JP4941119B2

JP4941119B2 - ヒートパイプ

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Publication number: JP4941119B2
Application number: JP2007155989A
Authority: JP
Inventors: 敏明杉本
Original assignee: Central Glass Co Ltd
Current assignee: Central Glass Co Ltd
Priority date: 2006-07-14
Filing date: 2007-06-13
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2027-06-13
Also published as: JP2008039378A

Description

本発明は、ヒートパイプに関し、特には小型化に適した熱伝達効率に優れるヒートパイプに関する。

ヒートパイプの熱伝達効率を向上させるために、ヒートパイプを構成するバイプ部材の内側面を親水性の表面として、液冷媒が蒸発する際の有効伝熱面積を増大させ、結果、冷媒となる作動溶液と部材との間で大きい熱伝達効率を得ることがなされている。

他方、部材表面を撥水性表面とする処理を行うことで、液冷媒と部材との接触面積を減少させ、それに伴い凝縮した液冷媒を蒸気冷媒中に飛散させ、蒸気冷媒が凝縮する際の有効伝熱面積を増大させ、冷媒と部材との間の熱伝達効率を向上させることもなされている。

特許文献１では、ヒートパイプの内壁面側の上部を親水性表面、下部を撥水性表面とした構造を開示している。該構造では、液冷媒は、内壁面側下部の撥水性表面により弾かれ、上部の親水性表面に供給されやすくなる。同時に、重力によって、内面の下部に液冷媒が流れる。この２つの相互作用によって、液膜が均等化され、液冷媒が蒸発する際の有効伝熱面積が増大し、冷媒とヒートパイプとの間で大きな熱伝達効率が得られる。

また、特許文献２では、空調設備等で使用されるフィンの風上側を撥水性の表面とし、風下側を親水性の表面とする構造を開示している。該構造とすることで風上側に凝縮水が移行することを防止することを可能としている。

前記したように、一つ物品内に撥水部と親水部とを有するものは、撥水と親水の相反する物性の相互作用により、ヒートパイプ、フィン等の熱交換素子の性能を向上させる。近年、これら熱交換素子は、ノートパソコン、小型ゲーム機器等の精密機器で使用されるＬＳＩパッケージ等の熱源から発生した熱を機器の外部へ伝えるために使用されている。

これら精密機器は、それに使用される部材が集積化され、加えて、機器自体も小型化される傾向にあるため、これに使用される熱交換素子にも小型されたものが要求されている。
特開６−１４７７８４号公報特開平１０−９６５６９号公報

ヒートパイプを小型化していくと、有効伝熱面積が小さくなるので、冷媒とヒートパイプとの間で大きな熱伝達効率を得ることが難しくなる。本発明は、小型化されたヒートパイプであっても、効率的な熱伝達効率が得ることができるヒートパイプを提供することを課題とする。

本発明では、前記した課題を克服するために鋭意検討を重ねた結果、ヒートパイプを形成する基材の表面、すなわちヒートパイプの作動液が接する面の水滴接触角を制御さえすれば、効率的な熱伝達効率が得ることができるとの着想に至り本発明をなすに至った。

すなわち本発明のヒートパイプは、その内面、すなわち作動液が接する面に撥水部及び親水部を有し、撥水部と親水部の水滴接触角の差が１１５°以上であることを特徴とする。ヒートパイプの内面に親水部を有すると、単位面積当たりの蒸発量を増加させることができる。さらに内面に撥水部を有すると、水がヒートパイプの内側に滞在しづらくなる。

そして、親水部と撥水部の水滴接触角の差を１１５°以上とすることで、ヒートパイプ内の作動液（例えば、水）の循環効率が向上し、ヒートパイプとしての伝熱性能向上に寄与する。特に、親水部が加熱部である場合、この循環効率の向上は顕著となる。

前記の親水部の水滴の接触角は、好ましくは３０度以下、より好ましくは２０度以下、より好ましくは１０度以下とすることが好ましい。他方、撥水部の水滴の接触角は、好ましくは１１０度以上、さらに好ましくは１２０度以上であり、さらには１４０〜１６０度とすることが好ましい。

前記のヒートパイプの撥水部と親水部とが隣接していることが好ましい。該構造とすることで、ヒートパイプの熱伝達効率が向上し、ヒートパイプを小型化しやすくなる。そして、撥水部及び親水部が薄膜からなることが好ましく、さらには、薄膜からなる撥水部が、薄膜からなる親水性部上に形成されていることが好ましい。

