特許 6397204 金属製多孔体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6397204

(24)【登録日】2018年9月7日

(45)【発行日】2018年9月26日

(54)【発明の名称】金属製多孔体

(51)【国際特許分類】

   C22C 1/08 20060101AFI20180913BHJP

   B01D 39/12 20060101ALN20180913BHJP

【ＦＩ】

   C22C1/08 F

   !B01D39/12

【請求項の数】2

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-75102(P2014-75102)

(22)【出願日】2014年4月1日

(65)【公開番号】特開2015-196876(P2015-196876A)

(43)【公開日】2015年11月9日

【審査請求日】2017年3月30日

(73)【特許権者】

【識別番号】593165487

【氏名又は名称】学校法人金沢工業大学

(73)【特許権者】

【識別番号】000237167

【氏名又は名称】富士フィルター工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100117226

【弁理士】

【氏名又は名称】吉村 俊一

(72)【発明者】

【氏名】岸 陽一

(72)【発明者】

【氏名】松本 貴志

(72)【発明者】

【氏名】小山 有司

【審査官】 米田 健志

(56)【参考文献】

【文献】 実開平０６−０１１８１７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００４−２６１６２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−３０９４１８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２２Ｃ １／０８〜 １／１０

Ｃ２２Ｃ ４７／００〜４９／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

重ね巻きされた金属線材同士が接合されてなるチューブ状の多孔体巻線部と、温度又は磁場を変化させることによって形状が変形する形状変形部材とを有し、前記形状変形部材が、チューブ状の前記多孔体巻線部の中に設けられ又は接合されている、又は、チューブ状の多孔体巻線部の外に沿わせて接合されている、ことを特徴とする金属製多孔体。

【請求項2】

前記形状変形部材が、形状記憶合金又は磁歪材料である、請求項１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、外場の変化によって目開き量を制御できる金属製多孔体に関する。

【背景技術】

【0002】

金属線を軸の周りに巻き付けて形成された金属製多孔体は、従来から知られている。特許文献１には、内燃機関の燃料から不要な物質等を除去するフィルターとして用いられる金属製多孔体が提案されている。この金属製多孔体は、ステンレス鋼線等の金属線を軸の周りに巻き付けて円筒状に成形し、その後に線同士を焼結して形成されている。

【0003】

特許文献２には、エアバッグインフレーター用フィルターとして用いられる金属製多孔体が提案されている。この金属製多孔体は、断面形状が長方形（平角形状）に形成された一本の金属線を用い、その線の一端をジグの適所に係止させ、このジグに線を巻き付けて円筒体とし、次いで、線の他端を円筒体の適所に接合し、この円筒体からジグを抜き取って中空形状に形成されている。

【0004】

また、特許文献３には、金属繊維の接触部に金属間化合物が形成され形状記憶特性、超弾性特性に優れた金属繊維三次元構造体等の提供を目的とした技術が提案されている。この技術は、純チタン繊維と純ニッケル繊維が所定の空隙率をもった三次元構造をなし、かつ両繊維の接触部に金属間化合物が形成されているように構成したものである。こうした金属繊維三次元構造体は、高空隙率をもった不織布状の構造体であり、高い保形性を有し、かつ形状記憶特性を有することから冠動脈ステント、人工骨、人工歯根、電気機器の電極及び空調機器等のフィルター等複雑な形状の部材も容易に作製できるとされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１１−１７８２１２号公報

【特許文献2】特表２００９−５３３２２１号公報

【特許文献3】特開２００６−２４１５８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１，２で提案されている従来のフィルター用途の金属製多孔体は、焼結によって金属線を接合して線の動きを無くし、目開き量を固定して安定したフィルター機能を保つように製造されている。しかしながら、目開き量を任意に変化させることができれば、様々なフィルター用途が拡大する可能性がある。

【0007】

また、特許文献３で提案されている金属繊維三次元構造体は、高い保形性が、純チタン繊維と純ニッケル繊維との接触部で形成された形状記憶特性を有する金属間化合物によってもたらされている。しかしながら、こうした金属繊維三次元構造体においても、上記のように、目開き量を任意に変化させることができれば、様々なフィルター用途が拡大する可能性がある。

【0008】

なお、特許文献３で提案された金属製多孔体は、三次元構造体中にニッケル繊維が残存するため、例えば医用材料として用いるにはニッケル溶出対策を施す必要がある。また、純チタン繊維と純ニッケル繊維との接触部だけが接合個所となるので、使用中に接合部以外の個所が脱落する可能性を否定できない。

