JP2017106695A

JP2017106695A - ヒートパイプ及びヒートパイプの製造方法

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Publication number: JP2017106695A
Application number: JP2015242381A
Authority: JP
Inventors: 智明虎谷; Tomoaki Toratani; 敏明中村; Toshiaki Nakamura
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2015-12-11
Filing date: 2015-12-11
Publication date: 2017-06-15
Anticipated expiration: 2035-12-11
Also published as: JP6639891B2

Abstract

【課題】アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるコンテナ端部に封止のための曲げ加工や加熱処理が施されても、水を含む作動流体によるコンテナ端部の腐食と水素ガス発生を防止できるヒートパイプ、及び前記ヒートパイプの製造方法を提供する。【解決手段】アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるコンテナ基材を含むコンテナと、該コンテナに封入された作動流体を有するヒートパイプであって、前記作動流体が、水を含み、前記コンテナが、該コンテナ基材の端部内面側に設けられた第１の保護層と、該第１の保護層と該コンテナ基材の内面との間に設けられた第２の保護層とを有し、前記第１の保護層が、前記第２の保護層より融点が低いヒートパイプ。【選択図】図１

Description

本発明は、コンテナ内部の封止特性に優れたヒートパイプ及び該ヒートパイプの製造方法に関する。

電気・電子機器に搭載されている半導体素子等の電子部品は、高機能化に伴う高密度搭載等により、発熱量が増大し、その冷却がより重要となっている。電子部品の冷却方法として、ヒートパイプが使用されることがある。

近年、ヒートパイプの軽量化の観点から、コンテナ材料として、銅に代えて、アルミニウムやアルミニウム合金が使用される場合がある。また、コンテナに封入される作動流体としては、熱輸送特性に優れる点から水が使用されることがある。しかし、アルミニウムやアルミニウム合金からなるコンテナに、作動流体として水を使用すると、アルミニウムやアルミニウム合金と水とが化学反応して水素ガスが発生し、ヒートパイプ内部の真空度が低下してしまう場合があるという問題があった。さらに、アルミニウムやアルミニウム合金と水との化学反応により、コンテナが腐食する場合があるという問題があった。

従って、コンテナ材料としてアルミニウムやアルミニウム合金が使用され、作動流体として水が使用される場合には、従来、コンテナの内面全体に防食機能を有する被覆層を形成していた。

コンテナの防食機能を有する被覆層を形成したヒートパイプとしては、例えば、アルカリ金属および／またはアルカリ土類金属を含有するアルミニウム合金からなる管体内に熱媒体が封入されてなるヒートパイプであって、前記管体の内面にアルカリ金属酸化物および／またはアルカリ土類金属酸化物を含有した酸化物皮膜が形成されているヒートパイプ（特許文献１）が挙げられる。

しかし、上記酸化物皮膜等、コンテナの防食機能を有する被覆層は硬い特性を有することから、特許文献１では、コンテナ端部を封止するにあたり、コンテナ端部の曲げ加工や圧縮加工等によって、コンテナ端部や端部近傍の上記被覆層にクラックが発生してコンテナが露出し、該クラック部からコンテナの腐食が進行してしまう場合があった。また、コンテナ端部を封止するにあたり、コンテナ端部の溶接等の加熱処理によってコンテナ端部や端部近傍に新生面が発生し、水を含む作動流体を封入すると、コンテナの新生面と水とが化学反応して水素ガスが発生し、真空度が低下してしまう場合があった。

特開平９−９６４９４号公報

上記事情に鑑み、本発明の目的は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるコンテナの端部に封止のための曲げ加工や加熱処理が施されても、水を含む作動流体によるコンテナ端部の腐食と水素ガス発生を防止できるヒートパイプ、及び前記ヒートパイプの製造方法を提供することにある。

本発明の態様は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるコンテナ基材を含むコンテナと、該コンテナに封入された作動流体を有するヒートパイプであって、前記作動流体が、水を含み、前記コンテナが、該コンテナ基材の端部内面側に設けられた第１の保護層と、該第１の保護層と該コンテナ基材の内面との間に設けられた第２の保護層とを有し、前記第１の保護層が、前記第２の保護層より融点が低いヒートパイプである。

本発明の態様は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるコンテナ基材を含むコンテナと、該コンテナに封入された作動流体を有するヒートパイプであって、前記作動流体が、水を含み、前記コンテナが、該コンテナ基材の端部内面側に設けられた第１の保護層と、該第１の保護層と該コンテナ基材の内面との間に設けられた第２の保護層とを有し、前記第１の保護層が、前記第２の保護層よりもビッカーズ硬度の小さいヒートパイプである。

