CN110887390A - 蒸发器及其制造方法和具有蒸发器的环形热管 - Google Patents

Abstract

本发明涉及蒸发器及其制造方法和具有蒸发器的环形热管。提供能提高热交换性能的蒸发器。蒸发器，其具有金属壁和与金属壁直接接合的多孔金属膜，并且多孔金属膜具有平均孔径8μm以下的连通孔，且空隙率为50％以上。

Description

蒸发器及其制造方法和具有蒸发器的环形热管

技术领域

本公开涉及蒸发器及其制造方法和具有蒸发器的环形热管。

背景技术

已知热管作为利用工作流体的相变来输送热的设备。作为热管的一例，可举出将蒸发器、蒸气管、冷凝器和液管连接以形成环的环形热管。在此，术语“环”不是仅仅指圆筒管状的构件，还指其至少一部分成为平板型或盒型的构件。

蒸发器通常在其内壁设有多孔金属膜。将工作流体运输至该多孔金属膜内，然后被存在于蒸发器外部的发热源等加热，发生沸腾、气化。因此，蒸发器的热交换性能受到设于蒸发器内壁的多孔金属膜的传热系数很大的影响。

迄今为止，有关多孔金属膜的开发，如以下那样报道了很多。

例如，在专利文献1中，公开了具备有孔金属烧结体的沸腾冷却装置。该有孔金属烧结体的空孔率为50％以上，空孔径为10～100μm的范围。另外，该有孔金属烧结体利用钎焊或软焊接合于沸腾冷却装置的受热壁。

在专利文献2中，公开了用气相沉积法将超微粒材料成膜而成的多孔氧化膜。原料的超微粒材料的粒径为10nm～3μm，粒径分布相对于中值粒径M为0.2M～3M的范围内。

在专利文献3中，公开了多孔阀金属膜的制造方法：(1)利用机械合金化，制作由阀金属和与该阀金属不具有相溶性的异相成分组成的合金粉末，(2)利用冲击固化法，向阀金属箔集电体的至少一个面上吹扫该合金粉末，(3)形成由上述阀金属和上述异相成分组成的混合膜，(4)对得到的混合膜进行热处理，(5)通过除去该混合膜中的异相成分，在阀金属箔集电体上形成阀金属多孔层。

在专利文献4中，公开了具备由传热系数高的材料组成的散热板和在一个面侧载置半导体元件且在另一面侧含浸在上述散热板中至规定深度而成的绝缘基板的半导体模块。在绝缘基板上具备由多孔材料形成的多孔层。另外，该多孔层通过加热至1100℃、施加1t/cm²的压力并铸入熔化的铜从而含浸于散热板。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开第2000-049266号公报

专利文献2：日本特开第2003-208901号公报

专利文献3：日本特开第2011-044653号公报

专利文献4：日本特开第2002-118195号公报

发明内容

发明所要解决的课题

为了实现蒸发器的高的热交换性能，需要提高设于蒸发器内部的多孔金属膜的传热系数。因此，考虑增加例如多孔金属膜的传热面积。另外，为了增加多孔金属膜的传热面积，考虑使存在于多孔金属膜的连通孔的孔径变小并且使空隙率变大。

但是，在这些现有技术文献所公开的方法中，大多不能使连通孔的孔径充分地变小，或者不能使空隙率充分地变大。

另外，例如在利用钎焊或软焊使多孔金属膜接合于蒸发器内壁的方法中，有可能硬钎焊料或软焊料侵入多孔金属膜的孔。在多孔金属膜的连通孔中存在硬钎焊料或软焊料等异相时，存在不仅会导致空隙率下降，而且多孔金属膜的声子散射变大，由此传热系数下降的问题。

另外，在利用压接使多孔金属膜接合于蒸发器内壁的方法中，多孔金属膜的空隙率越大，多孔金属膜的空隙越容易因压接而溃散，其结果，存在传热系数下降的问题。予以说明，还考虑了不使多孔金属膜接合于蒸发器内壁的方法，但该情况下，多孔金属膜与蒸发器内壁之间的界面热阻变大，多孔金属膜的温度会下降。其结果，存在流体不易沸腾或气化，只在低热流通量区域能进行散热这样的问题。

