(57)【要約】  【課題】  多孔体の取り出しを容易にし、かつフィルタ性能の長寿命化を実現する。  【解決手段】  多孔体１０を構成する多数の母材粒子を、母材粒子の融点よりも低い融点を持つ溶着材料によって溶着した筒形状の多孔体１０であって、その内側面に、金網２を付けた多孔体１０とする。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔体を構成する多数の母材粒子を、上記母材粒子の融点よりも低い融点を持つ溶着材料によって溶着した筒形状の多孔体であって、
その内側面に、金網を付けていることを特徴とする多孔体。
【請求項２】
前記筒形状の多孔体の外側面に、金網を付けていることを特徴とする請求項１記載の多孔体。
【請求項３】
前記金網の線径は、０．５ミリ以上０．８ミリ以下の範囲であることを特徴とする請求項１または２記載の多孔体。
【請求項４】
前記金網は、エキスパンドメタルであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の多孔体。
【請求項５】
前記エキスパンドメタルは、菱形形状の孔を多数有し、その孔の対角線の内の短い対角線は、前記母材粒子を通過させない長さであり、かつ０．３ミリ以上２．０ミリ以下の範囲であることを特徴とする請求項４記載の多孔体。
【請求項６】
前記溶着材料が金属であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の多孔体。
【請求項７】
前記母材粒子が鉄であり、前記溶着材料が銅であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の多孔体。
【請求項８】
多孔体を構成する多数の母材粒子と、その母材粒子同士を溶着する、上記母材粒子の融点よりも低い融点を持つ溶着材料と、を混合する混合工程と、
筒状に成形するための筒成形用容器の中心軸の外側面に金網を付ける金網取付工程と、
上記混合工程により得られた混合物を、上記金網取付工程後の筒成形用容器内にて加熱して、上記母材粒子を上記溶着材料で溶着させる加熱工程と、
上記筒成形用容器から成形物を取り出す取り出し工程と、
を有することを特徴とする多孔体の製造方法。
【請求項９】
前記金網取付工程は、さらに、前記筒成形用容器の内側面にも金網を付ける工程であることを特徴とする請求項８記載の多孔体の製造方法。
【請求項１０】
前記金網の線径は、０．５ミリ以上０．８ミリ以下の範囲であることを特徴とする請求項８または９記載の多孔体の製造方法。
【請求項１１】
前記金網は、エキスパンドメタルであることを特徴とする請求項８から１０のいずれか１項記載の多孔体の製造方法。
【請求項１２】
前記エキスパンドメタルは、菱形形状の孔を多数有し、その孔の対角線の内の短い対角線は、前記母材粒子を通過させない長さであり、かつ０．３ミリ以上２．０ミリ以下の範囲であることを特徴とする請求項１１記載の多孔体の製造方法。
【請求項１３】
前記溶着材料が金属であることを特徴とする請求項８から１２のいずれか１項記載の多孔体の製造方法。
【請求項１４】
前記母材粒子が鉄であり、前記溶着材料が銅であることを特徴とする請求項８から１３のいずれか１項記載の多孔体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のエアバッグ用インフレータに有用な多孔体および多孔体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、様々な多孔体およびその製造方法が知られている。例えば、金属線材織機を用いて金属の細い線材を織り込み、筒状に編んだ素材を圧縮して製造する筒状の多孔体およびその製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、金属の板材を菱形に切り刻んでコイル状とし、それを切断し、巻き重ねて製造する筒状の多孔体およびその製造方法（エキスパンド加工）も知られている（例えば、特許文献２参照）。また、金属を発泡させて、無数の孔を形成して製造する多孔体およびその製造方法も知られている。また、球状粉を成形、焼結して製造する多孔体およびその製造方法も知られている（例えば、特許文献３参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２８５４１２号公報
【特許文献２】特開２００２−２４９０１７号公報
【特許文献３】特開２００２−３３１２３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記の従来の技術には、次のような問題がある。特許文献１に開示される多孔体を製造する場合、金属線材織機が織り込める金属線の太さに制約がある。このため、高圧で通気させる状況下で使用すると、多孔体が高圧に耐えられないという問題がある。また、金属線を編む時間がかかり過ぎ、製造コストが高いという問題もある。
【０００５】
また、特許文献２に開示される多孔体を製造する場合には、エキスパンド加工に多くのプロセスが必要とされるため、製造コストが高くなるという問題がある。また、発泡金属を用いた多孔体を製造する場合には、孔径および孔長がコントロールされた微細な孔を有する良質な多孔体を製造できる反面、耐圧性が低いという問題および低コストで製造することが難しいという問題もある。