ビッカーズ硬度（ＨＶ）は、押込み硬さの１種であり、物の硬さを表す数値の１つとして一般的に用いられている。ビッカーズ硬度は、対面角１３６°の正四角錐ダイヤモンドを圧子として用い、該圧子を一定の荷重で材料表面に押し込み、荷重を除いたときに生じるくぼみについて、その対角線の長さを求め、さらに、この対角線の長さから上記くぼみの表面積を求め、荷重を算出した表面積で除した値である。このビッカーズ硬度は、単位をつけず数値のみで表される。

上記本発明の態様では、コンテナ基材の端部内面に多層構造の保護層（第１の保護層および第２の保護層）が設けられ、第２の保護層の表面側に設けられた第１の保護層が、該第２の保護層よりもビッカーズ硬度が小さい。つまり、多層構造の保護層のうち、表面側の第１の保護層は、第１の保護層とコンテナ内面との間の第２の保護層よりも柔らかい材質となっている。

本発明の態様は、前記第１の保護層が、前記第２の保護層よりも、ビッカーズ硬度が１００以上小さいヒートパイプである。

本発明の態様は、前記第１の保護層が、１００以下のビッカーズ硬度を有するヒートパイプである。

本発明の態様は、前記第１の保護層が、前記第２の保護層よりも、伸び率が大きいヒートパイプである。

上記「伸び率」とは、ＪＩＳＺ２２４１に定める引張試験にて測定したときの伸び率を意味する。

本発明の態様は、前記第１の保護層が、錫層、錫合金層、はんだ層及び樹脂層からなる群から選択された少なくとも１種であるヒートパイプである。

本発明の態様は、前記樹脂層が、エラストマー性の樹脂層であるヒートパイプである。

本発明の態様は、前記第２の保護層が、アルマイト層、クロムメッキ層、ニッケルメッキ層、ベーマイト層及びガラスコート層からなる群から選択された少なくとも１種であるヒートパイプである。

本発明の態様は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるコンテナ基材を含むコンテナと、該コンテナに封入された水を含む作動流体を有するヒートパイプの製造方法であって、前記コンテナ基材の端部内面側に設けられた、未硬化の熱硬化性樹脂層と、該未硬化の熱硬化性樹脂層と該コンテナ基材の内面との間に設けられた第２の保護層とを有するコンテナを用意する工程と、前記コンテナの内部を脱気する工程と、脱気された前記コンテナの端部を、塑性変形によって圧接させる工程と、圧接された前記コンテナの端部を、前記コンテナ基材の融点未満の温度にて加熱して前記熱硬化性樹脂を熱硬化させて、第１の保護層を形成し、前記端部を封止する工程と、を含み、前記第１の保護層が、前記第２の保護層よりもビッカーズ硬度の小さい、ヒートパイプの製造方法である。

本発明の態様は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるコンテナ基材を含むコンテナと、該コンテナに封入された水を含む作動流体を有するヒートパイプの製造方法であって、前記コンテナ基材の端部内面側に設けられた、錫層、錫合金層、はんだ層または熱可塑性樹脂層からなる第１の保護層の前駆層と、該第１の保護層の前駆層と該コンテナ基材の内面との間に設けられた第２の保護層とを有するコンテナを用意する工程と、前記コンテナの内部を脱気する工程と、脱気された前記コンテナの端部を、塑性変形によって圧接させる工程と、圧接された前記コンテナの端部を、前記コンテナ基材の融点未満の温度にて加熱して前記第１の保護層の前駆層を溶融させる工程と、溶融した前記第１の保護層の前駆層を冷却して、第１の保護層を形成し、前記コンテナの端部を封止する工程と、を含み、前記第１の保護層が、前記第２の保護層よりもビッカーズ硬度の小さい、ヒートパイプの製造方法である。

本発明の態様は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるコンテナ基材を含むコンテナと、該コンテナに封入された水を含む作動流体を有するヒートパイプの製造方法であって、前記コンテナ基材の端部内面側に設けられた、２５℃にてエラストマー性の樹脂である第１の保護層と、該第１の保護層と該コンテナ基材の内面との間に設けられた第２の保護層とを有するコンテナを用意する工程と、前記コンテナの内部を脱気する工程と、脱気された前記コンテナの端部を、塑性変形によって圧接させて、前記端部を封止する工程と、を含み、前記第１の保護層が、前記第２の保護層よりもビッカーズ硬度の小さい、ヒートパイプの製造方法。

