JPS58129191A - 熱パイプ用芯材の形成方法 - Google Patents
熱パイプ用芯材の形成方法Info
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- JPS58129191A JPS58129191A JP58006764A JP676483A JPS58129191A JP S58129191 A JPS58129191 A JP S58129191A JP 58006764 A JP58006764 A JP 58006764A JP 676483 A JP676483 A JP 676483A JP S58129191 A JPS58129191 A JP S58129191A
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- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
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- B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
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- B22F7/004—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of porous nature comprising at least one non-porous part
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C23C24/08—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat
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- 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
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- F28D15/046—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 with tubes having a capillary structure characterised by the material or the construction of the capillary structure
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は熱・ξイブ用芯材、特に熱パイプの壁に結合
されるような芯材の形成方法に関する。
されるような芯材の形成方法に関する。
熱・ξイブは長年にわたって知られ、かつ熱源力；ら、
熱源より若干隔たることもあり得る使用場所に効果的に
熱を移送するために近年その使用度が増大している。一
般に、熱ノにイブは断熱遷移部を介して凝縮器に接続さ
れた蒸発器を含む０伝熱流体は熱パイプ内に密封され、
熱が蒸発器に加えられるとき、伝熱流体は蒸発されて遷
移部を通って凝縮器に流動し、凝縮器から、熱が任意所
望の目的に引き出される。熱が引き出されたのち、その
時点では液相をもつ伝熱流体は、凝縮器から蒸発器に戻
流される。一般に芯材は毛細管作用によって蒸発器に液
相伝熱流体を戻すのを促進するのに用いられる。芯材は
、熱パイプ構造体の向きが、重力が液相流体の戻流を妨
げるような場合に特に有用である。熱パイプが例えば移
動する乗物などにおいて固定姿勢に維持されていないよ
うな他の状態において、芯材は伝熱流体と蒸発器に戻流
させるのに有用である。
熱源より若干隔たることもあり得る使用場所に効果的に
熱を移送するために近年その使用度が増大している。一
般に、熱ノにイブは断熱遷移部を介して凝縮器に接続さ
れた蒸発器を含む０伝熱流体は熱パイプ内に密封され、
熱が蒸発器に加えられるとき、伝熱流体は蒸発されて遷
移部を通って凝縮器に流動し、凝縮器から、熱が任意所
望の目的に引き出される。熱が引き出されたのち、その
時点では液相をもつ伝熱流体は、凝縮器から蒸発器に戻
流される。一般に芯材は毛細管作用によって蒸発器に液
相伝熱流体を戻すのを促進するのに用いられる。芯材は
、熱パイプ構造体の向きが、重力が液相流体の戻流を妨
げるような場合に特に有用である。熱パイプが例えば移
動する乗物などにおいて固定姿勢に維持されていないよ
