JP2014044031A - Heat pipe - Google Patents

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功 西脇
Naotaka Kaneko
直貴 金子
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat pipe which is formed by enclosing a working medium in a sealed pipe container and has a structure where a metal layer forming an inner layer of a side wall of the container and containing copper is not easily peeled during processing.SOLUTION: A heat pipe 100 is formed by a sealed pipe and includes: a container 101 having a first end part and a second end part; and a working medium 102 held in the container 101. The working medium 102 evaporated at the first end part 101a is condensed in the second end part 101b thereby transferring heat from the first end part 101a to the second end part 101b. An inner layer 104 of the side wall 103 of the container is formed by a first metal containing copper, and an outer layer 105 is formed by a second metal containing aluminum. A layer 106 formed by an intermetallic compound is provided between the inner layer 104 and the outer layer 105.

Description

本発明は、作動媒体の潜熱として熱を輸送するヒートパイプに関する。   The present invention relates to a heat pipe that transports heat as latent heat of a working medium.

ヒートパイプは、空気などの非凝縮性ガスを排気して密閉したパイプ状のコンテナの内部に、作動媒体を封入したものである。通常は、コンテナの内面に、作動媒体の流路となるウィックが設けられている。   The heat pipe is obtained by enclosing a working medium in a pipe-like container sealed by exhausting non-condensable gas such as air. Usually, a wick serving as a flow path for the working medium is provided on the inner surface of the container.

ヒートパイプ用のコンテナは、例えばアルミニウムのような、熱伝導率の高い材料を用いて形成されている。また、ヒートパイプ用の作動媒体としては、例えば潜熱の大きな水が用いられている。このような構成により、ヒートパイプの熱輸送量が大きくなることが知られている。   The heat pipe container is formed using a material having high thermal conductivity such as aluminum. Moreover, as a working medium for heat pipes, for example, water having a large latent heat is used. It is known that the heat transport amount of the heat pipe is increased by such a configuration.

特許文献1には、図8に示すように、作動媒体202を封入したアルミニウム製の密閉されたコンテナ205と、その内壁面に銅微粒子を焼結または溶射してなる銅の被覆層204と、で構成されたヒートパイプ200が開示されている。ところが、このような構成のヒートパイプ200は、用途に合わせて形状を加工する際に、被覆層204が剥離する場合がある。この場合、剥離した部分において露出するコンテナ205の側壁が、作動媒体202に接することにより、コンテナ205、被覆層204に含まれる金属元素同士の間に電池が形成されるとともに、コンテナ205の側壁が腐食してヒートパイプ200が壊れる虞がある。   In Patent Document 1, as shown in FIG. 8, a sealed aluminum container 205 in which a working medium 202 is enclosed, a copper coating layer 204 formed by sintering or spraying copper fine particles on the inner wall surface thereof, The heat pipe 200 comprised by this is disclosed. However, when the shape of the heat pipe 200 having such a configuration is processed in accordance with the application, the coating layer 204 may be peeled off. In this case, when the side wall of the container 205 exposed in the peeled portion is in contact with the working medium 202, a battery is formed between the metal elements contained in the container 205 and the coating layer 204, and the side wall of the container 205 is The heat pipe 200 may be broken due to corrosion.

特開平11−304381号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-304381

本発明は以上のような点を考慮してなされたものであり、密閉されたパイプ状のコンテナ内に作動媒体を封入してなり、コンテナの側壁の内層を構成する、銅を含む金属層が、加工時に剥離し難い構造を備えたヒートパイプの提供を目的とする。   The present invention has been made in consideration of the above points, and a metal layer containing copper, which is formed by enclosing a working medium in a sealed pipe-shaped container and constituting the inner layer of the side wall of the container, is provided. An object of the present invention is to provide a heat pipe having a structure that is difficult to peel off during processing.

本発明の請求項1に係るヒートパイプは、密閉されたパイプからなり、第一端部と第二端部とを有するコンテナと、前記コンテナ内に保持された作動媒体と、を含み、前記第一端部で蒸発した作動媒体が前記第二端部で凝縮して、前記第一端部から前記第二端部への熱移動を行うヒートパイプであって、前記コンテナの側壁のうち、内層が銅を含む第一金属によって構成され、外層がアルミニウムを含む第二金属によって構成され、前記内層と前記外層との間に、金属間化合物によって構成される層を備えている、ことを特徴とする。   A heat pipe according to claim 1 of the present invention is a sealed pipe, and includes a container having a first end and a second end, and a working medium held in the container. The working medium evaporated at one end is condensed at the second end to transfer heat from the first end to the second end, and is an inner layer of the side wall of the container. Is constituted by a first metal containing copper, an outer layer is constituted by a second metal containing aluminum, and a layer constituted by an intermetallic compound is provided between the inner layer and the outer layer. To do.