尚、本発明での撥水性と親水性は、ＪＩＳＲ３２５７（１９９９年）に準拠にして得られる水滴の接触角から定義されるものであり、本発明では３０°以下の場合を親水性、親水性の中でも１０°以下の場合を超親水性、そして１１０°以上の場合を撥水性、撥水性の中でも１２０°以上の場合を超撥水性のものと表記する場合がある。

本発明のヒートパイプは、熱伝達効率が良いので、ヒートパイプの小型化に奏功する。使用部材が集積化されてなる精密機器の使用に好適である。

本発明のヒートパイプの内面の撥水部、親水部は、プラズマ照射等の物理的な手段で得てもよいが、各部の撥水性、親水性を高いものとするために薄膜で形成することが好ましい。以下に、各部が薄膜により形成されてなる形態、特には撥水部と親水部とが隣接した形態について説明する。

基材上に、まず第１の薄膜を形成する。該第１の薄膜は親水性を呈する部材で被覆された粒子からなることが好ましく、これが親水部を形成する。そして、撥水部は、前記第１の薄膜上に部分的に形成される第２の薄膜からなるものとすることが好ましい。第１の薄膜中の粒子の粒子径を０．５〜５０μｍとすることで第１の薄膜上に粒子に起因する凹凸形状を形成して、撥水部である第２の薄膜を、親水性を呈する第１の薄膜上に密着せしめたものとしやすい。

基材上に形成される第１の薄膜の形状は、主として粒子により形成されることが好ましい。そして、該粒子の粒子径を０．５〜５０μｍとして薄膜を形成させることで、薄膜表面に粒子の形状に起因した特異な凹凸形状が形成される。そして該凹凸形状に起因して、その表面が親水性を呈していても撥水性を呈する部分である第２の薄膜を密着良く形成することを可能とする。

そして上記の好ましい形態では、前記粒子が親水性を呈する部材で被覆されているので、第２の薄膜を形成した部分は、撥水性、形成していない部分は親水性の性状を示す。結果、それぞれの部分が隣接しするようになる。

前記粒子径は、ＪＩＳＨ０５５４（１９９５年）に準拠した方法で得られる平均粒子径の値として定義される。そして、該方法に準拠した方法で測定し、前記した粒子径を有する粒子が本発明に適用される。

また、本発明で使用される粒子は、前記した粒径の範囲にある無機質の粒子を使用することが好ましく、中でも、粒子表面が粗いものとなる多孔質性の無機質の粒子を使用することが好ましい。

第２の薄膜と前記粒子との最短距離が前記粒子径の０．０１倍以上０．５倍以下とすることが好ましい。第２の薄膜と粒子との間には親水性の部材が配置されている。従って、第２の薄膜と前記粒子との最短距離は、被覆されている親水性部材の厚みに相当する。前記比が０．０１倍未満の場合、第２の薄膜が形成されていない部分で親水性を発揮させようとすると、この部分での親水性部材の厚みを別途厚くする必要が生る。結果、本発明が目的とする親水部と撥水部とを隣接させるとの目的を達成させることが難しくなる。

他方、０．５倍超の場合、撥水性を呈する第２の薄膜の密着せしめるための特異な表面凹凸の頂部と底部と差が小さくなり、撥水性を呈する第２の薄膜を密着せしめることが難しくなる。そして、第２の薄膜の密着性を良好にするとの観点から、前記比の０．３倍以下、より好ましくは０．２５倍以下とすることが好ましい。

第２の薄膜と前記粒子との最短距離は、走査型電子顕微鏡で物品の断面を観察することで計測できる。本発明では、物品の断面観察を５回行い、この５回の観察から最短距離の値を選択する。この作業を５回繰り返し、選択された値の算術平均を第２の薄膜と前記粒子との最短距離とする。そして、この最短距離値と前記粒子径とを比較して、第２の薄膜と前記粒子間の最短距離と前記粒子径との比が決定される。

