JP2022137642A - 多孔質体含有パイプ、および、多孔質体含有パイプの製造方法 - Google Patents
多孔質体含有パイプ、および、多孔質体含有パイプの製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2022137642A JP2022137642A JP2021037224A JP2021037224A JP2022137642A JP 2022137642 A JP2022137642 A JP 2022137642A JP 2021037224 A JP2021037224 A JP 2021037224A JP 2021037224 A JP2021037224 A JP 2021037224A JP 2022137642 A JP2022137642 A JP 2022137642A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- porous
- pipe
- porous sintered
- sintering
- sintered body
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/10—Sintering only
- B22F3/11—Making porous workpieces or articles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
- B22F7/06—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools
- B22F7/08—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools with one or more parts not made from powder
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/08—Alloys with open or closed pores
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Geometry (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Filtering Materials (AREA)
Abstract
Description
例えば、特許文献1においては、金属管に三次元に連続してつながりがある金属多孔質体を充填した地中熱交換パイプが開示されている。
また、特許文献2においては、金属多孔質体を、ディーゼルエンジンの排気ガス中の煤を除去するためのフィルター材、あるいは、焼却炉および火力発電所の燃焼ガス等の集塵機用フィルター等として使用することが開示されている。
一般的に、圧力損失を低減させるためには、金属多孔質体の気孔率を大きくする必要がある。しかしながら、気孔率を大きくすると、気孔の開口径が大きくなり、熱交換性能およびフィルター性能が低下してしまうおそれがあった。
さらに、多孔質焼結体とパイプ体とが焼結結合されているので、多孔質焼結体を、間隔を開けて間欠的に配置した場合であっても、多孔質焼結体を所定の位置に強固に固定することが可能となる。
この場合、パイプ体と多孔質焼結体とを焼結結合する際に、焼結助剤によって焼結が促進され、パイプ体と多孔質焼結体とが強固に結合されており、多孔質焼結体を所定の位置にさらに強固に固定することが可能となる。
この場合、前記パイプ体および前記多孔質焼結体は、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成されているので、軽量であり、かつ、熱伝導性に優れており、熱交換器として特に適している。
前記パイプ体および前記多孔質焼結体は、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成されている場合には、焼結助剤としてマグネシウム又は亜鉛を用いることにより、焼結が促進され、パイプ体と多孔質焼結体とが強固に結合されており、多孔質焼結体を所定の位置にさらに強固に固定することが可能となる。
この場合、多孔質焼結体がアルミニウム繊維の焼結体とされているので、十分な気孔率を有しており、圧力損失をさらに低減することができる。
この場合、前記パイプ体の空間部の内周面に凹凸が形成されているので、内部を流通する流体が乱流状態となり、熱交換性能およびフィルター性能をさらに向上させることが可能となる。
また、空間部となる領域に水溶性の塩を充填し、焼結工程後に洗浄することで塩を排出しているので、多孔質焼結体の間に空間部を確実に形成することができる。
そして、空間部となる領域に水溶性の塩と焼結助剤とを充填しているので、焼結工程において、焼結原料とともに充填した焼結助剤が、塩に吸着されることを抑制でき、焼結助剤を十分に作用させることで、焼結原料の焼結が促進され、高強度の多孔質焼結体を成形することができるとともに、多孔質焼結体と前記パイプ体とを強固に焼結結合することができる。
この場合、前記混合物における焼結助剤の含有量が0.5mass%以上とされているので、焼結原料とともに充填した焼結助剤が、塩に吸着されることをさらに抑制でき、焼結助剤をさらに十分に作用させることができる。
この場合、塩が塩化ナトリウムで構成されているので、洗浄工程において、洗浄水によってパイプ体の外部へと容易に排出することができる。また、塩化ナトリウムは安価であるため、上述の多孔質体含有パイプを低コストで製造することができる。
