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JP2011007365A - Aluminum fiber porous sintered molding and method of manufacturing the same - Google Patents

Aluminum fiber porous sintered molding and method of manufacturing the same Download PDF

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JP2011007365A
JP2011007365A JP2009148855A JP2009148855A JP2011007365A JP 2011007365 A JP2011007365 A JP 2011007365A JP 2009148855 A JP2009148855 A JP 2009148855A JP 2009148855 A JP2009148855 A JP 2009148855A JP 2011007365 A JP2011007365 A JP 2011007365A
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Abstract

【課題】吸液性能及び液体の保持性能が優れるとともに熱伝導性が高く、しかも、形状等の設計の自由度が高く、ヒートパイプ用の蒸発器や気水分離器等の種々の熱交換部材に利用できる、アルミ繊維多孔質焼結成形体を提供する。
【解決手段】平均繊維太さ５０〜２００μｍ、平均繊維長２０〜１０００ｍｍのアルミ繊維１を嵩密度３０％以上に充填して成形された多孔質焼結成形体７であって、交絡して接触する各繊維が拡散接合されているとともに、上記各繊維の表面に親水化処理が施されている。
【選択図】図２Kind Code: A1 Various heat exchange members such as an evaporator for a heat pipe and a water / water separator, having excellent liquid absorption performance and liquid retention performance, high thermal conductivity, and high degree of design freedom. Provided is an aluminum fiber porous sintered compact that can be used for
SOLUTION: A porous sintered compact 7 formed by filling aluminum fibers 1 having an average fiber thickness of 50 to 200 μm and an average fiber length of 20 to 1000 mm to a bulk density of 30% or more, which are entangled and contacted. Each fiber is diffusion-bonded, and the surface of each fiber is subjected to a hydrophilic treatment.
[Selection] Figure 2

Description

本願発明は、アルミ繊維多孔質焼結成形体に関する。詳しくは、ループヒートパイプ等の蒸発器や気水分離装置等の熱交換を行う機器に利用できるアルミ繊維多孔質焼結成形体に関する。   The present invention relates to an aluminum fiber porous sintered compact. More specifically, the present invention relates to an aluminum fiber porous sintered compact that can be used for an apparatus such as an evaporator such as a loop heat pipe and a heat / water separator.

たとえば、熱を移動させる機器としてヒートパイプが知られている。ヒートパイプは、内部に吸水性を備えるウイックが設けられており、放熱部で凝縮した熱媒体を、毛細管現象を利用して吸熱部に戻すように構成されている。このため、熱交換効率を高めるには、高い毛細管現象を発揮できるとともに、熱媒体が移動する際の抵抗を低くすることが要求される。   For example, a heat pipe is known as a device for transferring heat. The heat pipe is provided with a wick having water absorption inside, and is configured to return the heat medium condensed in the heat radiating portion to the heat absorbing portion using a capillary phenomenon. For this reason, in order to increase the heat exchange efficiency, it is required to exhibit a high capillary phenomenon and to reduce the resistance when the heat medium moves.

ヒートパイプの内部にウイックを設けるには、管内に機械加工等を施して、微細な溝を形成する方法や、金属細線からなるメッシュ状素材を容器内内に挿入する方法が知られている。   In order to provide a wick inside the heat pipe, a method of forming a fine groove by machining or the like in the tube, or a method of inserting a mesh material made of a fine metal wire into the container is known.

しかしながら、管内に毛細管現象を生じさせることのできる微細な溝加工を施すのが困難な場合がある。特に、大型のループ型ヒートパイプ等においては、パイプ内に上記溝を形成するのは困難であり、また、高い毛細管現象を発揮させることはできない。   However, it may be difficult to perform fine groove processing that can cause capillary action in the tube. In particular, in a large loop heat pipe or the like, it is difficult to form the groove in the pipe, and a high capillary phenomenon cannot be exhibited.

また、メッシュ状素材を管内に挿入する手法においては、採用できる金属細線の太さに限度があり、充分な毛細管現象を発揮させることができない。しかも、容器の外壁との熱交換性能を高めるには、金属細線からなるメッシュ状素材を容器の内壁に密着させる必要があり、ヒートパイプの製作が非常に面倒であった。   Moreover, in the method of inserting a mesh-like material into a tube, there is a limit to the thickness of the fine metal wire that can be adopted, and a sufficient capillary phenomenon cannot be exhibited. In addition, in order to enhance the heat exchange performance with the outer wall of the container, it is necessary to bring a mesh-like material made of fine metal wires into close contact with the inner wall of the container, and the production of the heat pipe is very troublesome.

特開２００９−４１８２５号公報JP 2009-41825 A

上記特許文献１には、作動液体を案内する液管と接続されて作動液体を内部に導くための液供給口を有する筒状の容器と、この容器の内周面に沿って配置されたグルーブ付きウイックと、液供給口から容器内に容器の軸方向に沿って延びるように設けられ、その軸線方向に間隔をあけて設けられた複数の貫通穴を有する液注入管とを備えるループヒートパイプの蒸発器が開示されている。   In the above-mentioned patent document 1, a cylindrical container having a liquid supply port connected to a liquid pipe for guiding the working liquid and guiding the working liquid to the inside, and a groove disposed along the inner peripheral surface of the container Loop heat pipe provided with an attached wick and a liquid injection pipe having a plurality of through-holes provided so as to extend along the axial direction of the container from the liquid supply port into the container An evaporator is disclosed.

上記グルーブ付きのウイックを設けることにより、容器の内周面を軸方向に延びる通路が形成される。上記構成を採用することにより、上記ウイック内に作動液体を充分に保持できるとともに、蒸発させられた作動液体が、上記通路を介して円滑に排出される。   By providing the grooved wick, a passage extending in the axial direction on the inner peripheral surface of the container is formed. By adopting the above configuration, the working liquid can be sufficiently held in the wick, and the evaporated working liquid is smoothly discharged through the passage.

上記特許文献１に記載されている蒸発器における上記グルーブ付きウイックは、多孔質の焼結金属や、金属繊維、ガラス繊維等で成形されている。上記ウイックは、熱媒体を保持した状態で容器の内周面に接触するように組み付けられている。そして、上記容器の外側から加熱されることにより、上記ウイックの外周近傍において熱媒体が蒸発させられ、上記グルーブを介して軸方向に移動させられて、容器から排出されるように構成されている。   The grooved wick in the evaporator described in Patent Document 1 is formed of a porous sintered metal, metal fiber, glass fiber, or the like. The wick is assembled so as to be in contact with the inner peripheral surface of the container while holding the heat medium. Then, by heating from the outside of the container, the heat medium is evaporated in the vicinity of the outer periphery of the wick, moved in the axial direction through the groove, and discharged from the container. .

上記焼結金属や金属繊維でウイックを形成した場合、密度を高めて多孔質体内部の各空孔の断面積を小さくしないと高い毛細管現象を発揮させることができない。このため、ウイック内に保持できる作動液の量が少なくなるとともに、ウイック内で作動液を迅速に移動させることができない。   When the wick is formed of the sintered metal or the metal fiber, a high capillary phenomenon cannot be exhibited unless the density is increased to reduce the cross-sectional area of each pore in the porous body. For this reason, while the quantity of the hydraulic fluid which can be hold | maintained in a wick decreases, a hydraulic fluid cannot be moved rapidly within a wick.

また、上記ウイックは、容器の内周面に接触させられた状態で保持されている。ところが、上記グルーブを設けているため、上記ウイックと容器内周面との間の接触面積が少なくなる。このため、容器の内壁から上記ウイックへ熱伝導によって移動する熱量は少なくなる。したがって、ウイックからの作動流体の蒸発量も少なくなり、熱交換効率が良いとは言えない。   Moreover, the said wick is hold | maintained in the state made to contact the internal peripheral surface of a container. However, since the groove is provided, the contact area between the wick and the inner peripheral surface of the container is reduced. For this reason, the amount of heat transferred from the inner wall of the container to the wick by heat conduction is reduced. Therefore, the amount of evaporation of the working fluid from the wick decreases, and it cannot be said that the heat exchange efficiency is good.

また、液状の熱媒体は、毛細管現象によってウイック内部に保持されるとともに、上記グルーブの表面から順次気化させられる。ところが、熱媒体が蒸発する上記ウイックの外周部の表面積が小さいため、気化させられる熱媒体の量が少ない。一方、蒸発量を増加させるには、ウイックの外周面積を大きくする必要があり、機器の大型化につながる。   Further, the liquid heat medium is held inside the wick by capillary action, and is sequentially vaporized from the surface of the groove. However, since the surface area of the outer peripheral portion of the wick where the heat medium evaporates is small, the amount of the heat medium that is vaporized is small. On the other hand, in order to increase the evaporation amount, it is necessary to increase the outer peripheral area of the wick, which leads to an increase in the size of the device.