因此，迄今为止所报道的多孔金属膜的传热系数大多不充分，因此蒸发器的热交换性能仍存在改善的余地。

因此，本发明是鉴于上述情况而完成的，目的在于提供热交换性能得到提高的蒸发器及其制造方法和具有蒸发器的环形热管。

用于解决课题的手段

本公开的本发明人发现，利用以下手段，能解决上述课题。

<方案1>

蒸发器，其具有金属壁和与上述金属壁直接接合的多孔金属膜，并且

上述多孔金属膜具有平均孔径8μm以下的连通孔，且空隙率为50％以上。

<方案2>

方案1所述的蒸发器，其中，上述连通孔的平均孔径为2μm以上。

<方案3>

方案1或2所述的蒸发器，其中，上述空隙率为90％以下。

<方案4>

方案1～3的任一项所述的蒸发器，其中，上述多孔金属膜为包含铜的多孔金属膜。

<方案5>

方案1～4的任一项所述的蒸发器，其中，上述多孔金属膜的骨架具有凹凸结构。

<方案6>

环形热管，其将方案1～5的任一项所述的蒸发器、蒸气管、冷凝器和液管按该顺序连接而形成环。

<方案7>

包括下述工序的、具有金属壁和与上述金属壁直接接合的多孔金属膜的蒸发器的制造方法：

(a)对金属基板同时从一个喷嘴喷射包含金属粒子的气溶胶、以及从另一个喷嘴喷射包含造孔材料粒子的气溶胶，在上述金属基板上形成复合膜；和

(b)进行上述复合膜的烧成，形成上述多孔金属膜。

<方案8>

方案7所述的方法，其中，上述造孔材料粒子为具有带电性的电介质粒子。

<方案9>

方案7或8所述的方法，其中，上述金属粒子为铜粒子。

<方案10>

方案7～9的任一项所述的方法，其中，上述造孔材料粒子为聚甲基丙烯酸甲酯粒子。

发明效果

根据本公开，可提高蒸发器的热交换性能。

附图说明

图1是示出本公开的蒸发器的一方案的断面图。

图2是使用示出扫描型电子显微镜(SEM)拍摄本公开涉及的多孔金属膜的一方案的图像。

图3是示出本公开涉及的工序(a)的一方案的示意图。

图4是示出本公开涉及的复合膜的形成机制的影像图。

图5是示出本公开的环形热管的一方案的略图。

图6是示出实施例和比较例的评价模型的影像图。

图7是使用扫描型电子显微镜(SEM)拍摄了实施例1的多孔金属膜和金属壁的断面的图像。

图8是使用扫描型电子显微镜(SEM)拍摄了实施例1的多孔金属膜的表面的图像。

附图标记说明

1a、1b 喷嘴

2a 第1气溶胶

3a 第2气溶胶

10、11、13 金属壁

12 金属基板

20、21、22 多孔金属膜

22a 复合膜

21a 连通孔

50、60 蒸发器

61 蒸气管

62 冷凝器

63 液管

64 发热体

65 风扇

100 环形热管

具体实施方式

以下，一边参照附图一边对用于实施本公开的方案进行详细说明。予以说明，为了方便说明，在各图中，对相同或相应的部分赋予相同的附图标记，省略重复说明。实施方案的各构成要素不是所有都必须的，有时也可省略一部分构成要素。不过，以下的图中所示的方案为本公开的例示，不限定本公开。

《蒸发器》

本公开的蒸发器具有金属壁和与金属壁直接接合的多孔金属膜，并且

多孔金属膜具有平均孔径8μm以下的连通孔，且空隙率为50％以上。

图1是示出本公开的蒸发器的一方案的断面图。本公开的蒸发器50具有金属壁10和与金属壁直接接合的多孔金属膜20。予以说明，多孔金属膜20具有平均孔径8μm以下的连通孔且空隙率为50％以上。

