(57)【要約】  ランダムな方向に向いたファイバーで構成されたファイバーウェブを芯材に送り出して巻き付ける巻き付け工程と、ファイバーウェブを構成するファイバー同士をその接点で相互に焼結する焼結工程と、芯材に巻き付けられたファイバーウェブを所定の寸法に成形する成形工程と、を備え、巻き付け工程は、芯材に巻き付けられたファイバーウェブを外側から芯材に向けて１００Ｎ以上２０００Ｎ以下の範囲内の力で押圧しながらファイバーウェブを巻き付ける製造方法によって、ファイバー焼結体の空隙の分布を均一にして、ファイバー焼結体の圧力損失を均等にすると共に熱伝導率を向上させるファイバー焼結体及びファイバー焼結体のアッセンブリーの製造方法を提供する。なお、ファイバーウェブに代えてファイバーロープを用いてもよい。
2014112587.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ランダムな方向に向いた複数のファイバーによって構成されたファイバーウェブ又はファイバーロープを供給源から芯材に送り出し、該芯材に渦巻き状に巻き付ける巻き付け工程と、  前記芯材に巻かれた前記ファイバーウェブ又は前記ファイバーロープを構成するファイバー同士をその接点で相互に焼結する焼結工程と、  前記ファイバーウェブ又は前記ファイバーロープを所定の寸法に成形する成形工程と、を備え、  前記巻き付け工程は、前記芯材に巻かれた前記ファイバーウェブ又は前記ファイバーロープを外側から前記芯材に向けてローラ装置で１００Ｎ以上２０００Ｎ以下の範囲内の力で押圧しながら前記ファイバーウェブ又は前記ファイバーロープを巻き付けていることを特徴とするファイバー焼結体の製造方法。
【請求項２】
前記芯材の外径が５ｍｍ以上３００ｍｍ以下の範囲内に形成され、  前記ファイバーがステンレス鋼であり、  前記巻き付け工程は、前記芯材の円周方向の３箇所に設けられた前記ローラ装置で２５０Ｎ以上４５０Ｎ以下の範囲内の力で前記芯材に巻き付けられた前記ファイバーウェブ又は前記ファイバーロープを押圧している、請求項１に記載のファイバー焼結体の製造方法。
【請求項３】
前記巻き付け工程は、複数の前記供給源から前記ファイバーウェブ又は前記ファイバーロープを前記芯材に送り出し、異なる前記供給源から送り出された前記ファイバーウェブ又は前記ファイバーロープが交互に重ね合わされるように、前記芯材の外周面に巻き付けている、請求項１又は２に記載のファイバー焼結体の製造方法。
【請求項４】
前記巻き付け工程は、熱伝導性を向上させる材料、焼結性を向上させる材料及び濾過精度を向上させる材料の中から選択された１又は２以上の材料を、前記芯材の外周面に既に巻かれた前記ファイバーウェブ又は前記ファイバーロープと、前記芯材の外周面に向けて送り込まれている前記ファイバーウェブ又は前記ファイバーロープとの間に供給している、請求項１〜３のいずれか１項に記載のファイバー焼結体の製造方法。
【請求項５】
前記成形工程は、少なくとも前記芯材の外周面に巻き付けられた前記ファイバーウェブ又は前記ファイバーロープにローラを押しつけて成形するロールフォーミング工程を備えている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のファイバー焼結体の製造方法。
【請求項６】
前記成型工程は、前記芯材の外周面に巻き付けられた前記ファイバーウェブ又は前記ファイバーロープにローラを押しつけて成形するロールフォーミング工程と、前記ファイバーウェブ又は前記ファイバーロープを所定の型でプレスするプレスフォーミング工程とを備えている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のファイバー焼結体の製造方法。
【請求項７】
前記芯材に巻き付けられた前記ファイバーウェブの外周面に表面仕上げ用の仕上げファイバーウェブを巻き足すか、又は前記芯材に巻き付けられた前記ファイバーロープの外周面に仕上げファイバーロープを巻き足す巻き足し工程と、  前記仕上げファイバーウェブと前記ファイバーウェブとを焼結するか、又は前記仕上げファイバーロープと前記ファイバーロープとを焼結する第２焼結工程と、  前記仕上げファイバーウェブが巻き足された後のファイバーウェブ、又は前記仕上げファイバーロープが巻き足された後のファイバーロープを所定寸法に成形する仕上げ成形工程と、を備えている、請求項１〜６のいずれか１項に記載のファイバー焼結体の製造方法。
【請求項８】
前記仕上げ成形工程は、前記仕上げファイバーウェブが巻き足された後のファイバーウェブ又は前記仕上げファイバーロープが巻き足された後のファイバーロープにローラを押しつけて成形する第２ロールフォーミング工程を備えている、請求項７に記載のファイバー焼結体の製造方法。
【請求項９】
前記仕上げ成形工程は、前記仕上げファイバーウェブが巻き足された後のファイバーウェブ又は前記仕上げファイバーロープが巻き足された後のファイバーロープにローラを押しつけて成形する第２ロールフォーミング工程と、前記仕上げファイバーウェブが巻き足された前記ファイバーウェブ又は前記仕上げファイバーロープが巻き足された前記ファイバーロープを所定の型でプレスする第２プレスフォーミング工程とを備えている、請求項７に記載のファイバー焼結体の製造方法。
【請求項１０】
ランダムな方向に向いた複数のファイバーによって構成されたファイバーウェブ又はファイバーロープを供給源から筒体に送り出し、該筒体の外周面に渦巻き状に巻き付ける巻き付け工程と、  前記ファイバーウェブ又は前記ファイバーロープを構成するファイバー同士をその接点で相互に焼結すると共に、前記ファイバーウェブ又は前記ファイバーロープと前記筒体とを焼結する焼結工程と、  前記筒体の外周面に巻き付けられた前記ファイバーウェブ又は前記ファイバーロープを所定の寸法に成形する成形工程と、を備え、  前記巻き付け工程は、前記筒体の外周面に巻き付けられた前記ファイバーウェブ又は前記ファイバーロープを外側から前記筒体の外周面に向けてローラ装置で１００Ｎ以上２０００Ｎ以下の範囲内の力で押圧しながら前記ファイバーウェブ又は前記ファイバーロープを巻き付けていることを特徴とするファイバー焼結体のアッセンブリーの製造方法。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、ファイバー焼結体の製造方法及びファイバーアッセンブリーのアッセンブリーの製造方法に関し、さらに詳しくは、ランダムな方向に向いた多数のファイバーによって構成されたファイバー焼結体の製造方法、及びそのファイバー焼結体と筒体とを一体化したファイバー焼結体のアッセンブリーの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  ファイバー焼結体は、主にフィルターとして用いられている。フィルターとして用いられるファイバー焼結体は、その用途や仕様に応じて種々の形状に形成される。なお、フィルター以外の例としては、スターリングエンジン等の外燃機関の再生器に用いられている。【０００３】  特許文献１には、再生器に用いられた円環状のファイバー焼結体が記載されている。このファイバー焼結体は、芯材の外周面に、ステンレス鋼のファイバーで構成された帯状のウェブを渦巻き状に巻き、その帯状のウェブの上にネットを巻き付けて、そのネットを巻き付けた状態でウェブを焼結することによって形成されている。【０００４】  特許文献２には、多孔質構造であって、３００℃以上の高温環境の下で用いられる円環状のファイバー焼結体が記載されている。このファイバー焼結体は、ステンレス鋼の繊維がランダムに分布されて構成されている。このファイバー焼結体は、例えば、成形型に所定量のステンレス鋼の繊維を充填し、必要に応じて充填した繊維の表面を押圧しながら焼結することによって、ステンレス鋼の繊維同士を接合する製造方法によって形成されている。【０００５】  また、スターリングエンジン等に使用される再生器としては、ファイバー焼結体の他に金網で形成したものが知られている。特許文献３には、金網で形成された再生器の１つの例が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１０／１０８７７８号
【特許文献２】特開２０１０−２３６０７８号公報
【特許文献３】特開２００９−２５７２５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  特許文献１に記載されたファイバー焼結体は、芯材に巻かれた帯状のウェブにネットを巻き付けただけの状態でウェブを焼結することによって製造されているので、ファイバー焼結体に存在する空隙が均一に分布されているとは限らない。【０００８】  特許文献２に記載されたファイバー焼結体は、成形型に充填されたステンレス鋼の繊維を必要に応じて押圧することによって製造されているので、押圧する力を調整することによって、ファイバー焼結体を所望の空隙率に形成することができる。しかしながら、ファイバー焼結体は、押圧する力を調整した場合でも、ファイバー焼結体に存在する空隙が、均一に分布されているとは限らない。【０００９】  ファイバー焼結体に存在する空隙の分布が不均一である場合、ファイバー焼結体をフィルターとして用いたとき、ファイバー焼結体を通過する流体（液体、気体）は、ファイバー焼結体を円滑に通過しない。その結果、ファイバー焼結体の圧力損失は大きくなる。また、ファイバー焼結体に存在する空隙の分布が不均一である場合、ファイバー焼結体を再生器として用いたとき、ファイバー焼結体の熱伝導率は低い。そのため、当該再生器は、熱交換率が低くなる。【００１０】  一方、特許文献３に記載された金網の再生器は、金網を円環状に形成するときに、周方向に密度を均一にすることが困難であるため、再生器を通過する流体の圧力損失及び再生器の熱交換率が周方向に均一にならないおそれがある。その結果、金網の再生器は、圧力損失が大きくなるとともに、熱交換率が低くなる。【００１１】  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、ファイバー焼結体の空隙の分布を均一にすることによって、ファイバー焼結体の圧力損失が大きくなることを防止すると共にファイバー焼結体の熱伝導率を高くすることができるファイバー焼結体の製造方法及びファイバー焼結体のアッセンブリー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】