本願発明は、上記従来の問題を解決し、吸液性能及び液体の保持性能が優れるとともに熱伝導性が高く、しかも、形状等の設計の自由度が高く、ヒートパイプ用の蒸発器や気水分離器等の種々の熱交換部材に利用できる、アルミ繊維多孔質焼結成形体を提供するものである。   The invention of the present application solves the above-mentioned conventional problems, has excellent liquid absorption performance and liquid retention performance and high thermal conductivity, and has a high degree of freedom in designing the shape and the like. The present invention provides an aluminum fiber porous sintered compact that can be used for various heat exchange members such as a separator.

本願の請求項１に記載した発明は、平均繊維太さ５０〜２００μｍ、平均繊維長２０〜１０００ｍｍのアルミ繊維を嵩密度３０％以上に充填して成形された多孔質焼結成形体であって、交絡して接触する各繊維が拡散接合されているとともに、上記各繊維の表面に親水化処理が施されたアルミ繊維多孔質焼結成形体に関するものである。   The invention described in claim 1 of the present application is a porous sintered compact formed by filling aluminum fibers having an average fiber thickness of 50 to 200 μm and an average fiber length of 20 to 1000 mm to a bulk density of 30% or more, The present invention relates to an aluminum fiber porous sintered compact in which the fibers that are intertwined and contacted are diffusion-bonded and the surface of each of the fibers is subjected to a hydrophilic treatment.

アルミ繊維は、他の材料に比べて安価であり、また、加工性が高い。このため、種々の形態や密度の多孔質成形体を容易に形成することができる。また、樹脂材料に比べて耐熱性が高く、高い温度で作動するヒートパイプ等に採用することも可能となる。   Aluminum fiber is cheaper than other materials and has high workability. For this reason, the porous molded object of various forms and densities can be formed easily. Further, the heat resistance is higher than that of the resin material, and it can be adopted for a heat pipe that operates at a high temperature.

また、繊維状のアルミ材料を充填して圧縮成形することにより、各繊維間に細長い隙間が形成された多孔質体が得られる。このため、毛細管現象を発揮しやすくなり、高い吸水性を発揮できる多孔質体を形成することができる。しかも、加工性が高いため、設計の自由度が高く、また、多孔質体の密度も容易にコントロールすることができる。このため、種々の形態や吸水特性を備える多孔質体を形成することもできる。   Moreover, the porous body in which the elongate gap was formed between each fiber is obtained by filling and compressing a fibrous aluminum material. For this reason, it becomes easy to exhibit a capillary phenomenon, and the porous body which can exhibit high water absorption can be formed. In addition, since the processability is high, the degree of freedom in design is high, and the density of the porous body can be easily controlled. For this reason, a porous body provided with various forms and water absorption characteristics can also be formed.

加工性及び吸水特性を確保するために、平均繊維太さ５０〜２００μｍ、平均繊維長２０〜１０００ｍｍのアルミ繊維を採用するのが好ましい。アルミ繊維の材料も特に限定されることはないが、加工性や耐久性を確保するため、純度９９％以上のアルミ繊維を採用するのが好ましい。   In order to ensure processability and water absorption properties, it is preferable to employ aluminum fibers having an average fiber thickness of 50 to 200 μm and an average fiber length of 20 to 1000 mm. The material of the aluminum fiber is not particularly limited, but it is preferable to employ aluminum fiber having a purity of 99% or more in order to ensure processability and durability.

アルミ繊維の平均太さが５０μｍ以下の場合、繊維が細すぎるため、加工性が低下する。一方、繊維太さが２００μｍを越えると、繊維間の隙間の寸法が大きくなりすぎて、所要の吸水性能を得ることができない。   When the average thickness of the aluminum fiber is 50 μm or less, the fiber is too thin, so that workability is lowered. On the other hand, if the fiber thickness exceeds 200 μm, the size of the gap between the fibers becomes too large, and the required water absorption performance cannot be obtained.

また、平均繊維長が２０ｍｍ以下の場合、繊維が交絡しにくくなり、圧縮成形によって所望の形態を形成するのが困難となる。また、繊維長が１０００ｍｍを越えると、金型内に充填するのが困難になり、取り扱いにくくなる。   Further, when the average fiber length is 20 mm or less, the fibers are hardly entangled and it is difficult to form a desired form by compression molding. On the other hand, if the fiber length exceeds 1000 mm, it becomes difficult to fill the mold and the handling becomes difficult.

所要の毛細管現象を発揮させるには、多孔質体の嵩密度を３０％以上に設定する必要がある。なお、多孔質体の全ての部位の嵩密度を３０％以上に設定する必要はなく、毛細管現象を発揮させる部分の嵩密度を３０％以上に設定すれば良い。   In order to exhibit the required capillary phenomenon, it is necessary to set the bulk density of the porous body to 30% or more. In addition, it is not necessary to set the bulk density of all the parts of the porous body to 30% or more, and it is sufficient to set the bulk density of the part exhibiting the capillary phenomenon to 30% or more.

本願発明では、上記アルミ繊維多孔質焼結成形体内の交絡して接触する各繊維が拡散接合されている。このため、多孔質体の強度が高くなる。また、接触する繊維が拡散接合されることにより、毛細管現象を安定して発揮させることができる。   In the present invention, the fibers in contact with the entangled aluminum fiber porous sintered compact are diffusion bonded. For this reason, the strength of the porous body is increased. In addition, the capillarity phenomenon can be stably exhibited when the contacting fibers are diffusion bonded.

しかも、交絡する繊維が一体化されるため、多孔質体内の熱伝導率が格段に大きくなる。このため、多孔質体内で大量の熱を短時間で移動させることが可能となり、熱交換性能が格段に向上する。したがって、ループヒートパイプの蒸発器等において熱交換性能を高めることが可能となる。   In addition, since the interlaced fibers are integrated, the thermal conductivity in the porous body is significantly increased. For this reason, it becomes possible to move a large amount of heat within the porous body in a short time, and the heat exchange performance is remarkably improved. Therefore, it is possible to improve the heat exchange performance in a loop heat pipe evaporator or the like.

上記拡散接合は、所定の嵩密度に圧縮成形されたアルミ繊維多孔質体を所定温度に加熱して焼結することにより行われる。たとえば、６００℃〜６５０℃に加熱することにより交絡して接触するアルミ繊維同士を拡散接合させることができる。加熱時間は、アルミ繊維の太さや成形体の形態に応じて設定できる。   The diffusion bonding is performed by heating and sintering an aluminum fiber porous body compression-molded to a predetermined bulk density at a predetermined temperature. For example, by heating to 600 ° C. to 650 ° C., aluminum fibers that are intertwined and in contact with each other can be diffusion bonded. The heating time can be set according to the thickness of the aluminum fiber and the form of the molded body.

上記親水化処理の手法は、特に限定されることはない。たとえば、熱交換器におけるアルミフィンの表面を親水化処理する既知の薬剤等を用いて、上記アルミ繊維の面を親水化処理することができる。   The method for the hydrophilic treatment is not particularly limited. For example, the surface of the aluminum fiber can be hydrophilized using a known agent or the like that hydrophilizes the surface of the aluminum fin in the heat exchanger.

なお、請求項２に記載した発明のように、所要の毛細管現象を発揮させるために、上記各繊維の表面を、水に対する接触角が１０度以下となるように親水化処理を施すのが好ましい。これにより、高い毛細管現象を得ることができるばかりでなく、各繊維間の空孔を大きく設定することも可能となり、焼結成形体内の空孔を大きく設定することができる。これにより、焼結成形体の内の保水量や移動量を増加させることができる。   In addition, as in the invention described in claim 2, it is preferable to subject the surface of each of the fibers to a hydrophilization treatment so that the contact angle with respect to water is 10 degrees or less in order to exhibit a desired capillary phenomenon. . Thereby, not only a high capillary phenomenon can be obtained, but also the pores between the fibers can be set large, and the pores in the sintered molded body can be set large. Thereby, the water retention amount and movement amount in the sintered compact can be increased.

また、請求項３に記載した発明のように、断面における各空孔の平均断面積を、０．３ｍｍ2 以下に設定するのが好ましい。これにより、所要の毛細管現象を発揮させることができる。 As in the invention described in claim 3, it is preferable to set the average cross-sectional area of each hole in the cross section to 0.3 mm 2 or less. Thereby, a required capillary phenomenon can be exhibited.

請求項４に記載した発明は、上記アルミ繊維多孔質焼結成形体の内部又は外側部に、接触するアルミ繊維と接合された接合部材を備えるものである。   The invention described in claim 4 is provided with a joining member joined to the aluminum fiber to be in contact with the inside or the outside of the aluminum fiber porous sintered compact.

上記接合部材を設けることにより、アルミ繊維多孔質焼結成形体の保形性や強度を確保することができる。   By providing the joining member, the shape retention and strength of the aluminum fiber porous sintered compact can be ensured.