【０００６】
また、特許文献３に開示される多孔体は、耐圧性に欠けるという問題を有している。さらに、焼結によって多孔体を製造する場合、多孔体の外形を所定形状に成形する工程が必要になる。このため、通常、金型を用いた成形工程が必要となり、製造コストが高くなるという問題がある。金型成形を行わずに焼結する方法も考えられるが、焼結が進行せず、多孔体の耐圧性が低くなるという問題が起きる。さらに、金型を使用せずに成形し、その後、所望の多孔体形状に切り出し、かかる後に焼結する方法も考えられる。しかし、金型成形を行う場合の製造コストよりも、切り出しの工程を行う場合の製造コストの方が高くなる。このため、低コストで多孔体を製造できないという問題が生じる。加えて、多孔体が有する冷却性能、清浄性能または消音性能のさらなる向上が望まれている。
【０００７】
このような問題に鑑みて、本発明者は、耐圧性能に優れ、かつ低コストで製造可能な多孔体および多孔体の製造方法を提供することを目的に、多孔体を構成する多数の母材粒子を、母材粒子の融点よりも低い融点を持つ溶着材料によって溶着した多孔体を開発した。
【０００８】
しかし、かかる多孔体の製造効率および性能をさらに向上することが望まれている。具体的には、製造工程において、母材粒子と溶着材料とを筒成形用容器内で加熱した後により容易に取り出しができるようにすることが望まれている。また、性能上、筒状の多孔体の中心から筒の外側面に向けてできるだけスムーズに流体を通過させるフィルタとして、長期間使用できるようにすることも望まれている。なお、加熱後に得られた成形物を筒成形用容器から容易に取り出す方法として、筒成形用容器内にセラミックス製のシートを挿入する方法も考えられるが、製造コストが高くなる。
【０００９】
本発明は、多孔体の取り出しを容易にし、かつフィルタ性能の長寿命化を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成すべく、本発明は、多孔体を構成する多数の母材粒子を、母材粒子の融点よりも低い融点を持つ溶着材料によって溶着した筒形状の多孔体であって、その内側面に金網を付けた多孔体としている。このため、母材粒子と溶着材料の混合物を加熱した後、その混合物は金網と固着するだけで、筒成形用容器の中心軸とは固着しない。また、筒状多孔体の中心から熱風が通過する際に、熱風が金網を通過中に冷却されるため、多孔体の溶着材料が溶けにくい。したがって、多孔体の目詰まりを防止できる。
【００１１】
また、別の本発明は、さらに、筒形状の多孔体の外側面に金網を付けた多孔体としている。このため、多孔体の内部で高温・高圧の爆風が発生する場合に、多孔体の破壊を防止することができる。
【００１２】
また、別の本発明は、さらに、金網の線径を０．５ミリ以上０．８ミリ以下の範囲とした多孔体としている。金網の厚さを０．５ミリ以上とすることにより、高圧・高温の爆風に対する耐性が高まる。一方、金網の厚さを０．８ミリ以下とすることにより、金網の加工および筒成形用容器の中心軸への取付が容易になると共に、金網の製造コストを低減できる。
【００１３】
また、別の本発明は、さらに、金網をエキスパンドメタルとした多孔体としている。このため、多孔体の内面の凹凸を少なくすることが出来る。これによって、多孔体の内部空間の有効体積を確保できる。また、高温・高圧の爆風に対する耐圧性もより高まる。
【００１４】
また、別の本発明は、さらに、エキスパンドメタルにおける菱形形状の孔の対角線の内の短い対角線を、母材粒子を通過させない長さとし、かつ０．３ミリ以上２．０ミリ以下の範囲とした多孔体としている。エキスパンドメタルにおける菱形形状の孔の対角線の内の短い対角線の長さを、０．４ミリ以上としているので、多孔体の通気性を阻害しない。また、同対角線の長さを２．０ミリ以下としているので、多孔体をエアバッグ用インフレータの部品として使用する場合に通常使用される母材粒子が菱形形状の孔を通過することもない。また、同対角線の長さが２．０ミリ以下のエキスパンドメタルは、特注品ではないので、多孔体の製造コストの低減に寄与する。
【００１５】
また、別の本発明は、さらに、溶着材料を金属とした多孔体としている。このため、母材粒子同士の界面に溶着材料がしっかりと入り込んだ強固な構造が得られ、多孔体の耐圧性を高めることができる。
【００１６】
また、別の本発明は、さらに、母材粒子を鉄に、溶着材料を銅にした多孔体としている。このため、母材粒子である鉄の粒子を加熱する際に、銅が鉄の粒子の界面および鉄の粒子の表面に液状に分散していき、単なる鉄の粒子で構成された多孔体よりも、銅の凹凸、あるいは鉄と銅により形成される凹凸の分だけ表面積が大きくなる。したがって、多孔体の耐圧性能、冷却性能、清浄性能および消音性能を高めることができる。また、銅は、比較的安価な金属材料であるため、多孔体の製造コストを安くすることができる。
【００１７】
