(57)【要約】      （修正有）【課題】放熱のためのヒートシンクや、断熱材、緩衝材、フィルタ、熱交換器、防音材、遮音材、反響防止材、消音器、魚卵や藻類の着床具、バクテリア付きろ材、いけ花用道具などに使用できる、高い空孔率を有する多孔質体を提供する。【解決手段】金属製の枠部２２で囲まれて同一の仮想平面上に配設された複数の空間部３１…と、これらの空間部３１…を取り囲む上記の枠部２２同士を空間部３１…が並ぶ上記の仮想平面と交差する方向で接合する接合部２３…と、これら接合部２３…によって上記の空間部３１…が連通されてなる連続空間集合３２を有した多孔質体１１。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の枠部で囲まれて同一の仮想平面上に配設された複数の空間部と、
これらの空間部を取り囲む上記の枠部同士を空間部が並ぶ上記の仮想平面と交差する方向で接合する接合部と、
これら接合部によって上記の空間部が連通されてなる連続空間集合を有した
多孔質体。
【請求項２】
ヒートシンクとして使用される
請求項１に記載の多孔質体。
【請求項３】
金属製の枠部で囲まれて同一の仮想平面上に配設された複数の空間部と、
これらの空間部を取り囲む上記の枠部同士を空間部が並ぶ上記の仮想平面と交差する方向で接合する接合部と、
これら接合部によって上記の空間部が連通されてなる連続空間集合を有した
ヒートシンク。
【請求項４】
吸熱部と放熱部とを有するヒートシンクであって、
吸熱部と放熱部を含む全体が、金属製の枠部で囲まれて同一の仮想平面上に配設された複数の空間部と、
これらの空間部を取り囲む上記の枠部同士を空間部が並ぶ上記の仮想平面と交差する方向で接合する接合部と、
これら接合部によって上記の空間部が連通されてなる連続空間集合を有した
ヒートシンク。
【請求項５】
発熱部品が取り付けられる側である吸熱部の表面に、前記枠部の連続を絶つ切り込みが形成された
請求項３または請求項４に記載のヒートシンク。
【請求項６】
枠部で囲まれた複数の空間部を有する金属製網状仮想平面材を、上記の空間部が並ぶ仮想平面方向とこの仮想平面方向に交差する方向に空間部が連続する連続空間集合を形成すべく複数枚積層したのち、
枠部における積層時に接触する部分同士を接合する
多孔質体の製造方法。
【請求項７】
枠部で囲まれた複数の空間部を有する金属製網状仮想平面材を、上記の空間部が並ぶ仮想平面方向とこの仮想平面方向に交差する方向に空間部が連続する連続空間集合を形成すべく複数枚積層したのち、
枠部における積層時に接触する部分同士を接合する
ヒートシンクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、たとえば放熱のためのヒートシンクや、断熱材、緩衝材、フィルタ、熱交換器、防音材、遮音材、反響防止材、消音器などの工業的に使用される部品をはじめ、魚卵や藻類の着床具、バクテリア付きろ材、さらには、いけ花用道具などの日用品にまで使用できるような多孔質体に関し、より詳しくは、空孔率がきわめて高い多孔質体に関する。
【背景技術】
【０００２】
多孔質構造のヒートシンクとしては、たとえば下記特許文献１、２に開示されたものがある。これらのヒートシンクは粉末冶金で製造されている。つまり、金属粉末にバインダを加えて混合し、所望の形状に成形した成形体を焼結して得られる。焼結によって金属粉体同士が結合して、これらの間に空孔ができる。このため、空孔の大きさは金属粉末の大きさが大きいほど大きくなる。
【０００３】
しかし、粉末冶金では、金属粉末の充填割合に自ずと限界があるので、空孔率は２０〜４０％くらいにしか上げられない。
【０００４】
また、特許文献１に記載のヒートシンクでは、多孔質であり内部に多くの空孔を有しているので、多孔質の内部を空気が流れることで、熱伝達を受けた空気が空気中に放出される旨が記載され、特許文献２には、表面に大きな空孔を複数形成することで表面積が拡大し、方熱性の向上が図れる旨が記載されている。