本発明では、最外に位置する親水性を呈する部材の最も薄い部分の厚みが、粒子の粒子径の０．０１倍以上とすることが好ましい。０．０１倍未満では親水性部材の親水性を発揮させるこが難しいからである。親水性を発揮させやすくするためには該比を０．０５倍以上とすることがより好適である。親水性部材の厚みは、厚い程親水性が向上する傾向があるので、親水性を向上させるとの観点からは、その厚みを厚くすることが好適であるが、製造コストを考慮すると、２倍以下、さらには１倍以下としてもよい。

前記した最も薄い部分は、走査型電子顕微鏡で物品の断面を観察することで計測できる。本発明では、物品の断面観察を５回行い、この５回の観察から最も薄い部分の値を選択する。この作業を５回繰り返し、選択された値の算術平均を最外に位置する親水性を呈する部材の最も薄い部分の厚みとする。そして、この厚み値と前記粒子径とを比較して、第２の薄膜と前記粒子間の最短距離と前記粒子径との比が決定される。

また、第１の薄膜の厚みは、好適には０．６μｍ〜１５０μｍ、より好ましくは、３〜１００μｍ、より好ましくは、５〜５０μｍとすることが好ましい。厚みの下限は、前記した粒子の粒子径により、上限は、コスト的な観点から好適なものとして規定されたものである。尚、この厚みは、基材と第１の薄膜の表面凹凸形状の頂部との間の距離で導かれる。

この厚みは、走査型電子顕微鏡で物品の断面を観察することで計測できる。本発明では、物品の断面観察を５回行い、この５回の観察から前記した距離中最長の値を選択する。この作業を５回繰り返し、選択された値の算術平均を該厚み値とする。

前記第２の薄膜は、第１の薄膜に形成された表面凹凸の頂部と底部と差と少なくとも同じ厚みの膜厚を有することが好ましい。該厚みを有する場合、第２の薄膜が第１の薄膜に密着しやすくなり、好適である。

本発明では、第１の薄膜上に、第２の薄膜を形成させることで、第２の薄膜表面にも第１の薄膜の凹凸を有する表面形状を反映させることができる。この表面形状が第２の薄膜の表面形状に反映された場合、超撥水とも言える撥水性を呈しやすい。そのためには、第２の薄膜の膜厚は、前記粒子の３倍以下、より好ましくは、２倍以下とすることが好ましい。

第２の薄膜の厚みは、走査型電子顕微鏡で物品の断面を観察することで計測できる。本発明では、物品の断面観察を５回行い、この５回の観察から最も厚い部分の値を選択する。この作業を５回繰り返し、選択された値の算術平均を第２の薄膜の厚みとする。

そして、本発明において、前記した第１の薄膜は、粒子同士が接することで粒子が２次元的又は３次元的に接している構造とすることが好ましい。該構造とすることで、前記した粒子径の範囲で第２の薄膜の密着性に適した表面凹凸構造を形成しやすくなる。該構造は、例えば、基材上に粒子よりなる薄膜を形成し、その後に親水性を呈する部材を被覆することで形成することができる。

また、親水性を呈する部材がアルカリシリケートよりなることが好ましい。アルカリシリケートは、親水性に優れた材料であり、比較的薄い厚みでも優れ親水性を呈すことが可能であり、例えば、水滴の接触角が１０℃以下の超親水と言える優れた親水性を容易に実現できる。

さらには、本発明の物品は、親水性を呈する部材の厚みを漸次異なったものとすることで、親水性を呈する部分の水滴の接触角を漸次異なっているものとしてもよい。この場合、親水性を呈する部材は、アルカリシリケートよりなるものとすることが特に好ましい。該物質は、厚みを変化させることで親水性を制御することが容易であるからである。

本発明の撥水部と親水部を有する物品は、前記粒子が分散された塗布液１を基材に塗布及び加熱して前駆膜を得る工程、該工程後に親水性を呈する部材又は親水性を呈する部材の前駆体が導入された塗布液２を前記前駆膜に塗布及び加熱して前記第１の薄膜を得る工程、及び撥水性を呈する部材又は撥水性を呈する部材の前駆体が導入された塗布液３を第１の薄膜上に部分的に塗布及び加熱することで第２の薄膜を得る工程を有する製法で形成することが効率的で好ましい。