この場合、前記パイプ体および前記多孔質焼結体が焼結性に優れたアルミニウム又はアルミニウム合金で構成されているので、高強度の多孔質焼結体を成形することができるとともに、多孔質焼結体と前記パイプ体とを強固に焼結結合することができる。
この場合、前記パイプ体および前記多孔質焼結体は、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成され、前記焼結助剤がマグネシウム又は亜鉛とされているので、焼結原料の焼結が促進され、高強度の多孔質焼結体を成形することができるとともに、多孔質焼結体と前記パイプ体とを強固に焼結結合することができる。
本実施形態である多孔質体含有パイプ10は、例えば、熱交換器およびフィルター部材として用いられるものである。
本実施形態では、図1に示すように、複数の多孔質焼結体20が、パイプ体11の延在方向に間隔を開けて配設され、多孔質焼結体20と、多孔質焼結体20が配設されていない空間部15とが、パイプ体11の延在方向に交互に配設された構造とされている。すなわち、パイプ体11の延在方向に、複数の多孔質焼結体20が間欠的に配置されている。
ここで、本実施形態においては、パイプ体11と多孔質焼結体20との結合部には、焼結助剤が存在することが好ましい。なお、この焼結助剤は、多孔質焼結体20を焼結する際に用いられるものである。
本実施形態では、パイプ体11および多孔質焼結体20は、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成されており、焼結助剤としてマグネシウム又は亜鉛が用いられる。
多孔質焼結体20の気孔率P(見掛気孔率)は、多孔質焼結体の質量m(g)、体積V(cm3)、アルミニウム基材21の真密度d(g/cm3)を測定し、以下の式により算出できる。なお、真密度d(g/cm3)は、精密天秤を用いて、水中法によって測定できる。
気孔率P(%)=(1-(m÷(V×d)))×100
まず、図5に示すように、パイプ体11を準備し、このパイプ体11の一方の端開口部(図5において下端開口部)にカーボン製のスペーサ40を配置する。そして、パイプ体11の他方の開口部(図5において上端開口部)から、パイプ体11の内部に、多孔質焼結体20となる焼結原料31を焼結助剤とともに充填し、空間部15となる領域に水溶性の塩と焼結助剤との混合物35を充填する。
なお、焼結助剤となるマグネシウムの含有量は、焼結原料31および焼結助剤の合計量を100mass%として0.5mass%以上15mass%以下の範囲内とすることが好ましい。
ここで、混合物35における焼結助剤(マグネシウム)の含有量は、混合物35を100mass%として5mass%以上とすることが好ましい。なお、上限に特に制限はないが20mass%以下とすることが好ましい。
また、混合物35における焼結助剤(マグネシウム)の含有量は、焼結原料31とともに充填されている焼結助剤と同等量以上とすることが好ましい。
次に、焼結原料31および混合物35を充填した状態で焼結を行う。この焼結工程S02により、焼結原料31であるアルミニウム繊維同士が結合して多孔質焼結体20が成形されるとともに、この多孔質焼結体20とパイプ体11とが焼結結合することになる。
ここで、焼結温度は565℃以上655℃以下の範囲内、焼結温度での保持時間は0.5時間以上2時間以下の範囲内、雰囲気はアルゴン雰囲気とすることが好ましい。
また、空間部15となる領域に配置された焼結助剤がパイプ体11の内面と反応することで、空間部15の内周面に凹凸が形成されることになる。
次に、焼結工程S02の後に、カーボン製のスペーサ40を除去し、パイプ体11の内部に洗浄水を流通させることにより、混合物35を構成する水溶性の塩(本実施形態では塩化ナトリウム)を洗浄水に溶解し、パイプ体11の外部へと排出する。
そして、多孔質焼結体20とパイプ体11とが焼結結合されているので、多孔質焼結体20を間隔を開けて間欠的に配置した場合であっても、多孔質焼結体20を所定の位置で強固に固定することが可能となる。
そして、空間部15となる領域に水溶性の塩と焼結助剤との混合物35を充填しているので、焼結工程S02において、焼結原料31とともに充填した焼結助剤が、空間部15に充填した塩に吸着されることを抑制でき、焼結原料31とともに充填した焼結助剤を十分に作用させることで、焼結原料31の焼結が促進され、高強度の多孔質焼結体20を成形することができるとともに、多孔質焼結体20とパイプ体11とを強固に焼結結合することができる。
本実施形態では、図1に示す構造の多孔質体含有パイプを例に挙げて説明したが、これに限定されることはなく、複数の多孔質焼結体がパイプ体の延在方向に間隔を開けて配設され、多孔質焼結体と、多孔質焼結体が配設されていない空間部とが、パイプ体の延在方向に交互に配設され、パイプ体と多孔質体とが焼結結合されていればよい。
例えば、パイプ体が曲管とされていてもよい。この場合でも、パイプ体の延在方向に間隔を開けて多孔質焼結体が配設されていればよい。
また、焼結原料として、直径Rが0.25mm以上0.35mm以下、長さLと直径Rとの比L/Rが15以上120以下のアルミニウム繊維(A1050製)を準備した。
焼結助剤として、マグネシウムを準備した。
水溶性の塩として、塩化ナトリウムを準備した。
このとき、アルミニウム繊維とともに充填したマグネシウムの含有量は、焼結原料と焼結助剤の合計を100mass%として、1mass%とした。
また、混合物におけるマグネシウムの含有量、および、塩化ナトリウムとマグネシウムとの混合状態を、表1に記載した。
このようにして、多孔質体含有パイプを製造した。
パイプ体の内部に配設したアルミニウム繊維をピンセットで引っ張り、アルミニウム繊維が取り除けるか否かを確認した。取り除かれたアルミニウム繊維の重量が、パイプ体の内部に投入したアルミニウム繊維の重量の50%以上である場合を「×」、取り除かれたアルミニウム繊維の重量が50%未満である場合を「〇」と評価した。評価結果を表1に示す。