【０００５】
しかし、特許文献１、２のヒートシンクに形成される空孔は、基本的に独立構造のもので、このような独立発泡状の空孔が多数形成された多孔質体である。
【０００６】
このため、空孔内を空気が通過する率は高くなく、ヒートシンクの冷却効果はある程度以上にはならない。
【０００７】
ヒートシンクとしては、さらに下記特許文献３に開示されているものがあるが、これは、１本の金属線材からなる織物を圧縮して製造される。圧縮して製造されるので、空孔は連続発泡状にはなるものの、空孔率が高くない。このため、それまでと比べて格段に良好な冷却効果を得られるものではない。
【特許文献１】特開平５−３４３５７２号公報
【特許文献２】特許第２７９９６８８号公報
【特許文献３】特許第３９１４９０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のように、ヒートシンクにおいては「すかすか」といえるほどに空孔率が高いものはなかった。また、ヒートシンク以外のその他の物品においても、金属材料からなるものであって空孔率が高いものはなかった。
【０００９】
そこで、この発明は、金属製でありながらも高い空孔率を得られるようにすることを主たる課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そのための手段は、金属製の枠部で囲まれて同一の仮想平面上に配設された複数の空間部と、これらの空間部を取り囲む上記の枠部同士を空間部が並ぶ上記の仮想平面と交差する方向で接合する接合部と、これら接合部によって上記の空間部が連通されてなる連続空間集合を有した多孔質体である。
【００１１】
また、金属製の枠部で囲まれて同一の仮想平面上に配設された複数の空間部と、これらの空間部を取り囲む上記の枠部同士を空間部が並ぶ上記の仮想平面と交差する方向で接合する接合部と、これら接合部によって上記の空間部が連通されてなる連続空間集合を有したヒートシンクである。
【００１２】
さらに、吸熱部と放熱部とを有するヒートシンクであって、吸熱部と放熱部を含む全体が、金属製の枠部で囲まれて同一の仮想平面上に配設された複数の空間部と、これらの空間部を取り囲む上記の枠部同士を空間部が並ぶ上記の仮想平面と交差する方向で接合する接合部と、これら接合部によって上記の空間部が連通されてなる連続空間集合を有したヒートシンクである。
【００１３】
上記の枠部は、同一仮想平面上に配設された空間部を完全に仕切るものであるほかに、空間部が同一仮想平面上において一体に連続するようにする枠部も含む意味である。つまり、上記の「複数の空間部」とは空間部が見かけ上複数存在するものであることを意味する。また、連続空間集合を有するため、枠部が同一仮想平面上に配設された空間部を完全に仕切るものである場合には、空間部が上記の仮想平面方向においても連続するように位置をずらして接合部が形成される。接合部は、熱圧着やロウ付けなどによって形成される。
【００１４】
この多孔質体では、金属製の枠部に囲まれた空間部が、これらが並ぶ仮想平面方向と交差する方向のほか、並ぶ仮想平面方向にも連続する連続空間集合を有するので、空孔率を高めることができる。そして、空孔部分である連続空間集合は、熱を奪う空気等の媒体が通る部分、空気を閉じ込める部分、衝撃を受けたときに潰れる部分、選別する部分、振動の伝達を制御する部分、花の茎や触媒などを保持する部分などとして使用される。
【００１５】
ヒートシンクにおいては、発熱部品が取り付けられる側である吸熱部の表面に、前記枠部の連続を絶つ切り込みが形成されると、熱膨張による伸縮で生じる歪を吸収できる。
【００１６】
上記の多孔質体は、枠部で囲まれた複数の空間部を有する金属製網状平面材を、上記の空間部が並ぶ仮想平面方向とこの仮想平面方向に交差する方向に空間部が連続する連続空間集合を形成すべく複数枚積層したのち、枠部における積層時に接触する部分同士を接合することによって製造できる。
【００１７】
