WO2021145332A1 - 伝熱部材および伝熱部材の製造方法 - Google Patents

伝熱部材および伝熱部材の製造方法 Download PDF

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WO2021145332A1
WO2021145332A1 PCT/JP2021/000779 JP2021000779W WO2021145332A1 WO 2021145332 A1 WO2021145332 A1 WO 2021145332A1 JP 2021000779 W JP2021000779 W JP 2021000779W WO 2021145332 A1 WO2021145332 A1 WO 2021145332A1
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heat transfer
transfer member
surface layer
sweep
layer
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PCT/JP2021/000779
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French (fr)
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啓伍 松永
繁松　孝
和行 梅野
高木　啓史
博史 青木
義勝 稲垣
洋 金子
宏文 大島
諒介 西井
Original Assignee
古河電気工業株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/352—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment
    • 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
    • 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
    • F28D15/04—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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/02—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by influencing fluid boundary

Definitions

  • the present invention relates to a heat transfer member and a method for manufacturing the heat transfer member.
  • a heat transfer member in which a periodic recess is formed by irradiating the surface of a metal material with a pulsed laser beam and an annular ridge is formed around the recess to increase the surface area.
  • one of the problems of the present invention is, for example, to obtain a heat transfer member having a novel structure capable of further enhancing thermal conductivity, and a method for manufacturing the heat transfer member.
  • the heat transfer member of the present invention is made of a metal material, for example, having a surface layer having a porous structure that extends across a predetermined section of the first direction at an end of the first direction so as to intersect with the first direction. ..
  • the surface layer has a protrusion layer having more protrusions than the closed holes and the closed holes adjacent to the protrusion layer on the opposite side in the first direction and more than the protrusions. It may have a large number of obturator layers.
  • the heat transfer member of the present invention includes, for example, a surface layer that extends at an end in the first direction so as to intersect the first direction over a predetermined section of the first direction, and the surface layer has protrusions rather than closed holes. It is made of a metal material having a large number of protrusion layers and a closure layer adjacent to the protrusion layer on the opposite side of the first direction and having more closures than the protrusions.
  • the porosity of the surface layer may be 50% or more and 90% or less.
  • the heat transfer member of the present invention is made of a metal material, for example, having a surface layer that intersects with the first direction at the end in the first direction and has a porosity of 50% or more and 90% or less.
  • the porosity outside the central position in the height direction of the surface layer may be 50% or more and 80% or less.
  • the porosity of the surface layer on the outer side in the height direction from the surface of the heat transfer member may be 50% or more and 90% or less.
  • the surface area increase rate of the surface layer per unit area in the projection of the surface layer in the height direction may be 110% or more and 300% or less.
  • the heat transfer member may have the surface layer and include a convex portion protruding in the first direction.
  • the heat transfer member may be a bus bar made of a conductive metal material.
  • the heat transfer member may be a heat exchange member that exchanges heat with a fluid.
  • the heat transfer member is a boiling heat transfer member, and heat may be transferred from the heating element to the refrigerant via the surface layer.
  • the method for manufacturing a heat transfer member of the present invention is, for example, a first step of preparing a heat transfer member made of a metal material and having a surface, and the surface is blown off from the surface by irradiating the surface with a laser beam. It comprises a second step of forming a surface layer having a porous structure by reattaching the particles.
  • the laser beam is relatively moved on the surface by relatively moving the exit portion that emits the laser beam and the heat transfer member. May be swept to.
  • the first sweep of the laser beam in the first direction along the surface or in the direction opposite to the first direction is the first direction. It is performed a plurality of times while shifting at the first interval in the second direction or the opposite direction of the second direction so as to line up in the intersecting second directions, and the first interval is equal to or less than the beam diameter of the laser beam. May be good.
  • the first sweep along the surface of the laser beam is performed.
  • the second sweep in the third direction intersecting the direction or in the direction opposite to the third direction is performed a plurality of times so as to line up in the fourth direction intersecting the third direction, and the fourth direction of the second sweep is performed.
  • the second interval in the above may be equal to or less than the beam diameter of the laser beam.
  • the first sweep is performed in the second direction with respect to the first sweep.
  • the second sweep in the first direction along the surface of the laser beam at a position shifted by less than the first interval may be performed a plurality of times so as to line up in the second direction.
  • FIG. 1 is an exemplary and schematic plan view of the heat transfer member of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II of FIG.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a method of manufacturing the heat transfer member of the first embodiment.
  • FIG. 4 is an exemplary schematic diagram of the processing system of the first embodiment.
  • FIG. 5 is an exemplary and schematic plan view showing an example of a method for sweeping laser light in the method for manufacturing a heat transfer member according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is an exemplary and schematic plan view showing another example of the method of sweeping the laser beam in the method of manufacturing the heat transfer member of the first embodiment.
  • FIG. 1 is an exemplary and schematic plan view of the heat transfer member of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II of FIG.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a method of manufacturing the heat transfer member of the first embodiment.
  • FIG. 4 is an exemplary schematic diagram of the processing system of
  • FIG. 7 is an exemplary graph showing the relationship between the surface area increase rate and the thermal resistance in the surface layer of the heat transfer member of the first embodiment.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 1, which is an exemplary and schematic view showing a region of the surface layer on the end side of the central position.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 1, which is an exemplary and schematic view showing a region of the surface layer on the end side of the surface of the heat transfer member.
  • FIG. 10 is an exemplary and schematic plan view of the bus bar as the heat transfer member of the second embodiment.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line XI-XI of FIG. FIG.
  • FIG. 12 is an exemplary and schematic plan view of a part of the heat exchange member as the heat transfer member of the third embodiment.
  • FIG. 13 is an exemplary and schematic plan view of a part of the heat exchange member as the heat transfer member of the fourth embodiment.
  • FIG. 14 is an exemplary and schematic cross-sectional view of a boiling cooling device having a boiling heat transfer member as the heat transfer member of the fifth embodiment.
  • the X direction is represented by an arrow X
  • the Y direction is represented by an arrow Y
  • the Z direction is represented by an arrow Z.
  • the X, Y, and Z directions intersect and are orthogonal to each other.
  • the X direction is also referred to as an extension direction or a sweep direction
  • the Y direction is also referred to as an extension direction or a sweep direction
  • the Z direction may be referred to as a thickness direction or a height direction.
  • FIG. 1 is a plan view of the heat transfer member 10 of the present embodiment
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG.
  • the heat transfer member 10 is made of a metal material having high thermal conductivity, such as copper, a copper alloy, aluminum, or an aluminum alloy.
  • the heat transfer member 10 has a flat surface 10a, and at least a part of the surface 10a is provided with a surface layer 20 having a porous structure.
  • the surface 10a is an example of a surface.
  • the surface layer 20 is formed by irradiation with a laser beam. The processing of the surface layer 20 will be described later.
  • the surface layer 20 has a substantially constant thickness (depth) in the Z direction at the end portion of the heat transfer member 10 in the Z direction, in other words, over a predetermined section in the Z direction and in the X direction. It extends in the Y direction, in other words, in the direction intersecting and orthogonal to the Z direction.
  • the Z direction is an example of the first direction.
  • the surface layer 20 has a porous structure including a plurality of protrusions 20p and a plurality of closed holes 20h.
  • the surface layer 20 has, for example, a tip 20t that protrudes highest in the Z direction and a closed hole 20b that is farthest from the tip 20t in the opposite direction in the Z direction in a predetermined range when viewed in the Z direction (opposite direction).
  • the surface layer 20 can be roughly divided into two layers. One is the first layer L1 having more protrusions 20p than the closure 20b, and the other is the second layer L2 having more protrusions 20b than the closure 20p.
  • the first layer L1 intersects and extends orthogonally to the Z direction at a predetermined height (thickness), and the second layer L2 intersects and is orthogonal to the Z direction at a predetermined depth (thickness). And spread.
  • the first layer L1 and the second layer L2 are adjacent to each other in the Z direction. Further, the first layer L1 is located outside the second layer L2.
  • the first layer L1 is an example of a protruding layer
  • the second layer L2 is an example of an obturator layer.
  • the porosity of the surface layer 20 is the ratio of the void region to the material region in the cross section of the surface layer 20 (measurement target portion).
  • the porosity can be calculated as an area ratio of the void region to the material region by, for example, image processing on a plurality of cross-sectional images of the surface layer 20. For example, in the cross-sectional image shown in FIG. 2 that intersects the Y direction along the Z direction, a rectangle having a length Lx of the measurement target portion P in the X direction and a length Lz (depth) of the measurement target portion P in the Z direction. For the two-dimensional region of, the area ratio of the area of the black void region divided by the area of the gray material region is calculated.
  • the area ratio can be calculated in the cross-sectional images of a plurality of different locations (for example, four locations) in the measurement target portion P, and the average value of the area ratios of the plurality of locations can be calculated as the porosity.
  • the length Lz of the measurement target portion P is, for example, the opposite of the tip 20t that protrudes highest in the Z direction and the tip 20t in the Z direction in a plurality of cross-sectional images of the measurement target portion P along the Z direction. It can be the length in the Z direction between the obturator foramen 20b, which is the furthest away in the direction.
  • the length Lx of the measurement target portion P in the X direction can be appropriately set within the range where the laser processing is performed.
  • the porosity of each layer such as the first layer L1 and the second layer L2 described above can be similarly calculated by changing the range of the rectangular two-dimensional region to be image-processed.
  • the direction, position, number, etc. of the cross section can be set as appropriate.
  • the porosity may be calculated as an average value of area ratios in a plurality of cross sections having different normal directions.
  • the average number of cross sections may be at least 2 or more, but may be 1 as long as the variation in the processing state depending on the position or direction is small, or 3 or more in order to further improve the measurement accuracy.
  • the porosity is preferably calculated for a plurality of samples subjected to the same laser processing.
  • the porosity is calculated two-dimensionally from the cross section, but when the number of cross sections to be averaged is large or the shape variation depending on the position is relatively small, the porosity of the void is calculated. It can be considered that the ratio of the volume to the volume of the material, that is, the three-dimensional porosity is almost the same.
