JPH0733524B2 - 伝熱体の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、冷凍機、ヒートポンプなどの熱交換を行う熱
交換器あるいはヒートパイプなどに使用される高性能伝
熱体の製造方法に関するものである。

［従来の技術］ 従来この種の伝熱体の製造方法としては、型内に管をセ
ットし、型と管との間に焼結用パウダーを充填し、これ
を加熱し、焼結用パウダーが融解を始めた状態で型の所
定一部を移動させ、該移動させた型と管との間の焼結用
パウダー内に水素ガスを吹き込み、多孔性の焼結合金か
らなる粗面を形成して行っていた。（例えば特開昭52−
58150号公報参照） ［発明が解決しようとする課題］ 上記従来の伝熱体の製造方法では、焼結用パウダーが融
解し始めたところで型の一部を移動させなければなら
ず、これに伴う操作が容易に行えない。又、水素ガスの
吹込みにより伝熱体の粗面の形成を行うための粗面、孔
のコントロールが容易に行えない。さらに異形状（曲面
を含むもの）においては、容易に製造できないなどの問
題点を有していた。

そこで本発明では、金属又はセラミック材料の性質を利
用し、容易に製造でき、表面又は孔のコントロールが容
易に行え、曲面を有する異形状のものを容易に製造でき
る伝熱体の製造方法を提供することを目的としたもので
ある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、分割可能な型内に金属材料又はセラミック材
料からなる、周面に焼結体を形成する基体を配置して、
両者間に密閉空間を形成し、この密閉空間に、基体及び
型の材料の融点よりも低温で焼結可能な金属材料又はセ
ラミック材料であり、該材料の熱膨脹率に基体の熱膨脹
率を加えたものが、前記型の熱膨脹率よりも大きくなる
ような材料からなる焼結用粉末を充填した後、前記焼結
用粉末の焼結温度まで加熱保持し、該焼結用粉末に熱応
力を発生させ、前記基体に焼結用粉末を焼結させること
を特徴とする伝熱体の製造方法である。

上記本発明に適する基体と焼結用粉末との組合せ例を挙
げれば下記表に示すとおりである。なお型としては例え
ば熱膨脹率17×10^-6（０〜100℃における）のステンレ
ス鋼、12×10^-6の炭素鋼、１〜3.5×10^-6の炭素、3.7×
10^-6の炭化珪素、その他１〜10×10^-6の各種セラミック
ス等を用いる。表中の熱膨脹率は０〜100℃における熱
膨脹率で［×10^-61/℃］を省略した数値である。

なお、基体と焼結用粉末が同じ合金であった場合でも合
金元素の割合を変えることにより、同様に製造できる。

又、上記型は型の熱膨脹率が基体の熱膨脹率に焼結用粉
末の熱膨脹率を加えたものよりも小さなものであれば種
々考えられるが、焼結用粉末が反応し、型と結合する材
料にあっては、型と焼結用粉末との間に離型剤（例えば
BNなど）を介在させることにより使用することができ
る。

さらに、表面層における孔（リェントラント孔）、表面
の形状は、焼結用粉末の粒径により、又、熱膨脹率の異
なる焼結用粉末の選択により、又は加熱温度を変えるこ
とにより容易にコントロールできる。例えば粒径により
孔の大きさをコントロール又は均一にする場合に、前記
焼結用粉末の粒形は球に近いほうがよい。

なお、本発明は、型の断面形状を自由に変えることによ
って、基体が丸管形状のみならず、丸棒、角管、角棒な
どのものを容易に製造することができる。

［作用］ 焼結粉末が金属材料である場合には、焼結用粉末の平衡
状態図における液相線と固相線との間の所定の温度まで
加熱保持することにより、該焼結用粉末が液相と固相と
の混相状態になるため、両焼結用粉末の液相部分又は基
体と焼結用粉末の液相部分で接合しあう。ここで、加熱
保持温度を液相線以上にした場合、焼結用粉末は液相の
みになるため、本発明の目的である基体の表面から外部
に向って連続した孔からなる表面層を形成できない。
又、加熱保持温度を固相線以下にした場合、焼結用粉末
同士又は焼結用粉末と基体とが焼結しがたいため、基体
表面に表面層を形成できない。

基体、焼結用粉末がセットされ型を加熱することによ
り、基体、焼結用粉末型がそれぞれの外周方向に熱膨脹
するため、基体の熱膨脹率と焼結用粉末の熱膨脹率とを
加えたものが型の熱膨脹率よりも大きい場合、加熱保持
された混相状態の焼結用粉末が基体と型との間で圧迫さ
れ、焼結用粉末同士又は焼結用粉末と基体との接触部分
が拡大し接合が容易となる。

