(57)【要約】      （修正有）【課題】伝熱部材の伝熱面にリエントラントキャビティ形状の微細構造面を高精度でかつ簡便に形成する。【解決手段】伝熱部材９の伝熱面２に電子ビームを照射することによって所定ピッチの凹凸部３を形成し、次に前記凹凸部３の凸部３ａの先端を屈曲させることで屈曲部６を形成することによりリエントラントキャビティ１を有する伝熱面２を形成する。【選択図】図１
2013202655.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝熱部材の伝熱面に電子ビームを照射することによって所定ピッチの凹凸部を形成し、次に前記凹凸部の凸部の先端を屈曲させることで屈曲部を形成することによりリエントラントキャビティを有する伝熱面を形成することを特徴とする伝熱部材の製造方法。
【請求項２】
伝熱部材の伝熱面に電子ビームを照射することによって所定ピッチの凹凸部を形成し、次に前記凹凸部の凸部を押圧することで平坦部を形成することによりリエントラントキャビティを有する伝熱面を形成することを特徴とする伝熱部材の製造方法。
【請求項３】
伝熱部材を所定角度傾けた状態で前記伝熱部材の伝熱面の垂直上方から電子ビームを照射することで所定ピッチの凹部を形成することによりリエントラントキャビティを有する伝熱面を形成することを特徴とする伝熱部材の製造方法。
【請求項４】
前記電子ビームによって形成された凹部の深さを４０μｍ以上とすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の伝熱部材の製造方法。
【請求項５】
前記伝熱部材を３０度以上傾けることを特徴とする請求項３記載の伝熱部材の製造方法。
【請求項６】
伝熱部材の伝熱面に電子ビームを照射することによって所定ピッチの貫通孔を形成し、次に伝熱部材の伝熱面の反対側に薄板を固着することによりリエントラントキャビティを有する伝熱面を形成することを特徴とする伝熱部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電力用機器や熱交換器等に用いられる伝熱部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力用機器や熱交換器等に用いられている従来の伝熱部材は放熱面積を増加させて冷却効率を向上させるために、伝熱部材の伝熱面に放熱用のフィンを設置したり（特許文献１）、内外面に凹凸形状等を形成している。これらの放熱手段により熱伝達効率を向上させ、単位伝熱面積当たりでより多くの熱量を除去することが可能となる。
【０００３】
熱伝達効率、特に沸騰熱伝達効率を向上させるためには伝熱面上に多数の沸騰気泡を発生させ、伝熱面が乾かないように発生した気泡を速やかに離脱させる必要がある。すなわち沸騰気泡を安定して生成しかつ速やかに離脱させる伝熱面が必要となる。
【０００４】
この沸騰熱伝達効率の向上には多くの因子が影響するが、その主要パラメータとして伝熱面上の表面性状がある。沸騰熱伝達効率を向上させるためには、伝熱面に微細なピットやキャビティ等の凹部が形成されていることが望ましく、これらの凹部を起点として気泡発生核が形成されることによって気泡の発生が活発化され熱伝達が向上する。したがって、沸騰熱伝達効率の向上のために、伝熱面上に微小なピットやキャビティを人工的に付与すること提案されている。このような微細構造面は伝熱面の表面に金属粒子や繊維を層状に焼結、溶射又はめっき処理等を行うことにより得られる多孔質層から形成するか（特許文献２）、機械加工又は電子ビーム照射（特許文献３）によって形成される。
【０００５】
また、この微小なピットやキャビティを形成した伝熱面の例として、伝熱部材９の伝熱面２に図７に示すようなリエントラントキャビティ１を高密度で有する微細構造面を形成した伝熱部材が知られている。リエントラントキャビティ１からなる微細構造面は凹部で気泡を活発かつ安定的に発生させることができるため、平滑管と比較して沸騰熱伝達効率が大幅に向上する。  
このリエントラントキャビティを有する微細構造面は、多孔質層から構成するか又は機械加工や転造加工によって形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３４６５７９号公報
【特許文献２】特開２０００−５４１５９号公報
【特許文献３】特開２０１２−１３３９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、従来のリエントラントキャビティを有する微細構造面は多孔質層又は機械加工等によって形成されている。しかしながら、焼結や溶射等によって形成された多孔質層は、周囲の流体によって経年的な磨耗や剥離を生じるという問題がある。  
また、機械加工等を用いる場合は、伝熱部材の材質によっては微細加工が困難なものがあり、微細加工に要する時間、コストが増大するという課題があった。