本発明の態様は、前記圧接させた端部を、該端部を封止する前に、折り曲げてまたは折り曲げないで圧縮する工程を、更に含むヒートパイプの製造方法である。

本発明の態様は、前記第２の保護層が、アルマイト層、クロムメッキ層、ニッケルメッキ層、ベーマイト層及びガラスコート層からなる群から選択された少なくとも１種であるヒートパイプの製造方法である。

本発明の態様によれば、第１の保護層が防食機能を有する第２の保護層より融点が低いことにより、第２の保護層よりも第１の保護層は加熱により溶融しやすい。よって、コンテナ基材の端部を曲げ加工等の塑性変形と加熱によって封止するにあたり、第２の保護層１２にクラックが発生しても、第２の保護層よりも表面側に形成された第１の保護層は、第２の保護層に発生したクラックを被覆できる。第１の保護層は第２の保護層に発生したクラックを被覆できるので、水を含んだ作動流体とコンテナ基材とが化学反応することによるコンテナ基材の腐食を防止できる。さらに、水を含んだ作動流体によるコンテナ基材の腐食を防止できるので、水素ガスの発生による真空度の低下を防止でき、ヒートパイプの熱輸送性能の低下を防止することができる。

本発明の態様によれば、第１の保護層が防食機能を有する第２の保護層よりもビッカーズ硬度が小さいことにより、第２の保護層と比較して第１の保護層にはクラックが発生しにくい。よって、コンテナ端部を曲げ加工や圧縮加工等により封止するにあたり、第２の保護層にクラックが発生しても、多層構造の保護層のうち、第２の保護層よりも表面側に形成された第１の保護層は、第２の保護層に発生したクラックを被覆できる。第１の保護層は第２の保護層に発生したクラックを被覆できるので、水を含んだ作動流体とコンテナ基材とが化学反応することによるコンテナ基材の腐食を防止できる。さらに、水を含んだ作動流体によるコンテナ基材の腐食を防止できるので、水素ガスの発生による真空度の低下を防止でき、ヒートパイプの熱輸送性能の低下を防止することができる。

本発明の態様によれば、コンテナ端部を封止するにあたり、コンテナ端部の加熱処理によってコンテナ基材に新生面が発生しても、第１の保護層によってコンテナ基材の新生面が被覆されているので、水を含んだ作動流体と該新生面との化学反応による水素ガスの発生を防止でき、結果、ヒートパイプの真空度の低下を防止でき、ヒートパイプの熱輸送性能の低下を防止することができる。

本発明の態様によれば、第１の保護層が第２の保護層よりもビッカーズ硬度が１００以上小さいことにより、第１の保護層は、第２の保護層に発生したクラックやコンテナ基材の新生面を、長期間に渡って確実に被覆できる。

本発明の態様によれば、第１の保護層が１００以下のビッカーズ硬度を有することにより、耐久性等の機械的強度を有しつつ第１の保護層にクラックが発生するのを確実に防止でき、さらに第２の保護層に発生したクラックを確実に被覆できる。

本発明の態様によれば、第１の保護層が第２の保護層よりも伸び率が大きいことにより、第２の保護層に発生したクラックやコンテナ基材の新生面を、長期間に渡って確実に被覆できる。

本発明の態様によれば、コンテナ基材の材料であるアルミニウムまたはアルミニウム合金の融点未満の温度にて加熱して、未硬化の熱硬化性樹脂を熱硬化させることにより、または錫、錫合金、はんだ若しくは熱可塑性樹脂を溶融させた後に、さらに冷却することにより、第１の保護層を形成して、コンテナ端部を封止することで、第１の保護層は第２の保護層に発生したクラックやコンテナ基材の新生面を被覆できるので、コンテナ端部、ひいてはコンテナ全体の腐食を防止できる。

本発明の態様によれば、コンテナ端部を塑性変形により圧接させて、常温（２５℃）にてエラストマー性の樹脂である第１の保護層が、コンテナ端部を封止することで、第１の保護層は第２の保護層に発生したクラックを被覆できるので、コンテナ端部、ひいてはコンテナ全体の腐食を防止できる。

本発明の実施形態例に係るヒートパイプの側面断面図である。本発明の第１実施形態例に係るヒートパイプの製造方法の説明図である。本発明の第２実施形態例に係るヒートパイプの製造方法の説明図である。本発明の第３実施形態例に係るヒートパイプの製造方法の説明図である。

