KR101579236B1 - 유로를 갖는 부재 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

유로를 형성하는 벽면과 금속 부재의 사이의 밀착성을 향상시킨 유로를 갖는 부재 및 그 제조 방법을 제공한다.
유로를 갖는 부재(100)는, 금속 또는 합금에 의해 형성된 기재(101)와, 금속 또는 합금에 의해 형성된 판형상을 이루고, 폭 방향의 양단부에 위치하여, 주면이 동일 평면상을 통과하는 2개의 평판부(11)와, 당해 2개의 평판부(11)의 사이에 설치되며, 판 두께 방향의 단면이 평판부에 대하여 돌기된 형상을 이루는 볼록부(12)를 가지고, 유로(106)를 형성하는 판형상 부재(102)와, 평판부(11)의 주면의 내에서 볼록부(12)의 정점과 반대측의 주면을 기재(101)와 대향시켜 배치한 상태에서, 금속 또는 합금으로 이루어지는 분말을 가스와 함께 가속하고, 판형상 부재(102)의 볼록부(12)의 정점측의 표면 및 기재(101)의 표면에 고상 상태 그대로 분사하여 분말을 퇴적시킴으로써 형성된 금속 퇴적층(105)을 구비한다.

Description

유로를 갖는 부재 및 그 제조 방법{MEMBER WITH FLOW PASSAGE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은, 반도체나 액정 표시 장치나 광 디스크 등의 제조 프로세스에 있어서, 기판의 온도 조절이나 가스 공급 등에 이용되는 유로를 갖는 부재 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
플레이트 형상의 금속 부재의 내부에 유체를 유통시키는 유로를 설치한 구조물(유로를 갖는 부재)은, 반도체나 액정 표시 장치나 광 디스크 등의 제조에 있어서의 기판 프로세스 등에 있어서, 여러 가지 용도로 이용되어지고 있다. 예를 들면, 유로에 열매체(냉매)를 유통시킨 유로를 갖는 부재는, 기판의 온도를 조절(냉각 또는 가열)하는 온도 조절 장치(콜드 플레이트 등)로서 이용된다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 또한, 유로에 소정의 성분을 가지는 가스를 유통시킨 유로를 갖는 부재는, 기판에 당해 가스를 공급하는 샤워 플레이트로서 이용되는 경우도 있다.
이와 같은 유로를 갖는 부재는, 예를 들면, 유체를 유통시키는 파이프와, 당해 파이프에 대응하는 형상의 오목부를 굴삭 가공 등으로 형성한 플레이트 형상의 금속 부재를 각각 제조하여, 파이프를 금속 부재의 오목부에 재치함으로써 제조된다.
일본 공개특허 특개2009-13497호 공보
그러나, 이와 같이 유로를 갖는 부재를 제조할 때에, 금속 부재에 설치한 오목부와 파이프의 사이에 극간이 생기지 않도록 밀착시켜 양자를 접합하는 것은 곤란하다. 이 때문에, 금속 부재의 오목부와 파이프의 벽면의 사이에 극간이 생겨, 열 저항이 커지게 되어, 파이프 내를 유통하는 유체와 금속 부재의 사이의 열전도성이나 균열성이 저하하거나, 극간에 이물이 혼입하거나, 극간에 의해 파이프가 흔들리거나 할 우려가 있다.
본 발명은, 상기를 감안하여 이루어진 것이며, 유로를 형성하는 벽면과 금속부재의 사이의 밀착성을 향상시킨 유로를 갖는 부재 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하고, 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관련된 유로를 갖는 부재는, 부재의 내부에 유로가 설치된 유로를 갖는 부재에 있어서, 금속 또는 합금에 의해 형성된 기재와, 금속 또는 합금에 의해 형성된 판형상을 이루고, 폭 방향의 양단부에 위치하여, 주면(主面)이 동일 평면상을 통과하는 2개의 평판부와, 당해 2개의 평판부의 사이에 설치되며, 판 두께 방향의 단면이 상기 평판부에 대하여 돌기된 형상을 이루는 볼록부를 가지고, 상기 유로를 형성하는 판형상 부재와, 상기 평판부의 주면의 내에서 상기 볼록부의 정점과 반대측의 주면을 상기 기재와 대향시켜 배치한 상태에서, 금속 또는 합금으로 이루어지는 분말을 가스와 함께 가속하고, 상기 판형상 부재의 상기 볼록부의 정점측의 표면 및 상기 기재의 표면에 고상(固相) 상태 그대로 분사하여 상기 분말을 퇴적시킴으로써 형성된 금속 퇴적층을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 유로를 갖는 부재는, 금속 또는 합금에 의해 형성된 판형상을 이루고, 상기 판형상 부재의 상기 반대측의 주면과 접합되어, 상기 판형상 부재와 함께 상기 유로를 형성하는 제 2 판형상 부재를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 유로를 갖는 부재에 있어서, 상기 제 2 판형상 부재는, 평판형상을 이루는 것을 특징으로 한다.
상기 유로를 갖는 부재에 있어서, 상기 제 2 판형상 부재는, 폭 방향의 양단부에 위치하여, 주면이 동일 평면상을 통과하는 2개의 제 2 평판부와, 당해 2개의 제 2 평판부의 사이에 설치되며, 판 두께 방향의 단면이 상기 제 2 평판부에 대하여 돌기된 형상을 이루는 제 2 볼록부를 가지고, 상기 2개의 제 2 평면부의 주면의 내에서 상기 제 2 볼록부의 정점과 반대측의 주면에 있어서, 상기 판형상 부재의 상기 2개의 평판부의 상기 반대측의 주면과 각각 접합되며, 상기 기재는, 평면을 이루는 표면에 형성되어, 상기 제 2 볼록부를 재치(載置) 가능한 오목부를 가지고, 상기 금속 퇴적층은, 상기 제 2 볼록부를 상기 오목부에 재치한 상태로 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 유로를 갖는 부재에 있어서, 상기 제 2 판형상 부재는, 상기 판형상 부재보다 폭 방향의 길이가 긴 것을 특징으로 한다.
상기 유로를 갖는 부재에 있어서, 상기 판형상 부재의 단부는, 상기 기재에 가까울수록 폭 방향의 길이가 긴 것을 특징으로 한다.
상기 유로를 갖는 부재에 있어서, 상기 판형상 부재의 단부는, 상기 기재에 가까울수록 폭 방향의 길이가 길고, 상기 제 2 판형상 부재의 단부는, 상기 기재에 가까울수록 폭 방향의 길이가 길고, 또한, 상기 판형상 부재보다 외측으로 연장 돌출되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 유로를 갖는 부재에 있어서, 상기 평판부와 당해 평판부에 대하여 상기 볼록부가 솟아오른 방향이 이루는 각도는, 90도보다 작은 것을 특징으로 한다.
상기 유로를 갖는 부재에 있어서, 상기 평판부와 당해 평판부에 대하여 상기 볼록부가 솟아오른 방향이 이루는 각도는, 70도보다 작은 것을 특징으로 한다.
상기 유로를 갖는 부재에 있어서, 상기 기재의 표면과 상기 판형상 부재의 상면 사이의 단차가 0.8mm 이하인 것을 특징으로 한다.