【０００８】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、伝熱部材の伝熱面にリエントラントキャビティを有する微細構造面を高精度でかつ簡便に形成することができる伝熱部材の製造方法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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明に係る伝熱部材の製造方法は、伝熱部材の伝熱面に電子ビームを照射することによって所定ピッチの凹凸部を形成し、次に前記凹凸部の凸部の先端を屈曲させることで屈曲部を形成することによりリエントラントキャビティを有する伝熱面を形成することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る伝熱部材の製造方法は、伝熱部材の伝熱面に電子ビームを照射することによって所定ピッチの凹凸部を形成し、次に前記凹凸部の凸部を押圧することで平坦部を形成することによりリエントラントキャビティを有する伝熱面を形成することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る伝熱部材の製造方法は、伝熱部材を所定角度傾けた状態で前記伝熱部材の伝熱面の垂直上方から電子ビームを照射することで所定ピッチの凹部を形成することによりリエントラントキャビティを有する伝熱面を形成することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る伝熱部材の製造方法は、伝熱部材の一方の面に電子ビームを照射することによって所定ピッチの貫通孔を形成し、次に当該面に薄板を固着することによりリエントラントキャビティを有する伝熱面を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば伝熱部材の伝熱面にリエントラントキャビティを有する微細構造面を高精度でかつ簡便に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（ａ）は第１の実施形態に係る伝熱部材の製造方法の第１ステップを示す概略断面図、（ｂ）は第２ステップを示す概略断面図。
【図２】第２の実施形態に係る伝熱部材の製造方法を示す概略断面図。
【図３】第３の実施形態に係る伝熱部材の製造方法を示す概略断面図。
【図４】第４の実施形態に係る伝熱部材の製造方法を示す概略断面図。
【図５】（ａ）は第５の実施形態に係る伝熱部材の製造方法の第１ステップを示す概略断面図、（ｂ）は第２ステップを示す概略断面図。
【図６】一般的なリエトラントキャビティの構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る伝熱部材の製造方法の実施形態を、図面を参照して説明する。  
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る伝熱部材の製造方法を図１（ａ）、（ｂ）により説明する。  
まず、図１（ａ）に示すように、伝熱部材９の伝熱面２に電子ビーム照射により所定ピッチの凹凸部３を形成する（第１ステップ）。
【００１６】
次に凹凸部３が形成された伝熱面２に対して、図１（ｂ）に示すように、ローラ５等を用いた機械加工等により凸部３ａの先端を屈曲させて屈曲部６を形成し、これによりリエントラントキャビティ１を形成する（第２ステップ）。
【００１７】
本実施形態では凹凸部３が形成された伝熱面２を、ローラのような機械加工用の転動部材５を回転移動させることによって凸部３ａの先端を屈曲させ開口部４を有するリエントラントキャビティ１を形成している。
【００１８】
転動部材５を回転移動させる際、転動部材５と伝熱面２との間の距離、回転移動速度等は、凹凸部３のピッチ、凹部３ｂの深さ、伝熱部材の材質等によって所定の開口部４を有するリエントラントキャビティ１が形成されるように適切に設定される。  
なお、リエントラントキャビティ１は、その内部に開口部４の断面積よりも大きい断面積の部分があればよい。
【００１９】
本実施形態によれば、電子ビームを用いて伝熱部材の表面に微細な凹凸部を形成し、次に機械加工等により凸部の先端を屈曲させるという簡便な製造方法によって、伝熱部材の伝熱面に所定ピッチのリエントラントキャビティを高精度でかつ効率的に形成することができる。これにより、伝熱部材の熱伝達特性を大幅に向上させることができる。
【００２０】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る伝熱部材の製造方法を図２により説明する。  
まず、第１の実施形態と同様に伝熱面２に電子ビームを照射することによって、微細な所定ピッチの凹凸部３（図１（ａ））を形成させる（第１ステップ）。
【００２１】
次に、凹凸部３の凸部３ａの先端部分に所定のプレス荷重等を加えて（図示せず）、図２に示すように、各先端部３ａに平坦部７を形成する（第２ステップ）。  
これにより開口部４を有するリエントラントキャビティ１ａが形成される。
【００２２】
なお、上記第１及び第２の実施形態において、凸部３ａの屈曲加工や押圧加工によってリエントラントキャビティ１を形成する際は、凹凸部３の深さをある程度大きくしないと、気泡確保が可能なリエントラントな凹部を形成することができない。実験等により確認したところ、気泡を活発かつ安定的に発生させることができるリエントラントキャビティ１を得るためには凹凸部３の凹部３ｂの深さを４０μｍ以上とすればよいことが確認された。
【００２３】
以上説明したように、本実施形態によれば、電子ビームを用いて伝熱部材の表面に微細な凹凸部３を形成し、次に機械加工等により凸部３ａの先端を平坦化させるという簡便な製造方法によって、伝熱部材の伝熱面に所定ピッチのリエントラントキャビティ１を高精度でかつ効率的に形成することができる。これにより、伝熱部材の熱伝達特性を大幅に向上させることができる。  