また、別の本発明は、多孔体を構成する多数の母材粒子と、その母材粒子同士を溶着する、母材粒子の融点よりも低い融点を持つ溶着材料とを混合する混合工程と、筒状に成形するための筒成形用容器の中心軸の外側面に金網を付ける金網取付工程と、混合工程により得られた混合物を、金網取付工程後の筒成形用容器内にて加熱して、母材粒子を溶着材料で溶着させる加熱工程と、筒成形用容器から成形物を取り出す取り出し工程とを有する多孔体の製造方法としている。このため、母材粒子と溶着材料の混合物を加熱した後、その混合物は金網と固着するだけで、筒成形用容器の中心軸とは固着しない。また、この製法にて得られた多孔体において、筒状多孔体の中心から熱風が通過する際に、熱風が金網を通過中に冷却されるため、多孔体の溶着材料が溶けにくい。したがって、多孔体の目詰まりを防止できる。
【００１８】
また、別の本発明は、さらに、金網取付工程を、筒成形用容器の内側面にも金網を付ける工程とする多孔体の製造方法としている。このため、この製法にて得られた多孔体の内部で高温・高圧の爆風が発生する場合に、多孔体の破壊を防止することができる。
【００１９】
また、別の本発明は、さらに、金網の線径を、０．５ミリ以上０．８ミリ以下の範囲とする多孔体の製造方法としている。金網の厚さを０．５ミリ以上とすることにより、製造された多孔体の高圧・高温の爆風に対する耐性が高まる。一方、金網の厚さを０．８ミリ以下とすることにより、金網の加工および筒成形用容器の中心軸への取付が容易になると共に、金網の製造コストを低減できる。
【００２０】
また、別の本発明は、さらに、金網をエキスパンドメタルとする多孔体の製造方法としている。このため、製造された多孔体の内面の凹凸を少なくすることが出来る。これによって、多孔体の内部空間の有効体積を確保できる。また、高温・高圧の爆風に対する耐圧性もより高まる。
【００２１】
また、別の本発明は、さらに、エキスパンドメタルにおける菱形形状の孔の対角線の内の短い対角線を、母材粒子を通過させない長さとし、かつ０．３ミリ以上２．０ミリ以下の範囲とした多孔体の製造方法としている。エキスパンドメタルにおける菱形形状の孔の対角線の内の短い対角線の長さを、０．４ミリ以上としているので、多孔体の通気性を阻害しない。また、同対角線の長さを２．０ミリ以下としているので、多孔体をエアバッグ用インフレータの部品として使用する場合に通常使用される母材粒子が菱形形状の孔を通過することもない。また、同対角線の長さが２．０ミリ以下のエキスパンドメタルは、特注品ではないので、多孔体の製造コストの低減に寄与する。
【００２２】
また、別の本発明は、さらに、溶着材料を金属とする多孔体の製造方法としている。このため、母材粒子同士の界面に溶着材料がしっかりと入り込んだ強固な構造が得られ、多孔体の耐圧性を高めることができる。
【００２３】
また、別の本発明は、さらに、母材粒子を鉄に、溶着材料を銅とする多孔体の製造方法としている。このため、母材粒子である鉄の粒子を加熱する際に、銅が鉄の粒子の界面および鉄の粒子の表面に液状に分散していき、単なる鉄の粒子で構成された多孔体よりも、銅の凹凸、あるいは鉄と銅により形成される凹凸の分だけ表面積が大きくなる。したがって、多孔体の耐圧性能、冷却性能、清浄性能および消音性能を高めることができる。また、銅は、比較的安価な金属材料であるため、多孔体の製造コストを安くすることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、多孔体の取り出しを容易にし、かつフィルタ性能の長寿命化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明に係る多孔体および多孔体の製造方法の各実施の形態について、図面に基づいて説明する。
【００２６】
最初に、各実施の形態で共通して用いられる多孔体の材料について説明する。
【００２７】
多孔体の材料は、大別して、多孔体の母体を構成する母材粒子と、その母材粒子を溶着する溶着材料である。なお、以下の実施の形態では、金属同士の溶着を例に説明する関係上、溶着の下位概念である「溶接」を用いている。多孔体の製造工程の一つである加熱工程において、溶着材料は、液状になり、母材粒子の界面で母材粒子同士を溶着する。このため、溶着材料の融点が母材粒子の融点よりも低いことが、多孔体製造上の要件の一つとなる。
【００２８】
各実施の形態では、母材粒子を鉄粒子に、溶着材料を銅ろうまたはニッケルろうとしている。鉄の融点は約１５３５℃であり、ニッケルの融点は約１４５０℃であり、銅の融点は約１０８３℃である。また、溶着材料をろう材としているため、銅ろう（銅の成分が９９．９ｗｔ％）を用いると、約１１００〜１１５０℃で鉄粒子をろう付けできる。また、ニッケルろう（４〜５ｗｔ％のＳｉ、約３ｗｔ％のＢ、約１０ｗｔ％のＣｒを含むＮｉ合金）を用いると、ニッケルの融点より低い９２５〜１１７５℃で鉄粒子をろう付けできる。このように、多数の鉄粒子を、鉄よりも融点が低い溶着材料を用いて溶着することによって、鉄の多孔体を製造することができる。
【００２９】
各実施の形態で用いられる鉄粒子は、平均粒径１．０ミリの球状の鉄粒子である。また、各実施の形態で用いられる銅粉末は、平均粒径０．０５ミリの銅粉末である。ただし、鉄粒子および銅粉末の大きさは、かかる大きさに限定されず、多孔体の用途あるいは製造方法に応じて、種々変更可能である。なお、銅は、粉体、液体等の様々な形態で供給し得る。
【００３０】
（第１の実施の形態）