【0009】

本発明は、上記要請に応えるとともに上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、フィルター等に使用可能な金属製多孔体の目開き量の程度を任意に変化させることができる新しい金属製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】

【0010】

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、重ね巻きされた金属線材同士が接合されてなるチューブ状の多孔体巻線部と、温度又は磁場等の外場で形状が変形する形状変形部材とを有し、前記形状変形部材が前記多孔体巻線部を変形させるように配置されていることを特徴とする。

【0011】

本発明に係る金属製多孔体において、前記形状変形部材が、形状記憶合金又は磁歪材料であるように構成できる。

【0012】

本発明に係る金属製多孔体において、前記形状変形部材が、チューブ状の前記多孔体巻線部の中に設けられ又は接合されている、又は、チューブ状の多孔体巻線部の外に沿わせて接合されていることが好ましい。

【発明の効果】

【0013】

本発明に係る金属製多孔体によれば、形状変形部材が多孔体巻線部に接合されているので、この金属製多孔体に温度又は磁場等の外場が与えられることにより、その形状変形部材が変形して多孔体巻線部を変形させることができる。その結果、多孔体巻線部の目開き量を変化させることができ、目開き量が固定された従来のフィルターとは異なり、様々なフィルターとして利用可能である。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明に係る金属製多孔体の例を示す説明図である。（Ａ）は多孔体巻線部の内面に形状変形部材を直線状に接合した例であり、（Ｂ）は多孔体巻線部の外面に形状変形部材を沿わせた例であり、（Ｃ）は多孔体巻線部の内面に形状変形部材をスパイラル状に接合した例であり、（Ｄ）は多孔体巻線部の外面に形状変形部材をスパイラル状に接合させた例である。

【図2】図１（Ａ）に示す金属製多孔体の写真（Ａ）と、その金属製多孔体を変形させた後の写真（Ｂ）である。

【図3】金属製多孔体の断面写真である。

【図4】多孔体巻線部を形成する線材からなる層を２層分だけ示した拡大図である。

【図5】多孔体巻線部を構成する線材がなす巻き角度を示す説明図である。

【図6】バブルポイント試験方法の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明に係る金属製多孔体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。

【0016】

本発明に係る金属製多孔体１０（１０Ａ〜１０Ｄ）は、図１〜図４に示すように、重ね巻きされた金属線材２，２同士が接合されてなるチューブ状の多孔体巻線部１と、温度又は磁場等の外場で形状が変形する形状変形部材４とを有し、その形状変形部材４が多孔体巻線部１を変形させるように配置されている。

【0017】

この金属製多孔体１０は、形状変形部材４が多孔体巻線部１を変形させるように配置されているので、この金属製多孔体１０に温度又は磁場等の外場が与えられることにより、その形状変形部材４が変形して多孔体巻線部１を変形させることができる。その結果、多孔体巻線部１の目開き量を変化させることができる。例えば、形状変形部材４として形状記憶合金を用いた場合には、常温では所定の目開き状態であった金属製多孔体１０を、加熱によって目開き状態を拡大又は縮小させ、さらに常温に戻すことにより当初の目開き状態に戻すことができる。拡大又は縮小は、例えばフィルター用途においては、金属製多孔体１０を加熱することによって、目開き量の変化に基づくフィルター効果を変化させることができるという利点がある。金属製多孔体１０は、目開き量が固定された従来のフィルターとは異なり、様々なフィルターとして利用可能である。

【0018】

以下、金属製多孔体１０の構成要素を詳しく説明する。

【0019】

［多孔体巻線部］
多孔体巻線部１は、重ね巻きされた金属線材２，２同士が接合されてなるチューブ状の巻線部である。チューブ状の多孔体巻線部１は、長手方向の両端が開放されていてもよいし、長手方向の一端が開放され、他端が閉じていてもよい。

【0020】

（金属線材）
金属線材２の種類は特に限定されないが、例えば、ステンレス鋼線、チタン線又はその合金線、ニッケル線又はその合金線等を用いることができる。ステンレス鋼線としては、例えば、ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４線やＳＵＳ３１６Ｌ線等のオーステナイト系ステンレス鋼線を挙げることができる。ニッケル合金線としては、例えば、ニッケル基にモリブデンやクロムを加えた合金線（例えば、ハステロイ線（ハステロイは登録商標）等）や、ニッケルをベースとし、鉄、クロム、ニオブ、モリブデン等を加えた合金線（例えば、インコネル線（インコネルは登録商標）等）を挙げることができる。こうした金属線材２は、耐熱性、耐薬品性及び耐食性を有している。

