JPH0583840B2

JPH0583840B2 -

Info

Publication number: JPH0583840B2
Application number: JP28169585A
Authority: JP
Inventors: Koichiro Fukui; Juichi Furukawa; Kazunari Noguchi
Original assignee: Showa Aluminum Corp
Current assignee: Altemira Co Ltd
Priority date: 1985-12-13
Filing date: 1985-12-13
Publication date: 1993-11-29
Also published as: JPS62141497A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野この発明は、スチール製管体内に作動液として
水が封入されたヒート・パイプの製造法に関す
る。

従来技術とその問題点スチール製管体内に水が封入されたヒート・パ
イプは、管体の強度の高さと、水の作動液として
の性能の高さから、広範囲に使用されている。し
かしながら、このようなヒート・パイプでは、鉄
と水とが反応して水素ガスが発生し、短時間でヒ
ート・パイプの性能を劣化させるという問題があ
つた。すなわち、発生した水素ガスは、原子状態
でスチール製管体の壁内を拡散して、一部は一定
速度で管体外に放出されるが、大部分は管体内の
凝縮部に溜つて、ヒート・パイプの性能を低下さ
せる。しかも、スチール製管体の外面を、耐食性
付与およびブレージング層を有するアルミニウム
製フインの真空ろう付けの目的でアルミナイズド
処理することがあるが、この場合管体の壁内部を
拡散した水素ガスは、形成されたアルミナイズド
皮膜によつて管体外への放出を遮られる。

そこで、従来、上記のような水素ガスの発生
と、水素ガス発生によるヒート・パイプの性能劣
化を防止するために、次のような方法がとられて
いた。

水にインヒビターを添加して水と鉄との反応
を抑制すること。

スチール製管体内面に銅等の金属をメツキし
ておくこと。

管体内に水素吸蔵材を設けること。

管体の内外を連通させるように、Pd等から
なる線状の水素透過部材を設けること。

上記〜の組合せ。

しかしながら、上記の方法によつても、水素ガ
スの発生と、発生した水素ガスによるヒート・パ
イプの性能劣化を長期間にわたつて抑えることは
できなかつた。

このような問題を解決するために、本出願人
は、先に、スチール製の管体の内面をバナジン酸
塩の水溶液で加熱下に処理して、管体内面に防食
層を形成させ、ついで該水溶液を管体から排出し
てこれとは別の作動液を封入するか、または該水
溶液をそのまま作動液として封入することを特徴
とするヒート・パイプの製造法を提案した（特開
昭56−168089号参照）。

そして、この方法によれば、形成された防食層
は化学的に安定なVO₂、V₂O₃、Fe₂O₃、Fe₃O₄等
のうち１または２以上からなるので優れた防食効
果が得られ、その結果Feと水とが反応すること
による水素ガスの発生および発生した水素ガスに
よるヒート・パイプの性能劣化が防止されると考
えられていた。

しかしながら、この方法では、次のような問題
が存在することが判明した。すなわち、スチール
製の管体の内面をバナジン酸塩の水溶液で加熱下
に処理して防食層を形成した場合、この防食層１
０は、第２図に示すように、管体１１側に形成さ
れかつFe₂O₃、Fe₃O₄等からなる多孔質状の第１
防食層１２と、第１防食層１２の上に形成されか
つVO₂、V₂O₃等からなる第２の防食層１３とよ
りなる。そして、これらの防食層１２，１３に多
数の孔１２ａ，１３ａが存在することにより、防
食性が十分ではなく、水素ガスの発生と、発生し
た水素ガスによるヒート・パイプの性能劣化を長
期間にわたつて抑えることができないということ
が判明したのである。

この発明の目的は、上記の問題を解決し、長期
間にわたつて性能劣化を起こすことのないヒー
ト・パイプを製造する方法が提供することにあ
る。

問題点を解決するための手段この発明によるヒート・パイプの製造法は、ス
チール製の管体の内面をバナジン酸塩の水溶液で
加熱下に処理して、管体内面に防食層を形成さ
せ、ついで該水溶液を管体から排出した後、さら
に管体の内面を過酸化水素水で加熱下に防食処理
し、ついで該過酸化水素水を管体から排出した後
作動液を管体内に封入することを特徴とするもの
である。