<多孔金属膜>

本公开的多孔金属膜与蒸发器的金属壁直接接合，具有平均孔径8μm以下的连通孔且空隙率为50％以上。

由于多孔金属膜与金属壁直接接合，因此在金属壁与多孔金属膜的界面不存在接合材料等异相材料。由此，能防止多孔金属膜的声子散射，能降低热阻。

另外，由于多孔金属膜具有平均孔径8μm以下的连通孔且空隙率为50％以上，因此能显著提高多孔金属膜的传热面积，因此能为多孔金属膜赋予高的传热系数。

具有这种多孔金属膜的本公开的蒸发器可实现高的热交换性能。

予以说明，在本公开中，“直接接合”是指将待接合的金属壁与多孔金属膜直接地接合，是在金属壁与多孔金属膜的界面不存在软焊料等接合材料的状态。

图2是使用示出扫描型电子显微镜(SEM)拍摄本公开涉及的多孔金属膜的一方案的图像。在此，多孔金属膜21与金属壁11直接接合。多孔金属膜21具有多个平均孔径8μm以下的连通孔，例如连通孔21a。另外，多孔金属膜21的空隙率为50％以上。

(连通孔)

在本公开中，“连通孔”是与多孔金属膜的表面连通的空孔。

本公开涉及的连通孔的平均孔径只要为8μm以下就没有特别限定。例如，连通孔的平均孔径可以为7μm以下、6μm以下、5μm以下、4μm以下、3μm以下、2μm以下或1μm以下，另外可以为0.5μm以上、1μm以上、2μm以上、3μm以上、4μm以上或5μm以上。

连通孔的平均孔径可通过适当调整在后述工序(a)中使用的造孔材料粒子的平均粒径和/或工序(b)的烧成条件等来控制在本公开的范围内。

另外，平均孔径可通过实施例中所示的孔率计法来求出。

更具体地，使用孔率计，将水压入多孔金属膜的连通孔的气孔，测定施加于水的压力和由于各自的压力而侵入气孔内的水的重量。

从侵入气孔内的水的重量求出水的体积。如此求出的水的体积等于连通孔的体积。施加于水的压力与连通孔的孔径之间成立以下的式(1)(Washburn的关系式)。

D＝-4σcosθ/P (1)

在此，D表示连通孔的孔径(直径)，σ表示水的表面张力，θ表示水与连通孔的表面的接触角，且P表示施加于水的压力。

求出在各压力p1、p2、…和pi下侵入连通孔的水的体积。另外，从式(1)求出相对于各压力的各孔径。关于各压力p1、p2、…和pi，使用求出的水的体积v1、v2、…和vi以及求出的孔径d1、d2、…和di，利用下述式(2)求出连通孔的体积平均孔径mv。该连通孔的体积平均孔径mv的值为本公开中所说的“连通孔的平均孔径”。

mv＝(v1·d1+v2·d2+…+vi·di)/(v1+v2+…+vi)

＝{Σ(vi·di)}/{Σ(vi)} (2)

(空隙率)

多孔金属膜的空隙率只要为50％以上就没有特别限定。例如，空隙率可以为55％以上、60％以上、65％以上、70％以上、75％以上或80％以上。另外，对空隙率的上限没有特别限定，从维持多孔金属膜的强度的观点出发，可以为90％以下、85％以下、80％以下、75％以下或70％以下。

多孔金属膜的空隙率可通过适当调整后述工序(a)中使用的金属粒子与造孔材料粒子的重量比(或质量比)、造孔材料粒子的平均粒径和/或工序(b)的烧成条件等来控制在本公开的范围内。

另外，空隙率可通过实施例中所示的方法来求出。

更具体地，测定多孔金属膜的堆积体积(bulk volume)，与压入了连通孔的水的容积相结合，利用下述式(3)求出多孔金属膜的空隙率。

Po＝Vtot/Vb (3)

