特許 6237500 多孔質アルミニウム熱交換部材

(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】6237500

(24)【登録日】2017年11月10日

(45)【発行日】2017年11月29日

(54)【発明の名称】多孔質アルミニウム熱交換部材

(51)【国際特許分類】

   F28D 15/04 20060101AFI20171120BHJP

   F28D 15/02 20060101ALI20171120BHJP

   F28F 21/08 20060101ALI20171120BHJP

【ＦＩ】

   F28D15/04 G

   F28D15/02 101L

   F28D15/02 106G

   F28F21/08 A

【請求項の数】8

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2014-137156(P2014-137156)

(22)【出願日】2014年7月2日

(65)【公開番号】特開2016-14508(P2016-14508A)

(43)【公開日】2016年1月28日

【審査請求日】2017年3月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006264

【氏名又は名称】三菱マテリアル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100175802

【弁理士】

【氏名又は名称】寺本 光生

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100142424

【弁理士】

【氏名又は名称】細川 文広

(74)【代理人】

【識別番号】100140774

【弁理士】

【氏名又は名称】大浪 一徳

(72)【発明者】

【氏名】幸 俊彦

(72)【発明者】

【氏名】喜多 晃一

(72)【発明者】

【氏名】星野 孝二

(72)【発明者】

【氏名】楊 積彬

【審査官】 伊藤 紀史

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−２８０９５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−３２５６６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５６−０７７３０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５５−０２４９３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５６−１４９３６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−００７３６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２５５０８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２１４０４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５１−０４５３５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０５６３０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／１６０２７５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１５−１５１６０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第５６３３６５８（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特許第５５９４４４５（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 国際公開第２０１５／１７４５４１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１５／１７４５４２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１５／１８２７８３（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２８Ｄ １５／０４

Ｆ２８Ｄ １５／０２

Ｆ２８Ｆ ２１／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のアルミニウム基材が焼結された多孔質アルミニウム体と、金属又は金属合金からなるバルク体とを有する多孔質アルミニウム熱交換部材であって、前記アルミニウム基材の外表面には、外方に向けて突出する複数の柱状突起が形成されており、前記多孔質アルミニウム体の気孔は、熱媒体の流路を成すことを特徴とする多孔質アルミニウム熱交換部材。

【請求項2】

前記バルク体は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウムバルク体であることを特徴とする請求項１記載の多孔質アルミニウム熱交換部材。

【請求項3】

前記アルミニウム基材同士が結合された基材結合部に、Ｔｉ−Ａｌ系化合物が存在しており、前記柱状突起に前記基材結合部が形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の多孔質アルミニウム熱交換部材。

【請求項4】

前記多孔質アルミニウム体は、比表面積が０．０２５ｍ^２／ｇ以上とされ、かつ気孔率が３０％以上９０％以下の範囲内とされていることを特徴とする請求項１ないし３いずれか一項記載の多孔質アルミニウム熱交換部材。

【請求項5】

前記アルミニウムバルク体は、アルミニウムパイプであることを特徴とする請求項２ないし４いずれか一項記載の多孔質アルミニウム熱交換部材。

【請求項6】

前記アルミニウム基材は、アルミニウム繊維及びアルミニウム粉末のいずれか一方又は両方であることを特徴とする請求項１ないし５いずれか一項記載の多孔質アルミニウム熱交換部材。

【請求項7】

前記多孔質アルミニウム体と前記アルミニウムバルク体とが互いに焼結により結合されていることを特徴とする請求項２ないし６いずれか一項記載の多孔質アルミニウム熱交換部材。

【請求項8】

前記アルミニウム基材と前記アルミニウムバルク体とが結合された結合部に、Ｔｉ−Ａｌ系化合物が存在しており、前記柱状突起に前記結合部が形成されていることを特徴とする請求項７記載の多孔質アルミニウム熱交換部材。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、多孔質アルミニウムを用いて、熱媒体による熱交換を行う多孔質アルミニウム熱交換部材に関するものである。

【背景技術】

【0002】

熱交換器は、熱エネルギーの異なる２つの流体、例えば冷媒ガスと空気などの間で熱エネルギーを交換するために使用される。即ち、温度の高い物体から温度の低い物体へ効率的に熱を移動させることで、これら流体の加熱、冷却、蒸発、凝縮などを行う目的で広く用いられている。例えば、ボイラーの蒸気発生器、復水器、空調装置の室内機、放出器、自動車部品のラジエターなどには、熱交換器が組み込まれている。

【0003】

こうした熱交換器の一例であるヒートパイプは、パイプの内部に熱媒体として一方の流体、例えば冷媒ガスを液化したものを封入し、冷媒ガスの蒸発（潜熱の吸収）および凝縮（潜熱の放出）の熱サイクルを生じさせることで、パイプ周囲の他方の流体、例えば空気を加熱したり、冷却したりすることができる。こうした熱サイクルの過程で、一方の流体は熱輸送を行う。
この時、パイプの内側に、例えば細い溝を形成することによって、パイプの一端側（蒸発側）と他端側（凝縮側）に高低差が存在しなくても、この細い溝による毛管力によって、熱媒体を移動させることができる（例えば、特許文献１参照）。

【0004】

また、パイプの内部にウィックと称される編み込み繊維を敷設することにより、繊維間の毛管力によって熱媒体を保持しつつ移動させる構成も知られている（例えば、特許文献２参照）。

【0005】

さらに、パイプの内部に焼結されたアルミニウム繊維を敷設することによって、一定量の熱媒体を保持しながら、繊維間の毛管力によって熱媒体を移動させる構成も知られている。（例えば、特許文献３参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００７−１４７１９４号公報

【特許文献2】特開２００６−３００３９５号公報

【特許文献3】特開２０１１−００７３６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献１に開示されたヒートパイプは、パイプの内部に形成可能な溝の長さは制約が大きく、保持できる熱媒体の量が限定的であるという課題があった。
また、特許文献２に開示されたヒートパイプは、パイプの内壁と繊維とが線状の接触部分しか持たず、パイプと、繊維に保持された熱媒体との間で効率的に熱伝導ができないという課題があった。

【0008】

さらに、特許文献３に開示されたヒートパイプは、熱媒体の保持のためにアルミニウム繊維を用いているが、アルミニウム繊維の毛管力を高めるためには、アルミニウム繊維の圧縮率を高める必要がある。しかし、圧縮率を高めると、アルミニウム繊維の気孔率は逆に低下してしまい、熱媒体の保液力が低くなるという課題があった。
また、熱媒体が水を含む場合、アルミニウム繊維の表面は濡れ性が悪いため、アルミニウム繊維の表面に親水性を付与する加工を行う必要があり、製造コストが増大するといった課題もあった。

【0009】

本発明は、前述した状況に鑑みてなされたものであって、熱媒体の保持力が高く、熱伝導性に優れ、かつ低コストに製造が可能な多孔質アルミニウム熱交換部材を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決するために、本発明の多孔質アルミニウム熱交換部材は複数のアルミニウム基材が焼結された多孔質アルミニウム体と、金属又は金属合金からなるバルク体とを有する多孔質アルミニウム熱交換部材であって、前記アルミニウム基材の外表面には、外方に向けて突出する複数の柱状突起が形成されており、前記多孔質アルミニウム体の気孔は、熱媒体の流路を成すことを特徴とする。

