(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に多孔質金属体層を備えたヒートパイプを製造する製造方法であって、一定方向に移動する移動フィルム上に、緻密層形成用スラリーを供給し、その後この緻密層形成用スラリーの上面に多孔層形成用スラリーを供給し、これら緻密層形成用スラリーと多孔層形成用スラリーを加熱して、少なくとも前記緻密層形成用スラリーと多孔層形成用スラリーの何れか一方を発泡させ、その後これらを更に加熱して緻密層と多孔層から成る多孔質金属板を製造し、この多孔質金属板を多孔層が内側となるよう筒状に成形してパイプ本体内に挿入貼着することを特徴とするヒートパイプの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱伝達路として広く使用されているヒートパイプの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のヒートパイプの構造は、例えば、銅やタングステン製の密封状態のパイプ本体内にウイックと称される網状物や多孔性物質が装着され、脱気状態のパイプ本体内に、例えば、水やナトリウム等の作動流体を封入したものがある。
【０００３】
このウイックは、パイプ本体内の内面に毛細管現象を起こすために設けられたもので、前記作動流体は、気相と液相に変化しやすい媒体であり、ウイックの部分では液化し、パイプ本体の中空部では蒸発／気化した状態で存在している。ヒートパイプは、この作動流体が内在するウイックの内部の毛細管現象による圧力上昇、すなわち毛細管現象によって作動流体を循環させ内部の熱サイクルを維持するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来のヒートパイプには、多孔質金属体層とパイプ本体との間の伝熱性が良くなく熱交換効率が悪いと云う問題と、ヒートパイプを曲げた際に多孔質金属体層がパイプ本体から剥離してしまい、密着性が悪いと云う２つの問題が存在した。
即ち、従来この種のヒートパイプは、次のように製造されていた。
まず、ヒートパイプのウイックとして使用される多孔質金属体層１は、図４に示すように、多孔層形成用スラリーをフィルム２上に供給し、所定温度以上に保持して乾燥させる。すると、スラリー中の非水溶性炭化水素系有機溶剤が気化し、ガスとして蒸発する。この後、更に高温状態で脱脂を行うと、微細な気泡が多数発生して多孔質金属体層１が形成される。
【０００５】
そして、このようにして作られた多孔質金属体層１は、フィルム２と接触していた裏面側３は平坦であるが、表面側４は平坦性が悪く、密着性が良くない。そこで、パイプ本体との密着性を確保する為に、裏面側３がパイプ本体の内面と接触するように配置してヒートパイプを製造していた。
しかしながら、この構成において、多孔質金属体層１は、所詮気孔部分５が全体的に数多存在するので、この気孔部分５が裏面に多数露出して密着性を確保するにも限界があり、よって上記２つの問題を生じていた。
【０００６】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、パイプ本体と多孔質金属体層との密着性を向上させて熱交換効率の向上を図ると共に、曲げ加工しても多孔質層が剥離することのないヒートパイプの製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、この発明は以下の手段を提供している。
請求項１に係る発明は、内部に多孔質金属体層を備えたヒートパイプを製造する製造方法であって、一定方向に移動する移動フィルム上に、緻密層形成用スラリーを供給し、その後この緻密層形成用スラリーの上面に多孔層形成用スラリーを供給し、これら緻密層形成用スラリーと多孔層形成用スラリーを加熱して、少なくとも前記緻密層形成用スラリーと多孔層形成用スラリーの何れか一方を発泡させ、その後これらを更に加熱して緻密層と多孔層から成る多孔質金属板を製造し、この多孔質金属板を多孔層が内側となるよう筒状に成形してパイプ本体内に挿入貼着することを特徴とするものである。
【００１２】
この発明に係るヒートパイプの製造方法においては、多孔質金属板が緻密層でパイプ本体と接着されると共に、内側に多孔層が形成され、パイプ本体と緻密層との密着をより強固にすると共に、多孔質金属体層とパイプ本体との間の高い熱交換効率を得ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、この発明の一実施の形態について説明する。図１は、この発明の第１実施形態に係るヒートパイプを示す断面図である。ここで、ヒートパイプ１０は、銅やアルミニウム等の耐熱材料で円筒状で、かつ、密閉状態とされた中空部１１ａを有するパイプ本体１１と、このパイプ本体１１の内周面に密着するように配置されたウイックとして作用する多孔質金属体層１２と、前記パイプ本体１１内に封入された水やナトリウム等の作動流体Ｌとを備えている。
【００１４】
また、多孔質金属体層１２は、パイプ本体１１に接する外側層（緻密層）１２ａと該外側層１２ａの内側に配置される多孔質からなる内側層（発泡金属層）１２ｂとから構成され、前記外側層１２ａは内側層１２ｂより緻密（気孔率が小さい）に形成されている。
【００１５】
【表１】
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【００１６】
表１に緻密層と発泡金属層の気孔率と孔径の範囲を示す。気孔率の範囲は、互いに重なる範囲を有する。緻密層では、気孔率が５〜５０％、孔径が０．１〜２０μｍである。 だだし、３００μｍ程度の大きさの孔が構造上、欠陥として生じることが多い。発泡金属層では、気孔率が７０〜９７％、孔径が２０〜６００μｍである。この孔は、焼結スケルトンが構成する孔である。
【００１７】
発泡金属層１２ｂは、図２に示すように、多数の気孔Ａを覆うスケルトン部１２ｃからなり、このスケルトン部１２ｃは内部に前記気孔Ａより小径の内部微細気孔ａを多数包含する有孔金属焼結体で形成されている。
なお、緻密層は、中実な金属層であってもよい。
【００１８】