其中，Po表示多孔金属膜的空隙率，Vtot表示压入的水的容积，且Vb表示多孔金属膜的堆积体积。另外，Vb＝Vp-Vm-Vs，Vp表示小室(cell)容积，Vm表示没有施加压力时进入收容有多孔金属膜的小室的水的容积，且Vs表示金属基板(金属壁)的体积。

(多孔金属膜的材料)

作为多孔金属膜的材料，例如可举出铜、铝或银等的金属粒子，但不限于这些。这些之中，从提高传热系数的观点出发，优选使用铜粒子。即，多孔金属膜优选为包含铜的多孔金属膜。

(骨架)

多孔金属膜的骨架是指除去多孔金属膜的连通孔之外的部分。多孔金属膜的骨架可通过对作为多孔金属膜的材料的金属粒子进行烧成来构成。

另外，多孔金属膜的骨架优选具有凹凸结构。在此，“凹凸结构”可以是金属粒子相互连接而形成的凹凸结构。具有这种凹凸结构时，可增加工作流体在多孔金属膜内发生沸腾时的泡核沸腾(nucleate boiling)。据此，可给予多孔金属膜更高的传热系数。

在凹凸结构中，也可以存在纳米尺寸的连通孔。纳米尺寸的连通孔的平均孔径例如可以为500nm以下、400nm以下、300nm以下、200nm以下或100nm以下。

另外，多孔金属膜的骨架中的凹凸结构的有无例如可通过调整后述工序(b)的烧成温度等来进行控制。

(膜厚)

对多孔金属膜的膜厚没有特别限定。从预防相对于多孔金属膜的厚度的热的压力损失(摩擦损耗)的观点出发，膜厚可以为500μm以下、450μm以下、400μm以下、350μm以下、300μm以下、250μm以下、200μm以下、150μm以下、120μm以下或100μm以下。另外，从确保多孔金属膜的传热面积的观点出发，膜厚可以为20μm以上、35μm以上、50μm以上、75μm以上或100μm以上。

予以说明，在本公开中，膜厚(或厚度)可使用接触式的膜厚计来测定。更具体地，在同一膜的表面在任意5个点计量膜厚，可得到其算术平均值作为膜厚。另外，多孔金属膜的膜厚可作为从金属壁和与金属壁直接接合的多孔金属膜的总膜厚减去金属壁的厚度的值来求出。

<金属壁>

金属壁可以由金属的板形成。另外，可以由在表面具有涂层或镀覆的金属的板形成。不过，从热传导的观点出发，优选不具有这样的涂层或镀覆。

另外，对能用于金属壁的金属没有特别限定，例如可以为铜、铝或铁等，或者可以为它们的混合物或合金。

予以说明，本公开的蒸发器在至少一个面具有与多孔金属膜直接接合的金属壁即可，不需要在蒸发器的内壁的所有面为金属壁。

另外，在本公开的蒸发器中，在多孔金属膜的与金属壁相反侧的面上可以进一步配置其它的多孔金属膜。

《蒸发器的制造方法》

本公开还提供具有金属壁和与金属壁直接接合的多孔金属膜的蒸发器的制造方法。

本公开的方法包括以下工序：

(a)对金属基板同时从一个喷嘴喷射包含金属粒子的气溶胶、以及从另一个喷嘴喷射包含造孔材料粒子的气溶胶，在金属基板上形成复合膜；和

(b)进行复合膜的烧成，形成多孔金属膜。

通过本公开的方法制造的蒸发器具有金属壁和与金属壁直接接合的多孔金属膜，并且多孔金属膜可具有平均孔径8μm以下的连通孔且空隙率为50％以上。予以说明，关于蒸发器的详细内容，可参照上述的《蒸发器》栏的说明，因此在此省略说明。

根据该本公开的方法，可以在不加热融化的状态下使多孔金属膜直接接合在金属基板上，因此可兼顾小的细孔径和大的空隙率。

<工序(a)>

在工序(a)中，对金属基板同时从一个喷嘴喷射包含金属粒子的第1气溶胶、以及从另一个喷嘴喷射包含造孔材料粒子的第2气溶胶，在金属基板上形成复合膜。

图3是示出本公开涉及的工序(a)的一方案的示意图。更具体地，在图3中，示出如下方案：对金属基板12同时从喷嘴1a喷射包含金属粒子2的第1气溶胶2a、以及从喷嘴1b喷射包含造孔材料粒子3的第2气溶胶3a，在金属基板12上形成复合膜22a。