【0021】

金属線材２の形状は、丸線を圧延した平角線であることが好ましい。圧延前の丸線の直径は、例えば、０．０５ｍｍ以上、０．２ｍｍ以下の範囲内であることが好ましい。丸線は、圧延加工されることによって押しつぶされ、幅方向に伸張され、幅方向に直交する厚さ方向に圧縮される。圧延された後の金属線材２の圧延率は、２０％以上、７０％以下の範囲内であることが好ましい。なお、「圧延率」とは、圧延加工する前の丸線の直径をｄ１とし、圧延加工されて圧縮された後の平角線の厚さ方向（圧縮された方向）の寸法をｄ２としたとき、次の（１）式で表される数値をいう。（圧延率）＝［（ｄ１−ｄ２）／ｄ１］×１００・・（１）

【0022】

（多孔体巻線部の形態）
多孔体巻線部１は、図４に示すように、金属線材２が一方向に傾斜し、軸の周りに所定のピッチで巻き付けられて形成された層１１と、金属線材２が前記一方向とは逆向きの方向に傾斜し、軸の周りに所定のピッチで巻き付けられて形成された層１２とが、順次に積層されているとともに、金属線材２，２同士が接合されている。なお、図４は、金属製多孔体１０を構成する金属線材２によって形成された層を２層分（符号１１の層と符号１２の層）だけ示している。なお、積層の数は、多孔体巻線部１の厚さに応じて５００層〜３０００層に設定される。例えば、後述の実施例の場合は、１０００層〜１５００層に設定されている。多孔体巻線部１は、焼結されることによって、金属線材２，２同士が接合されている。

【0023】

金属線材２の巻き角度θは、図５に示すように、５°以上、９０°未満の範囲内で多孔体巻線部１を形成することができる角度である。より具体的には、巻き角度は４０°以上、８０°以下の範囲内である。なお、「巻き角度」とは、図５のθで表されている角度であり、一方向に傾斜された金属線材１１と、この一方向とは逆向きの方向に傾斜された金属線材１２とがなす角度を意味する。多孔体巻線部１の空隙率は、特に限定されないが、例えば、３２％以上、６２％以下の範囲内である。また、多孔体巻線部１の寸法としては、外径が１ｍｍ以上、１５ｍｍ以下の範囲内に形成され、内径が０．５ｍｍ以上、１４ｍｍ以下の範囲内に形成されていることが好ましい。

【0024】

多孔体巻線部１は、そのままでも、フィルター、センサーカバー、カテーテル、消音材、発泡、拡散材、ガイド等の用途に用いることができる部材である。なお、多孔体巻線部１は、長手方向の一端が開放され、他端が閉じているようにしてもよく、多孔体巻線部１の周面だけでなく、閉じた他端もフィルターとして機能する。また、円環状の多孔体巻線部１は、フィルター、消音材、発泡、拡散材、流動材等の用途に用いることができる。

【0025】

例えば、外径が１ｍｍ以上、１５ｍｍ以下で、内径が０．５ｍｍ以上、１４ｍｍ以下の多孔体巻線部１を、密度が７．７５ｇ／ｃｍ^３以上、８．０６ｇ／ｃｍ^３以下の範囲内のステンレス鋼を用いて形成した場合、上記のように空隙率を３２％以上、６２％以下の範囲内にすると、嵩密度が３．３５ｇ／ｃｍ^３以上、５．２ｇ／ｃｍ^３以下の範囲内になる。そして、接合された金属線材２，２同士の剥離強度を、例えば０．９５Ｎ以上、１．４Ｎ以下の範囲内にすると、特殊なジグを使用しなくても、多孔体巻線部１はキンクしないで変形する。すなわち、人の手で多孔体巻線部１に外力を加えて、多孔体巻線部１が延びる軸方向を湾曲させて所望の形状に変形させても、多孔体巻線部１はキンクしないで変形することができる。本発明に係る金属製多孔体１０においては、特に、こうした性質（キンクしにくい）を持つ多孔体巻線部１を用いることが好ましい。ここでいう「キンク」とは、多孔体巻線部１に外力を加えたときに、多孔体巻線部１がつぶれてしまい、多孔体巻線部１から外力を除去してもつぶれてしまった多孔体巻線部１が元の状態に復元しない現象をいう。