【００１２】  上記課題を解決するための本発明に係るファイバー焼結体の製造方法は、ランダムな方向に向いた複数のファイバーによって構成されたファイバーウェブ又はファイバーロープを供給源から芯材に送り出し、該芯材に渦巻き状に巻き付ける巻き付け工程と、前記芯材に巻かれた前記ファイバーウェブ又は前記ファイバーロープを構成するファイバー同士をその接点で相互に焼結する焼結工程と、前記ファイバーウェブ又は前記ファイバーロープを所定の寸法に成形する成形工程と、を備え、前記巻き付け工程は、前記芯材に巻かれた前記ファイバーウェブ又は前記ファイバーロープを外側から前記芯材に向けてローラ装置で１００Ｎ以上２０００Ｎ以下の範囲内の力で押圧しながら、前記ファイバーウェブ又は前記ファイバーロープを前記芯材に巻き付けていることを特徴とする。【００１３】  なお、前記成形工程は、前記芯材に巻き付けられた前記ファイバーウェブ又は前記ファイバーロープにローラを押しつけて成形するロールフォーミング工程を備えるようにするとよい。また、必要に応じて、前記ファイバーウェブ又は前記ファイバーロープを所定の型でプレスするプレスフォーミング工程を備えるようにするとよい。【００１４】  この発明によれば、巻き付け工程が、芯材に巻き付けられたファイバーウェブ又はファイバーロープを外側から筒体の外周面に向けてローラ装置で１００Ｎ以上２０００Ｎ以下の範囲内の力で押圧しながら、ファイバーウェブ又はファイバーロープを芯材に巻き付けているので、あらかじめ設定された寸法になるようにファイバーウェブ又はファイバーロープを芯材に巻き付けることができる。また、焼結工程がファイバー同士を相互に焼結するので、芯材に巻かれたファイバーウェブ又はファイバーロープをあらかじめ設定された寸法に維持することができる。また、焼結されたファイバーウェブ又はファイバーロープを所定の寸法に成形する成形工程を備えているので、完成されたファイバー焼結体の外形寸法を正確に仕上げると共に、ファイバー焼結体の内部に形成される空隙を、円周方向の全体にわたって均一分布させることができる。【００１５】  なお、本発明に係るファイバー焼結体の製造方法において、前記芯材の外径が５ｍｍ以上３００ｍｍ以下の範囲内に形成され、前記ファイバーがステンレス鋼である場合、前記巻き付け工程は、前記芯材の円周方向の３箇所に設けられた前記ローラ装置を用いて、２５０Ｎ以上４５０Ｎ以下範囲内の力で前記芯材に巻き付けられた前記ファイバーウェブ又は前記ファイバーロープを押圧するとよい。【００１６】  本発明に係るファイバー焼結体の製造方法において、前記巻き付け工程は、前記ファイバーウェブ又は前記ファイバーロープを複数の前記供給源から前記芯材に送り出し、異なる前記供給源から送り出された前記ファイバーウェブ又は前記ファイバーロープが交互に重なるように、前記芯材の外周面に巻き付けていることを特徴とする。【００１７】  この発明によれば、異なる供給源から送り出されたファイバーウェブ又はファイバーロープが順番に重なるようにファイバーウェブ又はファイバーロープを芯材に巻き付けているので、各供給源から供給されるファイバーウェブ又はファイバーロープを異なる材質のファイバーで形成されたものを用いたり、空隙率が異なるものを用いたりしてファイバー焼結体を形成することができる。【００１８】  本発明に係るファイバー焼結体の製造方法において、前記巻き付け工程は、熱伝導性を向上させる材料、焼結性を向上させる材料及び濾過精度を向上させる材料の中から選択された１又は２以上の材料を、前記芯材の外周面に既に巻かれた前記ファイバーウェブ又は前記ファイバーロープと、前記芯材の外周面に向けて送り込まれている前記ファイバーウェブ又は前記ファイバーロープとの間に供給していることを特徴とする。【００１９】  この発明によれば、ファイバーの熱伝導性を向上させる材料及び／又は焼結性を向上させる材料を、芯材に既に巻かれたファイバーウェブ又はファイバーロープと、芯材に向けて送り込まれているファイバーウェブ又はファイバーロープとの間に供給しているので、芯材に巻かれたファイバーウェブ又はファイバーロープの層同士の熱伝導性や焼結性を向上させることができる。また、濾過精度を向上させる材料を、芯材に既に巻かれたファイバーウェブ又はファイバーロープと、芯材に向けて送り込まれているファイバーウェブ又はファイバーロープとの間に供給しているので、完成されたファイバー焼結体のアッセンブリーの濾過精度を向上させることができる。【００２０】  本発明に係るファイバー焼結体の製造方法において、前記芯材に巻き付けられた前記ファイバーウェブの外周面に表面仕上げ用の仕上げファイバーウェブを巻き足すか、又は前記芯材に巻き付けられた前記ファイバーロープの外周面に仕上げファイバーロープを巻き足す巻き足し工程と、前記仕上げファイバーウェブと前記ファイバーウェブとを焼結するか、又は前記仕上げファイバーロープと前記ファイバーロープとを焼結する第２焼結工程と、前記仕上げファイバーウェブが巻き足された後のファイバーウェブ、又は前記仕上げファイバーロープが巻き足された後のファイバーロープを、所定寸法に成形する仕上げ成形工程と、を備えていることを特徴とする。なお、前記仕上げ成形工程が、前記仕上げファイバーウェブが巻き足された後のファイバーウェブ又は前記仕上げファイバーロープが巻き足された後のファイバーロープにローラを押しつけて成形する第２ロールフォーミング工程により構成するとよい。また、必要に応じ、前記仕上げファイバーウェブが巻き足された前記ファイバーウェブ又は前記仕上げファイバーロープが巻き足された前記ファイバーロープを所定の型でプレスする第２プレスフォーミング工程を備えるようにするとよい。【００２１】  この発明によれば、巻き足し工程を備えているので、ファイバー焼結体の密度をより均一化させることができるとともに、外形寸法をより正確に仕上げることができる。また、合計２回の焼結が行われるので、ファイバー焼結体の表面を硬くすることができる。そのため、容易に変形することのないファイバー焼結体を得ることができる。また、仕上げ成形工程を備えているので、外形寸法をより正確に仕上げること及び、空隙をより均一に分布させることができる。【００２２】  上記課題を解決するための本発明に係るファイバー焼結体のアッセンブリーの製造方法は、ランダムな方向��向いた複数のファイバーによって構成されたファイバーウェブ又はファイバーロープを供給源から筒体に送り出し、該筒体の外周面に渦巻き状に巻き付ける巻き付け工程と、前記ファイバーウェブ又は前記ファイバーロープを構成するファイバー同士をその接点で相互に焼結すると共に、前記ファイバーウェブ又は前記ファイバーロープと前記筒体とを焼結する焼結工程と、前記筒体の外周面に巻き付けられた前記ファイバーウェブ又は前記ファイバーロープを所定の寸法に成形する成形工程と、を備え、前記巻き付け工程は、前記筒体の外周面に巻き付けられた前記ファイバーウェブ又は前記ファイバーロープを、外側から前記筒体の外周面に向けてローラ装置で１００Ｎ以上２０００Ｎ以下の範囲内の力で押圧しながら前記筒体の外周面に巻き付けていることを特徴とする。【００２３】  この発明によれば、巻き付け工程が、筒体の外周面に巻き付けられたファイバーウェブ又はファイバーロープを外側から筒体の外周面に向けてローラ装置で１００Ｎ以上２０００Ｎ以下の範囲内の力で押圧しながらファイバーウェブ又はファイバーロープを筒体の外周面に巻き付けているので、あらかじめ設定された寸法になるようにファイバーウェブ又はファイバーロープを筒体に巻き付けることができる。また、焼結工程がファイバーとファイバーとをその接点で相互に焼結するので、筒体に巻かれたファイバーウェブ又はファイバーロープをあらかじめ設定された寸法に維持することができる。また、焼結工程が、ファイバーウェブ又はファイバーロープと筒体とを焼結するので、筒体に巻かれたファイバーウェブ又はファイバーロープが筒体に対して位置ずれすることを防止することができる。また、筒体の外周面に巻き付けられたファイバーウェブ又はファイバーロープを所定の寸法に成形する成形工程を備えているので、完成されたファイバー焼結体の外形寸法を正確に仕上げると共に、ファイバー焼結体の内部に形成される空隙を、円周方向の全体にわたって均一分布させることができる。
【発明の効果】
【００２４】  本発明に係るファイバー焼結体の製造方法及びファイバー焼結体のアッセンブリーの製造方法によれば、ファイバー焼結体の空隙の分布を均一にすることができる。そのため、ファイバー焼結体の圧力損失を低くすることができると共にファイバー焼結体の熱伝導率を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明のファイバー焼結体の製造方法によって形成されたファイバー焼結体を示す斜視図である。
【図２】本発明のファイバー焼結体のアッセンブリーの製造方法によって形成されたファイバー焼結体のアッセンブリーを示す斜視図である。
【図３】図２に示すファイバー焼結体のアッセンブリーの縦断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るファイバー焼結体の製造方法及びファイバー焼結体のアッセンブリーの製造方法の工程を示す工程図である。
【図５】巻き付け工程の概要を示す説明図である。
【図６】複数の供給源からファイバーウェブを芯材又は筒体に供給する巻き付け工程の概要を示す説明図である。
【図７】ロールフォーミングの概要を示す説明図である。
【図８】プレスフォーミングの概要を示す説明図である。
【図９】図５に示す製造方向の工程にファイバー焼結体の性能を向上させる工程を加えたファイバー焼結体の製造方法及びファイバー焼結体のアッセンブリーの製造方法の工程を示す工程図である。
【図１０】圧力損失を測定する装置の概要を説明するための説明図である。
【図１１】ファイバー焼結体の圧力損失を測定するために、ファイバー焼結体のアッセンブリーをファイバー焼結体の位置で軸方向に４つに切断して形成した測定部位を示す説明図である。
【図１２】ファイバー焼結体の圧力損失を測定するために、ファイバー焼結体を円周方向に４つの部位に仮想的に区分けした測定部位を示す説明図である。
【図１３】ファイバー焼結体を軸方向に切断して形成した各測定部位に１０００Ｌ／分の窒素ガスを流したときの圧力の低下を測定した結果を示すグラフである。
【図１４】ファイバー焼結体を円周方向に仮想的に４つの部位に区分けした各測定部位に９００Ｌ／分の窒素ガスを流したときの圧力の低下を測定した結果を示すグラフである。
【図１５】ファイバー焼結体の熱伝達効率を試験するための装置の概要を説明するための説明図である。
【図１６】熱伝達効率を評価するために算出した温度効率をプロットしたグラフである。
【図１７】圧力損失の測定結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】  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。
【００２７】  ［ファイバー焼結体］  まず、本発明に係るファイバー焼結体の製造方法によって製造されるファイバー焼結体について、図１を参照して説明する。