また、凹部３ｂの深さを４０μｍ以上とすることにより、気泡を活発かつ安定的に発生させることができるリエントラントキャビティ１を得ることができる。
【００２４】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係る伝熱部材の製造方法を図３により説明する。  
まず、上記実施形態と同様に伝熱面２に電子ビームを照射することによって、微細な所定ピッチの凹凸部３（図１（ａ））を形成させる（第１ステップ）。
【００２５】
次に、凹凸部３の表面に、図３に示すように、メッシュ状の網板８を接着等で固着する（第２ステップ）。  
この網板８として、網板８のピッチが凹凸部３のピッチと同等であり、網板８の空隙の幅が凸部３ａのピッチよりも小さいものが用いられる。その際、凹凸部３は制御された電子ビーム加工によって規則的に配列しているため、精密位置合わせにより網板８を凸部３ａに合致するように配置することができる。
【００２６】
これにより、網板８の網部分と各凸部３ａとの間にリエントラントキャビティ１ｂが形成される。  
また、伝熱部材が円筒である場合は、円筒状の伝熱面２に電子ビームを照射し凹凸部３を形成した後、メッシュ状の網板８を凹凸部３に巻いて接着等により固着することにより、リエントラントキャビティ１ｂを形成する（図示せず）。
【００２７】
また、平板から円筒状の伝熱部材を製造する場合は、平板に電子ビームを照射して凹凸部３を形成し、平板状態の凹凸部３に網板８を接着等で固着した後、曲げ加工等によって円筒状に加工する（図示せず）。
【００２８】
本実施形態によれば、電子ビームを用いて伝熱部材９の表面に微細な凹凸部３を形成し、次に網板８を凸部３ａに固着させるという簡便な製造方法によって、伝熱部材９の伝熱面２に所定ピッチのリエントラントキャビティ１ｂを高精度でかつ効率的に形成することができる。
【００２９】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態に係る伝熱部材の製造方法を図４により説明する。  
本実施形態では、伝熱部材９を所定角度傾かせ、伝熱面２の垂直上方から電子ビーム１０を照射する。
【００３０】
これにより図４に示すような伝熱面に２に凹凸部３が形成される。この凹凸部３が形成された伝熱面２は、その使用状態において凹部３ｂはリエントラントキャビティ１ｃとして機能する。
【００３１】
このリエントラントキャビティ１ｃの形状は電子ビーム１０の照射時における伝熱部材９の傾き角度によって異なる。この角度を調整することで、所望の形状を有するリエントラントキャビティ１ｃを得ることができる。
【００３２】
なお、気泡核が発生しやすいリエントラントキャビティ１ｃの形状は表面側が小さく内部側が広い形状となることが望ましいことから、電子ビーム１０の照射時における伝熱部材９の傾き角度を少なくとも３０度以上とすることが望ましい。
【００３３】
本実施形態によれば、伝熱部材９を傾かせて電子ビーム１０を照射させるという簡便な製造方法によって、伝熱部材９の伝熱面２に所定ピッチのリエントラントキャビティ１ｃを高精度でかつ効率的に形成することができる。
【００３４】
（第５の実施形態）
本発明の第５の実施形態に係る伝熱部材の製造方法を図５（ａ）、（ｂ）により説明する。  
電子ビーム１０を伝熱部材９に照射すると、一般的に図５（ａ）に示すように逆円錐形状に近い貫通孔１１が形成される。
【００３５】
本実施形態では、まず、図５（ａ）に示すように、伝熱部材９の板厚を貫通するように伝熱部材９の一方の面に電子ビーム１０を照射し、所定ピッチの貫通孔１１を形成する（第１ステップ）。
【００３６】
次に、図５（ｂ）に示すように当該面に薄板１２を接着等で固着する（第２ステップ）。これにより、貫通孔１１をリエントラントキャビティ１ｄとして用いることができる。
また、伝熱部材９が円筒状の場合は、平板で上記ステップを実施した後、曲げ加工により円筒状の伝熱部材９を形成する。
【００３７】
本実施形態によれば、伝熱面２に電子ビーム１０を照射させて貫通させた後その裏面に薄板１２を固着するという簡便な製造方法によって、伝熱部材９の伝熱面２に所定ピッチのリエントラントキャビティ１ｄを高精度でかつ効率的に形成することができる。  
なお、上記実施形態では凹凸部等の形成手段として電子ビームを用いた例を説明したが、これ限定されずレーザ光等の他の照射手段を用いてもよい。
【００３８】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、組み合わせ、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３９】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ…リエントラントキャビティ、２…伝熱面、３…凹凸部、３ａ…凸部、３ｂ…凹部、４…開口部、５…転動部材、６…屈曲部、７…平坦部、８…網板、９…伝熱部材、１０…電子ビーム、１１…貫通孔、１２…薄板。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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