  • the porosity of the surface layer 20 is, for example, (1) 76.7%, (2) 80.0%, (3) 73.7%, and (4) 81.4% in 4 samples, and the average is 77. It was 9%.
  • the porosity of the surface layer 20 is preferably 50% or more and 90% or less, and more preferably 60% or more and 85. It turned out to be less than%.
  • the porosity of the first layer L1 is larger than the porosity of the second layer L2.
  • the surface layer 20 has irregular irregularities and does not have periodic irregularities as in Patent Document 1.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a method of manufacturing the heat transfer member.
  • the heat transfer member 10 is prepared by molding or the like by press working, cutting, or the like (S1, first step), and then the surface of the heat transfer member 10 is prepared.
  • the surface layer 20 is processed on the surface 10a by irradiating the surface 10a with the laser beam L (S2, second step).
  • the first step S1 (preparation step) may be a step of carrying in the heat transfer member 10 formed in another place.
  • FIG. 4 is a schematic view of a processing system 100 that processes the surface layer 20.
  • the processing system 100 includes a laser device 110, an optical head 120, an optical fiber 130 connecting the laser device 110 and the optical head 120, and a holding member 140.
  • the laser device 110 is configured to be capable of outputting, for example, a laser beam having a power of several kW.
  • the laser device 110 may be configured to include a plurality of semiconductor laser elements inside so that a multimode laser beam having a power of several kW can be output as the total output of the plurality of semiconductor laser elements.
  • the laser device 110 may be provided with various laser light sources such as a fiber laser, a YAG laser, and a disk laser.
  • the laser device 110 emits continuous light of laser light by continuous wave oscillation. That is, the laser device 110 is a CW (continuous wave) laser.
  • the optical fiber 130 guides the laser light output from the laser device 110 and inputs it to the optical head 120.
  • the holding member 140 holds the heat transfer member 10 as the processing target W.
  • the optical head 120 is an optical device that emits laser light L input from the laser device 110 via the optical fiber 130 toward the processing target W.
  • the optical head 120 is an example of an emitting unit.
  • the optical head 120 includes a collimating lens 121 and a condenser lens 122.
  • the collimating lens 121 is an optical system for converting the input laser beam into parallel light.
  • the condensing lens 122 is an optical system for condensing parallel lighted laser light and irradiating the processing target W as laser light L.
  • the optical head 120 emits the laser beam L in the opposite direction to the Z direction.
  • the laser beam L irradiates the surface of the processing target W.
  • the surface may also be referred to as the irradiated surface.
  • the optical head 120, the holding member 140, and the processing target W are housed in the case 200, and the atmosphere inside the case 200 (inside the processing chamber R), that is, the atmosphere around the processing target W is managed.
  • the particles of the material separated from the surface 10a of the processing target W by the irradiation of the laser beam L are directed toward the vicinity of the irradiation position of the surface 10a so as to adhere and be laminated on the surface 10a again.
  • Gas is blown by a gas nozzle or the like. The flow rate, flow velocity, direction, spraying position, etc. of the gas can be adjusted as appropriate.
  • the gas is an inert gas such as nitrogen gas.
  • the processing system 100 is configured so that the relative position between the optical head 120 and the processing target W, that is, the holding member 140 that holds the processing target W can be changed. As a result, the irradiation position of the laser beam L moves on the surface 10a of the processing target W. As a result, the laser beam L is swept over the surface 10a. In other words, the spot (irradiation position) of the laser beam L on the surface 10a moves on the surface 10a.
  • the movement of the irradiation position of the laser beam L on the surface 10a that is, the relative movement between the optical head 120 and the processing target W can be performed by the optical head 120 alone, the processing target W (holding member 140) alone, or the optical head 120 and processing. It can be realized by a moving mechanism (not shown) that moves both of the target Ws.
  • FIG. 5 shows an example of a method of sweeping the spot of the laser beam L (not shown) on the surface 10a of the processing target W
  • FIG. 6 shows another method of sweeping the spot of the laser beam L on the surface 10a of the processing target W. An example is shown. Note that FIGS. 5 and 6 are enlarged views of a part of the processed region of the surface 10a.
  • alternating sweeps (s1) in the X direction and the opposite directions of the X direction along the surface 10a of the laser beam L are arranged in the Y direction. Is executed multiple times. Sweeping in the X direction and opposite directions in the X direction is an example of the first sweep s1, the X direction is an example of the first direction, and the Y direction is an example of the second direction.
  • the respective sweep positions of the first sweep s1 are deviated by, for example, the Y direction or the opposite direction of the Y direction at intervals of ps1.
  • the interval ps1 is set so as to be equal to or less than the spot diameter (beam diameter, not shown) of the laser beam L.
  • the interval ps1 is an example of the first interval.
  • an example in which the first sweep s1 in the X direction and the first sweep s1 in the opposite direction in the X direction are alternately executed is shown, but the present invention is not limited to this, and for example, X. Only the first sweep s1 in the direction may be executed, only the first sweep s1 in the opposite direction in the X direction may be executed, or the first sweep s1 in the X direction may be executed a plurality of times. Later, the first sweep s1 in the opposite direction in the X direction may be executed a plurality of times.
  • the alternating sweeps (s2) in the Y direction and the opposite directions of the Y direction along the surface 10a of the laser beam L are arranged a plurality of times so as to line up in the X direction. Will be executed. Sweeping in the Y direction and opposite directions in the Y direction is an example of the second sweep s2, the Y direction is an example of the third direction, and the X direction is an example of the fourth direction.
  • the respective sweep positions of the second sweep s2 are displaced by, for example, the X direction or the opposite direction of the X direction at intervals of ps2.
  • the interval ps2 is set so as to be equal to or less than the spot diameter (beam diameter, not shown) of the laser beam L.
  • the interval ps2 is an example of the second interval.
  • the interval ps2 may be the same as or different from the interval ps1.
  • an example in which the second sweep s2 in the Y direction and the second sweep s2 in the opposite direction in the Y direction are alternately executed is shown, but the present invention is not limited to this, and for example, Y. Only the second sweep s2 in the direction may be executed, only the second sweep s2 in the opposite direction in the Y direction may be executed, or the second sweep s2 in the Y direction may be executed a plurality of times.
  • the second sweep s2 in the opposite direction in the Y direction may be executed a plurality of times.
  • the third direction may intersect with the first direction and is not limited to the Y direction, in other words, it may be a direction inclined with respect to the Y direction.
  • the alternating sweeps (s1) in the X direction and the opposite directions of the X direction along the surface 10a of the laser beam L are performed in the Y direction. It is executed multiple times so as to line up with.
  • the sweep in the X direction and the opposite direction in the X direction is an example of the first sweep s1, and the first sweep is the same as in FIG. 5, so the description thereof is omitted.
  • the alternating sweeps (s2) in the X direction and the opposite directions of the X direction along the surface 10a of the laser beam L are arranged a plurality of times so as to line up in the Y direction. Will be executed.
  • the sweep in the X direction and the opposite direction in the X direction here is an example of the second sweep s2.
  • the first sweep s1 and the second sweep s2 are parallel.
  • the position of the second sweep s2 in the Y direction is executed at a position deviated from the position of the first sweep s1 in the Y direction by less than an interval ps1.
  • the respective sweep positions of the second sweep s2 are deviated by, for example, the Y direction or the opposite direction of the Y direction at intervals of ps2.
  • the interval ps2 is set so as to be equal to or less than the spot diameter (beam diameter, not shown) of the laser beam L.
  • the interval ps2 may be the same as or different from the interval ps1.
  • an example in which the second sweep s2 in the X direction and the second sweep s2 in the opposite direction in the X direction are alternately executed is shown, but the present invention is not limited to this, and for example, X.
  • Only the second sweep s2 in the direction may be executed, only the second sweep s2 in the opposite direction in the X direction may be executed, or the second sweep s2 in the X direction may be executed a plurality of times. Later, the second sweep s2 in the opposite direction in the X direction may be executed a plurality of times.
  • a recess (void) is formed by blowing off the molten metal by irradiating the surface 10a of the processing target W with a laser beam L which is a CW laser, and the blown-out molten metal is regenerated. It is obtained by forming a convex portion by adhering.
  • the concave portions adjacent to each other communicate with each other two-dimensionally and three-dimensionally, and the opening on the outside (Z direction) of the concave portion is relatively narrowed, which is a complicated and irregular uneven structure. Since the (porous metal layer) is obtained, the surface area of the material portion in the surface layer 20 is significantly increased.
  • a larger surface area can be obtained as compared with a conventional structure having a relatively simple concavo-convex structure in which recesses and protrusions are regularly arranged on the surface of the material, for example, by irradiation with a pulse laser.
  • a pulse laser irradiation with a pulse laser.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the surface area increase rate of the surface layer 20 and the thermal resistance in a plurality of samples. Under all conditions, the thermal resistance of the raw copper plate is lower than 0.26.
  • the surface area increase rate is the rate at which the surface area of the surface layer 20 is increased by laser processing per unit area (for example, 1 [cm 2]) of the projected area in the Z direction. If the surface area does not change between before laser processing (unprocessed or unprocessed) and after laser processing, the surface area increase rate is 100%, and if the surface area increases even a little compared to before laser processing by laser processing, the surface area increase rate is 100%. Is a value greater than 100%.
  • the surface area of the surface layer 20 can be calculated from, for example, a three-dimensional surface shape measured by a measuring device such as VR-3000 manufactured by KEYENCE.
  • the surface area increase rate is the surface area obtained from the measuring device in a predetermined range (for example, a range of 20 [mm] ⁇ 20 [mm] in a plan view in the opposite direction of the Z direction), and the predetermined range is a flat surface. It is obtained by dividing by the area in a certain case (for example, in the case of the range of 20 [mm] ⁇ 20 [mm], 400 [mm 2]).
  • the inventors have found that in the surface layer 20 of the present embodiment, the correlation between the surface area increase rate and the thermal resistance changes with the value Rb of the surface area increase rate as a boundary. rice field. That is, in the surface layer 20 of the present embodiment, in the range where the surface area increase rate is smaller than the value Rb, the larger the surface area increase rate, the smaller the thermal resistance, but in the range where the surface area increase rate is larger than the value Rb, the surface area increase rate. It was found that the larger the value, the greater the thermal resistance.
