JPH0524435B2 - - Google Patents
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- JPH0524435B2 JPH0524435B2 JP61122928A JP12292886A JPH0524435B2 JP H0524435 B2 JPH0524435 B2 JP H0524435B2 JP 61122928 A JP61122928 A JP 61122928A JP 12292886 A JP12292886 A JP 12292886A JP H0524435 B2 JPH0524435 B2 JP H0524435B2
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
- F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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- F28D2015/0225—Microheat pipes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Description
産業上の利用分野
本発明は、マイクロヒートパイプ及びその製造
方法に関する。 なお、本発明においては、内径1mm以下のパイ
プをマイクロパイプといい、マイクロパイプを使
用するヒートパイプをマイクロヒートパイプとい
う。 従来の技術とその問題点 現在我国において実用化されているヒートパイ
プは、内径3mm程度のものが最小であり、それよ
りも内径の小さいものは、製造されていない。こ
れは、パイプ内に封入するウイツクとして適切な
材料がなく、また微小径パイプへのウイツクの装
入が困難であることによる。 最近、LSI、VLSI等の温度制御を行なうため
に、平均管径10〜500μm程度で、多角形断面を
有するウイツクレスヒートパイプが提案されてい
る〔“トリガー”、1984年11月号第47〜53頁〕。こ
のヒートパイプにおいては、作動液は、多角形管
の角部に生じる毛細管圧力を利用して、移動する
ものとされている。しかしながら、微細な多角形
管の製造技術が完成されていない為、提案された
ヒートパイプ自体は未だ製造されていない。 問題点を解決するための手段 本発明者は、上記の如き従来技術の問題点に鑑
みて種々研究を重ねた結果、特定の材料からなる
シートに特定の金属材料を強固に付着させたウイ
ツクを使用する場合には、前記のマイクロパイプ
を使用するマイクロヒートパイプが容易に製造で
きることを見出した。即ち、本発明は、下記のマ
イクロヒートパイプ及びその製造方法を提供する
ものである: (i) 径0.05mm以下の維持からなり且つ厚さが
0.1mm以下のフレキシブルで弾力性のあるシ
ートに作動液と濡れ性の良い金属材料を0.01
〜50μmの厚さで付着させたウイツク及び (ii) 作動液が (iii) 内径1mm以下のマイクロパイプに封入さ
れ、 (iv) 該ウイツクがそのフレキシブル性と弾力性
によりパイプ内周面に沿つて円筒形状となつ
て封入されていること を特徴とするマイクロヒートパイプ。 (i) 径0.05mm以下の繊維からなり且つ厚さが
0.1mm以下のフレキシブルで弾力性のあるシ
ートに作動液と濡れ性の良い金属材料を0.01
〜50μmの厚さで付着させたシート材を、 (ii) 内径1mm以下のマイクロパイプの内孔部円
周長にほぼ等しい幅に切断してウイツク材と
し、 (iii) 該ウイツク材を上記マイクロパイプ内に引
き入れ、その進入に従つてパイプ内周面に沿
つて円筒形状として装入し、 (iv) マイクロパイプの一端を閉鎖し、 (v) 減圧下にマイクロパイプ内に作動液を装入
し、 (vi) マイクロパイプの他端を閉鎖すること を特徴とするマイクロヒートパイプの製造方
法。 本発明で使用するマイクロパイプの材質は、特
に限定されず、金属及び合金(Ag、Cu、Al、ス
テンレススチール、Ti、Ta、Nb、Zr、Cu−Ni、
Nb−Ti等)、高分子材料(ポリエチレン、ポリ
プロピレン、ポリテトラフルオロエチレン等)、
セラミツクス類(各種のガラス、アルミナ、ジル
コニア、SiC、Si3N4等のセラミツクス等)等の
広い範囲から選択される。 ウイツク材の基材となるシート材料としては、
径0.05mm以下の単繊維を厚さ0.1mm以下のシート
とした状態で、フレキシブルで弾力性を有するも
のであれば、特に限定されない。この様な材料の