【００２８】  ファイバー焼結体２０は、図１に示すように、円環状に形成されており、内周面２１、外周面２２及び側面２３，２４を備えている。このファイバー焼結体２０を構成している複数のファイバーは、ランダムな方向を向いて分布し、相互に絡み合っている。なお、「ランダムな方向を向いて」とは、ファイバー焼結体２０を構成しているファイバーが、ファイバー焼結体２０の軸方向、幅方向及び円周方向等の特定の方向には向いておらず、３次元的に無秩序な方向に向いていることを意味している。
【００２９】  ファイバー焼結体２０を構成しているファイバーは、例えば、ステンレス鋼等の金属材料によって形成されている。ステンレス鋼としては、オーステナイト系ステンレス鋼、例えば、ＪＩＳ（Ｊａｐａｎｅｓｅ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ）規格のＳＵＳ３１６ＬやＳＵＳ３１０Ｓ等を挙げることができる。また、ファイバーは、クロムとアルミニウムを含有するフェライト系の鋼（例えばフェクラロイ（フェクラロイ（Ｆｅｃｒａｌｌｏｙ）は登録商標である））等の金属材料によって形成することもできる。こうしたファイバー材料で構成されたファイバー焼結体２０は、耐熱性、耐薬品性及び耐食性に優れている。
【００３０】  ファイバー焼結体２０を構成しているファイバーの平均長さは、２５ｍｍ以上、５０ｍｍ以下の範囲内である。ファイバーの線径は、４μｍ以上、４５μｍ以下の範囲内である。ファイバー焼結体２０をファイバーウェブで形成する場合、ファイバーウェブの単位面積当たりの重さは、１５０ｇ／ｍ２以上、３００ｇ／ｍ２以下の範囲内である。また、ファイバー焼結体２０の空隙率は、４０％以上、９９％以下の範囲内である。
【００３１】  以上に説明したファイバー焼結体２０は、焼結された後に少なくともロールフォーミング工程を有する成形工程によって成形される。その結果、ファイバー焼結体２０の内径及び外径は、必要に応じた寸法に形成される。
【００３２】  具体的に、焼結した後に成形されたファイバー焼結体２０は、設計どおりの正確な所定寸法に形成される。そのため、ファイバー焼結体２０は、ファイバー焼結体２０がケース等に収容されたとき、ファイバー焼結体２０の外周面２２とケース等との間を密接させることができる。また、ファイバー焼結体２０は、ファイバー焼結体２０の内部の空隙を均一に分布されている。空隙の分布が均一化されたファイバー焼結体２０は、流体（液体、気体）をファイバー焼結体２０の内部領域で均等に通過させることができるので、ファイバー焼結体２０は、熱伝導を高くすることができる。また、ファイバー焼結体２０は、ファイバー焼結体２０を通過する流体の圧力損失を低くすることができる。
【００３３】  ［ファイバー焼結体のアッセンブリー］  次に、図２及び図３を参照して、本発明に係るファイバー焼結体のアッセンブリーの製造方法によって製造されるファイバー焼結体のアッセンブリー１について説明する。ファイバー焼結体２０のアッセンブリー１は、筒体１０と、筒体１０の外周面１０ａに取り付けられたファイバー焼結体２０とを備えている。この筒体１０とファイバー焼結体２０とは、ファイバー焼結体２０の内周面２１が筒体１０の外周面に焼結され、ファイバー焼結体２０と筒体１０とが一体化されている。
【００３４】  〈筒体〉  筒体１０は、図２及び図３に示すように、円筒状に形成されている。この筒体１０は、厚さの薄い金属板によって、内部が中空状に形成されている。この筒体１０は、オーステナイト系ステンレス鋼、例えば、ＪＩＳ（Ｊａｐａｎｅｓｅ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ）規格のＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４Ｌ等によって形成されている。
【００３５】  〈ファイバー焼結体〉  ファイバー焼結体２０は、図１に示したファイバー焼結体２０と同じ材質のファイバーによって形成されており、同じ構成を有している。そのため、同じ構成に形成されているので、図２及び図３に同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３６】  ファイバー焼結体２０は、円環状に形成されており、内周面２１、外周面２２及び側面２３，２４を備えている。このファイバー焼結体２０を構成している複数のファイバーは、ランダムな方向を向いて分布し、相互に絡み合っている。ファイバー焼結体２０の内周面２１は、筒体１０の外周面１０ａと同じ直径寸法に形成されている。一方、ファイバー焼結体２０の外周面２２は、必要に応じた寸法に形成されている。例えば、ファイバー焼結体２０が収納されるケース等の周壁面と同じ直径寸法に形成されている。
【００３７】  以上、ファイバー焼結体２０が、ステンレス鋼のファイバーのみによって構成されている場合を例に説明した。しかしながら、ファイバー焼結体２０は、必要に応じて、ファイバーの結合体２０の熱伝導性を向上させる材料（マテリアル、以下同じ。）、ファイバーとファイバーとの焼結性を向上させる材料（マテリアル、以下同じ。）及び濾過精度を向上させる材料（マテリアル、以下同じ。）を別途に含有させてもよい。この場合、熱伝導性を向上させる材料、焼結性を向上させる材料及び濾過精度を向上させる材料は、それぞれ単独でファイバー焼結体２０に含有させたり、適宜に組み合わせてファイバー焼結体２０に含有させたりすることができる。
【００３８】  熱伝導性を向上させる材料と接合性を向上させる材料としては、繊維又は粉体からなるものが使用され、濾過精度を向上させる材料としては、繊維が使用される。なお、熱伝導性を向上させる材料は、銅を一例として挙げることができる。接合性を向上させる材料は、ろう材を一例として挙げることができる。濾過精度を向上させる材料は、例えば、ＪＩＳ（Ｊａｐａｎｅｓｅ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ）規格のＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ３１０Ｓ、クロムとアルミニウムを含有するフェライト系の鋼（例えばフェクラロイ（フェクラロイ（Ｆｅｃｒａｌｌｏｙ）は登録商標である））等の金属材料を挙げることができる。
【００３９】  ［ファイバー焼結体の製造方法］  次に、本発明のファイバー焼結体２０の製造方法について説明する。
【００４０】  ［基本工程］  本発明のファイバー焼結体の製造方法は、図４に示すように、ランダムな方向に向いた複数のファイバーによって構成されたファイバーウェブ５０又はファイバーロープを供給源から芯材５に送り出し、この芯材５に渦巻き状に巻き付ける巻き付け工程と、芯材５に巻かれたファイバーウェブ５０又はファイバーロープのファイバー同士をその接点で相互に焼結する焼結工程と、ファイバーウェブ５０又はファイバーロープを所定の寸法に成形する成形工程と、を備えている。巻き付け工程は、芯材５に巻かれたファイバーウェブ５０又はファイバーロープを外側から芯材５に向けてローラ装置を用いて、１００Ｎ以上２０００Ｎ以下の範囲内の力で押圧しながら、ファイバーウェブ５０又はファイバーロープを巻き付けている。
【００４１】  本発明のファイバー焼結体の製造方法によれば、ファイバー焼結体の空隙の分布を均一にすることができる。そのため、ファイバー焼結体の圧力損失を低くすると共にファイバー焼結体の熱伝導率を高くすることができるという特有の効果を奏することができる。
【００４２】  なお、本発明に係るファイバー焼結体のアッセンブリー１の製造方法は、芯材５にファイバーウェブ５０を巻き付ける形態及びファイバーロープを巻き付ける形態のいずれの形態も含むが、以下では、芯材５の外周面にファイバーウェブ５０を巻き付ける形態を例にして説明する。
【００４３】  〈巻き付け工程〉  巻き付け工程は、図５に示すように、図示しない装置にセットされた芯材５に帯状のファイバーウェブ５０を送り出し、ファイバーウェブ５０を円筒状の芯材５に巻き付ける工程である。芯材５に向けて送り出されるファイバーウェブ５０は、金属のファイバーによって形成された帯状の部材である。このファイバーウェブ５０は、例えば、円筒状に巻かれた状態で供給源にセットされている。供給源から芯材５に向けてファイバーウェブ５０を送り出すとき、不必要な張力がファイバーウェブ５０にかからないように、ファイバーウェブ５０の送り出しの速度等が調整されている。
【００４４】  使用されるファイバーウェブ５０は、例えば、ステンレス鋼等の金属材料によって形成されたファイバーによって形成されている。ステンレス鋼としては、オーステナイト系ステンレス鋼、例えば、ＪＩＳ（Ｊａｐａｎｅｓｅ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ）規格のＳＵＳ３１６ＬやＳＵＳ３１０Ｓ等を挙げることができる。また、ファイバーは、クロムとアルミニウムを含有するフェライト系の鋼（例えばフェクラロイ（フェクラロイ（Ｆｅｃｒａｌｌｏｙ）は登録商標である））等の金属材料によって形成することもできる。また、ファイバーウェブ５０を構成しているファイバーの平均長さは、２５ｍｍ以上、５０ｍｍ以下の範囲内である。ファイバーの線径は、４μｍ以上、４５μｍ以下の範囲内である。ファイバーウェブ５０を構成しているファイバーは、ランダムな方向に向いている。
【００４５】  送り出されたファイバーウェブ５０が芯材５に巻き付けられるとき、ファイバーウェブ５０は、外側から芯材５に向けて１００Ｎ以上、２０００Ｎ以下の範囲内の力で押圧されながら、巻き付けられる。ファイバーウェブ５０の押圧は、図５に示すように、セットされた芯材５の半径方向の外側に配置されたローラ装置１００によって行われる。
【００４６】  ローラ装置１００でファイバーウェブ５０を芯材５に向けて押圧する場合、押圧する力は、芯材５の外径、ファイバーウェブ５０の材質、その厚さ及びその密度、並びに完成されるファイバー焼結体２０の寸法及びその空隙率等によって適宜に設定される。例えば、芯材５の外径が５ｍｍ以上、３００ｍｍ以下の範囲内であり、ファイバーウェブ５０を構成しているファイバーがステンレス鋼であり、芯材５の円周方向の３箇所にローラ装置１００を配置した場合、２５０Ｎ以上、４５０Ｎ以下の範囲内の力で芯材５の外周面に巻き付けられたファイバーウェブ５０を押圧するとよい。ただし、ローラ装置１００は、芯材５の円周方向の３箇所に配置することには限定されない。ローラ装置１００は、芯材５の円周方向の１箇所にのみ設けたり、２箇所に設けたりすることもできる。また、４箇所以上に設けることもできる。なお、ファイバーウェブ５０を芯材５に押圧する力は、設けられたローラ装置１００の数に応じて適宜に設定するとよい。
【００４７】  巻き付け工程は、ファイバーの熱伝導性を向上させる材料、ファイバー同士の焼結性を向上させる材料及び完成されたファイバー焼結体２０の濾過性能を向上させる材料を芯材５に既に巻かれたファイバーウェブ５０と、芯材５に向けて送り込まれているファイバーウェブ５０との間に供給するように構成してもよい。ファイバーの熱伝導性を向上させる材料、ファイバー同士の焼結性を向上させる材料及び完成されたファイバー焼結体２０の濾過性能を向上させる材料は、単独で供給してもよいし、適宜に組み合わせて供給してもよい。