상기 유로를 갖는 부재에 있어서, 상기 기재는, 금속 또는 합금으로 이루어지는 분말을 가스와 함께 가속하고, 적어도 상기 제 2 판형상 부재의 표면에 고상 상태 그대로 분사하여 상기 분말을 퇴적시킴으로써 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 유로를 갖는 부재에 있어서, 상기 판형상 부재는, 스테인리스 또는 구리 혹은 구리 합금에 의해 형성되어 있고, 상기 기재 및 상기 금속 퇴적층은, 알루미늄 또는 알루미늄 합금에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 유로를 갖는 부재에 있어서, 상기 제 2 판형상 부재는, 스테인리스 또는 구리 혹은 구리 합금에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관련된 유로를 갖는 부재의 제조 방법은, 금속 또는 합금에 의해 형성된 부재의 내부에 유로가 설치된 유로를 갖는 부재의 제조 방법에 있어서, 금속 또는 합금에 의해 형성된 기재상에, 금속 또는 합금에 의해 형성된 판형상을 이루고, 폭 방향의 양단부에 위치하여, 주면이 동일 평면상을 통과하는 2개의 평판부와, 당해 2개의 평판부의 사이에 설치되며, 판 두께 방향의 단면이 상기 평판부에 대하여 돌기된 형상을 이루는 볼록부를 가지고, 상기 유로를 형성하는 판형상 부재를, 상기 평판부의 주면의 내에서 상기 볼록부의 정점과 반대측의 주면을 상기 기재와 대향시켜 배치하는 공정과, 상기 기재상에 상기 판형상 부재를 배치한 상태에서, 금속 또는 합금으로 이루어지는 분말을 가스와 함께 가속하고, 상기 판형상 부재의 상기 볼록부의 정점측의 표면 및 상기 기재의 표면에 고상 상태 그대로 분사하여 상기 분말을 퇴적시킴으로써, 금속 퇴적층을 형성하는 금속 퇴적층 형성 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 유로를 갖는 부재의 제조 방법에 있어서, 상기 판형상 부재 배치 공정은, 금속 또는 합금에 의해 형성된 평판형상을 이루고, 상기 판형상 부재의 상기 반대측의 주면과 접합되며, 상기 판형상 부재와 함께 상기 유로를 형성하는 제 2 판형상 부재를 상기 기재상에 배치하는 것을 특징으로 한다.
상기 유로를 갖는 부재의 제조 방법에 있어서, 상기 판형상 부재 배치 공정은, 금속 또는 합금에 의해 형성된 판형상을 이루고, 폭 방향의 양단부에 위치하여, 주면이 동일 평면상을 통과함과 함께 상기 판형상 부재의 2개의 상기 평판부에 각각 접합되는 2개의 제 2 평판부와, 당해 2개의 제 2 평판부의 사이에 설치되어, 판 두께 방향의 단면이 상기 제 2 평판부에 대하여 돌기된 형상을 이루는 제 2 볼록부를 가지는 제 2 판형상 부재를, 상기 기재의 평면을 이루는 표면에 형성되며, 상기 제 2 볼록부를 재치 가능한 오목부에 배치하고, 상기 금속 퇴적층 형성 공정은, 상기 제 2 볼록부를 상기 오목부에 재치한 상태에서 상기 금속 퇴적층을 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 유로를 갖는 부재의 제조 방법에 있어서, 상기 기재를 제거하여, 금속 또는 합금으로 이루어지는 분말을 가스와 함께 가속하고, 상기 제 2 판형상 부재의 표면 및 상기 금속 퇴적층의 노출면에 고상 상태 그대로 분사하여 상기 분말을 퇴적시킴으로써, 제 2 금속 퇴적층을 형성하는 제 2 금속 퇴적층 형성 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 평판부 및 볼록부를 가지는 판형상 부재를 기재상에 배치하여, 금속 또는 합금으로 이루어지는 분말을 가스와 함께 가속하고, 판형상 부재의 볼록부측의 면 및 기재의 표면에 고상 상태 그대로 분사하여 분말을 퇴적시킴으로써, 금속 퇴적층을 형성하므로, 열매체의 유로가 되는 판형상 부재의 볼록부와 금속 퇴적층으로 이루어지는 부재의 밀착성을 향상시키는 것이 가능해진다.
도 1은, 본 발명의 실시형태 1에 관련된 유로를 갖는 부재의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 2는, 도 1에 나타낸 파이프의 외관을 나타낸 사시도이다.
도 3은, 도 1에 나타낸 유로를 갖는 부재의 제조 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 4a는, 도 1에 나타낸 유로를 갖는 부재의 제조 방법을 설명한 단면도이다.
도 4b는, 도 1에 나타낸 유로를 갖는 부재의 제조 방법을 설명한 단면도이다.
도 5는, 콜드 스프레이 장치의 개요를 나타낸 모식도이다.
도 6은, 콜드 스프레이법에 의해 파이프 상에 금속 퇴적층을 형성한 모습을 나타낸 단면도이다.
도 7은, 비교예의 파이프에 대하여 금속 퇴적층을 형성한 모습을 나타낸 사진이다.
도 8은, 판형상 부재의 상세한 형상을 나타낸 단면도이다.
도 9는, 도 8에 나타낸 판형상 부재에 대하여 금속 퇴적층을 형성한 모습을 나타낸 사진이다.
도 10a는, 볼록부의 기울기(θ)를 변화시킨 경우의 구리 피막의 상태를 나타낸 표이다.
도 10b는, θ＝100°인 경우의 구리 피막의 상태를 나타낸 사진이다.
도 10c는, θ＝110°인 경우의 구리 피막의 상태를 나타낸 사진이다.
도 11a는, 단부의 두께(t0)를 변화시킨 경우의 구리 피막의 상태를 나타낸 표이다.
도 11b는, t0＝0.1mm인 경우의 구리 피막의 상태를 나타낸 사진이다.
도 11c는, t0＝0.2mm인 경우의 구리 피막의 상태를 나타낸 사진이다.
도 11d는, t0＝0.4mm인 경우의 구리 피막의 상태를 나타낸 사진이다.
도 11e는, t0＝0.8mm인 경우의 구리 피막의 상태를 나타낸 사진이다.
도 11f는, t0＝1.0mm인 경우의 구리 피막의 상태를 나타낸 사진이다.
도 11g는, t0＝2.0mm인 경우의 구리 피막의 상태를 나타낸 사진이다.
도 12는, 변형예 1-1에 관련된 유로를 갖는 부재를 나타낸 단면도이다.
도 13은, 변형예 1-1에 관련된 유로를 갖는 부재를 나타낸 단면도이다.
도 14는, 변형예 1-1에 관련된 유로를 갖는 부재를 나타낸 단면도이다.
도 15는, 변형예 1-2에 관련된 유로를 갖는 부재를 나타낸 단면도이다.
도 16은, 변형예 1-2에 관련된 유로를 갖는 부재를 나타낸 단면도이다.
도 17은, 변형예 1-3에 관련된 유로를 갖는 부재를 나타낸 단면도이다.
도 18은, 변형예 1-4에 관련된 유로를 갖는 부재를 나타낸 단면도이다.
도 19는, 변형예 1-5에 관련된 유로를 갖는 부재를 나타낸 단면도이다.