上記のヒートシンクは、枠部で囲まれた複数の空間部を有する金属製網状平面材を、上記の空間部が並ぶ仮想平面方向とこの仮想平面方向に交差する方向に空間部が連続する連続空間集合を形成すべく複数枚積層したのち、枠部における積層時に接触する部分同士を接合することによって製造できる。
【００１８】
上記の枠部は、同一仮想平面上に配設された空間部を完全に仕切るものであるほかに、空間部が同一仮想平面上において一体に連続するようにする枠部も含む意味である。つまり、上記の「複数の空間部」とは空間部が見かけ上複数存在することを意味する。また、連続空間集合を有するため、枠部が同一仮想平面上に配設された空間部を完全に仕切るものである場合には、空間部が上記の仮想平面方向でも連続するように位置をずらして接合がなされる。
【００１９】
上記の金属製網状平面材としては、たとえば金属メッシュ、エキスパンドメタル、パンチングメタルなどが、単独で、あるいは適宜組み合わせて使用できる。また、枠部の接合は、熱圧着やロウ付けによって行える。
【００２０】
すなわち、金属製の枠部で囲まれて同一の仮想平面上に配設された複数の空間部と、これらの空間部を取り囲む上記の枠部同士を空間部が並ぶ上記の仮想平面と交差する方向で接合する接合部と、これら接合部によって上記の空間部が連通されてなる連続空間集合を有した多孔質体やヒートシンクが得られる。
【発明の効果】
【００２１】
以上のように、この発明によれば、空間部が連続した連続空間集合が、空間部を囲む枠部と枠部同士を接合する接合部とによって得られる。つまり、枠部と接合部の間はすべて空孔（連続空間集合）であって、従来技術の場合に比して、高い空孔率を得ることができる。
【００２２】
しかも、その空孔たる連続空間集合は、独立構造ではなく連続した構造であるので、表面積が大きいばかりでなく、空気等の流通も良好である。
【００２３】
また、枠部は空間部を囲むものである上に、接合部で互いに接合されているので、形態の強度は高く、全体の構造が「すかすか」な状態であっても十分に形態を保持できる。このため、ヒートシンクなどの製品として使用することも、その他の製品やその部品などとして使用することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
この発明を実施するための一形態を、以下図面を用いて説明する。  
図１は、多孔質体１１の斜視図と、その構造を示す断面図である。このように多孔質体１１は、金属線２１…の間に複数の空間部３１が縦方向と横方向に連続する連続空間集合３２を有する「すかすか」の状態である。つまり、図１の断面図（ａ）（ｂ）は縦断面であり、金属線２１…からなる枠部２２で囲まれた同一の仮想平面Ｐ上（図面では左右方向）に配設された複数の空間部３１…と、これらの空間部３１…を取り囲む上記の枠部２２同士を空間部３１…が並ぶ上記の仮想平面Ｐと交差する方向で接合して上記の空間部３１…を連通させて上記の連続空間集合３２を形成する接合部２３とを有する。
【００２５】
このような多孔質体１１は、図２に示したようにヒートシンク１１ａなどとして使用される。ヒートシンク１１ａは、適宜の形状に形成され、その上面部分である吸熱部１２に電気的に絶縁する絶縁体５１を介して電気部品５２が固定される。絶縁体５１はたとえば窒化アルミで形成されている。窒化アルミは熱的には良導体である。電気部品５２はたとえばロウ付けで固定され、また絶縁体５１とヒートシンク１１ａの間はメタライジングなどの周知の手段によって固定される。
【００２６】
このヒートシンク１１ａでは、電気部品５２から発せられた熱は絶縁体５１を介してヒートシンク１１ａの吸熱部１２に吸収され、吸熱部１２以外の放熱部１３に触れる空気によって熱が奪われる。
【００２７】
このようなヒートシンク１１ａは、図３に示したような多孔質体１１を素材として、この素材を切削加工等により所望の形態に整形すれば得られるが、そのままヒートシンク１１ａとして使用できるように予め所望の形態になるよう多孔質体１１を製造することもできる。
【００２８】