【００４８】  熱伝導性を向上させる材料と焼結性を向上させる材料とは、繊維又は粉体である。熱伝導性を向上させる材料としては、例えば、銅を挙げることができる。焼結性を向上させる材料としては、例えば、ろう材を挙げることができる。また、ファイバー焼結体２０の濾過性能を向上させる材料は繊維である。濾過性能を向上させる材料としては、例えば、ＪＩＳ（Ｊａｐａｎｅｓｅ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ）規格のＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ３１０Ｓ、クロムとアルミニウムを含有するフェライト系の鋼（例えばフェクラロイ（フェクラロイ（Ｆｅｃｒａｌｌｏｙ）は登録商標である））等の金属材料を挙げることができる。
【００４９】  巻き付け工程は、図６に示すように、複数の供給源からファイバーウェブ５０ａ，５０ｂを同時に芯材５に送り出すように構成してもよい。この場合、各供給源から送り出されたファイバーウェブ５０ａ，５０ｂは、芯材５の半径方向に順番に積層され、各ファイバーウェブ５０ａ，５０ｂの積層状態が半径方向に繰り返されるようにして芯材５に巻き付けられる。すなわち、ファイバーウェブ５０ａとファイバーウェブ５０ｂとは、半径方向に交互に配置されるようにして芯材５に巻き付けられる。なお、各供給源から送り出されるファイバーウェブは、材質、空隙率及び寸法が相互に同じであってもよいし、相互に異なっていてもよい。
【００５０】  なお、複数の供給源からファイバーウェブを芯材５に送り出す場合、２箇所からファイバーウェブを送り出す態様には限定されない。巻き付け工程は、３箇所以上の供給源からファイバーウェブを芯材５に送り出すようにしてもよい。３箇所以上の供給源からファイバーウェブを芯材５に送り出す場合、各供給源から送り出されたファイバーウェブは、芯材５の半径方向に順番に積層され、各ファイバーウェブの積層状態が半径方向に繰り返されるようにして芯材５の外周面に巻き付けられる。
【００５１】  以上に説明した巻き付け工程によってファイバーウェブ５０を芯材５に巻き付けた後、芯材５に巻き付けられたファイバーウェブ５０及び芯材５は、焼結工程に送られる。
【００５２】  〈焼結工程〉  焼結工程は、芯材５に巻き付けられたファイバーウェブ５０を芯材５と共に焼結炉に入れて焼結する工程である。焼結は、１１５０℃〜１２５０℃の範囲の温度で６０分から１８０分程度行われる。ファイバーウェブ５０を構成しているファイバー同士は、この工程により焼結される。ファイバー同士が焼結されることにより、ファイバーウェブ５０は形状の保持力が備えられる。焼結工程が終了した後に、芯材５に巻き付けられた円環状のファイバーウェブ５０は、芯材５から取り外される。なお、芯材５とファイバーウェブ５０とが焼結されることを防止するために、芯材５は、熱膨張が小さい材料で形成された部材を用いるとよい。熱膨張が小さい材料としては、例えば、鉄やステンレス鋼等を挙げることができる。ステンレス鋼としては、例えば、ＪＩＳ（Ｊａｐａｎｅｓｅ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ）規格のＳＵＳ３１０Ｓ等を挙げることができる。また、芯材５とファイバーウェブ５０とが焼結されることを防止するために、芯材５の外周面に離型剤を塗布しておいてもよい。離型剤としては、例えば、酸化アルミニウムや酸化マグネシウム等を挙げることができる。
【００５３】  〈成形工程〉  成形工程は、円環状のファイバーウェブ５０の外形を整えてファイバー焼結体２０を完成させる工程である。この成形工程は、ロールフォーミング工程を備えている。
【００５４】  ロールフォーミング工程は、芯材５から取り外された円環状のファイバーウェブ５０の外周面及び両側面にローラを押しつけてファイバーウェブ５０の外形を整えると共に、ファイバーウェブ５０の空隙の分布を均一にしてファイバー焼結体２０を完成させる工程である。ロールフォーミング工程は、例えば、図７に示すようにして行う。
【００５５】  ロールフォーミング工程を行う装置は、円環状のファイバーウェブ５０がはめ込まれる中心軸６０と、３種類のローラ６１，６２，６３とを備えている。ローラ６１は、ファイバーウェブ５０の外側に配置されており、円環状のファイバーウェブ５０の外周面を成形している。このローラ６１は、ファイバーウェブ５０の幅（ファイバーウェブ５０の軸方向の寸法）よりもやや長く形成されている。ローラ６１は、その外周面を、中心軸６０にはめ込まれたファイバーウェブ５０の外周面の全体に押し当ててファイバーウェブ５０の外周面を成形している。ローラ６２は、ファイバーウェブ５０の幅方向（ファイバーウェブ５０の軸方向）の両側に配置されている。このローラ６２は、その外周面をファイバーウェブ５０の側面に押し当てて、ファイバーウェブ５０の側面を成形している。
【００５６】  ローラ６３は、ファイバーウェブ５０が巻き付けられた中心軸６０の位置ずれを防止している。このローラ６３は、ファイバーウェブ５０の幅方向の両側に配置されており、その外周面を中心軸６０の外周面１０ａに押し当てている。
【００５７】  ロールフォーミング工程は、ファイバーウェブ５０が巻き付けられた中心軸６０を回転させ、ローラ６３を中心軸６０の外周面に押し当てて中心軸６０を支持しながら、ローラ６１をファイバーウェブ５０の外周面に押し当てると共に、ローラ６２の外周面をファイバーウェブ５０の側面に押し当てて行う。
【００５８】  以上、円環状のファイバーウェブ５０を芯材５から取り外し、芯材５０とは別の中心軸６０にはめ込んでロールフォーミング工程を行う場合について説明した。ただし、円環状のファイバーウェブ５０を芯材５から取り外さないで、芯材５に巻かれた状態で円環状のファイバーウェブ５０を、装置にセットしてロールフォーミング工程を行ってもよい。
【００５９】  なお、成型工程は、以上のロールフォーミング工程の他に、必要に応じて、以下に説明するプレスフォーミング工程を設けてもよい。
【００６０】  プレスフォーミング工程は、ファイバーウェブ５０を型に押し込んで成形する工程である。このプレスフォーミング工程は、例えば、図８に示すようにして行う。
【００６１】  プレスフォーミング工程を行う装置は、図８に示すように、内側の型７０にはめこまれたファイバーウェブ５０が挿入される型７１と、ファイバーウェブ５０の側面を押圧するプレス板７２と、プレス板７２に駆動力を伝達するアーム７３とを備えている。また、プレス板７２は、その下面にリング状の押し当て部７４を備えている。この押し当て部７４は、内側の型７０にはめ込まれたファイバーウェブ５０の側面に押し当てる部分である。プレスフォーミング工程は、型７１の内部に内側の型７０にはめ込まれたファイバーウェブ５０をセットし、プレス板７２の押し当て部７４で芯材５に巻き付けられたファイバーウェブ５０の側面を型７１に向けて押圧することによって行う。
【００６２】  以上の工程を経て完成されたファイバー焼結体２０は、設計どおりの寸法に正確に形成される。また、完成されたファイバー焼結体２０の空隙の分布は、ファイバー焼結体２０の内部で均一化される。そのため、ファイバー焼結体２０を通過する流体は、通過する抵抗が均一化される。その結果、流体の圧力損失は低くなる。また、空隙の分布が均一化されているので、流体はファイバー焼結体２０を均等に通過する。そのため、ファイバー焼結体２０は、流体から効率よく熱を奪い又は流体に熱を与える。その結果、ファイバー焼結体２０の熱交換率は高くなる。
【００６３】  以下に説明する性能をより向上させる工程は、ファイバー焼結体２０の外形寸法をさらに正確に形成し且つ、ファイバー焼結体２０の内部に分布する空隙をさらに均一化させる等、ファイバー焼結体２０の性能をより向上させる工程である。この性能をより向上させる工程は、上述した、巻き付け工程、焼結工程及び成形工程を経た後に実施される。なお、以下の各工程もファイバーウェブを巻き付ける形態及びファイバーロープを巻き付ける形態のいずれの形態も含むが、ファイバーウェブ５０を用いてファイバー焼結体２０を形成する形態を例に説明する。
【００６４】  ファイバー焼結体２０の性能をより向上させるための工程は、図９に示すように、ファイバーウェブ５０の外周面に、表面仕上げ用の仕上げファイバーウェブを巻き足す巻き足し工程と、焼結することによって、仕上げファイバーウェブと、芯材５にはめ込まれたファイバーウェブ５０とを接合する第２焼結工程と、仕上げファイバーウェブが巻き足された後のファイバーウェブ５０を所定寸法のファイバー焼結体２０に形成する仕上げ成形工程とを備えている。
【００６５】  巻き足し工程は、ファイバーウェブ５０を芯材５に再びはめ込んだ後、芯材５にはめ込まれたファイバーウェブ５０の外周面に仕上げファイバーウェブを巻き足す工程である。仕上げファイバーウェブは、少量のファイバーウェブである。この巻き足し工程は、芯材５にはめ込まれたファイバーウェブ５０の密度にムラがある場合に、ムラをなくすことができる。また、巻き足し工程は、芯材５にはめ込まれたファイバーウェブ５０だけでは、完成されるファイバー焼結体２０が所定寸法に足りない場合に、仕上げファイバーウェブを巻き足すことによって、ファイバー焼結体２０を所定寸法に形成させることができる。
【００６６】  第２焼結工程は、芯材５にはめ込まれたファイバーウェブ５０と巻き足された仕上げファイバーウェブとを焼結することにより、両者を相互に接合して一体化させる工程である。この第２焼結工程も１１５０℃〜１２５０℃の範囲の温度で６０分から１８０分程度行われる。
【００６７】  仕上げ成形工程は、仕上げファイバーウェブが巻き足されたファイバーウェブ５０の外形を整えてファイバー焼結体２０を完成させる工程である。この仕上げ成形工程は、第２ロールフォーミング工程を備えている。第２ロールフォーミング工程は、例えば、図７を参照して説明した工程と同様にして行う。なお、この仕上げ成形工程は、必要に応じて第２プレスフォーミング工程を設けてもよい。この第２プレスフォーミング工程は、例えば、図８を参照して説明した工程と同様にして行う。第２ロールフォーミング工程及び第２プレスフォーミング工程の各工程の詳細は、上述した成形工程のロールフォーミング工程及びプレスフォーミング工程と同じなので、ここではその説明を省略する。
【００６８】  こうした巻き足し工程、第２焼結工程及び仕上げ成形工程は、ファイバー焼結体２０の表面を硬くするので、容易に変形しないファイバー焼結体２０を形成することができる。また、巻き足し工程、第２焼結工程及び仕上げ成形工程は、ファイバー焼結体２０の外形寸法をさらに正確に仕上げること及び、ファイバー焼結体２０空隙をさらに均一に分布させることができる。なお、以上の各工程を経てファイバー焼結体２０を形成した場合、そのファイバー焼結体２０の空隙率は、４０％以上、９９％以下の範囲内である。