請求項1に係るヒートパイプの構成においては、金属間化合物を介して、第一金属の層に含まれる銅と第二金属の層に含まれるアルミニウムとが強固に結合されている。そのため、ヒートパイプの形状を加工する場合に、銅を含む第一金属の層が、コンテナの側壁から剥離し難い構造となっている。したがって、請求項1に係るヒートパイプの構成によれば、第一金属の層の剥離にともなって、アルミニウムを含む第二金属の層が作動媒体に対して露出し、作動媒体中に溶け出して水素を発生することによって、ヒートパイプを壊してしまうのを防ぐことができる。   In the configuration of the heat pipe according to the first aspect, the copper contained in the first metal layer and the aluminum contained in the second metal layer are firmly bonded via the intermetallic compound. Therefore, when processing the shape of the heat pipe, the layer of the first metal containing copper is difficult to peel from the side wall of the container. Therefore, according to the configuration of the heat pipe according to claim 1, the second metal layer containing aluminum is exposed to the working medium as the first metal layer is peeled off, and is dissolved into the working medium. By generating hydrogen, it is possible to prevent the heat pipe from being broken.

本発明の請求項2に係るヒートパイプは、請求項1において、前記金属間化合物からなる層が、アルミニウムおよび銅を含んでいる、ことを特徴とする。   The heat pipe according to claim 2 of the present invention is characterized in that, in claim 1, the layer made of the intermetallic compound contains aluminum and copper.

請求項2の構成によれば、金属化合物と第一金属との界面、金属化合物と第二金属との界面における連続性が高い構造となり、金属間化合物を介した第一金属と第二金属との結合をより強くすることができる。   According to the structure of Claim 2, it becomes a structure where the continuity in the interface of a metal compound and a 1st metal and the interface of a metal compound and a 2nd metal is high, and the 1st metal and 2nd metal through an intermetallic compound Can be made stronger.

本発明の請求項3に係るヒートパイプは、請求項1または2において、前記側壁の内側に、銅を含む第三金属からなるウィックをさらに備えている、ことを特徴とする。   The heat pipe according to claim 3 of the present invention is characterized in that in claim 1 or 2, the heat pipe further includes a wick made of a third metal containing copper inside the side wall.

請求項3の構成によれば、コンテナ内における作動媒体の表面積は、ウィックに接する分だけ増加する。そのため、作動媒体の表面張力が増加し、表面張力に起因して発生する毛管作用により、作動媒体の加熱部への還流を促進させることができる。   According to the configuration of claim 3, the surface area of the working medium in the container is increased by the amount in contact with the wick. For this reason, the surface tension of the working medium increases, and the reflux of the working medium to the heating unit can be promoted by the capillary action generated due to the surface tension.

本発明に係るヒートパイプの構成においては、金属間化合物を介して、第一金属の層に含まれる銅と第二金属の層に含まれるアルミニウムとが強固に結合されている。そのため、ヒートパイプの形状を加工する場合に、銅を含む第一金属の層が、コンテナの側壁から剥離し難い構造となっている。したがって、請求項1に係るヒートパイプの構成によれば、第一金属の層の剥離にともなって、アルミニウムを含む第二金属の層が作動媒体に対して露出し、作動媒体中に溶け出して水素を発生することによって、ヒートパイプを壊してしまうのを防ぐことができる。   In the configuration of the heat pipe according to the present invention, copper contained in the first metal layer and aluminum contained in the second metal layer are firmly bonded via the intermetallic compound. Therefore, when processing the shape of the heat pipe, the layer of the first metal containing copper is difficult to peel from the side wall of the container. Therefore, according to the configuration of the heat pipe according to claim 1, the second metal layer containing aluminum is exposed to the working medium as the first metal layer is peeled off, and is dissolved into the working medium. By generating hydrogen, it is possible to prevent the heat pipe from being broken.