【0011】

本発明の多孔質アルミニウム熱交換部材によれば、多孔質アルミニウム熱交換部材を構成する多孔質アルミニウム体として、表面に多数の柱状突起が形成されたアルミニウム基材の焼結体を用いることによって、圧縮率を大きくしなくても微細な空間が形成されるので、毛管力を高めることができる。これにより、多孔質アルミニウム体は効率的に熱交換を行うことができる。

【0012】

また、多孔質アルミニウム体の圧縮率を大きくしなくても毛管力が高められるので、多孔質アルミニウム体は熱媒体の保持力が高められ、大容量の熱交換を行うことができる。更に、多孔質アルミニウム体の表面には多数の柱状突起が形成され、こうした柱状突起によって形成された微細な隙間によって高い毛管力が得られるので、多孔質アルミニウム体の表面に親水性を持たせる親水処理を特に行わなくても、熱媒体を効率よく吸い上げて保持することが可能になり、親水処理に係るコストが不要になり、低コストで多孔質アルミニウム熱交換部材を製造することができる。

【0013】

本発明においては、前記バルク体は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウムバルク体であることを特徴とする。
これによって、多孔質アルミニウム体とアルミニウムバルク体とを焼結によって一体に形成した多孔質アルミニウム熱交換部材を製造することができる。

【0014】

本発明においては、前記アルミニウム基材同士が結合された基材結合部に、Ｔｉ−Ａｌ系化合物が存在しており、前記柱状突起に前記基材結合部が形成されていることを特徴とする。
これによって、多孔質アルミニウム体に多数の微細な空間が確保されて毛管力が高められる。よって、多孔質アルミニウム体は熱媒体の保持力が高められ、効率的に熱交換を行うことを可能にする。また、基材結合部にＴｉ−Ａｌ系化合物が存在しているので、多孔質アルミニウム体同士の接合強度を大幅に向上させることができる。また、Ｔｉ−Ａｌ系化合物によってアルミニウムの溶融流動が抑制されることから、多孔質部に溶融アルミニウムが入り込むことが抑制でき、多孔質アルミニウム体の気孔率を確保することができる。

【0015】

本発明においては、前記多孔質アルミニウム体は、比表面積が０．０２５ｍ^２／ｇ以上とされ、かつ気孔率が３０％以上９０％以下の範囲内とされていることを特徴とする。
この構成の多孔質アルミニウム体によれば、比表面積が０．０２５ｍ^２／ｇ以上とされているので、単位質量当たりの表面積が大きく、熱媒体の保持力を高めて効率的に熱交換を行うことを可能にする。また、気孔率が３０％以上９０％以下の範囲内に制御されているので、用途に応じて最適な気孔率の多孔質アルミニウム熱交換部材を提供することが可能となる。

【0016】

本発明においては、前記アルミニウムバルク体は、アルミニウムパイプであることを特徴とする。
アルミニウムバルク体としてアルミニウムパイプを用いることによって、熱媒体を蒸発、あるいは凝縮させるための熱エネルギーを保持した流体を効率よく流すことができ、また、アルミニウムの高い熱伝導性によって、この流体と熱媒体との間で効率よく熱交換を行うことが可能になる。

【0017】

本発明においては、前記アルミニウム基材は、アルミニウム繊維及びアルミニウム粉末のいずれか一方又は両方であることを特徴とする。
アルミニウム基材としてアルミニウム繊維及びアルミニウム粉末のいずれか一方又は両方を用いることによって、多孔質アルミニウム体に多数の微細な空間が確保されて毛管力が高められる。よって、多孔質アルミニウム体は熱媒体の保持力が高められ、効率的に熱交換を行うことを可能にする。また、アルミニウム基材から多孔質アルミニウム体を形成する際に、任意の形状の多孔質アルミニウム体を容易に得ることが可能になる。

【0018】

本発明においては、前記多孔質アルミニウム体と前記アルミニウムバルク体とは、互いに焼結された一体の部材を成すことを特徴とする。
これによって、多孔質アルミニウム熱交換部材を、全体が一体化した１つの部材として用いることができ、こうした多孔質アルミニウム熱交換部材を機器に組み込む際の取り扱い性を向上させることができるとともに、前記多孔質アルミニウム体と前記アルミニウムバルク体が金属的に接合していることから、接合界面における熱抵抗が低く、効率的に熱伝導する事が可能となる。

【0019】

本発明においては、前記アルミニウム基材と前記アルミニウムバルク体とが結合された結合部に、Ｔｉ−Ａｌ系化合物が存在しており、前記柱状突起に前記結合部が形成されていることを特徴とする。
これによって、アルミニウム基材とアルミニウムバルク体とを高い接合強度で一体化した１つの部材として用いることができる。また、アルミニウム基材とアルミニウムバルク体とを結合する結合部にＴｉ−Ａｌ系化合物が存在しているので、アルミニウム基材とアルミニウムバルク体との接合強度を大幅に向上させることができる。

【発明の効果】

【0020】

本発明の多孔質アルミニウム熱交換部材によれば、熱媒体の保持力が高く、熱伝導性に優れ、かつ低コストに製造が可能な多孔質アルミニウム熱交換部材を提供することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の多孔質アルミニウム熱交換部材の一例であるヒートパイプを示す断面図である。

【図2】図１に示す多孔質アルミニウム熱交換部材における多孔質アルミニウム体の一部拡大模式図である。

【図3】図１に示す多孔質アルミニウム熱交換部材における多孔質アルミニウム体とアルミニウムパイプとの接合部の観察写真である。

【図4】図１に示す多孔質アルミニウム熱交換部材における多孔質アルミニウム体とアルミニウムパイプとの接合部の模式図である。

【図5】多孔質アルミニウム体の製造方法の一例を示すフローチャートである。

【図6】アルミニウム基材の外表面にチタン粉及び共晶元素粉を固着した焼結用アルミニウム原料の説明図である。

【図7】焼結工程においてアルミニウム基材の外表面に柱状突起が形成される状態を示す説明図である。

【図8】図１に示す多孔質アルミニウム熱交換部材の蒸発器の製造方法を示す模式図である。

【図9】本発明の第二実施形態である多孔質アルミニウム熱交換部材の製造方法を示す模式図である。

【図10】本発明の第三実施形態である多孔質アルミニウム熱交換部材を示す外観斜視図である。

【図11】本発明の第四実施形態である多孔質アルミニウム熱交換部材を示す外観斜視図である。

【図12】本発明の第五実施形態である多孔質アルミニウム熱交換部材を示す外観斜視図である。

【図13】本発明の第六実施形態である多孔質アルミニウム熱交換部材を示す外観斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、図面を参照して、本発明の多孔質アルミニウム熱交換部材のいくつかの具体例について説明する。なお、以下に示す各実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
また、以下の説明における「熱媒体」という文言は、熱を保持して流動する流動体（流体）を示し、特に断りの無い場合、液体や、この液体が気化した気体（ガス）、液体と気体とが混在したミストなどを含む。

【0023】

（第一実施形態：ループヒートパイプ）
本発明の多孔質アルミニウム熱交換部材の一例として、ループヒートパイプについて説明する。
図１は本発明の多孔質アルミニウム熱交換部材の一例であるループヒートパイプを示す断面図である。
ループヒートパイプ（多孔質アルミニウム熱交換部材）１０は、蒸発器１１と、凝縮器１２と、この蒸発器１１および凝縮器１２の間で熱媒体Ｍを移動させる蒸気管１３および液管１４と、を備えている。