以下に、本発明の実施形態例に係るヒートパイプについて、図面を用いながら説明する。

図１に示すように、本発明の実施形態例に係るヒートパイプ１は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるコンテナ基材１０を含むコンテナと、コンテナに封入された作動流体１３を有し、コンテナ基材１０の端部１４の内面には第１の保護層１１が設けられている。また、第１の保護層１１とコンテナ基材１０の内面との間には、コンテナ基材内面の腐食を防止するための被覆である第２の保護層１２が設けられている。

コンテナ基材１０の径方向の形状は、特に限定されないが、ヒートパイプ１では、径方向の形状が円形状の管材である。コンテナ基材１０の両方の端部１４の内面を、塑性変形によって圧接させることで、コンテナ基材１０の両方の端部１４に、封止部１５が形成されている。また、ヒートパイプ１では、作動流体１３は水を含んでいる。

コンテナ基材１０の両方の端部１４においては、第１の保護層１１によってコンテナ基材１０の内面が被覆されている。また、コンテナ基材１０全体の内面、すなわち、コンテナ基材１０の両方の端部１４と中央部は、いずれも、第２の保護層１２によって、その内面全体が被覆されている。従って、コンテナ基材１０の両方の端部１４には、第１の保護層１１と第２の保護層１２とを有する多層構造１６が形成され、第２の保護層１２の表面が第１の保護層１１によって被覆された態様となっている。上記から、多層構造１６のうち、第１の保護層１１が多層構造１６の表面側、すなわち、コンテナ基材１０の内部空間側に配置され、第２の保護層１２が多層構造１６の底部側、すなわち、コンテナ基材１０の内壁面側に配置されている。

一方で、第１の保護層１１が設けられていないコンテナ基材１０の中央部は、第２の保護層１２からなる単層構造となっている。

ヒートパイプ１は、第１の保護層１１の融点が第２の保護層１２の融点よりも低い態様となっている。従って、コンテナ基材１０の端部を曲げ加工等の塑性変形と加熱によって封止するにあたり、第２の保護層１２にクラックが発生しても、第２の保護層１２表面に設けられた被覆層である第１の保護層は、第２の保護層に発生したクラックを被覆することができる。さらには、ヒートパイプ１は、第１の保護層１１のビッカーズ硬度が、第２の保護層１２のビッカーズ硬度よりも小さい態様となっている。従って、第１の保護層１１は、第２の保護層１２よりも柔らかく、クラックが発生しにくい材質となっている。よって、コンテナ基材１０の端部１４を曲げ加工等により封止するにあたり、第２の保護層１２にクラックが発生しても、第２の保護層１２表面に設けられた被覆層である第１の保護層１１が、第２の保護層１２に発生したクラックを被覆することできる。このように、第１の保護層１１は第２の保護層１２に発生したクラックを被覆できるので、コンテナ基材１０の端部１４の腐食、ひいてはコンテナ基材１０の端部１４から全体への腐食の進行を防止できる。

第１の保護層１１のビッカーズ硬度と第２の保護層１２のビッカーズ硬度の差は、第１の保護層１１のビッカーズ硬度が第２の保護層１２のビッカーズ硬度よりも小さければ特に限定されないが、後述する実用上採用可能な材料での検討から１００以上の差があればコンテナ基材１０の腐食を防止することが可能であり、好ましくは２００以上の差があると更によい。また、第１の保護層のビッカーズ硬度は、特に限定されないが、第２の保護層１２のクラックを確実に被覆する点から１００以下が好ましく、７０以下が特に好ましい。

第１の保護層１１の伸び率と第２の保護層１２の伸び率の差は、第１の保護層１１の伸び率が第２の保護層１２の伸び率よりも大きければ特に限定されないが、第１の保護層１１にクラックが発生するのを確実に防止する点から７０％以上の差が特に好ましい。

第１の保護層１１の厚さは、特に限定されないが、１μ〜１５μｍが好ましい。また、第２の保護層１２の厚さは、特に限定されないが、１μｍ〜５０μｍが好ましい。

第１の保護層１１の具体例としては、錫層、錫合金層、はんだ層、樹脂層が挙げられる。また、樹脂層としては、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金の融点未満の温度にて熱硬化する熱硬化性樹脂から形成された樹脂層、アルミニウムまたはアルミニウム合金の融点未満の温度にて可塑化する熱可塑性樹脂から形成された樹脂層、常温（２５℃）にてエラストマー性を有する樹脂から形成された樹脂層等が挙げられる。