【0026】

なお、「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り、「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、「剥離強度」とは、多孔体巻線部１から金属線材２を１本引き出し、引き出された１本の金属線材２を多孔体巻線部１から引っ張って、１本の金属線材２が接合された部分で多孔体巻線部１から剥離されるのに必要な力のことをいう。

【0027】

（多孔体巻線部の形成方法）
多孔体巻線部１の形成は、圧延された金属線材２を芯材（図示しない）に巻き付けるワインド工程と、芯材に巻き付けられた金属線材同士を焼結する焼結工程と、焼結された金属線材２を、芯材に巻き付けられた状態でスウェージングするスウェージング工程と、スウェージング工程が終了した後に、金属線材２が巻き付けられている芯材を抜き取る芯材抜き取り工程とを備えている。

【0028】

ワインド工程は、芯材に金属線材２を巻き付けて管状の部材を形成する工程である。ワインド工程は、金属線材２を芯材に巻き付ける際に一般的に使用されているワインダー（巻き付け装置）を用いて行われる。金属線材２は、圧延機で事前に圧延加工されたものを使用してワインダーで芯材の外周面に巻き付けられたり、ワインダーの内部で圧延しつつ芯材の外周面に巻き付けられたりする。金属線材２を芯材に巻き付けるとき、金属線材２は、芯材の軸に対して一方向に傾斜されて、芯材の軸方向に所定のピッチで芯材の一端側から他端側に向けて順次巻き付けられる。このように芯材に巻き付けられた金属線材２は、芯材の外周面で１つの層１１を形成する。金属線材２は、こうして形成された１つの層１１の外周にさらに巻き付けられて、別の層１２が形成される。この際、金属線材２は、芯材の軸に対して上記した一方向とは逆方向に傾斜されて、芯材の軸方向に所定のピッチで芯材の他端側から一端側に向けて巻き付けられる。

【0029】

ワインド工程は、一方向に傾斜させて芯材の周りに所定のピッチで巻き付けて形成された層１１と、一方向とは逆向きの方向に傾斜させて芯材の周りに所定のピッチで巻き付けて形成された層１２とを順次に形成して金属線材２の層を積層して管状の部材を形成する工程である。

【0030】

焼結工程は、金属線材２からなる管状の部材を芯材ごと炉に入れて焼結し、金属線材同士を接合する工程である。炉は、真空炉であってもよいし、酸化を防ぐための還元ガスを含む炉であってもよい。焼結は、８００℃以上、１３００℃以下の温度で１８０分程度行われる。こうした焼結工程によって金属線材同士は、拡散接合される。なお、この焼結工程は、次のスウェージング工程の前後の２回に分けて行ってもよい。

【0031】

スウェージング工程は、金属線材２からなる管状の部材の外径を所望の寸法に整える冷間鍛造加工工程である。スウェージング工程は、例えば、分割された金型を回転させて、叩きながら管状の部材の外径を絞っていくことによって行われる。

【0032】

芯材抜き取り工程は、金属線材２からなる管状の部材から芯材を抜き出して、所望の内径と外径とを有する多孔体巻線部１を形成させる工程である。芯材が抜き出された管状の部材は、芯材の外径と一致する内径を有すると共に、積層された金属線材２の層の数に応じた外径を有する多孔体巻線部１となる。

【0033】

［形状変形部材］
形状変形部材４は、温度又は磁場等の外場で形状が変形する部材であり、多孔体巻線部１に形状変形部材４を変形させることができるように配置されている。形状変形部材４は、チューブ状の多孔体巻線部１の中に設けられていてもよいし、外に設けられていてもよい。この形状変形部材４が配置されて金属製多孔体１０が構成される。なお、図１に示す形状変形部材４は、その断面が円形であるが、円形以外の形状であってもよく、例えば平角形でも多角形でもよく、特に限定されない。

【0034】

（形態）
具体的には、図１（Ａ）に示す金属製多孔体１０Ａは、形状変形部材４が、多孔体巻線部１の中空内部に配置された例である。この金属製多孔体１０Ａでは、形状変形部材４は、多孔体巻線部１の内面に接合されていてもよいし、接合されずに挿入だけされていてもよい。形状変形部材４が多孔体巻線部１の内面に接合されている場合は、形状変形部材４の変形によって多孔体巻線部１も変形する。形状変形部材４が多孔体巻線部１の内面に接合されずに挿入されている場合も、形状変形部材４が曲がることによって多孔体巻線部１も曲がることができる。このときの接合は、形状変形部材４と多孔体巻線部１との焼結によって行ってもよいし、用途に悪影響がでないように選定された接合手段をとることが望ましい。接合手段としては、接着剤による接着、ロウ材によるろう接、又は、溶接、等を挙げることができる。