上記接合手法として、ろう付けや拡散接合を採用することができる。特に、拡散接合を採用すると、交絡するアルミ繊維を接合すると同時に、上記接合部材をアルミ繊維多孔質体と一体的に接合することが可能となる。   As the joining method, brazing or diffusion joining can be employed. In particular, when diffusion bonding is employed, it is possible to bond the entangled aluminum fibers together with the bonding member integrally with the aluminum fiber porous body.

請求項５に記載した発明のように、上記接合部材として、熱伝導性部材を採用することができる。熱伝導性部材は、上記アルミ繊維と接合できるものであれば、特に限定されることはない。   As in the fifth aspect of the present invention, a heat conductive member can be employed as the joining member. A heat conductive member will not be specifically limited if it can join with the said aluminum fiber.

たとえば、上記アルミ繊維と同じアルミ材料を採用するのが好ましい。また、上記接合部材の形態も特に限定されることはなく、板状のものや棒状のもの、パイプ状のものを採用できる。 For example, it is preferable to use the same aluminum material as the aluminum fiber. Moreover, the form of the said joining member is not specifically limited, either a plate-shaped thing, a rod-like thing, or a pipe-like thing is employable.

上記熱伝導性部材を、アルミ繊維多孔質焼結成形体内部に埋め込むことにより、アルミ繊維多孔質焼結成形体内の熱伝導率量が大幅に増加する。このため、短時間に大量の熱を上記アルミ繊維多孔質焼結成形体の内部へ伝導させることが可能となる。また、アルミ繊維多孔質焼結成形体内の温度差を小さくすることも可能となる。   By embedding the heat conductive member in the aluminum fiber porous sintered compact, the amount of thermal conductivity in the aluminum fiber porous sintered compact is greatly increased. For this reason, a large amount of heat can be conducted to the inside of the aluminum fiber porous sintered compact in a short time. It is also possible to reduce the temperature difference in the aluminum fiber porous sintered compact.

また、上記熱伝導性部材を、アルミ繊維多孔質焼結成形体の外側部に接合することにより、上記熱伝導部材を介して、流体等によって移送される熱を、上記アルミ繊維多孔質焼結成形体に移動させることができる。特に、上記熱伝導部材が、アルミ繊維多孔質焼結成形体を構成するアルミ繊維と、ろう付けあるいは拡散接合されているため、上記熱伝導性部材と上記アルミ繊維多孔質焼結成形体との熱伝導効率が高く、熱の移動が円滑に行われる。   In addition, by joining the heat conductive member to the outer side of the aluminum fiber porous sintered compact, heat transferred by a fluid or the like through the heat conductive member is transferred to the aluminum fiber porous sintered compact. Can be moved to. In particular, since the heat conducting member is brazed or diffusion bonded to the aluminum fibers constituting the aluminum fiber porous sintered compact, the heat conduction between the heat conductive member and the aluminum fiber porous sintered compact. High efficiency and smooth heat transfer.

請求項６に記載した発明は、内部に、気体又は液体が流動しうる流路を設けたものである。ここで、上記流路は、多孔質体内部の連続気孔を意味するものではなく、上記多孔質体を構成する空孔と別途設けられた空隙部を設けて、気体あるいは液体を流動させるための流路としたものである。   The invention described in claim 6 is provided with a flow path through which gas or liquid can flow. Here, the flow path does not mean continuous pores inside the porous body, but is provided with pores constituting the porous body and a separately provided void portion for flowing gas or liquid. It is a flow path.

上記アルミ繊維多孔質焼結体を構成する連続気孔内でも気体あるいは液体が流動しうる。しかしながら、流動速度は遅く、また、液体が流動する場合毛細管現象が発揮されるため所望の部位に液体を流動させることはできない。本願発明では、上記流路を設けているため、多孔質体自体の毛細管現象の影響を受けることなく、液体や気体を所望の部位に流動させることが可能となる。また、液状熱媒体や気相の熱媒体と接する多孔質体の表面積を実質的に増加させることが可能となり、アルミ繊維多孔質焼結成形体に対して多量の気体あるいは液体を作用させることも可能となる。したがって、たとえば、気水分離器等に適用した場合、気水分離を行う面積を増加させて効率を向上させることも可能となる。   Gas or liquid can also flow in the continuous pores constituting the aluminum fiber porous sintered body. However, the flow rate is slow, and when the liquid flows, capillary action is exhibited, so that the liquid cannot flow to a desired site. In this invention, since the said flow path is provided, it becomes possible to flow a liquid and gas to a desired site | part, without being influenced by the capillary phenomenon of porous body itself. Moreover, it becomes possible to substantially increase the surface area of the porous body in contact with the liquid heat medium or the gas phase heat medium, and a large amount of gas or liquid can act on the aluminum fiber porous sintered compact. It becomes. Therefore, for example, when applied to a steam separator, the efficiency can be improved by increasing the area for steam separation.

上記流路は空洞のままにしておいてもよいし、請求項７に記載した発明のように、上記流路に、毛細管現象を有しない多孔質体を充填することもできる。たとえば、本願発明に係るアルミ繊維多孔質焼結成形体をルートヒートパイプの蒸発器に適用した場合、上記流路をパイプの外周近傍に設けて気化した熱媒体の排出路を形成し、この流路内に気化した熱媒体の流動を阻害しない程度の気孔を有する熱伝導性の多孔質体を充填すると、上記熱伝導性多孔質体内においても熱媒体の温度を上昇させて気化を促進することが可能となる。これにより、ヒートパイプの効率を向上させることができる。   The flow path may be left hollow, or, as in the invention described in claim 7, the flow path may be filled with a porous body having no capillary action. For example, when the aluminum fiber porous sintered compact according to the present invention is applied to an evaporator of a root heat pipe, the flow path is provided in the vicinity of the outer periphery of the pipe to form a vaporized heat medium discharge path. When a thermally conductive porous body having pores that do not hinder the flow of the vaporized heat medium is filled, the temperature of the heat medium can be increased in the heat conductive porous body to promote vaporization. It becomes possible. Thereby, the efficiency of a heat pipe can be improved.

請求項８に記載した発明は、上記アルミ繊維多孔質焼結成形体に、異なる吸水特性を備える領域を設けたものである。   According to an eighth aspect of the present invention, the aluminum fiber porous sintered compact is provided with regions having different water absorption characteristics.

高い毛細管現象を発揮する領域は液体を保持するのに適するが、液体の流動性が低下することになる。このため、アルミ繊維多孔質焼結成形体の用途や要求される機能に応じて異なる吸水性を設定するのが望ましい。   A region exhibiting high capillary action is suitable for holding the liquid, but the fluidity of the liquid is reduced. For this reason, it is desirable to set different water absorbency according to the use and required function of the aluminum fiber porous sintered compact.

上記異なる吸水特性を有する領域を設ける手法として、領域ごとに上記親水化処理の程度や親水化する方法を異ならせることが考えられる。また、上記アルミ繊維の嵩密度を異ならせることもできる。   As a method for providing the regions having different water absorption characteristics, it is conceivable to vary the degree of the hydrophilic treatment and the method of hydrophilization for each region. Moreover, the bulk density of the said aluminum fiber can also be varied.

異なる吸水特性を有する領域として、請求項９に記載した発明のように、毛細管現象を有する領域と、毛細管現象を有しない領域とを備えて構成することができる。   As a region having different water absorption characteristics, a region having a capillary phenomenon and a region having no capillary phenomenon can be configured as in the invention described in claim 9.

毛細管現象を有する領域においては、吸水性及び保水性が発揮される。一方、毛細管現象を有しない領域は、吸水性等を有しないが、この部分において液体等を所望の方向へ流動させることが可能となる。   In the region having capillary action, water absorption and water retention are exhibited. On the other hand, the region having no capillary action does not have water absorption or the like, but the liquid or the like can flow in a desired direction in this portion.

さらに、請求項１０に記載した発明のように、アルミ繊維の表面に疎水化処理又は撥水化処理が施された領域を備えて構成することもできる。上記疎水化処理あるいは上記撥水化処理手法は特に限定されることはなく、既知の種々の手法を採用できる。たとえば、疎水性の樹脂コーティング等を施すことにより、アルミ繊維表面を疎水化することができる。また、疎水化あるいは撥水化する部位も特に限定されることはない。たとえば、多孔質焼結成形体の表面近傍のみ疎水化あるいは撥水化することもできる。   Further, as in the invention described in claim 10, the surface of the aluminum fiber may be provided with a region subjected to a hydrophobic treatment or a water repellent treatment. The hydrophobic treatment or water repellency treatment technique is not particularly limited, and various known techniques can be employed. For example, the aluminum fiber surface can be hydrophobized by applying a hydrophobic resin coating or the like. Further, the site for hydrophobicity or water repellency is not particularly limited. For example, only the vicinity of the surface of the porous sintered compact can be made hydrophobic or water repellent.