具体例としては、各種組成のガラス繊維、アルミ
ナ繊維等が挙げられる。この様なシート材料にコ
ーテイングされる金属材料としては、作動液と濡
れ性の良い金属又は合金が選択され、具体的に
は、Cu、Ag、Ni、Ti等の金属、Cu−Zn、Cu−
Ni、ステンレススチール等の合金が例示される。
シート材料に対する金属のコーテイング方法とし
ては、真空蒸着法、スパツタ法、イオンプレーテ
イング法、CVD法等の気相法及び電気メツキ法、
無電解メツキ法等の湿式法のいずれもが採用され
得るが、シート材料と金属材料コーテイングとの
密着性の点からは、気相法がより好ましい。金属
材料のコーテイング厚さを0.01〜50μm程度とし、
更に必要に応じて、コーテイングされたシート材
料をコーテイングした金属の再結晶化温度以上で
5分〜200分程度熱処理することにより、ウイツ
ク内の有効平均気孔径を1.0×10-4〜1.0×10-5m
程度及び空隙率を50〜80%の範囲内にコントロー
ルすることができ、延いてはマイクロパイプの内
径、作動液の種類、マイクロヒートパイプの使用
個所等に適合したウイツク特性を得ることが可能
となる。また、金属材料のコーテイングにより、
ウイツクの引張り強度が2倍以上に増大するの
で、マイクロパイプ内への装入が極めて容易とな
り、このことがマイクロヒートパイプの製造を可
能にしたともいえる。 本発明で使用する作動液としては、公知のヒー
トパイプで使用されているものがいずれも使用可
能であり、具体的に使用温度範囲別にあげると、
He、H2、Ne、N2、メタン、アンモニア、フレ
オン、メチルアルコール、水、ダラサムA、ナフ
タリン、Ce、K、Na、Li、Ag等が例示される。
作動液の量は、通常マイクロパイプ内容積の15〜
18%程度である。 本発明のマイクロヒートパイプは、例えば、以
下の様にして製造される。先ず、径0.05mm以下の
単繊維からなり且つ厚さが0.1mm以下のフレキシ
ブルで弾力性のあるシートに作動液と密着性の良
い金属材料を0.01〜50μmの厚さで強固に付着さ
せる。次いで、該シートをマイクロパイプの内孔
部円周長にほぼ等しい巾(内孔部直径の3倍を目
安とすれば良い)に切断してウイツク材とし、そ
の一端にマイクロパイプの内径より細い径のガイ
ド線を取り付け、ガイド線をマイクロパイプ内に
通して、ウイツク材をマイクロパイプ内に引き入
れる。この際、ウイツク材の先端を先細りのくさ
び形又はV字形とするとともに、マイクロパイプ
の開口部内面を切削するなどの手段によつて開口
部を拡径しておくことにより、ウイツク材の装入
が極めて容易になる。フレキシブルで弾力性に富
むウイツク材は、マイクロパイプ内に進入するに
従つて、パイプ内周面に沿つて円筒形状となる。 ウイツク材の装入を終えたマイクロパイプは、
その一端を融解(金属パイプ及びガラスパイプの
場合)、ロー付(金属パイプの場合)、高分子材料
の注入(高分子材料パイプの場合)等の任意の手
段により封止された後、減圧下に作動液を注入さ
れる。次いで、マイクロパイプの他端を同様にし
て封止することにより、本発明マイクロヒートパ
イプが得られる。 発明の効果 本発明により、従来製造不能であつた内径1mm
以下のマイクロヒートパイプがはじめて完成され
た。このマイクロヒートパイプは、熱輪送量が極
めて大きいので、従来の内径3mm以上のヒートパ
イプでは不可能であつた微小部位や微細部品の直
接冷却又は直接加熱が可能となつた。本発明マイ
クロヒートパイプは、LSI、VLSI等の高集積化
電子部品の冷却;バイト、ドリル等の切削工具の
冷却、回転機の冷却、金型、鋳型等の成形型の冷
却等の直接冷却の他に、癌の温熱療法又は温冷熱
療法における局所直接加熱(又は加熱・冷却)加
療器具として、冷凍機等の各種機器類における温
度センサーとして、熱ダイオード、熱スイツチ等
としての利用が可能である。 更に又、本発明マイクロヒートパイプは、製造
が容易て、コストが低いことも大きな利点であ
る。 実施例 以下、実施例を示し、本発明の特徴とするとこ
ろを明らかにする。 実施例 1 平均径10μmの石英ガラス繊維からなる弾力性
に富むフレキシブルシート(厚さ0.1mm及び0.05
mm)にCuを真空蒸着法によりコーテイングし、
250℃で30分熱処理した後、巾1.5mmに切断し、内
径0.5mmの銅パイプに挿入し、その一端を加熱融
解して、封止した。次いで銅パイプ内容積の16%
のエチルアルコールを銅パイプに注入した後、残
る一端を同様にして封止した。 かくして得られたマイクロヒートパイプの熱輸