  • the closed holes 20h as shown in FIG. 2 are formed by the particles separated from the surface 10a and reattached, but the surface area increase rate is large. It is presumed that this is because the volume ratio of the closed holes 20h in the surface layer 20, that is, the volume ratio of the gas having a lower thermal conductivity increases by about 20.
  • the surface layer 20 has a surface area increase rate range in which the thermal resistance is the threshold value Th or less, that is, a shape in which the lower limit value Rmin or more and the upper limit value Rmax or less. , 110% or more and 300% or less is preferable, and 200% or more and 230% or less is more preferable.
  • the porosity can be similarly calculated by changing the two-dimensional region of the target rectangle in the image processing of the cross-sectional image described above even when the range for which the porosity is to be calculated is different.
  • FIG. 8 shows a cross section of the heat transfer member 10 at the same position as in FIG. However, FIG. 8 shows a region Lu of the surface layer 20 on the end side (surface side, outside) in the Z direction with respect to the central position CF in the Z direction.
  • the central position CF intersects the Z direction and is located in the center of the Z direction between the tip 20t of the surface layer 20 and the deepest obturator foramen 20b in a predetermined range when viewed in the Z direction (opposite direction).
  • the porosity of the surface layer 20 outside the intermediate position CF is, for example, (1) 67.5%, (2) 66.0%, (3) 65.6% in 4 samples. (4) It was 68.1%, and the average was 66.8%.
  • the porosity of the surface layer 20 is preferably 50% or more and 80% or less, and more preferably 60% or more and 70. It turned out to be less than%.
  • FIG. 9 shows a cross section of the heat transfer member 10 at the same position as in FIG. However, in FIG. 9, the region Lp of the end side (surface side, outside) in the Z direction of the surface layer 20 with respect to the surface 10a (or the surface 10a before processing) of the region where the surface layer 20 is not processed. It is shown.
  • the porosity of the surface layer 20 on the outside of the surface 10a was, for example, (1) 76.0%, (2) 73.0%, (3) 71.9%, and (3) 71.9% in 4 samples. 4) It was 76.8%, and the average was 74.5%.
  • the porosity of the surface layer 20 is preferably 50% or more and 90% or less, and more preferably 60% or more and 80. It turned out to be less than%.
  • the volume material ratio of the surface layer 20 on the outside (front in the Z direction) of the surface 10a is (1-porosity). The volume material ratio in this case can be said to be the ratio of the redeposited material.
  • the heat transfer member 10 is made of a metal material and includes a surface layer 20.
  • the surface layer 20 has a porous structure that extends at an end in the Z direction (first direction) so as to intersect the Z direction over a predetermined section in the Z direction.
  • the surface area tends to be larger than that of the heat transfer member in which the surface is merely provided with porous irregularities, and the thermal conductivity is more likely to be improved.
  • the surface layer 20 is in the Z direction (first direction) with respect to the first layer L1 (protrusion layer) having more protrusions 20p than the obturator foramen 20h and the first layer L1. It has a second layer L2 (obturator foramen) adjacent to the opposite side and having more obturator foramen 20h than protrusions 20p.
  • Such a configuration is obtained when the particles of the material separated from the surface 10a by the irradiation of the laser beam L are redeposited and deposited on the surface 10a as in the present embodiment.
  • the surface area tends to be larger than that of the heat transfer member having only porous irregularities on the surface, and the thermal conductivity is more likely to be improved.
  • the porosity of the surface layer 20 is 50% or more and 90% or less.
  • the porosity outside the central position CF in the Z direction (height direction) of the surface layer 20 is 50% or more and 80% or less.
  • the porosity of the surface layer 20 outside the surface 10a of the heat transfer member 10 in the Z direction (height direction) is 50% or more and 90% or less.
  • the surface area increase rate that is, the ratio of the surface layer 20 per unit area in the projection of the surface layer 20 in the Z direction (height direction) is 110% or more and 300% or less.
  • the method of manufacturing the heat transfer member 10 of the present embodiment is, for example, a step S1 (first step) of preparing the heat transfer member 10 and a surface of the heat transfer member 10 by irradiating the surface 10a with a laser beam L.
  • a step S2 (second step) of forming a surface layer 20 having a porous structure by reattaching the particles blown off from 10a is provided.
  • the surface layer 20 having a porous structure and high thermal conductivity can be formed, whereby the surface layer 20 having higher thermal conductivity can be formed on the surface 10a of the heat transfer member 10. can.
  • step S2 the optical head 120 (emission portion) that emits the laser beam L and the processing target W (heat transfer member 10) are relatively moved.
  • the laser beam L is relatively swept on the surface 10a.
  • the surface layer 20 can be formed more quickly than, for example, when irradiating a pulsed laser beam. Further, by irradiating the continuous light of the laser beam L, it becomes difficult to form regular irregularities as compared with the case of irradiating the pulsed laser beam, and the surface area tends to increase accordingly, and the thermal conductivity is further enhanced. Cheap.
  • step S2 in the X direction (first direction) along the surface 10a of the laser beam L or in the direction opposite to the X direction (opposite direction to the first direction).
  • the first sweep s1 is performed a plurality of times while shifting in the Y direction or the opposite direction of the Y direction at the interval ps1 (first interval) so as to line up in the Y direction (second direction) intersecting the X direction.
  • the interval ps1 is equal to or less than the beam diameter of the laser beam L.
  • a surface layer 20 spread out in a plane without a gap can be formed on the surface 10a.
  • regular ridges are formed at the boundary portion of the first sweep s1 at relatively wide intervals, which can prevent the surface area from becoming difficult to increase.
  • step S2 after the first sweep s1 is performed a plurality of times so as to line up in the Y direction, the laser beam L intersects the X direction along the surface 10a.
  • the second sweep s2 in the Y direction (third direction) or the direction opposite to the Y direction is performed a plurality of times so as to line up in the X direction (fourth direction) intersecting the Y direction, and the X of the second sweep s2 is performed.
  • the interval ps2 (second interval) in the direction is equal to or less than the beam diameter of the laser beam L.
  • a surface layer 20 spread out in a plane without a gap can be formed on the surface 10a.
  • regular ridges are formed at the boundary portion of the first sweep s1 and the boundary portion of the second sweep s2 at relatively wide intervals, so that it is possible to prevent the surface area from becoming difficult to increase.
  • step S2 after the first sweep s1 is performed a plurality of times so as to line up in the Y direction, the intervals are spaced in the Y direction (second direction) with respect to the first sweep s1.
  • the second sweep s2 in the X direction (first direction) along the surface 10a of the laser beam L at a position deviated by less than ps1 is performed a plurality of times so as to line up in the Y direction (second direction).
  • a surface layer 20 spread out in a plane without a gap can be formed on the surface 10a.
  • regular ridges are formed at the boundary portion of the first sweep s1 at relatively wide intervals, which can prevent the surface area from becoming difficult to increase.
  • the heat transfer member 10 of the present embodiment has a surface layer having a large surface area due to a porous structure, and high heat dissipation due to radiation from the surface layer can be obtained even in a vacuum. Therefore, it is suitable for application to space structures used in a space environment having a vacuum and a large temperature change, such as a space station, a space station, a rocket, a space probe, and an artificial satellite.
  • space structures used in a space environment having a vacuum and a large temperature change, such as a space station, a space station, a rocket, a space probe, and an artificial satellite.
  • Examples of materials for space structures include stainless steel, titanium, titanium alloys, molybdenum, and tantalum.
  • a paint or the like for enhancing heat dissipation which has been applied to the surface of the conventional space structure, is not required, there is an advantage that, for example, the labor and cost of manufacturing the space structure can be suppressed.
  • FIG. 10 is a plan view of the bus bar 10A as the heat transfer member of the second embodiment
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of XI-XI of FIG.
  • the bus bar 10A is made of a conductive metal material. Each end 10b in the longitudinal direction is provided with a through hole 10c for mechanically and electrically connecting to terminals of other electrical components.
  • the bus bar 10A is preferably made of a metal material having a low electrical resistivity, such as copper, a copper alloy, aluminum, and an aluminum alloy. From the viewpoint of low electrical resistivity, the bus bar 10A is preferably made of copper.
  • the bus bar 10A has a flat strip-shaped and plate-shaped shape.
  • the bus bar 10A has a substantially constant width in the Y direction and a substantially constant thickness (height) in the Z direction, and extends in the X direction.
  • the bus bar 10A has two surfaces 10a and 10d at the ends in the Z direction and the opposite directions in the Z direction.
  • the surfaces 10a and 10d intersect the Z direction and extend orthogonally to each other.
  • the surfaces 10a and 10d are orthogonal to the Z direction and extend in the X and Y directions.
  • the surfaces 10a and 10d are examples of surfaces.
  • a surface layer 20 having the same configuration as that of the first embodiment is provided in the vicinity of the through hole 10c on the surface 10a of the bus bar 10A. Since the through hole 10c is a connecting portion with another conductor, heat is generated due to the resistance of the conductor when energized. Further, in the vicinity of the through hole 10c, heat may be generated due to contact resistance with another conductor or the like. That is, the vicinity of the through hole 10c can also be referred to as a heat generating portion.
  • the surface layer 20 since the surface layer 20 is provided at a position separated from the through hole 10c with a gap in the vicinity region of the through hole 10c, the bus bar 10A based on the contact resistance or the bus bar is provided. An excessive rise in the temperature of the conductor connected to the 10A can be suppressed. That is, according to the present embodiment, the surface layer 20 can suppress the temperature rise of the bus bar 10A as a heat transfer member.
  • the surface layer 20 is provided on the protruding portion 10e protruding from the surface 10a.
  • the protruding portion 10e is an example of a convex portion. According to such a configuration, for example, it is possible to suppress that the cross-sectional area of the bus bar 10A becomes small and the electric resistance increases due to the recess or the closed hole 20h of the surface layer 20.
  • FIG. 12 is a plan view of the heat exchange member 10B as the heat transfer member of the third embodiment
  • FIG. 13 is a plan view of the heat exchange member 10C as the heat transfer member of the fourth embodiment.