前記の好ましい形態をさらに図面で説明する。図１は、本発明の物品の断面形状を説明する図である。本発明の撥水部と親水部を有する物品（１）は、基材（２）及び、撥水を呈する部分と親水性を呈する部分を有する薄膜を有し、前記親水性を呈する部分は、基材上に形成される「第１の薄膜（３）」からなり、該第１の薄膜は親水性を呈する部材（６）で被覆された粒子（５）からなるものであり、前記撥水性を呈する部分は、前記第１の薄膜上に部分的に形成される「第２の薄膜（４）」からなる。

前記粒子（５）は、ゼオライト、シリカゲル、シリカ、アルミナ、チタニア、炭酸カルシウム、酸化カルシウム、タルク、珪藻土、バームキュライト、ヒル石、弁柄、貝殻焼成カルシウム等を使用することができる。これら粒子の中で、珪藻土、ゼオライト、シリカゲル、貝殻焼成カルシウムは、その多孔質性等のために吸水性、抗菌性等を発揮でき、本発明の物品の付加価値を高めることができ、好適であり、特には貝殻焼成カルシウムの使用が好適である。

前記した貝殻焼成カルシウムは、焼成前の主成分が炭酸カルシウムである貝殻を焼成することで、脱炭酸（二酸化炭素を取り除く）が徐々に進むことにより得られる、酸化カルシウム（ＣａＯ）又は、酸化カルシウムと炭酸カルシウムの混在したもののことである。焼成により、焼成前の主成分である炭酸カルシウム９９％が徐々に酸化カルシウムに変換されるが、併せて、焼成前の貝殻に含有している有機物１％の焼成も同時に進行する。焼成温度については、焼成温度を高くした場合には炭酸カルシウムが全て酸化カルシウムまで変換されるが、焼成温度が低い場合には、一部が酸化カルシウムに変わるが残りは炭酸カルシウムとして残る。

用いる貝殻焼成カルシウムの成分については、特に限定されないが、炭酸カルシウムの一部が酸化カルシウムに変換できれば良く、本発明においては、具体的には、貝殻の主成分である炭酸カルシウムと、それを焼成することにより得られる酸化カルシウム、もしくは、酸化カルシウムと炭酸カルシウムの混在したもの又はそれぞれの混合状態（酸化カルシウムと炭酸カルシウムを混合）で用いることが好ましい。炭酸カルシウムと酸化カルシウム、各成分の割合は焼成温度及び焼成時間により異なり、適宜、調整することができる。

貝殻焼成カルシウムを製造する場合の焼成温度は、通常、５００〜１２００℃である。焼成時間については、焼成温度等を考慮して適宜、調整される。

本発明で使用される貝殻焼成カルシウムの具体的な例としては、例えば、貝殻としてホタテ貝を用い、それの高温焼成物の粉砕品（商品名ＣＡＩ、粒径５μｍタイプおよび１５μｍタイプ、日本天然素材株式会社製）やホタテ貝の低温焼成物の粉砕品（商品名ＣＡＶ、粒径５μｍタイプおよび１５μｍタイプ、日本天然素材株式会社製）がある。他にも、例えばシェルパウダー社、ステップ社、チャフローズ社を始めとする貝殻焼成カルシウムの生産メーカーがあるが、上述した生産メーカーに限定はされない。

前記した粒子（５）を、水、メタノール、エタノール、ｉ−プロパノール、ｎ−プロパノール、ｎ−ブタノール、ｉ−ブタノール、ｔ−ブタノール、メトキシエタノール、エトキシエタノール等のアルコール類、エチレングリコール、酢酸エステル、カルボン酸、低級炭化水素、脂肪族、芳香族等の一般溶剤、又はこれらの混合物よりなる混合物をよりなる溶媒を用いて懸濁化し、好適には界面活性剤等を添加して塗布液１が調製される。

親水性を呈する部材（６）は、ゾルゲル法によるもの、無機質塗料によるもの等を使用することができる。ゾルゲル法によるものは、アルコキシド、オキシハロゲン化物、ハロゲン化物、硝酸塩物等の反応性基を有する金属酸化物の前駆体を原料とし、これを加水分解、及び重縮合することで得られる。前記金属酸化物中の金属には、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｔ、Ｂａ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｂｉ、ｆｅ、Ｃｕ、Ｙ、Ｚｒ、Ｔａ等の他に、広く使用されているＳｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒ等を使用することができる。

