(57)【要約】【課題】熱伝達効率に優れた伝熱板を提供する。【解決手段】伝熱板１０は、表面に凹溝１ｇを有する伝熱板本体１と、凹溝１ｇ内に配置され、管の長手方向に対して直交する方向に延びる外周溝４を少なくとも一つ外周面に有する熱媒体用管３と、熱媒体用管３が配置された凹溝１ｇの開口を閉塞し、伝熱板本体１との突き合わせ部を摩擦撹拌接合することによって伝熱板本体１に接合される蓋２と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物との熱交換に供される伝熱板であって、
表面に凹溝を有する伝熱板本体と、
前記凹溝内に配置され、管の長手方向に対して直交する方向に延びる外周溝を少なくとも一つ外周面に有する熱媒体用管と、
前記熱媒体用管が配置された前記凹溝の開口を閉塞し、前記伝熱板本体との突き合わせ部を摩擦撹拌接合することによって前記伝熱板本体に接合される蓋と、
を備えたことを特徴とする伝熱板。
【請求項２】
請求項１に記載の伝熱板であって、
前記外周溝は前記熱媒体用管の全周にわたって形成される、
ことを特徴とする伝熱板。
【請求項３】
請求項１または２に記載の伝熱板であって、
前記熱媒体用管は、前記外周溝を前記管の長手方向に間隔をおいて複数有する、
ことを特徴とする伝熱板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物から熱を逃がす、又は、対象物に熱を移動するのに用いられる伝熱板に関する。
【背景技術】
【０００２】
伝熱板は、伝熱板本体と、伝熱板本体内部に挿通される熱媒体用管とで構成され、対象物（熱交換器、加熱対象、冷却対象等）に接触又は近接して設けられる。対象物から熱を逃がす場合は、対象物から伝熱板本体、熱媒体用管を介して熱媒体用管内を流れる媒体へと熱が伝達され、対象物外へと熱が逃がされる。対象物に熱を移動する場合は逆の流れとなる。
【０００３】
特許文献１に開示される伝熱板は、凹溝を有する金属製の伝熱板本体と、凹溝内に配置される熱媒体用管と、熱媒体用管を収容する凹溝の開口を閉塞し、摩擦撹拌接合により伝熱板本体に接合される蓋とを備える。熱媒体用管上面と蓋との間の隙間は、摩擦撹拌接合時に溶解した金属が流入し、充填される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２８４６０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来技術においては、寸法精度の関係で凹溝と熱媒体用管との間に隙間が存在し両者が密着していないため、熱媒体用管と伝熱板本体との間の熱伝達効率が低いという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、熱伝達効率に優れた伝熱板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】
【０００７】
本発明のある態様によれば、対象物との熱交換に供される伝熱板であって、表面に凹溝を有する伝熱板本体と、前記凹溝内に配置され、管の長手方向に対して直交する方向に延びる外周溝を少なくとも一つ外周面に有する熱媒体用管と、前記熱媒体用管が配置された前記凹溝の開口を閉塞し、前記伝熱板本体との突き合わせ部を摩擦撹拌接合することによって前記伝熱板本体に接合される蓋と、を備えた伝熱板が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
上記態様によれば、伝熱板本体と熱媒体用管との間の空隙がなくなる、又は、少なくなり、伝熱板本体と熱媒体用管との間の熱伝達効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る伝熱板の全体斜視図である。
【図２】蓋を摩擦撹拌接合する前の伝熱板の断面図である。
【図３】蓋を摩擦撹拌接合する前の伝熱板の平面図である。
【図４】蓋を摩擦撹拌接合した後の伝熱板の平面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ断面図である。
