铝多孔体、传热材料及热交换装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 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】
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 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。
[0005] 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。
[0006] 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。
[0007] 引用列表
[0008] 专利文献
[0009] 专利文献1 :日本未审专利申请公开No. 07-190664
[0010] 专利文献2 :日本未审专利申请公开No. 2012-124391
【发明内容】
[0011] 技术问题
[0012] 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。
[0013] 问题的解决方案
[0014] 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。
[0015] (1) -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):
[0016] Y = aXexp(0. 06X) (式）
[0017] (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。）
[0018] 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。
[0019] 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。
[0020] (2)根据上述⑴所述的铝多孔体，其中所述铝多孔体具有中空骨架。
[0021] 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。
[0022] (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。
[0023] 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。
[0024] (4)根据上述（1)至（3)中任一项所述的铝多孔体，其中所述铝多孔体的单位体积 重量为〇? lg/cm3以上1. Og/cm 3以下。
[0025] 当所述铝多孔体的单位体积重量为0. lg/cm3以上时，铝多孔体的骨架厚度可以较 大，并且比表面积增加。因此，热交换效率提高。
[0026] 此外，由于增加了骨架的截面积，因此导热率提高。当所述铝多孔体的单位体积重 量为l.Og/cm 3以下时，可以抑制压降增加。此外，可以抑制铝多孔体的生产成本的过度增 加。
[0027] 需要注意的是，本发明中的术语"铝多孔体的单位体积重量"是指铝多孔体的每单 位体积的质量。
[0028] (5) -种传热材料，其包含根据上述（1)至（4)中任一项所述的铝多孔体。
[0029] 根据上述（5)的传热材料是具有良好性能的传热材料，即，其具有非常大的比表 面积、良好的热交换效率和低的气体压降。
[0030] (6) -种热交换装置，其使用根据上述（1)至（4)中任一项所述的铝多孔体。
[0031] 在根据上述（6)所述的热交换装置中，使用本发明的铝多孔体作为传热材料。因 此，热交换装置具有非常高的热交换效率。因此，相比于现有的热交换装置，热交换装置的 尺寸得以降低。
[0032] 本发明的有益效果
[0033] 根据本发明，可提供一种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的铝多孔体。
[0034] 附图简要说明
[0035] [图1]图1为示出用于评估电容的等效电路的图。
[0036] [图2]图2为示出用于测定交流阻抗的测量电池的示意图。
【具体实施方式】
[0037] 〈铝多孔体〉
[0038] 根据本发明的铝多孔体包含铝作为主要成分。所述铝多孔体具有三维网状结构， 并具有由下（式）表示的比表面积（Y):
[0039] Y = a X exp (0? 06X) (式）
[0040] (在（式）中，Y表示比表面积[m2/m3]，X表示小室数目（每英寸），且a表示100 以上1，000以下的数目。）
[0041] 如上所述，根据本发明的铝多孔体在其骨架表面上具有微细的凹凸，并具有非常 大的比表面积。也就是说，可使其比表面积大于现有铝多孔体的比表面积，而不会不必要地 降低小室直径。因此，通过使用本发明的铝多孔体作为传热材料，能够提高热交换效率，同 时所述铝多孔体具有一定程度的大孔径，从而能够维持低的压降。
[0042] 在所述（式）中，X表示铝多孔体的小室数目（每英寸），并且优选为每英寸6至 60个。当铝多孔体的小室数目为6个/英寸以上时，可使比表面积足够大，并且可使热交换 效率高。当所述铝多孔体的小室数目为60