まず、本発明の第１の実施の形態について説明する。第１の実施の形態では、筒成形用容器の中心軸の側面に金網の一形態であるエキスパンドメタルの筒を巻き、母材粒子である鉄粒子と溶着材料である銅粉末入りの銅ろうの混合物を上記筒成形用容器内に投入し、加熱する方法により得られる多孔体およびその製造方法について説明する。なお、以後の図では、銅ろうに含まれる銅粉末のみを示し、銅粉末以外の液状物質は図示しないこととする。
【００３１】
図１は、多孔体の製造工程の内、加熱工程の前までの工程を示す図である。図２は、母材粒子と溶着材料との混合物を加熱する加熱装置を模式的に示す図である。図３は、加熱工程の後に、成形物である多孔体を容器から取り出す取り出し工程を示す図である。また、図４は、第１の実施の形態に係る多孔体を製造する製造工程の流れを示すフローチャートである。
【００３２】
円筒形状の多孔体を製造するために、図１に示すような筒成形用容器（以後、これを「有底円筒スリーブ容器」と称する。）１が使用される。有底円筒スリーブ容器１は、容器内の中心に起立する中心軸（以後、これを、「コア部」と称する。）１ａと、容器外側部１ｂとから成る。コア部１ａと容器外側部１ｂの間には、筒状の空間１ｃがある。この筒状の空間１ｃに、母材粒子である鉄粒子と溶着材料である銅ろうとを入れて成形すると、当該筒状の空間１ｃの形態を有する成形物ができる。
【００３３】
円筒形状の多孔体の製造工程は、図４のフローチャートに示すように、金網の一形態であるエキスパンドメタルの取付工程（ステップＳ１０１）、母材粒子である鉄粒子と溶着材料である銅ろうとを混合する混合工程（ステップＳ１０２）、混合材料を有底円筒スリーブ容器１内に入れる投入工程（ステップＳ１０３）、混合材料を入れた有底円筒スリーブ容器１を加熱炉に入れて混合材料を加熱する加熱工程（ステップＳ１０４）、加熱工程によって得られた成形物を冷却する冷却工程（ステップＳ１０５）および有底円筒スリーブ容器１から成形物を取り出す取り出し工程（ステップＳ１０６）から成る。
【００３４】
ステップＳ１０１の取付工程では、図１に示すように、エキスパンドメタル２が有底円筒スリーブ容器１のコア部１ａにかぶせられる。ステップＳ１０２の混合工程では、図示されない混合機にて、鉄粒子３と銅ろう４とが混合される。ステップＳ１０３の投入工程
では、図１に示すように、鉄粒子３と銅ろう４との混合物５が、エキスパンドメタル２をコア部１ａにかぶせた状態の有底円筒スリーブ容器１の筒状の空間１ｃ内に入れられる。
【００３５】
ただし、鉄粒子３と銅ろう４を、まず有底円筒スリーブ容器１内に投入し、その後、両者３，４を有底円筒スリーブ容器１内で混合しても良い。その場合の多孔体の製造工程は、図４に示すステップＳ１０２とステップＳ１０３とを入れ替えた工程となる。
【００３６】
投入工程の後、図２に示すように、混合物５を入れた有底円筒スリーブ容器１は、加熱炉６に入れられる。ステップＳ１０４の加熱工程とステップＳ１０５の冷却工程は、有底円筒スリーブ容器１を移動可能なベルトコンベア７上で、混合物５を入れた有底円筒スリーブ容器１を、位置１Ｗ、位置１Ｘ、位置１Ｙ、位置１Ｚへと、白抜き矢印の方向に移動させることによって行われている（図２では、各位置にある有底円筒スリーブ容器１を、１（１Ｗ）、１（１Ｘ）、１（１Ｙ）、１（１Ｚ）で示す）。
【００３７】
第１の実施の形態における加熱炉６は、入り口近傍に加熱部６ａが存在し、出口側に冷却部６ｂが配置されている。この加熱炉６内の加熱部６ａの最高温度は、約１１００℃である。この温度は、銅ろう４の銅粉末が溶融状態となって鉄粒子３同士を溶接するのに適した温度である。ただし、加熱炉６の温度は、溶着材料の種類によって、適宜、変更し得る。また、加熱炉６内は、還元ガス（例えば、水素）雰囲気下におかれているので、鉄粒子３の表面の酸化膜を還元できる。
【００３８】
第１の実施の形態では、ベルトコンベア７は連続運転されており、有底円筒スリーブ容器１は、矢印の方向に移動していく間に加熱され、その後冷却される。ただし、図２における位置１Ｚでベルトコンベア７を所定時間停止させて、有底円筒スリーブ容器１を放置することによって、有底円筒スリーブ容器１内の内容物を冷却するようにしても良い。また、加熱炉６を、冷却部６ｂを有さない炉としても良い。この場合、加熱後の有底円筒スリーブ容器１をベルトコンベア７の外に移動すれば、ベルトコンベア７を連続運転しながら、多孔体を連続して製造することができる。
【００３９】
ステップＳ１０５の冷却工程後、図３に示すように、成形物である多孔体１０が有底円筒スリーブ容器１から取り出される。取り出された多孔体１０の孔１１の内壁には、予め有底円筒スリーブ容器１のコア部１ａにかぶせられていたエキスパンドメタル２が固着している。これは、加熱工程と冷却工程において、混合物５が焼き締まりながらエキスパンドメタル２と固着するためである。エキスパンドメタル２は、予めコア部１ａにゆるくかぶせられているので、多孔体１０は、エキスパンドメタル２ごと、有底円筒スリーブ容器１から容易に取り出すことができる。したがって、多孔体１０の取り出し作業が容易になると共に、取り出しに際して多孔体１０に無理な力をかけずに済むので、製造工程における多孔体１０の破損を低減できる。
【００４０】
図５は、取り出し工程後の多孔体１０を、孔１１の方向から見た図である。
【００４１】
