[发明专利]铝多孔体、传热材料及热交换装置

说明书

技术领域

本发明涉及具有三维网状结构的铝多孔体、传热材料及热交换装置。

背景技术

具有高导热率的金属材料被用作在热交换装置等中使用的传热材料。此外，为了通过提高热交换效率而达到降低这些装置的尺寸的目的，已经对增大传热材料的表面积方面进行了研究。例如，通过布置大量的由传热材料构成的薄板或者通过在传热材料中形成沟来增加传热材料的表面积。

例如，日本未审专利申请公开No.07-190664(专利文献1)已经提出了使用铜多孔体或铜合金多孔体作为传热部件。具体来说，该技术利用了如下性质，即：氧化铜粉末、或氧化铜粉末与另一种金属(如镍、铝、铬、钯或银)粉末的混合粉末在还原性气氛中会被烧结为金属的性质；以及当在金属板上进行这种烧结时，所获得的烧结产物能够与金属板一体化的性质。专利文献1描述到这种技术能够提供这样的传热管或传热板，其中具有三维网状结构的金属多孔体一体地附着于金属管的内表面或外表面，或者一体地附着于金属板的表面。

使用半导体电路的电子部件等在使用过程中会发热，因此，期望实现有效的散热。例如，日本未审专利申请公开No.2012-124391(专利文献2)已经提出了一种控制加热元件与其周围环境之间的热传递的传热控制部件，该传热控制部件包括具有三维网状结构的金属多孔层。

在专利文献2中描述的传热控制部件中，金属多孔层由具有三维网状结构的发泡金属构成，在该三维网状结构中，通过连续骨架形成的多个孔彼此连通，并且所述金属多孔层的孔隙率为30％至98％、且厚度为0.05mm至50mm。所述发泡金属是通过将含有金属粉末、发泡剂等的发泡性浆料成形为板、并使所得板发泡而形成的。发泡金属中位于前表面、后表面、和侧面的孔是打开的。相对于厚度方向上的中心部分，该发泡金属在前表面和后表面附近致密形成。此外，前表面和后表面中的一个表面形成为比另一表面更为致密。

在包括通过上述烧结方法制备的这种金属多孔体的传热材料中，为了增加一定体积内的热交换效率，必须要降低金属多孔体的小室直径从而增加比表面积。然而，当为了增加热交换效率而降低小室直径时，可能会出现通过金属多孔体的气体的压降增加的问题。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本未审专利申请公开No.07-190664

专利文献2：日本未审专利申请公开No.2012-124391

发明内容

技术问题

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供这样一种铝多孔体，其能够用作具有非常大的比表面积、良好的热交换效率和低的气体压降的传热材料。

问题的解决方案

为了解决上述问题，本发明的发明人已经进行了深入研究。结果发现，通过进一步改进利用镀覆法制备具有三维网状结构的铝多孔体的现有方法(例如，日本待审专利申请公开No.2011-225950)，能够显著增加铝多孔体的比表面积，并且该发现使得本发明人完成了本发明。具体来说，本发明具有以下特征。

(1)一种包含铝作为主要成分的铝多孔体，其中所述铝多孔体具有三维网状结构，并具有由下(式)所表示的比表面积(Y)：

Y＝a×exp(0.06X)   (式)

(在所述(式)中，Y表示比表面积[m²/m³]，X表示小室数目(每英寸)，并且a表示100以上1,000以下的数。假定纳皮尔常数(e)为2.72。)

根据上述(1)所述的铝多孔体在其骨架的全部表面上具有非常微小的凹凸，其比表面积远远大于现有铝多孔体的比表面积。此外，由于铝是具有高导热率的金属，因此，所述铝多孔体可被用作具有良好热交换效率和低气体压降的传热材料。

需要注意的是，在本发明中，表述“包含铝作为主要成分”表示所述铝多孔体中的铝含量为90质量％以上。

(2)根据上述(1)所述的铝多孔体，其中所述铝多孔体具有中空骨架。

通过以镀覆法制备铝多孔体，可以使得铝多孔体的骨架为中空骨架。具有这种中空骨架的铝多孔体能够使气体平缓地流入骨架的内部，并由此可用作具有更高热交换效率的传热材料。

(3)根据上述(1)或(2)所述的铝多孔体，其中包含在铝多孔体中的铝的纯度为99.7质量％以上。

如上所述，铝是具有高导热率的金属。因此，可以通过提高铝的纯度来获得具有更高导热率的铝多孔体。