前記無機質塗料としては、リチウムシリケート、ナトリウムシリケート、カリウムシリケート等のアルカリシリケート、ケイ酸アンモニウム等を使用できる。そして、これら無機質塗料は、亜鉛などの金属、金属酸化物、金属水酸化物、燐酸塩等の硬化剤を有していてもよい。ゾルゲル法によるもの、無機質塗料のものを比較すると親水性の高いものが得やすい無機質塗料によるものが好ましく、特にはアルカリシリケート、特にはリチウムシリケートによるものが好ましい。

前記したアルコキシド、オキシハロゲン化物、ハロゲン化物、硝酸塩物等の反応性基を有する金属酸化物の前駆体、ナトリウムシリケート、カリウムシリケート等のアルカリシリケート、ケイ酸アンモニウム等の親水性部材原料を、好ましくは、溶媒に希釈し、さらに好ましくは、塩酸、硝酸、硫酸、酢酸、トリフルオロ酢酸、リン酸、多価カルボン酸等の酸性触媒、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、トリエチルアミン、ジエチルアミン、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、アミノ基を有するアルコキシシラン等の塩基性触媒を含んでもよく、そして、さらに好ましくは、水（液体）も加える。

そして前記した溶媒には、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、３−メチル−３−メトキシ−１−ブタノールなどのアルコール類；エチレングリコール、プロピレングリコールなどのグリコール類；エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジエチルエーテルなどのエーテル類；メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトンなどのケトン類；ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなどのアミド類；エチルアセテート、エチルセロソルブアセテート、３−メチル−３−メトキシ−１−ブタノールアセテートなどのアセテート類；トルエン、キシレン、ヘキサン、シクロヘキサンなどの芳香族あるいは脂肪族炭化水素の他、γ−ブチロラクトン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ジメチルスルホキシド等の有機溶媒を使用することが好ましい。

前記したような親水性部材の原料と前記した溶媒等を混合して塗布液２が調製される。塗布液１と塗布液２とを混合して、この混合液を基材に塗布して、第１の薄膜を形成してもよいが、塗布液１を基材に塗布、加熱し、その後、塗布液２を塗布し、加熱することが好ましい。そして、これらの加熱は、５０〜２００℃で行うことが好ましい。後者の方法を採用した場合、粒子の形状を「第１の薄膜（３）」の表面形状に反映させやすく好ましい。

これら塗布液を基材に塗布する手段としては、ディップコート、フローコート、スピンコート、ロールコート、スプレーコート、スクリーン印刷、フレキソ印刷等の公知手段によって行うことができる。基材がヒートパイプ等のパイプ形状のものの場合、塗布する手段はディップコートが最適である。また、基材がヒートパイプの場合、薄膜のパイプの内側面に形成することが好ましい。

また、撥水性を呈する「第２の薄膜（４）」には、含フッ素樹脂、シリコーン、フルオロアルキルシランを加水分解及び重縮合して得られたもの、及びこれらの混合物等が好適に使用される。そして、特には、第２層の薄膜の厚みを前項で言及した厚みとしやすい含フッ素樹脂を使用することが好ましい。

前記した含フッ素樹脂としては、例えば、四フッ化エチレン樹脂（PTFE）、四フッ化エチレン-パーフロオロアルコキシ-エチレン共重合樹脂（PFA）、四フッ化エチレン-六フッ化プロピレン共重合樹脂（FEP）、エチレン-テトラフルオロエチレン共重合体（ETFE）、ポリクロロトリフルオロエチレン（PCTFE）、エチレン-クロロトリフルオロエチレン共重合体（ECTFE）、ポリビニリデンフルオライド（PVDF）、ポリビニルフルオライド（PVF）等が代表的なものとしてあげられる。

また、前記シリコーンとしては、オルガノポリシロキサンが代表的に使用され、ジメチルポリシロキサン、メチルフェニルポリシキサン、ジメチル−メチルフェニルポリシロキサンポリマー、フッ素化ポリシロキサン等から用いられる。そして、これらオルガノポリシロキサンは両末端にシラノール基もしくはアルコキシシリル基をもつもの、特にこれら両末端をもつジメチルポリシロキサンが好ましく用いられる。

前記した第２薄膜となる樹脂等を、好適には微粉末の形状とし、界面活性剤を使用して懸濁化された水溶性懸濁液や、フッ素系溶剤や有機系溶媒に分散させて得られる懸濁液を好適には、第３の塗布液とできる。前記した懸濁液は、フッ素塗料として市中より入手可能である。