孔の内壁に固着しているエキスパンドメタル２の板厚Ｘは、０．５ミリ以上０．８ミリ以下の範囲の任意の厚さである。エキスパンドメタル２の板厚Ｘを０．５ミリ以上としているので、多孔体１０を例えばエアバッグ用のインフレータの部品として使用する場合に、高圧・高温の爆風に対する耐性が高まる。一方、エキスパンドメタル２の板厚Ｘを０．８ミリ以下としているので、エキスパンドメタル２の加工およびコア部１ａへの取付が容易になると共に、エキスパンドメタル２のコストも低減できる。
【００４２】
ただし、エキスパンドメタル２の板厚Ｘは、０．５ミリ以上０．８ミリ以下の範囲に限定されず、多孔体１０の用途、使用条件等により適宜変更できる。多孔体１０をエアバッグ用のインフレータの部品としてではなく、高圧・高温にさらされない環境下で使用する場合には、板厚Ｘが０．５ミリより小さいエキスパンドメタル２を採用しても良い。また、多孔体１０が圧力および温度の面でより過酷な環境で使用される場合には、板厚Ｘが０．８ミリより大きいエキスパンドメタル２を採用することもできる。
【００４３】
図６は、エキスパンドメタル２の一部を示す図である。
【００４４】
エキスパンドメタルには、一般に、菱形形状の孔（メッシュ）を有するスタンダードタイプと、六角形状のメッシュを有するグレーチングタイプがある。この実施の形態では、前者のエキスパンドメタル２が用いられている。エキスパンドメタル２のメッシュの短目方向の中心間距離Ｙは、約０．５ミリである。中心間距離Ｙを０．５ミリとすると、この実施の形態で使用される粒径１．０ミリの鉄粒子３がメッシュから漏れることがない。その上、多孔体１０を例えばエアバッグ用のインフレータの部品として使用する場合に、多孔体１０の内部から外方向に爆風が通過する際の通気性を阻害しない。
【００４５】
なお、中心間距離Ｙは、０．５ミリに限定されない。多孔体１０を構成する鉄粒子３の粒径および多孔体１０の使用条件によって、エキスパンドメタル２の中心間距離Ｙを適宜変更できる。中心間距離Ｙを０．３ミリより小さくすると、多孔体１０を例えばエアバッグ用のインフレータの部品として使用する場合に、爆風を通過させる際の通気性が悪くなる。一方、中心間距離Ｙを２．０ミリより大きくすると、特注のエキスパンドメタル２を使用しなければならなくなる。また、多孔体１０をエアバッグ用のインフレータの部品として使用する場合に、用いられる鉄粒子３の粒径は、２．０ミリを超えることは稀であるため、鉄粒子３がエキスパンドメタル２のメッシュから漏れるという問題も発生しやすい。したがって、通気性、コストおよび鉄粒子３の漏れを考慮すると、メッシュの短目の中心間距離Ｙが０．３ミリ以上２．０ミリ以下のエキスパンドメタル２を採用するのが好ましい。
【００４６】
図７は、図３に示した加熱工程（ステップＳ１０４）における、鉄粒子３同士の間に存在する銅ろう４の変化を模式的に示す図である。
【００４７】
図７（Ａ）に示すように、加熱前において、液状のフラックス中に混入された銅粉末は、鉄粒子３同士の隙間に、その粉末の形状を維持した状態で存在している。なお、図７（Ａ）では、フラックスの図示を省略している。鉄粒子３と銅ろう４中の銅粉末とを十分混合すると、銅ろう４中の銅粉末は、鉄粒子３の周囲にほぼ均一に存在する。この状態の混合物５を加熱していくと、図７（Ｂ）に示すように、銅ろう４中の銅粉末は、固体の状態から溶融状態となり、ついには液状化して、鉄粒子３同士の接触界面へと移動する。これは、毛細管現象によるものであり、ろう付けの部分に生じるよく知られた現象である。なお、フラックスは、加熱によって蒸発し、鉄粒子３の表面に付着しない状態となる。
【００４８】
なお、以後、形態に関係なく、銅の材料に対しては、同じ番号「４」を付すものとする。液状化した銅４は、上述したように、一種の毛細管現象を起こし、鉄粒子３同士の接触部分（隙間が最も小さくなる部分）に入り込もうとする。図７（Ｂ）は、４つの鉄粒子３で形成される空隙の略中央において、上下の鉄粒子３の表面にある銅４が鉄粒子３の接触部分（または近接部分）に入り込もうとしている状況を示している。
【００４９】
図８は、図４に示した冷却工程（ステップＳ１０５）後に得られた多孔体１０の鉄粒子３と銅４の存在状態を模式的に拡大して示す図である。また、図９は、鉄粒子３のみからなる焼結体の微細構造（Ａ）と、鉄粒子３を銅４によって溶接させた第１の実施の形態の多孔体１０の微細構造（Ｂ）とを比較して示す図である。
【００５０】
図８に示すように、溶けた銅４は、鉄粒子３の表面を部分的に覆いながら、鉄粒子３同士の界面に介在して鉄粒子３同士を強固に溶接している。銅４は、鉄粒子３同士が接触している部分（または、最も近接している部分）の近傍に最も多く集まってきている。このような溶接によって、多孔体１０は、銅４の引っ張り強度ではなく、鉄の引っ張り強度に近いものとなる。
【００５１】
第１の実施の形態の多孔体１０は、図９（Ｂ）に示すように、銅４が鉄粒子３同士の空隙１３に介在した構造を有している。図９（Ｂ）に示す空隙１３と、図９（Ａ）に示す空隙１２とを比較すると、空隙１３は、銅４によって形成された凹凸４ａ、および銅４と鉄粒子３の表面によって形成された凹凸４ｂを有している。このため、空隙１３の表面積は、凹凸４ａ，４ｂのない空隙１２の表面積よりも大きいことが、容易に理解できる。
【００５２】