図３において、（ａ）は、薄い短冊状に形成されたヒートシンクを示しており、このヒートシンク１１ａ…は、それぞれ適宜間隔をあけて絶縁体に固定される。（ｂ）は、直方体状に形成されたヒートシンク１１ａを示しており、（ｃ）は直方体状に形成され後、放熱部１３に複数本の溝１４を形成した例である。
【００２９】
これらは一例であって、その他の形態であるもよい。また、図１の（ａ）（ｂ）では縦断面を示したが、この縦断面を縦にして使用するも、横にして使用するも、通気性を持たせるなどの用途に適した要求に応じて方向性を適宜変えることができる。
【００３０】
多孔質体１１の製造方法について説明する。  
多孔質体１１の製造には、金属製網状平面材２４としての金属メッシュ２４ａが使用される。ヒートシンク１１ａなどのように熱伝導性がよいものであることが必要な場合には、銅製の金属メッシュを用いるとよい。また、緩衝材などにする場合には、比較的価格の安い鉄製の金属メッシュなどを用いればよい。金属メッシュ２４ａは平織のものでよいが、必要な連続空間集合３２の形態によっては、その他の織り方のものを使用することもできる。金属メッシュ２４ａは、断面円形の金属線２１…からなり、枠部２２で囲まれた複数の空間部３１を有する。これらの空間部３１は、厳密に言えば、図４に示したように、同一の仮想平面Ｐ（図４の仮想線参照）上において一体に連続するようにするものであるが、見かけ上において枠部２２で囲まれて区分されている。
【００３１】
使用する金属製網状平面材２４の開き目や線径、断面形状等の条件によって、空間部３１と連続空間集合３２の形態は大きく変化するので、使用する金属性網状平面材２４は、所望する連続空間集合３２の形態に応じて適宜選定される。金属製網状平面材２４として金属メッシュ２４ａのほかに、エキスパンドメタルやパンチングメタルを使用することもできる。また、これらを組み合わせて使用することもできる。
【００３２】
そしてこれら複数枚の金属メッシュ２４ａを、図４に示したように重ねる。このとき、積層の仕方によって様々な構造の組織が得られる。図１に示した例では、各金属メッシュ２４ａの経線または緯線の凸と凸が上下に突き合うようにしたが、適宜ずらすこともできる。図５（ａ）に示したように互いに重なり合う金属メッシュ２４ａの開き目に差異をつけることも、図５（ｂ）に示したように金属メッシュ２４ａの方向性を違わせることもできる。
【００３３】
この積層においては、各金属メッシュ２４ａの空間部３１が、上記の仮想平面Ｐの面方向と、これと交差する方向において連続し、連続空間集合を得られるように行う。金属製網状平面材２４として、パンチングメタルのように空間部を仮想平面Ｐ方向において完全に区切ってしまう枠部を有する場合には、空間部３１同士が完全に重なり合わないように位置をずらせるなどしなければならない。
【００３４】
積層状態を所望通りにするには、金属メッシュ２４ａの端部の位置を規制する枠やピンなどの規制部材を用いて積層を行うとよい。
【００３５】
このように金属メッシュ２４ａを積層したのち、図６に示したように、チャンバ６１内でくっつき防止のためのセラミック板６２，６２などで挟んで、重石６３をのせ、真空中や水素中において熱圧着を行えば、図７に示したように金属線２１…からなる枠部２２の接点同士が接合し、接合部２３…が形成される。熱圧着は、金属線２１…の融点より若干低い温度に加熱して行う。金属メッシュ２４ａが銅メッシュの場合には、１０００度前後の温度に加熱して行う。すると、図１（ａ）に示したように、接点部分が溶けて強固に結合する接合部２３…が得られる。接合部２３は、金属メッシュ２４ａを構成する金属線２１…同士の間にも形成される。
【００３６】
このほか、図８に示したように銀ロウなどのロウ材７１を金属メッシュ２４ａの表面に塗布した後で加熱して、ロウ材７１による拡散で接点部分の接合を行う、つまり接合部２３を形成することもできる（図１（ｂ）参照）。
【００３７】