請求項１１に記載した発明は、平均繊維太さ５０〜２００μｍ、平均繊維長２０〜１０００ｍｍのアルミ繊維を所定形状の金型内に充填する充填工程と、上記充填されたアルミ繊維を圧縮して嵩密度３０％以上の圧縮成形体を形成する圧縮成形工程と、上記圧縮成形体を、不活性ガス雰囲気下において、６００〜６５０℃で加熱することにより、交絡する上記アルミ繊維を拡散接合させて多孔質焼結成形体を形成する焼結工程と、上記アルミ繊維の表面を親水化する親水化処理工程とを含む、アルミ繊維多孔質焼結成形体の製造方法に係るものである。上記親水化処理工程は、一つの工程に限定されることはなく、本願発明の上記角工程間に跨がる複数の工程を設けて構成することもできる。たとえば、圧縮成形体を構成するアルミ繊維表面に微細な凹凸を設ける工程と、焼結成形後に親水性コーティングを施す工程を含む親水化処理工程を設けることもできる。   The invention described in claim 11 includes a filling step of filling aluminum fibers having an average fiber thickness of 50 to 200 μm and an average fiber length of 20 to 1000 mm into a mold having a predetermined shape, and compressing the filled aluminum fibers. A compression molding step for forming a compression molded body having a bulk density of 30% or more, and the compression molded body is heated at 600 to 650 ° C. in an inert gas atmosphere, whereby the entangled aluminum fibers are diffusion bonded. The present invention relates to a method for producing an aluminum fiber porous sintered compact, which includes a sintering process for forming a porous sintered compact and a hydrophilic treatment process for hydrophilizing the surface of the aluminum fiber. The said hydrophilic treatment process is not limited to one process, It can also comprise by providing the several process over the said corner processes of this invention. For example, it is possible to provide a hydrophilic treatment step including a step of providing fine irregularities on the surface of an aluminum fiber constituting the compression molded body and a step of applying a hydrophilic coating after sintering.

請求項１２に記載した発明は、上記親水化処理工程において、上記アルミ繊維表面体の水に対する接触角を１０度以下とするものである。   According to a twelfth aspect of the present invention, in the hydrophilic treatment step, the contact angle of the aluminum fiber surface body with respect to water is 10 degrees or less.

請求項１３に記載した発明は、上記圧縮成形工程において、上記圧縮成形体の平均空孔断面積を０．３ｍｍ2 以下まで圧縮するものである。 According to a thirteenth aspect of the present invention, in the compression molding step, the average pore cross-sectional area of the compression molded body is compressed to 0.3 mm 2 or less.

請求項１４に記載した発明は、上記圧縮成形工程は、上記アルミ繊維と拡散接合し得る接合部材を、上記圧縮形成体の表面に添着し、又は内部に埋め込んで行われるとともに、上記焼結工程において、上記接合部材とこれに接触するアルミ繊維を拡散接合させるものである。   In the invention described in claim 14, the compression molding step is performed by attaching a bonding member that can be diffusion-bonded to the aluminum fiber to the surface of the compression formed body or by embedding it inside, and the sintering step. In the above, the bonding member and the aluminum fiber in contact therewith are diffusion bonded.

請求項１５に記載した発明は、上記圧縮成形工程が、所定形状の犠牲部材を埋め込んで行われるとともに、犠牲部材消失工程又は上記焼結工程において、上記犠牲部材を消失させて、上記多孔質焼結成形体内に上記犠牲部材に対応した形態の空隙を形成するものである。   In the invention described in claim 15, the compression molding step is performed by embedding a sacrificial member having a predetermined shape, and the sacrificial member is eliminated in the sacrificial member disappearing step or the sintering step, and the porous firing is performed. A void having a form corresponding to the sacrificial member is formed in the compact.

犠牲部材は特に限定されることはなく、上記犠牲部材消失工程あるいは上記焼結工程において消失するものであればよい。たとえば、上記焼結工程において、６００℃に加熱される場合、６００℃以下で昇華する樹脂等を採用することができる。   The sacrificial member is not particularly limited as long as it disappears in the sacrificial member disappearing step or the sintering step. For example, in the above sintering step, when heated to 600 ° C., a resin that sublimes at 600 ° C. or lower can be employed.

また、水溶性あるいは所定の溶媒に溶解する犠牲部材を採用するとともに、上記犠牲部材消失工程を、焼結成形体を水あるいは溶媒に浸漬することにより行うこともできる。   In addition, a sacrificial member that is soluble in water or dissolved in a predetermined solvent may be used, and the sacrificial member disappearing step may be performed by immersing the sintered compact in water or a solvent.

請求項１６に記載した発明は、吸水特性の異なる複数の領域を有するアルミ繊維多孔質焼結成形体の製造方法であって、上記親水化処理工程において、上記アルミ繊維多孔質焼結成形体の上記各領域に対応する部分のアルミ繊維表面が、水に対して異なる接触角を有するように親水化処理を行うものである。   The invention described in claim 16 is a method for producing an aluminum fiber porous sintered compact having a plurality of regions having different water absorption characteristics. In the hydrophilization treatment step, each of the aluminum fiber porous sintered compacts described above is provided. The hydrophilic treatment is performed so that the surface of the aluminum fiber corresponding to the region has different contact angles with respect to water.

請求項１７に記載した発明は、吸水特性の異なる複数の領域を有するアルミ繊維多孔質焼結成形体の製造方法であって、上記圧縮成形工程が、上記各領域に対応した嵩密度の異なる圧縮成形体を形成する２以上の圧縮成形工程を含むとともに、上記嵩密度の異なる２以上の圧縮成形体を一体的に接合する接合工程を含むものである。上記接合工程は、上記焼結工程において２以上の圧縮成形体を拡散接合することにより兼用することもできるし、ろう付けや溶接を行う他の接合工程を設けることもできる。   The invention described in claim 17 is a method for producing an aluminum fiber porous sintered molded body having a plurality of regions having different water absorption characteristics, wherein the compression molding step is a compression molding having a different bulk density corresponding to each region. In addition to including two or more compression molding steps for forming a body, it includes a joining step for integrally joining two or more compression molded bodies having different bulk densities. The joining step can be combined by diffusion bonding two or more compression-molded bodies in the sintering step, or can be provided with another joining step for brazing or welding.

請求項１８に記載した発明は、上記多孔質焼結成形体の一部を疎水化する疎水化処理工程又は撥水化処理工程を含むものである。上記疎水化処理工程又は撥水化処理工程を行う手法は特に限定されることはない。たとえば、フッソ樹脂をアルミ繊維にコーティングする上記疎水化処理工程又は撥水化処理工程を行うことができる。   The invention described in claim 18 includes a hydrophobic treatment step or a water repellency treatment step for hydrophobizing a part of the porous sintered compact. The method for performing the hydrophobic treatment step or the water repellent treatment step is not particularly limited. For example, the hydrophobic treatment step or the water repellency treatment step of coating aluminum resin with a fluorine resin can be performed.

請求項１９に記載した発明は、上記焼結工程が、上記多孔質成形体と上記接合部材との間に所定の押圧力を作用させて行われるものである。押圧力を作用させることにより、アルミ繊維の交絡して接触する部分が増加する。したがって、拡散接合される部分を増加させることができる。また、拡散接合を確実に行わせることもできる。   In the invention described in claim 19, the sintering step is performed by applying a predetermined pressing force between the porous molded body and the joining member. By applying the pressing force, the portion of the aluminum fibers that are entangled and contacted increases. Accordingly, it is possible to increase the number of parts that are diffusion bonded. Also, diffusion bonding can be performed reliably.

本願発明に係るアルミ繊維多孔質焼結成形体が適用できる機器は、特に限定されることはなく、種々の機器に利用することができる。たとえば、請求項２０に記載した発明は、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載したアルミ繊維多孔質焼結成形体を備えるヒートパイプに係るものである。たとえば、ループヒートパイプにおいては、蒸発器や凝縮器に本願発明を適用できる。   Equipment to which the aluminum fiber porous sintered compact according to the present invention can be applied is not particularly limited and can be used for various equipment. For example, the invention described in claim 20 relates to a heat pipe including the aluminum fiber porous sintered compact described in any one of claims 1 to 10. For example, in a loop heat pipe, the present invention can be applied to an evaporator or a condenser.

請求項２１に記載した発明は、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載したアルミ繊維多孔質焼結成形体を備える気水分離装置に係るものである。たとえば、本願発明に係るアルミ繊維多孔質焼結成形体に気液混合流を吹き付けることにより、水分のみ上記アルミ繊維多孔質焼結体に吸収される。これにより、気体成分と液体成分とを分離することができる。また、本願発明に係るアルミ繊維多孔質焼結成形体は熱伝導性が高い。このため、成形体を冷却することにより、凝縮器として利用することもできる。   The invention described in claim 21 relates to an air-water separator provided with the aluminum fiber porous sintered molded body described in any one of claims 1 to 10. For example, by spraying a gas-liquid mixed flow on the aluminum fiber porous sintered compact according to the present invention, only moisture is absorbed by the aluminum fiber porous sintered body. Thereby, a gas component and a liquid component can be isolate | separated. Moreover, the aluminum fiber porous sintered compact according to the present invention has high thermal conductivity. For this reason, it can also utilize as a condenser by cooling a molded object.