うな他の状態において、芯材は伝熱流体と蒸発器に戻流
させるのに有用である。
本出願人の譲受人に譲渡された米国特許第４、２５４．
８２１号において、船舶用熱ノξイブ除氷装置が開示さ
れている。この特許明細書に記載の熱・ぞイブは、船の
縦揺れおよび横揺れに左右されずに伝熱流体を蒸発器に
車力の助けを借りて戻すための多重通路を含み、かつ流
体の戻りを助長する芯材を含む。該特許明細書に記載の
芯材は、普通型式のもので、比較的細かいメツシュのワ
イヤ網目或は焼結金属のような材料で造られる。これと
は別に、熱パイプは、蒸発器部の内壁、遷移部の壁に設
けられた箔被覆溝、および凝縮器部の壁に設けられた網
目被覆溝に接着された金属極小球体の芯材を含む。しか
し、この特許明細書においては、極小球体芯材の粒体サ
イズやこれに用いられた金属に関しては何等付言されて
おらず、同時にこのような記載δ相を構成する技術も述
べられていない。
８２１号において、船舶用熱ノξイブ除氷装置が開示さ
れている。この特許明細書に記載の熱・ぞイブは、船の
縦揺れおよび横揺れに左右されずに伝熱流体を蒸発器に
車力の助けを借りて戻すための多重通路を含み、かつ流
体の戻りを助長する芯材を含む。該特許明細書に記載の
芯材は、普通型式のもので、比較的細かいメツシュのワ
イヤ網目或は焼結金属のような材料で造られる。これと
は別に、熱パイプは、蒸発器部の内壁、遷移部の壁に設
けられた箔被覆溝、および凝縮器部の壁に設けられた網
目被覆溝に接着された金属極小球体の芯材を含む。しか
し、この特許明細書においては、極小球体芯材の粒体サ
イズやこれに用いられた金属に関しては何等付言されて
おらず、同時にこのような記載δ相を構成する技術も述
べられていない。
この発明の主目的は、そのような構造の改良型芯材によ
って熱パイプの効果を増大するにある。
って熱パイプの効果を増大するにある。
この発明の他の目的は、熱パイプ用芯材の構成を簡単化
するにある。
するにある。
この発明のさらに他の目的は、複雑な幾何学形状に形成
できる熱・ぞイブ用芯材にある。
できる熱・ぞイブ用芯材にある。
一般に、この発明は熱パイプの内壁への粒状に接着され
た芯材の形成に関する。粒体は相反におよび熱、ｅイブ
壁に接着される。この接着は、適切な結合剤溶液内に物
品をまずＭ濁して行われる。この懸濁液は刷毛塗り、吹
付は或は掃引等の普通の技法を用いて熱・ξイブに付着
され、かつ被覆された壁は、比較的低い温度で短時間加
熱されて結合剤を除去する。次に被覆された壁は、比較
的高い温度に加熱されて粒体な相互間、および壁表面に
接着する。
た芯材の形成に関する。粒体は相反におよび熱、ｅイブ
壁に接着される。この接着は、適切な結合剤溶液内に物
品をまずＭ濁して行われる。この懸濁液は刷毛塗り、吹
付は或は掃引等の普通の技法を用いて熱・ξイブに付着
され、かつ被覆された壁は、比較的低い温度で短時間加
熱されて結合剤を除去する。次に被覆された壁は、比較
的高い温度に加熱されて粒体な相互間、および壁表面に
接着する。
種々の材料が用いられ、かつ使用される伝熱流体への毛
細管作用のための最適な細孔サイズが粒体の寸法を適切
に選択することによって得られる。これらの粒体は、高
温接着中に粒体にろう付けを実施し得るために粒体自身
よりも融点の低い材料で被覆或はメッキを施される。加
熱および接着作用は真空或は不活性雰囲気のような任意
の非酸化環境内で実施され、かつ接着作業は加圧するこ
とによってさらに促進される。
細管作用のための最適な細孔サイズが粒体の寸法を適切
に選択することによって得られる。これらの粒体は、高
温接着中に粒体にろう付けを実施し得るために粒体自身
よりも融点の低い材料で被覆或はメッキを施される。加
熱および接着作用は真空或は不活性雰囲気のような任意
の非酸化環境内で実施され、かつ接着作業は加圧するこ
とによってさらに促進される。
この発明の他の目的は、特色および利点と併せこの発明
をさらに十分に理解するために、附図を径間しつつこの
発明の好適実施例について以下に述べる。
をさらに十分に理解するために、附図を径間しつつこの
発明の好適実施例について以下に述べる。
第１図に示すものは、不銹銅極小球体が拡散・接着され
た軟鋼の熱・ぞイブ壁の断面である。平面状の表面部分
が示されているが、熱パイプ壁、従って芯材の幾何学形
状は、蒸発器、遷移部および凝縮器においてしばしば必
要とされるように角部や彎曲部分を含む複雑な形状とす
ることができる。
た軟鋼の熱・ぞイブ壁の断面である。平面状の表面部分
が示されているが、熱パイプ壁、従って芯材の幾何学形
状は、蒸発器、遷移部および凝縮器においてしばしば必
要とされるように角部や彎曲部分を含む複雑な形状とす