【0035】

図１（Ｂ）に示す金属製多孔体１０Ｂは、形状変形部材４が、多孔体巻線部１の外側に配置された例である。この金属製多孔体１０Ｂでは、形状変形部材４は、多孔体巻線部１の外面に、形状変形部材４の長手方向に沿って接合されている。この場合も、形状変形部材４が曲がることにより、多孔体巻線部１も曲がる。このときの接合も、上記同様の焼結や各種の接合手段を採用することが好ましい。

【0036】

図１（Ｃ）に示す金属製多孔体１０Ｃは、形状変形部材４が、多孔体巻線部１の中空内部に配置された例である。この金属製多孔体１０Ｃでは、形状変形部材４は、多孔体巻線部１の中空内部で螺旋状（スパイラル状）に設けられている。螺旋状の形状変形部材４は、多孔体巻線部１の内面に接合されていてもよいし、接合されずに挿入だけされていてもよい。螺旋状の形状変形部材４が多孔体巻線部１の内面に接合されている場合は、形状変形部材４の変形によって多孔体巻線部１も変形し、螺旋状の形状変形部材４が多孔体巻線部１の内面に接合されずに挿入されている場合も、形状変形部材４の変形によって多孔体巻線部１も変形することができる。

【0037】

この金属製多孔体１０Ｃにおいて、螺旋状の形状変形部材４がバネのように伸縮する場合には、多孔体巻線部１は長手方向に伸縮して変形することができるし、螺旋状の形状変形部材４が曲がる場合には、多孔体巻線部１も曲がることができる。このときの接合も、上記同様の焼結や各種の接合手段を採用することが好ましい。

【0038】

図１（Ｄ）に示す金属製多孔体１０Ｄは、形状変形部材４が、多孔体巻線部１の外側に配置された例である。この金属製多孔体１０Ｄでは、形状変形部材４は、多孔体巻線部１の外面に螺旋状に沿わせて設けられている。螺旋状の形状変形部材４は、多孔体巻線部１の外面に接合されていてもよいし、接合されずに巻き付けられていてもよい。螺旋状の形状変形部材４が多孔体巻線部１の外面に接合されている場合は、形状変形部材４の変形によって多孔体巻線部１も変形し、螺旋状の形状変形部材４が多孔体巻線部１の外面に接合されずに巻き付けられている場合も、形状変形部材４の変形によって多孔体巻線部１も変形することができる。

【0039】

この金属製多孔体１０Ｄにおいて、螺旋状の形状変形部材４がバネのように伸縮する場合には、多孔体巻線部１は長手方向に伸縮して変形することができるし、螺旋状の形状変形部材４が曲がる場合には、多孔体巻線部１も曲がることができる。このときの接合も、上記同様の焼結や各種の接合手段を採用することが好ましい。

【0040】

なお、図２は、図１（Ａ）に示す金属製多孔体１０Ａの平面視写真であり、多孔体巻線部１の内部に棒状の形状記憶合金を形状変形部材４として挿入した後（図２（Ａ）参照）、その形状変形部材４に温度を加えて約９０°に変形した状態（図２（Ｂ）参照）を示したものである。また、図３は、図１（Ａ）に示す金属製多孔体１０Ａの断面写真である。なお、符号５０は、研磨時に、金属製多孔体１０Ａを沿わせた金属治具である。

【0041】

（構成材料）
形状変形部材４としては、温度や磁場等の外場によって形状を変化することができる形状記憶合金又は磁歪材料を好ましく挙げることができる。これらの材料は、周囲の環境温度、又は、外力（磁場）の変化をトリガーとして形状変化を発現する性質を有するので、この形状変形部材４と上記した多孔体巻線部１とで金属製多孔体１０を構成することにより、広範な目開き量を実現できるフィルターチューブを提供することができる。

【0042】

具体的な材料は、形状記憶合金としては、ニッケルチタン、チタンニオブ、鉄パラジウム等の二元系合金を好ましく挙げることができる。これらのうち、ニッケルチタン合金が好ましい。形状記憶特性を有する磁歪材料としては、ＮｉＭｎＧａ合金、ＣｏＮｉＧａ合金等の強磁性形状記憶合金を挙げることができる。磁歪材料としては、Ｇａｌｆｅｎｏｌ（登録商標、Ｆｅ−Ｇａ合金）、Ｔｅｒｆｅｎｏｌ−Ｄ（登録商標、ＴｂＤｙＦｅ合金）等の超磁歪材料を挙げることができる。