また、鉄粒子３同士の空隙を通気孔として利用した多孔体１０において、空隙の体積当たりの表面積を大きくすることによって、多孔体１０を通る気体を冷却する性能を高めることができる。また、空隙の高表面積化によって、多孔体１０に含まれる粉塵等をトラップする性能（集塵性能）も高めることができる。また、同様に、消音性能も向上する。しかも、鉄粒子３同士を銅４で強固に溶接した多孔体１０を製造しているので、鉄粒子３のみを固相拡散により焼結させた多孔体に比べて、低コストにて耐圧性能が高い多孔体１０を得ることができる。
【００５３】
図１０は、多孔体１０の孔１１内の爆発により生じた爆風が多孔体１０内部の隙間を通る様子を、一部拡大して示す図である。
【００５４】
多孔体１０の孔１１内の爆発により生じた爆風は、まず、エキスパンドメタル２のメッシュを通過する。多孔体１０を例えばエアバッグ用のインフレータの部品として使用した場合には、当該爆発時の内部温度は約２０００度にも達する。しかし、エキスパンドメタル２がかかる高温にさらされる時間は、約１０００分の４秒という極短い時間である。このため、エキスパンドメタル２自体が溶けてしまうという問題は生じない。
【００５５】
さて、爆風は、エキスパンドメタル２のメッシュを通過して、多孔体１０を構成する鉄粒子３の間隙をぬって、多孔体１０の外部へと抜けていく。このとき、爆風は、エキスパンドメタル２のメッシュを通過してから、鉄粒子３および銅４に接する。このため、鉄粒子３および銅４に接触する爆風の温度は、エキスパンドメタル２のメッシュを通過することにより低くなる。したがって、銅４が直接、高温にさらされる機会が少なくなり、多孔体１０の孔１１内面近傍が、溶けた銅４によって目詰まりを起こす事態を低減できる。
【００５６】
（第２の実施の形態）
次に、本発明に係る多孔体および多孔体の製造方法の第２の実施の形態について説明する。多孔体を構成する母材粒子およびその母材粒子を溶着する溶着材料は、第１の実施の形態と同様、それぞれ、鉄粒子３および銅ろう４である。
【００５７】
図１１は、多孔体の製造工程の内、加熱工程の前までの工程を示す図である。また、図１２は、加熱工程の後に、成形物である多孔体を容器から取り出す取り出し工程を示す図である。
【００５８】
第２の実施の形態に係る多孔体の製造工程は、第１の実施の形態において図４に基づいて述べた工程と同じ工程である。第２の実施の形態に係る多孔体の製造工程が、第１の実施の形態に係る多孔体の製造工程と異なる点は、取付工程（ステップＳ１０１）において、コア部１ａにエキスパンドメタル２をかぶせるのみならず、有底円筒スリーブ容器１の容器外側部１ｂの内面に接するようにエキスパンドメタル８を配置している点である。
【００５９】
以下、ステップＳ１０１の取付工程からステップＳ１０３の投入工程までを簡単に説明する。図１１に示すように、エキスパンドメタル２が有底円筒スリーブ容器１のコア部１ａにかぶせられる。次に、エキスパンドメタル８が有底円筒スリーブ容器１の容器外側部１ｂの内面に接するように配置される。エキスパンドメタル８は、エキスパンドメタル２よりも大きな径を有している。ステップＳ１０２の混合工程では、図示されない混合機にて、鉄粒子３と銅ろう４とが混合される。ステップＳ１０３の投入工程では、鉄粒子３と銅ろう４との混合物５が、２つのエキスパンドメタル２，８を配置した有底円筒スリーブ容器１内に投入される。
【００６０】
ただし、鉄粒子３と銅ろう４を、２つのエキスパンドメタル２，８を配置した有底円筒スリーブ容器１内に投入し、その後、両者３，４を有底円筒スリーブ容器１内で混合しても良い。その場合の多孔体の製造工程は、図４に示すステップＳ１０２とステップＳ１０３とを入れ替えた工程である。
【００６１】
ステップＳ１０４の加熱工程とステップＳ１０５の冷却工程は、第１の実施の形態と同様、図２に示す加熱炉６を用いて行われるので、重複した説明は省略する。
【００６２】
図１２は、加熱工程の後に、成形物である多孔体を容器から取り出す取り出し工程を示す図である。
【００６３】
図１２に示すように、取り出された多孔体１０の孔１１の内壁には、予め有底円筒スリーブ容器１のコア部１ａにかぶせられていたエキスパンドメタル２が固着している。さらに、多孔体１０の外側面には、予め有底円筒スリーブ容器１の容器外側部１ｂの内面に配置されたエキスパンドメタル８が固着している。２つのエキスパンドメタル２，８は、それぞれコア部１ａおよび容器外側部１ｂの内面に軽く接するように配置されているので、多孔体１０は、エキスパンドメタル２，８ごと、有底円筒スリーブ容器１から容易に取り出すことができる。したがって、多孔体１０の取り出し作業が容易になると共に、取り出しに際して多孔体１０に無理な力をかけずに済むので、製造工程における多孔体１０の破損を低減できる。
【００６４】
図１３は、多孔体１０の孔１１内の爆発により生じた爆風が多孔体１０内部の隙間を通る様子を示す図である。
【００６５】
エキスパンドメタル２の存在に伴う作用・効果は、第１の実施の形態で説明した作用・効果と共通するので、その説明を省略し、ここではエキスパンドメタル８の存在に伴う作用・効果についてのみ説明する。エキスパンドメタル８は、多孔体１０の外側面を覆っている。このため、多孔体１０をエアバッグ用インフレータの部品として使用した場合に、孔１１内部の爆発によって多孔体１０が壊れにくくなる。
【００６６】
（第３の実施の形態）