［実施例］ 次に実施例を図面に基づいて具体的に説明する。

実施例１ 第１図並びに第２図に示すように、ステンレス鋼（SUS3
04）（融点1540℃）からなる分割可能な型１内に、純ア
ルミニウム製の基体２（融点660℃）を配設し、該基体
２と型１との間の密閉空間６にAl−Mg−Si系合金（A606
3）（融点655℃）焼結用粉末３を振動を加えながら充填
し、この充填された型１を酸化などの反応を防ぐため真
空または不活性ガス炉（図示せず）内に入れ、640℃ま
で加熱し、１時間保持する。ここで640℃まで加熱する
ことにより、前記基体、焼結用粉末が膨脹すると共に、
Al−Mg−Si系合金焼結用粉末３が基体と他の粉末との接
触部分において固着し、基体の表面から外部に向って連
続した孔からなる表面層４を形成し、高性能伝熱体５を
製造することができる。

第３図（ａ）は型１を分解した状態を示し、第３図
（ｂ）は基体２に高性能伝熱体５が形成された状態を示
す。

上記型１、基体２およびAl−Mg−Si系合金焼結用粉末３
の熱膨脹率はそれぞれ17×10^-6、24×10^-6、24×10^-6で
ある。

実施例２ 実施例１において型１をアルミナ系のセラミックス系材
料に代えて他は同様にして実施した。アルミナ系のセラ
ミックス系材料の熱膨脹率は８×10^-6である。

実施例３ 実施例１において、基体２をCu（融点1083℃）にし、焼
結用粉末３をCu−Sn系合金（融点1010℃）にし、加熱温
度を900℃で５分間保持することによっても、実施例１
と同様の伝熱体を製造することができる。この場合基体
２と焼結用粉末３との熱膨脹率はそれぞれ17×10^-6、18
×10^-6である。

実施例４ 第４図は本発明の実施例によって得られた熱交換器の斜
視図で、基台８内に複数の高性能伝熱体９を植立してな
るものである。これを製造するには、第５図に示すよう
にＡ−6063（融点:655℃）よりなる基台８に複数のＡ−
6063よりなる基体10を焼バメ、溶着などにより取付け
る。これに、型保持部11に焼結型部12を取付けてなる下
部型13を第６図に示すように嵌合する。そして焼結型部
12の上部から100〜200μｍの球状粉であるＡ−5056（融
点:630℃）よりなる焼結用粉末14を、基体10と焼結型部
12とのすき間に充填し、上部型15をかぶせる。ついで焼
結温度約615℃で加熱保持する。その後、上部型15及び
下部型13を取り外すことにより、前記第４図に示す如き
熱交換器を得る。なお、本実施例においては基台８と型
保持部11とを同材質にすることにより熱膨脹差による型
と基体との偏心を防止している。

［発明の効果］ 以上のように、本発明の伝熱体の製造方法は、粉末の選
択、粉末の粒径及び加熱温度を変えることにより容易に
伝熱体表面の孔又は表面のコントロールができると共
に、粉末を融解した際に、一部型を移動させる工程、水
素ガスを吹込む工程などを必要としないため、伝熱体を
容易に製造することができる。又、本発明は、型内部に
おける内部圧力により伝熱体を製造するものであるの
で、曲面を有する異形状なものと製造するに当り、優れ
た効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を説明する正面断面図、第２図
は第１図のII−II断面図、第３図（ａ）は型を開いた状
態を示す斜視図、第３図（ｂ）は形成された高性能伝熱
体の斜視図、第４図は本発明の実施例によって得られた
熱交換器の斜図、第５図はその製造型組の斜視図、第６
図は組型の断面図である。 １……型、２……基体、３……焼結用粉末、 ４……表面層、５……高性能伝熱体、６……空間、 ７……フィルター、８……基台、９……高性能伝熱体、
10……基体、 11……型保持部、12……焼結型部、 13……下部型、14……焼結用粉末、15……上部型、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】分割可能な型内に、金属材料又はセラミッ
   ク材料からなる、周面に焼結体を形成する基体を配置し
   て、両者間に密閉空間を形成し、この密閉空間に、基体
   及び型の材料の融点よりも低温で焼結可能な金属材料又
   はセラミック材料であり、該材料の熱膨脹率に基体の熱
   膨脹率を加えたものが、前記型の熱膨脹率よりも大きく
   なるような材料からなる焼結用粉末を充填した後、前記
   焼結用粉末の焼結温度まで加熱保持し、該焼結用粉末に
   熱応力を発生させ、前記基体に焼結用粉末を焼結させる
   ことを特徴とする伝熱体の製造方法。