도 20은, 본 발명의 실시형태 2에 관련된 유로를 갖는 부재를 나타낸 단면도이다.
도 21은, 도 20에 나타낸 파이프의 제조 공정을 나타낸 사시도이다.
도 22는, 실시형태 3에 관련된 유로를 갖는 부재를 나타낸 단면도이다.
도 23은, 실시형태 4에 관련된 유로를 갖는 부재의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 24는, 실시형태 4에 관련된 유로를 갖는 부재의 제조 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 25a는, 실시형태 4에 관련된 유로를 갖는 부재의 제조 방법을 설명한 단면도이다.
도 25b는, 실시형태 4에 관련된 유로를 갖는 부재의 제조 방법을 설명한 단면도이다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태를, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 실시형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하의 설명에 있어서 참조하는 각 도면은, 본 발명의 내용을 이해할 수 있는 정도에 형상, 크기 및 위치 관계를 개략적으로 나타내고 있음에 지나지 않는다. 즉, 본 발명은 각 도면에서 예시된 형상, 크기 및 위치 관계만으로 한정되는 것은 아니다.
(실시형태 1)
도 1은, 본 발명의 실시형태 1에 관련된 유로를 갖는 부재의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 실시형태 1에 관련된 유로를 갖는 부재(100)는, 기재(101)와, 2개의 판형상 부재(102, 103)로 이루어지며, 기재(101)에 재치된 파이프(104)와, 파이프(104) 및 기재(101)의 표면에 형성된 금속 퇴적층(105)을 구비한다. 이와 같은 유로를 갖는 부재(100)는, 파이프(104) 내에 원하는 유체(액체 또는 기체)를 유통시켜, 온도 조절 장치(예를 들면 콜드 플레이트)나 유체 공급 장치(예를 들면 샤워 플레이트) 등으로서 이용된다.
기재(101)는, 금속 또는 합금에 의해 형성되어 있다. 금속 또는 합금의 종류는, 유로를 갖는 부재(100)의 용도에 따라 적절히 선택된다. 예를 들면, 유로를 갖는 부재(100)를 온도 조절 장치로서 이용하는 경우에는, 기재(101)의 재료로서, 열전도성이 양호한 알루미늄 또는 알루미늄 합금 등이 이용된다. 또한, 금속 퇴적층(105) 측을 온도 조절되는 대상물의 재치면으로 하는 경우에는, 가공 용이성의 관점으로부터 기재(101)의 재료를 선택해도 된다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 파이프(104)를 구성하는 2개의 판형상 부재(102, 103)의 각각은, 폭 방향의 양단부에 위치하여, 주면이 동일 평면상을 통과하는 2개의 평판부(11)와, 당해 2개의 평판부(11)의 사이에 설치되며, 판 두께 방향의 단면이 평판부(11)에 대하여 돌기된 형상을 이루는 볼록부(12)를 가진다. 이들의 판형상 부재(102, 103)는, 각각이 가지는 평판부(11)의 주면의 내, 볼록부(12)의 정점과는 반대측의 주면끼리를 대향시켜 접합되어져 있다. 그것에 의해 2개의 볼록부(12)의 사이에 형성된 공간(106)이, 유체를 유통시키는 유로가 된다.
각 판형상 부재(102, 103)는, 금속 또는 합금에 의해 형성되어 있다. 금속 또는 합금의 종류는, 유로(공간)(106)에 유통시키는 유체의 종류에 따라 선택된다. 예를 들면, 유로를 갖는 부재(100)를 온도 조절 장치로서 이용하는 경우에 있어서, 열매체(냉매)로서 수돗물이나 해수를 이용할 때에는, 양호한 열전도성을 가지고, 또한 상기 열매체에 대하여 내식성을 가지는 스테인리스강(SUS) 등을 이용하면 된다. 또한, 열매체로서 PCW(process cooling water), 유기 용제, 불활성 가스 등을 이용할 때에는, 열전도성이 우수한 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 이용해도 된다.
금속 퇴적층(105)은, 금속 또는 합금으로 이루어지는 분말을 가스와 함께 가속하고, 파이프(104)의 표면이나 그 주위의 기재(101) 상면(이하, 이들을 함께 퇴적층 형성면이라고도 한다)에 고상 상태 그대로 분사하여 분말을 퇴적시키는, 소위 콜드 스프레이법에 의해 형성되어 있다. 금속 또는 합금의 종류는, 유로를 갖는 부재(100)의 용도에 따라 선택된다. 예를 들면, 유로를 갖는 부재(100)를 온도 조절 장치로서 이용하는 경우에는, 금속 퇴적층(105)을 열전도성이 우수한 구리 또는 구리 합금이나, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 등으로 형성하면 된다. 또한, 금속 퇴적층(105)의 재료는, 기재(101)의 재료와 같아도 되고, 달라도 된다.
다음으로, 유로를 갖는 부재(100)의 제조 방법에 대하여 설명한다. 도 3은, 유로를 갖는 부재(100)의 제조 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
먼저, 공정(S11)에 있어서, 예를 들면 압연판을 프레스 가공 등 하여 볼록부(12)를 형성함으로써, 판형상 부재(102, 103)를 제조한다. 또한, 판형상 부재(102, 103)의 형상이나 두께의 조건에 대해서는 후술한다.
계속되는 공정(S12)에 있어서, 도 4a에 나타낸 바와 같이, 판형상 부재(102, 103)의 볼록부(12)의 정점을 외측을 향해 평판부(11)끼리를 대향시켜, 평판부(11)를 심(seam) 용접 등으로 접합함으로써, 파이프(104)를 제조한다(도 2 참조).
공정(S13)에 있어서, 도 4b에 나타낸 바와 같이, 볼록부(12)가 재치되는 오목부(107)를 미리 형성한 기재(101) 상에, 판형상 부재(102, 103)로부터 제조한 파이프(104)를 배치한다. 이 때, 일방(一方)의 판형상 부재(103)를 납땜이나 접착제나 볼트 등에 의해 기재(101)에 고정해도 되고, 볼록부(12)를 오목부(107)에 끼워 넣기만 해도 된다.
공정(S14)에 있어서, 파이프(104)의 표면 및 그 주위의 기재(101) 상면(퇴적층 형성면(108))에, 콜드 스프레이법에 의해 금속 퇴적층(105)을 형성한다.
도 5는, 금속 퇴적층(105)의 형성에 이용되는 콜드 스프레이 장치의 개요를 나타낸 모식도이다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 콜드 스프레이 장치(60)는, 압축 가스를 가열하는 가스 가열기(61)와, 금속 퇴적층(105)의 재료의 분말(이하, 재료 분말 또는 단순히 분말이라고 한다)을 수용하여, 스프레이 건(63)에 공급하는 분말 공급 장치(62)와, 가열된 압축 가스 및 거기에 공급된 재료 분말을 기재(67)에 분사하는 가스 노즐(64)과, 가스 가열기(61) 및 분말 공급 장치(62)에 대한 압축 가스의 공급량을 각각 조절하는 밸브(65 및 66)를 구비한다.
압축 가스로서는, 헬륨, 질소, 공기 등이 이용된다. 가스 가열기(61)에 공급된 압축 가스는, 예를 들면 50°이상이며, 재료 분말의 융점보다 낮은 범위의 온도로 가열된 후, 스프레이 건(63)에 공급된다. 압축 가스의 가열 온도는, 바람직하게는 300∼900°이다.