ることができる。
熱パイプ壁の厚さは、それ程重要ではなく、一般にほぼ
１／３２’ （ｏ、 ｓ ｍ ） カら１／４’ （６
，２ｍ ）の範囲にあり、かつ極小球体は１００がら３
２５メソシ（即ち直径０．００５９’ （０，１５ｍ
）と直径０．００１７“（０，４３ｗ＜ ）との間）の
範囲が用いられる。もち論極小球体のサイズおよび分布
は、伝熱流体が受ける芯材の必要な毛細管作用のための
細孔のサイズと分布を決定する。成る好適構造テハ、壁
厚に’Ｌ約０．０６０”（１，５２、ｍ ） テ、極小
球体ハ１００７１シ（０，００５９’ （０，１５ｓｍ
） ）の直径を有し、はぼ０．０４０’ （１，０２ｍ
）がら０．０５０’（１，２７龍）厚さの芯材を形成
する。
１／３２’ （ｏ、 ｓ ｍ ） カら１／４’ （６
，２ｍ ）の範囲にあり、かつ極小球体は１００がら３
２５メソシ（即ち直径０．００５９’ （０，１５ｍ
）と直径０．００１７“（０，４３ｗ＜ ）との間）の
範囲が用いられる。もち論極小球体のサイズおよび分布
は、伝熱流体が受ける芯材の必要な毛細管作用のための
細孔のサイズと分布を決定する。成る好適構造テハ、壁
厚に’Ｌ約０．０６０”（１，５２、ｍ ） テ、極小
球体ハ１００７１シ（０，００５９’ （０，１５ｓｍ
） ）の直径を有し、はぼ０．０４０’ （１，０２ｍ
）がら０．０５０’（１，２７龍）厚さの芯材を形成
する。
極小球体を付着する前に、熱・々イノ壁は極小球体と同
様に徹底的に清浄にされなければならない。また、壁と
極小球体のいずれか、或はその両方にチタニウムが用い
られれば、表面酸化物はすべて、確実な拡散・接着を保
証するために除去されなければならない。チタニウムの
表面酸化物は極めて結合力が強いから、これらの酸化物
を還元するには酸エツチングが用いられる。窒素や弗化
水素などの酸が使用され、かつこれらを使用する前には
表面酸化物の再形成を防ぐために、メタノールのような
好適な媒体内に保管される。
様に徹底的に清浄にされなければならない。また、壁と
極小球体のいずれか、或はその両方にチタニウムが用い
られれば、表面酸化物はすべて、確実な拡散・接着を保
証するために除去されなければならない。チタニウムの
表面酸化物は極めて結合力が強いから、これらの酸化物
を還元するには酸エツチングが用いられる。窒素や弗化
水素などの酸が使用され、かつこれらを使用する前には
表面酸化物の再形成を防ぐために、メタノールのような
好適な媒体内に保管される。
芯材の好適な構成方法は、まず、Ｎ、Ｎ−ジメチルアセ
トアミドおよび／またはメチルセルローズのような好適
な結合剤中に極小球体を懸濁する。結合剤と粒体との懸
濁液が熱パイプ壁土に刷毛塗りされ、被覆された壁は真
空炉内で、はぼ４００℃の比較的低い温度とほぼ６Ｘ１
０ ’トルの圧力の下で数分間加熱されて、被覆の状態
を保ちながら結合剤を蒸発する。次に被覆された表面は
、拡散・接着部分が粒体相互間および粒体と熱パイプ壁
との間に形成されるまで、比較的高い温度（熱パイプの
使用温度以上）に真空中で加熱される。不銹銅極小球体
を球体自身および軟鋼の熱パイプに接着するための好適
温度、或はチタニウム極小球体をそれら自身およびチタ
ニウム製の熱パイプに接着するための好適温度は、はぼ
１２００±５０℃で、かつ典型的な加熱時間はほぼ２時
間である。不銹鋼製の極小球体の球体相互間の接着は第
２図に明示されている。
トアミドおよび／またはメチルセルローズのような好適
な結合剤中に極小球体を懸濁する。結合剤と粒体との懸
濁液が熱パイプ壁土に刷毛塗りされ、被覆された壁は真
空炉内で、はぼ４００℃の比較的低い温度とほぼ６Ｘ１
０ ’トルの圧力の下で数分間加熱されて、被覆の状態
を保ちながら結合剤を蒸発する。次に被覆された表面は
、拡散・接着部分が粒体相互間および粒体と熱パイプ壁
との間に形成されるまで、比較的高い温度（熱パイプの
使用温度以上）に真空中で加熱される。不銹銅極小球体
を球体自身および軟鋼の熱パイプに接着するための好適
温度、或はチタニウム極小球体をそれら自身およびチタ
ニウム製の熱パイプに接着するための好適温度は、はぼ
１２００±５０℃で、かつ典型的な加熱時間はほぼ２時
間である。不銹鋼製の極小球体の球体相互間の接着は第
２図に明示されている。
この好適実施例において、極小球体は相互間、および熱
・ξイブ壁に金属対金属拡散・接着され、熱収縮抵抗は
無視することができ、かつ高い単位容積当りの伝熱表面
比率が得られる。粒体接着状態の不整性は、非層流流体
経路を形成して伝熱性を強める。その結果、蒸熱器およ
び凝縮器内における許容熱流束が可成り増大される。
・ξイブ壁に金属対金属拡散・接着され、熱収縮抵抗は