【0024】

蒸発器１１は、液化された熱媒体Ｍを気化（蒸発）させる。この過程で、熱媒体Ｍの気化熱によって蒸発器１１周辺の熱を吸熱する。凝縮器１２は、気化された熱媒体Ｍを液化（凝縮）させる。この過程で、蒸気管１３は、蒸発器１１によって気化された熱媒体Ｍを凝縮器１２に送り込む。また、液管１４は、凝縮器１２によって液化された熱媒体Ｍを蒸発器１１に送り込む。熱媒体Ｍは、水、フロン、代替フロン、二酸化炭素、アンモニアなど、各種熱媒体を使用目的に応じて選択すればよい。

【0025】

このようなループヒートパイプ１０は、蒸発器１１と凝縮器１２との間で熱交換を行うことができる。即ち、蒸発器１１と凝縮器１２との間で熱媒体Ｍを循環させて、熱媒体Ｍの気化と液化とを繰り返すことによって、蒸発器１１で熱を吸収して凝縮器１２で熱を放出する循環サイクルが形成される。
なお、蒸発器１１の前段側には、リザーバと称される気液バランス調整器が設けられていてもよい。

【0026】

こうしたループヒートパイプ１０の蒸発器１１は、例えば、熱源の排熱を吸収し、気化熱により周辺の環境を冷却するなどの熱交換部材として用いることができる。
蒸発器１１は、バルク体である中空のアルミニウムパイプ（アルミニウムバルク体）２１と、このアルミニウムパイプ（アルミニウムバルク体）２１の内周面２１ａに沿って配される多孔質アルミニウム体２２と、からなる。

【0027】

アルミニウムパイプ（アルミニウムバルク体）２１は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなり、本実施形態では、Ａ３００３等のＡｌ−Ｍｎ系合金で構成されている。このアルミニウムパイプ２１は、例えば押出し加工によって成形されており、例えば、外径が５ｍｍ〜１５０ｍｍ、肉厚が０．８ｍｍ〜１０ｍｍ程度のものが用いられる。

【0028】

多孔質アルミニウム体２２は、複数のアルミニウム基材３１が焼結されて一体化されたものであり、比表面積が０．０２５ｍ^２／ｇ以上であり、かつ気孔率が３０％以上９０％以下の範囲内に設定されたものとされている。
図２は、多孔質アルミニウム体２２を示す概念図である。多孔質アルミニウム体２２は、アルミニウム基材３１として、アルミニウム繊維３１ａとアルミニウム粉末３１ｂとが用いられている。

【0029】

このアルミニウム基材３１（アルミニウム繊維３１ａ及びアルミニウム粉末３１ｂ）の外表面には、外方に向けて突出する複数の柱状突起３２が形成されており、複数のアルミニウム基材３１（アルミニウム繊維３１ａ及びアルミニウム粉末３１ｂ）同士が、この柱状突起３２を介して結合した構造とされている。なお、図２に示すように、アルミニウム基材３１、３１同士の基材結合部３５は、柱状突起３２同士が結合した部分や柱状突起３２とアルミニウム基材３１の側面とが接合した部分、さらにはアルミニウム基材３１、３１の側面同士が接合した部分がある。

【0030】

そして、本実施形態であるループヒートパイプ１０を構成する蒸発器１１においては、図３に示すように、アルミニウムパイプ（アルミニウムバルク体）２１及び多孔質アルミニウム体２２の一方又は両方の外表面に、外方に向けて突出する複数の柱状突起３２が形成されており、これら柱状突起３２を介して、アルミニウムパイプ２１の内壁面と多孔質アルミニウム体２２とが接合されている。すなわち、柱状突起３２により、アルミニウムパイプ２１の内壁面と多孔質アルミニウム体２２との結合部３９が形成されているのである。

【0031】

ここで、図４に示すように、柱状突起３２を介して結合されたアルミニウムパイプ２１の内壁面と多孔質アルミニウム体２２の結合部３９には、Ｔｉ−Ａｌ系化合物３６及びＡｌと共晶反応する共晶元素を含む共晶元素化合物３７が存在している。本実施形態では、図４に示すように、Ｔｉ−Ａｌ系化合物３６は、ＴｉとＡｌの化合物とされており、より具体的には、Ａｌ_３Ｔｉ金属間化合物とされている。すなわち、本実施形態では、Ｔｉ−Ａｌ系化合物３６が存在している部分において、アルミニウムパイプ２１と多孔質アルミニウム体２２とが結合しているのである。

【0032】

なお、Ａｌと共晶反応する共晶元素としては、例えば、Ａｇ、Ａｕ、Ｂａ、Ｂｅ、Ｂｉ、Ｃａ、Ｃｄ、Ｃｅ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｇａ、Ｇｄ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｌａ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｄ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｓｍ、Ｓｎ、Ｓｒ、Ｔｅ、Ｙ、Ｚｎ等が挙げられる。本実施形態では、図４に示すように、共晶元素化合物３７は、共晶元素としてＮｉを含有している。

【0033】

また、多孔質アルミニウム体２２においても、柱状突起３２を介して結合されたアルミニウム基材３１、３１同士の基材結合部３５に、Ｔｉ−Ａｌ系化合物及びＡｌと共晶反応する共晶元素を含む共晶元素化合物が存在している。本実施形態では、Ｔｉ−Ａｌ系化合物は、ＴｉとＡｌの化合物とされており、より具体的には、Ａｌ_３Ｔｉ金属間化合物とされている。また、共晶元素化合物は、共晶元素としてＮｉを含有している。すなわち、本実施形態では、Ｔｉ−Ａｌ系化合物が存在している部分において、アルミニウム基材３１、３１同士が結合しているのである。

【0034】

ここで、ループヒートパイプ１０を構成する蒸発器１１の製造方法の一例について、図５から図８を参照して説明する。
まず、多孔質アルミニウム体２２の原料となる焼結用アルミニウム原料４０について説明する。この焼結用アルミニウム原料４０は、図６に示すように、アルミニウム基材３１と、このアルミニウム基材３１の外表面に固着された複数のチタン粉末粒子４２及び共晶元素粉末粒子（ニッケル粉末粒子）４３と、を備えている。

【0035】

なお、チタン粉末粒子４２としては、金属チタン粉末粒子及び水素化チタン粉末粒子のいずれか一方又は両方が用いることができる。また、共晶元素粉末粒子（ニッケル粉末粒子）４３としては、金属ニッケル粉末粒子が用いられている。

【0036】

ここで、焼結用アルミニウム原料４０においては、チタン粉末粒子４２の含有量が０．１質量％以上２０質量％以下の範囲内とされており、本実施形態では、０．５〜１０質量％とされている。

【0037】

チタン粉末粒子４２の粒径は、１μｍ以上５０μｍ以下の範囲内とされており、好ましくは、２μｍ以上３０μｍ以下の範囲内とされている。なお、水素化チタン粉末粒子は、金属チタン粉末粒子よりも粒径を細かくすることが可能であることから、アルミニウム基材３１の外表面に固着するチタン粉末粒子４２の粒径を微細にする場合には、水素化チタン粉末粒子を用いることが好ましい。
さらに、アルミニウム基材３１の外表面に固着された複数のチタン粉末粒子４２、４２同士の間隔は、５μｍ以上１００μｍ以下の範囲内とすることが好ましい。

【0038】

また、焼結用アルミニウム原料４０においては、共晶元素粉末粒子（ニッケル粉末粒子）４３の含有量が０．１質量％以上５質量％以下の範囲内とされており、本実施形態では、１．０〜２．０質量％とされている。
共晶元素粉末粒子（ニッケル粉末粒子）４３の粒径は、０．５μｍ以上２０μｍ以下の範囲内とされており、好ましくは、１μｍ以上１０μｍ以下の範囲内とされている。