本発明のヒートパイプの構成を、模式的に示す図である。It is a figure which shows the structure of the heat pipe of this invention typically. 本発明のヒートパイプの構成を、模式的に示す図である。It is a figure which shows the structure of the heat pipe of this invention typically. 本発明のヒートパイプを製造するための工程フローである。It is a process flow for manufacturing the heat pipe of the present invention. 製造工程中のヒートパイプの構成を、模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the heat pipe in a manufacturing process. 製造工程中のヒートパイプの構成を、模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the heat pipe in a manufacturing process. 製造工程中のヒートパイプの構成を、模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the heat pipe in a manufacturing process. 本発明のヒートパイプの構成を、拡大して示す写真である。It is a photograph which expands and shows the composition of the heat pipe of the present invention. 従来のヒートパイプの構成を、模式的に示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional heat pipe typically.

以下、好適な実施形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。なお、以下に示す実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために、一例を挙げて説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、以下の説明に用いる図面は、本発明の特徴を分かりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。   Hereinafter, based on a preferred embodiment, the present invention will be described with reference to the drawings. The following embodiments are described by way of example in order to better understand the gist of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified. In addition, in the drawings used in the following description, in order to make the features of the present invention easier to understand, the main part may be enlarged for convenience, and the dimensional ratios of the respective components are the same as the actual ones. Not necessarily.

<第一実施形態>
[ヒートパイプの構成]
本発明の第一実施形態に係るヒートパイプ100の構成について、図1(a)〜(c)を用いて説明する。図1(a)は、ヒートパイプ100の概形を示す斜視図である。ヒートパイプ100は、密閉されたパイプからなり、第一端部101aと第二端部101bとを有するコンテナ(容器)101と、コンテナ101内に保持された作動媒体(図1(b)、(c)に図示)を含むものである。なお、本実施形態においては、以下、筒型のヒートパイプを例に挙げて説明するが、ヒートパイプは、作動媒体を封入することが可能な形状であればよく、例えば平面で囲まれた形状(平面型)のヒートパイプであってもよい。
<First embodiment>
[Configuration of heat pipe]
The structure of the heat pipe 100 which concerns on 1st embodiment of this invention is demonstrated using Fig.1 (a)-(c). FIG. 1A is a perspective view showing an outline of the heat pipe 100. The heat pipe 100 is a sealed pipe, and includes a container (container) 101 having a first end portion 101a and a second end portion 101b, and a working medium (FIG. 1B, ( c). In the present embodiment, a cylindrical heat pipe will be described below as an example. However, the heat pipe may have any shape that can enclose a working medium, for example, a shape surrounded by a plane. It may be a (planar) heat pipe.

図1(b)は、図1(a)のA−A線において、ヒートパイプ100を、その直径方向(短手方向)Sに垂直に切断した際の断面図である。また、図1(c)は、図1(a)のB−B線において、ヒートパイプ100を、その軸方向(長手方向)Lに垂直に切断した際の断面図である。ヒートパイプ100は、第一端部101aで蒸発させた作動媒体102を第二端部101bで凝縮させることにより、第一端部101aから第二端部101bへの熱移動を行う機能を有する。   FIG. 1B is a cross-sectional view of the heat pipe 100 cut along a diameter direction (short direction) S along the line AA in FIG. FIG. 1C is a cross-sectional view of the heat pipe 100 cut perpendicularly to the axial direction (longitudinal direction) L along the line BB in FIG. The heat pipe 100 has a function of performing heat transfer from the first end 101a to the second end 101b by condensing the working medium 102 evaporated at the first end 101a at the second end 101b.

図1(b)、(c)に示すように、ヒートパイプ100は、密閉されたコンテナ101内に作動媒体102を封入してなるヒートパイプである。コンテナ101の側壁103のうち、内層104は銅(Cu)を含む第一金属によって構成され、外層105はアルミニウム(Al)を含む第二金属によって構成されている。側壁を構成する外層105と内層104との間には、金属間化合物によって構成される層106が備えられている。   As shown in FIGS. 1B and 1C, the heat pipe 100 is a heat pipe in which a working medium 102 is sealed in a sealed container 101. Of the side wall 103 of the container 101, the inner layer 104 is made of a first metal containing copper (Cu), and the outer layer 105 is made of a second metal containing aluminum (Al). Between the outer layer 105 and the inner layer 104 constituting the side wall, a layer 106 made of an intermetallic compound is provided.

第一金属は、銅を99.9[%]以上の割合で含んでいる。また、第二金属は、アルミニウムを99[%]以上の割合で含んでいる。金属間化合物は、第一金属と第二金属とを金属結合させてなる化合物である。   The first metal contains copper at a ratio of 99.9 [%] or more. The second metal contains aluminum at a rate of 99 [%] or more. An intermetallic compound is a compound formed by metal bonding of a first metal and a second metal.