【0043】

形状記憶特性は、ＪＩＳ Ｈ７００１：２００９「形状記憶合金用語」で定義されており、ある形状の合金を低温相（マルテンサイト）の状態で異なる形状に変形させても、高温で安定な相（オーステナイト）になる温度に加熱するとマルテンサイト逆変態が起こることで、変形前の形状に戻る現象（形状記憶効果とも言う）を示すという特性である。形状記憶合金の場合は、二方向形状記憶効果を発現させることも可能であるので、低温時と高温時とで目開き量を制御することができる。形状記憶合金が一方向形状記憶効果を有している場合、適切なばね材料も併せて接合することにより、高温時は形状記憶合金が記憶した形状への変形を可能にし、低温時はばね材料の弾性力に起因した初期形状への回復を可能にするという制御を行うことができる（バイアス法という。）。このように、バネ材料等のような変形をアシストしたり、変形を抑えたりする部材を、形状変形部材４とともに併用することにより、両者の働きを利用した変形を実現でき、温度等に応じた目開き量を得ることができる。

【0044】

形状記憶合金が有する形状記憶効果は、ニッケルチタン合金に限らず熱弾性型マルテンサイト変態をする合金に共通な現象であり、熱弾性型マルテンサイト変態を発現する合金を構成する元素で構成されている。例えばニッケルチタン合金であればニッケルとチタンであり、チタンニオブ合金であればチタンとニオブであり、鉄パラジウム合金であれば鉄とパラジウムであるが、その形状記憶特性を阻害しない範囲内でその他の元素が含まれていてもよい。その他の元素としては、銅、アルミニウム、バナジウム、ジルコニウム、モリブデン、クロム、鉄、コバルト等の遷移元素、希土類元素、及び不可避不純物から選ばれる１又は２以上の元素が含まれていてもよい。

【0045】

磁歪材料の場合は、磁場の印加と除荷に応じて形状を変化させることができるので、磁歪材料からなる形状変形部材４を接合した多孔体巻線部１の目開き量も、その変形に応じて変化させることができる。

【0046】

強磁性形状記憶合金の場合は、温度及び磁場の両者によって形状を変化させることができるので、強磁性形状記憶合金からなる形状変形部材４を接合した多孔体巻線部１の目開き量も、それの変形に応じて変化させることができる。

【0047】

形状変形部材４は、図１に示すように、多孔体巻線部１に直線状に沿わせ又は接合したり、螺旋状に沿わせ又は接合したりすることができる。形状変形部材４の形態は、丸線であってもよいし、圧延した平角線や異形線であってもよいし、帯状にした線材であってもよい。こうした形態は、多孔体巻線部１をどのような形状に変形させるか、形状回復時の回復力等によって任意に選択することができる。

【0048】

形状変形部材４の大きさは、形状変形部材４が変形して多孔体巻線部１の及ぼす力と、多孔体巻線部１の変形に要する力とのバランスによって設定される。その要因としては、形状変形部材４として形状記憶合金とするか、強磁歪材料とするか、強磁性形状記憶合金とするかによっても異なるので、それぞれの力の大きさによって、形状変形部材４の大きさを任意に設定する。

【0049】

形状変形部材４の多孔体巻線部１への接合は、焼結、溶接、ろう接、接着、カシメ等の方法で行うことができる。このときの接合の方法、接合点の数、接合点の間隔等は、変形、回復又は目開き量を考慮して、任意に設定することができる。

【0050】

（金属製多孔体の応用）
以上説明した金属製多孔体１０は、形状変形部材４の性質に応じた外場を加除することにより形状が変化し、その変化によって多孔体巻線部１の形状を変化させることができる。その結果、外場を印加する前の形状と、外場を印加したときの形状とを変化させることができ、目開き量の程度を任意に変化させることができるという従来にない新しい効果を奏することができ、様々なフィルター等に使用することができる。また、金属線材同士２，２の接合部が接合されるので、全体形状を大きな乱れなく保持可能な金属製多孔体１０を製造することができる。