高い吸水性を備えるアルミ繊維多孔質焼結成形体を提供できる。   An aluminum fiber porous sintered compact having high water absorption can be provided.

本願発明に係るアルミ繊維多孔質焼結成形体の製造方法の一例を示す工程図である。It is process drawing which shows an example of the manufacturing method of the aluminum fiber porous sintered compact concerning this invention. 本願発に係るアルミ繊維多孔質焼結成形体の内部構造を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the internal structure of the aluminum fiber porous sintered compact concerning this application. 本願発明に係るアルミ繊維多孔質焼結成形体を気化装置に適用した例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the example which applied the aluminum fiber porous sintered compact concerning this invention to the vaporization apparatus. 図３に示すアルミ繊維多孔質焼結成形体の全体斜視図である。It is a whole perspective view of the aluminum fiber porous sintered compact shown in FIG. 図３における要部の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the principal part in FIG. 本願発明に係るアルミ繊維多孔質焼結成形体を利用したループヒートパイプの一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the loop heat pipe using the aluminum fiber porous sintered compact concerning this invention. 図６におけるＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the VII-VII line in FIG. 図７におけるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the VIII-VIII line in FIG. ループヒートパイプの他の実施形態を示す図であり、図７に相当する断面図である。It is a figure which shows other embodiment of a loop heat pipe, and is sectional drawing equivalent to FIG. 本願発明に係るアルミ繊維多孔質焼結成形体の他の実施形態を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically other embodiment of the aluminum fiber porous sintered compact concerning this invention.

以下、本願発明に係る実施形態を図に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings.

図１に、本願発明に係るアルミ繊維多孔質焼結成形体の製造工程の概要を示す。図１に示すように、本実施形態に係るアルミ繊維多孔質焼結成形体は、４つの工程を含んで製作される。   In FIG. 1, the outline | summary of the manufacturing process of the aluminum fiber porous sintered compact concerning this invention is shown. As shown in FIG. 1, the aluminum fiber porous sintered compact according to this embodiment is manufactured by including four steps.

まず、図１（ａ）に示すように、アルミ繊維１を所定の金型内２内に充填する繊維充填工程が行われる。本実施形態に係るアルミ繊維１は、種々の手法によって形成されたものを使用することができる。また、上記アルミ繊維は、純度９９％のアルミ材料から形成されたものを用いるのが好ましい。また、上記アルミ繊維１は、平均太さが５０〜２００μｍ、平均繊維長が２０〜１０００ｍｍのものが採用される。さらに、平均太さが５０〜１００μｍ、平均繊維長が５００〜１０００ｍｍのものを採用するのがより好ましい。

※アルミ繊維を構成するアルミ材料の種類、純度等をご教示願います。また、アルミ繊維の寸法等でより好ましい範囲がありましたらご教示願います。
First, as shown to Fig.1 (a), the fiber filling process which fills the aluminum fiber 1 in the predetermined metal mold | die 2 is performed. As the aluminum fiber 1 according to the present embodiment, those formed by various methods can be used. The aluminum fiber is preferably made of an aluminum material having a purity of 99%. The aluminum fiber 1 has an average thickness of 50 to 200 μm and an average fiber length of 20 to 1000 mm. Furthermore, it is more preferable to employ one having an average thickness of 50 to 100 μm and an average fiber length of 500 to 1000 mm.

* Tell us about the type and purity of the aluminum materials that make up the aluminum fiber. Also, please let me know if there is a more preferable range of aluminum fiber dimensions.

次に、図１（ｂ）に示すように、上記金型装置２によって、充填されたアルミ繊維を圧縮して所定形状に成形する圧縮成形工程が行われる。本実施形態では、上記アルミ繊維１は、嵩密度３０％以上に圧縮形成されて、圧縮成形体３が形成される。なお、高い毛細管現象を得るためには、嵩密度５０％以上に圧縮するのが好ましい。あるいは、断面における各空孔の平均断面積が、０．３ｍｍ2 以下となるように、上記圧縮成形工程を行うのが好ましい。 Next, as shown in FIG. 1B, a compression molding process is performed by the mold apparatus 2 to compress the filled aluminum fibers and form them into a predetermined shape. In the present embodiment, the aluminum fiber 1 is compressed to a bulk density of 30% or more to form a compression molded body 3. In order to obtain a high capillary phenomenon, it is preferable to compress the bulk density to 50% or more. Or it is preferable to perform the said compression molding process so that the average cross-sectional area of each hole in a cross section may be 0.3 mm < 2 > or less.

本願発明では、上記形態のアルミ繊維１を採用しているため、アルミ繊維を上記金型装置２内に容易に充填することができる。なお、上記金型２に充填されるアルミ繊維１の形態は特に限定されることはなく、キャリヤ溶液や空気流を利用してアルミ繊維を充填することもできるし、不織布状に編成されたアルミ繊維を積層するようにして充填することもできる。   In this invention, since the aluminum fiber 1 of the said form is employ | adopted, the aluminum fiber can be easily filled in the said mold apparatus 2. FIG. The form of the aluminum fibers 1 filled in the mold 2 is not particularly limited, and the aluminum fibers can be filled using a carrier solution or an air flow, or aluminum knitted into a nonwoven fabric shape. Filling can also be performed by laminating fibers.

また、上記圧縮成形工程は、１度に限定されることはなく、複数の圧縮成形工程を経て圧縮成形体３を形成することもできる。また、複数の圧縮成形工程によって２以上の圧縮成形体を形成し、次に説明する焼結工程等において一体的に接合することもできる。   Moreover, the said compression molding process is not limited to 1 time, The compression molding body 3 can also be formed through several compression molding processes. It is also possible to form two or more compression-molded bodies by a plurality of compression molding processes and to integrally bond them in a sintering process described below.

図１（ｃ）に示すように、上記圧縮成形工程によって所定の形状に成形された圧縮成形体３は、焼結炉４に入れられて焼結される。本実施形態では、交絡するアルミ繊維が拡散接合される温度まで加熱することにより、アルミ繊維多孔質焼結成形体を形成する焼結工程が行われる。本実施形態では、６００〜６５０℃で約１２０分間加熱する。なお、圧縮成形体の形態等に応じて、上記加熱温度や加熱時間を設定することができる。また、上記拡散接合を促進するため、圧縮成形体に圧力を作用させながら加熱することもできる。 As shown in FIG.1 (c), the compression molding body 3 shape | molded by the said compression molding process in the predetermined shape is put into the sintering furnace 4, and is sintered. In this embodiment, the sintering process which forms an aluminum fiber porous sintered compact is performed by heating to the temperature which the aluminum fiber to be entangled is diffusion-bonded. In this embodiment, heating for about 120 minutes at 600 to 650 ° C.. In addition, the said heating temperature and heating time can be set according to the form etc. of a compression molding body. Moreover, in order to promote the said diffusion joining, it can also heat, applying a pressure to a compression molding body.

上記焼結工程において、交絡するアルミ繊維が互いに拡散接合されるため、強度の高いアルミ繊維多孔質焼結成形体が形成される。また、アルミ繊維が成形体から離脱しにくくなり、保形性も高くなる。このため、繊維長が短いアルミ繊維や、繊維太さが小さいアルミ繊維を採用することも可能となる。   In the sintering step, the entangled aluminum fibers are diffusion-bonded to each other, so that a high strength aluminum fiber porous sintered compact is formed. In addition, the aluminum fibers are less likely to be detached from the molded body, and the shape retention is improved. For this reason, it is also possible to employ aluminum fibers having a short fiber length or aluminum fibers having a small fiber thickness.

次に、図１（ｄ）に示すように、上記多孔質焼結成形体５を親水化処理液６に浸漬して、アルミ繊維の表面を親水化する親水化処理工程が行われる。上記親水化処理の手法は特に限定されることはない。種々の親水性皮膜等をアルミ繊維の表面に形成することができる。たとえば、特開２０００−２８１９３６号公報に記載されているような親水化処理剤を用いてアルミ繊維１の表面を親水化することができる。また、親水化処理工程は一度に行う必要はなく、上記各工程間に行われる複数の工程を含ませることもできる。たとえば、圧縮工程後にアルミ繊維表面に微細な凹凸を設ける工程と、焼結工程後に疎水性を付与するコーティングを行う工程を含んで上記親水化処理工程を構成できる。   Next, as shown in FIG. 1 (d), a hydrophilic treatment step is performed in which the porous sintered compact 5 is immersed in a hydrophilic treatment liquid 6 to hydrophilize the surface of the aluminum fibers. The method for the hydrophilic treatment is not particularly limited. Various hydrophilic films and the like can be formed on the surface of the aluminum fiber. For example, the surface of the aluminum fiber 1 can be hydrophilized using a hydrophilizing agent as described in JP 2000-281936 A. Further, the hydrophilization treatment step does not need to be performed at a time, and a plurality of steps performed between the respective steps can be included. For example, the hydrophilization treatment step can be configured including a step of providing fine irregularities on the surface of the aluminum fiber after the compression step and a step of coating to impart hydrophobicity after the sintering step.