上記第１の保護層１１のうち、コンテナ基材１０の端部１４を曲げ加工等により封止するにあたり、第２の保護層１２に発生したクラックに第１の保護層１１が埋め込まれることでクラックを確実に塞ぐことができる点から、錫層、錫合金層、はんだ層、熱可塑性樹脂層、熱硬化性樹脂層が好ましい。また、上記第１の保護層１１のうち、後述するように、ヒートパイプ１を製造するにあたり加熱処理を要せず、生産効率に優れる点から、常温（２５℃）にてエラストマー性を有する樹脂層が好ましい。

上記熱硬化性樹脂としては、特に限定されないが、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、（メタ）アクリル樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂等が挙げられる。また、上記熱可塑性樹脂としては、特に限定されないが、例えば、ポリアミド樹脂、ポリエチレン及びポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリカーボネート等が挙げられる。常温（２５℃）にてエラストマー性を有する樹脂としては、特に限定されないが、例えば、ウレタンゴム、ブタジエンゴム、スチレン・ブタジエンゴム、ニトリルゴム、ブチルゴム、シリコーンゴム等の合成ゴムや天然ゴム等が挙げられる。

第２の保護層１２は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるコンテナ基材１０の内面が、水を含む作動流体１３によって腐食するのを防止する層である。コンテナ基材１０の内面の腐食防止層としては、特に限定されないが、例えば、アルマイト層、クロムメッキ層、ニッケルメッキ層、ベーマイト層及びガラスコート層等を挙げることができる。

次に、本発明のヒートパイプの製造方法例について説明する。

まず、第１の保護層１１として熱硬化性樹脂を用いた場合の、上記した実施形態例に係るヒートパイプ１の製造方法例（第１の実施形態例に係る製造方法）について、図２を用いて説明する。

第１の実施形態例に係る製造方法では、まず、図２（ａ）に示すように、コンテナ基材１０の端部１４に塗布された未硬化の熱硬化性樹脂層１１’と第２の保護層１２とを有する多層部１６’が形成され、中央部に第２の保護層１２からなる単層構造が形成された管材であるコンテナ基材１０を含むコンテナを用意する。コンテナ基材１０を含むコンテナの一方の端部１４から真空引きや加熱脱気等の脱気処理２６を行って、コンテナの内部を脱気する。このとき、図示しないコンテナの他方の端部は、予め、適宜の封止手段によって封止されている。

次に、図２（ｂ）に示すように、上記脱気処理２６を行いながら、第１の塑性加工手段２０にて、コンテナ基材１０の径方向に沿って端部１４をカシメ等により圧縮して塑性変形させることによって、コンテナ基材１０の端部１４内面を、多層部１６’を介した態様にて圧接させて、端部１４に圧接部位２１（封止部）を形成し、作動流体１３を封入する。

次に、図２（ｃ）に示すように、上記脱気処理２６を停止して、圧接部位２１の一方の端部１４側にて、カッター等の切断手段２２を用いてコンテナ基材１０を含むコンテナを切断する。

次に、図２（ｄ）に示すように、圧接部位２１を折り曲げてから、第２の塑性加工手段２３にて、圧接部位２１の折り曲げ加工された領域を、コンテナ基材１０の径方向に対して平行方向または略平行方向に、カシメ等により圧縮して塑性変形させる。

次に、図２（ｅ）、（ｆ）に示すように、加熱手段２４にて、アルミニウムまたはアルミニウム合金の融点未満の温度にて未硬化の熱硬化性樹脂層１１’を加熱し、未硬化の熱硬化性樹脂層１１’を熱硬化させて、硬化した熱硬化性樹脂層である第１の保護層１１を得、第１の保護層１１と第２の保護層１２とを備えた多層構造１６を有する端部１４を形成する。

また、図示しない他方の端部の上記した適宜の封止手段としては、例えば、上記一方の端部１４と同様に、多層部１６’が形成された他方の端部を、第１の塑性加工手段２０、切断手段２２、第２の塑性加工手段２３、加熱手段２４を用いて封止する方法が挙げられる。上記第１の実施形態例に係る製造方法によって、第１の保護層１１が第２の保護層１２よりも、融点が低く、ビッカーズ硬度の小さいヒートパイプ１を製造できる。

なお、図２（ｄ）では、圧接部位２１を、折り曲げた後に第２の塑性加工手段２３にて塑性変形させたが、これに代えて、圧接部位２１を、折り曲げないで第２の塑性加工手段２３にて塑性変形させてもよい。さらに、図２（ｅ）の加熱手段２４としては、特に限定されず、例えば、加熱炉や乾燥機、溶接等を挙げることができる。