【００６９】  なお、ファイバー焼結体２０は、その内周面２１に筒状の部材を挿入し、ファイバー焼結体２０と筒状の部材とを焼結して一体化して用いることが考えられる。また、ファイバー焼結体２０は、その外周面２２にケースを被せ、ファイバー焼結体２０とケースとを焼結して一体化して用いることも考えられる。そのため、以上に説明したファイバー焼結体の製造方法は、完成されたファイバー焼結体２０の内周面２１及び／又は外周面２２に、当該ファイバー焼結体２０が焼結される筒状の部材やケースに焼結させやすくするための薬品等を塗布してもよい。
【００７０】  ［ファイバー焼結体のアッセンブリーの製造方法］  次に、本発明のファイバー焼結体のアッセンブリーの製造方法について説明する。なお、ファイバー焼結体のアッセンブリーの製造方法は、上述したファイバー焼結体の製造方法で使用した芯材５に代えて筒体１０を用いて製造する方法である。そのため、ファイバー焼結体のアッセンブリーの製造方法とファイバー焼結体の製造方法とが同じ内容の工程については、簡単に説明する。
【００７１】  ［基本工程］  本発明のファイバー焼結体のアッセンブリー１の製造方法は、その基本的な工程がファイバー焼結体２０の製造方法の工程と同じなので、図４を再度参照して、製造方法の流れを説明する。
【００７２】  ファイバー焼結体のアッセンブリー１の製造方法は、ランダムな方向を向いた複数のファイバーによって構成されたファイバーウェブ５０又はファイバーロープを筒体１０の外周面に渦巻き状に巻き付ける巻き付け工程と、ファイバー同士を焼結すると共に、ファイバーウェブ５０又はファイバーロープと筒体１０とを焼結する焼結工程と、筒体１０の外周面に巻き付けられたファイバーウェブ５０又はファイバーロープを所定の寸法に成形する成形工程と、を備えている。巻き付け工程は、筒体１０の外周面にファイバーウェブ５０又はファイバーロープを巻き付け、巻き付けられたファイバーウェブ５０又はファイバーロープを外側から筒体の外周面に向けて１００Ｎ以上、２０００Ｎ以下の範囲内の力で押圧している。
【００７３】  本発明のファイバー焼結体のアッセンブリー１の製造方法によれば、ファイバー焼結体の空隙の分布を均一にすることができる。そのため、ファイバー焼結体の圧力損失を低くすると共にファイバー焼結体の熱伝導率を高くすることができるという特有の効果を奏することができる。
【００７４】  なお、本発明に係るファイバー焼結体のアッセンブリー１の製造方法は、筒体１０の外周面にファイバーウェブ５０を巻き付ける形態及びファイバーロープを巻き付ける形態のいずれの形態も含むが、以下では、筒体１０の外周面にファイバーウェブ５０を巻き付ける形態を例にして説明する。
【００７５】  〈巻き付け工程〉  巻き付け工程は、上述したファイバー焼結体２０の製造方法の巻き付け工程で使用した芯材５に代えて円筒状の筒体１０を用い、ファイバーウェブ５０を筒体１０の外周面１０ａに巻き付ける工程である。なお、ファイバーウェブ５０の筒体１０への巻き付けは、ファイバー焼結体２０の製造方法の巻き付け工程で使用した装置を用い、不必要な張力がファイバーウェブ５０にかからないようにファイバーウェブ５０の送り出しの速度等を調整して行っている。また、筒体１０に向けて送り出されるファイバーウェブ５０は、上述したファイバー焼結体２０の製造方法で用いた材質のファイバーによって形成された帯状の部材と同じである。
【００７６】  送り出されたファイバーウェブ５０が筒体１０の外周面に巻き付けられるとき、ファイバーウェブ５０は、ローラ装置１００等によって、筒体１０を中心とする半径方向の外側から筒体１０の外周面１０ａに向けて１００Ｎ以上、２０００Ｎ以下の範囲内の力で押圧されながら、巻き付けられる。
【００７７】  ローラ装置１００でファイバーウェブ５０を筒体の外周面に向けて押圧する場合、押圧する力は、筒体１０の外径、ファイバーウェブ５０の材質、その厚さ及びその密度、並びに完成されるファイバー焼結体２０の寸法及びその空隙率等によって適宜に設定される。例えば、筒体１０の外径が５ｍｍ以上、３００ｍｍ以下の範囲内であり、ファイバーウェブ５０を構成しているファイバーがステンレス鋼であり、筒体１０の円周方向の３箇所にローラ装置１００を配置した場合、２５０Ｎ以上、４５０Ｎ以下の範囲内の力で筒体１０の外周面に巻き付けられたファイバーウェブ５０を押圧するとよい。
【００７８】  上記の巻き付け工程は、ファイバーの熱伝導性を向上させる材料、ファイバー同士の焼結性を向上させる材料及び完成されたファイバー焼結体２０の濾過性能を向上させる材料を筒体１０の外周面に既に巻かれたファイバーウェブ５０と、筒体１０の外周面に向けて送り込まれているファイバーウェブ５０との間に供給してもよい。ファイバーの熱伝導性を向上させる材料、ファイバー同士の焼結性を向上させる材料及び完成されたファイバー焼結体２０の濾過性能を向上させる材料は、単独で供給してもよいし、適宜に組み合わせて供給してもよい。なお、熱伝導性を向上させる材料、焼結性を向上させる材料及び濾過性能を向上させる材料は、上述したファイバー焼結体２０の製造方法で用いた材料と同じである。
【００７９】  なお、巻き付け工程は、図６を参照して説明した場合と同様に、２箇所の供給源からファイバーウェブを送り出したり、３箇所以上の供給源からファイバーウェブを筒体１０に送り出したりしてもよい。その場合、各供給源から送り出されたファイバーウェブは、筒体１０を中心とする半径方向に順番に積層され、各ファイバーウェブの積層状態が半径方向に繰り返して配置されるようにして筒体１０の外周面に巻き付けられる。
【００８０】  以上に説明した巻き付け工程によってファイバーウェブ５０を筒体１０に巻き付けた後、筒体１０に巻き付けられたファイバーウェブ５０及び筒体１０は、焼結工程に送られる。
【００８１】  〈焼結工程〉  焼結工程は、ファイバーウェブ５０が巻き付けられた筒体１０を焼結炉に入れて焼結する工程である。焼結は、１１５０℃〜１２５０℃の範囲の温度で６０分から１８０分程度行われる。ファイバーウェブ５０を構成しているファイバー同士は、この工程により焼結され、ファイバーウェブ５０自体も、筒体１０に焼結される。ファイバーウェブ５０は、焼結されることにより、形状の保持力が備えられる。
【００８２】  〈成形工程〉  成形工程は、筒体１０の外周面１０ａに巻き付けられたファイバーウェブ５０の外形を整えてファイバー焼結体２０を完成させる工程である。この成形工程は、ロールフォーミング工程を備えている。
【００８３】  ロールフォーミング工程は、筒体１０の外周面１０ａに巻き付けられたファイバーウェブ５０の外周面及び両側面にローラを押しつけてファイバーウェブ５０の外形を整えると共に、ファイバーウェブ５０の空隙の分布を均一にしてファイバー焼結体２０を完成させる工程である。ロールフォーミング工程の詳細は、図６を参照して説明した工程と同様である。
【００８４】  なお、成形工程は、ロールフォーミング工程の他に、プレスフォーミング工程を設けてもよい。なお、プレスフォーミング工程の詳細は、図８を参照して説明した上記の工程と同様である。
【００８５】  以上の工程を経て完成されたファイバー焼結体２０は、設計どおりの寸法に正確に形成される。また、完成されたファイバー焼結体２０の空隙の分布は、ファイバー焼結体２０の内部で均一化される。そのため、ファイバー焼結体２０を通過する流体は、通過する抵抗が均一化される。その結果、流体の圧力損失は低くなる。また、空隙の分布が均一化されているので、流体はファイバー焼結体２０を均等に通過する。そのため、ファイバー焼結体２０は、流体から効率よく熱を奪い又は流体に熱を与える。その結果、ファイバー焼結体２０の熱交換率は高くなる。
【００８６】  なお、ファイバー焼結体のアッセンブリーの製造方法は、ファイバー焼結体の製造方法と同様に、筒体１０に巻き付けられたファイバーウェブ５０の外周面に、表面仕上げ用の仕上げファイバーウェブを巻き足す巻き足し工程と、焼結することによって、仕上げファイバーウェブと、筒体１０に巻かれたファイバーウェブ５０とを接合する第２焼結工程と、仕上げファイバーウェブが巻き足されたファイバーウェブ５０を所定寸法のファイバー焼結体２０に形成する仕上げ成形工程とから構成された、性能を向上させる工程を設けることができる（図９参照）。巻き足し工程と、第２焼結工程と、仕上げ成形工程とからなる性能を向上させる工程は、ファイバー焼結体２０の外形寸法をさらに正確に形成し且つ、ファイバー焼結体２０の内部に分布する空隙をさらに均一化させる等、ファイバー焼結体２０の性能をより向上させる。以下、この性能を向上させる工程について簡単に説明する。なお、この性能を向上させる工程は、ファイバーウェブを巻き付ける形態及びファイバーロープを巻き付ける形態のいずれの形態も含むが、ファイバーウェブ５０を用いてファイバー焼結体２０を形成する形態を例に説明する。
【００８７】  巻き足し工程は、筒体１０にすでに巻き付けられたファイバーウェブ５０の外周面に仕上げファイバーウェブを巻き足す工程である。仕上げファイバーウェブは、少量のファイバーウェブである。
【００８８】  第２焼結工程は、筒体１０にすでに巻き付けられているファイバーウェブ５０と巻き足された仕上げファイバーウェブとを焼結することにより、両者を相互に接合させて一体化させる工程である。この第２焼結工程も１１５０℃〜１２５０℃の範囲の温度で６０分から１８０分程度行われる。
【００８９】  仕上げ成形工程は、仕上げファイバーウェブが巻き足されたファイバーウェブ５０の外形を整えてファイバー焼結体２０を完成させる工程である。この仕上げ成形工程は、第２ロールフォーミング工程を備えている。第２ロールフォーミング工程は、例えば、図７を参照して説明した工程と同様にして行う。なお、この仕上げ成形工程は、必要に応じて第２プレスフォーミング工程を設けてもよい。この第２プレスフォーミング工程は、例えば、図８を参照して説明した工程と同様にして行う。第２ロールフォーミング工程及び第２プレスフォーミング工程の各工程の詳細は、上述した成形工程のロールフォーミング工程及びプレスフォーミング工程と同じなので、ここではその説明を省略する。
【００９０】  上記下した巻き足し工程、第２焼結工程及び仕上げ成形工程は、ファイバー焼結体２０の表面を硬くするので、容易に変形することのないファイバー焼結体２０を形成することができる。また、巻き足し工程、第２焼結工程及び仕上げ成形工程は、ファイバー焼結体２０の外形寸法をより正確に仕上げること及び、ファイバー焼結体２０空隙をより均一に分布させることができる。なお、以上の各工程を経てファイバー焼結体のアッセンブリー１を形成した場合、そのファイバー焼結体２０の空隙率は、４０％以上、９９％以下の範囲内である。