上記親水化処理の程度は、上記各繊維の表面の水に対する接触角が１０度以下となるように処理するのが望ましい。上記接触角を１０度以下に設定することにより、アルミ繊維多孔質焼結成形体５に、高い毛細管現象を発揮させることが可能となる。なお、上記接触角は、アルミ繊維１と同一の材料から形成されたプレートに、同一の熱処理及び親水化処理を施して接触角を計測することにより、容易に確認することができる。   The degree of the hydrophilization treatment is preferably such that the contact angle with respect to water on the surface of each fiber is 10 degrees or less. By setting the contact angle to 10 degrees or less, it becomes possible for the aluminum fiber porous sintered compact 5 to exhibit a high capillary phenomenon. In addition, the said contact angle can be easily confirmed by performing the same heat processing and hydrophilization treatment to the plate formed from the same material as the aluminum fiber 1, and measuring a contact angle.

図２に、上記工程を経て形成されたアルミ繊維焼結成形体７の構造を模式的に示す。   In FIG. 2, the structure of the aluminum fiber sintered compact 7 formed through the said process is shown typically.

アルミ繊維１は、交絡して接触する部分で拡散接合されている。このため、成形体の強度が高く。また、各アルミ繊維が成形体から離脱しにくい。このため、耐振動性が高く、また、熱交換器等において熱媒体を高速で流動させることも可能となる。   The aluminum fibers 1 are diffusion-bonded at the portions that are intertwined and contacted. For this reason, the strength of the molded body is high. Moreover, each aluminum fiber is hard to detach | leave from a molded object. For this reason, vibration resistance is high, and it is also possible to flow the heat medium at high speed in a heat exchanger or the like.

また、各アルミ繊維間の空孔が小さく、しかも、表面に親水化処理が施されているため、高い毛細管現象が生じる。このため、表面における吸水性が高く、各繊維間の空孔７ａに、液体を保持することが可能となる。たとえば、大気圧中での吸水高さが６ｃｍ以上の吸水性能を得ることができる。しかも、嵩密度を５０％以下に設定することも可能となり、焼結成形体内に多量の液体を保持させることも可能となる。   Moreover, since the void | hole between each aluminum fiber is small and also the surface is hydrophilized, a high capillary phenomenon arises. For this reason, the water absorption at the surface is high, and the liquid can be held in the pores 7a between the fibers. For example, a water absorption performance with a water absorption height of 6 cm or more at atmospheric pressure can be obtained. In addition, the bulk density can be set to 50% or less, and a large amount of liquid can be held in the sintered compact.

図３に、上記アルミ繊維多孔質焼結成形体を用いて構成した気化器１０の例を示す。   In FIG. 3, the example of the vaporizer | carburetor 10 comprised using the said aluminum fiber porous sintered compact is shown.

上記気化器１０は、円筒状のアルミ繊維焼結成形体１１を、熱伝導性のパイプ１２内に保持して構成される。上記パイプ１２のアルミ繊維多孔質焼結成形体１１を保持した部分を外側部からヒータ１３等で加熱することにより、上記アルミ繊維多孔質焼結成形体１１内で液体１４が順次気化される。   The vaporizer 10 is configured by holding a cylindrical aluminum fiber sintered compact 11 in a thermally conductive pipe 12. The portion of the pipe 12 holding the aluminum fiber porous sintered compact 11 is heated from the outside with a heater 13 or the like, whereby the liquid 14 is sequentially vaporized in the aluminum fiber porous sintered compact 11.

図４に示すように、本実施形態に係るアルミ繊維多孔質焼結成形体１１は、円筒状に形成されるとともに、蒸発側表面から軸線の中央部まで円形の孔１５が形成されている。   As shown in FIG. 4, the aluminum fiber porous sintered compact 11 according to the present embodiment is formed in a cylindrical shape, and a circular hole 15 is formed from the evaporation side surface to the center of the axis.

図５に示すように、本実施形態では、円筒状のアルミ繊維圧縮成形体を上記パイプ１２内の所定位置に挿入した後、上記パイプ１２とともに、焼結炉内で加熱することにより、上記アルミ繊維多孔質焼結成形体１１の外面と、上記パイプ１２の内周面とを拡散接合している。   As shown in FIG. 5, in this embodiment, after inserting a cylindrical aluminum fiber compression molded body into a predetermined position in the pipe 12, the aluminum is heated together with the pipe 12 in a sintering furnace. The outer surface of the fiber porous sintered compact 11 and the inner peripheral surface of the pipe 12 are diffusion bonded.

上記アルミ繊維多孔質焼結成形体１１を上記パイプ１２の内周面に拡散接合することにより、上記パイプ１２と上記アルミ繊維多孔質焼結成形体１１の間の熱伝導率が格段に高まる。したがって、液状の熱媒体１４との熱交換が円滑に行われ、気化器１０の効率を高めることができる。   By diffusion bonding the aluminum fiber porous sintered compact 11 to the inner peripheral surface of the pipe 12, the thermal conductivity between the pipe 12 and the aluminum fiber porous sintered compact 11 is remarkably increased. Therefore, heat exchange with the liquid heat medium 14 is performed smoothly, and the efficiency of the vaporizer 10 can be increased.

また、上記中央部に円形の孔１５を設けることにより、上記孔１５の内周面からも液状の熱媒体が気化させられる。このため、多量の熱媒体を気化させることが可能となる。   Further, by providing the circular hole 15 in the central portion, the liquid heat medium is vaporized also from the inner peripheral surface of the hole 15. For this reason, a large amount of heat medium can be vaporized.

図６から図８に、本願発明に係るアルミ繊維多孔質焼結成形体をループヒートパイプ１０１に適用した例を示す。なお、上記アルミ繊維多孔質焼結成形体は、上述した実施形態と同様の製造方法によって製作され、同様の特性を備えるため、説明は省略する。   FIGS. 6 to 8 show examples in which the aluminum fiber porous sintered compact according to the present invention is applied to the loop heat pipe 101. In addition, since the said aluminum fiber porous sintered compact is manufactured by the manufacturing method similar to embodiment mentioned above, and is provided with the same characteristic, description is abbreviate | omitted.

図６に示すように、ループヒートパイプ１０１は、パイプ管路１０２に、蒸発器１０３と、凝縮器１０４とを配置して構成される。上記ループヒートパイプ１０１においては、上記蒸発器１０３により、発熱源１０５から吸熱して液状の熱媒体１０７ａを蒸発させて気相にし、得られた蒸気を上記パイプ管路１０２ｂを介して凝縮器１０４に供給し、ここで吸熱源へ放熱して液相にする。たとえば、宇宙船等において、内部の各種機器の発熱を上記蒸発器１０３により吸熱し、この熱を凝縮器１０４において外部へ放熱することにより、各種機器の温度を制御することが可能となる。しかも、機械的駆動がないため、無人の宇宙船等で長時間安定して作動させることが可能となる。   As shown in FIG. 6, the loop heat pipe 101 is configured by arranging an evaporator 103 and a condenser 104 in a pipe line 102. In the loop heat pipe 101, the evaporator 103 absorbs heat from the heat source 105 to evaporate the liquid heat medium 107a into a gas phase, and the obtained vapor is condensed into the condenser 104 via the pipe line 102b. To the heat absorption source, where it is dissipated into a liquid phase. For example, in a spacecraft or the like, the temperature of various devices can be controlled by absorbing heat generated by various internal devices by the evaporator 103 and dissipating the heat to the outside by the condenser 104. Moreover, since there is no mechanical drive, it is possible to operate stably for a long time on an unmanned spacecraft or the like.

本実施形態では、上記蒸発器１０３内にアルミ繊維多孔質焼結成形体１０６を配置し、上記パイプ管路１０２内を循環する熱媒体１０７を、気化させるように構成している。   In this embodiment, the aluminum fiber porous sintered compact 106 is disposed in the evaporator 103, and the heat medium 107 circulating in the pipe line 102 is vaporized.

本実施形態に係る上記アルミ繊維多孔質焼結成形体１０６は、中央部に、液状熱媒体１０７ａが供給される軸孔１０８と、外周部において軸線方向に延びる断面台形状の蒸気流路１０９とを備える円筒状に形成されている。上記蒸気流路１０９は、軸線方向に貫通状に設けられている。一方、上記軸孔１０８は、液相の熱媒体供給口１１０に開口するように形成されている。   The aluminum fiber porous sintered compact 106 according to the present embodiment includes a shaft hole 108 to which the liquid heat medium 107a is supplied at the center, and a trapezoidal steam channel 109 having a trapezoidal cross section extending in the axial direction at the outer periphery. It is formed in a cylindrical shape. The steam channel 109 is provided in a penetrating manner in the axial direction. On the other hand, the shaft hole 108 is formed to open to the liquid phase heat medium supply port 110.