上記において、防食層を形成する防食層形成処
理用水溶液のバナジン酸塩としては、メタバナジ
ン酸アンモニウム、メタバナジン酸ナトリウム、
メタバナジン酸カリウムなどがよく使用される
が、これらに限定されない。また、これらのバナ
ジン酸塩のうちでは、アルカリ金属を含まないメ
タバナジン酸アンモニウムを用いるのが好まし
い。バナジン酸塩の濃度は好ましくは0.1〜5wt％
程度である。0.1wt％未満では十分な厚さの防食
層が形成されず、また5wt％を越えても特に著し
い効果はなく、かえつてコスト高をまねく。加熱
温度は160℃以上、好ましくは、ヒート・パイプ
の使用時に防食層にクラツクが生じないような温
度である。160℃未満では防食層の形成が十分で
ない。処理時間はバナジン酸塩の種類、濃度、製
造されたヒート・パイプの使用温度域等を考慮し
て適宜決められる。バナジン酸塩の水溶液は、予
めバナジン酸塩をイオン交換水等の純水に溶解し
て調製したものでも、また、ヒート・パイプ用管
体内にまずバナジン酸塩を投入し、ついでイオン
交換水等の純水を注入して、管内において調製し
たものでもよい。また、バナジン酸塩の水溶液を
用いた防食層形成処理は、加熱時に該水溶液が膨
張して管体内に充満するようにして行なうのが好
ましい。

上記において、過酸化水素水の濃度は0.1〜
34wt％、好ましくは１〜5wt％であるのがよい。
0.1wt％未満では十分な防食効果が得られず、ま
た34wt％を越えても特に著しい効果はなく、か
えつてコスト高をまねく。加熱温度は160℃以上、
好ましくは、ヒート・パイプの使用時に防食層に
クラツクが生じないような温度である。160℃未
満では十分な効果が得られない。処理時間は防食
層形成処理にもちいるバナジン酸塩の種類、濃
度、製造されたヒート・パイプの使用温度域、形
成されている防食層の厚さ等を考慮して適宜決め
られる。また過酸化水素水を用いた防食処理は、
加熱時に該過酸化水素水が膨張して管体内に充満
するようにして行なうのが好ましい。

作動液としては、純水にアルカリ化PH調整剤を
添加してPH８〜12の範囲に調整したものを用いる
ことが好ましい。PH８〜12の範囲はFeやＶの不
動態域であり、しかもVO₂、V₂O₃、Fe₂O₃、Fe₃
O₄等の安定化域であつて、長期の使用によつて
もFeと水との反応が起こつたり、防食層が不安
定な状態とならないからである。また、アルカリ
化PH調整剤としては、アルカリ金属およびアルカ
リ土類金属を含まないものを用いるのが好まし
い。その理由は、アルカリ金属やアルカリ土類金
属を含むアルカリ化PH調整剤、たとえばNaVO₃
を用いれば、これがFeと反応してFeとＶとＯと
の混合物の皮膜ができ、その結果VO₃ ^-が消費さ
れてNaが残り、PHが大きくなつて防食層が溶け、
反応が進んで水素ガスが発生するからである。し
たがつて、アルカリ化PH調整剤としては、N₂H₄
等のアミン化合物やNH₃を用いるのがよい。こ
の中でもN₂H₄を用いるのが特に好ましい。N₂
H₄を用いると、純水中の溶存O₂が少なくなり、
管体内面の防食層が一層安定化するからである。
さらに、作動液の封入量は、管体の内容積の20〜
30％程度とするのがよい。

作用バナジン酸塩の水溶液で加熱下に処理すること
により管体内面に形成した防食層は、管体側に形
成された第１の防食層と、その上に形成された第
２の防食層とからなる２層構造となる。第１防食
層は、Fe₂O₃、Fe₃O₄等からなる多孔質状のもの
である。第２防食層は、VO₂、V₂O₃等からなる
多孔質状のものである。その後、過酸化水素水を
用いて防食処理を施すと、Fe₂O₃、Fe₃O₄、V₂
O₃、VO₂が成長し、または新たにFe₂O₃、Fe₃O₄
が生成し、その結果第１防食層の孔がFe₂O₃、
Fe₃O₄等で埋められる。また、第２防食層の孔が
小さくなるとともに、Fe₂O₃、Fe₃O₄等で埋めら
れる。

実施例以下、この発明の実施例を、第１図を参照して
説明する。

まず、スチール製の管体１内に、メタバナジン
酸アンモニウム、メタバナジン酸ナトリウム、メ
タバナジン酸カリウム等のバナジン酸塩の水溶液
を入れて160℃以上に加熱する。これにより、管
体１内面に、第１図ａに示すように、従来の場合
と同様な２層構造の防食層が形成される。この防
食層のうち管体１側に形成された第１の防食層３
は、Fe₂O₃、Fe₃O₄等からなる多孔質状のもので
あつて、多数の孔３ａを有する。第１防食層３の
上に形成された第２の防食層４は、VO₂、V₂O₃
等からなる多孔質状のものであつて、多数の孔４
ａを有する。ついで、上記水溶液を管体１から排
出した後、管体１内に、濃度0.1〜34wt％の過酸
化水素水を入れて160℃以上に加熱する。すると、
第１図ｂに示すように、第１および第２の防食層
３，４を構成している化学的に安定なFe₂O₃、
Fe₃O₄、V₂O₃、VO₂が成長し、または新たにFe₂
O₃、Fe₃O₄が生成し、その結果第１防食層３の孔
３ａがFe₂O₃、Fe₃O₄等で埋められる。また、第
２防食層４の孔４ａが小さくなるとともに、Fe₂
O₃、Fe₃O₄等で埋められる。その後、過酸化水素
水を管体１から排出し、さらに純水にアルカリ化
PH調整剤を添加してPH８〜12の範囲に調整した作
動液を管体１内に封入する。こうして、ヒート・
パイプが製造される。