そして、第３の塗布液を、「第１の薄膜（３）」上に塗布する手段としては、ディップコート、フローコート、スピンコート、ロールコート、スプレーコート、スクリーン印刷、フレキソ印刷等の公知手段によって行うことができる。基材がヒートパイプ等のパイプ形状のものの場合、塗布する手段はディップコートが最適である。また、基材がヒートパイプの場合、薄膜のパイプの内側面に形成することが好ましい。また、第３の塗布液をマスク材等の使用して「第１の薄膜（３）」上に島状に供給し、「第１の薄膜（３）」上に「第２の薄膜（４）」を島状に形成してもよい。

そして、塗布後加熱することで第２の薄膜を形成できる。この加熱温度は、樹脂の軟化温度の＋３０〜＋１００℃で行うことが好ましいので、この工程での加熱温度は２３０〜５００℃とすることが好ましい。

そして本発明を形成する基材の材質には、アルミ、ステンレス、銅、銀、金、高伝導セラミック、カーボン材料、又はガラスが使用され、本発明の物品は、好適には、ヒートパイプ、フィン等の熱変換素子に使用される。

実施例１
１．基材の準備
基材として、内径が４ｍｍ、肉厚が０．５ｍｍで長さが２００ｍｍの銅パイプを準備した。

２．塗布液１の調製
ホタテ貝を約８００℃で焼成した焼成貝カルシウム（商品名ＣＡＶ、日本天然素材株式会社製）を用いた。この貝殻焼成カルシウムの粒子径を３μｍに粉砕した後、貝殻焼成カルシウム１０重量％、ノニオン系界面活性剤３重量％、イソプロピルアルコールを８７重量％の比で配合し、アルミナボールミルで４時間分散混合させて貝殻焼成カルシウムの懸濁液を調製した。

この懸濁溶液をエタノールで固形分濃度が２．５％となるように希釈し、これを塗布液１とした。

３．塗布液２の調製
ＳｉＯ_２／Ｌｉ_２Ｏのモル比が３．５／１のリチウムシリケートを有し、該シリケートの濃度が２重量％である水溶液を塗布液２とした。

４．塗布液３の調製
含フッ素樹脂[セフラルルーブＩ（セントラル硝子製、軟化温度：融点３４０℃］を１０ｗｔ％含有する水溶液を調製し、これを塗布液３とした。

５．物品の作製
塗布液１の入った浸漬用バスに前記１の基材の全てを室温で３分間浸漬した後、引き上げた。その後、１２０℃で１時間加熱した。冷却後、さらに基材の全てを塗布液２の入った浸漬用バスの中に５分間浸漬した後、引き上げた。１２０℃で１時間加熱し、冷却させ第１の薄膜を形成した。

次に塗布液３の入った浸漬用バスに第１の薄膜が形成された基材を、パイプの端部から全長さの１／３だけ５分間浸漬した。この後、３９０℃で１時間の加熱を行い、撥水部と親水部を有する物品を得た。

６．物品の評価
得られた物品の第１の薄膜及び第２の薄膜の水滴の接触角をＪＩＳＲ３２５７（１９９９年）に準拠にして測定を行った。該ＪＩＳは、ガラス板の水滴の接触角の測定方法に関するものであるが、本実施例での基材でも該測定方法を援用した。尚、本評価での第１の薄膜の評価は、第２の薄膜が形成されていない部分で行った。

また、薄膜１及び薄膜２の基材への密着性の評価は、碁盤目ピール試験で行った。薄膜に縦横各１０本ずつ碁盤目状の切り込みを入れ、粘着材としてアクリル系の粘着剤を片側面に被覆されたアセテートフィルム（メンディングテープ；ヤマト株式会社；品番OP-3-18）で剥離させた際に剥離の有無を観察し、１００コマ中の剥離した個数を計測した。尚、本評価での第１の薄膜の評価は、第２の薄膜が形成されていない部分で行った。

さらに、得られた物品を切断し、薄膜の断面形状を操作型電子顕微鏡で観察し、薄膜の厚み等の測定を本発明での規定に基づき求めた。

得られた結果を表１に示す。本実施例物品で得られた優れた親水性と撥水性を示すとともに、薄膜１及び２ともに優れた密着性を示した。

実施例２
塗布液１の調製過程で粒子径を１０μｍとし、塗布液３を塗布時の浸漬時間を１０分とした以外は、実施例１と同様の手順で物品を得た。また、物品の評価も実施例１と同様に行った。結果を表１に示す。本実施例物品で得られた優れた親水性と撥水性を示すとともに、薄膜１及び２ともに優れた密着性を示した。