【0051】

こうした金属製多孔体１０は、種々の応用例に適用できる。例えば、（ア）多孔体巻線部１内を流れる流体（粉流体を含んでいてもよい。）に、他の粉粒体を多孔体巻線部１の外側から導入することができる。（イ）多孔体巻線部１内を流れる流体（粉流体を含む。）から、細かい粉粒体を多孔体巻線部１の外側に排出して分級することができる。（ウ）温度や磁場で変形するので、助燃性（支燃性）及び可燃性を有する物質の排出や取り込みを安全に行うことができる。なお、粉粒体としては、匂い粒子、菌、花粉等をはじめ、各種の粉流体を適用できる。

【実施例】

【0052】

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。

【0053】

［実施例１］
材質がＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４（密度は７．９３ｇ／ｃｍ^３である。）、線径が０．０６ｍｍの丸線材を圧延加工して圧延率６３％の金属線材２を用いて多孔体巻線部１を作製した。作製した多孔体巻線部１は、内径が１．６ｍｍ、外径が２．３ｍｍ、全長が３４．９ｍｍ、重量が０．２７ｇである。また、多孔体巻線部１は、嵩密度が２．６１ｇ／ｃｍ^３、空隙率が６７．２％である。また、金属線材２の巻き角度は、４７．４°である。多孔体巻線部１は、以下の工程で作製した。

【0054】

最初にワインダーの内部で丸線材を圧延加工し、圧延率が６３％の金属線材２を形成した。次に、圧延加工された金属線材２をセラミックス製の芯材（図示しない）に巻き付けて芯材の外周面に管状の部材を形成した。具体的には、まず、金属線材２を芯材の軸に対して一方向に傾斜させ、芯材の周りに一定のピッチで芯材の軸方向の一方向に順次巻き付けて１つの層１１を形成した。次に、この１つの層１１の外周から金属線材２を芯材の軸に対して逆向きの方向に傾斜させ、芯材の周りに一定のピッチで芯材の軸方向の逆方向に巻き付けてさらに層１２を形成した。こうした手順を３００回繰り返して行い、金属線材２からなる複数の層を芯材の外周面に形成して管状の部材を芯材の外周面に作製した。

【0055】

次いで、熱処理を行った。熱処理は、管状の部材を芯材ごと真空炉に入れて、温度を１１８０℃にして１８０分行った。こうした熱処理を行うことによって、金属線材２同士を焼結した。その後、管状の部材の外径が所定の寸法に形成されるように、芯材の外周面に巻かれた管状の部材をスウェージングした。スウェージングを行った後、管状の部材を芯材ごと真空炉に入れてもう一度熱処理を行った。熱処理は、温度を１１８０℃にして１８０分行った。２回目の熱処理後、芯材を取り外して、図２（Ａ）に示すような長さ３０ｍｍの多孔体巻線部１を得た。

【0056】

形状変形部材４としては、直径０．５ｍｍのニッケルチタンの形状記憶合金線を用いた。この形状記憶合金線を長さ４０ｍｍに切断し、多孔体巻線部１の中に差し込んで、エポキシ系接着剤にて多孔体巻線部１の内面に接合した。なお、この形状記憶合金線は、７５℃の加熱によって形状記憶効果を発現し、図２（Ｂ）に示すように、延びていた多孔体巻線部１を９０°曲げるように作用した。その後、温度を７５℃から２０℃に下げることにより、もとの直線形態の多孔体巻線部１に戻った。

【0057】

［実施例２］
材質がＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４（密度は７．９３ｇ／ｃｍ^３である。）、線径が０．０８ｍｍの丸線材を圧延加工して圧延率４０％に形成された金属線材２を用いて多孔体巻線部１を作製した。作製した多孔体巻線部１は、内径が１．６ｍｍ、外径が２．３ｍｍ、全長が３４．６ｍｍ、重量が０．２ｇである。また、多孔体巻線部１は、嵩密度が３．０２ｇ／ｃｍ^３、空隙率が６２．２％である。また、金属線材２の巻き角度は、４５．９°である。この多孔体巻線部１は、実施例１で作製した多孔体巻線部１と同様の工程を経て作製した。この多孔体巻線部１に対しても、実施例１と同じ形状変形部材４を用い、同様にして多孔体巻線部１を変形させることができた。