送量の測定結果を第1表に示す。
方法に関する。 なお、本発明においては、内径1mm以下のパイ
プをマイクロパイプといい、マイクロパイプを使
用するヒートパイプをマイクロヒートパイプとい
う。 従来の技術とその問題点 現在我国において実用化されているヒートパイ
プは、内径3mm程度のものが最小であり、それよ
りも内径の小さいものは、製造されていない。こ
れは、パイプ内に封入するウイツクとして適切な
材料がなく、また微小径パイプへのウイツクの装
入が困難であることによる。 最近、LSI、VLSI等の温度制御を行なうため
に、平均管径10〜500μm程度で、多角形断面を
有するウイツクレスヒートパイプが提案されてい
る〔“トリガー”、1984年11月号第47〜53頁〕。こ
のヒートパイプにおいては、作動液は、多角形管
の角部に生じる毛細管圧力を利用して、移動する
ものとされている。しかしながら、微細な多角形
管の製造技術が完成されていない為、提案された
ヒートパイプ自体は未だ製造されていない。 問題点を解決するための手段 本発明者は、上記の如き従来技術の問題点に鑑
みて種々研究を重ねた結果、特定の材料からなる
シートに特定の金属材料を強固に付着させたウイ
ツクを使用する場合には、前記のマイクロパイプ
を使用するマイクロヒートパイプが容易に製造で
きることを見出した。即ち、本発明は、下記のマ
イクロヒートパイプ及びその製造方法を提供する
ものである: (i) 径0.05mm以下の維持からなり且つ厚さが
0.1mm以下のフレキシブルで弾力性のあるシ
ートに作動液と濡れ性の良い金属材料を0.01
〜50μmの厚さで付着させたウイツク及び (ii) 作動液が (iii) 内径1mm以下のマイクロパイプに封入さ
れ、 (iv) 該ウイツクがそのフレキシブル性と弾力性
によりパイプ内周面に沿つて円筒形状となつ
て封入されていること を特徴とするマイクロヒートパイプ。 (i) 径0.05mm以下の繊維からなり且つ厚さが
0.1mm以下のフレキシブルで弾力性のあるシ
ートに作動液と濡れ性の良い金属材料を0.01
〜50μmの厚さで付着させたシート材を、 (ii) 内径1mm以下のマイクロパイプの内孔部円
周長にほぼ等しい幅に切断してウイツク材と
し、 (iii) 該ウイツク材を上記マイクロパイプ内に引
き入れ、その進入に従つてパイプ内周面に沿
つて円筒形状として装入し、 (iv) マイクロパイプの一端を閉鎖し、 (v) 減圧下にマイクロパイプ内に作動液を装入
し、 (vi) マイクロパイプの他端を閉鎖すること を特徴とするマイクロヒートパイプの製造方
法。 本発明で使用するマイクロパイプの材質は、特
に限定されず、金属及び合金(Ag、Cu、Al、ス
テンレススチール、Ti、Ta、Nb、Zr、Cu−Ni、
Nb−Ti等)、高分子材料(ポリエチレン、ポリ
プロピレン、ポリテトラフルオロエチレン等)、
セラミツクス類(各種のガラス、アルミナ、ジル
コニア、SiC、Si3N4等のセラミツクス等)等の
広い範囲から選択される。 ウイツク材の基材となるシート材料としては、
径0.05mm以下の単繊維を厚さ0.1mm以下のシート
とした状態で、フレキシブルで弾力性を有するも
のであれば、特に限定されない。この様な材料の
具体例としては、各種組成のガラス繊維、アルミ
ナ繊維等が挙げられる。この様なシート材料にコ
ーテイングされる金属材料としては、作動液と濡
れ性の良い金属又は合金が選択され、具体的に
は、Cu、Ag、Ni、Ti等の金属、Cu−Zn、Cu−
Ni、ステンレススチール等の合金が例示される。
シート材料に対する金属のコーテイング方法とし
ては、真空蒸着法、スパツタ法、イオンプレーテ
イング法、CVD法等の気相法及び電気メツキ法、
無電解メツキ法等の湿式法のいずれもが採用され
得るが、シート材料と金属材料コーテイングとの
密着性の点からは、気相法がより好ましい。金属
材料のコーテイング厚さを0.01〜50μm程度とし、
更に必要に応じて、コーテイングされたシート材
料をコーテイングした金属の再結晶化温度以上で
5分〜200分程度熱処理することにより、ウイツ
ク内の有効平均気孔径を1.0×10-4〜1.0×10-5m
程度及び空隙率を50〜80%の範囲内にコントロー
ルすることができ、延いてはマイクロパイプの内
径、作動液の種類、マイクロヒートパイプの使用
個所等に適合したウイツク特性を得ることが可能
となる。また、金属材料のコーテイングにより、
ウイツクの引張り強度が2倍以上に増大するの
で、マイクロパイプ内への装入が極めて容易とな
り、このことがマイクロヒートパイプの製造を可