【0039】

アルミニウム基材３１としては、上述したように、アルミニウム繊維３１ａとアルミニウム粉末３１ｂとが用いられている。なお、アルミニウム粉末３１ｂとしては、アトマイズ粉末を用いることができる。

【0040】

ここで、アルミニウム繊維３１ａの繊維径は４０μｍ以上３００μｍ以下の範囲内とされており、好ましくは５０μｍ以上２００μｍ以下の範囲内とされている。また、アルミニウム繊維３１ａの繊維長さは０．２ｍｍ以上２０ｍｍ以下の範囲内、好ましくは１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲内とされている。
また、アルミニウム粉末３１ｂの粒径は１０μｍ以上３００μｍ以下の範囲内とされており、好ましくは２０μｍ以上１００μｍ以下の範囲内とされている。

【0041】

さらに、アルミニウム基材３１としては、純度が９５質量％以上の高アルミニウム合金で構成されていることが好ましく、さらには、純度が９９．５質量％以上の高純度アルミニウムで構成されていることが好ましい。

【0042】

また、アルミニウム繊維３１ａとアルミニウム粉末３１ｂとの混合比率を調整することで気孔率を調整することが可能となる。すなわち、アルミニウム繊維３１ａの比率を増やすことにより多孔質アルミニウム体２２の気孔率を向上させることが可能となるのである。

【0043】

なお、ここで多孔質アルミニウム体２２の気孔率Ｐは、多孔質アルミニウム体２２の重量：Ｘ（ｇ）、多孔質アルミニウム体２２の体積：Ｙ（ｃｍ^３）、多孔質アルミニウム体２２の密度：Ｘ／Ｙ＝Ｃ（ｇ／ｃｍ^３）、アルミニウム基材３１の密度：Ｄ（ｇ／ｃｍ^３）とした時に、次式（１）で定義される。
Ｐ＝（Ｄ−Ｃ）／Ｄ×１００（％）・・・（式１）

【0044】

本実施形態では、多孔質アルミニウム体２２の気孔率は、３０％以上９０％以下の範囲内とされている。
また、本実施形態では、多孔質アルミニウム体２２の比表面積が０．０２５ｍ^２／ｇ以上とされている。比表面積Ｓは、多孔質アルミニウム体２２の体積：Ｖ（ｃｍ^３）、多孔質アルミニウム体２２の密度：ρ（ｇ／ｃｍ^３）、多孔質アルミニウム体２２の表面積： Ａ（ｍ^２）とした時に、次式（２）で定義される。
Ｓ＝Ａ／（ρ×Ｖ）（ｍ^２／ｇ）・・・（式２）
こうした比表面積が大きいほど熱媒体Ｍの保持量が高められる。

【0045】

こうした気孔率および比表面積の調整のため、アルミニウム基材３１としては、アルミニウム繊維３１ａを用いることが好ましく、アルミニウム粉末３１ｂを混合する場合にはアルミニウム粉末３１ｂの比率を、例えば１０〜１５質量％以下とすることが好ましい。

【0046】

ループヒートパイプ１０を構成する蒸発器１１の製造にあたっては、図５に示すように、上述した焼結用アルミニウム原料４０を製造する。
常温にて、アルミニウム基材３１とチタン粉末と共晶元素粉末（ニッケル粉末）を混合する（混合工程Ｓ０１）。このとき、バインダー溶液を噴霧する。なお、バインダーとしては、大気中で５００℃に加熱した際に燃焼・分解されるものが好ましく、具体的には、アクリル系樹脂、セルロース系高分子体を用いることが好ましい。また、バインダーの溶剤としては、水系、アルコール系、有機溶剤系の各種溶剤を用いることができる。

【0047】

この混合工程Ｓ０１においては、例えば、自動乳鉢、パン型転動造粒機、シェーカーミキサー、ポットミル、ハイスピードミキサー、Ｖ型ミキサー等の各種混合機を用いて、アルミニウム基材３１とチタン粉末と共晶元素粉末（ニッケル粉末）とを流動させながら混合する。

【0048】

次に、混合工程Ｓ０１で得られた混合体を乾燥する（乾燥工程Ｓ０２）。この乾燥工程Ｓ０２においては、アルミニウム基材３１の表面に酸化膜が厚く形成されないように、４０℃以下の低温乾燥、又は、１．３３Ｐａ以下（１０^−２Ｔｏｒｒ以下）の減圧乾燥を行うことが好ましい。

【0049】

この混合工程Ｓ０１及び乾燥工程Ｓ０２により、図６に示すように、アルミニウム基材３１の外表面にチタン粉末粒子４２及び共晶元素粉末粒子（ニッケル粉末粒子）４３が分散させて固着されることになり、本実施形態である焼結用アルミニウム原料４０が製造される。

【0050】

次に、図８（ａ）に示すように、アルミニウムパイプ（アルミニウムバルク体）２１を用意し、このアルミニウムパイプ２１の一方の開放面から他方の開放面に向けて貫通するように、円筒形の治具Ｇを配置する（アルミニウムバルク体配置工程Ｓ０３）。こうした円筒形の治具Ｇとしては、後述する焼結工程後に引き抜くことが可能な材料、即ち、多孔質アルミニウム体２２と固着しない材料を選択する。治具Ｇとしては、例えば、カーボンやタングステン合金（アンビロイ）を用いることができる。

【0051】

次に、アルミニウムパイプ２１の他方の開放面を適宜閉塞した後、図８（ｂ）に示すように、アルミニウムパイプ２１の内壁面と治具Ｇとの間に、焼結用アルミニウム原料４０を散布してかさ充填する（原料散布工程Ｓ０４）。

【0052】

これを、脱脂炉内に装入して、大気雰囲気で加熱してバインダーを除去する（脱バインダー工程Ｓ０５）。
その後、焼成炉内に装入して、不活性ガス雰囲気で６００〜６６０℃の温度範囲で０．５〜６０分間保持する（焼結工程Ｓ０６）。なお、保持時間は１〜２０分間とすることが好ましい。

【0053】

ここで、焼結工程Ｓ０６における焼結雰囲気をＡｒガス等の不活性ガス雰囲気とすることにより、露点を十分に下げることができる。水素雰囲気又は水素と窒素の混合雰囲気では、露点が下がりにくいため好ましくない。また、窒素は、Ｔｉと反応してＴｉＮを形成することからＴｉの焼結促進効果を失うため、好ましくない。
そこで、本実施形態では、雰囲気ガスとして、露点−５０℃以下のＡｒガスを用いている。なお、雰囲気ガスの露点は−６５℃以下とすることがさらに好ましい。

【0054】

この焼結工程Ｓ０６においては、焼結用アルミニウム原料４０中のアルミニウム基材３１は溶融することになるが、アルミニウム基材３１の表面には酸化膜が形成されていることから、溶融したアルミニウムが酸化膜によって保持され、アルミニウム基材３１の形状が維持される。

【0055】

そして、アルミニウム基材３１の外表面のうちチタン粉末粒子４２が固着された部分においては、チタンとの反応によって酸化膜が破壊され、内部の溶融アルミニウムが外方へと噴出する。噴出された溶融アルミニウムはチタンとの反応によって融点の高い化合物を生成して固化することになる。