このように金属製網状平面材２４を用いるほか、例えば図９に示したように、金属線２２ａを縦横に張って積み上げてから、上記のように熱圧着を行っても、多孔質体１１を製造することができる。図中、２２ａは金属線、２５は金属線２２ａを平行に張るための重錘、２６は台部材である。その他の部位であって先の構成と同一または同等の部位については、同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。
【００３８】
上記のようにして製造された多孔質体１１は、そのまま使用されるほか、図３に示したようにこれを素材として、切削等の加工を施して整形を行い、所望の形態のヒートシンク１１ａ等の物品が形成される。
【００３９】
ヒートシンク１１ａは、電気部品５２（図２参照）が取り付けられる側である吸熱部１２と、これ以外の放熱部１３を有するが、図示例のヒートシンク１１ａは吸熱部１２と放熱部１３を含む全体が上記の連続空間集合３２を有する構造である。この場合、好ましくは、吸熱部１２に対して、図１０に示したように、枠部２２（図２参照）の連続を絶つ適宜数の切り込み２７を適宜深さに形成する。切り込み２７は直線状であるとよい。この上で前記の絶縁体５１に固定すると、図１１に示したように絶縁体５１と接する部分に切り込み２７を有することになる。
【００４０】
図１０（ａ）は短冊状に形成されたヒートシンク１１ａの例で、ヒートシンク１１ａの厚さ方向に延びる切り込み２７…が並行に多数形成されている。図１０（ｂ）は、直方体状に形成されたヒートシンク１１ｂの例で、たてよこに延びる複数の切り込み２７…が格子状に形成されている。
【００４１】
このように切り込み２７…が形成されると、電気部品５２（図２参照）の熱を受けて熱膨張による伸縮が起こった場合でもその伸縮による歪の発生をなくすことができ、ヒートシンク１１ａの絶縁体５１に対する固定状態を強固に保つことが可能となる。
【００４２】
このようにして構成されたヒートシンク１１ａは、吸熱部１２と放熱部１３のいずれの部分においても空孔率が高くなるように製造できる。しかも、連続空間集合３２は、連続状のものであるので、表面積が大きいことによる放熱性と、内部全体を流通する空気が熱を奪うことによる放熱性が良好で、高い放熱効果を得られる。
【００４３】
放熱性が高いので、図示例のような直方体状の形態であっても、十分な放熱効果が得られる。空孔率が高いにもかかわらず放熱性が高いことから、小型化も軽量化も図れる。
【００４４】
また、枠部２２同士を結合している接合部２３は、熱圧着やロウ付けにより形成されるので、強度が高い。このため、空孔率が高くても十分に形態を保持可能な堅固なものとすることができる。
【００４５】
さらに、製造に際しては金属メッシュ２４ａや金属線２２ａを用いて行え、この金属メッシュ２４ａや金属線２２ａには既存のものを使用できるとともに、製造の工程も簡素であるので、量産ができ、しかも安価に製造できる。
【００４６】
図１１は、多孔質体１１の他の例である緩衝材用部品１１ｂの使用例を示す一部破断斜視図である。この緩衝材用部品１１ｂは、車両のボディ等に使用される緩衝材８１に用いられる。すなわち、所望の形状に形成された緩衝用部材１１ｂの表面が合成樹脂性の被覆材８２で被覆されている。
【００４７】
このような緩衝材８２は、上記のように金属メッシュ２４ａを用いて形成され、上記のように連続空間集合３２を有するが、枠部２２は接合部２３で結合され、必要な形態が保たれる。通常時は一定の形態を有する一方で、強い衝撃を受けたときには、連続空間集合３２を形作っている枠部２２…が変形するとともに、各接合部２３…において変形等が生じ、圧縮される。このため、緩衝材としての機能を果たす。
【００４８】
また、図示を省略するが、同様の構造に構成して、断熱材またはその部品として使用することもできる。すなわち、所望の形状に形成された多孔質体を布帛、合成樹脂などの適宜の素材からなる被覆材で被覆したりする。多孔質体が内部に多くの空気を含んで、この状態を外側の被覆材が保持するので、断熱性を得られる。
【００４９】