作動媒体(作動流体)102は、ヒートパイプの第一端部101aに加えられた熱を、第二端部101bに熱輸送するためのものである。作動媒体102としては、例えば、潜熱が大きく、環境に優しい純水を用いることができる。   The working medium (working fluid) 102 is for heat transporting the heat applied to the first end 101a of the heat pipe to the second end 101b. As the working medium 102, for example, pure water that has a large latent heat and is environmentally friendly can be used.

以上説明したように、第一実施形態に係るヒートパイプの構成においては、金属間化合物を介して、第一金属の層に含まれる銅と第二金属の層に含まれるアルミニウムとが強固に結合されている。そのため、ヒートパイプの形状を加工する場合に、銅を含む第一金属の層が、コンテナの側壁から剥離し難い構造となっている。したがって、第一実施形態に係るヒートパイプの構成によれば、第一金属の層の剥離にともなって、アルミニウムを含む第二金属の層が作動媒体に対して露出し、作動媒体中に溶け出して水素を発生することによって、ヒートパイプを壊してしまうのを防ぐことができる。   As described above, in the configuration of the heat pipe according to the first embodiment, the copper contained in the first metal layer and the aluminum contained in the second metal layer are firmly bonded via the intermetallic compound. Has been. Therefore, when processing the shape of the heat pipe, the layer of the first metal containing copper is difficult to peel from the side wall of the container. Therefore, according to the configuration of the heat pipe according to the first embodiment, as the first metal layer is peeled off, the second metal layer containing aluminum is exposed to the working medium and melts into the working medium. By generating hydrogen, it is possible to prevent the heat pipe from being broken.

<変形例1>
図1に示したヒートパイプ100の変形例1について、図2を用いて説明する。図2は、変形例1に係るヒートパイプ110の構成を、模式的に説明する断面図である。図2に示すように、ヒートパイプ110は、側壁113の内側に、銅を含む金属からなるウィック117を備えている。
<Modification 1>
Modification 1 of the heat pipe 100 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view schematically illustrating the configuration of the heat pipe 110 according to the first modification. As shown in FIG. 2, the heat pipe 110 includes a wick 117 made of a metal containing copper inside the side wall 113.

また、図1に示したヒートパイプ100と同様に、ヒートパイプ110は、密閉されたコンテナ111内に作動媒体112を封入してなるヒートパイプである。コンテナ111の側壁113のうち、内層114は銅(Cu)を含む第一金属によって構成され、外層115はアルミニウム(Al)を含む第二金属によって構成される。側壁の外層115と内層114との間には、金属間化合物によって構成される層116が備えられている。   Similarly to the heat pipe 100 shown in FIG. 1, the heat pipe 110 is a heat pipe in which a working medium 112 is sealed in a sealed container 111. Out of the side walls 113 of the container 111, the inner layer 114 is made of a first metal containing copper (Cu), and the outer layer 115 is made of a second metal containing aluminum (Al). Between the outer layer 115 and the inner layer 114 of the sidewall, a layer 116 made of an intermetallic compound is provided.

上述した変形例1の構成によれば、コンテナ111内における作動媒体112の表面積は、ウィック117に接する分だけ増加する。そのため、作動媒体112の表面張力が増加し、表面張力に起因して発生する毛管作用により、凝縮した作動媒体112の加熱部(第一端部101a)への還流を促進させることができる。   According to the configuration of Modification 1 described above, the surface area of the working medium 112 in the container 111 is increased by the amount in contact with the wick 117. Therefore, the surface tension of the working medium 112 increases, and the reflux of the condensed working medium 112 to the heating part (first end 101a) can be promoted by the capillary action generated due to the surface tension.

[ヒートパイプの製造方法]
図3は、図1に示したヒートパイプ100の製造方法に含まれる工程のフローを示している。ヒートパイプ100の製造方法について、図3の工程フローに沿って、詳細に説明する。
[Method of manufacturing heat pipe]
FIG. 3 shows a flow of steps included in the method of manufacturing the heat pipe 100 shown in FIG. The manufacturing method of the heat pipe 100 will be described in detail along the process flow of FIG.