【0056】

これにより、図７に示すように、アルミニウム基材３１の外表面に、外方に向けて突出する複数の柱状突起３２が形成される。ここで、柱状突起３２の先端には、Ｔｉ−Ａｌ系化合物３６が存在しており、このＴｉ−Ａｌ系化合物３６によって柱状突起３２の成長が抑制されているのである。
なお、チタン粉末粒子４２として水素化チタンを用いた場合には、３００〜４００℃付近で水素化チタンが分解し、生成したチタンがアルミニウム基材３１の表面の酸化膜と反応することになる。

【0057】

また、本実施形態では、アルミニウム基材３１の外表面に固着された共晶元素粉末粒子（ニッケル粉末粒子）４３によって、アルミニウム基材３１には局所的に融点が低くなる箇所が形成される。よって、６４０〜６５０℃といった比較的低温条件でも、柱状突起３２が確実に形成されることになる。

【0058】

このとき、隣接するアルミニウム基材３１，３１同士が、互いの柱状突起３２を介して溶融状態で一体化あるいは固相焼結することによって結合され、図２に示すように、柱状突起３２を介して複数のアルミニウム基材３１、３１同士が結合された多孔質アルミニウム体２２が製造されることになる。

【0059】

なお、柱状突起３２を介してアルミニウム基材３１、３１同士が結合された基材結合部３５には、Ｔｉ−Ａｌ系化合物（本実施形態では、Ａｌ_３Ｔｉ金属間化合物）及び共晶元素化合物が存在することになる。

【0060】

そして、図３及び図４に示すように、多孔質アルミニウム体２２を構成するアルミニウム基材３１の柱状突起３２がアルミニウムパイプ（アルミニウムバルク体）２１の内壁面と結合することにより、アルミニウムパイプ２１と多孔質アルミニウム体２２とが、柱状突起３２を介して接合されることになる。

【0061】

なお、アルミニウムパイプ２１の表面にチタン粉末粒子４２及び共晶元素粉末粒子（ニッケル粉末粒子）４３が接触するように配置されている場合には、アルミニウムパイプ２１の表面からも柱状突起３２が形成され、アルミニウムパイプ２１と多孔質アルミニウム体２２とが接合される。

【0062】

ここで、柱状突起３２を介してアルミニウムパイプ２１と多孔質アルミニウム体２２とが結合された結合部３９には、Ｔｉ−Ａｌ系化合物３６（本実施形態では、Ａｌ_３Ｔｉ金属間化合物）及び共晶元素化合物３７が存在する。

【0063】

この後、図８（ｃ）に示すように、アルミニウムパイプ２１に接合された多孔質アルミニウム体２２から治具Ｇを引き抜く。これによって、多孔質アルミニウム体２２の中心部分には円筒形の空洞が形成される。こうした空洞は、ループヒートパイプ１０の蒸発器１１として用いた際に、液管１４から液化された熱媒体Ｍが流入する空間となる。
上述した各工程によって、ループヒートパイプ１０の蒸発器１１を得ることができる。
また焼成後に引き抜くことが出来る形状であれば治具Ｇの外形形状は、単純な凹凸やらせん状の凹凸を有していても構わない。

【0064】

以上のような蒸発器１１を備えたループヒートパイプ１０によれば、蒸発器１１の多孔質アルミニウム体２２として、表面に多数の柱状突起３２が形成され、かつこの柱状突起３２同士を介して結合されたアルミニウム基材３１、３１を用いることによって、圧縮率を大きくしなくても微細な空間が形成されるので、毛管力を高めることができる。これにより、多孔質アルミニウム体２２は熱媒体Ｍの吸液力が高められ、効率的に熱交換を行うことができる。

【0065】

なお、ここでいう毛管力とは、液体の吸上げ力であり、指標として、液体の吸上げ高さＨは、多孔質アルミニウム体２２の単位体積当たりの表面積：Ｙ、液体の表面張力：Ｚ、液体のアルミニウムに対する濡れ角度θ、液体の密度Ｅ、多孔質アルミニウム体２２の気孔率：Ｐ、重力加速度：Ｊとした時に、次式（３）で定義される。
Ｈ＝Ｙ×Ｚ×ｃｏｓθ／Ｅ×Ｐ×Ｊ・・・（式３）

【0066】

また、多孔質アルミニウム体２２の圧縮率を大きくすることにより気孔率を小さくしなくても毛管力が高められるので、多孔質アルミニウム体２２の比表面積を０．０２５ｍ^２／ｇ以上、かつ気孔率を３０％以上９０％以下の範囲に維持することが可能になる。これにより、多孔質アルミニウム体２２は熱媒体Ｍの保持力（保持液量）が高められ、大容量の熱交換を行うことができる。なお、気孔率が３０％以下では、熱媒体Ｍの保持力が低すぎて、十分な熱の輸送（伝搬）を行えない懸念がある。また、気孔率が９０％以上では、機械的な強度が低くなり、衝撃などによって多孔質アルミニウム体２２が損傷する懸念がある。

【0067】

また、本実施形態のループヒートパイプ１０によれば、蒸発器１１の多孔質アルミニウム体２２として、表面に多数の柱状突起３２が形成され、かつこの柱状突起３２同士を介して結合されたアルミニウム基材３１、３１を用いることによって、高い毛管力によって吸液性が高められるため、多孔質アルミニウム体２２内の液体の移動性が高い。

【0068】

これによって、多孔質アルミニウム体２２の表面に親水性を持たせるための親水処理を行わなくても、熱媒体Ｍを効率よく吸い上げて保持することが可能になり、効率的に熱交換を行うことができる。また、多孔質アルミニウム体２２は、親水処理を行わなくても熱媒体Ｍを効率よく吸い上げて保持することができるので、親水処理に係るコストが不要になり、低コストでループヒートパイプ１０を製造することができる。

【0069】

また、本実施形態のループヒートパイプ１０によれば、アルミニウムパイプ２１の内周面２１ａと、多孔質アルミニウム体２２とが、結合部３９を介して結合している。これによって、アルミニウムパイプ２１と多孔質アルミニウム体２２との間で効率的に熱伝導ができる。よって、蒸発器１１における熱吸収性を向上させることができ、効率的に熱交換を行うことが可能なループヒートパイプ１０を実現できる。

【0070】

（第二実施形態：ループヒートパイプ）
上述した第一実施形態においては、ループヒートパイプ１０の蒸発器１１を構成するアルミニウムパイプ２１と多孔質アルミニウム体２２とは、結合部３９を介して互いに結合されているが、アルミニウムパイプ２１と多孔質アルミニウム体２２とを特に結合せずに、アルミニウムパイプ２１の内部に多孔質アルミニウム体２２を配置する構成であってもよい。
図９は、第二実施形態のループヒートパイプを構成する蒸発器の製造方法を示す説明図である。なお、蒸発器以外の構成は第一実施形態のループヒートパイプと同様である。

【0071】

第二実施形態のループヒートパイプの蒸発器５１を製造する際には、まず、図９（ａ）に示すように、中空円筒形の成型空間を備えた金型Ｑ１を用意して、この成型空間に焼結用アルミニウム原料４０を充填する。そして、成型空間を象ったプレス部Ｑ２を、充填した焼結用アルミニウム原料４０に押し付けてプレス成型を行う。

【0072】

次に、図９（ｂ）に示すように、プレス成型された焼結用アルミニウム原料４０の成型品を金型Ｑ１（図９（ａ）参照）から取り出して、これを、脱脂炉内に装入して、大気雰囲気で加熱してバインダーを除去する。
その後、焼成炉内に装入して、不活性ガス雰囲気で６４０〜６６０℃の温度範囲で０．５〜６０分間保持する。なお、保持時間は１〜２０分間とすることが好ましい。