次に、この発明のさらに具体的な実施例を従来
例とともに示す。

実施例長さ3000mm、直径31.8mm、厚さ4.5mmのSTB35
製の管体を用意し、その一端にエンドキヤツプを
溶接して閉塞した後、管体内面を5wt％クエン酸
モノアンモン水溶液で洗浄し、スケールを除去し
て十分清浄にした。ついで、管体の他端にノズル
付きエンドキヤツプを溶接し、ノズルから管体内
に0.5wt％メタバナジン酸アンモニウム水溶液を
管体内容積全体の70％を満たすように注入した
後、ノズルにバルブを装着した。そして、管体を
加熱し、蒸気追い出し法により脱気してからバル
ブを閉じた。その後、管体全体を均一に加熱し、
300℃で４時間保持した。ついで、バルブを開け、
メタバナジン酸アンモニウム水溶液を全て排出
し、冷却後3wt％過酸化水素水を管体内容積全体
の70％を満たすように注入した。そして、管体を
加熱し、蒸気追い出し法により脱気してからバル
ブを閉じた。その後、管体全体を均一に加熱し、
300℃で２時間保持した。ついで、バルブを開け、
メタバナジン酸アンモニウム水溶液を全て排出
し、冷却後純水にN₂H₄を添加してPHを9.5に調整
した作動液を、管体内容積全体の20％を満たすよ
うに管体内に注入した。そして、蒸気追い出し法
により脱気処理を施してからバルブを閉じた。こ
のようにして製造したヒート・パイプの蒸発部を
電気ヒータで280℃に加熱して、蒸発部を流水で
冷却しつつ蒸発部と凝縮部との温度差（ΔT）を
測定した。熱輸送量は常時4000Wとなるようにし
た。その結果、2000時間経過後の該温度差
（ΔT）はほぼ０℃であつた。

従来例上記実施例と同様にして、管体内面に洗浄処理
を施し、ついでその一端にノズル付きエンドキヤ
ツプを溶接し、ノズルから管体内に0.5wt％メタ
バナジン酸ナトリウム水溶液を管体内容積の25％
を満たすように注入した後、ノズルにバルブを装
着した。そして、管体を加熱し、蒸気追い出し法
により脱気してからバルブを閉じた。その後、管
体全体を均一に加熱し、300℃で１時間保持した。
ついで、バルブを開け、メタバナジン酸ナトリウ
ム水溶液を全て排出し、冷却後0.1wt％メタバナ
ジン酸ナトリウム水溶液（PH＝８）を、管体内容
積全体の14％を満たすように管体内に注入した。
そして、蒸気追い出し法により脱気処理を施して
からバルブを閉じた。このようにして製造したヒ
ート・パイプの蒸発部を電気ヒータで280℃に加
熱して、蒸発部を流水で冷却しつつ蒸発部と凝縮
部との温度差（ΔT）を測定した。熱輸送量は常
時4000Wとなるようにした。その結果、2000時間
経過後の該温度差（ΔT）はほぼ100℃であつた。

発明の効果この発明のヒート・パイプの製造法によれば、
上述のように、管体内面に形成された防食層が孔
の存在しないものとなる。そして、この防食層は
化学的に安定なVO₂、V₂O₃、Fe₂O₃、Fe₃O₄等か
らなるので、Feと水とが反応することによる水
素ガスの発生および発生した水素ガスによるヒー
ト・パイプの性能劣化が防止される。したがつ
て、長期間にわたり性能劣化することのないヒー
ト・パイプを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す部分拡大断面
図、第２図は従来例を示す部分拡大断面図であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

１スチール製の管体の内面をバナジン酸塩の水
溶液で加熱下に処理して、管体内面に防食層を形
成させ、ついで該水溶液を管体から排出した後、
さらに管体の内面を過酸化水素水で加熱下に防食
処理し、ついで該過酸化水素水を管体から排出し
た後作動液を管体内に封入することを特徴とする
ヒート・パイプの製造法。