在本公开中，“气溶胶”是指将运载气体和用于成膜的原料粒子混合而成的物质。例如，第1气溶胶是将运载气体和金属粒子混合而成的，第2气溶胶是将运载气体和造孔材料粒子混合而成的。

另外，对运载气体没有特别限定，例如可以为氮气、氩气或氦等非活性气体。予以说明，第1气溶胶中包含的运载气体与第2气溶胶中包含的运载气体可以相同，也可以不同。

在工序(a)中，推测例如如图4所示的形成机制的影像图那样地形成复合膜。即，喷射的第2气溶胶中包含的造孔材料粒子3可利用碰撞而带负电荷。然后，同时喷射的第1气溶胶中包含的金属粒子2在金属基板12上或其附近与带负电荷的造孔材料粒子3接触时，可带正电荷。因此，可将带正电荷的金属粒子2和带负电荷的造孔材料粒子3复合化而形成复合膜。另外，在另一方面，金属粒子2到达金属基板上时，发生塑性变形，形成复合膜的骨架。如此形成的复合膜的骨架利用后述的烧成而成为多孔金属膜的骨架。予以说明，该复合膜的形成机制终归是一个推测，不限定本公开。

在工序(a)中，同时喷射可使用能同时喷射的装置，例如气溶胶气体沉积(AGD)装置。

另外，同时喷射时的粒子速度例如可设为400m/s以下。通常，在常温下进行包含一种金属粒子的气溶胶喷射时，从使金属粒子可靠地附着于基板的观点出发，大多使粒子速度为500m/s以上。但是，使粒子速度为500m/s以上时，金属粒子附着于基板上时的变形变大，有可能不能形成均匀的多孔金属膜。

而在工序(a)中，由于同时喷射第1气溶胶和第2气溶胶，因此第2气溶胶中包含的造孔材料能提高第1气溶胶中包含的金属粒子对于金属基板的附着力。由此，即使粒子速度为400m/s以下，也能形成均匀的多孔金属膜。另外，从提高粒子的附着效率的观点出发，同时喷射时的粒子速度优选为100m/s以上。

金属粒子可适当参照上述的多孔金属膜的材料中使用的金属粒子的说明。其中，从提高传热系数的观点出发，金属粒子优选为铜粒子。

另外，对金属粒子的平均粒径没有特别限定。例如，金属粒子的平均粒径可以为0.05μm以上、0.10μm以上、0.15μm以上或0.20μm以上，另外可以为1.00μm以下、0.80μm以下、0.50μm以下或0.30μm以下。

予以说明，在本公开中，平均粒径是指用激光衍射式粒度分布测定法测定的粒子分布的累积％为50％的值(D50)。例如，可使用岛津制作所激光衍射式粒度分布测定装置“SALD2000”等测定平均粒径。

在本公开中，造孔材料粒子是在形成了由金属粒子和造孔材料粒子组成的复合膜后将造孔材料粒子除去以用于将贯通孔导入其后形成的多孔金属膜的物质。

造孔材料粒子例如可以为具有带电性的电介体粒子，或者可以为绝缘物的粒子。考虑上述的复合膜的形成机制时，造孔材料粒子优选为具有带电性的电介体粒子，例如优选为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)粒子或聚苯乙烯粒子。另外，从处理容易性的观点出发，造孔材料粒子更优选为聚甲基丙烯酸甲酯粒子。

另外，对造孔材料粒子的平均粒径没有特别限定。例如，造孔材料粒子的平均粒径可以为0.1μm以上、0.5μm以上、1μm以上、2μm以上、3μm以上、4μm以上、5μm以上、6μm以上、7μm以上或8μm以上，另外可以为10μm以下、9μm以下、8μm以下、7μm以下、6μm以下、5μm以下、4μm以下、3μm以下、2μm以下或1μm以下。

