体部
２２  案内針
３０  金網連続体
３１  筒状金網体
３２  中間体
３３  中間体の外周部
３４  中間体の内周部
４０，１４０  第１タイプの星形多角体形成工程に用いられる装置
４１，１４１  ベース
４２，１４２  爪
４３，１４３  押し当て部
４５，１４５  受け部
４６，１４６  リング部
４７，１４７  仕切部
５０，１５０  第２タイプの星形多角体形成工程に用いられる装置
５１，１５１  第１歯車
５２，１５２  第２歯車
６０，１６０  星形多角体
６１，１６１  凸部
６２，１６２  凹部
７０  星形多角体圧縮工程に用いられる装置
７１  アーム
７２  押し当て面
７５  ベース
８０  型
８０ａ  一端
８０ｂ  他端
８１  芯材
８２  芯材本体部
８３  芯材調整部
８５  外周壁
８６  外周壁本体部
８７  外周壁調整部
９０  ブロック
１０１  第１補助部材
１０２  第２補助部材
１０３  第３補助部材
１０４  押し付け用ジグ
【図１】
2016024616.tif 000005
【図２】
2016024616.tif 000006
【図３】
2016024616.tif 000007
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2016024616.tif 000011
【図８】
2016024616.tif 000012
【図９】
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【図１０】
2016024616.tif 000014
【図１１】
2016024616.tif 000015
【図１２】
2016024616.tif 000016
【図１３】
2016024616.tif 000017
【図１４】
2016024616.tif 000018
【図１５】
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【図１６】
2016024616.tif 000020
【図１７】
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【図１８】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年2月13日(2017.2.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の金網からなる中間体を準備する準備工程と、
径方向の外側に突出する複数の凸部と前記径方向の内側に窪んだ複数の凹部とを前記中間体の周方向に交互に形成して星形多角体を形成する製造中間過程である星形多角体形成工程と、
前記星形多角体の内周側と外周側とを拘束する型に該星形多角体を入れて、該星形多角体の軸方向の一方から該記星形多角体を圧縮し、前記星形多角体の内周側と外周側の凹凸を取り去り円形に形成する成型工程と、を少なくとも有している、金属製多孔体の製造方法。
【請求項２】
前記準備工程では、金属素線を編み込んで筒状の金網を形成し、該金網から内周部と外周部とを有する筒状の中間体を形成し、
前記成形工程で用いられる前記型は、前記星形多角体の内周側を拘束する芯材と前記星形多角体の外周側を拘束する外周壁とで構成され、
前記型は、その軸方向の長さが異なる少なくとも２形態に変化可能に構成され、
前記成型工程は、軸方向の長さが長い形態の前記型で前記星形多角体を前記軸方向の一方から圧縮する第１プレス工程と、該第１プレス工程の後に、軸方向の長さが短い形態の前記型で前記星形多角体を軸方向の一方から、さらに圧縮する第２プレス工程と、を少なくとも有している、請求項１に記載の金属製多孔体の製造方法。
【請求項３】
前記星形多角体形成工程では、周方向に一定の間隔を空けて配置され、径方向に移動する複数の爪を、前記中間体の径方向の外側から前記中間体に押し付けることによって、前記爪が押し付けられた位置に前記凹部を形成すると共に、前記爪同士の間の位置に前記凸部を形成して前記星形多角体を形成する、請求項１又は２に金属製多孔体の製造方法。
【請求項４】
前記星形多角体形成工程では、前記中間体を周方向に移動させながら、前記中間体の外側に配置された第１歯車と、前記中間体の内側に配置された第２歯車とを噛み合わせることによって、前記第１歯車の歯山に対応する、前記中間体の位置に前記凹部を形成すると共に、前記第２歯車の歯山に対応する、前記中間体の位置に前記凸部を形成して前記星形多角体を形成する、請求項１又は２に記載の金属製多孔体の製造方法。
【請求項５】
前記星形多角体形成工程では、複数の前記凸部と複数の前記凹部とを前記中間体の軸方向に対して斜めに傾けて前記星形多角体を形成する、請求項３又は４に記載の金属製多孔体の製造方法。
【請求項６】
前記芯材と前記外周壁とは、本体部と、該本体部から取り外し可能な長さ調整部とからそれぞれ構成され、
前記第１プレス工程では、前記星形多角体を、前記長さ調整部が前記本体部に組み合わされた前記芯材と前記外周壁とからなる前記型を用いて圧縮し、
前記第２プレス工程では、前記星形多角体を、前記長さ調整部が前記本体部から取り外された前記芯材と前記外周壁とからなる前記型を用いて圧縮する、請求項２に記載の金属製多孔体の製造方法。
【請求項７】
前記準備工程は、金属素線を編み込むことによって軸方向に連なる筒状の金網連続体を形成する金網連続体形成工程と、
前記金網連続体を、前記軸方向に一定の長さを有する複数の筒状金網体に分ける分割工程と、
前記筒状金網体の側壁部を軸方向に折り返して、前記中間体を形成する中間体形成工程と、を含む、請求項１に記載の金属多孔体の製造方法。
【請求項８】
前記星形多角体形成工程によって形成された前記星形多角体を径方向の外側から内側に向けて押し付けることによって前記星形多角体を中心側に圧縮して圧縮星形多角体を形成する星形多角体圧縮工程を有し、
前記成型工程では、前記圧縮星形多角体が前記型に入れられる、請求項１〜７のいずれか１項に記載の金属製多孔体の製造方法。
【請求項９】
径方向の外側に向けて突出する複数の凸部と径方向の内側に向けて窪んだ複数の凹部とが周方向の交互に設けられてなる星形多角体が内周面と外周面とを有し、該星形多孔体は金属製の素線が編み込まれてなる円環状の金網から形成され、
前記星形多角体の内周側と外周側とが拘束され、該星形多角体がその軸方向に圧縮されることにより円筒構造に形成されている、金属製多孔体。
【請求項１０】
前記円環状の金網は、半径方向に重なる複数の金網の層を備えている、請求項９に記載の金属製多孔体。
【国際調査報告】
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