まず、第一工程として、アルミニウムを含む第二金属によって構成される管(第二金属管)の一端から内部に、銅を含む第一金属によって構成される管(第一金属管)を差し込む。そして、図4に示すように、第一金属管104の外壁面104aと第二金属管105の内壁面105aとが重なった状態とする。第一金属としては、銅を99.9[%]以上の割合で含んでいるものを用いる。第二金属としては、アルミニウムを99[%]以上の割合で含んでいるものを用いる。第一金属管104については、例えば、外径6.70[mm]、内径6.60[mm]のものを用いる。第二金属管105については、例えば、外径10.00[mm]、内径6.70[mm]のものを用いる。   First, as a first step, a pipe (first metal pipe) made of a first metal containing copper is inserted into one end of a pipe made of a second metal containing aluminum (second metal pipe). Then, as shown in FIG. 4, the outer wall surface 104 a of the first metal tube 104 and the inner wall surface 105 a of the second metal tube 105 overlap each other. As the first metal, a metal containing 99.9 [%] or more of copper is used. As the second metal, a material containing aluminum in a ratio of 99 [%] or more is used. For the first metal tube 104, for example, one having an outer diameter of 6.70 [mm] and an inner diameter of 6.60 [mm] is used. For the second metal tube 105, for example, one having an outer diameter of 10.00 [mm] and an inner diameter of 6.70 [mm] is used.

次に、第二工程として、第一金属管の外壁面104aと第二金属管の内壁面105aとが重なった状態の被処理体108に対して引き抜き加工を行い、第一金属管104と第二金属管105とを圧着させる。ここでの引き抜き加工は、図5に示すように、ダイス11に設けられた貫通孔の一端12aから他端12bの方向Dに被処理体108を差し込み、他端12b側から被処理体108を引き抜いて行う。   Next, as a second step, the object 108 in a state where the outer wall surface 104a of the first metal tube and the inner wall surface 105a of the second metal tube overlap each other is drawn, and the first metal tube 104 and the first metal tube 104 The two-metal tube 105 is crimped. In this drawing process, as shown in FIG. 5, the workpiece 108 is inserted in the direction D from one end 12a to the other end 12b of the through-hole provided in the die 11, and the workpiece 108 is inserted from the other end 12b side. Pull it out.

貫通孔の一端12aにおける開口面は、少なくとも差し込む方向Dに垂直な被処理体108の断面よりも広く形成されている。貫通孔の他端12bにおける開口面は、少なくとも差し込む方向Dに垂直な被処理体108の断面よりも狭く形成されている。引抜きの方法としては、重なった状態の二つの管同士の圧着が可能であればよく、例えば玉引きや浮きプラグによる引抜き、心金引きによる方法がある。   The opening surface at one end 12a of the through hole is formed wider than at least the cross section of the object to be processed 108 in the insertion direction D. The opening surface of the other end 12b of the through hole is formed to be narrower than the cross section of the object to be processed 108 at least perpendicular to the insertion direction D. As a drawing method, it is only necessary to be able to crimp two tubes in an overlapped state. For example, there are a ball drawing method, a drawing method using a floating plug, and a mandrel drawing method.

次に、第三工程として、引抜き加工された状態の被処理体108に対して、加熱処理(焼鈍)を行う。具体的には、例えば第三工程中、被処理体108の支持台(支持手段)の温度を制御することにより、間接的に被処理体108を加熱する。第三工程において、加熱の時間は、30[分]以上90[分]以下とすることが望ましく、加熱の温度範囲は、300[℃]以上450[℃]以下とすることが望ましい。加熱の時間が30[分]に満たない場合、加熱の温度が300[℃]に満たない場合には、被処理体108が正常に焼鈍されない傾向にある。また、加熱の時間が90[分]を越える場合、加熱の温度が450[℃]を越える場合には、最終的に形成される金属間化合物層が厚くなり過ぎる傾向にある。   Next, as a third step, heat treatment (annealing) is performed on the object to be processed 108 that has been drawn. Specifically, for example, during the third step, the temperature of the support base (support means) of the target object 108 is controlled to indirectly heat the target object 108. In the third step, the heating time is desirably 30 [min] or more and 90 [min] or less, and the heating temperature range is desirably 300 [° C.] or more and 450 [° C.] or less. When the heating time is less than 30 [minutes], and when the heating temperature is less than 300 [° C.], the workpiece 108 tends not to be normally annealed. When the heating time exceeds 90 [minutes], and the heating temperature exceeds 450 [° C.], the finally formed intermetallic compound layer tends to be too thick.