在工序(a)中，对为了形成复合膜而使用的金属粒子和造孔材料粒子的量没有特别限定。可根据目标的多孔金属膜的空隙率来适当调整它们的量。

例如，金属粒子与造孔材料粒子的重量比(金属粒子：造孔材料)可以为50:50～95:5、60:40～90:10或70:30～85:15。

另外，金属粒子与造孔材料粒子的体积比(金属粒子：造孔材料)可以为12:88～72:28、17:83～55:45或24:76～43:57。

<工序(b)>

在工序(b)中，进行上述的复合膜的烧成，形成多孔金属膜。

(复合膜的烧成)

烧成温度可根据使用的金属粒子的种类适当调整，例如可以为300℃以上、320℃以上、340℃以上、360℃以上、380℃以上、400℃以上、500℃以上、550℃以上、600℃以上、650℃以上、680℃以上、700℃以上、720℃以上或750℃以上，另外，可以为1000℃以下、900℃以下、850℃以下、800℃以下、780℃以下或750℃以下。烧成时间为数小时至数十小时左右，可根据使用的金属粒子的种类适当调整。另外，烧成可以在非活性气体中进行，或者可以在真空中进行。

另外，通过调整烧成温度，可控制多孔金属膜的骨架中的凹凸结构的有无。例如，在使温度为一定范围内进行烧成时，金属粒子部分地烧结，从而这样的金属粒子彼此可相互地连接，在多孔金属膜的骨架中形成凹凸结构。而且，在将温度提高至超过该一定范围而进行烧成时，金属粒子的烧结进一步进行，能使暂时形成了的凹凸结构消失。予以说明，具体的温度范围可根据使用的金属粒子的种类适当设定。

另外，本公开的方法还可以在工序(b)之前或之后进一步具有进行造孔材料粒子的除去的工序，或者也可以在工序(b)中一边将复合膜烧成一边除去造孔材料粒子。

(造孔材料粒子的除去)

将造孔材料粒子除去的方法可根据使用的造孔材料的种类适当地采用下述的方法(i)或(ii)，但不限于这些。

方法(i)：使造孔材料粒子热分解而除去的方法

热分解的温度可根据使用的造孔材料的种类适当调整，例如可以为280℃以上、300℃以上、330℃以上或350℃以上，但不限于这些。热分解的时间为数小时至数十小时左右，可根据使用的造孔材料的种类适当调整。另外，热分解可以在非活性气体中进行，或者可以在真空中进行。

该情况下，在上述的工序(b)中，可一边将复合膜烧成，一边利用烧成的热使造孔材料粒子分解而除去。

方法(ii)：使造孔材料粒子溶解在有机溶剂中而除去的方法

作为有机溶剂，例如可举出丙酮、甲苯、氯仿或醇等，但不限于这些。

《环形热管》

本公开还可提供环形热管。

本公开的环形热管将蒸发器、蒸气管、冷凝器和液管按该顺序连接而形成环。

图5是示出本公开的环形热管的一方案的略图。环形热管100将蒸发器60、蒸气管61、冷凝器62和液管63按该顺序连接而形成环。

蒸发器具有使工作流体气化的功能。

另外，蒸发器优选设置在发热体等热源的附近，特别优选蒸发器内部的、具有与多孔金属膜直接接合的金属壁的一侧设置在发热体等热源的附近。例如，如图5所示那样，发热体64与蒸发器60的、具有与多孔金属膜22直接接合的金属壁13的一侧的外侧相邻。

予以说明，关于蒸发器的内部构成，为上述那样，在此省略说明。

由蒸发器气化的工作流体(即，蒸气)经由蒸气管导入冷凝器。

冷凝器具有将蒸气冷却并使其液化的功能。另外，可以在冷凝器附近任意地设置风扇以提高冷却效果。例如，如图5所示那样，在冷凝器62的附近设置有风扇65。

然后，利用冷凝器液化的工作流体经由液管再次导入蒸发器。

这样，通过使用能提高热交换性能的本公开涉及的蒸发器，能显著提高环形热管的性能。

实施例

参照以下所示的实施例进一步详细地说明本公开。但本公开的范围不受限于实施例。

(实施例1～6)