【0073】

こうした焼成によって、図７に示すように、アルミニウム基材３１の外表面に、外方に向けて突出する複数の柱状突起３２が形成される。ここで、柱状突起３２の先端には、Ｔｉ−Ａｌ系化合物３６が存在しており、このＴｉ−Ａｌ系化合物３６によって柱状突起３２の成長が抑制されているのである。
なお、チタン粉末粒子４２として水素化チタンを用いた場合には、３００〜４００℃付近で水素化チタンが分解し、生成したチタンがアルミニウム基材３１の表面の酸化膜と反応することになる。

【0074】

このとき、隣接するアルミニウム基材３１，３１同士が、互いの柱状突起３２を介して溶融状態で一体化あるいは固相焼結することによって結合され、柱状突起３２を介して複数のアルミニウム基材３１、３１同士が結合された多孔質アルミニウム体５２が製造されることになる。
さらに焼結された多孔質アルミニウム体５２を金型に入れて、矯正加工を行ってもよい。

【0075】

次に、図９（ｃ）に示すように、焼成によって得られた多孔質アルミニウム体５２を、バルク体であるアルミニウムパイプ２１の内側に挿入して固定する。これによって、第二実施形態のループヒートパイプを構成する蒸発器５１を得ることができる。

【0076】

（第三実施形態：蒸発器、凝縮器）
次に、本発明の第三実施形態である多穴管を用いた多孔質アルミニウム熱交換部材について説明する。
図１０は、本発明の多孔質アルミニウム熱交換部材を示す要部拡大斜視図である。この多孔質アルミニウム熱交換部材６０は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる多孔質アルミニウム体２２と、バルク体であるアルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム多穴管（アルミニウムバルク体）６２と、が接合された構造とされている。

【0077】

詳述すると、図１０に示すように、本実施形態である多孔質アルミニウム熱交換部材６０は、例えば蒸発器や凝縮器として用いられるものであり、第一の熱媒体となる流体Ｍａが流通される流路を備えたアルミニウム多穴管（アルミニウムバルク体）６２と、このアルミニウム多穴管６２の外周面の少なくとも一部に接合された多孔質アルミニウム体２２と、を備えている。

【0078】

アルミニウム多穴管６２は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなり、本実施形態では、Ａ３００３等のＡｌ−Ｍｎ系合金で構成されている。このアルミニウム多穴管６２は、例えば押出し加工によって成形されており、図１０に示すように、扁平形状をなし、内部に流体Ｍａが流通される流路となる複数の貫通孔６３，６３…を備えている。

【0079】

多孔質アルミニウム体２２は、図２に示すように、複数のアルミニウム基材３１が焼結されて一体化されたものであり、比表面積が０．０２５ｍ^２／ｇ以上であり、かつ気孔率が３０％以上９０％以下の範囲内に設定されている。このような多孔質アルミニウム体２２は、第一実施形態に示した多孔質アルミニウム体２２と同様のものを用いている。

【0080】

このような構成の多孔質アルミニウム熱交換部材６０を蒸発器として用いる場合、多孔質アルミニウム体２２に蒸発可能な液体が含まれており、多孔質アルミニウム体２２の周囲に乾燥した流体Ｍｂ１が流れており、また、アルミニウム多穴管６２の貫通孔６３，６３を高温の流体Ｍａの流路とする。

【0081】

これによって、流体Ｍａがアルミニウム多穴管６２の多孔質アルミニウム体２２が形成された領域を流れる間に、流体Ｍａの熱が多孔質アルミニウム体２２を通して、多孔質アルミニウム体２２に含まれた液体を加熱・蒸発させ、乾燥した流体Ｍｂ１が気化した液体を含んだＭｂ２となる。一例として多孔質アルミニウム体２２に含まれる液体をフロン、流体Ｍａを温水、流体Ｍｂ１を乾燥したアルゴン雰囲気とすれば、フロンを蒸発（気化）させ流体Ｍｂ１中にフロンの蒸気を含ませることのできる蒸発器として用いることができる。
このとき図７に示すような柱状突起３２が蒸発のための沸騰核となるため、より効率的に蒸気を供給することができる。

【0082】

一方、このような構成の多孔質アルミニウム熱交換部材６０を凝縮器として用いる場合、多孔質アルミニウム体２２を蒸気を含んだ高温の流体Ｍｂ１の流路とし、また、アルミニウム多穴管６２の貫通孔６３，６３を低温の流体Ｍａの流路とする。

【0083】

これによって、流体Ｍａがアルミニウム多穴管６２の多孔質アルミニウム体２２が形成された領域を流れる間に、多孔質アルミニウム体２２が流体Ｍａによって冷却され、流体Ｍｂに含まれる蒸気が多孔質アルミニウム体２２表面上に凝縮される。一例として流体Ｍａを冷却水、流体Ｍｂに含まれる蒸気をフロンの蒸気とすれば、冷却水によってフロンが液化する凝縮器として用いることが出来る。
このとき図７に示すような柱状突起３２が凝縮のための凝縮核となるため、より効率的に蒸気を液化することが可能となる。

【0084】

（第四実施形態：蒸発器、凝縮器）
次に、本発明の第四実施形態である複数本のアルミニウム管を用いた多孔質アルミニウム熱交換部材について説明する。
図１１は、本発明の多孔質アルミニウム熱交換部材を示す要部拡大斜視図である。この多孔質アルミニウム熱交換部材７０は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる多孔質アルミニウム体２２と、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる複数のアルミニウム管（アルミニウムバルク体）７２，７２…と、が接合された構造とされている。

【0085】

詳述すると、図１１に示すように、本実施形態である多孔質アルミニウム熱交換部材７０は、例えば蒸発器や凝縮器として用いられるものであり、流体Ｍａが流通される流路となる、バルク体であるアルミニウム管（アルミニウムバルク体）７２（図１１においては６本を２段に配置した）と、このアルミニウム管７２の外周面の少なくとも一部に接合された多孔質アルミニウム体２２とを備えている。即ち、図１１においては１２本のアルミニウム管（アルミニウムバルク体）７２が直方体状の多孔質アルミニウム体２２を貫通するように形成されている。

【0086】

アルミニウム管７２，７２…は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなり、本実施形態では、Ａ３００３等のＡｌ−Ｍｎ系合金で構成されている。

【0087】

多孔質アルミニウム体２２は、図２に示すように、複数のアルミニウム基材３１が焼結されて一体化されたものであり、比表面積が０．０２５ｍ^２／ｇ以上であり、かつ気孔率が３０％以上９０％以下の範囲内に設定されている。このような多孔質アルミニウム体２２は、第一実施形態に示した多孔質アルミニウム体２２と同様のものを用いている。

【0088】

このような構成の多孔質アルミニウム熱交換部材７０を蒸発器として用いる場合、多孔質アルミニウム体２２に蒸発可能な液体が含まれており、多孔質アルミニウム体２２の周囲に乾燥した流体Ｍｂ１が流れており、また、アルミニウム管７２を高温の流体Ｍａの流路とする。

【0089】

これによって、流体Ｍａがアルミニウム管７２の多孔質アルミニウム体２２が形成された領域を流れる間に、流体Ｍａの熱が多孔質アルミニウム体２２を通して、多孔質アルミニウム体２２に含まれた液体を加熱・蒸発させ、乾燥した流体Ｍｂ１が気化した液体を含んだＭｂ２となる。一例として多孔質アルミニウム体２２に含まれる液体をフロン、流体Ｍａを温水、流体Ｍｂ１を乾燥したアルゴン雰囲気とすれば、フロンを蒸発（気化）させ流体Ｍｂ１中にフロンの蒸気を含ませることのできる蒸発器として用いることができる。
このとき図７に示すような柱状突起３２が蒸発のための沸騰核となるため、より効率的に蒸気を供給することができる。