  • the heat exchange members 10B and 10C as heat transfer members are both members that exchange heat with the fluid F.
  • the fluid F may be a gas, a liquid, or another fluid, such as a multiphase flow.
  • a plurality of surface layers 20 are provided on the surfaces 10a located at the Z-direction ends of the heat exchange members 10B and 10C, respectively.
  • the surface layer 20 has the same configuration as that of the first embodiment or the second embodiment, respectively. That is, the surface layer 20 may be provided on the surface 10a with a relatively low protrusion height from the surface 10a as in the first embodiment, or from the surface 10a as in the second embodiment. It may be provided in a state of protruding in the Z direction.
  • the fluid F passes through the surface layer 20, it becomes a turbulent flow and effectively exchanges heat.
  • the flat portion between the surface layers 20 becomes a laminar flow, which contributes to reducing the resistance of the flow path.
  • the surface layer 20 extends along the direction in which the fluid F flows.
  • the surface layer 20 has a rectangular or oval shape extending along the flow direction (X direction) of the fluid F in a plan view, but is preferably suitable depending on the calorific value and the flow rate. As it can be designed, it is not limited to this and may have other shapes, such as an airfoil shape.
  • the surface layers 20 are arranged discretely in a grid point pattern in a plan view, for example, and the fluid F passes between the surface layers 20.
  • the surface layer 20 of the heat exchange member 10C has a diamond-shaped shape having corners protruding in the direction of the flow of the fluid F (X direction) and the opposite direction (opposite direction of the X direction) in a plan view.
  • X direction the direction of the flow of the fluid F
  • opposite direction opposite direction of the X direction
  • it is not limited to this because it can be appropriately designed according to the calorific value and the flow rate, and may have another shape such as a circular shape.
  • the surface layer 20 in the heat exchange members 10B and 10C as the heat transfer members, heat exchange between the heat exchange members 10B and 10C and the fluid F is performed as compared with the case where the surface layer 20 is not provided.
  • the heat flux in is increased.
  • it can be used for lowering the temperature of a heating element, for example, such as a water-cooled heat sink, and is effective in terms of miniaturization and manufacturing cost as compared with the case of using a heat radiating fin or a heat radiating pin. ..
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of a boiling cooling device 30 having a boiling heat transfer member 10D as a heat transfer member.
  • the boiling cooling device 30 includes a chamber 31 having a heat receiving unit 32 and a heat radiating unit 33.
  • the chamber 31 has a hollow shape, and the refrigerant 34 in the liquid phase state is housed in the chamber 31.
  • the heat receiving unit 32 is located vertically below the heat radiating unit 33, and the heat receiving unit 32 and the heat radiating unit 33 communicate with each other through the intermediate opening 35.
  • the refrigerant 34 is sealed in the chamber 31 in a substantially vacuum state.
  • a cooling fluid pipe 36 is provided in the heat radiating unit 33.
  • An opening 32a is provided at the bottom of the heat receiving portion 32, and the opening 32a is closed by a boiling heat transfer member 10D as a heat transfer member in an airtight and liquidtight state.
  • the boiling heat transfer member 10D is thermally connected to the heating element H via the heat spreader 37.
  • a surface layer 20 similar to that of the first embodiment is provided on the surface 10a of the boiling heat transfer member 10D.
  • the surface layer 20 is exposed in the chamber 31 and is in contact with the refrigerant 34.
  • the heat from the heating element H is transferred to the refrigerant 34 via the heat spreader 37 and the surface layer 20 of the boiling heat transfer member 10D.
  • the refrigerant 34 boils to form bubbles at the portion of the boiling heat transfer member 10D in contact with the surface layer 20, and is released into the liquid phase refrigerant 34.
  • the bubbles rise in the liquid phase refrigerant 34 to reach the heat radiating section 33, dissipate heat to the cooling fluid flowing in the cooling fluid pipe 36 in the radiating section 33, reliquefy, and return to the heat receiving section 32.
  • the heat from the heating element H is transported to the heat radiating unit 33 via the refrigerant 34 and radiated from the heat radiating unit 33.