図１２は、多孔質体１１の他の例である切花いけ具１１ｃの斜視図であり、この切花いけ具は、水を入れた花瓶９１等に入れて使用される。この切花いけ具１１ｃは、上記のように金属メッシュ２４ａを用いて形成され、上記のように連続空間集合３２を有する。金属メッシュ２４ａには、銅製のものを用いる。
【００５０】
連続空間集合３２を形作る枠部２２は接合部２３で結合され、必要な形態が保たれる。図示例では、半球状に形成したものを示したが、その他の形態であるもよい。また、この切花いけ具１１ｃでは、半球状に整形したのちにドリル等で穿孔加工がなされ、表面から内部にかけて、切花の茎９２を挿す挿入孔２８…が形成されている。連続空間集合３２の形状によっては挿入孔２８の形成を省略できる。
【００５１】
このように構成された切花いけ具１１ｃは、花瓶に水とともに入れられ、切花の茎が挿入孔２８に突き刺さるように花を生けて使用される。切花の茎９２の周囲には連続空間集合３２が形成されており、水と接している上に、挿入孔２８が切花を所望の姿勢に支持する。そのうえ、連続空間集合３２を形作っている金属線２１…が銅製であるので、銅の作用によって水の腐敗を抑制し、花の延命作用も有する。
【００５２】
また、図示は省略するが、多孔質体を空気調和機（エアコン）等のフィルタとして整形するとともに、フィルタに酸化チタン等の触媒を担持させると、触媒による作用効果も得ることができる。触媒を担持するほかに、バクテリアなど、目的に応じたものを適宜保持させれば、その他の物品を得ることもできる。
【００５３】
この発明の構成と上記の一形態の構成との対応において、  
この発明の多孔質体は、多孔質体１１、ヒートシンク１１ａ、緩衝材用部品１１ｂ、切花いけ具１１ｃに対応し、  
金属製の枠部は、枠部２２、金属線２２ａに対応し、  
金属製網状平面材は、金属メッシュ２４ａに対応するも、  
この発明は、上記の構成のみに限定されるものではなく、その他の形態を採用することもできる。  
たとえば、金属メッシュ２４ａや金属線２４ｂは、断面円形でなく、異形断面のものであるもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】多孔質体の斜視図と断面図。
【図２】多孔質体からなるヒートシンクの使用状態の正面図。
【図３】多孔質体の斜視図。
【図４】多孔質体の製造工程のうちの積層工程を示す斜視図。
【図５】他の例に係る多孔質体の製造工程のうちの積層工程を示す斜視図。
【図６】多孔質体の製造工程のうちの接合工程を示す断面図。
【図７】熱圧着による接合の作用状態の説明図。
【図８】ロウ付けによる接合の作用状態の説明図。
【図９】他の例に係る多孔質体の製造工程を示す斜視図。
【図１０】多孔質体からなるヒートシンクの切り込みの構造説明図。
【図１１】図９のヒートシンクの使用状態の断面図。
【図１２】多孔質体からなる緩衝材用部品の使用状態を示す一部破断斜視図。
【図１３】多孔質体からなる切花いけ具の斜視図。
【符号の説明】
【００５５】
１１…多孔質体
１１ａ…ヒートシンク
１１ｂ…緩衝材用部品
１１ｃ…切花いけ具
１２…吸熱部
１３…放熱部
２２…枠部
２２ａ…金属線
２３…接合部
２４…金属製網状平面材
２４ａ…金属メッシュ
２７…切り込み
３１…空間部
３２…連続空間集合
Ｐ…仮想平面
【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】
2009295657.tif 000009
【図８】
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【図９】
2009295657.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2009295657.tif 000013
【図１２】
2009295657.tif 000014
【図１３】
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