【0090】

一方、このような構成の多孔質アルミニウム熱交換部材７０を凝縮器として用いる場合、多孔質アルミニウム体２２を蒸気を含んだ高温の流体Ｍｂ１の流路とし、また、アルミニウム管７２を低温の流体Ｍａの流路とする。

【0091】

これによって、流体Ｍａがアルミニウム管７２の多孔質アルミニウム体２２が形成された領域を流れる間に、多孔質アルミニウム体２２が流体Ｍａによって冷却され、流体Ｍｂに含まれる蒸気が多孔質アルミニウム体２２表面上に凝縮される。一例として流体Ｍａを冷却水、流体Ｍｂに含まれる蒸気をフロンの蒸気とすれば、冷却水によってフロンが液化する凝縮器として用いることが出来る。
このとき図７に示すような柱状突起３２が凝縮のための凝縮核となるため、より効率的に蒸気を液化することが可能となる。

【0092】

（第五実施形態：蒸発器、凝縮器）
次に、本発明の第五実施形態である屈曲させたアルミニウム管を用いた多孔質アルミニウム熱交換部材について説明する。
図１２は、本発明の多孔質アルミニウム熱交換部材を示す要部拡大斜視図である。この多孔質アルミニウム熱交換部材８０は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる多孔質アルミニウム体２２と、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム管（アルミニウムバルク体）８２と、が接合された構造とされている。

【0093】

詳述すると、図１２に示すように、本実施形態である多孔質アルミニウム熱交換部材８０は、例えば蒸発器や凝縮器として用いられるものであり、流体Ｍａが流通される流路となる、バルク体であるアルミニウム管（アルミニウムバルク体）８２をＵ字型に屈曲させ、屈曲部分を含むアルミニウム管８２の外周面の少なくとも一部に多孔質アルミニウム体２２を接合してなる。

【0094】

アルミニウム管８２の屈曲部分に多孔質アルミニウム体２２を形成することによって、アルミニウム管８２と多孔質アルミニウム体２２との接触領域が大きくできるとともに、外形形状をコンパクトにすることができる。アルミニウム管８２は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなり、本実施形態では、Ａ３００３等のＡｌ−Ｍｎ系合金で構成されている。

【0095】

多孔質アルミニウム体２２は、図２に示すように、複数のアルミニウム基材３１が焼結されて一体化されたものであり、比表面積が０．０２５ｍ^２／ｇ以上であり、かつ気孔率が３０％以上９０％以下の範囲内に設定されている。このような多孔質アルミニウム体２２は、第一実施形態に示した多孔質アルミニウム体２２と同様のものを用いている。

【0096】

このような構成の多孔質アルミニウム熱交換部材８０を蒸発器として用いる場合、多孔質アルミニウム体２２に蒸発可能な液体が含まれており、多孔質アルミニウム体２２の周囲に乾燥した流体Ｍｂ１が流れており、また、アルミニウム管８２を高温の流体Ｍａの流路とする。

【0097】

これによって、流体Ｍａがアルミニウム管８２の多孔質アルミニウム体２２が形成された領域を流れる間に、流体Ｍａの熱が多孔質アルミニウム体２２を通して、多孔質アルミニウム体２２に含まれた液体を加熱・蒸発させ、乾燥した流体Ｍｂ１が気化した液体を含んだＭｂ２となる。一例として多孔質アルミニウム体２２に含まれる液体をフロン、流体Ｍａを温水、流体Ｍｂ１を乾燥したアルゴン雰囲気とすれば、フロンを蒸発（気化）させ流体Ｍｂ１中にフロンの蒸気を含ませることのできる蒸発器として用いることができる。
このとき図７に示すような柱状突起３２が蒸発のための沸騰核となるため、より効率的に蒸気を供給することができる。

【0098】

一方、このような構成の多孔質アルミニウム熱交換部材８０を凝縮器として用いる場合、多孔質アルミニウム体２２を蒸気を含んだ高温の流体Ｍｂ１の流路とし、また、アルミニウム管８２を低温の流体Ｍａの流路とする。

【0099】

これによって、流体Ｍａがアルミニウム管８２の多孔質アルミニウム体２２が形成された領域を流れる間に、多孔質アルミニウム体２２が流体Ｍａによって冷却され、流体Ｍｂに含まれる蒸気が多孔質アルミニウム体２２表面上に凝縮される。一例として流体Ｍａを冷却水、流体Ｍｂに含まれる蒸気をフロンの蒸気とすれば、冷却水によってフロンが液化する凝縮器として用いることが出来る。
このとき図７に示すような柱状突起３２が凝縮のための凝縮核となるため、より効率的に蒸気を液化することが可能となる。

【0100】

（第六実施形態：蒸発器、凝縮器）
次に、本発明の第六実施形態の多孔質アルミニウム熱交換部材について説明する。
図１３は、本発明の多孔質アルミニウム熱交換部材を示す斜視図（図１３（ａ））および断面図（図１３（ｂ））である。この多孔質アルミニウム熱交換部材９０は、所定の間隔を空けて並列に配置された複数のフィン９１，９１…と、このフィン９１，９１…を貫通するように形成された、バルク体であるアルミニウム管（アルミニウムバルク体）９２と、から構成されている。フィン９１，９１…は、基板（アルミニウムバルク体）９３と、この基板９３の表面に接合された多孔質アルミニウム体２２とから構成されている。

【0101】

詳述すると、図１３に示すように、本実施形態である多孔質アルミニウム熱交換部材９０は、例えば蒸発器や凝縮器として用いられるものであり、等間隔で並べられたアルミニウム又はアルミニウム合金からなる基板（アルミニウムバルク体）９３，９３…の中心を貫通するように、流体Ｍａが流通される流路となるアルミニウム管（アルミニウムバルク体）９２が配置され、これら基板９３，９３…とアルミニウム管（アルミニウムバルク体）９２とは互いに接合されている。

【0102】

また、それぞれの基板９３の表面を覆うように、多孔質アルミニウム体２２が接合されている。そして、この多孔質アルミニウム体２２や、隣り合う多孔質アルミニウム体２２同士の間が、流体Ｍｂが流通される流路となる。

【0103】

多孔質アルミニウム体２２は、図２に示すように、複数のアルミニウム基材３１が焼結されて一体化されたものであり、比表面積が０．０２５ｍ^２／ｇ以上であり、かつ気孔率が３０％以上９０％以下の範囲内に設定されている。このような多孔質アルミニウム体２２は、第一実施形態に示した多孔質アルミニウム体２２と同様のものを用いている。

【0104】

このような構成の多孔質アルミニウム熱交換部材９０を蒸発器として用いる場合、多孔質アルミニウム体２２に蒸発可能な液体が含まれており、多孔質アルミニウム体２２の周囲に乾燥した流体Ｍｂ１が流れており、また、アルミニウム管９２を高温の流体Ｍａの流路とする。