次に、上記構成のヒートパイプの製造方法について図３に従って説明する。先ず、一定方向Ｒに移動する移動フィルム１３上に、緻密層形成用スラリー１４を供給する。緻密層形成用スラリー１４は、ドクターブレード２０によって一定の厚さに成型される。その後、この緻密層形成用スラリー１４の上面に多孔層形成用スラリー１５を供給する。多孔層形成用スラリー１５も同様にドクターブレード２１で一定の厚さに成型される。
【００１９】
これら緻密層形成用スラリー１４と多孔層形成用スラリー１５は、移動フィルム１３によって、発泡ゾーン１６に運ばれ、ここで温度３０℃〜８０℃、湿度６５％以上の雰囲気下で加熱されて多孔層形成用スラリー１５を発泡させる。その後、これらを更に乾燥炉１７で加熱して緻密層１２ａと多孔層１２ｂから成る多孔質金属成形体を得る。そして更に、得られた成形体を脱脂・焼結して多孔質金属板を得る。焼結温度は、９００〜１３５０℃程度で行われる。焼結処理によって、図２に示すように、気孔Ａを覆うスケルトン部１２ｃで構成された発泡金属層１２ｂが得られ、スケルトン部１２ｃには、その内部に前記気孔Ａより小径の内部微細気孔ａが多数包含されている有孔金属焼結体となる。
このようにして形成された、緻密層１２ａと発泡金属層１２ｂを有する多孔質金属板を多孔層である発泡金属層１２ｂが内側となるよう筒状に成形してパイプ本体１１内に挿入し、その後パイプ本体１１の内周に密着させる。
【００２０】
以上のように構成されたヒートパイプは、多孔質金属体層１２が緻密層１２ａと、発泡金属層１２ｂを包含すると共に、緻密層１２ａをパイプ本体１１の内周面に接着したので、パイプ本体１１と多孔質金属体層１２との密着性が向上する。また、密着性が向上することにより、パイプ本体１１と多孔質金属体層１２との間の熱交換効率が向上する。更に、ヒートパイプ１０を曲げて配置しても、多孔質金属体層が剥離する虞もない。
【００２１】
ここで使用される多孔層形成用スラリー１５の組成は、重量％で、
炭素数５〜８の非水溶性炭化水素系有機溶剤：０．０５〜１０％、
界面活性剤：０．０５〜５％、
水溶性樹脂結合剤：０．５〜２０％、
平均粒径：０．５〜５００μｍの金属粉：５〜８０％、
必要に応じて、多価アルコール、油脂、エーテル、およびエステルのうちの１種または２種以上からなる可塑剤：０．１〜１５％、
水：残り、
からなる配合組成を有する混合物である。
【００２２】
また、前記金属粉は、焼結後発泡金属焼結体を構成するものであるから、従来の有孔金属焼結体を含め金属多孔質体に適用されている金属材料で構成してよく、その平均粒径が０．５μｍ未満になると焼結体の高気孔率化が困難になる。一方、その平均粒径が５００μｍを越えると、混合原料中での分散性が低下し、均質な焼結体の製造が困難となる。したがって、その平均粒径を０．５〜５００μｍ、望ましくは５〜１００μｍと定めた。
更に、金属粉も割合を５〜８０％とするのは、その割合が５％未満では焼結体の強度が急激に低下し、８０％を越えると高気孔率化が困難になるからである。
【００２３】
可塑剤として添加される多価アルコール、油脂、エーテル、及びエステルには、スラリー成形体に可塑性を付与する作用があるので、必要に応じて添加されるが、その割合が０．１％未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方その割合が１５％を越えると多孔質成形体の強度が急激に低下する。そのため、その割合を０．１〜１５％、望ましくは２〜１０％とする。
また、上記多価アルコールとしてはエチレングリコール、ポリエチレングリコール、及びグリセリン、上記油脂としてイワシ油、菜種油、オリーブ油、上記エーテルとして、石油エーテル等が使用される。
【００２４】
以上の説明では、多孔層形成用スラリー１５のみを発泡させる例について説明したが、緻密層形成用スラリー１４と多孔層形成用スラリー１５の双方を発泡させても、緻密層形成用スラリー１４の発泡量を小さく設定しても、上述の実施の形態と同様の効果が得られる。
【００２５】
尚、本発明は以上の実施例に限ることなく本発明の技術思想に基づいて種々の設計変更が可能である。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明によれば、一定方向に移動する移動フィルム上に、緻密層形成用スラリーを供給し、その後この緻密層形成用スラリーの上面に多孔層形成用スラリーを供給し、これら緻密層形成用スラリーと多孔層形成用スラリーを加熱して、少なくとも前記緻密層形成用スラリーと多孔層形成用スラリーの何れか一方を発泡させ、その後これらを更に加熱して緻密層と多孔層から成る多孔質金属板を製造し、この多孔質金属板を多孔層が内側となるよう筒状に成形してパイプ本体内に挿入貼着するので、パイプ本体と多孔質金属板との密着性を向上したヒートパイプを製造することができる。したがって、パイプ本体と多孔質金属体層との密着性が向上すると、ヒートパイプ全体としての熱交換効率を向上すると共に曲げ加工しても多孔質金属体層とパイプ本体と剥離することのないヒートパイプを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の第１実施形態に係るヒートパイプを示す断面図である。
【図２】  図１における発泡金属の拡大断面図である。
【図３】  同ヒートパイプに使用する多孔質金属体層の製造方法の一例を示す説明図である。
【図４】  従来のヒートパイプに使用される多孔質金属体層の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
Ｌ      作動流体
１０      ヒートパイプ
１１      パイプ本体
１２      多孔質金属体層
１２ａ    外側層（緻密層）
１２ｂ    内側層（発泡金属層）
１３      移動フィルム
１４      緻密層形成用スラリー
１５      多孔層形成用スラリー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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