在各实施例中，对铜基板同时喷射包含铜粒子(Cu)的气溶胶和包含聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)粒子的气溶胶，形成复合膜。予以说明，各实施例中使用的铜粒子的平均粒径和聚甲基丙烯酸甲酯粒子的平均粒径示于表1。

然后，进行所形成的复合膜的烧成和聚甲基丙烯酸甲酯的除去，在铜基板上形成多孔金属膜。复合膜的烧成和聚甲基丙烯酸甲酯粒子的除去通过在真空中在约400℃下3小时左右的热处理来进行。予以说明，各实施例中，适宜地改变热处理的温度和时间，控制多孔金属膜的骨架中凹凸结构的有无。例如，通过在400℃左右进行烧成，能向多孔金属膜的骨架赋予凹凸结构。而通过在700℃左右的高温下进行烧成，能使多孔金属膜的骨架中不存在凹凸结构。

基于图6所示的实施例和比较例的评价模型，制作在上述中使用的铜基板(相当于金属壁)和在铜基板上形成的多孔金属膜作为实施例1～6和后述的比较例1～9的样品，进行下述所示的测定和评价。

在评价模型中，工作流体使用水。另外，形成了各实施例和比较例的多孔金属膜时的膜厚全部同样(100μm)地制作。

<用扫描型电子显微镜(SEM)的拍摄>

使用扫描型电子显微镜(SEM)拍摄了实施例1～6的多孔金属膜和金属壁的断面以及各多孔金属膜的表面，进行观察。

图7是使用SEM拍摄了实施例1的多孔金属膜和金属壁的断面的图像。如图7所示那样可知，多孔金属膜(上部)和金属壁(下部)在界面处不具有第2相(多孔金属膜和金属壁以外的相)而直接接合。予以说明，虽然未图示，但在实施例2～6的多孔金属膜和金属壁的断面的SEM图像中，与实施例1的情形同样，均是多孔金属膜与金属壁直接接合。

另外，图8是使用SEM拍摄了实施例1的多孔金属膜的表面的图像。如图8所示那样，在多孔金属膜的表面存在多个连通孔。另外，观察到多孔金属膜的骨架具有金属粒子相互结合的凹凸结构。予以说明，虽然未图示，但在实施例2～6的多孔金属膜的表面的SEM图像中，与实施例1的情形同样，均存在多个连通孔。另外，将各实施例的多孔金属膜的骨架中有无凹凸结构的观察结果示于表1。

<连通孔的平均孔径的测定>

使用下述的孔率计法，测定了各实施例涉及的多孔金属膜的连通孔的平均孔径。各自的结果示于表1。

更具体地，使用孔率计(厚入法型，POROU MATERIALS公司制)，将水压入多孔金属膜的连通孔的气孔，测定施加于水的压力和由于各自的压力而侵入气孔内的水的重量。

从侵入气孔内的水的重量求出水的体积。如此求出的水的体积等于连通孔的体积。施加于水的压力与连通孔的孔径之间成立以下的式(1)(Washburn的关系式)。

D＝-4σcosθ/P (1)

在此，D表示连通孔的孔径(直径)，σ表示水的表面张力，θ表示水与连通孔的表面的接触角，且P表示施加于水的压力。

求出在各压力p1、p2、…和pi下侵入连通孔的水的体积。另外，从式(1)求出相对于各压力的各孔径。关于各压力p1、p2、…和pi，使用求出的水的体积v1、v2、…和vi以及求出的孔径d1、d2、…和di，利用下述式(2)求出连通孔的体积平均孔径mv。该连通孔的体积平均孔径mv的值为本公开中所说的“连通孔的平均孔径”。

mv＝(v1·d1+v2·d2+…+vi·di)/(v1+v2+…+vi)

＝{Σ(vi·di)}/{Σ(vi)} (2)