【0105】

これによって、流体Ｍａがアルミニウム管９２の多孔質アルミニウム体２２が形成された領域を流れる間に、流体Ｍａの熱が多孔質アルミニウム体２２を通して、多孔質アルミニウム体２２に含まれた液体を加熱・蒸発させ、乾燥した流体Ｍｂ１が気化した液体を含んだＭｂ２となる。一例として多孔質アルミニウム体２２に含まれる液体をフロン、流体Ｍａを温水、流体Ｍｂ１を乾燥したアルゴン雰囲気とすれば、フロンを蒸発（気化）させ流体Ｍｂ１中にフロンの蒸気を含ませることのできる蒸発器として用いることができる。
このとき図７に示すような柱状突起３２が蒸発のための沸騰核となるため、より効率的に蒸気を供給することができる。

【0106】

一方、このような構成の多孔質アルミニウム熱交換部材９０を凝縮器として用いる場合、多孔質アルミニウム体２２を蒸気を含んだ高温の流体Ｍｂ１の流路とし、また、アルミニウム管９２を低温の流体Ｍａの流路とする。

【0107】

これによって、流体Ｍａがアルミニウム管９２の多孔質アルミニウム熱交換部材９０のフィン９１の領域を流れる間に、多孔質アルミニウム体２２がフィン９１を通して流体Ｍａによって冷却され、流体Ｍｂに含まれる蒸気が多孔質アルミニウム体２２表面上に凝縮される。一例として流体Ｍａを冷却水、流体Ｍｂに含まれる蒸気をフロンの蒸気とすれば、冷却水によってフロンが液化する凝縮器として用いることが出来る。
このとき図７に示すような柱状突起３２が凝縮のための凝縮核となるため、より効率的に蒸気を液化することが可能となる。

【0108】

以上、本発明の多孔質アルミニウム熱交換部材の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
多孔質アルミニウム体とアルミニウムバルク体との接合において、実施形態ではＴｉ−Ａｌ系化合物及び共晶元素化合物を含む結合部を形成しているが、こうした結合部に、さらに、ＭｇやＭｇ酸化物が存在していることも好ましい。この場合、結合部に存在するＭｇ酸化物は、多孔質アルミニウム体及びアルミニウムバルク体の表面に形成された酸化膜の一部がＭｇによって還元されることによって生成されたものと推測される。このように、Ｍｇによって多孔質アルミニウム体及びアルミニウムバルク体の表面の酸化膜が還元されることにより、上述の結合部が数多く形成されやすくなり、多孔質アルミニウム体とアルミニウムバルク体との接合強度をさらに向上させることができる。

【0109】

また、多孔質アルミニウム体とアルミニウムバルク体との接合において、実施形態では、接合部の共晶元素化合物としてＮｉを含んでいるが、こうしたＮｉなどの共晶元素化合物は、特に含まない構成であってもよい。

【0110】

また、多孔質アルミニウム体とアルミニウムバルク体との接合において、実施形態では柱状突起を介して接合した例を挙げているが、これ以外にも、例えば、ろう材を用いたろう付け、拡散接合、ハンダを用いたハンダ付けなど、各種接合方法を適用して多孔質アルミニウム体とアルミニウムバルク体とを接合することができる。

【0111】

また、実施形態では多孔質アルミニウム体とアルミニウムバルク体の接合を例として挙げているが、ろう付け等各種接合できる材料であれば、バルク体はアルミニウムに限定されない。またパイプに多孔質アルミニウム体を挿入するだけの場合は、接合可否に関わらず任意の金属又は金属合金からなるバルク体を選定することができる。

【0112】

また、実施形態では、多孔質アルミニウム体に対して特に親水処理は行っていないが、多孔質アルミニウム体に対して更に親水処理を行うことによって、多孔質アルミニウム体の熱媒体の保持力を一層高めることもできる。

【実施例】

【0113】

以下、本発明の効果を検証した検証結果について説明する。
本発明例、参考例として、アルミニウムバルク体としてＡ１０７０、Ａ３００３、Ａ５０５２からなる外形１２ｍｍ、肉厚１ｍｍのアルミニウムパイプを用意した。そして、このアルミニウムパイプの内部に図２のような柱状突起をもつ多孔質アルミニウム体を焼結形成した。多孔質アルミニウム体の組成は、表１に示す組成とした。これら本発明例１〜８、参考例について気孔率、比表面積、水の引上高さ、単位体積当たりの保水量を測定した。本発明例１〜３はパイプ材質を変えた例、本発明例４はアルミニウム焼結体中の共晶元素をＭｇとした例、本発明例５は比表面積を小さくした例、本発明例６は親水処理を行った例、本発明例７は比表面積を大きくした例、本発明例８は気孔率を小さくした例である。また、参考例１は、比表面積を０．０２５ｍ^２／ｇよりも小さくした例である。

【0114】

比表面積の測定は、不活性気体の低温低湿物理吸着によるＢＥＴ（Brunauer−Emmett−Teller）法に基づき、試料を一定量ガラス管の中に入れ、２００℃で６０分間の真空脱気を行い、その後、徐々に窒素ガスを導入し、その際の圧力変化とＢＥＴ式（３点法）から、それぞれのサンプルの比表面積を算出した。

【0115】

水引上げ高さの測定は、３０ｍｍ×２００ｍｍ×５ｍｍの大きさの多孔質アルミニウム体を作製し、２００ｍｍの方向を高さ方向として、多孔質アルミニウム体を水面から深さ方向に５ｍｍ浸漬して、１０分後の水の到達高さを測定した。水槽は多孔質アルミニウム体のサイズに比べて十分に大きく、多孔質アルミニウム体への水の引上げによる水面位置の変化は無視できるほど小さい。

【0116】

保水量の測定は、多孔質アルミニウム体を水に充分に浸漬し、浸漬前との浸漬後の重量の差分を焼結体体積で割ったものを保水量とした。

【0117】

従来の比較として、アルミニウムバルク体としてＡ１０７０からなる外形１２ｍｍ、肉厚１ｍｍのアルミニウムパイプを用意した。そして、このアルミニウムパイプの内部に、柱状突起の無い公知のアルミニウム繊維を充填した。比較例１はアルミ繊維を拡散焼結した例、比較例２は拡散焼結したアルミ繊維に親水処理を施した例、比較例３はアルミ繊維を圧縮・拡散焼結した例、比較例４はアルミ繊維を圧縮しただけの例である。これら比較例１〜４について気孔率、比表面積、水の引上高さ、単位体積当たりの保水量を測定した。それぞれの測定項目の測定条件は、本発明例と同様である。
これら本発明例と比較例の検証結果を表１に示す。

【0118】

【表1】

【0119】

表１に示す検証結果によれば、本発明例の多孔質アルミニウム熱交換部材は、比較例のアルミニウム熱交換部材と比較して、いずれも比表面積が優れていた。また親水処理を施していない例において、水引上げ高さに関して本発明例は、本発明例５を除き比較例よりも優れているが、本発明例５は比較例よりも高い単位体積当たりの保水量を有する。また単位体積当たりの保水量に関して本発明例は、本発明例８を除き比較例よりも優れているが、本発明例８は比較例よりも水引上げ高さが優れている。親水処理を施した本発明例６と比較例２を比較した場合、比表面積、水引上げ高さ、単位体積当たりの保水量のすべてにおいて本発明例が優れている。こうした結果から、本発明例の多孔質アルミニウム熱交換部材は、従来のアルミニウム熱交換部材と比較して、熱媒体との熱交換効率を高められることが確認された。

【符号の説明】

【0120】

１０ ループヒートパイプ（多孔質アルミニウム熱交換部材）
１１ 蒸発器
１２ 凝縮器
２１ アルミニウムパイプ（バルク体、アルミニウムバルク体）
２２ 多孔質アルミニウム体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】