한편, 분말 공급 장치(62)에 공급된 압축 가스는, 분말 공급 장치(62) 내의 재료 분말을 스프레이 건(63)에 소정의 토출량이 되도록 공급한다.
가열된 압축 가스는 끝이 넓은 형상을 이루는 가스 노즐(64)에 의해 초음속류(약 340m/s 이상)가 된다. 이때의 압축 가스의 가스 압력은, 1∼5MPa 정도로 하는 것이 바람직하다. 압축 가스의 압력을 이 정도로 조정함으로써, 기재(67)에 대한 재료 분말(피막)의 밀착 강도의 향상을 도모할 수 있기 때문이다. 보다 바람직하게는, 2∼4MPa 정도의 압력으로 처리하면 된다. 스프레이 건(63)에 공급된 재료 분말은, 이 압축 가스의 초음속류 속으로의 투입에 의해 가속되며, 고상 상태 그대로 기재(67)에 고속으로 충돌하여 퇴적된다(도 5 참조). 또한, 기재(67)를 향해 고상 상태 그대로 충돌시켜 피막을 형성할 수 있는 장치라면, 도 5에 나타낸 콜드 스프레이 장치(60)에 한정되는 것은 아니다.
이와 같은 콜드 스프레이 장치(60)에 있어서, 기재(67)로서 파이프(104)를 끼워 넣은 기재(101)를 배치하여, 퇴적층 형성면(108)에 피막을 형성한다. 그때에, 가스 노즐(64)로부터 퇴적층 형성면(108)을 향해 동일하게 재료 분말을 분사하면, 도 6에 나타낸 바와 같이, 금속 퇴적층(105)은, 볼록부(12)의 정점 근방이 솟아오른 형상이 된다. 이 때문에, 금속 퇴적층(105)의 상면을 평탄하게 할 필요가 있다면, 금속 퇴적층(105)을 두껍게 퇴적시킨 후에, 불필요한 부분을 절삭 등에 의해 제거한다. 혹은, 금속 퇴적층(105)의 형성시에, 볼록부(12) 이외의 영역에 대한 분말의 분사량(분사 시간이나 분사 횟수)을 늘려, 금속 퇴적층(105)의 상면이 전체적으로 평탄하게 되는 제어를 행해도 된다.
이것에 의해, 도 1에 나타낸 유로를 갖는 부재(100)가 완성된다.
다음으로, 본 실시형태 1에 있어서, 판형상 부재(102, 103)로부터 파이프(104)를 제조하는 이유를 설명한다.
도 7은, 원형의 일부를 편평하게 한 단면을 가지는 파이프(903)를, 기재(901)에 설치한 오목부(902)에 재치하고, 파이프(903) 및 기재(901)의 상면에 콜드 스프레이법에 의해 금속 퇴적층(904)을 형성한 구조물의 단면을 나타낸 사진이다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 기재(901)의 상면이나 파이프(903)의 편평한 부분에는, 금속 퇴적층(904)이 형성되어 있다. 그러나, 파이프(903)의 측부, 특히 파이프(903)와 오목부(902)의 사이의 극간에는, 거의 금속 퇴적층(904)이 형성되어 있지 않다.
이와 같은 실험 결과로부터, 본 발명자들은, 파이프와 당해 파이프를 재치하는 오목부의 사이에, 분말의 분사 방향에 대하여 대략 평행한 방향으로 극간이 있는 경우나, 분말의 분사 방향에 대하여 평행한 면이 있는 경우에, 파이프 및 그 주위에 균일한 금속 퇴적층을 형성하는 것이 곤란하다는 것에 생각이 이르렀다.
그래서, 본 발명자들은, 파이프 및 그 주위에 균일한 금속 퇴적층을 형성할 수 있는 파이프의 형상에 대해 예의 연구를 거듭한 결과, 볼록부를 설치한 판형상 부재(102, 103)를 이용하여 파이프(104)를 형성하는 본 발명을 행하기에 이르렀다.
도 8은, 파이프(104)를 구성하는 부재의 내, 금속 퇴적층(105) 측에 배치되는 판형상 부재(102)의 형상 및 두께에 대하여 주어지는 조건을 설명한 도면이다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 평판부(11)와 볼록부(12)가 이루는 각도(θ)는, 90°이상인 것이 바람직하고, 110°이상으로 하면 보다 바람직하다. 바꿔 말하면, 평판부(11)와, 당해 평판부(11)에 대하여 볼록부(12)가 솟아오른 방향이 이루는 각도(앙각(仰角), 180°－θ)를 90°보다 작게 하고, 보다 바람직하게는 70°보다 작게 하면 된다.
이것은, 가령 각도(θ)가 90°보다 작은 경우, 가스 노즐(64)로부터 분사된 분말의 분사 방향에 대해, 판형상 부재(102) 상에 그림자가 되는 부분이 발생하기 때문에, 그 부분에는 분말을 거의 퇴적시킬 수 없게 되기 때문이다. 그것에 대해, 각도(θ)를 90°부터 크게 할수록, 분말이 판형상 부재(102)에 부착하기 쉬워지며, 각도(θ)가 110°이상이 되면, 대략 안정적으로 분말을 퇴적시킨 균일한 피막을 형성할 수 있다. 또한, 평판부(11)로부터 볼록부(12)로 변화하는 부분은, 모서리가 둥근 부분(R)으로 되어 있어도 되고, 그렇게 되어 있지 않아도 된다.
또한, 평판부(11)의 단부에 있어서의 두께(t0)는, 0.5mm 미만(판형상 부재(103)의 평판부(11)와 접합한 경우, 토털 1.0mm 미만)으로 하는 것이 바람직하고, 0.1mm 미만(판형상 부재(103)의 평판부와 접합한 경우, 토털 0.2mm 미만)으로 하면 보다 바람직하다. 이것은, 퇴적층 형성면(108)에 있어서의 단차(평판부(11)의 상면과 기재(101) 상면의 높이의 차, 도 4b 참조)가 커질수록, 파이프(104)의 단면에 분말이 부착하기 어려워지며, 반대로, 단차가 작아질수록, 파이프(104)의 단면을 포함하는 영역 전체에, 균일한 피막을 형성할 수 있게 되기 때문이다.