  • the surface layer 20 increases the heat flux in the heat transfer from the boiling heat transfer member 10D to the refrigerant 34, and thus improves the efficiency of the boiling cooling device 30.
  • the present invention can be applied to a heat transfer member and a method for manufacturing a heat transfer member.
  • Laser device 120 ... Optical head 121 ... Collimating lens 122 ... Condensing lens 130 ... Optical fiber 140 ... Holding member 200 ... Case L ... Laser light L1 ... First layer (protrusion layer) L2 ... Second layer (obturator layer) Lx, Lz ... Length P ... Measurement target site ps1 ... Interval ps2 ... Interval S1 ... Process S2 ... Process s1 ... First sweep s2 ... Second sweep R ... Machining chamber W ... Machining target X ... Direction (extension direction, sweep direction) , 1st direction, 4th direction) Y ... direction (extension direction, sweep direction, second direction, third direction) Z ... direction (thickness direction, height direction)

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Abstract

伝熱部材は、例えば、第一方向の端部で当該第一方向の所定区間に渡って当該第一方向と交差して広がるポーラス構造を有した表層を備え、金属材料で作られる。また、表層は、例えば、閉孔よりも突起が多く存在する突起層と、当該突起層に対して第一方向の反対側に隣接し突起よりも閉孔が多く存在する閉孔層と、を有する。

Description

伝熱部材および伝熱部材の製造方法
　本発明は、伝熱部材および伝熱部材の製造方法に関する。
　従来、金属材料の表面にパルスレーザ光を照射することにより周期的な凹部を形成するとともに凹部の周囲に環状隆起部を形成して、表面積を増大させた伝熱部材が、知られている。
特開２０１６－１１４３０４号公報
　この種の伝熱部材では、より熱伝導性を高めることが可能な、新規な構造の伝熱部材およびその製造方法が得られれば、有益である。
　そこで、本発明の課題の一つは、例えば、より熱伝導性を高めることが可能な新規な構成を有した伝熱部材、および当該伝熱部材の製造方法を得ること、である。
　本発明の伝熱部材は、例えば、第一方向の端部で当該第一方向の所定区間に渡って当該第一方向と交差して広がるポーラス構造を有した表層を備え、金属材料で作られる。
　前記伝熱部材にあっては、前記表層は、閉孔よりも突起が多く存在する突起層と、当該突起層に対して前記第一方向の反対側に隣接し前記突起よりも前記閉孔が多く存在する閉孔層と、を有してもよい。
　本発明の伝熱部材は、例えば、第一方向の端部で当該第一方向の所定区間に渡って当該第一方向と交差して広がる表層を備え、前記表層は、閉孔よりも突起が多く存在する突起層と、当該突起層に対して前記第一方向の反対側に隣接し前記突起よりも前記閉孔が多く存在する閉孔層と、を有した、金属材料で作られる。
　前記伝熱部材にあっては、前記表層の空隙率は、５０％以上９０％以下であってもよい。
　本発明の伝熱部材は、例えば、第一方向の端部で当該第一方向と交差して広がり空隙率が５０％以上９０％以下である表層を備え、金属材料で作られる。
　前記伝熱部材にあっては、前記表層の高さ方向の中央位置よりも外側の空隙率は、５０％以上８０％以下であってもよい。
　前記伝熱部材にあっては、前記伝熱部材の表面より高さ方向外側における前記表層の空隙率は、５０％以上９０％以下であってもよい。
　前記伝熱部材にあっては、前記表層の高さ方向での投影における単位面積あたりの前記表層の表面積増加率は、１１０％以上３００％以下であってもよい。
　前記伝熱部材は、前記表層を有し前記第一方向に突出した凸部を備えてもよい。
　前記伝熱部材は、導電性の金属材料によって作られたバスバーであってもよい。
　前記伝熱部材は、流体と熱交換する熱交換部材であってもよい。
　前記伝熱部材は、沸騰伝熱部材であり、発熱体から前記表層を介して冷媒へ熱伝達されてもよい。
　また、本発明の伝熱部材の製造方法は、例えば、金属材料で作られ表面を有した伝熱部材を準備する第一工程と、前記表面にレーザ光を照射することにより前記表面から吹き飛ばされた粒子を再付着させることにより、ポーラス構造を有した表層を形成する第二工程と、を備える。
　前記伝熱部材の製造方法にあっては、前記第二工程において、前記レーザ光を出射する出射部と前記伝熱部材とを相対的に移動させることにより前記レーザ光を前記表面上で相対的に掃引してもよい。
　前記伝熱部材の製造方法にあっては、前記第二工程において、前記レーザ光の前記表面に沿った第一方向または当該第一方向の反対方向への第一掃引が、当該第一方向と交差した第二方向に並ぶように、当該第二方向または当該第二方向の反対方向に第一間隔でずれながら複数回行われ、前記第一間隔が、前記レーザ光のビーム径以下であってもよい。
　前記伝熱部材の製造方法にあっては、前記第二工程において、前記第一掃引が前記第二方向に並ぶように複数回行われた後、前記レーザ光の前記表面に沿った前記第一方向と交差した第三方向または当該第三方向の反対方向への第二掃引が、当該第三方向と交差した第四方向に並ぶように複数回行われ、前記第二掃引の前記第四方向における第二間隔が、前記レーザ光のビーム径以下であってもよい。
　前記伝熱部材の製造方法にあっては、前記第二工程において、前記第一掃引が前記第二方向に並ぶように複数回行われた後、前記第一掃引に対して前記第二方向に前記第一間隔未満ずれた位置における前記レーザ光の前記表面に沿った前記第一方向への第二掃引が、前記第二方向に並ぶように複数回行われてもよい。
　本発明によれば、例えば、より熱伝導性を高めることが可能な新規な構成を有した伝熱部材、および当該伝熱部材の製造方法を得ることができる。
図１は、第１実施形態の伝熱部材の例示的かつ模式的な平面図である。 図２は、図１のII－II断面図である。 図３は、第１実施形態の伝熱部材の製造方法を示すフローチャートである。 図４は、第１実施形態の加工システムの例示的な模式図である。 図５は、第１実施形態の伝熱部材の製造方法におけるレーザ光の掃引方法の一例を示す例示的かつ模式的な平面図である。 図６は、第１実施形態の伝熱部材の製造方法におけるレーザ光の掃引方法の別の一例を示す例示的かつ模式的な平面図である。 図７は、第１実施形態の伝熱部材の表層における表面積増加率と熱抵抗との関係を示す例示的なグラフである。 図８は、図１のII－II断面図であって、表層のうち中央位置よりも端部側の領域を示す例示的かつ模式的な図である。 図９は、図１のII－II断面図であって、表層のうち伝熱部材の表面よりも端部側の領域を示す例示的かつ模式的な図である。 図１０は、第２実施形態の伝熱部材としてのバスバーの例示的かつ模式的な平面図である。 図１１は、図１０のXI－XI断面図である。 図１２は、第３実施形態の伝熱部材としての熱交換部材の一部の例示的かつ模式的な平面図である。 図１３は、第４実施形態の伝熱部材としての熱交換部材の一部の例示的かつ模式的な平面図である。 図１４は、第５実施形態の伝熱部材としての沸騰伝熱部材を有した沸騰冷却装置の例示的かつ模式的な断面図である。
　以下、本発明の例示的な実施形態が開示される。以下に示される実施形態の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用および結果（効果）は、一例である。本発明は、以下の実施形態に開示される構成以外によっても実現可能である。また、本発明によれば、構成によって得られる種々の効果（派生的な効果も含む）のうち少なくとも一つを得ることが可能である。
　以下に示される実施形態は、同様の構成を備えている。よって、各実施形態の構成によれば、当該同様の構成に基づく同様の作用および効果が得られる。また、以下では、それら同様の構成には同様の符号が付与されるとともに、重複する説明が省略される場合がある。
　本明細書において、序数は、部品や部位等を区別するために便宜上付与されており、優先順位や順番を示すものではない。
　また、各図において、Ｘ方向を矢印Ｘで表し、Ｙ方向を矢印Ｙで表し、Ｚ方向を矢印Ｚで表す。Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向は、互いに交差するとともに互いに直交している。なお、Ｘ方向は、延び方向、あるいは掃引方向とも称され、Ｙ方向は、延び方向、あるいは掃引方向とも称され、Ｚ方向は、厚さ方向あるいは高さ方向とも称されうる。
［第１実施形態］
　図１は、本実施形態の伝熱部材１０の平面図、図２は、図１のII－II断面図である。
　伝熱部材１０は、例えば、銅や、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金のような、熱伝導率の高い金属材料によって作られる。
［表層の構造］
　図１に示されるように、伝熱部材１０は、平面状の面１０ａを有しており、面１０ａの少なくとも一部には、ポーラス構造を有した表層２０が設けられている。面１０ａは、表面の一例である。表層２０は、レーザ光の照射によって形成される。表層２０の加工については後述する。
　図２に示されるように、表層２０は、伝熱部材１０のＺ方向の端部において、Ｚ方向における略一定の厚さ（深さ）で、言い換えるとＺ方向の所定区間に渡り、Ｘ方向およびＹ方向に、言い換えるとＺ方向と交差しかつ直交する方向に、広がっている。Ｚ方向は、第一方向の一例である。
　表層２０は、複数の突起２０ｐと複数の閉孔２０ｈと含むポーラス構造を有している。表層２０は、例えば、Ｚ方向（の反対方向）に見た場合の所定範囲において、Ｚ方向に最も高く突出している先端２０ｔと、当該先端２０ｔからＺ方向の反対方向に最も離れた閉孔２０ｂと、の間の、Ｚ方向と交差しかつ直交して広がった層と定義されうる。