アルミニウム繊維を配設していない空間部の部分でパイプ体を切断し、空間部のパイプ体の肉厚を、ノギスを用いて周方向に10箇所で測定し、その最大最小差を測定した。測定結果を表1に示す。
11 パイプ体
15 空間部
20 多孔質焼結体
Claims (11)
- パイプ体と、前記パイプ体の内部に配設された多孔質焼結体と、を備えており、
複数の前記多孔質焼結体が前記パイプ体の延在方向に間隔を開けて配設され、前記多孔質焼結体と、前記多孔質焼結体が配設されていない空間部とが、前記パイプ体の延在方向に交互に配設されており、
前記パイプ体と前記多孔質焼結体とが焼結結合されていることを特徴とする多孔質体含有パイプ。 - 前記パイプ体と前記多孔質焼結体との結合部には、焼結助剤が存在することを特徴とする請求項1に記載の多孔質体含有パイプ。
- 前記パイプ体および前記多孔質焼結体は、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の多孔質体含有パイプ。
- 前記パイプ体と前記多孔質焼結体との結合部には、焼結助剤となるマグネシウム又は亜鉛が存在することを特徴とする請求項3に記載の多孔質体含有パイプ。
- 前記多孔質焼結体は、アルミニウム繊維の焼結体であることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の多孔質体含有パイプ。
- 前記空間部の内周面に凹凸が形成されていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の多孔質体含有パイプ。
- 請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の多孔質体含有パイプを製造する多孔質体含有パイプの製造方法であって、
前記パイプ体の内部に、前記多孔質焼結体となる焼結原料および焼結助剤を充填するとともに、前記空間部となる領域に水溶性の塩と焼結助剤との混合物を充填する充填工程と、
焼結原料を焼結して前記多孔質焼結体を成形するとともに、前記多孔質焼結体と前記パイプ体とを焼結結合する焼結工程と、
前記焼結工程後に、前記パイプ体の内部に水を流通し、前記塩を前記パイプ体の外部に排出する洗浄工程と、
を備えていることを特徴とする多孔質体含有パイプの製造方法。 - 前記混合物における焼結助剤の含有量が0.5mass%以上であることを特徴とする請求項7に記載の多孔質体含有パイプの製造方法。
- 前記塩が塩化ナトリウムであることを特徴とする請求項7又は請求項8に記載の多孔質体含有パイプの製造方法。
- 前記パイプ体および前記多孔質焼結体は、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成されていることを特徴とする請求項7から請求項9のいずれか一項に記載の多孔質体含有パイプの製造方法。
- 前記焼結助剤がマグネシウム又は亜鉛であることを特徴とする請求項10に記載の多孔質体含有パイプの製造方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021037224A JP7655013B2 (ja) | 2021-03-09 | 2021-03-09 | 多孔質体含有パイプの製造方法 |
PCT/JP2022/000643 WO2022190611A1 (ja) | 2021-03-09 | 2022-01-12 | 多孔質体含有パイプ、および、多孔質体含有パイプの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021037224A JP7655013B2 (ja) | 2021-03-09 | 2021-03-09 | 多孔質体含有パイプの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022137642A true JP2022137642A (ja) | 2022-09-22 |
JP7655013B2 JP7655013B2 (ja) | 2025-04-02 |
Family
ID=83227242
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021037224A Active JP7655013B2 (ja) | 2021-03-09 | 2021-03-09 | 多孔質体含有パイプの製造方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7655013B2 (ja) |
WO (1) | WO2022190611A1 (ja) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS52170753U (ja) * | 1976-06-18 | 1977-12-24 | ||
US20120077992A1 (en) * | 2009-06-12 | 2012-03-29 | Hutter Cedric | Device for carrying out chemical reactions under homogenous and heterogenous conditions |
JP2017001043A (ja) * | 2015-06-05 | 2017-01-05 | 井上機工株式会社 | 管材の内面凹凸加工装置及び管材の内面凹凸加工方法 |
JP2018141604A (ja) * | 2017-02-28 | 2018-09-13 | 三菱マテリアル株式会社 | 収容空間内の冷却構造、ヒートパイプ、及び、ヒートパイプの製造方法 |
-
2021