이상 설명한 바와 같이, 실시형태 1에 있어서는, 기재(101) 상에 파이프(104)를 배치하고, 이 파이프(104)의 표면(판형상 부재(102) 측의 면) 및 그 주위의 기재(101) 상면에 대해, 콜드 스프레이법에 의해 금속 퇴적층(105)을 형성한다. 이와 같이 형성된 금속 퇴적층(105)은, 상변태가 없고 산화도 억제되어 있기 때문에, 높은 열전도성을 가진다. 또한, 재료 분말이 기재(또는 먼저 형성된 피막)에 충돌했을 때에 분말과 기재의 사이에 소성 변형이 생겨 앵커 효과가 얻어짐과 함께, 서로의 산화 피막이 파괴되어 신생면끼리에 의한 금속 결합이 생기므로, 금속 퇴적층(105)과 파이프(104)의 밀착 강도도 높아져, 열 저항을 억제할 수 있다. 또한, 실시형태 1에 있어서는, 상술한 조건을 충족시키는 판형상 부재(102)를 이용하여 파이프(104)를 형성하기 때문에, 파이프(104)의 단면을 포함하는 퇴적층 형성면(108)의 전체에 걸쳐, 균일, 또한 하층에 대한 밀착 강도가 높은 금속 퇴적층(105)을 형성할 수 있다. 따라서, 실시형태 1에 의하면, 파이프(104)와 금속 퇴적층(105)의 사이에서 양호한 열전도성을 얻을 수 있으며, 파이프(104)의 내부를 유통하는 유체와, 적어도 금속 퇴적층(105) 측의 유로를 갖는 부재(100)의 표면의 사이에 있어서의 열전도성을 종래보다 향상시키는 것이 가능해진다. 또한, 파이프(104)의 흔들림을 억제하는 것도 가능해진다.
실시예
평판부(11)와 볼록부(12)가 이루는 각도(θ) 및 평판부(11)의 단부의 두께(t0)를 변화시킨 복수의 판형상 부재(102)를 SUS에 의해 제조하였다. 이 SUS 부재를, 볼록부가 상방을 향한 상태에서 알루미늄(Al) 기재상에 직접 재치하고, 콜드 스프레이법에 의해 구리(Cu) 피막을 형성하는 실험을 행하였다. 그 결과를 도 9∼도 11g에 나타낸다. 또한, 이 실험에 있어서, 두께(t0)는 퇴적층 형성면의 단차와 동일하다.
도 9는, Al 기재상에 SUS 부재를 배치하고, 그것들의 위에 Cu 피막(금속 퇴적층)을 형성한 구조물의 단면을 나타낸 사진이며, θ＝120°, t0＝0.1mm로 한 경우를 나타내고 있다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 이 경우, 볼록부의 경사면의 일부에는 Cu 피막의 두께가 얇은 부분도 보여지고 있으나, SUS 부재 및 Al 기재상의 전체에 극간 없이 Cu 피막을 형성할 수 있다.
도 10a는, 각도(θ)를 변화시킨 경우에 있어서의 영역 A(도 9)의 Cu 피막의 상태를 나타낸 표이다. 또한, 도 10b는, θ＝100°의 경우의 영역 A 근방을 확대하여 나타낸 사진이다. 도 10c는, θ＝110°의 경우의 영역 A 근방을 확대하여 나타낸 SEM(주사형 전자현미경) 사진이다.
도 10a에 나타낸 바와 같이, θ≤100°로 한 경우, 구리 피막 내에 일부 공공(空孔)이 발생하고 있었다. 이것은, 부분적으로 Cu 분말의 퇴적 밀도가 저하하고 있었던 것으로 생각된다(도 10b 참조). 한편, θ≥110°로 한 경우, 구리 피막 내에 공공은 보여지지 않아, 균일하고 밀도가 높은 Cu 피막을 형성할 수 있었다(도 10c 참조).
도 11a는, 두께(t0)를 변화시킨 경우에 있어서의 영역 B(도 9)의 Cu 피막의 상태를 나타낸 표이다. 또한, 도 11b∼도 11g는, t0＝0.1mm, 0.2mm, 0.4mm, 0.8mm, 1.0mm, 2.0mm로 한 경우에 대응하는 영역 B 근방의 SEM 사진이다.
도 11a∼도 11c에 나타낸 바와 같이, SUS 부재의 단부의 두께(Al 기재로부터의 단차)(t0)를 0.2mm 이하로 한 경우, SUS 부재의 측면에도 극간 없이 Cu 피막을 형성할 수 있었다. 또한, SUS 부재 및 Al 기재상에도, 균일한 Cu 피막을 일체적으로 형성할 수 있었다.
도 11d, 도 11e에 나타낸 바와 같이, 두께(t0)＝0.4mm, 0.8mm로 한 경우, 퇴적된 Cu 피막 내의 일부에 극간은 보여지고 있으나, SUS 부재의 측면에는 극간 없이 Cu 피막을 형성할 수 있었다.
한편, 도 11f, 도 11g에 나타낸 바와 같이, 두께(t0)＝1.0mm, 2.0mm로 한 경우, SUS 부재의 측면에 Cu 피막을 형성하는 것이 곤란해져, 두께(t0)를 두껍게 할수록, SUS 부재의 측면과 Cu 피막 사이의 극간이 커졌다. 또한, Al 기재상에 형성된 Cu 피막과, SUS 부재 상에 형성된 Cu 피막은 완전히 분리되어버렸다.
(변형예 1-1)
다음으로, 실시형태 1의 변형예 1-1에 대하여 설명한다. 도 12∼도 14는, 변형예 1-1에 관련된 유로를 갖는 부재의 구조를 나타낸 단면도이다.
유로를 갖는 부재에 있어서 유로를 형성하는 판형상 부재의 볼록부의 형상은, 도 1에 나타낸 것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 12에 나타낸 바와 같이, 3변으로 둘러싸여진 볼록부(13)를 가지는 판형상 부재(111, 112)를 접합하고 파이프(113)를 제조하여, 단면 형상이 6각형인 유로(13a)를 형성해도 된다. 또한, 6각형의 모서리의 부분은 둥글게 해도 된다.
또한, 도 13에 나타낸 바와 같이, 대략 반타원 형상의 볼록부(14)를 가지는 판형상 부재(121, 122)를 접합하고 파이프(123)를 제조하여, 단면 형상이 대략 타원형인 유로(14a)를 형성해도 된다. 이 경우, 평판부(11)로부터 볼록부(14)로 이행하는 영역에 있어서 양자가 이루는 각도가 90°를 넘도록, 당해 부분의 모서리를 둥글게 하거나, 대략 타원형의 유로(14a)를 약간 편평하게 하거나 하면 된다.
혹은, 도 14에 나타낸 바와 같이, 사인커브 형상의 볼록부(15)를 가지는 판형상 부재(131, 132)를 접합하여 파이프(133)를 제조해도 된다. 이 경우, 평판부(11)로부터 볼록부(15)로 이행하는 영역은 완만한 커브가 되기 때문에, 당해 이행하는 영역에도 균일한 금속 퇴적층(105)을 보다 형성하기 쉬워진다.
(변형예 1-2)
다음으로, 실시형태 1의 변형예 1-2에 대하여 설명한다. 도 15 및 도 16은, 변형예 1-2에 관련된 유로를 갖는 부재의 일부의 구조를 나타낸 단면도이며, 금속 퇴적층(105)(도 1 참조)의 형성 전의 상태를 나타내고 있다.
상술한 실시형태 1에 있어서는, 판형상 부재(103) 측의 볼록부(12) 만을, 기재(101)에 설치한 오목부(107) 내에 재치하였다. 그러나, 예를 들면 도 15에 나타낸 바와 같이, 판형상 부재(103) 측의 평판부(11)까지를 기재(141) 내에 재치해도 된다. 이 경우, 판형상 부재(103) 측의 볼록부(12) 및 평판부(11)를 재치 가능한 오목부(142)를 기재(141)에 설치하면 된다. 이 변형예 1-2에 의하면, 각 판형상 부재(102, 103)의 평판부(11)의 두께(t0)에 대한 제약을 경감할 수 있다.