上記構成の蒸発器１０３において、上記パイプ管路１０２ａから上記熱媒体供給口１１０を介して上記軸孔１０８に液相の熱媒体１０７ａが導入されるとともに、毛細管現象によって上記熱媒体１０７ａが上記アルミ繊維多孔質焼結成形体１０６内に吸収される。上記アルミ繊維多孔質焼結成形体１０６内では、上記熱媒体１０７ａが毛細管現象によって外周部に向けて半径方向外方へ移動させられるとともに、蒸発器１０３の外側に設けられた熱源１０５から投入された熱により、上記蒸気流路１０９の内周壁部から気化させられる。そして、気相の熱媒体１０７ｂが上記蒸気流路１０９を介して、気相側のパイプ流路１０２ｂに排出される。   In the evaporator 103 configured as described above, the liquid phase heat medium 107a is introduced into the shaft hole 108 from the pipe line 102a through the heat medium supply port 110, and the heat medium 107a is converted into the aluminum by capillarity. It is absorbed into the fiber porous sintered compact 106. In the aluminum fiber porous sintered compact 106, the heat medium 107 a is moved outward in the radial direction toward the outer periphery by a capillary phenomenon, and input from a heat source 105 provided outside the evaporator 103. It is vaporized from the inner peripheral wall portion of the steam channel 109 by heat. Then, the gas phase heat medium 107 b is discharged to the gas phase side pipe channel 102 b through the vapor channel 109.

上記パイプ流路１０２ｂ内の気相熱媒体１０７ｂは、上記蒸発器１０３内の圧力によって凝縮器１０４まで移動させられて冷却される。これにより、上記蒸発器１０３内で熱媒体１０７に投入された熱が放熱させられる。   The gas phase heat medium 107b in the pipe flow path 102b is moved to the condenser 104 by the pressure in the evaporator 103 and cooled. Thereby, the heat input to the heat medium 107 in the evaporator 103 is dissipated.

本実施形態では、アルミ繊維多孔質焼結成形体１０３をウイックとして採用しているため、高い毛細管現象を有している。したがって、液状熱媒体１０７ａを上記軸孔１０８から上記蒸気流路近傍まで迅速に移動させることができる。   In this embodiment, since the aluminum fiber porous sintered compact 103 is adopted as a wick, it has a high capillary phenomenon. Therefore, the liquid heat medium 107a can be quickly moved from the shaft hole 108 to the vicinity of the steam flow path.

また、上記アルミ繊維多孔質焼結成形体１０３内の交絡するアルミ繊維１が拡散接合されているため、内部における熱伝導率が格段に高い。このため、上記蒸発器１０３の外側の熱源１０５から上記アルミ繊維多孔質焼結成形体１０６の外周部近傍に多量の熱を短時間に移動させることが可能となる。   Moreover, since the entangled aluminum fibers 1 in the aluminum fiber porous sintered compact 103 are diffusion-bonded, the thermal conductivity inside thereof is remarkably high. Therefore, a large amount of heat can be transferred from the heat source 105 outside the evaporator 103 to the vicinity of the outer peripheral portion of the aluminum fiber porous sintered compact 106 in a short time.

また、本実施形態では、上記アルミ繊維多孔質焼結成形体１０６の外周部は、円筒状の容器１０３ａの内周壁１１１に拡散接合あるいはろう付けされている。しかも、上記蒸気流路１０９の周方向壁部１１２には、上記蒸発器１０３の内周壁１１１に接合されたアルミ製の熱伝導部材１１３が埋め込み状に設けられている。このため、上記蒸気流路１０９の近傍を、集中的に加熱することができる。   Further, in the present embodiment, the outer peripheral portion of the aluminum fiber porous sintered compact 106 is diffusion bonded or brazed to the inner peripheral wall 111 of the cylindrical container 103a. Moreover, an aluminum heat conduction member 113 joined to the inner peripheral wall 111 of the evaporator 103 is embedded in the circumferential wall portion 112 of the vapor channel 109. For this reason, the vicinity of the steam channel 109 can be intensively heated.

上記構成を採用することにより、上記蒸気流路１０９の内壁面から熱媒体を効率よく蒸発させて排出することができる。また、蒸発量が増加することから、ループヒートパイプにおける熱媒体の循環速度が大きくなり、ヒートパイプの熱交換効率を格段に高めることが可能となる。   By adopting the above configuration, the heat medium can be efficiently evaporated and discharged from the inner wall surface of the steam channel 109. Moreover, since the evaporation amount increases, the circulation speed of the heat medium in the loop heat pipe increases, and the heat exchange efficiency of the heat pipe can be significantly increased.

上記蒸気流路１０９において熱媒体をさらに加熱するため、図９に示すように、上記蒸気流路１０９に熱伝導性の多孔質体１１５を充填することができる。上記熱伝導性多孔質体１５は、蒸気の流動を阻害しないように空孔率が高く設定されている。これにより、蒸発器１０３によって、熱媒体を効率良く気化させることが可能となる。   In order to further heat the heat medium in the vapor channel 109, the vapor channel 109 can be filled with a thermally conductive porous body 115 as shown in FIG. The heat conductive porous body 15 has a high porosity so as not to hinder the flow of steam. As a result, the evaporator 103 can efficiently vaporize the heat medium.

図１０に、本願発明に係るアルミ繊維多孔質焼結成形体の他の実施形態を示す。   In FIG. 10, other embodiment of the aluminum fiber porous sintered compact concerning this invention is shown.

この実施形態は、親水化された領域２０３ａと親水化されていない領域２０３ｂとを備えてアルミ繊維多孔質焼結成形体２０１を構成したものである。   In this embodiment, the aluminum fiber porous sintered compact 201 is configured to include a hydrophilic region 203a and a non-hydrophilic region 203b.

上記アルミ繊維多孔質焼結成形体２０１は、一体的に成形されたアルミ繊維多孔質焼結成形体２０１の一部の領域２０３ａにのみ親水化処理を施すことにより形成することもできるし、親水化されたアルミ繊維多孔質焼結成形体と、親水化処理を施していないアルミ繊維多孔質焼結成形体とを別途形成し、その後、ろう付けや溶接等によって一体的に接合することにより形成することもできる。   The aluminum fiber porous sintered molded body 201 can be formed by subjecting only a partial region 203a of the integrally molded aluminum fiber porous sintered molded body 201 to a hydrophilic treatment, or can be made hydrophilic. It can also be formed by separately forming an aluminum fiber porous sintered compact and an aluminum fiber porous sintered compact that has not been subjected to a hydrophilic treatment, and then integrally joining by brazing, welding, or the like. .

上記アルミ繊維多孔質焼結成形体２０１を用いることにより、上記親水化された領域２０３ａに液体を保持させる一方、上記親水化処理を施していない領域に、気体を流動させることも可能となる。   By using the aluminum fiber porous sintered compact 201, it is possible to hold the liquid in the hydrophilized region 203a while allowing the gas to flow in the region not subjected to the hydrophilization treatment.

さらに、上記親水化処理を施していない領域２０３ｂに疎水化処理又は撥水化処理を施して、流体が入り込まないように構成することもできる。   Further, the region 203b that has not been subjected to the hydrophilic treatment may be subjected to a hydrophobic treatment or a water repellent treatment so that fluid does not enter.

本願発明は、上述の実施形態に限定されることはない。アルミ繊維多孔質焼結形成体の形状、特性は、上記実施形態に限定されることはなく、採用される機器の特性に応じて設定することができる。   The present invention is not limited to the embodiment described above. The shape and characteristics of the aluminum fiber porous sintered body are not limited to the above embodiment, and can be set according to the characteristics of the equipment to be employed.

ルートヒートパイプ等に用いることができる熱伝導性の多孔質体を、安価に提供することができる。   A thermally conductive porous body that can be used for a root heat pipe or the like can be provided at low cost.