能にしたともいえる。 本発明で使用する作動液としては、公知のヒー
トパイプで使用されているものがいずれも使用可
能であり、具体的に使用温度範囲別にあげると、
He、H2、Ne、N2、メタン、アンモニア、フレ
オン、メチルアルコール、水、ダラサムA、ナフ
タリン、Ce、K、Na、Li、Ag等が例示される。
作動液の量は、通常マイクロパイプ内容積の15〜
18%程度である。 本発明のマイクロヒートパイプは、例えば、以
下の様にして製造される。先ず、径0.05mm以下の
単繊維からなり且つ厚さが0.1mm以下のフレキシ
ブルで弾力性のあるシートに作動液と密着性の良
い金属材料を0.01〜50μmの厚さで強固に付着さ
せる。次いで、該シートをマイクロパイプの内孔
部円周長にほぼ等しい巾(内孔部直径の3倍を目
安とすれば良い)に切断してウイツク材とし、そ
の一端にマイクロパイプの内径より細い径のガイ
ド線を取り付け、ガイド線をマイクロパイプ内に
通して、ウイツク材をマイクロパイプ内に引き入
れる。この際、ウイツク材の先端を先細りのくさ
び形又はV字形とするとともに、マイクロパイプ
の開口部内面を切削するなどの手段によつて開口
部を拡径しておくことにより、ウイツク材の装入
が極めて容易になる。フレキシブルで弾力性に富
むウイツク材は、マイクロパイプ内に進入するに
従つて、パイプ内周面に沿つて円筒形状となる。 ウイツク材の装入を終えたマイクロパイプは、
その一端を融解(金属パイプ及びガラスパイプの
場合)、ロー付(金属パイプの場合)、高分子材料
の注入(高分子材料パイプの場合)等の任意の手
段により封止された後、減圧下に作動液を注入さ
れる。次いで、マイクロパイプの他端を同様にし
て封止することにより、本発明マイクロヒートパ
イプが得られる。 発明の効果 本発明により、従来製造不能であつた内径1mm
以下のマイクロヒートパイプがはじめて完成され
た。このマイクロヒートパイプは、熱輪送量が極
めて大きいので、従来の内径3mm以上のヒートパ
イプでは不可能であつた微小部位や微細部品の直
接冷却又は直接加熱が可能となつた。本発明マイ
クロヒートパイプは、LSI、VLSI等の高集積化
電子部品の冷却;バイト、ドリル等の切削工具の
冷却、回転機の冷却、金型、鋳型等の成形型の冷
却等の直接冷却の他に、癌の温熱療法又は温冷熱
療法における局所直接加熱(又は加熱・冷却)加
療器具として、冷凍機等の各種機器類における温
度センサーとして、熱ダイオード、熱スイツチ等
としての利用が可能である。 更に又、本発明マイクロヒートパイプは、製造
が容易て、コストが低いことも大きな利点であ
る。 実施例 以下、実施例を示し、本発明の特徴とするとこ
ろを明らかにする。 実施例 1 平均径10μmの石英ガラス繊維からなる弾力性
に富むフレキシブルシート(厚さ0.1mm及び0.05
mm)にCuを真空蒸着法によりコーテイングし、
250℃で30分熱処理した後、巾1.5mmに切断し、内
径0.5mmの銅パイプに挿入し、その一端を加熱融
解して、封止した。次いで銅パイプ内容積の16%
のエチルアルコールを銅パイプに注入した後、残
る一端を同様にして封止した。 かくして得られたマイクロヒートパイプの熱輸
送量の測定結果を第1表に示す。
【表】
前記“トリガー”、1984年11月第47〜53頁に示
されている多角形断面のウイツクレスヒートパイ
プの理論最大熱輸送量は、一辺0.2mmの正方形断
面で長さ10mmの場合、3.6W/mm2Kであるとされ
ており、本発明によれば、ウイツクの製造条件を
適切に選択することにより、これを上回る高い熱
輸送量が得られることが明らかである。 実施例 2 内径0.5mmの銅パイプに代えて内径0.4mmの石英
パイプを使用するとともにシートの切断巾を1.2
mmとする以外は実施例1と同様にして、本発明の
マイクロヒートパイプを製造した。 結果を第2表に示す。
されている多角形断面のウイツクレスヒートパイ
プの理論最大熱輸送量は、一辺0.2mmの正方形断
面で長さ10mmの場合、3.6W/mm2Kであるとされ
ており、本発明によれば、ウイツクの製造条件を
適切に選択することにより、これを上回る高い熱
輸送量が得られることが明らかである。 実施例 2 内径0.5mmの銅パイプに代えて内径0.4mmの石英
パイプを使用するとともにシートの切断巾を1.2
mmとする以外は実施例1と同様にして、本発明の
マイクロヒートパイプを製造した。 結果を第2表に示す。
【表】
第2表に示す結果から、断熱性に優れた石英パ
イプを使用することにより、熱輸送量が更に増大
することが明らかである。