【図６】図４のＶＩ−ＶＩ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１１】
図１は本発明の実施形態に係る伝熱板１０の全体斜視図である。伝熱板１０は、伝熱板本体１と、蓋２と、熱媒体用管３とを備える。伝熱板１０は、仮想線で示す対象物２０（熱交換器、加熱対象、冷却対象等）に接触又は近接して配置され、対象物２０との間で熱交換を行う。
【００１２】
伝熱板本体１は表面に、伝熱板本体１の一端から他端まで延びるＵ字形の凹溝１ｇを有している。凹溝１ｇの底部には熱媒体用管３が配置され、凹溝１ｇの開口（両端を除く）は蓋２によって閉塞される。伝熱板本体１及び蓋２の材質はアルミニウム合金である。
【００１３】
伝熱板本体１及び蓋２は摩擦撹拌接合によって互いに接合される。図中Ｘは摩擦撹拌接合の跡である。伝熱板本体１、蓋２、及び、熱媒体用管３によって形成される伝熱板本体１内部の隙間には、摩擦撹拌接合時に溶解し、流入したアルミニウム合金が充填されている。
【００１４】
熱媒体用管３は、両端が閉塞したいわゆるヒートパイプである。熱媒体用管３の内部には液相又は気相の熱媒体が封入されている。熱媒体用管３の材質は銅であり、封入される熱媒体は、例えば、水、フロン、アンモニアである。
【００１５】
伝熱板１０は以上のように構成され、対象物２０から放熱させる場合は、対象物２０から伝熱板本体１、熱媒体用管３を経て熱媒体に熱が伝達され、対象物２０の有する熱が外部へと搬出される。逆に、対象物２０を加熱する場合は、外部から供給される熱が、熱媒体、熱媒体用管３、伝熱用本体１、対象物２０の順に熱が伝達される。
【００１６】
次に、上記伝熱板１０の製造方法について説明する。
【００１７】
図２、図３は摩擦撹拌接合を行う前の状態を示している。図２は伝熱板１０の断面図、図３は伝熱板１０の平面図である。
【００１８】
伝熱板本体１の凹溝１ｇ内には熱媒体用管３が配置され、凹溝１ｇの開口は蓋２によって閉塞される。凹溝１ｇの幅、及び、凹溝１ｇの底部内径は、熱媒体用管３の外径よりも僅かに大きく、これによって、伝熱板本体１（凹溝１ｇの底部壁面）と熱媒体用管３との間には微小隙間が形成される。また、熱媒体用管３の外周には、管の長手方向に間隔をおいて、かつ、管の長手方向に対して直交する方向に延びる外周溝４が複数形成されている。外周溝４は熱媒体用管３の全周にわたって形成される環状溝であり、また、複数の外周溝４の配置間隔は等間隔である。
【００１９】
なお、ここでは複数の外周溝４の配置間隔を等間隔としているが、配置間隔は等間隔である必要性はない。例えば、摩擦撹拌接合の開始位置又は終了位置の近傍領域において、さらには開始位置と終了位置との中間領域において、外周溝４の配置間隔を狭め又は広くしてもよい。
【００２０】
この状態で、伝熱板本体１と蓋２との突き合わせ部Ｃに回転ツール３０の回転部３１を接触させると、摩擦熱によって突き合わせ部Ｃのアルミニウム合金が溶解し、伝熱板本体１、蓋２、及び、熱媒体用管３によって形成される伝熱板本体１内部の隙間に溶解したアルミニウム合金が流入する。
【００２１】
通常、銅製の熱媒体用管３はアルミニウム合金が溶解する温度よりも耐熱温度が高いが、本実施形態のように、熱媒体用管３の内部には液相又は気相の熱媒体が封入され、両端が閉塞したヒートパイプの場合には、摩擦撹拌接合時に溶解したアルミニウム合金が熱媒体用管３の外周面に接触することでヒートパイプの内部圧力が上昇する。従って、ヒートパイプの内部圧力の上昇を抑制するために、摩擦撹拌接合は、熱媒体用管３を図示しない冷却手段により冷却しながら行われる。
【００２２】
図４を参照しながら摩擦撹拌接合時に溶解したアルミニウム合金の流れについて説明する。
【００２３】
溶解したアルミニウム合金は、まず、蓋２と熱媒体用管３上面との間の隙間Ｍ（図２参照）に流入する。
【００２４】
次いで、溶解したアルミニウム合金は、外周溝４に流入し、外周溝４に沿って凹溝１ｇの底部へと流入する（図４中左右方向の矢印）。