無視することができ、かつ高い単位容積当りの伝熱表面
比率が得られる。粒体接着状態の不整性は、非層流流体
経路を形成して伝熱性を強める。その結果、蒸熱器およ
び凝縮器内における許容熱流束が可成り増大される。
熱パイプの動作において、一般に、液体流量を蒸気の逆
向き流と区別することが望ましい。
向き流と区別することが望ましい。
蒸発器から凝縮器への蒸気の流れは主として断熱遷移部
の開口中央容積内で行われ、および凝縮器から蒸発器に
戻る液体の流量は石材を通る。
の開口中央容積内で行われ、および凝縮器から蒸発器に
戻る液体の流量は石材を通る。
粒体接着による芯材の粒体は、流体を粒体と壁との界面
に近接維持させようとするから、蒸気の中央逆流との干
渉は最小になる。よって液体および蒸気は、効果的に分
離され、かつ適切な液体戻流を伴う最高度の作業能率が
増大される。
に近接維持させようとするから、蒸気の中央逆流との干
渉は最小になる。よって液体および蒸気は、効果的に分
離され、かつ適切な液体戻流を伴う最高度の作業能率が
増大される。
成る種の使用目的に対し、単一被覆によって得られるよ
りも大きい厚さをもつ芯材或は当初の被覆のサイズおよ
び／または形状と異るサイズおよび／または形状の粒体
の外層をもつ芯材を造ることが必要である。例えば、内
層のものより細かい粒体な含む外層を有する芯材は、蒸
発された熱ノにイブ流体の中火逆流と凝縮器から蒸発器
への液体の流れとの間の干渉を最小にするのを助長する
。このような芯材の外層は、拡散・接着された内層が冷
却されると直ちに、被覆、結合剤蒸発および拡散・接着
の工程を反櫟することによって造られる。（内層の冷却
は、内層の表面に酸化物を形成しかつ処理時間を最小に
するために、ヘリウムのような不活性ガスを用いて真空
炉を逆充填することによって促進させることが好適であ
る）。
りも大きい厚さをもつ芯材或は当初の被覆のサイズおよ
び／または形状と異るサイズおよび／または形状の粒体
の外層をもつ芯材を造ることが必要である。例えば、内
層のものより細かい粒体な含む外層を有する芯材は、蒸
発された熱ノにイブ流体の中火逆流と凝縮器から蒸発器
への液体の流れとの間の干渉を最小にするのを助長する
。このような芯材の外層は、拡散・接着された内層が冷
却されると直ちに、被覆、結合剤蒸発および拡散・接着
の工程を反櫟することによって造られる。（内層の冷却
は、内層の表面に酸化物を形成しかつ処理時間を最小に
するために、ヘリウムのような不活性ガスを用いて真空
炉を逆充填することによって促進させることが好適であ
る）。
この好適実施例は不銹鋼の極小球体が拡散・接着された
軟鋼製熱・ぞイブを用い、かつ極小球体自身も相互に拡
散・接着されているが、他の材料および材料形態も使用
できる。例えば、熱・ξイブは軟鋼以外の種々の材料で
造ることができる。その使用目的、作業温度、その他の
因子に応じて、熱・ξイブはチタニウム、モリブデン、
ニオビウム、銅その他の材料をもって構成することがで
きる。また、芯材としては種々の金属が使用でき１球形
以外の種々の粒体形状も用いられる。粒体のメツシサイ
ズも種々に選択でき、＾い使用温度の熱パイプには、一
般にその粒子は細か（・ものを使用することが好適であ
る。
軟鋼製熱・ぞイブを用い、かつ極小球体自身も相互に拡
散・接着されているが、他の材料および材料形態も使用
できる。例えば、熱・ξイブは軟鋼以外の種々の材料で
造ることができる。その使用目的、作業温度、その他の
因子に応じて、熱・ξイブはチタニウム、モリブデン、
ニオビウム、銅その他の材料をもって構成することがで
きる。また、芯材としては種々の金属が使用でき１球形
以外の種々の粒体形状も用いられる。粒体のメツシサイ
ズも種々に選択でき、＾い使用温度の熱パイプには、一
般にその粒子は細か（・ものを使用することが好適であ
る。
使用される結合剤は上記の特定材料に限定する必要はな
い。処理中に粒体相互間に適切な接着性を提供しかつ粒
体を壁土に付着させ、しかも燃焼すると汚染残留物を残
存せず除去できる清浄に燃焼可能な結合剤の使用が満足
な成果を提供する。
い。処理中に粒体相互間に適切な接着性を提供しかつ粒
体を壁土に付着させ、しかも燃焼すると汚染残留物を残
存せず除去できる清浄に燃焼可能な結合剤の使用が満足
な成果を提供する。
粒体と壁との間、および粒体と粒体との間で電子の移行
が行われる真の拡散・接着は、高い単位容積当り伝熱表
面率、熱接触抵抗の排除、および熱伝導を促進する粒状
母組織を通過する非層流状の液体流量を得るという利点
から好ましいものである。しかし、成る状態下ではろう
付が、好適に機能する芯材を提供する。ろう付は、例え