以上説明した第一〜第三工程を経ることにより、図6に示すように、第一金属管104と第二金属管105とを圧着させるとともに、両者の界面近傍に、第一金属と第二金属とが金属結合してなる、金属化合物の層106を形成することができる。   Through the first to third steps described above, the first metal tube 104 and the second metal tube 105 are pressure-bonded as shown in FIG. A metal compound layer 106 formed by metal bonding to a metal can be formed.

図7は、実際に第一〜第三工程の処理を行ったサンプルにおける界面近傍を、光学顕微鏡を用いて拡大した写真である。第一金属の層104と第二金属の層105との間に、厚さ約2[μm]の金属間化合物の層106が形成されている。金属間化合物の層106の厚さは、第一金属の層104、第二金属の層105の厚さによらず、数[μm]のオーダーとなる。   FIG. 7 is an enlarged photograph of the vicinity of the interface in the sample that has actually been processed in the first to third steps, using an optical microscope. An intermetallic compound layer 106 having a thickness of about 2 [μm] is formed between the first metal layer 104 and the second metal layer 105. The thickness of the intermetallic compound layer 106 is on the order of several μm regardless of the thicknesses of the first metal layer 104 and the second metal layer 105.

金属化合物の層106を形成した後に、第一金属管104の内部に作動液を注入するとともに、第一金属管104および第二金属管105の両端を封止することによって、図1に示すヒートパイプ100を形成することができる。   After forming the metal compound layer 106, the working fluid is injected into the first metal tube 104, and both ends of the first metal tube 104 and the second metal tube 105 are sealed, whereby the heat shown in FIG. The pipe 100 can be formed.

作動液等の作動媒体の注入および金属管の両端の封止は、真空脱気法、加熱追出し法等を用いて行うことができる。真空脱気法は、一端を封止したパイプにスポイトやピペットを用いて作動媒体を注入し、パイプ内を減圧するとともに加熱し、パイプ内の作動媒体を沸騰させて脱気を行った後に、他端を封止する方法である。加熱追出し法は、一端を封止したパイプ内に、封入量よりも多量の作動媒体を注入し、パイプを加熱することにより、作動媒体を沸騰させて脱気した後に、他端を封止する方法である。金属管の両端の封止は、圧着や溶接を行うことによってなされる。なお、作動媒体の脱気は、封止後のパイプ内部の圧力を下げることを目的としている。   Injection of a working medium such as a working fluid and sealing of both ends of the metal tube can be performed using a vacuum degassing method, a heat purge method, or the like. In the vacuum degassing method, a working medium is injected into a pipe with one end sealed using a dropper or pipette, the inside of the pipe is depressurized and heated, and the working medium in the pipe is boiled to perform deaeration. This is a method of sealing the other end. In the heating and purging method, a working medium larger than the enclosed amount is injected into a pipe with one end sealed, and the pipe is heated to boil the working medium and deaerate, and then seal the other end. Is the method. Sealing at both ends of the metal tube is performed by pressure bonding or welding. The working medium is deaerated for the purpose of reducing the pressure inside the pipe after sealing.

外径6.70[mm]、内径6.60[mm]の第一金属管と、外径10.00[mm]、内径6.70[mm]の第二金属管と、に対して、上述した工程処理を行った場合(図4)、外径3.00[mm]、内径1.98[mm]程度の大きさのヒートパイプを形成することができる(図6)。なお、図4、6に示した、各構成要素の寸法は一例であり、適宜調整することができる。   For a first metal tube having an outer diameter of 6.70 [mm] and an inner diameter of 6.60 [mm] and a second metal tube having an outer diameter of 10.00 [mm] and an inner diameter of 6.70 [mm], When the process described above is performed (FIG. 4), a heat pipe having an outer diameter of about 3.00 [mm] and an inner diameter of about 1.98 [mm] can be formed (FIG. 6). In addition, the dimension of each component shown to FIG. 4, 6 is an example, and can be adjusted suitably.

なお、ヒートパイプは、上述したヒートパイプの製造方法以外に、例えば、第二金属管内に、第一金属管を構成する金属をめっきし、熱処理を行うことにより、製造することもできる。   In addition to the heat pipe manufacturing method described above, the heat pipe can also be manufactured by, for example, plating a metal constituting the first metal tube in the second metal tube and performing a heat treatment.