【００９１】  以上に説明したファイバー焼結体の製造方法によって形成されたファイバー焼結体２０及びファイバー焼結体のアッセンブリーの製造方法によって形成されたファイバー焼結体のアッセンブリー１は、再生器、蓄熱器、高温の環境下で用いられる金属フィルター、水中から油滴を除去するために使用される金属コアレッサー及び粘度が比較的低い流体から異物を濾過するためのフィルター等に用いることができる。
【実施例】
【００９２】  以下に実施例及び比較例を挙げて、本発明を更に詳しく説明する。【００９３】  ［実施例１］  実施例１のファイバー焼結体のアッセンブリー１は、筒体１０にファイバーウェブ５０を巻き付けて製作した。筒体１０は、材質がＪＩＳ（Ｊａｐａｎｅｓｅ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ）規格のＳＵＳ３０４Ｌ（密度は、７．９３ｇ／ｃｍ３である。）であり、外径が１３２ｍｍである。ファイバーウェブ５０は、ＪＩＳ（Ｊａｐａｎｅｓｅ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ）規格のＳＵＳ３１６Ｌ（密度は７．９８ｇ／ｃｍ３である。）、平均長さが約３５ｍｍ、線径が約３０μｍのファイバーで形成されたものである。使用したファイバーウェブ５０は、単位面積当たりの重さが、約３００ｇ／ｍ２である。また、ファイバーウェブ５０を構成しているファイバーは、ランダムな方向に向いている。すなわち、ファイバーウェブ５０を構成しているファイバーは、ファイバーウェブ５０の長手方向及び幅方向等の特定の方向には向いておらず、３次元的に無秩序な方向に向いている。完成されたファイバー焼結体のアッセンブリー１を構成するファイバー焼結体２０は、ファイバー焼結体２０の空隙率が約９０％である。ここでいう「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る。この実施例１のファイバー焼結体のアッセンブリー１は、次の工程によって複数製作した。【００９４】  まず、図５に示すように、１つの供給源から帯状のファイバーウェブ５０を円筒状の筒体１０に送り出し、ファイバーウェブ５０を筒体１０の外周面１０ａに巻き付けた。この際、筒体１０に巻き付けられたファイバーウェブ５０を、筒体１０の円周方向の３箇所に設けられたローラ装置１００で２５０Ｎ〜４５０Ｎの押圧力で押圧した。【００９５】  次いで、熱処理を行った。熱処理は、筒体１０に巻き付けられたファイバーウェブ５０を真空炉に入れて、温度を１２００℃にして１８０分行った。こうした熱処理を行うことによって、ファイバー同士を焼結すると共に、ファイバーウェブ５０と筒体１０とを焼結した。【００９６】  その後、ロールフォーミングとプレスフォーミングを行って実施例１のファイバー焼結体のアッセンブリー１を得た。【００９７】  ［実施例２］  実施例２のファイバー焼結体のアッセンブリー１は、実施例１のファイバー焼結体のアッセンブリー１の筒体１０及びファイバーウェブ５０と同じものを用いて製作した。ただし、実施例２のファイバー焼結体のアッセンブリー１は、ファイバーウェブ５０を筒体１０に巻き付けるときに、ファイバーウェブ５０の層と層との間に濾過性能を向上させる繊維を挟み込みながら製作した。濾過性能を向上させる繊維は、ＪＩＳ（Ｊａｐａｎｅｓｅ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ）規格のＳＵＳ３１６Ｌ（密度は７．９８ｇ／ｃｍ３である。）、平均長さが約２５ｍｍ、線径が１２μｍ、２２μｍ及び３０μｍに形成されたものが混合された繊維である。実施例２のファイバー焼結体のアッセンブリー１も複数製作した。【００９８】  ［実施例３］  実施例３のファイバー焼結体のアッセンブリー１は、実施例１のファイバー焼結体のアッセンブリー１の筒体１０及びファイバーウェブ５０と同じものを用いて製作した。ただし、実施例３のファイバー焼結体のアッセンブリー１は、ファイバーウェブ５０を筒体１０に巻き付けるときに、ファイバーウェブ５０の層と層との間に熱伝導性を向上させる銅の粉体を挟み込みながら製作した。また、熱処理は、９５０℃〜１０００℃で６０分〜１２０分行った。実施例３のファイバー焼結体のアッセンブリー１も複数製作した。【００９９】  ［比較例１］  比較例１のファイバー焼結体のアッセンブリーは、実施例１のファイバー焼結体のアッセンブリー１の筒体１０及びファイバーウェブ５０を用いて製作した。ただし、比較例１のファイバー焼結体のアッセンブリーは、ファイバーウェブ５０をあらかじめ圧延しておき、圧延したファイバーウェブ５０を筒体１０に巻き付けて製作した。圧延したファイバーウェブ５０を筒体１０に巻き付ける際、ファイバーウェブ５０をローラ装置１００で筒体１０に押圧しないで行った。【０１００】  比較例１のファイバー焼結体のアッセンブリーは、ファイバーウェブ５０をローラ装置１００で筒体１０に押圧しないで行ったため、ファイバーウェブ５０が厚さ方向にスプリングバックしてしまい、あらかじめ設定した寸法にファイバーウェブ５０を筒体１０の周囲に巻き付けることができなかった。そのため、比較例１のファイバー焼結体のアッセンブリーは、実用することができる形状に製作することができなかった。【０１０１】  ［比較例２］  比較例２のファイバー焼結体のアッセンブリーは、実施例１のファイバー焼結体のアッセンブリー１の筒体１０及びファイバーウェブ５０と同じものを用いて製作することを試みた。なお、比較例２のファイバー焼結体のアッセンブリーは、ファイバーウェブ５０に一定の張力をファイバーウェブ５０の長手方向に作用させながらファイバーウェブ５０を筒体１０に巻き付けることを試みた。【０１０２】  比較例２のファイバー焼結体のアッセンブリーは、ファイバーウェブ５０に、その長手方向に一定の張力を作用させたため、ファイバーウェブ５０が途中で切断してしまい、ファイバーウェブ５０を筒体１０に巻き付けることができなかった。【０１０３】  ［圧力損失試験］  圧力損失の試験は、製作した実施例１のファイバー焼結体２０の軸方向に窒素ガスを通し、ファイバー焼結体２０を通過した窒素ガスがどれだけ圧力の低下をしたのかを測定した。この圧力損失の試験によって、ファイバー焼結体２０の空隙が、ファイバー焼結体のアッセンブリーの軸方向に均一に分布しているかという点と、円周方向に均一に分布しているかという点とを調査した。【０１０４】  圧力損失の試験は、図１０に示す装置２００を用いて行った。圧力損失の試験に用いた装置２００は、窒素ガスが充填されたタンク２０１と、流量計２０５を有し、窒素ガスの流量を調整するコントローラ２０２と、ファイバー焼結体のアッセンブリー１がセットされる取り付け部２０３と、を備えている。タンク２０１とコントローラ２０２との間、及びコントローラ２０２と取り付け部２０３との間は、配管によって接続されている。タンク２０１とコントローラ２０２と接続している配管は、供給される窒素ガスの圧力を測定するための圧力計２０４を備えている。また、取り付け部２０３は、圧力の低下を表示するインジケータ２０６を備えている。【０１０５】  圧力損失の試験は、製作した複数の実施例１のファイバー焼結体のアッセンブリー１について行った。圧力の低下の測定は、図１１に示すように、実施例１のファイバー焼結体のアッセンブリー１を、ファイバー焼結体２０の位置で軸方向に４つの部位に切断し、切断された４つの各部位について行った。図１１に符号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄで示した部位が測定に用いた４つの部位である。測定は、こうした４つの部位に１０００Ｌ／分の流量の窒素ガスを通して行った。【０１０６】  また、圧力の低下の測定は、図１２に示すように、ファイバー焼結体２０を円周方向に仮想的に４つの部分に区分けし、区分けされた各部位について行った。測定した部位は、図１２に符号Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶで示している。測定は、ファイバー焼結体２０に９００Ｌ／分の流量の窒素ガスを通して行った。なお、測定は、特定の対象になる部位以外の部位に、上流側と下流側とに蓋をして窒素ガスが測定の対象になる部位にのみ流れるようにして行った。【０１０７】  ［試験結果］  図１３は、ファイバー焼結体２０を軸方向に４つの部位に切断し、切断された４つの部位に１０００Ｌ／分の流量の窒素ガスを通した場合の試験結果を示している。図１３の横軸は、ファイバー焼結体の測定した部位を表し、図１３の縦軸は、圧力の低下を表している。なお、図１３に示されている測定結果は、製作した複数のファイバー焼結体のアッセンブリー１について行った試験結果の平均値である。Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄで示した各部位の圧力の低下の値は、０．８ｋＰａ〜０．９ｋＰａであった。また、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄで示した各部位同士の圧力の低下の値の差は、約０．１ｋＰａであった。【０１０８】  図１４は、ファイバー焼結体２０を円周方向に仮想的に４つの部位に区分けし、区分けされた各部位に９００Ｌ／分の流量の窒素ガスを通した場合の試験結果を示している。図１４の横軸は、ファイバー焼結体２０の測定した部位を表し、図１３の縦軸は、圧力の低下を表している。なお、図１４に示されている測定結果は、製作した複数のファイバー焼結体のアッセンブリー１について行った試験結果の平均値である。Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶで示した各部位の圧力の低下は、１８．３ｋＰａ〜１８．５ｋＰａであった。また、Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶで示した各部位同士の圧力の低下の差は、約０．２ｋＰａであった。【０１０９】  ［考察］  まず、ファイバー焼結体のアッセンブリー１の製造方法について考察する。比較例１のファイバー焼結体のアッセンブリー１の製作結果を検討した場合、ファイバー焼結体のアッセンブリー１は、筒体１０に巻き付けられたファイバーウェブ５０を筒体１０の半径方向の外側から筒体１０向けて押圧しながら巻き付けることが必要であることが分かる。すなわち、押圧しないでファイバーウェブ５０を筒体１０に巻き付けた場合、筒体１０に巻き付けられたファイバーウェブ５０は、半径方向の寸法が設計した値よりも大幅に大きくなる。そのため、押圧しないでファイバーウェブ５０を筒体１０に巻き付けることによって製造したファイバー焼結体のア���センブリー１は、たとえ、事前にファイバーウェブ５０をその厚さ方向に圧延した場合であっても、製品として利用することができない。【０１１０】  また、比較例２のファイバー焼結体のアッセンブリー１の製作結果を検討した場合、ファイバーウェブ５０に張力を作用させながらファイバーウェブ５０を筒体１０に巻き付けることはできないことが分かる。