혹은, 도 16에 나타낸 바와 같이, 판형상 부재(102) 측의 평판부(11)까지를 재치 가능한 오목부(144)를 기재(143)에 설치해도 된다. 이 경우, 판형상 부재(102)의 평판부(11)의 상면과 기재(143)의 상면의 높이가 일치하므로, 평판부(11)의 단부의 두께(t0)에 대한 제약을 없앨 수 있다.
또한, 이들의 변형예 1-2를 상술한 변형예 1-1에 적용해도 된다.
(변형예 1-3)
다음으로, 실시형태 1의 변형예 1-3에 대하여 설명한다. 도 17∼도 19는, 변형예 1-3에 관련된 유로를 갖는 부재의 일부의 구조를 나타낸 단면도이며, 금속 퇴적층(105)(도 1 참조)의 형성 전의 상태를 나타내고 있다.
상기 실시형태 1에 있어서는 판형상 부재(102, 103)의 평판부(11)의 폭 방향의 길이를 서로 일치시키고 있었다. 그러나, 도 17에 나타낸 바와 같이, 기재(101) 측에 배치되는 판형상 부재(152)의 평판부(17)의 폭 방향의 길이를, 그 위에 배치되는 판형상 부재(151)의 평판부(16)의 길이보다 길게 하여, 판형상 부재(152)의 단부를 판형상 부재(151)의 단부보다 외측으로 연장 돌출시켜도 된다.
여기서, 상술한 바와 같이, 콜드 스프레이법에 의해 평판부(11)의 단면에도 균일한 금속 퇴적층(105)(도 1 참조)을 형성하기 위해서는, 퇴적층 형성면(108)에 있어서의 단차를 0.8mm 이하로 하는 것이 바람직하다. 따라서, 실시형태 1에 있어서는 2개의 판형상 부재(102, 103)를 접합하므로, 각 판형상 부재(102, 103)의 평판부(11)의 두께를 0.4mm 이하로 할 필요가 있다. 그러나, 변형예 1-3에 있어서는, 퇴적층 형성면(153)에 있어서의 단차를 2단계로 변화시키기 때문에, 이들의 단차에 상당하는 판형상 부재(152)의 두께(t1) 및 151의 두께(판 두께)(t2)를, 각각 0.8mm 이하로 하면 된다. 따라서, 이 경우, 판 두께(t1, t2)에 대한 제약을 경감하는 것이 가능해진다.
(변형예 1-4)
도 18에 나타낸 바와 같이, 변형예 1-4에 있어서는, 판형상 부재(161, 162) 각각의 평판부(18, 19)의 단부를, 기재(101)에 가까울수록 폭 방향의 길이가 길어지도록 테이퍼 형상으로 컷하고 있다. 또한, 이때, 기재(101) 측의 판형상 부재(162)의 단면이, 그 위에 배치되는 판형상 부재(161)의 단면보다 외측으로 연장 돌출하도록 한다. 그것에 의해, 기재(101)의 상면으로부터 평판부(18)의 상면까지를 경사면으로 연결하여, 퇴적층 형성면(163)에 있어서의 단차의 영향을 억제하고 있다. 이 경우, 평판부(18, 19)의 단부(즉, 경사면)에도 용이하게 균일한 금속 퇴적층(105)을 형성할 수 있으므로, 평판부(18, 19)의 판 두께에 대한 제약을 경감하는 것이 가능해진다.
(변형예 1-5)
도 19에 나타낸 바와 같이, 변형예 1-5에 있어서는, 판형상 부재(171, 172) 각각의 평판부(20, 21)의 단부를, 기재(101)에 가까울수록 폭 방향의 길이가 길어지도록 테이퍼 형상으로 컷함과 함께, 기재(101) 측의 평판부(21)를 다른 일방의 평판부(20)보다 외측으로 연장 돌출시키고 있다. 이것에 의해, 평판부(20, 21)의 판 두께에 대한 제약을 더 경감하는 것이 가능해진다.
(실시형태 2)
다음으로, 본 발명의 실시형태 2에 대하여 설명한다.
도 20은, 실시형태 2에 관련된 유로를 갖는 부재의 구조를 나타낸 단면도이다. 도 20에 나타낸 바와 같이, 실시형태 2에 관련된 유로를 갖는 부재(200)는, 기재(201)와, 판형상 부재(202, 203)로 이루어지는 파이프(204)와, 콜드 스프레이법에 의해 형성된 금속 퇴적층(205)을 구비한다. 또한, 기재(201), 파이프(204) 및 금속 퇴적층(205)을 형성하는 재료는, 실시형태 1에 있어서 설명한 것과 동일하다.
도 21에 나타낸 바와 같이, 일방의 판형상 부재(202)는, 도 1에 나타낸 판형상 부재(102)와 동일하게, 주면이 동일 평면상을 통과하는 2개의 평판부(22)와, 당해 2개의 평판부(22)의 사이에 설치된 볼록부(23)를 가진다. 또한, 타방의 판형상 부재(203)는 평판형상을 이루고 있다. 판형상 부재(202)는, 평판부(22)의 주면의 내, 볼록부(23)의 정점과는 반대측의 주면에 있어서 판형상 부재(203)와 접합되어 있다. 그것에 의해, 볼록부(23)와 판형상 부재(203)의 사이에, 유체를 유통시키는 유로(206)가 형성된다. 또한, 판형상 부재(202)의 형상 및 두께에 대한 조건은, 실시형태 1에 있어서 설명한 판형상 부재(102)와 동일하다.
이와 같은 유로를 갖는 부재(200)는, 평판형상을 이루는 기재(201)의 상면에 파이프(204)를 고정하고, 파이프(204)의 표면 및 그 주위의 기재(201)의 상면에 콜드 스프레이 장치(60)를 이용하여 금속 퇴적층(205)을 형성함으로써 제조된다.
이상 설명한 실시형태 2에 의하면, 파이프(204)의 하측의 면이 평판형상으로 되어 있기 때문에, 기재(201)에 대하여 오목부를 형성할 필요가 없어져, 제조 공정을 간소화할 수 있다.
또한, 실시형태 2에 있어서도, 상술한 실시형태 1의 변형예 1-1과 동일하게, 볼록부(23)의 단면 형상을 원하는 형상으로 해도 된다. 또한, 변형예 1-2∼1-5와 동일하게, 기재(201)의 상면에 판형상 부재(203)나 평판부(22)를 재치하는 오목부를 설치하는 등 하여, 기재(201)의 상면과 평판부(22)의 상면의 사이의 단차를 저감 또는 해소하는 것으로 해도 된다.
(변형예 2-1)
다음으로, 실시형태 2의 변형예 2-1에 대하여 설명한다.
실시형태 2에 있어서는, 볼록부(23)를 가지는 판형상 부재(202)에 대하여 평판형상의 판형상 부재(203)를 접합하였으나, 그 대신에, 판형상 부재(202)와 같은 방향의 볼록부를 가지는 제 2 판형상 부재를 판형상 부재(202)에 접합해도 된다. 이 경우, 제 2 판형상 부재의 볼록 형상을, 볼록부(23)보다 얕게 하면 된다. 그것에 의해, 판형상 부재(202)와 제 2 판형상 부재의 사이에 유로가 되는 공간이 형성된다. 또한, 이 경우, 제 2 판형상 부재가 배치되는 기재(201)의 상면을 볼록 형상으로 성형함으로써, 제 2 판형상 부재와의 사이에 생기는 공극을 저감하는 것으로 해도 된다.