第一実施形態としては、筒型のヒートパイプを製造する場合を例として説明したが、平面型のヒートパイプは、上述した第三工程を経たヒートパイプに対してさらに、プレス加工を行うことによって製造することができる。   As a first embodiment, a case where a cylindrical heat pipe is manufactured has been described as an example, but a planar heat pipe is obtained by further pressing a heat pipe that has undergone the third step described above. Can be manufactured.

上述した第三工程後に、第四工程として、銅を含む金属からなる金網積層ウィックや金属繊維のウィック、カーボンファイバなどの種々のウィックを、ヒートパイプ内に取付けてもよい。   After the third step described above, as a fourth step, various wicks such as a metal mesh laminated wick made of a metal containing copper, a metal fiber wick, and a carbon fiber may be attached in the heat pipe.

金網積層ウィックの取付けは、例えば、所望のウィックをヒートパイプ内(第一金属管内)に挿入し、ウィックの一端を固定した上で、固定端側からベアリング用鋼球をさらに押し込むことにより、ウィックを第一金属管の内壁に押し付けて行うことができる。   The metal mesh laminated wick can be attached, for example, by inserting a desired wick into the heat pipe (in the first metal pipe), fixing one end of the wick, and further pushing the bearing steel ball from the fixed end side. Can be carried out by pressing against the inner wall of the first metal tube.

カーボンファイバや金属繊維のウィックの取付けは、ヒートパイプ内(第一金属管内)に繊維束を挿入し、さらにスプリングを挿入することにより、ウィックを第一金属管の内壁に押し付けて行うことができる。   The wick of the carbon fiber or metal fiber can be attached by inserting the fiber bundle into the heat pipe (in the first metal tube) and further inserting a spring to press the wick against the inner wall of the first metal tube. .

以下、第一実施形態に該当する実施例1、2を用いて、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明が適用可能な実施例は、実施例1、2に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically using Examples 1 and 2 corresponding to the first embodiment. However, examples to which the present invention can be applied are not limited to Examples 1 and 2. Absent.

[実施例1]
図1のヒートパイプ100に対して曲げ加工を行った場合における、第一金属からなる層(第一金属層)の厚さと、ヒートパイプの内部空間に対する、第二金属からなる層(第二金属層)の露出の有無との関係について、調べる実験を行った。曲げ加工は、ヒートパイプを、半径20[mm]、角度90[度]の扇形の弧が形成されるように変形させて行った。第一金属層と第二金属層との厚さの総和は、500[μm]となるように調整した。実験用の試料としては、第一金属層の厚さを5、10、20[μm]とした試料1、2、3を用いた。
[Example 1]
When the bending process is performed on the heat pipe 100 in FIG. 1, the layer made of the second metal (the second metal) with respect to the thickness of the first metal layer (the first metal layer) and the internal space of the heat pipe. An experiment was conducted to investigate the relationship between the exposure of the layer) and the presence or absence of exposure. The bending process was performed by deforming the heat pipe so as to form a fan-shaped arc having a radius of 20 [mm] and an angle of 90 [degrees]. The total thickness of the first metal layer and the second metal layer was adjusted to 500 [μm]. Samples 1, 2, and 3 in which the thickness of the first metal layer was 5, 10, and 20 [μm] were used as experimental samples.

表1は、試料1、2、3に関する実験結果についてまとめたものである。第二金属層の露出有無については、曲げ加工された部分を、走査型顕微鏡を用いて観察し、露出が確認されなかった場合を○印、露出が確認された場合を×印として示している。表1に示されるように、曲げ加工による第二金属層の露出を防ぐために必要とされる第一金属層の厚さは、少なくとも5[μm]より大きく、より好ましくは10[μm]以上であることが分かった。   Table 1 summarizes the experimental results for Samples 1, 2, and 3. Regarding the presence / absence of the exposure of the second metal layer, the bent part is observed using a scanning microscope, and the case where the exposure is not confirmed is indicated by a circle, and the case where the exposure is confirmed is indicated by an x mark. . As shown in Table 1, the thickness of the first metal layer required to prevent the second metal layer from being exposed by bending is at least larger than 5 [μm], more preferably 10 [μm] or more. I found out.