これまで、スリーブ形状の多孔体１０およびその製造方法の実施の形態について説明してきたが、これ以外に、以下に説明する中実円柱形状の多孔体を製造することもできる。
【００６７】
図１４は、中実円柱形状の多孔体の製造工程の一部を説明するための図である。また、図１５は、中実円柱形状の多孔体の製造工程を示すフローチャートである。
【００６８】
中実円柱形状の多孔体の製造工程は、図１５のフローチャートに示すように、母材粒子である鉄粒子と溶着材料である銅ろうとを混合する混合工程（ステップＳ２０１）、混合材料を円筒容器２０内に入れる投入工程（ステップＳ２０２）、金網の一形態であるエキスパンドメタルの取付工程（ステップＳ２０３）、混合材料を入れた円筒容器２０を加熱炉に入れて混合材料を加熱する加熱工程（ステップＳ２０４）、加熱工程によって得られた成形物を冷却する冷却工程（ステップＳ２０５）および円筒容器２０から成形物を取り出す取り出し工程（ステップＳ２０６）から成る。
【００６９】
ステップＳ２０１の混合工程では、図示されない混合機にて、鉄粒子３と銅ろう４とが混合される。ステップＳ２０２の投入工程では、鉄粒子３と銅ろう４との混合物５が、円筒容器２０内に入れられる。ステップＳ２０３の取付工程では、２枚の円板形状のエキスパンドメタル２１，２１が、円筒容器２０内の混合物５の上に載置される。この際、エキスパンドメタル２１の上に重りを載せても良い。また、エキスパンドメタル２１は、１枚でも、３枚以上でも良い。
【００７０】
なお、鉄粒子３と銅ろう４を、まず円筒容器２０内に投入し、その後、両者３，４を円筒容器２０内で混合しても良い。その場合の多孔体の製造工程は、図１５に示すステップＳ２０１とステップＳ２０２とを入れ替えた工程となる。
【００７１】
ステップＳ２０４の加熱工程とステップＳ２０５の冷却工程は、第１の実施の形態と同様、図２に示す加熱炉６を用いて行われるので、重複した説明は省略する。
【００７２】
図１６は、図１５に示す製造工程を経て得られた中実円柱形状の多孔体１０を示す図である。また、図１７は、中実円柱形状の多孔体１０の一平面から爆風が通過する様子を示す、一部拡大図である。
【００７３】
この多孔体１０は、混合物５の上から載置したエキスパンドメタル２１が多孔体１０の上面に固着した形態を備えている。この多孔体１０をエアバッグ用インフレータの部品として使用する場合には、図１６の矢印Ｐに示すように、多孔体１０ｂの上下方向に爆風が通過する。図１７に示すように、爆風が多孔体１０に接触する側の面にはエキスパンドメタル２１があるので、爆風の熱がエキスパンドメタル２１の通過により冷却される。これによって、多孔体１０を構成する鉄粒子３を溶着している銅４が溶ける危険性を低減することができる。
【００７４】
なお、エキスパンドメタル２１を多孔体１０の加熱工程の前にセットせずに、多孔体１０の冷却工程の後に、エキスパンドメタル２１を多孔体１０に付着させても良い。
【００７５】
図１８は、冷却後の多孔体１０にエキスパンドメタル２１を付着させて完成する製造工程を示すフローチャートである。
【００７６】
エキスパンドメタル２１を冷却後の多孔体１０に付着させる場合の多孔体の製造工程は、図１８のフローチャートに示すように、母材粒子である鉄粒子と溶着材料である銅ろうとを混合する混合工程（ステップＳ３０１）、混合材料を円筒容器２０内に入れる投入工程（ステップＳ３０２）、混合材料を入れた円筒容器２０を加熱炉に入れて混合材料を加熱する加熱工程（ステップＳ３０３）、加熱工程によって得られた成形物を冷却する冷却工程（ステップＳ３０４）、円筒容器２０から成形物を取り出す取り出し工程（ステップＳ３０５）およびエキスパンドメタル２１を多孔体１０の一平面に取り付ける取付工程（ステップＳ３０６）から成る。取付工程におけるエキスパンドメタル２１の取付は、溶接、めっき等のいずれの方法で実現しても良い。
【００７７】
以上、本発明に係る多孔体および多孔体の製造方法の各実施の形態につき説明したが、本発明は、上述の各実施の形態に限定されることなく、種々の変形を施した形態にて実施できる。
【００７８】
例えば、母材粒子と溶着材料の組み合わせは、鉄と銅に限定されない。鉄とニッケル基合金（例えば、ニッケルろう）、ステンレスと銅等の任意な組み合わせを採用可能である。すなわち、母材粒子としては、鉄以外に、炭素鋼、合金鋼、ステンレス鋼、銅、アルミニウム、超硬合金等が採用され得る。また、溶着材料としては、銅、ニッケル、銀、燐銅等の各種材料を選択できる。ただし、前述のように、溶着材料の方が、母材粒子よりも高温下にて溶けやすいことが要件となる。
【００７９】
また、上述の実施の形態は、母材粒子および溶着材料に金属を使用し、母材粒子を溶着材料によって溶接する実施の形態であるが、溶接ではなく、より上位の溶着を行う場合には、母材粒子をセラミックスに、溶着材料を金属にしても良い。さらに、母材粒子を金属またはセラミックスに、溶着材料を樹脂にしても良い。また、母材粒子と溶着材料を共にセラミックスとしても良い。
【００８０】