次に、第１の保護層１１として錫、錫合金、はんだまたは熱可塑性樹脂を用いた場合の、上記した実施形態例に係るヒートパイプ１の製造方法例（第２の実施形態例に係る製造方法）について、図３を用いて説明する。

第２の実施形態例に係る製造方法では、まず、図３（ａ）に示すように、コンテナ基材１０の端部１４に設けられた、錫層、錫合金層、はんだ層または熱可塑性樹脂層からなる第１の保護層１１の基となる第１の保護層の前駆層１１’’と第２の保護層１２とを有する多層部１６’’が形成され、中央部に第２の保護層１２からなる単層構造が形成された管材であるコンテナ基材１０を含むコンテナを用意する。コンテナ基材１０を含むコンテナの一方の端部１４から真空引きや加熱脱気等の脱気処理２６を行って、コンテナの内部を脱気する。このとき、図示しないコンテナの他方の端部は、予め、適宜の封止手段によって封止されている。

次に、図３（ｂ）に示すように、上記脱気処理２６を行いながら、第１の塑性加工手段２０にて、コンテナ基材１０の径方向に沿って端部１４をカシメ等により圧縮して塑性変形させることによって、コンテナ基材１０の端部１４内面を、多層部１６’’を介した態様にて圧接させて、端部１４に圧接部位２１（封止部）を形成し、作動流体１３を封入する。

次に、図３（ｃ）に示すように、上記脱気処理２６を停止して、圧接部位２１の一方の端部１４側にて、切断手段２２を用いてコンテナ基材１０を含むコンテナを切断する。

次に、図３（ｄ）に示すように、第２の塑性加工手段２３にて圧接部位２１をコンテナ基材１０の径方向に対して平行方向または略平行方向に、カシメ等により圧縮して塑性変形させる。

次に、図３（ｅ）に示すように、加熱手段２４にて、アルミニウムまたはアルミニウム合金の融点未満の温度にて錫層、錫合金層、はんだ層または熱可塑性樹脂層からなる第１の保護層の前駆層１１’’を加熱し、第１の保護層の前駆層１１’’を溶融させる。

次に、図３（ｆ）に示すように、溶融した第１の保護層の前駆層’’を常温まで冷却して、第１の保護層１１を得、第１の保護層１１と第２の保護層１２とを備えた多層構造１６を有する端部１４を形成する。

また、図示しない他方の端部の上記した適宜の封止手段としては、例えば、上記一方の端部１４と同様に、多層部１６’’が形成された他方の端部を、第１の塑性加工手段２０、切断手段２２、第２の塑性加工手段２３、加熱手段２４を用いて封止する方法が挙げられる。上記第２の実施形態例に係る製造方法によって、第１の保護層１１が第２の保護層１２よりも、融点が低く、ビッカーズ硬度の小さいヒートパイプ１を製造できる。

なお、図３（ｄ）では、圧接部位２１を、折り曲げないで第２の塑性加工手段２３にて塑性変形させたが、これに代えて、圧接部位２１を、折り曲げた後に第２の塑性加工手段２３にて塑性変形させてもよい。さらに、図３（ｅ）の加熱手段２４としては、特に限定されず、例えば、加熱炉や乾燥機、溶接等を挙げることができる。図３（ｅ）では、加熱手段２４として溶接を使用し、圧接部位２１の側面を溶接して溶接部２５を形成させている。また、図３（ｆ）の冷却の手段としては、特に限定されないが、例えば、室温での放冷を挙げることができる。

また、図３（ｄ）に示す塑性変形の工程と、図３（ｅ）に示すアルミニウムまたはアルミニウム合金からなるコンテナ基材１０の融点未満の温度で加熱する工程は同時に行ってもよい。このようにすることで、コンテナ基材１０の塑性変形時に第２の保護層１２で発生したクラックが第１の保護層の前駆層１１’’に達することを確実に防止することができる。これにより、加熱・冷却によって形成される第１の保護層１１が確実に第２の保護層１２に発生したクラックを被覆することができる。

次に、第１の保護層１１として常温（２５℃）にてエラストマー性の樹脂を用いた場合の、上記した実施形態例に係るヒートパイプ１の製造方法例（第３の実施形態例に係る製造方法）について、図４を用いて説明する。