<多孔金属膜的空隙率的测定>

使用下述方法，测定了各实施例涉及的多孔金属膜的空隙率。各自的结果示于表1。

更具体地，测定多孔金属膜的堆积体积，与压入了连通孔的水的容积相结合，利用下述式(3)求出多孔金属膜的空隙率。

Po＝Vtot/Vb (3)

其中，Po表示多孔金属膜的空隙率，Vtot表示压入的水的容积，且Vb表示多孔金属膜的堆积体积。另外，Vb＝Vp-Vm-Vs，Vp表示小室容积，Vm表示没有施加压力时进入收容有多孔金属膜的小室的水的容积，且Vs表示金属基板(金属壁)的体积。

<传热系数的测定>

在图6所示的评价模型中，将金属基板(金属壁)与作为工作流体的水的蒸发温度的温度差(过热度)设为12K，测定各实施例和比较例的传热系数。

(比较例1)

除了如比较例1的行所示那样改变表1中所示的金属粒子和造孔材料粒子以外，与实施例1同样地进行，制作比较例1的样品。然后，进行与实施例同样的测定和评价。结果示于表1。

(比较例2和3)

除了如比较例2和3的行所示那样改变表1中所示的金属粒子和造孔材料粒子以外，与实施例2同样地进行，制作比较例2和3的样品。然后，对于比较例2和3的样品，进行与实施例同样的测定和评价。结果示于表1。

(比较例4～7)

在铜基板上使铜粒子与基板一体烧结，分别制作比较例4～7的样品。予以说明，各比较例中使用的铜粒子的平均粒径示于表1。然后，对于比较例4～7的样品，进行与实施例同样的测定和评价。结果示于表1。

(比较例8)

没有形成多孔金属膜，仅使用铜基板(金属壁)，制作比较例8的样品。然后，对比较例8的样品，进行与实施例同样的测定和评价。结果示于表1。

(比较例9)

在铜基板上进行铜的发泡镀覆，制作比较例9的样品。然后，对比较例9的样品，进行与实施例同样的测定和评价。结果示于表1。

<评价结果>

如表1所示的那样可知，本公开涉及的多孔金属膜(实施例1～6)均具有高的传热系数。

与本公开相对，可知比较例1和比较例4～6均显示低的传热系数，它们与没有形成多孔金属膜的比较例8的传热系数为同种程度。另外，在比较例2、3和7中，不能在基板上形成多孔金属膜。另外，在比较例9中，虽然形成了多孔金属膜，但强度弱，不能测定传热系数。

Claims (10)

1.蒸发器，其具有金属壁和与上述金属壁直接接合的多孔金属膜，并且

上述多孔金属膜具有平均孔径8μm以下的连通孔，且空隙率为50％以上。

2.权利要求1所述的蒸发器，其中，上述连通孔的平均孔径为2μm以上。

3.权利要求1或2所述的蒸发器，其中，上述空隙率为90％以下。

4.权利要求1～3的任一项所述的蒸发器，其中，上述多孔金属膜为包含铜的多孔金属膜。

5.权利要求1～4的任一项所述的蒸发器，其中，上述多孔金属膜的骨架具有凹凸结构。

6.环形热管，其将权利要求1～5的任一项所述的蒸发器、蒸气管、冷凝器和液管按该顺序连接而形成环。

7.包括下述工序的、具有金属壁和与上述金属壁直接接合的多孔金属膜的蒸发器的制造方法：

(a)对金属基板同时从一个喷嘴喷射包含金属粒子的气溶胶、以及从另一个喷嘴喷射包含造孔材料粒子的气溶胶，在上述金属基板上形成复合膜；和

(b)进行上述复合膜的烧成，形成上述多孔金属膜。

8.权利要求7所述的方法，其中，上述造孔材料粒子为具有带电性的电介质粒子。

9.权利要求7或8所述的方法，其中，上述金属粒子为铜粒子。

10.权利要求7～9的任一项所述的方法，其中，上述造孔材料粒子为聚甲基丙烯酸甲酯粒子。

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