[実施例2]
図1のヒートパイプ100に対して曲げ加工を行った場合における、第二金属層の厚さと、ヒートパイプの外部空間に対する、第一金属層の露出の有無との関係について、調べる実験を行った。曲げ加工は、ヒートパイプを、半径20[mm]、角度90[度]の扇形の弧が形成されるように変形させて行った。第一金属層と第二金属層との厚さの総和は、500[μm]となるように調整した。実験用の試料としては、第二金属層の厚さを5、10、20[μm]とした試料4、5、6を用いた。
[Example 2]
An experiment was conducted to investigate the relationship between the thickness of the second metal layer and whether or not the first metal layer was exposed to the external space of the heat pipe when the heat pipe 100 of FIG. 1 was bent. . The bending process was performed by deforming the heat pipe so as to form a fan-shaped arc having a radius of 20 [mm] and an angle of 90 [degrees]. The total thickness of the first metal layer and the second metal layer was adjusted to 500 [μm]. Samples 4, 5, and 6 in which the thickness of the second metal layer was 5, 10, and 20 [μm] were used as experimental samples.

表2は、試料4、5、6に関する実験結果についてまとめたものである。第一金属層の露出有無については、曲げ加工された部分を、走査型顕微鏡を用いて観察し、露出が確認されなかった場合を○印、露出が確認された場合を×印として示している。表2に示されるように、曲げ加工による第一金属層の露出を防ぐために必要とされる第二金属層の厚さは、少なくとも5[μm]より大きく、より好ましくは10[μm]以上であることが分かった。   Table 2 summarizes the experimental results for samples 4, 5, and 6. Regarding the presence / absence of the exposure of the first metal layer, the bent part is observed using a scanning microscope, and the case where the exposure is not confirmed is shown as a circle, and the case where the exposure is confirmed is shown as an x mark. . As shown in Table 2, the thickness of the second metal layer required to prevent the exposure of the first metal layer by bending is at least greater than 5 [μm], more preferably 10 [μm] or more. I found out.

本発明は、冷却が必要な素子を搭載した機器、例えば半導体パッケージなどに広く適用することができる。   The present invention can be widely applied to devices equipped with elements that require cooling, such as semiconductor packages.

100、110、200・・・ヒートパイプ、101、111・・・コンテナ、
101a・・・第一端部、101b・・・第二端部、
102、202・・・作動媒体、103、113、203・・・側壁、
104、114、204・・・内層、104a・・・外壁面、
105、115、205・・・外層、105a・・・内壁面、
106、116・・・金属化合物の層、117・・・ウィック、108・・・被処理体、11・・・ダイス、12a・・・一端、12b・・・他端、D、L、S・・・方向。
100, 110, 200 ... heat pipe, 101, 111 ... container,
101a ... first end, 101b ... second end,
102, 202 ... working medium, 103, 113, 203 ... sidewalls,
104, 114, 204 ... inner layer, 104a ... outer wall surface,
105, 115, 205 ... outer layer, 105a ... inner wall surface,
106, 116 ... Metal compound layer, 117 ... Wick, 108 ... Object to be treated, 11 ... Dice, 12a ... One end, 12b ... Other end, D, L, S. ··direction.

Claims (3)

密閉されたパイプからなり、第一端部と第二端部とを有するコンテナと、
前記コンテナ内に保持された作動媒体と、を含み、
前記第一端部で蒸発した作動媒体が前記第二端部で凝縮して、前記第一端部から前記第二端部への熱移動を行うヒートパイプであって、
前記コンテナの側壁のうち、内層が銅を含む第一金属によって構成され、外層がアルミニウムを含む第二金属によって構成され、
前記内層と前記外層との間に、金属間化合物によって構成される層を備えている、ことを特徴とするヒートパイプ。
A container consisting of a sealed pipe and having a first end and a second end;
A working medium held in the container,
The working medium evaporated at the first end is condensed at the second end, and heat transfer is performed from the first end to the second end.
Of the side walls of the container, the inner layer is constituted by a first metal containing copper, and the outer layer is constituted by a second metal containing aluminum,
A heat pipe comprising a layer made of an intermetallic compound between the inner layer and the outer layer.
前記金属間化合物によって構成される層が、アルミニウムおよび銅を含んでいる、ことを特徴とする請求項1に記載のヒートパイプ。   The heat pipe according to claim 1, wherein the layer formed of the intermetallic compound contains aluminum and copper. 前記側壁の内側に、銅を含む第三金属からなるウィックをさらに備えている、ことを特徴とする請求項1または2に記載のヒートパイプ。   The heat pipe according to claim 1 or 2, further comprising a wick made of a third metal containing copper inside the side wall.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020503646A (en) * 2016-12-22 2020-01-30 ロメオ・システムズ,インコーポレーテッド Battery cell with integrated steam chamber

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