【０１１１】  これに対し、実施例１から実施例３のファイバー焼結体のアッセンブリー１は、筒体１０に巻き付けられた後のファイバーウェブ５０の外径を設計した通りの寸法に形成することができた。こうした実施例１から実施例３のファイバー焼結体のアッセンブリー１の製作結果と、比較例１及び比較例２のファイバー焼結体のアッセンブリー１の製作結果とを総合的に考慮した場合、ファイバーウェブ５０に張力を作用させないでファイバーウェブ５０を筒体１０に巻き付けることが必要であることが分かる。また、筒体１０に巻き付けられたファイバーウェブ５０を筒体１０の半径方向の外側から筒体１０に向けて押圧しながらファイバーウェブ５０を筒体１０に巻き付けることが必要であることが分かる。【０１１２】  次に、圧力損失試験の結果について考察する。図１３示した試験結果から分かるように、軸方向に４つの部位に切断し、切断された４つの部位に１０００Ｌ／分の流量の窒素ガスを通した場合、実施例１のファイバー焼結体のアッセンブリー１を構成するファイバー焼結体２０は、４つの各部位同士の圧力の低下の差が約０．１ｋＰａしかない。また、図１４に示した試験結果から分かるように、９００Ｌ／分の流量の窒素ガスを通した場合、実施例１のファイバー焼結体のアッセンブリー１を構成するファイバー焼結体２０は、円周方向に仮想的に４つの部位に区分けし、区分けされた各部位同士の圧力の低下の差が約０．２ｋＰａしかない。こうした試験結果から、実施例１のファイバー焼結体のアッセンブリー１を構成しているファイバー焼結体２０は、その軸方向及び円周方向の全領域において、圧力損失が均等であることが分かる。実施例１のファイバー焼結体は、圧力損失が均等であるから、ファイバー焼結体に存在する空隙がその円周方向に均質に分布していると推認することできる。【０１１３】  次に本発明のファイバー焼結体の製造方法によって製造したファイバー焼結体２０の実施例４及び実施例５と、金網によって形成された再生器である比較例４とについて、熱伝達の特性及び圧力損失の試験を行った。【０１１４】  ［実施例４］  実施例４のファイバー焼結体２０は、ＪＩＳ（Ｊａｐａｎｅｓｅ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ）規格のＳＵＳ３１６Ｌ（密度は７．９８ｇ／ｃｍ３である。）、平均長さが約３５ｍｍ、線径が約３０μｍのファイバーによって製作した。使用したファイバーウェブ５０は、単位面積当たりの重さが、約３００ｇ／ｍ２である。このファイバーウェブ５０を構成しているファイバーは、ランダムな方向に向いている。すなわち、ファイバーウェブ５０の長手方向及び幅方向等の特定の方向には向いておらず、３次元的に無秩序な方向に向いている。完成されたファイバー焼結体２０の外径は３６ｍｍであり、内径は７ｍｍである。また、ファイバー焼結体２０の空���率は、８９．５％であり、比表面積は、１４ｍｍ２／ｍｍ３であった。ここでいう「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る。当該実施例４のファイバー焼結体２０は、次の工程によって複数製作した。【０１１５】  まず、図５に示すように、１つの供給源から帯状のファイバーウェブ５０を芯材５に送り出し、離型剤が外周面に塗布された芯材５に巻き付けた。その際、芯材５に巻き付けられたファイバーウェブ５０を、芯材５の円周方向の３箇所に設けられたローラ装置１００で約１４０Ｎの押圧力で押圧した。【０１１６】  次いで、熱処理を行った。熱処理は、芯材５に巻き付けられたファイバーウェブ５０を真空炉に入れて、温度を１２００℃にして１８０分行った。この熱処理を行うことによって、ファイバー同士を焼結した。【０１１７】  その後、焼結された円環状のファイバーウェブ５０が芯材５に巻かれた状態で、円環状のファイバーウェブ５０にロールフォーミングを行って実施例４のファイバー焼結体２０を得た。【０１１８】  ［実施例５］  実施例５のファイバー焼結体２０は、ＪＩＳ（Ｊａｐａｎｅｓｅ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ）規格のＳＵＳ３１６Ｌ（密度は７．９８ｇ／ｃｍ３である。）、平均長さが約３５ｍｍ、線径が約１２μｍのファイバーによって製作した。使用したファイバーウェブ５０は、単位面積当たりの重さが、約３００ｇ／ｍ２である。このファイバーウェブ５０を構成しているファイバーは、ランダムな方向に向いている。完成されたファイバー焼結体２０の外径は３６ｍｍであり、内径は７ｍｍである。また、ファイバー焼結体２０の空隙率は、９２．１％であり、比表面積は２６．３ｍｍ２／ｍｍ３である。なお、実施例５のファイバー焼結体２０は、実施例４のファイバー焼結体２０と同様の工程によって製作した。ただし、芯材５に巻き付けられたファイバーウェブ５０を、芯材５の円周方向の３箇所に設けられたローラ装置１００で約１１２Ｎの押圧力で押圧した。【０１１９】  ［比較例４］  比較例４は、金網を抜き加工（レーザ加工によって行った。）してドーナツ状の半製品を複数形成し、次いで、複数の当該半製品を積み重ね、その後、積み重ねられた複数の半製品を焼結することによって製作された再生器である。再生器を構成する金網は、ＪＩＳ（Ｊａｐａｎｅｓｅ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ）規格のＳＵＳ３１６（密度は７．９８ｇ／ｃｍ３である。）により形成されている。また、再生器を構成する金網は、１インチの長さの範囲内に網目が１００個存在するもの（１００メッシュという。）を使用した。この比較例４の再生器は、空隙率が６１．７％であり、批評面積が１５．３ｍｍ２／ｍｍ３である。【０１２０】  ［熱伝達特性の試験］  熱伝達特性の試験は図１５に示す試験装置３００を使用して行い、評価は後述する式１により算出される温度効率εによって行った。【０１２１】  まず、熱伝達特性の試験に用いた試験装置３００について説明する。試験装置３００は、スターリングエンジンと同じ構成であり、試験に用いられるファイバー焼結体２０に窒素ガスを通過させ、当該窒素ガスとファ���バー焼結体２０との間で熱交換を繰り返し行う装置である。この装置３００は、図１５に示すように、ファイバー焼結体２０が収容される収容室３０１と、図１５において、収容室３０１の左側に配置された冷却機構３１０と、収容室３０１の右側に配置された加熱機構３２０とを備えている。【０１２２】  冷却機構３１０は、ピストンシリンダ３１２と、ピストンシリンダ３１２の内部を往復運動するピストン３１３とを有するピストン機構３１１を備えている。ピストン３１３は、図示しないモータによってピストンシリンダ３１２の内部を往復運動するように駆動され、図示しないモータが一回転することにより、ピストンシリンダ３１２の内部を一往復する。この冷却機構３１０と収容室３０１の左側の側面３０２とは複数のチューブ３１４によって接続されている。また、冷却機構３１０は、チューブ３１４の内部を流れる窒素ガスを低温に保つための恒温装置３１５を備えている。恒温装置３１５は、チューブ３１４の周囲を囲むように設けられた流通部３１７と、この流通部３１７に接続された温度調整部３１６とを備えている。流通部３１７はその内部に冷却媒体を流すための部位であり、冷却媒体とチューブ３１４内を流れる窒素ガスとの間で熱交換を行っている。温度調整部３１６は、流通部３１７から流入した冷却媒体の温度を一定の温度に冷却し、再び冷媒を流通部３１７に冷却媒体を流出している。【０１２３】  冷却機構３１０は、さらに、２つの熱電対３５０，３５１を備えている。２つ熱電対３５０，３５１のうちの１つの熱電対３５０は、チューブ３１４と収容室３０１の側面３０２とが接続された位置に配置されており、もう１つの熱電対３５１は、収容室３０１に収容されたファイバー焼結体２０の端面の近傍に配置されている。【０１２４】  一方、加熱機構３２０は、ピストンシリンダ３２２と、その内部を往復運動するピストン３２３とを有するピストン機構３２１を備えている。ピストン３２３は、冷却機構３１０のピストン３１３を駆動する図示しないモータと同じモータによってピストンシリンダ３２２の内部を一定の速度で往復運動するように駆動され、モータが一回転することにより、ピストンシリンダ３２２の内部を一往復する。なお、加熱機構３２０のピストン３２３の運動と冷却機構３１０のピストン３１３の運動とは、１８０度位相がずれている。この加熱機構３２０と収容室３０１の右側の側面３０３とは複数のチューブ３２４によって接続されている。また、加熱機構３２０は、チューブ３２４の内部を流れる窒素ガスを高温に保つための恒温装置３２５を備えている。恒温装置３２５は、冷却機構３１０の恒温装置３１５と同様に、内部に加熱媒体が流れる流通部３２７と、流通部３２７から流入した加熱媒体の温度を一定の温度に加熱し、再び流通部３２７に加熱媒体を流出している温度調整部３２６とから構成されている。【０１２５】  この加熱機構３２０は、１つの熱電対３６０を備えている。この熱電対３６０は、チューブ３２４と収容室３０１の側面３０３とが接続された位置に配置されている。【０１２６】  以上の構成を備えた試験装置３００は、次のように作用する。まず、試験装置３００は、冷却機構３１０側のピストンシリンダ３１２内の窒素ガスをピストン３１３でチューブ３１４に向けて押し出す。試験装置３００は、チューブ３１４内で、窒素ガスをピストン機構３１１側から収容室３０１側に通過させる。窒素ガスがチューブ３１４内を通過する間、試験装置３００は、恒温装置３１５で窒素ガスを一定の温度に冷却する。恒温装置３１５が窒素ガスを冷却した後、試験装置３００は、窒素ガスを側面３０２から収容室３０１に流入させ、収容室３０１に収容されたファイバー焼結体２０を通過させる。試験装置３００は、窒素ガスがファイバー焼結体２０を通過する間、ファイバー焼結体２０から熱を奪うことによってファイバー焼結体２０を冷却する共に、窒素ガスを加熱している。【０１２７】  次いで、試験装置３００は、ファイバー焼結体２０を通過した窒素ガスを、収容室３０１の側面３０３から加熱機構３２０のチューブ３２４に流し込ませる。試験装置３００は、窒素ガスがチューブ３２４を流れている間、窒素ガスを恒温装置３２５によって一定の温度に加熱する。また、試験装置３００は、加熱機構３２０側のピストン機構３２１のピストン３２３をチューブ３２４から遠ざかる方向に移動させることによってチューブ３２４から窒素ガスを吸引し、ピストンシリンダ３２２の内部に窒素ガスを流入させる。【０１２８】  その後、試験装置３００は、ピストンシリンダ３２２の内部に流入された窒素ガスを、再びピストン３２３でチューブ３２４に向けて押し出す。試験装置３００は、押し出された窒素ガスを、チューブ３２４の内部を通過させ、恒温装置３２５によって一定の温度に加熱する。