(실시형태 3)
다음으로, 본 발명의 실시형태 3에 대하여 설명한다.
도 22는, 실시형태 3에 관련된 유로를 갖는 부재의 구조를 나타낸 단면도이다. 도 22에 나타낸 바와 같이, 실시형태 3에 관련된 유로를 갖는 부재(300)는, 기재(301)와, 기재(301)와 함께 유로의 일부를 이루는 판형상 부재(302)와, 금속 퇴적층(303)을 구비한다.
판형상 부재(302)는, 도 1에 나타낸 판형상 부재(102)와 동일하게, 주면이 동일 평면상을 통과하는 2개의 평판부(31)와, 당해 2개의 평판부(31)의 사이에 설치된 볼록부(32)를 가진다. 이 판형상 부재(302)는, 평판부(31)의 주면의 내, 볼록부(32)의 정점과는 반대측의 주면을 기재(301)를 향해, 기재(301) 상에 직접 배치된다. 그것에 의해, 볼록부(32)와 기재(301)의 사이에, 유체를 유통시키는 유로(304)가 형성된다. 또한, 판형상 부재(302)의 형상 및 두께(t0)에 대한 조건은, 실시형태 1에 있어서 설명한 것과 동일하다.
기재(301), 판형상 부재(302) 및 금속 퇴적층(303)의 재료는, 실시형태 1에 있어서 설명한 것과 동일하며, 유로(304)에 유통시키는 유체에 따라 적절히 선택하면 된다. 특히, 실시형태 3에 있어서는, 기재(301)에도 유체가 직접 접촉하기 때문에, 유체에 대하여 내식성을 가지는 재료에 의해 기재(301)를 형성하면 된다. 예를 들면, 수돗물이나 해수를 유로에 유통시킬 경우, SUS로 기재(301)를 형성하는 것이 바람직하다.
이와 같은 유로를 갖는 부재(300)는, 기재(301)의 상면에 판형상 부재(302)를 고정하고, 판형상 부재(302)의 표면 및 그 주위의 기재(301)의 상면에 콜드 스프레이 장치(60)를 이용하여 금속 퇴적층(303)을 형성함으로써 제조된다.
이상 설명한 실시형태 3에 의하면, 유로를 갖는 부재(300)를 구성하는 부품 점수를 삭감할 수 있음과 함께, 제조 공정을 간소화하는 것이 가능해진다.
또한, 실시형태 3에 있어서도, 실시형태 1의 변형예 1-1과 동일하게, 볼록부(32)의 형상을 원하는 형상으로 해도 된다. 또한, 변형예 1-2, 1-4와 동일하게, 기재(301)의 상면에 평판부(31)를 재치하는 오목부를 설치하거나, 평판부(31)의 단부를 테이퍼 형상으로 하는 등 하여, 기재(301)의 상면과 평판부(31)의 상면 사이의 단차를 저감 또는 해소하는 것으로 해도 된다.
(실시형태 4)
다음으로, 본 발명의 실시형태 4에 대하여 설명한다.
도 23은, 실시형태 4에 관련된 유로를 갖는 부재의 구조를 나타낸 단면도이다. 도 23에 나타낸 바와 같이, 실시형태 4에 관련된 유로를 갖는 부재(400)는, 판형상 부재(102, 103)로 이루어지는 파이프(104)와, 그 양측에 콜드 스프레이법에 의해 형성된 금속 퇴적층(401 및 402)을 구비한다. 또한, 판형상 부재(102, 103) 및 금속 퇴적층(401, 402)을 형성하는 재료에 대해서는, 실시형태 1에 있어서 설명한 것과 동일하다.
실시형태 4에 관련된 유로를 갖는 부재의 제조 방법을, 도 24∼도 25b를 참조하면서 설명한다. 도 24는, 실시형태 4에 관련된 유로를 갖는 부재의 제조 방법을 나타낸 플로우 차트이다. 또한, 도 24에 나타낸 공정(S41 및 42)은, 도 3에 나타낸 공정(S11 및 12)에 대응하고 있기 때문에, 설명을 생략한다.
공정(S43)에 있어서, 도 25a에 나타낸 바와 같이, 판형상 부재(103)의 볼록부(12)가 재치되는 오목부(404)를 미리 형성된 지그(403) 상에, 판형상 부재(102, 103)로부터 제조한 파이프(104)를 재치한다. 이 때, 일방의 판형상 부재(103)를 접착제 등에 의해 지그(403)에 가(假) 고정해 두어도 되고, 볼록부(12)를 오목부(404)에 끼워 넣기만 해도 된다.
계속되는 공정(S44)에 있어서, 파이프(104)의 표면 및 그 주위의 지그(403) 상면을 퇴적층 형성면(405)으로 하여, 콜드 스프레이법에 의해 금속 퇴적층(401)을 형성한다.
공정(S45)에 있어서, 도 25b에 나타낸 바와 같이, 판형상 부재(102, 103)(파이프(104)) 및 금속 퇴적층(401)을 지그(403)로부터 떼어낸다.
또한, 공정(S46)에 있어서, 노출된 판형상 부재(103) 및 그 주위의 금속 퇴적층(401) 표면을 퇴적층 형성면(406)으로 하여, 콜드 스프레이법에 의해 금속 퇴적층(402)을 형성한다. 이것에 의해, 파이프(104)의 주위가 금속 퇴적층(401, 402)으로 덮어진 유로를 갖는 부재(400)가 완성된다. 또한, 이후에, 추가로, 불필요한 부분을 굴삭하는 등 하여, 금속 퇴적층(401, 402)의 표면을 성형해도 된다.
이상 설명한 실시형태 4에 의하면, 파이프(104)의 주위 전체에, 파이프 표면과의 밀착 강도가 높은 금속 퇴적층(401, 402)을 형성하므로, 파이프(104)의 내부를 유통하는 유체와 유로를 갖는 부재(400)의 양면의 사이에 있어서의 열전도성을 종래보다 향상시키는 것이 가능해진다.
또한, 실시형태 4에 관련된 유로를 갖는 부재의 제조 방법을, 실시형태 2 및 그 변형예 2-1에 관련된 유로를 갖는 부재에 대해 적용해도 된다.