イプを使用することにより、熱輸送量が更に増大
することが明らかである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 (i) 径0.05mm以下の繊維からなり且つ厚さが
0.1mm以下のフレキシブルで弾力性のあるシー
トに作動液と濡れ性の良い金属材料を0.01〜
50μmの厚さで付着させたウイツク及び (ii) 作動液が (iii) 内径1mm以下のマイクロパイプに封入され、 (iv) 該ウイツクがそのフレキシブル性を弾力性に
よりパイプ内周面に沿つて円筒形状となつて封
入されていること を特徴とするマイクロヒートパイプ。 2 (i) 径0.05mm以下の繊維からなり且つ厚さが
0.1mm以下のフレキシブルで弾力性のあるシー
トに作動液と濡れ性の良い金属材料を0.01〜
50μmの厚さで付着させたシート材を、 (ii) 内径1mm以下のマイクロパイプの内孔部円周
長にほぼ等しい幅に切断してウイツク材とし、 (iii) 該ウイツク材を上記マイクロパイプ内に引き
入れ、その進入に従つてパイプ内周面に沿つて
円筒形状として装入し、 (iv) マイクロパイプの一端を閉鎖し、 (v) 減圧下にマイクロパイプ内に作動液を装入
し、 (vi) マイクロパイプの他端を閉鎖すること を特徴とするマイクロヒートパイプの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61122928A JPS62280582A (ja) | 1986-05-28 | 1986-05-28 | マイクロヒ−トパイプ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61122928A JPS62280582A (ja) | 1986-05-28 | 1986-05-28 | マイクロヒ−トパイプ及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62280582A JPS62280582A (ja) | 1987-12-05 |
JPH0524435B2 true JPH0524435B2 (ja) | 1993-04-07 |
Family
ID=14848078
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61122928A Granted JPS62280582A (ja) | 1986-05-28 | 1986-05-28 | マイクロヒ−トパイプ及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62280582A (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2567420Y2 (ja) * | 1991-11-13 | 1998-04-02 | 株式会社フジクラ | ファイバーウイックを有するヒートパイプ |
JPWO2019176948A1 (ja) * | 2018-03-12 | 2021-01-07 | 株式会社フジクラ | 扁平型ヒートパイプ |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5687795A (en) * | 1979-12-19 | 1981-07-16 | Kanai Hiroyuki | Heat pipe |
JPS6152587A (ja) * | 1984-08-21 | 1986-03-15 | Toshiba Corp | マイクロヒ−トパイプ |
-
1986
- 1986-05-28 JP JP61122928A patent/JPS62280582A/ja active Granted
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5687795A (en) * | 1979-12-19 | 1981-07-16 | Kanai Hiroyuki | Heat pipe |
JPS6152587A (ja) * | 1984-08-21 | 1986-03-15 | Toshiba Corp | マイクロヒ−トパイプ |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS62280582A (ja) | 1987-12-05 |
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