ば、処理作業の実施に先だって、粒体よりも低い融点の
材料をもって粒体を被覆することによって実施される。
が行われる真の拡散・接着は、高い単位容積当り伝熱表
面率、熱接触抵抗の排除、および熱伝導を促進する粒状
母組織を通過する非層流状の液体流量を得るという利点
から好ましいものである。しかし、成る状態下ではろう
付が、好適に機能する芯材を提供する。ろう付は、例え
ば、処理作業の実施に先だって、粒体よりも低い融点の
材料をもって粒体を被覆することによって実施される。
例えば、銅の極小球体が、７２チの銀と残部が鋼から成
るろう付粉末に混ぜ合わされ、その後はぼＳＯＯ℃の温
度で、好適な熱・ぞイブ壁にろう付される。
るろう付粉末に混ぜ合わされ、その後はぼＳＯＯ℃の温
度で、好適な熱・ぞイブ壁にろう付される。
第１図は、この発明によって造られた粒体接着式熱パイ
プ芯材の顕微鏡写真、第２図は第１図の４００倍拡大図
である。 特許出願人 サーモ エレクトロン コーポレーションＦｉ４． ２
プ芯材の顕微鏡写真、第２図は第１図の４００倍拡大図
である。 特許出願人 サーモ エレクトロン コーポレーションＦｉ４． ２
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ｌ 熱・ンイゾ用１ＴＪ材の形成方法において、金属粒
体を清浄に燃焼可能な結合剤内に懸濁し、粒体ヒ結合剤
から成る懸濁液を前記熱パイプの壁に付着させて前記壁
土に被覆を形成し、非酸化性雰囲気内において被覆され
た壁を比較的低い温度でかつ前記結合剤を除去し前記壁
に前記粒体を接着させるのに十分な第１の時間内で加熱
し、および前記熱・ぞイブの使用温度よりも比較的高い
温度でかつ粒体相互間および前記壁と粒体とを十分に結
合する第２の時間内で加熱する段階を含む熱・ぞイブ用
芯材の形成方法。 ２、 前記熱・ξイゾ壁が軟鋼で造られかつ前記粒体が
不銹鋼で造られる特許請求の範囲第１項記載の熱・ξイ
ブ用芯材の形成方法。 ３ 前記熱・ゼイプ壁および前記金属粒体（極小球体）
がチタニウムで造られる特許請求の範囲第１項記載の熱
パイプ用、６材の形成力法。 ４、 前記粒体が１００メツシユと３２５メツシユとの
間のサイズをもつ極小球体の形態を有する特許請求の範
囲第２項記載の熱・ξイブ用芯材の形成方法。 ５、 前記粒体が粒体相互間および粒体と前記壁におい
て拡散・接着される特許請求の範囲第１項記載の熱パイ
プ用芯材の形成方法。 ６、 前記壁および前記粒体がチタニウムで造られ、前
記粒体および前記壁が前記結合剤内に懸濁される前に表
面の酸化物を除去するために酸エツチングされる特許請
求の範囲第１項記載の熱パイプ用芯材の形成方法。 ７ 粒体および結合剤の懸濁液を前記壁に付着し、前記
被覆された壁を比較的低温度に加熱し、および前記被覆
された壁を比較的高温度に加熱する前記段階が前記芯材
の厚さを増大するために反櫟される特許請求の範囲第１
項記載の熱・ξイブ用芯材の形成方法。 ８ 前記比較的低温度が、はぼ４００℃であり、および
前記比較的高温度がほぼ１．２００℃である特許請求の
範囲第２項記載の熱・ぞイブ用芯材の形成方法。 ９、 前記粒体が、前記粒体を前記結合剤中に懸濁する
に先だって、前記粒体の融点よりも低い融点の金属をも
って電気メッキされる特許請求の範囲第１項記載の熱パ
イプ用芯材の形成方法。 １０ 前記被覆された壁を比較的高温度に加熱する前
記段階が大気圧よりも高い雰囲気内で実施される特許請
求の範囲第１項記載の熱パイプ用、ぢ材の形成方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US34194582A | 1982-01-22 | 1982-01-22 | |
| US341945 | 1982-01-22 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58129191A true JPS58129191A (ja) | 1983-08-02 |
Family
ID=23339674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58006764A Pending JPS58129191A (ja) | 1982-01-22 | 1983-01-20 | 熱パイプ用芯材の形成方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58129191A (ja) |
| DE (1) | DE3301794A1 (ja) |
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