【0058】

［実施例３］
材質がＪＩＳ規格のＳＵＳ３１６Ｌ（密度は７．９８ｇ／ｃｍ^３である。）、線径が０．０７０ｍｍの丸線材を圧延加工して圧延率４０％に形成された金属線材２を用いて多孔体巻線部１を作製した。作製した多孔体巻線部１は、内径が１．６ｍｍ、外径が２．３ｍｍ、全長が３５．１ｍｍ、重量が０．２４ｇである。また、多孔体巻線部１は、嵩密度が３．５８ｇ／ｃｍ^３、空隙率が５５．１％である。また、金属線材２の巻き角度は、４７．５°である。この多孔体巻線部１も、実施例１で作製した多孔体巻線部１と同様の工程を経て作製した。

【0059】

形状変形部材４としては、直径０．５ｍｍのニッケルチタンの形状記憶合金線を用いた。この形状記憶合金線に対して、らせん状に巻き回した形態で、高温時と低温時に異なる全長となる二方向形状記憶処理を施した。なお、実施例３の場合は、低温（２０℃）時の形状は内径６ｍｍ、ピッチ１ｍｍ、全長３０ｍｍであったが、高温（７５℃）時には、全長が４５ｍｍに延び、その全長の伸び量に応じて内径は低温時よりも減少し、ピッチは低温時よりも増加した。このように、二方向形状記憶処理を施した形状記憶合金線を、室温（２０℃）にて、多孔体巻線部１の外面にエポキシ系接着剤にて接合した。なお、この形状記憶合金線は、７５℃の加熱によって高温時の形状を発現し、多孔体巻線部１をその長手方向に伸ばすように作用した。その後、温度を７５℃から２０℃に下げることにより、元の位置にまで縮み、当初の大きさと形状の多孔体巻線部１に戻った。

【0060】

［実施例４］
材質がＪＩＳ規格のＳＵＳ３１６Ｌ（密度は７．９８ｇ／ｃｍ^３である。）、線径が０．０６ｍｍの丸線材を圧延加工して圧延率４０％に形成された金属線材２を用いて多孔体巻線部１を作製した。作製した多孔体巻線部１は、内径が１．６ｍｍ、外径が２．３ｍｍ、全長が３５．１ｍｍ、重量が０．２３ｇである。また、多孔体巻線部１は、嵩密度が３．３５ｇ／ｃｍ^３、空隙率が５８．０％である。また、金属線材２の巻き角度は、４６．８°である。この多孔体巻線部１も、実施例１で作製した多孔体巻線部１と同様の工程を経て作製した。この多孔体巻線部１に対しては、実施例３と同じ形状変形部材４を用い、同様にして多孔体巻線部１を変形させることができた。

【0061】

なお、実施例１〜４の「嵩密度」は、上述した単位体積の質量＝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り、「空隙率」は、上述した[（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、「圧延率」は、上記の（１）式によって求められた数値をそれぞれ意味する。

【0062】

［変形評価］
実施例１〜４で作製した多孔体巻線部１は、キンクを起こさないで人の手で自在に変形させることができる多孔体巻線部１であった。多孔体巻線部１と形状変形部材４とを組み合わせて金属製多孔体１０を構成することにより、温度を外場として印加することにより、形状変形部材４は変形し、その変形によって多孔体巻線部１を変形させることができた。

【0063】

［目開き量の評価］
目開き量の評価として、バブルポイント測定装置１００を用いてバブルポイント測定を行い、その結果から評価した。バブルポイント測定は、ＡＳＴＭ−Ｅ−１２８−６１に準拠する方法であり、図６に示すように、水槽１０１に２０℃のイソプロピルアルコール１０２を満たし、その中に金属製多孔体１０を液面から１１０ｍｍの位置まで沈めた。測定は、実施例１と実施例３の金属製多孔体１０で行った。両端を封止材１０４，１０５で封止するとともに、片方の封止材１０４にパイプ１０３を通した。そのパイプに空気を送って内圧を徐々に上げていくと、多孔体巻線部１の最も大きい孔から気泡が発生するイニシャルポイントが得られ、さらに内圧を高めていくと、空気の流量が変化するバーストポイントと呼ばれる変曲点が得られる。この点が、フィルターの平均孔径として評価できる。結果を表１に示した。表１の結果より、変形前後での孔径が変化しているのを確認した。

【0064】

【表1】

【符号の説明】

【0065】

１ 多孔体巻線部
２ 金属線材
４ 形状変形部材
５ 接合部
１０，１０Ａ〜１０Ｄ 金属製多孔体
１１ 線を一方向に傾斜させて中心軸の周りに巻いて形成された層
１２ 線を逆方向に傾斜させて中心軸の周りに巻いて形成された層
θ 角度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】