試験装置３００は、加熱された窒素ガスを側面３０３から収容室３０１に流入させ、収容室３０１に収容されたファイバー焼結体２０を通過させる。試験装置３００は、窒素ガスがファイバー焼結体２０を通過する間、ファイバー焼結体２０に熱を与えてファイバー焼結体２０を加熱すると共に、窒素ガスを冷却する。【０１２９】  試験装置３００は、冷却された窒素ガスを収容室３０１の側面３０２から冷却機構３１０のチューブ３１４に流れ込ませ、チューブ３１４を流れている間、恒温装置３１５によって一定の温度に冷却する。そして、試験装置３００は、冷却機構３１０側のピストン機構３１１を構成するピストン３１３を、チューブ３１４から遠ざかる方向に移動させることによってチューブ３１４から窒素ガスを吸引し、ピストンシリンダ３１２の内部に窒素ガスを流入させている。【０１３０】  試験装置３００は、以上の工程を繰り返し、ファイバー焼結体２０と窒素ガスとの間で熱を交換することによって、ファイバー焼結体２０の加熱と冷却とを繰り返し行っている。なお、ピストン機構３１１及びピストン機構３２１を駆動するモータの回転数を一定に設定し、連続して窒素ガスを冷却機構３１０と加熱機構３２０との間で往復させた場合、窒素ガスの温度分布は定常状態になる。その結果、窒素ガスの流れ方向において、ファイバー焼結体２０の一端側と他端側との間で温度勾配が生じる。【０１３１】  次に熱伝達特性の評価に用いた温度効率εについて説明する。温度効率εは、３つの熱電対３５０，３５１，３６０を用いて測定した温度に基づいて計算される。熱電対３５０は、冷却機構３１０から収容室���０１に流入した直後の窒素ガスの温度を測定し、熱電対３５１は、加熱機構３２０側から冷却機構３１０側にファイバー焼結体２０を通過した直後の窒素ガスの温度を測定している。また、熱電対３６０は、加熱機構３２０から収容室３０１に流入した直後の窒素ガスの温度を測定している。なお、加熱機構３２０の恒温装置３２５は、熱電対３６０で測定される温度が所望の温度になるように温度設定される。【０１３２】  熱電対３５０により測定された温度をＴｃとし、熱電対３５１により測定された温度をＴｒｃとし、熱電対３６０により測定された温度をＴｈとする。温度効率εは、次の（式１）により計算される値である。すなわち、温度効率εとは、最大温度差（高温ガスがファイバー焼結体２０に流入する温度と低温ガスがファイバー焼結体２０に流入する温度との差である。）に対する高温ガスの温度変化（高温ガスがファイバー焼結体２０によって熱を奪われる前の温度と奪われた後の温度との差である。）の割合である。【０１３３】  温度効率ε（％）＝｛（Ｔｈ−Ｔｒｃ）／（Ｔｈ−Ｔｃ）｝×１００・・（式１）【０１３４】  温度効率εは、上記した試験装置３００を使用し、実施例４、実施例５及び比較例４について試験を行って求めた。試験は、モータの回転数を４００ｒｐｍ（回転／分、以下同じ。）から３０００ｒｐｍの間で変化させ、４００ｒｐｍ、６００ｒｐｍ、８００ｒｐｍ、１０００ｒｐｍ、２０００ｒｐｍ及び３０００ｒｐｍの回転数のときの各熱電対３５０，３５１，３６０で測定した。その際、その際、冷却機構３１０を構成する恒温装置３１５は、冷却媒体として５℃の冷水を使用した。一方、加熱機構３２０を構成する恒温装置３２５は、熱電対３６０によって測定される温度が６０℃になるように温度設定をした。なお、試験の際、実施例４、実施例５及び比較例４については、中央の穴にベークライトを詰めて行った。【０１３５】  ［試験結果］  表１は、実施例４、実施例５及び比較例４の温度効率εの計算結果をまとめたものであり、図１６は、その計算結果をプロットしたグラフである。図１６の横軸はモータの回転数であり、縦軸は温度効率εである。また、図１６の「◆」は実施例４の計算結果を表し、「▲」は、実施例５の計算結果を表し、「＊」は比較例４の計算結果を表している。【０１３６】
【表１】
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【０１３７】  試験の結果、実施例４の温度効率εは、モータの回転数が４００ｒｐｍのときに９６．８％であり、６００ｒｐｍのときに９７．０％であり、８００ｒｐｍのときに９６．９％であり、１０００ｒｐｍのときに９６．８％であり、２０００ｒｐｍのときに９７．４％であり、３０００ｒｐｍのときに９７．７％であった。【０１３８】  また、実施例５の温度効率εは、モータの回転数が４００ｒｐｍのときに９７．５％であり、６００ｒｐｍのときに９７．７％であり、８００ｒｐｍのときに９７．６％であり、１０００ｒｐｍのときに９７．６％であり、２０００ｒｐｍのときに９７．９％であり、３０００ｒｐｍのときに９８．１％であった。【０１３９】  これに対し、比較例４の温度効率εは、モータの回転数が４００ｒｐｍのときに９６．６％であり、６００ｒｐｍのときに９６．８％であり、８００ｒｐｍのときに９６．９％であり、１０００ｒｐｍのときに９７．０％であり、２０００ｒｐｍのときに９７．３％であり、３０００ｒｐｍのときに９７．８％であった。【０１４０】  表１及び図１６に示すように、実施例４は、モータの回転数が４００ｒｐｍのとき、６００ｒｐｍのとき、２０００ｒｐｍのときに比較例４よりも若干温度効率εがよい。具体的には、実施例４の温度効率εは、比較例４の温度効率εよりも、４００ｒｐｍのとき、及び６００ｒｐｍのときに約０．２％高く、２０００ｒｐｍのときに約０．１％高い。これに対し、実施例４の温度効率εは、８００ｒｐｍのときに比較例４の温度効率εとほぼ同じであり、１０００ｒｐｍのときに比較例４の温度効率εよりも約０．２％低く、３０００ｒｐｍのときに比較例４の温度効率εよりも約０．１％低い。【０１４１】  実施例４の温度効率εは、モータの回転数が１０００ｒｐｍのとき及び３０００ｒｐｍのときに比較例４の温度効率εよりも低いが、他の回転数のときに比較例４の温度効率εと同じか比較例４の温度効率εよりも高い値である。【０１４２】  これに対し、実施例５の温度効率εは、測定したすべての回転数のときに比較例４の温度効率εよりも高い。具体的には、実施例４の温度効率εは、比較例４の温度効率εよりも、４００ｒｐｍのとき及び６００ｒｐｍのときに約０．９％高く、８００ｒｐｍのときに約０．７％高く、１０００ｒｐｍのとき及び２０００ｒｐｍときに約０．６％高く、３０００ｒｐｍのときに約０．３％高い。この結果から、温度効率εについては、実施例５は、比較例４よりも高い性能を有していることが分かる。【０１４３】  ［圧力損失試験］  また、実施例４、実施例５及び比較例４について、上記した図１０に示す試験装置２００を用い、圧力損失の測定を行った。測定は、実施例４、実施例５及び比較例４を窒素ガスが通過する前と通過した後の圧力を測定し、低下した圧力を算出することにより行った。また、測定は、窒素ガスの流量を１００Ｌ／分から６００Ｌ／分の間で１００Ｌ／分ずつ変化させ、１００Ｌ／分、２００Ｌ／分、３００Ｌ／分、４００Ｌ／分、５００Ｌ／分及び６００Ｌ／分の流量について行った。なお、試験の際、実施例４のファイバー焼結体２０、実施例５のファイバー焼結体２０及び比較例４の再生器については、中央の穴にベークライトを詰めて行った。【０１４４】  ［試験結果］  表２は、実施例４、実施例５及び比較例４の各流量における圧力損失をまとめたものであり、図１７は、各流量における圧力損失の測定結果をプロットしたグラフである。図１７の横軸は、窒素ガスの流量を表し、縦軸は圧力損失を表している。また、また、図１７の「◆」は実施例４の結果を表し、「▲」は、実施例５の結果を表し、「＊」は比較例４の結果を表している。【０１４５】
【表２】
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【０１４６】  表２及び図１７に示すように、実施例４の圧力損失は、窒素ガスの流量が１００Ｌ／分から６００Ｌ／分に増加するに従って、１．５５ｋＰａから１６．４８ｋＰａに増加したが、１７ｋＰａを超えることはなかった。また、実施例５の圧力損失は、窒素ガスの流量が１００Ｌ／分から４００Ｌ／分に増加するにしたがって、３．５０ｋＰａから１７．２０ｋＰａに増加した。なお、窒素ガスの流量が５００Ｌ／分のとき及び６００Ｌ／分のときは、圧力損失の値が大きかったため、試験を中断した。これに対し、比較例４の圧力損失は、窒素ガスの流量が１００Ｌ／分から４００Ｌ／分に増加するにしたがって、３．７０ｋＰａから１７．４３ｋＰａに増加した。窒素ガスの流量が５００Ｌ／分のとき及び６００Ｌ／分のときは、圧力損失の値が大きかったため、試験を中断した。【０１４７】  窒素ガスの流量が１００Ｌ／分から４００Ｌ／分のとき、実施例４と比較例４との圧力損失を比較した場合、１００Ｌ／分のとき、実施例４は比較例４の約４１．９％であり、２００Ｌ／分のとき、実施例４は比較例４の約５３．２％であり、３００Ｌ／分のとき、実施例４は比較例４の約５５．８％であり、４００Ｌ／分のとき、実施例４は比較例４の約５３．６％である。この結果から分かるように、実施例４は比較例４に比べて約半分程度の圧力損失しかなく、実施例４は圧力損失の性能が比較例４の圧力損失の性能よりも高いことが分かる。【０１４８】  また、窒素ガスの流量が１００Ｌ／分から４００Ｌ／分のとき、実施例５と比較例４との圧力損失を比較した場合、１００Ｌ／分のとき、実施例５は比較例４の約９４．６％であり、２００Ｌ／分のとき、実施例５は比較例４の約９１．９％であり、３００Ｌ／分のとき、実施例５は比較例４の約１０２．３％であり、４００Ｌ／分のとき、実施例５は比較例４の約９８．７％である。実施例５の圧力損失は、窒素ガスの流量が３００Ｌ／分のとき、比較例４の圧力損失よりも若干大きいが、１００Ｌ／分、２００Ｌ／分及び４００Ｌ／分のとき、比較例４の圧力損失よりも小さい。この結果から、流量が１００Ｌ／分から４００Ｌ／分の範囲では、３００Ｌ／分の近傍を除き、実施例５の圧力損失の性能は比較例４の圧力損失の性能よりも高いことが分かる。【０１４９】  以上、実施例４及び実施例５の温度効率は、比較例４の温度効率よりも相対的に高く、実施例４及び実施例５の圧力損失の性能は比較例４の圧力損失の性能よりも高いことが分かった。
【符号の説明】
【０１５０】  １  ファイバー焼結体のアッセンブリー  ５  芯材  １０  筒体  １０ａ  外周面  ２０  ファイバー焼結体  ２１  内周面  ２２  外周面  ２３，２４  側面  ６０  中心軸  ６１，６２，６３  ローラ  ７０  内側の型  ７１  型  ７２  プレス板  ７３  アーム  ７４  押し当て部  １００  ローラ装置
【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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【国際調査報告】
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