第３の実施形態例に係る製造方法では、まず、図４（ａ）に示すように、コンテナ基材１０の端部１４に常温（２５℃）にてエラストマー性の樹脂層１１’’’と第２の保護層１２とを有する多層部１６’’’が形成され、中央部に第２の保護層１２からなる単層構造が形成された管材であるコンテナ基材１０を含むコンテナを用意する。コンテナ基材１０を含むコンテナの一方の端部１４から真空引きや加熱脱気等の脱気処理２６を行って、コンテナの内部を脱気する。このとき、図示しないコンテナの他方の端部は、予め、適宜の封止手段によって封止されている。

次に、図４（ｂ）に示すように、上記脱気処理２６を行いながら、第１の塑性加工手段２０にて、コンテナ基材１０の径方向に沿って端部１４をカシメ等により圧縮して塑性変形させることによって、コンテナ基材１０の端部１４内面を、多層部１６’ ’ ’を介した態様にて圧接させて、端部１４に圧接部位２１（封止部）を形成し、作動流体１３を封入する。

次に、図４（ｃ）に示すように、上記脱気処理２６を停止して、圧接部位２１の一方の端部１４側にて、切断手段２２を用いてコンテナ基材１０を含むコンテナを切断する。

次に、図４（ｄ）に示すように、圧接部位２１を折り曲げてから、第２の塑性加工手段２３にて、圧接部位２１の折り曲げ加工された領域を、コンテナ基材１０の径方向に対して平行方向または略平行方向に、カシメ等により圧縮して塑性変形させる。

上記工程により、図４（ｅ）に示すように、加熱手段を用いずに、常温（２５℃）にてエラストマー性の樹脂層１１’’’からなる第１の保護層１１を得、第１の保護層１１と第２の保護層１２とを備えた多層構造１６を有する端部１４を形成する。

また、図示しない他方の端部の上記した適宜の封止手段としては、例えば、上記一方の端部１４と同様に、多層部１６’’’が形成された他方の端部を、第１の塑性加工手段２０、切断手段２２、第２の塑性加工手段２３を用い、加熱手段は用いないで封止する方法が挙げられる。上記第３の実施形態例に係る製造方法によって、第１の保護層１１が第２の保護層１２よりも、融点が低く、ビッカーズ硬度の小さいヒートパイプ１を製造できる。

なお、図４（ｄ）では、圧接部位２１を、折り曲げた後に第２の塑性加工手段２３にて折り曲げ部を塑性変形させたが、これに代えて、圧接部位２１を、折り曲げないで第２の塑性加工手段２３にて塑性変形させてもよい。さらに、第２の塑性加工手段２３にて塑性変形させた後に、圧接部位２１の側面を溶接して溶接部を設けることで、端部１４の密封性をさらに向上させてもよい。

次に、本発明のヒートパイプの他の実施形態例について、説明する。上記実施形態例に係るヒートパイプでは、コンテナ基材の端部内面に設けられた多層構造は、第１の保護層と第２の保護層からなる２層構造であったが、３層以上の構造でもよく、例えば、第２の保護層とコンテナ基材の内面との間に、第１の保護層及び第２の保護層とは異なる更なる層を設けてもよく、第１の保護層と第２の保護層との間に、第１の保護層及び第２の保護層とは異なる更なる層を設けてもよい。また、上記実施形態例に係るヒートパイプでは、コンテナ中央部は第２の保護層からなる単層構造であったが、２層以上の構造でもよく、例えば、第２の保護層とコンテナ基材の内面との間に、第１の保護層及び第２の保護層とは異なる更なる層を設けてもよく、第２の保護層の表面に、第１の保護層及び第２の保護層とは異なる更なる層を設けてもよい。

上記実施形態例に係るヒートパイプでは、両端部に第１の保護層と第２の保護層が設けられていたが、これに代えて、どちらか一方の端部にのみ、第１の保護層と第２の保護層を設けてもよい。

また、上記実施形態例に係るヒートパイプでは、コンテナ基材は、径方向の形状が円形状の管材であったが、これに代えて、径方向の形状が楕円形状等の扁平形状の管材でもよく、また、平面型のコンテナ基材でもよい。

本発明のヒートパイプは、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるコンテナ基材を含むコンテナに、水を含む作動流体を封入しても、コンテナ端部、ひいてはコンテナ全体の腐食を防止できるので、広汎な分野で利用可能であり、例えば、電子部品の冷却の分野で利用価値が高い。