【００２５】
次いで、溶解したアルミニウム合金は、毛細管現象により外周溝４から凹溝１ｇの内周面と熱媒体用管３の外周面との間の微小隙間へと流入し、結果として、微小隙間全体にアルミニウム合金が行き渡る（図４中上下方向の矢印）。
【００２６】
図５は図４のＶ−Ｖ断面図、図６は図４のＶＩ−ＶＩ断面図である。図中色付きの領域は摩擦撹拌接合時に溶解した部分、及び、溶解したアルミニウム合金が流入した部分を示している。
【００２７】
上記製造方法によれば、外周溝４が形成されている部位（図５）、それ以外の部位（図６）ともに、蓋２と熱媒体用管３上面との間の隙間、及び、伝熱板本体１と熱媒体用管３との間の隙間に、アルミニウム合金が隙間なく充填される。
【００２８】
続いて、本実施形態の作用効果について説明する。
【００２９】
上記実施形態によれば、伝熱板本体１と熱媒体用管３との間にアルミニウム合金が充填されて、両者の間に空隙がなくなる、又は、空隙が少なくなり、両者の密着度が向上する、すなわち、熱的接触面積が増大するので、伝熱板本体１と熱媒体用管３との間の熱伝達効率が向上する。
【００３０】
また、外周溝４に充填されるアルミニウム合金によって熱媒体用管３を伝熱板本体１に確実に接合することができる。
【００３１】
また、外周溝４を熱媒体用管３の全周にわたって形成しているので、凹溝１ｇに熱媒体用管３を配置する時に熱媒体用管３が回転しても、蓋２と熱媒体用管３上面との間の隙間Ｍと外周溝４とが必ず連通し、上記作用効果が奏される。
【００３２】
また、外周溝４を、熱媒体用管３の長手方向に等間隔に複数配置したことにより、凹溝１ｇの底部の複数箇所にアルミニウム合金が導入されるので、凹溝１ｇの内周面と熱媒体用管３の外周面との間の微小隙間にアルミニウム合金がより均一に流入する。これにより、伝熱板本体１と熱媒体用管３との間の空隙をなくす、又は、空隙をより少なくすることができ、伝熱板本体１と熱媒体用管３との間の熱伝達効率をより一層向上させることができる。
【００３３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００３４】
例えば、熱媒体用管３の材質は、銅に限定されず、他の材料、例えば、銅合金、鉄、ステンレス、チタン等であってもよい。また、熱媒体用管３の断面形状は円形に限らず、他の形状、例えば、矩形であってもよい。この場合、凹溝１ｇの底部形状は熱媒体用管３の断面形状に合わせて変更する。
【００３５】
なお、熱媒体用管３の断面形状を円形以外にすれば、外周溝４を必ずしも熱媒体用管３の全周にわたって形成する必要はない。例えば、熱媒体用管３の断面形状を矩形にすれば、凹溝１ｇに熱媒体用管３を配置する時に熱媒体用管３が回転せず、決まった姿勢で配置することができるので、外周溝４は少なくとも熱媒体用管３の側面と下面に形成されていれば上記作用効果が奏される。
【００３６】
また、熱媒体用管３をヒートパイプとしたが、熱媒体用管３を、両端を開放した管とし、一端から他端に向けて熱媒体を流通させるようにしてもよい。
【００３７】
また、伝熱板本体１内に配置される熱媒体用管３の本数は、要求される熱交換効率によって選択され、２本以上の熱媒体用管３を伝熱板本体１内に配置してもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１    伝熱体本体
１ｇ  凹溝
２    蓋
３    熱媒体用管
４    外周溝
１０  伝熱板
２０  対象物
【図２】
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【図３】
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【図１】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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