また、上述の各実施の形態における多孔体１０の形状は、円筒形状あるいは中実円柱形状であったが、両端が多角形の筒形状あるいは中実の多角柱形状であっても良い。両端が多角形の筒形状の多孔体を製造する場合、筒成形用容器のコア部は、円柱形状であっても、多角柱形状であっても良い。また、コア部の周囲に配置されるエキスパンドメタルは、コア部の形状に合わせた形状とすることができる。さらに、筒形成用容器の外側部内壁に配置されるエキスパンドメタルは、当該外側部内壁の形状に合わせた形状とすることができる。中実の多角柱形状の多孔体を製造する場合、容器を多角形状の筒容器とし、母材粒子と溶着材料の混合物の上に載置されるエキスパンドメタルを、当該筒容器の開口部の多角形状に合わせた形状とすることができる。
【００８１】
また、エキスパンドメタル以外の金網、例えば、細い金属線をまるめたもの、金属線を格子状に編んだもの等を採用することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明の多孔体は、自動車のエアバッグ用インフレータの部品に適している。また、本発明の多孔体は、母材粒子同士の空隙を通気孔あるいは通水孔に利用したフィルタ、母材粒子間の空隙の表面積が大きいことを利用した吸湿材あるいは消音材にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明に係る多孔体の製造方法の第１の実施の形態において、加熱工程の前までの工程を示す図である。
【図２】本発明の各実施の形態において使用される、母材粒子と溶着材料との混合物を加熱する加熱装置を模式的に示す図である。
【図３】本発明に係る多孔体の製造方法の第１の実施の形態における加熱工程の後に、成形物である多孔体を容器から取り出す取り出し工程を示す図である。
【図４】本発明に係る多孔体の製造方法の第１の実施の形態における製造工程の流れを示すフローチャートである。
【図５】図４に示す取り出し工程後の多孔体を、孔の方向から見た図である。
【図６】図３に示すエキスパンドメタル一部を示す図である。
【図７】図４に示した加熱工程における、鉄粒子同士の間に存在する銅粉末の変化を模式的に示す図であり、（Ａ）は、加熱前の状態を、（Ｂ）は、加熱中において、４つの鉄粒子で形成される空隙の略中央において、上下の鉄粒子の表面にある銅が鉄粒子の接触部分に入り込もうとしている状態を、それぞれ示す図である。
【図８】図４に示した冷却工程後に得られた多孔体の鉄粒子と銅の存在状態を模式的に拡大して示す図である。
【図９】鉄粒子を焼結した多孔体と、図４に示す製造工程によって得られた多孔体との微細構造を比較して示す図であり、（Ａ）は、鉄粒子を焼結した多孔体の微細構造を、（Ｂ）は、図４に示す製造工程によって得られた多孔体の微細構造を、それぞれ示す図である。
【図１０】図４の製造工程を経て得られた多孔体の孔内の爆発により生じた爆風が多孔体内部の隙間を通る様子を、一部拡大して示す図である。
【図１１】本発明に係る多孔体の製造方法の第２の実施の形態において、加熱工程の前までの工程を示す図である。
【図１２】本発明に係る多孔体の製造方法の第２の実施の形態における加熱工程の後に、成形物である多孔体を容器から取り出す取り出し工程を示す図である。
【図１３】本発明に係る多孔体の製造方法の第２の実施の形態により得られた多孔体の孔内の爆発により生じた爆風が多孔体内部の隙間を通る様子を示す図である。
【図１４】本発明の第３の実施の形態において、中実円柱形状の多孔体の製造工程の一部を説明するための図である。
【図１５】本発明の第３の実施の形態において、中実円柱形状の多孔体の製造工程を示すフローチャートである。
【図１６】図１５に示す製造工程を経て得られた中実円柱形状の多孔体を示す図である。
【図１７】図１６に示す中実円柱形状の多孔体の一平面から爆風が通過する様子を示す、一部拡大図である。
【図１８】冷却後の中実円柱形状の多孔体にエキスパンドメタルを付着させて完成する製造工程を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８４】
１    有底円筒スリーブ容器（筒成形用容器）
１ａ  コア部（中心軸）
１ｂ  容器外側部（内側面）
２    エキスパンドメタル（金網の一形態）
３    鉄粒子（母材粒子）
４    銅粉末，銅ろう，銅（溶着材料）
５    混合物
６    加熱炉
８    エキスパンドメタル（金網の一形態）
１０    多孔体
１１    孔
２０    円筒容器
２１    エキスパンドメタル
【図１】
2005153202.tif 000003
【図２】
2005153202.tif 000004
【図３】
2005153202.tif 000005
【図４】
2005153202.tif 000006
【図５】
2005153202.tif 000007
【図６】
2005153202.tif 000008
【図７】
2005153202.tif 000009
【図８】
2005153202.tif 000010
【図９】
2005153202.tif 000011
【図１０】
2005153202.tif 000012
【図１１】
2005153202.tif 000013
【図１２】
2005153202.tif 000014
【図１３】
2005153202.tif 000015
【図１４】
2005153202.tif 000016
【図１５】
2005153202.tif 000017
【図１６】
2005153202.tif 000018
【図１７】
2005153202.tif 000019
【図１８】
2005153202.tif 000020