11, 16∼22, 31: 평판부 12∼15, 23, 32: 볼록부
13a, 14a: 유로 60: 콜드 스프레이 장치
61: 가스 가열기 62: 분말 공급 장치
63: 스프레이 건 64: 가스 노즐
65, 66: 밸브
100, 200, 300, 400: 유로를 갖는 부재
101, 141, 143, 201, 301, 901: 기재
102, 103, 111, 121, 131, 151, 152, 161, 171, 202, 203, 302: 판형상 부재
104, 113, 123, 133, 204, 903: 파이프
105, 205, 303, 401, 402, 904: 금속 퇴적층
106, 206, 304: 유로(공간)
107, 142, 144, 404, 902: 오목부
108, 153, 163, 405, 406: 퇴적층 형성면 403: 지그

Claims (16)

  1. 부재의 내부에 유로가 설치된 유로를 갖는 부재에 있어서,
    금속 또는 합금에 의해 형성된 기재(101; 141; 143; 201; 301)와,
    금속 또는 합금에 의해 형성된 판형상을 이루고, 폭 방향의 양단부에 위치하여, 주면이 동일 평면상을 통과하는 2개의 평판부와, 당해 2개의 평판부(11; 16; 18; 20; 22; 31)의 사이에 설치되어, 판 두께 방향의 단면이 상기 평판부에 대하여 돌기된 형상을 이루는 볼록부(12; 13; 14; 15; 23; 32)를 가지고, 상기 유로를 형성하는 판형상 부재(102; 111; 121; 131; 151; 161; 171; 202; 302)와,
    상기 평판부의 주면의 내에서 상기 볼록부의 정점과 반대측의 주면을 상기 기재와 대향시켜 상기 판형상 부재를 상기 기재 상에 배치한 상태에서, 금속 또는 합금으로 이루어지는 분말을 가스와 함께 가속하고, 상기 판형상 부재의 상기 볼록부의 정점측의 표면 및 상기 기재의 표면에 고상 상태 그대로 분사하여 상기 분말을 퇴적시킴으로써 형성된 금속 퇴적층(105; 205; 303)을 구비하는 것을 특징으로 하는 유로를 갖는 부재.
  2. 제 1항에 있어서,
    금속 또는 합금에 의해 형성된 판형상을 이루고, 상기 판형상 부재의 상기 반대측의 주면과 접합되고, 상기 판형상 부재와 상기 기재 사이에 배치되어, 상기 판형상 부재와 함께 상기 유로를 형성하는 제 2 판형상 부재(103; 112; 122; 132; 152; 162; 172; 203)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 유로를 갖는 부재.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제 2 판형상 부재는, 평판형상을 이루는 것을 특징으로 하는 유로를 갖는 부재.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 제 2 판형상 부재는, 폭 방향의 양단부에 위치하고, 주면이 동일 평면 상을 통과하는 2개의 제 2 평판부(11; 17; 19; 21)와, 당해 2개의 제 2 평판부의 사이에 설치되며, 판 두께 방향의 단면이 상기 제 2 평판부에 대하여 돌기된 형상을 이루는 제 2 볼록부(12; 13; 14; 15)를 가지고, 상기 2개의 제 2 평면부의 주면의 내에서 상기 제 2 볼록부의 정점과 반대측의 주면에 있어서, 상기 판형상 부재의 상기 2개의 평판부의 상기 반대측의 주면과 각각 접합되며,
    상기 기재는, 평면을 이루는 표면에 형성되어, 상기 제 2 볼록부를 재치 가능한 오목부(107; 142; 144)를 가지고,
    상기 금속 퇴적층은, 상기 제 2 볼록부를 상기 오목부에 재치한 상태로 형성된 것을 특징으로 하는 유로를 갖는 부재.
  5. 제 2항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 판형상 부재는, 상기 판형상 부재보다 폭 방향의 길이가 긴 것을 특징으로 하는 유로를 갖는 부재.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 판형상 부재의 단부는, 상기 기재에 가까울수록 폭 방향의 길이가 긴 것을 특징으로 하는 유로를 갖는 부재.
  7. 제 2항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 판형상 부재의 단부는, 상기 기재에 가까울수록 폭 방향의 길이가 길고,
    상기 제 2 판형상 부재의 단부는, 상기 기재에 가까울수록 폭 방향의 길이가 길고, 또한, 상기 판형상 부재보다 외측으로 연장 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 유로를 갖는 부재.
  8. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 평판부와 당해 평판부에 대하여 상기 볼록부가 솟아오른 방향이 이루는 각도(180°－θ)는, 90도보다 작은 것을 특징으로 하는 유로를 갖는 부재.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 평판부와 당해 평판부에 대하여 상기 볼록부가 솟아오른 방향이 이루는 각도(180°－θ)는, 70도보다 작은 것을 특징으로 하는 유로를 갖는 부재.
  10. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기재의 표면과 상기 판형상 부재의 상면 사이의 단차(t0)가 0.8mm 이하인 것을 특징으로 하는 유로를 갖는 부재.
  11. 제 2항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기재는, 금속 또는 합금으로 이루어지는 분말을 가스와 함께 가속하고, 적어도 상기 제 2 판형상 부재의 표면에 고상 상태 그대로 분사하여 상기 분말을 퇴적시킴으로써 형성된 것을 특징으로 하는 유로를 갖는 부재.
  12. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 판형상 부재는, 스테인리스 또는 구리 또는 구리 합금에 의해 형성되어 있고,
    상기 기재 및 상기 금속 퇴적층은, 알루미늄 또는 알루미늄 합금에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유로를 갖는 부재.
  13. 제 2항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 판형상 부재는, 스테인리스 또는 구리 또는 구리 합금에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유로를 갖는 부재.
  14. 금속 또는 합금에 의해 형성된 부재의 내부에 유로가 설치된 유로를 갖는 부재의 제조 방법에 있어서,
    금속 또는 합금에 의해 형성된 기재(101; 141; 143; 201; 301)상에, 금속 또는 합금에 의해 형성된 판형상을 이루고, 폭 방향의 양단부에 위치하여, 주면이 동일 평면상을 통과하는 2개의 평판부와, 당해 2개의 평판부의 사이에 설치되어, 판 두께 방향의 단면이 상기 평판부(11; 16; 18; 20; 22; 31)에 대하여 돌기된 형상을 이루는 볼록부(12; 13; 14; 15; 23; 32)를 가지며, 상기 유로를 형성하는 판형상 부재(102; 111; 121; 131; 151; 161; 171; 202; 302)를, 상기 평판부의 주면의 내에서 상기 볼록부의 정점과 반대측의 주면을 상기 기재와 대향시켜 배치하는 공정과,
    상기 기재상에 상기 판형상 부재를 배치한 상태에서, 금속 또는 합금으로 이루어지는 분말을 가스와 함께 가속하고, 상기 판형상 부재의 상기 볼록부의 정점측의 표면 및 상기 기재의 표면에 고상 상태 그대로 분사하여 상기 분말을 퇴적시킴으로써, 금속 퇴적층(105; 205; 303)을 형성하는 금속 퇴적층 형성 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 유로를 갖는 부재의 제조 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 판형상 부재 배치 공정은,
    금속 또는 합금에 의해 형성된 판형상을 이루고, 상기 판형상 부재의 상기 반대측의 주면과 접합되어, 상기 판형상 부재와 함께 상기 유로를 형성하는 제 2 판형상 부재(103; 112; 122; 132; 152; 162; 172; 203)를 상기 기재상에 배치하는 것을 특징으로 하는 유로를 갖는 부재의 제조 방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 기재를 제거하고, 금속 또는 합금으로 이루어지는 분말을 가스와 함께 가속하고, 상기 제 2 판형상 부재의 표면 및 상기 금속 퇴적층의 노출면에 고상 상태 그대로 분사하여 상기 분말을 퇴적시킴으로써, 제 2 금속 퇴적층을 형성하는 제 2 금속 퇴적층 형성 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유로를 갖는 부재의 제조 방법.
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