１ヒートパイプ
１０コンテナ基材
１１第１の保護層
１２第２の保護層
１３作動流体

Claims

アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるコンテナ基材を含むコンテナと、該コンテナに封入された作動流体を有するヒートパイプであって、
前記作動流体が、水を含み、
前記コンテナが、該コンテナ基材の端部内面側に設けられた第１の保護層と、該第１の保護層と該コンテナ基材の内面との間に設けられた第２の保護層とを有し、前記第１の保護層が、前記第２の保護層より融点が低いヒートパイプ。
アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるコンテナ基材を含むコンテナと、該コンテナに封入された作動流体を有するヒートパイプであって、
前記作動流体が、水を含み、
前記コンテナが、該コンテナ基材の端部内面側に設けられた第１の保護層と、該第１の保護層と該コンテナ基材の内面との間に設けられた第２の保護層とを有し、前記第１の保護層が、前記第２の保護層よりもビッカーズ硬度が小さいヒートパイプ。
前記第１の保護層が、前記第２の保護層よりも、ビッカーズ硬度が１００以上小さい請求項２に記載のヒートパイプ。
前記第１の保護層が、１００以下のビッカーズ硬度を有する請求項２または３に記載のヒートパイプ。
前記第１の保護層が、前記第２の保護層よりも、伸び率が大きい請求項２に記載のヒートパイプ。
前記第１の保護層が、錫層、錫合金層、はんだ層及び樹脂層からなる群から選択された少なくとも１種である請求項１乃至５のいずれか１項に記載のヒートパイプ。
前記樹脂層が、エラストマー性の樹脂層である請求項６に記載のヒートパイプ。
前記第２の保護層が、アルマイト層、クロムメッキ層、ニッケルメッキ層、ベーマイト層及びガラスコート層からなる群から選択された少なくとも１種である請求項１乃至７のいずれか１項に記載のヒートパイプ。
アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるコンテナ基材を含むコンテナと、該コンテナに封入された水を含む作動流体を有するヒートパイプの製造方法であって、
前記コンテナ基材の端部内面側に設けられた、未硬化の熱硬化性樹脂層と、該未硬化の熱硬化性樹脂層と該コンテナ基材の内面との間に設けられた第２の保護層とを有するコンテナを用意する工程と、
前記コンテナの内部を脱気する工程と、
脱気された前記コンテナの端部を、塑性変形によって圧接させる工程と、
圧接された前記コンテナの端部を、前記コンテナ基材の融点未満の温度にて加熱して前記熱硬化性樹脂を熱硬化させて、第１の保護層を形成し、前記端部を封止する工程と、
を含み、
前記第１の保護層が、前記第２の保護層よりもビッカーズ硬度の小さい、ヒートパイプの製造方法。
アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるコンテナ基材を含むコンテナと、該コンテナに封入された水を含む作動流体を有するヒートパイプの製造方法であって、
前記コンテナ基材の端部内面側に設けられた、錫層、錫合金層、はんだ層または熱可塑性樹脂層からなる第１の保護層の前駆層と、該第１の保護層の前駆層と該コンテナ基材の内面との間に設けられた第２の保護層とを有するコンテナを用意する工程と、
前記コンテナの内部を脱気する工程と、
脱気された前記コンテナの端部内面を、塑性変形によって圧接させる工程と、
圧接された前記コンテナの端部を、前記コンテナ基材の融点未満の温度にて加熱して前記第１の保護層の前駆層を溶融させる工程と、
溶融した前記第１の保護層の前駆層を冷却して、第１の保護層を形成し、前記端部を封止する工程と、
を含み、
前記第１の保護層が、前記第２の保護層よりもビッカーズ硬度の小さい、ヒートパイプの製造方法。
アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるコンテナ基材を含むコンテナと、該コンテナに封入された水を含む作動流体を有するヒートパイプの製造方法であって、
前記コンテナ基材の端部内面側に設けられた、２５℃にてエラストマー性の樹脂である第１の保護層と、該第１の保護層と該コンテナ基材の内面との間に設けられた第２の保護層とを有するコンテナを用意する工程と、
前記コンテナの内部を脱気する工程と、
脱気された前記コンテナの端部内面を、塑性変形によって圧接させて、前記端部を封止する工程と、
を含み、
前記第１の保護層が、前記第２の保護層よりもビッカーズ硬度の小さい、ヒートパイプの製造方法。
前記圧接させた端部を、該端部を封止する前に、折り曲げてまたは折り曲げないで圧縮する工程を、更に含む請求項９乃至１１のいずれか１項に記載のヒートパイプの製造方法。
前記第２の保護層が、アルマイト層、クロムメッキ層、ニッケルメッキ層、ベーマイト層及びガラスコート層からなる群から選択された少なくとも１種である請求項９乃至１２のいずれか１項に記載のヒートパイプの製造方法。