１ アルミ繊維
３ 圧縮成形体
５ 多孔質焼結成形体 1 Aluminum fiber 3 Compression molded body 5 Porous sintered molded body

Claims (21)

平均繊維太さ５０〜２００μｍ、平均繊維長２０〜１０００ｍｍのアルミ繊維を嵩密度３０％以上に充填して成形された多孔質焼結成形体であって、
交絡して接触する各繊維が拡散接合されているとともに、
上記各繊維の表面に親水化処理が施されている、アルミ繊維多孔質焼結成形体。 A porous sintered compact formed by filling aluminum fibers having an average fiber thickness of 50 to 200 μm and an average fiber length of 20 to 1000 mm to a bulk density of 30% or more,
Each fiber that is intertwined and in contact is diffusion bonded,
An aluminum fiber porous sintered compact, wherein the surface of each of the fibers is subjected to a hydrophilic treatment. 上記各繊維の表面は、水に対する接触角が１０度以下となるように親水化処理がされている、請求項１に記載のアルミ繊維多孔質焼結成形体。   The aluminum fiber porous sintered compact according to claim 1, wherein the surface of each of the fibers is subjected to a hydrophilic treatment so that a contact angle with water is 10 degrees or less. 断面における各空孔の平均断面積が、０．３ｍｍ2 以下である、請求項１又は請求項２のいずれかに記載のアルミ繊維多孔質焼結成形体。 The aluminum fiber porous sintered compact according to any one of claims 1 and 2, wherein an average cross-sectional area of each pore in the cross section is 0.3 mm 2 or less. 上記アルミ繊維多孔質焼結成形体の内部又は外側部に、接触するアルミ繊維と接合された接合部材を備える請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のアルミ繊維多孔質焼結成形体。   The aluminum fiber porous sintered compact according to any one of claims 1 to 3, further comprising a joining member joined to an aluminum fiber in contact with the inside or outside of the aluminum fiber porous sintered compact. 上記接合部材が熱伝導性部材である、請求項４に記載のアルミ繊維多孔質焼結成形体。   The aluminum fiber porous sintered compact according to claim 4, wherein the joining member is a heat conductive member. 内部に、気体又は液体が流動しうる流路が設けられている、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のアルミ繊維多孔質焼結成形体。   The aluminum fiber porous sintered compact according to any one of claims 1 to 5, wherein a flow path through which gas or liquid can flow is provided. 上記流路に、毛細管現象を有しない多孔質体が充填されている、請求項６に記載のアルミ繊維多孔質焼結成形体。   The aluminum fiber porous sintered compact according to claim 6, wherein the flow path is filled with a porous body having no capillary action. 異なる吸水特性を備える領域が設けられている、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のアルミ繊維多孔質焼結成形体。   The aluminum fiber porous sintered compact according to any one of claims 1 to 7, wherein regions having different water absorption characteristics are provided. 毛細管現象を有する領域と、毛細管現象を有しない領域とを設けた、請求項８に記載のアルミ繊維多孔質焼結成形体。   The aluminum fiber porous sintered compact according to claim 8, wherein a region having a capillary phenomenon and a region having no capillary phenomenon are provided. アルミ繊維の表面に疎水化処理又は撥水化処理が施された領域を備える、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のアルミ繊維多孔質焼結成形体。   The aluminum fiber porous sintered compact according to any one of claims 1 to 9, comprising a region where the surface of the aluminum fiber has been subjected to a hydrophobic treatment or a water repellency treatment. 平均繊維太さ５０〜２００μｍ、平均繊維長２０〜１０００ｍｍのアルミ繊維を所定形状の金型内に充填する繊維充填工程と、
上記充填されたアルミ繊維を圧縮して嵩密度３０％以上の圧縮成形体を形成する圧縮成形工程と、
上記圧縮成形体を、不活性ガス雰囲気下において、６００〜６５０℃で加熱することにより、交絡する上記アルミ繊維を拡散接合させて多孔質焼結成形体を形成する焼結工程と、
上記アルミ繊維の表面を親水化する親水化処理工程とを含む、アルミ繊維多孔質焼結成形体の製造方法。 A fiber filling step of filling aluminum fibers having an average fiber thickness of 50 to 200 μm and an average fiber length of 20 to 1000 mm into a mold having a predetermined shape;
A compression molding step of compressing the filled aluminum fibers to form a compression molded body having a bulk density of 30% or more;
A sintering step of forming the porous sintered compact by diffusion bonding the aluminum fibers to be entangled by heating the compression molded article at 600 to 650 ° C. in an inert gas atmosphere,
The manufacturing method of the aluminum fiber porous sintered compact including the hydrophilic treatment process which hydrophilizes the surface of the said aluminum fiber. 上記親水化処理工程において、上記アルミ繊維表面の水に対する接触角を１０度以下とする、請求項１１に記載のアルミ繊維多孔質焼結成形体の製造方法。   The manufacturing method of the aluminum fiber porous sintered compact of Claim 11 which makes the contact angle with respect to the water of the said aluminum fiber surface 10 degrees or less in the said hydrophilic treatment process. 上記圧縮成形工程において、上記圧縮成形体の平均空孔断面積を０．３ｍｍ2 以下まで圧縮する、請求項１１又は請求項１２のいずれかに記載のアルミ繊維多孔質焼結成形体の製造方法。 The manufacturing method of the aluminum fiber porous sintered compact in any one of Claim 11 or Claim 12 which compresses the average void | hole cross-sectional area of the said compression molded body to 0.3 mm < 2 > or less in the said compression molding process. 上記圧縮成形工程は、上記アルミ繊維と拡散接合し得る接合部材を、上記圧縮形成体の表面に添着し、又は内部に埋め込んで行われるとともに、
上記焼結工程において、上記接合部材とこれに接触するアルミ繊維を拡散接合させる、請求項１１から請求項１３のいずれか１項に記載のアルミ繊維多孔質焼結成形体の製造方法。 The compression molding step is performed by attaching a bonding member that can be diffusion-bonded to the aluminum fiber to the surface of the compression formed body or by embedding it inside.
The method for producing an aluminum fiber porous sintered body according to any one of claims 11 to 13, wherein, in the sintering step, the bonding member and aluminum fibers in contact therewith are diffusion bonded. 上記圧縮成形工程は、所定形状の犠牲部材を埋め込んで行われるとともに、
犠牲部材消失工程又は上記焼結工程において、上記犠牲部材を消失させて、上記多孔質焼結成形体内に上記犠牲部材に対応した形態の空隙を形成する、請求項１１から請求項１４のいずれか１項に記載のアルミ繊維多孔質焼結成形体の製造方法。 The compression molding step is performed by embedding a sacrificial member having a predetermined shape,
15. The sacrificial member disappearance step or the sintering step, wherein the sacrificial member is disappeared to form a void corresponding to the sacrificial member in the porous sintered compact. The manufacturing method of the aluminum fiber porous sintered compact of 1 item | term. 吸水特性の異なる複数の領域を有するアルミ繊維多孔質焼結成形体の製造方法であって、
上記親水化処理工程において、上記アルミ繊維多孔質焼結成形体の上記各領域に対応する部分のアルミ繊維表面が、水に対して異なる接触角を有するように親水化処理を行う、請求項１１から請求項１５のいずれか１項に記載のアルミ繊維多孔質焼結成形体の製造方法。 A method for producing an aluminum fiber porous sintered compact having a plurality of regions having different water absorption characteristics,
From the said hydrophilic treatment process, the hydrophilic treatment is performed so that the aluminum fiber surface of the part corresponding to each said area | region of the said aluminum fiber porous sintered compact has a different contact angle with respect to water. The manufacturing method of the aluminum fiber porous sintered compact of any one of Claim 15. 吸水特性の異なる複数の領域を有するアルミ繊維多孔質焼結成形体の製造方法であって、
上記圧縮成形工程が、上記各領域に対応した嵩密度の異なる圧縮成形体を形成する２以上の圧縮成形工程を含むとともに、
上記嵩密度の異なる２以上の圧縮成形体を一体的に接合する接合工程を含む、請求項１１から請求項１６のいずれか１項に記載のアルミ繊維多孔質焼結成形体の製造方法。 A method for producing an aluminum fiber porous sintered compact having a plurality of regions having different water absorption characteristics,
While the compression molding step includes two or more compression molding steps for forming compression molded bodies having different bulk densities corresponding to the respective regions,
The manufacturing method of the aluminum fiber porous sintered compact of any one of Claims 11-16 including the joining process of integrally joining the 2 or more compression-molded bodies from which the said bulk density differs. 上記多孔質焼結成形体の一部を疎水化する疎水化処理工程又は撥水化処理工程を含む、アルミ繊維多孔質焼結成形体の製造方法。   A method for producing an aluminum fiber porous sintered compact, comprising a hydrophobic treatment process or a water repellent treatment process for hydrophobizing a part of the porous sintered compact. 上記焼結工程は、上記多孔質成形体と上記接合部材との間に所定の押圧力を作用させて行われる、請求項１４から請求項１８のいずれか１項に記載のアルミ繊維多孔質焼結成形体の製造方法。

※一般に、拡散接合の場合圧力と温度を作用させる場合が多いと思われます。不要でしたら削除しますのでご検討お願い致します。
The aluminum fiber porous firing according to any one of claims 14 to 18, wherein the sintering step is performed by applying a predetermined pressing force between the porous molded body and the joining member. A method for producing a sintered compact.

* In general, pressure and temperature are often applied in diffusion bonding. If it is unnecessary, we will delete it so please consider it.
請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載したアルミ繊維多孔質焼結成形体を備える、ヒートパイプ。   A heat pipe comprising the aluminum fiber porous sintered compact according to any one of claims 1 to 10. 請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載したアルミ繊維多孔質焼結成形体を備える、気水分離装置。   A steam-water separator comprising the porous sintered sintered aluminum fiber according to any one of claims 1 to 10.
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