実施例３
塗布液１の調製過程で粒子を１０μｍの粒子サイズを有する窒化ケイ素とした以外は、実施例２と同様の手順で物品を得た。また、物品の評価も実施例１と同様に行った。結果を表１に示す。本実施例物品で得られた優れた親水性と撥水性を示すとともに、薄膜１及び２ともに優れた密着性を示した。

実施例４
塗布液１の調製過程で粒子径を２０μｍとした以外は、実施例２と同様の手順で物品を得た。また、物品の評価も実施例１と同様に行った。結果を表１に示す。本実施例物品で得られた優れた親水性と撥水性を示すとともに、薄膜１及び２ともに優れた密着性を示した。

比較例１
塗布液１の調製過程で粒子を０．４μｍの粒子サイズを有する窒化ケイ素とした以外は、実施例１と同様の手順で物品を得た。また、物品の評価も実施例１と同様に行った。結果を表１に示す。第２の薄膜の密着性が劣っていた。

比較例２
塗布液１の調製過程で粒子径を６０μｍとした以外は、実施例２と同様の手順で物品を得た。また、物品の評価も実施例１と同様に行った。結果を表１に示す。第１及び第２の薄膜とも密着性が劣っていた。
［実施例１乃至４で得られた物品のヒートパイプとしての性能評価］
得られた物品内に作動液として水を入れ、両端を封じヒートパイプを形成した。比較のため、第２の薄膜を形成しなかった以外は実施例１の同様の手順で得られた物品でも前記と同様の手順でヒートパイプを得た。これを標準試料とする。ヒートパイプの片側端からパイプ長さ方向に対して１／４の部分で且つ第１の薄膜のみが形成され部位をパイプ表面が８０℃になるまで加熱し、８０℃に到達後加熱をすぐに止め、加熱された部位の温度が４０℃になるまでの時間を計測した。そして、各実施例から得られたヒートパイプでの計測時間を標準資料で要した時間で割ってヒートパイプとしての性能を評価した。

結果、実施例１からのものは、０．７５、実施例２からのものは、０．７、実施例３からのものは、０．７２、そして実施例４からのものは、０．６５と、それぞれ、ヒートパイプとしては、優れた熱伝達効率が見られた。これらは、親水部（第１の薄膜）、撥水部（第２の薄膜）での水滴の接触角の差が１１５°以上と顕著な差があることに起因するものと考えられる。

特に、実施例２、及び４は、前記した水滴の接触角の差が１２５°以上と顕著な差があり、これにより大幅な熱伝達率の向上が見られたものと考えられる。前記した水滴の接触角の差は、大きい程良いと推察されるが、製造時のコスト等を考慮すると、１５０°以下、より好ましくは１４５°以下でもよい。

本発明の好ましい形態のヒートパイプの形状を説明するための要部断面図である。

符号の説明

１撥水部と親水部を有する物品
２基材
３第１の薄膜
４第２の薄膜
５粒子
６親水性部材

Claims

ヒートパイプであり、該ヒートパイプは、その内面に、
第１の薄膜からなる親水性部及び、
該親水部上に形成されている第２の薄膜からなる撥水部、
とを有し、
該撥水部と該親水部の水滴接触角の差が１１５°以上であり、
該撥水部と該親水部とが隣接し、
該第１の薄膜は親水性を呈するアルカリシリケートで被覆された多孔質性無機質の粒子からなること
を特徴とするヒートパイプ。
前記多孔質性無機質の粒子が貝殻焼成カルシウムである、請求項１に記載のヒートパイプ。
前記アルカリシリケートがリチウムシリケートである、請求項１または請求項２に記載のヒートパイプ。
前記第２の薄膜が、四フッ化エチレン樹脂、四フッ化エチレン−パーフロオロアルコキシ−エチレン共重合樹脂、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合樹脂、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体、ポリビニリデンフルオライドおよびポリビニルフルオライドからなる群から選ばれた含フッ素樹脂である、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のヒートパイプ。