　表層２０は、二つの層に大別することができる。一つは、閉孔２０ｂよりも突起２０ｐがより多く存在する第一層Ｌ１であり、もう一つは、突起２０ｐよりも閉孔２０ｂがより多く存在する第二層Ｌ２である。第一層Ｌ１は、所定の高さ（厚さ）でＺ方向と交差しかつ直交して広がっており、第二層Ｌ２は、所定の深さ（厚さ）でＺ方向と交差しかつ直交して広がっている。第一層Ｌ１および第二層Ｌ２は、互いにＺ方向に隣接している。また、第一層Ｌ１は、第二層Ｌ２よりも外側に位置している。第一層Ｌ１は、突起層の一例であり、第二層Ｌ２は、閉孔層の一例である。
　表層２０の空隙率は、当該表層２０（計測対象部位）の断面における、空隙領域の材料領域に対する比率である。空隙率は、例えば、表層２０の複数の断面画像に対する画像処理により、空隙領域の材料領域に対する面積比として算出することができる。例えば、図２に示されるＺ方向に沿いＹ方向と交差する断面画像においては、計測対象部位ＰのＸ方向の長さＬｘ、計測対象部位ＰのＺ方向の長さＬｚ（深さ）の矩形の２次元領域について、黒の空隙領域の面積をグレーの材料領域の面積で除した面積比を算出する。そして、計測対象部位Ｐ内の異なる複数箇所（例えば、４箇所）の断面画像において面積比を算出し、当該複数箇所の面積比の平均値を、空隙率として算出することができる。ここで、計測対象部位Ｐの長さＬｚは、例えば、計測対象部位ＰのＺ方向に沿う複数の断面画像において、Ｚ方向に最も高く突出している先端２０ｔと、当該先端２０ｔからＺ方向の反対方向に最も離れた閉孔２０ｂと、の間の、Ｚ方向長さとすることができる。計測対象部位ＰのＸ方向の長さＬｘは、レーザ加工が施された範囲内で適宜に設定することができる。また、上述した第一層Ｌ１や第二層Ｌ２などの層毎の空隙率も、画像処理の対象となる矩形の２次元領域の範囲を変更することにより、同様に算出することができる。なお、断面の方向や、位置、数等は、適宜に設定することができる。また、空隙率は、法線方向が互いに異なる複数の断面における面積比の平均値として算出してもよい。また、平均をとる断面数は、少なくとも２以上であれば良いが、位置や方向による加工状態のばらつきが低ければ１でもよいし、より計測精度を高めるため３以上としてもよい。また、空隙率は、同様のレーザ加工を施した複数のサンプルについて、算出するのが好ましい。なお、本実施形態では、空隙率は、断面から二次元的に算出しているが、平均をとる断面数が多い場合や、位置による形状のばらつきが比較的少ない場合にあっては、空隙の容積の材料の体積に対する比率、すなわち三次元的な空隙率とほぼ同じであると考えることができる。
　表層２０の空隙率は、例えば、４サンプルにおいて、（１）７６．７％、（２）８０．０％、（３）７３．７％、（４）８１．４％であり、平均７７．９％であった。これらの調査結果を含む発明者らによる鋭意研究の結果、表層２０の空隙率は、好適には、５０％以上でありかつ９０％以下であり、さらに好適には、６０％以上でありかつ８５％以下であることが判明した。図２から明らかとなるように、第一層Ｌ１の空隙率は、第二層Ｌ２の空隙率よりも大きい。
　また、図２から明らかとなるように、表層２０は、不規則な凹凸を有しており、特許文献１のような周期的な凹凸は有していない。
［レーザ光の照射による表層の加工］
　図３は、伝熱部材の製造方法を示すフローチャートである。図３に示されるように、本実施形態では、まず、プレス加工や切削加工等により伝熱部材１０を成形するなどして準備し（Ｓ１、第一工程）、その後、伝熱部材１０の面１０ａにレーザ光Ｌを照射することにより当該面１０ａに表層２０を加工する（Ｓ２、第二工程）。なお、第一工程Ｓ１（準備工程）は、他の場所で成形された伝熱部材１０を搬入する工程であってもよい。
　図４は、表層２０を加工する加工システム１００の模式図である。図４に示されるように、加工システム１００は、レーザ装置１１０と、光学ヘッド１２０と、レーザ装置１１０と光学ヘッド１２０とを接続する光ファイバ１３０と、保持部材１４０とを備えている。
　レーザ装置１１０は、例えば数ｋＷのパワーのレーザ光を出力できるように構成されている。例えば、レーザ装置１１０は、内部に複数の半導体レーザ素子を備え、当該複数の半導体レーザ素子の合計の出力として数ｋＷのパワーのマルチモードのレーザ光を出力できるように構成することとしてもよい。また、レーザ装置１１０は、ファイバレーザ、ＹＡＧレーザ、ディスクレーザ等様々なレーザ光源を備えていてもよい。レーザ装置１１０は、連続波発振により、レーザ光の連続光を出射する。すなわち、レーザ装置１１０は、ＣＷ（continuous　wave）レーザである。
　光ファイバ１３０は、レーザ装置１１０から出力されたレーザ光を導波し、光学ヘッド１２０に入力させる。
　保持部材１４０は、加工対象Ｗとしての伝熱部材１０を保持する。
　光学ヘッド１２０は、レーザ装置１１０から光ファイバ１３０を経由して入力されたレーザ光Ｌを、加工対象Ｗに向けて出射する光学装置である。光学ヘッド１２０は、出射部の一例である。
　光学ヘッド１２０は、コリメートレンズ１２１と集光レンズ１２２とを備えている。コリメートレンズ１２１は、入力されたレーザ光を平行光にするための光学系である。集光レンズ１２２は、平行光化されたレーザ光を集光し、レーザ光Ｌとして加工対象Ｗに照射するための光学系である。光学ヘッド１２０は、レーザ光ＬをＺ方向の反対方向に出射する。レーザ光Ｌは、加工対象Ｗの表面に照射される。表面は、被照射面とも称されうる。
　光学ヘッド１２０、保持部材１４０、および加工対象Ｗは、ケース２００内に収容されており、ケース２００内（加工室Ｒ内）、すなわち加工対象Ｗの周囲の雰囲気が、管理されている。例えば、本実施形態では、レーザ光Ｌの照射により加工対象Ｗの面１０ａから分離した材料の粒子が、再び面１０ａ上に付着して積層されるよう、面１０ａの照射位置近傍へ向けて、ガスがガスノズル等によって吹き付けられている。ガスの流量や、流速、方向、吹き付け位置などは、適宜に調整されうる。ガスは、例えば窒素ガスのような不活性ガスである。
　加工システム１００は、光学ヘッド１２０と加工対象Ｗすなわち加工対象Ｗを保持する保持部材１４０との相対位置を変更可能に構成されている。これにより、加工対象Ｗの面１０ａ上で、レーザ光Ｌの照射位置が移動する。これにより、レーザ光Ｌは、面１０ａ上を掃引される。言い換えると、面１０ａにおけるレーザ光Ｌのスポット（照射位置）は、面１０ａ上を移動する。
　面１０ａ上におけるレーザ光Ｌの照射位置の移動、すなわち光学ヘッド１２０と加工対象Ｗとの相対移動は、光学ヘッド１２０の単独、加工対象Ｗ（保持部材１４０）の単独、あるいは光学ヘッド１２０および加工対象Ｗの双方を移動する移動機構（不図示）により、実現されうる。
［掃引方法］
　図５は、加工対象Ｗの面１０ａにおけるレーザ光Ｌのスポット（不図示）の掃引方法の一例を示し、図６は、加工対象Ｗの面１０ａにおけるレーザ光Ｌのスポットの掃引方法の別の一例を示す。なお、図５，６は、面１０ａの加工領域の一部を拡大して示した図である。
　図５の場合、まずは、図中に破線の矢印で示されるように、レーザ光Ｌの面１０ａに沿ったＸ方向およびＸ方向の反対方向への交互の掃引（ｓ１）が、Ｙ方向に並ぶように複数回実行される。Ｘ方向およびＸ方向の反対方向への掃引は、第一掃引ｓ１の一例であり、Ｘ方向は、第一方向の一例であり、Ｙ方向は、第二方向の一例である。第一掃引ｓ１のそれぞれの掃引位置は、例えば、Ｙ方向またはＹ方向の反対方向に間隔ｐｓ１でずれている。また、間隔ｐｓ１は、レーザ光Ｌのスポット径（ビーム径、不図示）以下となるよう、設定されている。間隔ｐｓ１は、第一間隔の一例である。なお、ここでは、Ｘ方向への第一掃引ｓ１と、Ｘ方向の反対方向への第一掃引ｓ１とが交互に実行される例が示されたが、これには限定されず、例えば、Ｘ方向への第一掃引ｓ１のみが実行されてもよいし、Ｘ方向の反対方向への第一掃引ｓ１のみが実行されてもよいし、Ｘ方向への第一掃引ｓ１が複数回実行された後にＸ方向の反対方向への第一掃引ｓ１が複数回実行されてもよい。
　次に、図中に実線の矢印で示されるように、レーザ光Ｌの面１０ａに沿ったＹ方向およびＹ方向の反対方向への交互の掃引（ｓ２）が、Ｘ方向に並ぶように複数回実行される。Ｙ方向およびＹ方向の反対方向への掃引は、第二掃引ｓ２の一例であり、Ｙ方向は、第三方向の一例であり、Ｘ方向は、第四方向の一例である。第二掃引ｓ２のそれぞれの掃引位置は、例えば、Ｘ方向またはＸ方向の反対方向に間隔ｐｓ２でずれている。また、間隔ｐｓ２は、レーザ光Ｌのスポット径（ビーム径、不図示）以下となるよう、設定される。間隔ｐｓ２は、第二間隔の一例である。間隔ｐｓ２は、間隔ｐｓ１と同じであってもよいし、異なってもよい。なお、ここでは、Ｙ方向への第二掃引ｓ２と、Ｙ方向の反対方向への第二掃引ｓ２とが交互に実行される例が示されたが、これには限定されず、例えば、Ｙ方向への第二掃引ｓ２のみが実行されてもよいし、Ｙ方向の反対方向への第二掃引ｓ２のみが実行されてもよいし、Ｙ方向への第二掃引ｓ２が複数回実行された後にＹ方向の反対方向への第二掃引ｓ２が複数回実行されてもよい。また、第三方向は、第一方向と交差していればよく、Ｙ方向には限定されない、言い換えると、Ｙ方向に対して傾斜した方向であってもよい。
　他方、図６の場合、まずは、図中に破線の矢印で示されるように、レーザ光Ｌの面１０ａに沿ったＸ方向およびＸ方向の反対方向への交互の掃引（ｓ１）が、Ｙ方向に並ぶように複数回実行される。Ｘ方向およびＸ方向の反対方向への掃引は、第一掃引ｓ１の一例であり、第一掃引については、図５の場合と同様であるため、説明を割愛する。
　次に、図中に実線の矢印で示されるように、レーザ光Ｌの面１０ａに沿ったＸ方向およびＸ方向の反対方向への交互の掃引（ｓ２）が、Ｙ方向に並ぶように複数回実行される。ここでのＸ方向およびＸ方向の反対方向への掃引は、第二掃引ｓ２の一例である。第一掃引ｓ１と第二掃引ｓ２とは、平行である。また、第二掃引ｓ２のＹ方向の位置は、第一掃引ｓ１のＹ方向の位置に対して、それぞれ間隔ｐｓ１未満ずれた位置において、実行される。また、第二掃引ｓ２のそれぞれの掃引位置は、例えば、Ｙ方向またはＹ方向の反対方向に間隔ｐｓ２でずれている。間隔ｐｓ２は、レーザ光Ｌのスポット径（ビーム径、不図示）以下となるよう、設定される。間隔ｐｓ２は、間隔ｐｓ１と同じであってもよいし、異なってもよい。なお、ここでは、Ｘ方向への第二掃引ｓ２と、Ｘ方向の反対方向への第二掃引ｓ２とが交互に実行される例が示されたが、これには限定されず、例えば、Ｘ方向への第二掃引ｓ２のみが実行されてもよいし、Ｘ方向の反対方向への第二掃引ｓ２のみが実行されてもよいし、Ｘ方向への第二掃引ｓ２が複数回実行された後にＸ方向の反対方向への第二掃引ｓ２が複数回実行されてもよい。
　本実施形態の表層２０は、加工対象Ｗの面１０ａに対するＣＷレーザであるレーザ光Ｌの照射により、溶融金属が吹き飛ばされることにより凹部（空隙）が形成されるとともに、吹き飛ばされた溶融金属が再付着することにより凸部が形成されることによって、得られる。この結果、本実施形態の表層２０では、互いに隣接した凹部が二次元的および三次元的に連通するとともに、凹部の外側（Ｚ方向）の開口が比較的狭まった、複雑かつ不規則な凹凸構造（多孔質金属層）が得られるため、表層２０において材料部分の表面積が大幅に増大する。このような構成によれば、例えばパルスレーザの照射によって材料の表面に凹部や凸部が規則的に配置された比較的単純な凹凸構造を有した従来構造に比べて、より大きな表面積が得られ、ひいては熱抵抗を低減でき、放熱性や熱交換性を向上できることが判明した。