- 2021-03-09 JP JP2021037224A patent/JP7655013B2/ja active Active
-
2022
- 2022-01-12 WO PCT/JP2022/000643 patent/WO2022190611A1/ja active Application Filing
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS52170753U (ja) * | 1976-06-18 | 1977-12-24 | ||
US20120077992A1 (en) * | 2009-06-12 | 2012-03-29 | Hutter Cedric | Device for carrying out chemical reactions under homogenous and heterogenous conditions |
JP2017001043A (ja) * | 2015-06-05 | 2017-01-05 | 井上機工株式会社 | 管材の内面凹凸加工装置及び管材の内面凹凸加工方法 |
JP2018141604A (ja) * | 2017-02-28 | 2018-09-13 | 三菱マテリアル株式会社 | 収容空間内の冷却構造、ヒートパイプ、及び、ヒートパイプの製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2022190611A1 (ja) | 2022-09-15 |
JP7655013B2 (ja) | 2025-04-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1493724B1 (en) | Porous material and method for production thereof | |
US7244685B2 (en) | Silicon carbide porous body, process for producing the same and honeycomb structure | |
WO2003044338A1 (en) | Honeycomb structural body and method of manufacturing the structural body | |
WO2003067043A1 (en) | Honeycomb structure | |
CN103362604B (zh) | 保持密封件及废气净化装置 | |
JP2003117320A (ja) | ハニカムフィルター | |
WO2006098191A1 (ja) | ハニカム構造体 | |
JP4890857B2 (ja) | ハニカム構造体 | |
JPWO2007111279A1 (ja) | 接合体、接合材組成物、ハニカムセグメント接合体、並びにそれを用いたハニカム構造体 | |
JPWO2005089901A1 (ja) | ハニカム構造体及びその製造方法 | |
WO2022190611A1 (ja) | 多孔質体含有パイプ、および、多孔質体含有パイプの製造方法 | |
JP6065058B2 (ja) | 銅多孔質体、及び、銅多孔質複合部材 | |
JP5946961B2 (ja) | 太陽熱発電用集熱体 | |
US20200101410A1 (en) | Honeycomb filter | |
JP6746386B2 (ja) | ハニカム構造体 | |
CN106000475B (zh) | 蜂窝结构体、以及蜂窝结构体的制造方法 | |
JP4402732B1 (ja) | ハニカム構造体 | |
JP2009006262A (ja) | セラミックハニカムフィルタ | |
US20240368042A1 (en) | Ceramic honeycomb structure and its production method | |
WO2003074624A1 (fr) | Materiau d'etancheite, procede permettant de realiser l'etancheite d'une strucure nid d'abeille et structure nid d'abeille sur laquelle l'etancheite a ete realisee | |
JP2004075522A (ja) | セラミックハニカム構造体 | |
JP2009155156A (ja) | 多孔質焼成体及びその製造方法 | |
JP2010105860A (ja) | 炭化珪素質多孔体及びその製造方法 | |
CN108025984A (zh) | 制备含多孔α碳化硅的本体的方法和由该方法制备的本体 | |
JP2013144640A (ja) | ハニカム構造体 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20231006 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20241210 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20250109 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20250218 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20250303 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7655013 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |