(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅を構成材とするパイプ内に熱媒体としての低級アルコールを封入して構成されるヒートパイプにおいて、
前記パイプは、前記低級アルコールと接触する内面に、ＳｎあるいはＳｎ合金のめっき膜、酸化Ｓｎ膜、酸化Ｃｕ膜および化成処理膜より選択される厚さが０．０５〜２μｍの薄膜を有することを特徴とするヒートパイプ。
【請求項２】
銅を構成材とするパイプ内に熱媒体としての低級アルコールを封入して構成されるヒートパイプにおいて、
前記低級アルコールは、２０〜２０００ｐｐｍのヒドロキソ化合物を含有することを特徴とするヒートパイプ。
【請求項３】
前記ヒドロキソ化合物は、ヒドロキシルアミンあるいはヒドロキノンより選択されることを特徴とする請求項２項記載のヒートパイプ。
【請求項４】
前記パイプは、前記低級アルコールと接触する内面に、ＳｎあるいはＳｎ合金のめっき膜、酸化Ｓｎ膜、酸化Ｃｕ膜および化成処理膜より選択される薄膜を有することを特徴とする請求項２項記載のヒートパイプ。
【請求項５】
前記薄膜は、０．０５〜１μｍの厚さを有するＳｎめっき膜より構成され、前記低級アルコールは、ヒドロキシルアミンを１０〜４００ｐｐｍ含有することを特徴とする請求項４項記載のヒートパイプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒートパイプに関し、特に、熱媒体の分解劣化を原因とする伝熱性能の低下を防いだヒートパイプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
真空にしたパイプ内に熱媒体を封入し、この熱媒体の蒸発によって熱を奪い、凝縮によって熱を放出するヒートパイプは、電子機器の中央演算装置等の冷却用をはじめとして、広い分野において活用されている。
【０００３】
通常、ヒートパイプの熱媒体としては、水が使用されているが、低温用ヒートパイプの場合には、低級アルコールが使用される。低級アルコールは、低温において凍結する心配がなく、さらに、熱媒体の他の一種であるフレオンにおけるような環境上の問題もないことから、低温用熱媒体としては最適なものといえる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、低級アルコールを使用した従来のヒートパイプによると、封入した低級アルコールが比較的短期間のうちに分解劣化し、これによるガスの生成によってパイプ内圧を上昇させ、伝熱性能を低下させるという問題を有している。
【０００５】
従って、本発明の目的は、低級アルコールの分解劣化を抑制することにより伝熱性能の低下を防いだヒートパイプを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するため、銅を構成材とするパイプ内に熱媒体としての低級アルコールを封入して構成されるヒートパイプにおいて、
前記パイプは、前記低級アルコールと接触する内面に、ＳｎあるいはＳｎ合金のめっき膜、酸化Ｓｎ膜、酸化Ｃｕ膜あるいは化成処理膜より選択される厚さが０．０５〜２μｍの薄膜を有することを特徴とするヒートパイプを提供するものである。
【０００７】
また、本発明は、上記の目的を達成するため、銅を構成材とするパイプ内に熱媒体としての低級アルコールを封入して構成されるヒートパイプにおいて、
前記低級アルコールは、２０〜２０００ｐｐｍのヒドロキソ化合物を含有することを特徴とするヒートパイプを提供するものである。
【０００８】
本発明において、上記した薄膜の厚さを０．０５〜２μｍに限定する理由は、０．０５μｍを下廻ると、低級アルコールに対する所定の分解劣化防止効果が得られず、一方、２μｍを超えると、薄膜形成による効果が飽和し、コスト的に不利益をもたらすことによる。
【０００９】
なお、薄膜を構成するＳｎあるいはＳｎ合金のめっき膜、酸化Ｓｎ膜、酸化Ｃｕ膜および化成処理膜は、いずれも、パイプを加工するときの変形に対応できる優れた形状追随性を有しており、この点が、これらの膜を選択するひとつの理由である。
【００１０】
ヒドロキソ化合物としては、ヒドロキシルアミンあるいはヒドロキノンの使用が好ましく、その低級アルコールに対する添加量は、下限においては、これらの化合物による所定の添加効果を得るため、そして、上限においては、パイプの内面あるいは内面に形成された上記薄膜に対するこれらの化合物による損傷作用を最小のものとするために、前述した２０〜２０００ｐｐｍの範囲内に設定される。
【００１１】
なお、本発明の主旨は、低級アルコール中に溶存する酸素あるいは酸化物による低級アルコールに対する分解劣化作用、あるいはこの作用を促進する銅の触媒作用を抑制することにあり、アルコール中へのヒドロキソ化合物の添加は、その還元作用に基づいて前者の作用を抑制する効果的対処策であり、一方、パイプ内面への薄膜の形成は、後者の作用に対する有効な対処策となる。
【００１２】
これらの策は、それぞれ単独あるいは併用のいずれの形で適用してもよいが、併用する場合の好ましい形態としては、特に、低級アルコールへの１０〜４００ｐｐｍのヒドロキシルアミンの添加、およびパイプ内面への厚さ０．０５〜１μｍのＳｎめっき膜の形成を推奨することができる。
【００１３】
この組み合せにおけるヒドロキシルアミンの添加上限値とＳｎめっき膜厚の上限値は、これらを単独に適用するときよりそれぞれ低い水準にあり、従って、数値増により上昇するこれら２要素による最大効果を得るための上限値がこのように低減することによって、ヒドロキシルアミンによる前述した損傷作用、および肉厚のＳｎめっき膜形成によるコスト的不利益性を最小のものに抑制することが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明によるヒートパイプの実施の形態を説明する。
表１および表２は、本発明の実施例および比較例の内容と、その実施結果をまとめたものである。
【００１５】
【表１】
0003952146.tif 000002
【００１６】
【表２】
0003952146.tif 000003
【００１７】
なお、各例におけるヒートパイプは、銅パイプ素材を内径１４ｍｍ、肉厚１ｍｍおよび長さ１０００ｍｍに加工し、この中に、見掛容量２２ｍｌのグラスウールウイックを収納するとともに、真空下に１５．５ｍｌのメチルアルコールを封入することによって構成した。
【００１８】
また、Ｓｎめっきをはじめとする各種のめっき膜は、銅パイプ内に市販の無電解めっき液〔表面技術協会編：表面技術便覧、Ｐ．３２２〜４００（１９９８）参照〕を封入し、めっき膜を所定の厚さまで成長させることによって形成した。
【００１９】
酸化Ｓｎ膜と酸化Ｃｕ膜は、長尺銅パイプのコイル内に９５℃×２気圧の空気飽和純水を５〜９０分間循環させることによって形成し、さらに、化成処理膜は、銅パイプの長尺コイル内に各５％濃度のＮａＯＨと亜塩素酸カリを含む８０℃の溶液を２〜３０分間循環させることによって形成した。
【００２０】
表１によれば、銅パイプ内面にＳｎあるいはＳｎ合金めっき膜を形成した実施例１〜５が、３ケ月連続試験後の伝熱性能において、高水準の結果を示しているのに比べ、銅材をメチルアルコール中に露出させた比較例１の場合には、著しい伝熱性能の低下を示している。なお、試験終了後に比較例１のヒートパイプを対象に内部チェックを行ったところ、明白な気体圧力増とメチルアルコールの変色とが確認された。
【００２１】
表１において、Ｓｎめっき膜を形成した比較例２が、３ケ月試験後において著しい伝熱性能の低下を示しているのは、Ｓｎめっき膜が厚さ不足のためであり、一方、比較例３が、優れた伝熱性能維持特性を示しているにも拘わらず、本発明がこれを除外する理由は、膜形成による効果の飽和と、厚さ過剰による不経済性とによる。
【００２２】
銅パイプ内面にＮｉ系めっき膜を形成した比較例４および５によると、形成しためっき膜が、いずれも、ヒートパイプの加工変形によって剥離を発生させている。これは、Ｎｉ系めっき膜が硬質のため、変形に対する追随性の点で本発明に適さないことを示しているものであり、本発明において、ＳｎあるいはＳｎ合金をめっき膜の構成材として特に選択する理由が、ここに示されている。
【００２３】
比較例６および７が優れた伝熱性能の維持能力を示しているにも拘わらず、本発明がこれらを除外する理由は、形成膜の材質が高価に過ぎるため、コスト的負担が大きく、取引上において実現性が薄いことによる。
【００２４】
同じ酸化Ｓｎ膜を形成した実施例６〜８と比較例８の対比において、前者が優れた伝熱性能維持能力を有しているのに比べ、後者が伝熱性能の低下を示しているのは、後者の酸化Ｓｎ膜の厚さが不足しているためであり、また、内面に酸化Ｃｕ膜を形成した実施例９および１０と比較例９が同様の関係にあるのも、同じ理由による。
【００２５】
なお、酸化膜形成による効果を考察するとき、同じＳｎ系膜を形成した実施例３、４と実施例６、７の対比において、形成した膜の厚さが同じであるにも拘わらず、酸化膜を形成した後者が優れた特性を示していることは、注目すべきである。酸化膜の優位性が現れているといえる。
【００２６】
酸化Ｃｕ膜を形成した比較例１０が伝熱性能維持特性に優れている半面、加工変形により剥離を発生させているのは、膜の厚さが過剰なことによる。３μｍの厚さは、膜形成による効果が既に飽和した段階にあるとともに、変形に対する追随性を失わせている。
【００２７】
実施例１１および１２には、化成処理膜の形成による効果が明瞭に示されている。但し、この場合にも形成する厚さが重要であり、所定の水準を下廻るときには、比較例１１のように伝熱性能が低下し、逆に、過剰な厚さとする場合には、比較例１２のように加工変形による剥離を招くようになる。
【００２８】
表２は、熱媒体としてのメチルアルコール中に還元作用のあるヒドロキシルアミンを溶解させた例である。同化合物の適量を添加した実施例１３〜１５が優れた伝熱性能の維持特性を示しているのに比べ、同化合物の添加なしおよび添加量不足の比較例１３および１４の場合には、いずれも、著しい伝熱性能の低下を示し、さらに、過剰に添加した比較例１５の場合には、銅パイプ内面が損傷を受けていることが示されている。
【００２９】
また、銅パイプの内面にＳｎめっき膜を形成するとともに、メチルアルコールにヒドロキシルアミンを添加した実施例１６および１７の場合にも、顕著な効果が現れており、表２には、ヒドロキシルアミン等のヒドロキソ化合物の適量添加による効果が明瞭に示されている。
【００３０】
なお、以上の実施例においては、低級アルコールとしてメチルアルコールを使用した例についてのみ述べたが、エチルアルコール等の他の低級アルコールを使用する場合にも、同様の効果が得られることはいうまでもない。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によるヒートパイプによれば、銅パイプの内面にＳｎあるいはＳｎ合金のめっき膜、酸化Ｓｎ膜、酸化Ｃｕ膜および化成処理膜より選択される０．０５〜２μｍ厚さの薄膜を形成した構成、あるいは熱媒体中に２０〜２０００ｐｐｍのヒドロキソ化合物を添加した構成としているため、熱媒体として封入される低級アルコールの分解劣化を効果的に抑制することができ、従って、伝熱性能の低下を防いだ実用性の高いヒートパイプを提供することができる。