［表面積増加率と熱抵抗］
　図７は、複数のサンプルにおける表層２０の表面積増加率と熱抵抗との関係を示すグラフである。どの条件においても未加工銅板の熱抵抗０．２６と比較して低下している。表面積増加率は、Ｚ方向における投影面積の単位面積（例えば、１［ｃｍ２］）あたりの、レーザ加工により表層２０の表面積が増加した比率である。レーザ加工前（未加工あるいは無加工）とレーザ加工後とで表面積が変化しない場合は、表面積増加率が１００％であり、レーザ加工によりレーザ加工前に対して表面積が少しでも増加すると表面積増加率は１００％よりも大きな値となる。表面積増加率が大きいほど、凹凸によって表面積がより増大していることを示す。表層２０の表面積は、例えば、ＫＥＹＥＮＣＥ社のＶＲ－３０００などの計測装置によって計測された三次元的な表面形状から算出することができる。表面積増加率は、所定範囲（例えば、Ｚ方向の反対方向に見た平面視で２０［ｍｍ］×２０［ｍｍ］の範囲）について、計測装置から得られた表面積を、当該所定範囲が平面である場合の面積（例えば、２０［ｍｍ］×２０［ｍｍ］の範囲の場合、４００［ｍｍ２］）で除算することにより、得られる。
　発明者らは、図７に示されるように、本実施形態の表層２０では、表面積増加率と熱抵抗との相関関係が、表面積増加率の値Ｒｂを境に、変化していることを見出した。すなわち、本実施形態の表層２０においては、表面積増加率が値Ｒｂよりも小さい範囲では、表面積増加率が大きいほど熱抵抗が小さいが、表面積増加率が値Ｒｂよりも大きい範囲では、表面積増加率が大きいほど熱抵抗が大きいことが判明した。これは、上述したように、本実施形態の表層２０においては、面１０ａから分離して再付着した粒子により図２に示されるような閉孔２０ｈが形成されるが、表面積増加率が大きい表層２０ほど、当該表層２０における閉孔２０ｈの体積比率、すなわち熱伝導率のより低い気体の体積比率が大きくなるためであると、推察される。
　このような知見に基づき、表層２０は、熱抵抗が閾値Ｔｈ以下となる表面積増加率の範囲、すなわち下限値Ｒｍｉｎ以上、上限値Ｒｍａｘ以下となる形状を有するのが好適であり、具体的には、１１０％以上でありかつ３００％以下であるのが好適であり、２００％以上でありかつ２３０％以下であるのがさらに好適であることが判明した。
［空隙率（図２とは異なる範囲）］
　空隙率は、当該空隙率の算出対象となる範囲が異なる場合についても、上述した断面画像の画像処理において、対象となる矩形の２次元領域を変更することにより、同様に算出することができる。
　図８は、図２と同位置での伝熱部材１０の断面を示す。ただし、図８には、表層２０のうちＺ方向の中央位置ＣＦよりもＺ方向の端部側（表面側、外側）の領域Ｌｕが示されている。中央位置ＣＦは、Ｚ方向（の反対方向）に見た場合の所定範囲において、表層２０の先端２０ｔと最深の閉孔２０ｂとの間のＺ方向の中央に位置した、Ｚ方向と交差しかつ直交する面の位置である。
　中間位置ＣＦよりも外側（Ｚ方向の前方）における表層２０の空隙率は、例えば、４サンプルにおいて、（１）６７．５％、（２）６６．０％、（３）６５．６％、（４）６８．１％であり、平均６６．８％であった。これらの調査結果を含む発明者らによる鋭意研究の結果、表層２０の空隙率は、好適には、５０％以上でありかつ８０％以下であり、さらに好適には、６０％以上でありかつ７０％以下であることが判明した。
　また、図９は、図２と同位置での伝熱部材１０の断面を示す。ただし、図９には、表層２０のうち、当該表層２０を加工していない領域の面１０ａ（あるいは加工する前の面１０ａ）よりもＺ方向の端部側（表面側、外側）の領域Ｌｐが示されている。
　面１０ａよりも外側（Ｚ方向の前方）における表層２０の空隙率は、例えば、４サンプルにおいて、（１）７６．０％、（２）７３．０％、（３）７１．９％、（４）７６．８％であり、平均７４．５％であった。これらの調査結果を含む発明者らによる鋭意研究の結果、表層２０の空隙率は、好適には、５０％以上でありかつ９０％以下であり、さらに好適には、６０％以上でありかつ８０％以下であることが判明した。面１０ａよりも外側（Ｚ方向の前方）における表層２０の体積材料比率は（１－空隙率）となる。この場合の体積材料比率は、再堆積した材料の比率であると言うことができる。
　以上、説明したように、本実施形態では、伝熱部材１０は、金属材料で作られており、表層２０を備えている。表層２０は、Ｚ方向（第一方向）の端部で当該Ｚ方向の所定区間に渡って当該Ｚ方向と交差して広がるポーラス構造を有している。
　このような構成によれば、例えば、単に表面にポーラス状の凹凸が設けられたに過ぎない伝熱部材よりも表面積が大きくなりやすく、熱伝導性をより高めやすい。
　また、本実施形態では、例えば、表層２０は、閉孔２０ｈよりも突起２０ｐが多く存在する第一層Ｌ１（突起層）と、当該第一層Ｌ１に対してＺ方向（第一方向）の反対側に隣接し突起２０ｐよりも閉孔２０ｈが多く存在する第二層Ｌ２（閉孔層）と、を有している。
　本実施形態のように、レーザ光Ｌの照射によって面１０ａから分離した材料の粒子が当該面１０ａ上に再付着して堆積する場合に、このような構成が得られる。当該構成によれば、例えば、単に表面にポーラス状の凹凸が設けられたに過ぎない伝熱部材よりも表面積が大きくなりやすく、熱伝導性をより高めやすい。
　また、本実施形態では、例えば、表層２０の空隙率は、５０％以上９０％以下である。
　また、本実施形態では、例えば、表層２０のＺ方向（高さ方向）の中央位置ＣＦよりも外側の空隙率は、５０％以上８０％以下である。
　さらに、本実施形態では、例えば、伝熱部材１０の面１０ａよりＺ方向（高さ方向）の外側における表層２０の空隙率は、５０％以上９０％以下である。
　発明者らの研究により、空隙率がこのような範囲内であれば、熱伝導性をより高めやすいことが判明した。
　また、本実施形態では、例えば、表面積増加率、すなわち、表層２０のＺ方向（高さ方向）での投影における単位面積あたりの当該表層２０の比率は、１１０％以上３００％以下である。
　発明者らの研究により、表面積増加率がこのような範囲内であれば、熱伝導性をより高めやすいことが判明した。
　また、本実施形態の伝熱部材１０の製造方法は、例えば、伝熱部材１０を準備する工程Ｓ１（第一工程）と、伝熱部材１０の面１０ａにレーザ光Ｌを照射することにより面１０ａから吹き飛ばされた粒子を再付着させることにより、ポーラス構造を有した表層２０を形成する工程Ｓ２（第二工程）と、を備えている。
　上記第二工程により、ポーラス構造を有し熱伝導性の高い表層２０を形成することができ、これにより、伝熱部材１０の面１０ａに、より熱伝導性の高い表層２０を構成することができる。
　また、本実施形態では、例えば、工程Ｓ２（第二工程）において、レーザ光Ｌを出射する光学ヘッド１２０（出射部）と加工対象Ｗ（伝熱部材１０）とを相対的に移動させることによりレーザ光Ｌを面１０ａ上で相対的に掃引する。
　このような構成によれば、例えば、パルスレーザ光を照射する場合に比べて、表層２０をより迅速に形成することができる。また、レーザ光Ｌの連続光を照射することにより、パルスレーザ光を照射した場合に比べて、規則的な凹凸が形成され難くなり、その分、表面積が大きくなりやすく、熱伝導性をより高めやすい。
　また、本実施形態では、例えば、工程Ｓ２（第二工程）において、レーザ光Ｌの面１０ａに沿ったＸ方向（第一方向）または当該Ｘ方向の反対方向（第一方向の反対方向）への第一掃引ｓ１が、当該Ｘ方向と交差したＹ方向（第二方向）に並ぶように、当該Ｙ方向または当該Ｙ方向の反対方向に間隔ｐｓ１（第一間隔）でずれながら複数回行われ、間隔ｐｓ１が、レーザ光Ｌのビーム径以下である。
　このような構成によれば、例えば、面１０ａ上に、平面的に隙間無く広がった表層２０を形成することができる。また、第一掃引ｓ１の境界部分に比較的広い間隔で規則的な凸条が形成され、これにより表面積が増大し難くなるのを回避することができる。
　また、本実施形態では、例えば、工程Ｓ２（第二工程）において、第一掃引ｓ１がＹ方向に並ぶように複数回行われた後、レーザ光Ｌの面１０ａに沿ったＸ方向と交差したＹ方向（第三方向）または当該Ｙ方向の反対方向への第二掃引ｓ２が、当該Ｙ方向と交差したＸ方向（第四方向）に並ぶように複数回行われ、第二掃引ｓ２のＸ方向における間隔ｐｓ２（第二間隔）が、レーザ光Ｌのビーム径以下である。
　このような構成によれば、例えば、面１０ａ上に、平面的に隙間無く広がった表層２０を形成することができる。また、第一掃引ｓ１の境界部分および第二掃引ｓ２の境界部分に比較的広い間隔で規則的な凸条が形成され、これにより表面積が増大し難くなるのを回避することができる。
　また、本実施形態では、工程Ｓ２（第二工程）において、第一掃引ｓ１がＹ方向に並ぶように複数回行われた後、第一掃引ｓ１に対してＹ方向（第二方向）に間隔ｐｓ１未満ずれた位置におけるレーザ光Ｌの面１０ａに沿ったＸ方向（第一方向）の第二掃引ｓ２が、Ｙ方向（第二方向）に並ぶように複数回行われる。
　このような構成によれば、例えば、面１０ａ上に、平面的に隙間無く広がった表層２０を形成することができる。また、第一掃引ｓ１の境界部分に比較的広い間隔で規則的な凸条が形成され、これにより表面積が増大し難くなるのを回避することができる。
　本実施形態の伝熱部材１０は、ポーラス構造による表面積の大きな表層を有しており、真空中であっても、当該表層からの放射による高い放熱性を得ることができる。このため、例えば、宇宙基地や、宇宙ステーション、ロケット、宇宙探査機、人工衛星のような、真空であるとともに温度変化の大きい宇宙環境で使用される宇宙構造物への適用に好適である。宇宙構造物の材料としては、例えば、ステンレススチールや、チタン、チタン合金、モリブデン、タンタル等があげられる。また、従来の宇宙構造物の表面に塗布されていた放熱性を高めるための塗料等が不要となる分、例えば、宇宙構造物の製造の手間やコストを抑制できるという利点も得られる。
［第２実施形態］
　図１０は、第２実施形態の伝熱部材としてのバスバー１０Ａの平面図であり、図１１は、図１０のXI－XI断面図である。
　バスバー１０Ａは、導電性の金属材料で作られている。長手方向の端部１０ｂには、それぞれ、他の電気部品の端子と機械的かつ電気的に接続するための貫通穴１０ｃが設けられている。
　バスバー１０Ａは、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金のような、電気抵抗率の小さい金属材料によって作られるのが好適である。電気抵抗率が小さいという観点からは、バスバー１０Ａは、銅によって作られるのが好適である。
　バスバー１０Ａは、扁平な帯状かつ板状の形状を有している。バスバー１０Ａは、Ｙ方向に略一定の幅およびＺ方向に略一定の厚さ（高さ）で、Ｘ方向に延びている。
　バスバー１０Ａは、Ｚ方向およびＺ方向の反対方向の端部において、二つの面１０ａ，１０ｄを有している。面１０ａ，１０ｄは、Ｚ方向と交差しかつ直交して広がっている。本実施形態では、面１０ａ，１０ｄは、Ｚ方向と直交し、Ｘ方向およびＹ方向に延びている。面１０ａ，１０ｄは、表面の一例である。
　バスバー１０Ａの面１０ａの、貫通穴１０ｃの近傍には、第一実施形態と同様の構成を有した表層２０が設けられている。貫通穴１０ｃは、他の導体との接続部分であるため、通電により導体事態の抵抗により発熱する。さらに、貫通穴１０ｃの近傍において、他の導体との間の接触抵抗等により発熱することがある。すなわち、貫通穴１０ｃの近傍は、発熱部位とも称されうる。この点、本実施形態によれば、貫通穴１０ｃの近傍領域において、当該貫通穴１０ｃから隙間をあけて離れた位置に、表層２０が設けられているため、接触抵抗に基づくバスバー１０Ａあるいは当該バスバー１０Ａと接続される導体の温度の過度な上昇を、抑制することができる。すなわち、本実施形態によれば、表層２０により、伝熱部材としてのバスバー１０Ａの温度上昇を抑制することができる。
　また、図１１に示されるように、表層２０は、面１０ａから突出した突出部１０ｅに設けられている。突出部１０ｅは、凸部の一例である。このような構成によれば、例えば、表層２０の凹部あるいは閉孔２０ｈによりバスバー１０Ａの断面積が小さくなり電気抵抗が増大するのを、抑制することができる。
［第３実施形態および第４実施形態］
　図１２は、第３実施形態の伝熱部材としての熱交換部材１０Ｂの平面図であり、図１３は、第４実施形態の伝熱部材としての熱交換部材１０Ｃの平面図である。
　伝熱部材としての熱交換部材１０Ｂ，１０Ｃは、いずれも、流体Ｆとの間で熱交換する部材である。流体Ｆは、気体でもよいし、液体でもよいし、例えば、混相流のような、他の流体であってもよい。熱交換部材１０Ｂ，１０ＣのＺ方向の端部に位置する面１０ａ上には、それぞれ、複数の表層２０が設けられている。表層２０は、それぞれ、第１実施形態または第２実施形態と同様の構成を有している。すなわち、表層２０は、第１実施形態のように、面１０ａ上に、面１０ａからの突出高さが比較的低い状態で設けられてもよいし、第２実施形態のように、面１０ａからＺ方向に突出した状態に設けられてもよい。流体Ｆは表層２０を通過するときに乱流となり、効果的に熱交換される。表層２０の間の平坦部では層流となり、流路の抵抗を下げることに寄与する。
　熱交換部材１０Ｂにおいて、表層２０は、流体Ｆの流れる方向に沿って延びている。この例において、表層２０は、平面視において、流体Ｆの流れの向き（Ｘ方向）に沿って延びる長方形状あるいは長円形状の形状を有しているが、発熱量と流量に応じて好適に設計されうるため、これには限定されず、例えば、翼型形状のような他の形状を有してもよい。
　また、熱交換部材１０Ｃにおいて、表層２０は、例えば平面視で格子点状に離散的に配置されており、流体Ｆは、表層２０の間を通過する。この例において、熱交換部材１０Ｃの表層２０は、平面視において、流体Ｆの流れの向き（Ｘ方向）およびその反対方向（Ｘ方向の反対方向）に突出した角部を有した菱形状の形状を有しているが、発熱量と流量に応じて好適に設計されうるため、これには限定されず、例えば、円形状のような他の形状を有してもよい。
　このように、伝熱部材としての熱交換部材１０Ｂ，１０Ｃにおいて、表層２０が設けられることにより、表層２０が無い場合に比べて、熱交換部材１０Ｂ，１０Ｃと流体Ｆとの間での熱交換における熱流束が増大する。その結果、例えば、水冷ヒートシンクのような、発熱体の温度を下げる用途に用いることができ、放熱フィンや放熱ピンを用いた場合と比較して、小型化や製造コストの面で効果が得られる。
［第５実施形態］
　図１４は、伝熱部材としての沸騰伝熱部材１０Ｄを有した沸騰冷却装置３０の断面図である。
　図１４において、沸騰冷却装置３０は、受熱部３２と放熱部３３とを有したチャンバ３１を備えている。チャンバ３１は、中空状の形状を有し、チャンバ３１内には、液相状態の冷媒３４が収容されている。受熱部３２は、放熱部３３の鉛直下方に位置され、受熱部３２と放熱部３３とは中間開口３５を介して連通している。冷媒３４は、略真空状態のチャンバ３１内に封入されている。また、放熱部３３内には、冷却流体配管３６が設けられている。
　受熱部３２の底部には、開口３２ａが設けられており、当該開口３２ａは、伝熱部材としての沸騰伝熱部材１０Ｄによって、気密および液密状態で塞がれている。沸騰伝熱部材１０Ｄは、ヒートスプレッダ３７を介して発熱体Ｈと熱的に接続されている。
　沸騰伝熱部材１０Ｄの面１０ａには、第１実施形態と同様の表層２０が設けられている。表層２０は、チャンバ３１内に露出されており、冷媒３４と接触している。
　上述した沸騰冷却装置３０において、発熱体Ｈからの熱が、ヒートスプレッダ３７および沸騰伝熱部材１０Ｄの表層２０を介して冷媒３４に伝達される。冷媒３４は、沸騰伝熱部材１０Ｄの表層２０に触れている部分において、沸騰して気泡となり、液相の冷媒３４中に放出される。気泡は、液相の冷媒３４中を上昇して放熱部３３に至り、放熱部３３において冷却流体配管３６内を流れる冷却流体に放熱して再液化し、受熱部３２に戻る。このような動作を繰り返すことによって、発熱体Ｈからの熱が、冷媒３４を介して放熱部３３に輸送され、放熱部３３から放熱される。本実施形態によれば、表層２０により、沸騰伝熱部材１０Ｄから冷媒３４への伝熱における熱流束が増大し、ひいては、沸騰冷却装置３０の効率が向上する。
　以上、本発明の実施形態が例示されたが、上記実施形態は一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。また、各構成や、形状、等のスペック（構造や、種類、方向、型式、大きさ、長さ、幅、厚さ、高さ、数、配置、位置、材質等）は、適宜に変更して実施することができる。
　本発明は、伝熱部材および伝熱部材の製造方法に適用することができる。
１０…伝熱部材
１０Ａ…バスバー（伝熱部材）
１０Ｂ…熱交換部材（伝熱部材）
１０Ｃ…熱交換部材（伝熱部材）
１０Ｄ…沸騰伝熱部材（伝熱部材）
１０ａ…面（表面）
１０ｂ…端部
１０ｃ…貫通穴
１０ｄ…面
１０ｅ…突出部
２０…表層
２０ｂ…閉孔
２０ｈ…閉孔
２０ｐ…突起
２０ｔ…先端
３０…沸騰冷却装置
３１…チャンバ
３２…受熱部
３２ａ…開口
３３…放熱部
３４…冷媒
３５…中間開口
３６…冷却流体配管
３７…ヒートスプレッダ
１００…加工システム
１１０…レーザ装置
１２０…光学ヘッド
１２１…コリメートレンズ
１２２…集光レンズ
１３０…光ファイバ
１４０…保持部材
２００…ケース
Ｌ…レーザ光
Ｌ１…第一層（突起層）
Ｌ２…第二層（閉孔層）
Ｌｘ，Ｌｚ…長さ
Ｐ…計測対象部位
ｐｓ１…間隔
ｐｓ２…間隔
Ｓ１…工程
Ｓ２…工程
ｓ１…第一掃引
ｓ２…第二掃引
Ｒ…加工室
Ｗ…加工対象
Ｘ…方向（延び方向、掃引方向、第一方向、第四方向）
Ｙ…方向（延び方向、掃引方向、第二方向、第三方向）
Ｚ…方向（厚さ方向、高さ方向）

Claims (17)

  1. 　第一方向の端部で当該第一方向の所定区間に渡って当該第一方向と交差して広がるポーラス構造を有した表層を備え、金属材料で作られた伝熱部材。
  2. 　前記表層は、閉孔よりも突起が多く存在する突起層と、当該突起層に対して前記第一方向の反対側に隣接し前記突起よりも前記閉孔が多く存在する閉孔層と、を有した、請求項１に記載の伝熱部材。
  3. 　第一方向の端部で当該第一方向の所定区間に渡って当該第一方向と交差して広がる表層を備え、
    　前記表層は、閉孔よりも突起が多く存在する突起層と、当該突起層に対して前記第一方向の反対側に隣接し前記突起よりも前記閉孔が多く存在する閉孔層と、を有した、金属材料で作られた伝熱部材。
  4. 　前記表層の空隙率は、５０％以上９０％以下である、請求項１～３のうちいずれか一つに記載の伝熱部材。
  5. 　第一方向の端部で当該第一方向と交差して広がり空隙率が５０％以上９０％以下である表層を備え、金属材料で作られた伝熱部材。
  6. 　前記表層の高さ方向の中央位置よりも外側の空隙率は、５０％以上８０％以下である、請求項１～５のうちいずれか一つに記載の伝熱部材。
  7. 　前記伝熱部材の表面より高さ方向外側における前記表層の空隙率は、５０％以上９０％以下である、請求項１～６のうちいずれか一つに記載の伝熱部材。
  8. 　前記表層の高さ方向での投影における単位面積あたりの前記表層の表面積増加率は、１１０％以上３００％以下である、請求項１～７のうちいずれか一つに記載の伝熱部材。
  9. 　前記表層を有し前記第一方向に突出した凸部を備えた、請求項１～８のうちいずれか一つに記載の伝熱部材。
  10. 　前記伝熱部材は、導電性の金属材料によって作られたバスバーである、請求項１～９のうちいずれか一つに記載の伝熱部材。
  11. 　前記伝熱部材は、流体と熱交換する熱交換部材である、請求項１～９のうちいずれか一つに記載の伝熱部材。
  12. 　前記伝熱部材は、沸騰伝熱部材であり、
    　発熱体から前記表層を介して冷媒へ熱伝達される、請求項１～９のうちいずれか一つに記載の伝熱部材。
  13. 　金属材料で作られ表面を有した伝熱部材を準備する第一工程と、
    　前記表面にレーザ光を照射することにより前記表面から吹き飛ばされた粒子を再付着させることにより、ポーラス構造を有した表層を形成する第二工程と、
    　を備えた、伝熱部材の製造方法。
  14. 　前記第二工程において、前記レーザ光を出射する出射部と前記伝熱部材とを相対的に移動させることにより前記レーザ光を前記表面上で相対的に掃引する、請求項１３に記載の伝熱部材の製造方法。
  15. 　前記第二工程において、前記レーザ光の前記表面に沿った第一方向または当該第一方向の反対方向への第一掃引が、当該第一方向と交差した第二方向に並ぶように、当該第二方向または当該第二方向の反対方向に第一間隔でずれながら複数回行われ、
    　前記第一間隔が、前記レーザ光のビーム径以下である、請求項１４に記載の伝熱部材の製造方法。
  16. 　前記第二工程において、前記第一掃引が前記第二方向に並ぶように複数回行われた後、前記レーザ光の前記表面に沿った前記第一方向と交差した第三方向または当該第三方向の反対方向への第二掃引が、当該第三方向と交差した第四方向に並ぶように複数回行われ、前記第二掃引の前記第四方向における第二間隔が、前記レーザ光のビーム径以下である、請求項１５に記載の伝熱部材の製造方法。
  17. 　前記第二工程において、前記第一掃引が前記第二方向に並ぶように複数回行われた後、前記第一掃引に対して前記第二方向に前記第一間隔未満ずれた位置における前記レーザ光の前記表面に沿った前記第一方向への第二掃引が、前記第二方向に並ぶように複数回行われる、請求項１５に記載の伝熱部材の製造方法。
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