JP6721045B2 - Heat pipe manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、ヒートパイプの製造方法に関する。 The present invention relates to a heat pipe manufacturing method.
ヒートパイプは、パソコン等の電子機器に搭載されるCPUの冷却等に使用される。ヒートパイプは、非凝縮性流体を脱気して、適量の作動液が封入されている密閉された金属体である。コンテナ内部に封入された作動液は、蒸発部においてコンテナ外部から加熱されることで蒸発し、凝縮部において蒸気が冷却されることで凝縮して作動液に戻り、潜熱として熱を輸送する。潜熱として熱を輸送するため、蒸発部と凝縮部の小さな温度差でも熱を輸送することが可能となる。 The heat pipe is used for cooling a CPU mounted in electronic equipment such as a personal computer. A heat pipe is a sealed metal body that degasses a non-condensable fluid and encloses an appropriate amount of hydraulic fluid. The working liquid sealed inside the container evaporates by being heated from the outside of the container in the evaporating unit, and the steam is cooled in the condensing unit to be condensed and returned to the working liquid to transport the heat as latent heat. Since heat is transported as latent heat, it is possible to transport heat even with a small temperature difference between the evaporation section and the condensation section.
コンテナ内では、凝縮部で凝縮した作動液を蒸発部に還流させる必要がある。蒸発部が凝縮部より上側に位置する場合や、蒸発部及び凝縮部が水平に位置する場合には、作動液の還流に作動液の表面張力を利用する。そのため、コンテナ内部にウィック構造体を必要とする。 In the container, it is necessary to recirculate the working liquid condensed in the condenser to the evaporator. When the evaporation part is located above the condensation part or when the evaporation part and the condensation part are located horizontally, the surface tension of the working liquid is used to recirculate the working liquid. Therefore, a wick structure is required inside the container.
ウィック構造体には、多数本の細線を束ねた線状体、メッシュ等の網目体、銅粉等の金属粉末を焼結した焼結体が用いられる。金属粉末の焼結体を利用したものは、高い表面張力を得られることが知られている。 For the wick structure, a linear body formed by bundling a number of fine wires, a mesh body such as a mesh, or a sintered body obtained by sintering a metal powder such as copper powder is used. It is known that those using a sintered body of metal powder can obtain high surface tension.
例えば、特許文献1には、切り欠き部を有する芯棒をコンテナ内に挿入し、芯棒の切り欠き部とコンテナの内壁とで形成される空間に金属粉末を充填し、金属粉末及び芯棒が挿入された状態でコンテナを加熱し、コンテナから芯棒を引き抜き、コンテナに扁平加工を施し、コンテナ内に作動液を封入するヒートパイプの製造方法が開示されている。 For example, in Patent Document 1, a core rod having a cutout portion is inserted into a container, a space formed by the cutout portion of the core rod and an inner wall of the container is filled with metal powder, and the metal powder and the core rod are included. There is disclosed a method for producing a heat pipe in which a container is heated in a state where the container is inserted, a core rod is pulled out from the container, the container is flattened, and a working fluid is sealed in the container.
特許文献1に記載の方法では、金属粉末及び芯棒が挿入された状態でコンテナを加熱することで、金属粉末が焼結して焼結金属を形成し、この焼結金属をコンテナに固定することができる。しかし、加熱により焼結金属をコンテナに固定する際、芯棒と焼結金属とが固着してしまい、芯棒の引き抜きが困難になるという問題がある。 In the method described in Patent Document 1, by heating the container in a state where the metal powder and the core rod are inserted, the metal powder is sintered to form a sintered metal, and the sintered metal is fixed to the container. be able to. However, when the sintered metal is fixed to the container by heating, the core rod and the sintered metal are fixed to each other, which makes it difficult to pull out the core rod.
コンテナから芯棒が容易に引き抜けなくなると、ヒートパイプを製造するための時間が長くなるため、ヒートパイプの生産性が低下するという問題が生じる。 If the core rod cannot be pulled out easily from the container, the time required to manufacture the heat pipe becomes long, and the productivity of the heat pipe decreases.
本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、コンテナから芯棒を引き抜く必要がないヒートパイプの製造方法、又は、コンテナから芯棒を容易に引き抜くことができるヒートパイプの製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and a method for manufacturing a heat pipe that does not need to be pulled out of a core rod from a container, or a method of manufacturing a heat pipe that can easily pull out a core rod from a container. The purpose is to provide.
本発明者らは、第1金属であるSn又はSn合金と、第1金属よりも融点の高い第2金属であるCu合金との金属間化合物をウィック構造体として使用することを考えた。第1金属(例えばSn)と第2金属(例えばCu−Ni合金)とを加熱した場合、温度が第1金属の融点以上に達すると、第1金属が溶融する。さらに加熱が続くと、第1金属と第2金属とが反応し、金属間化合物(例えば(Cu,Ni)6Sn5)が生成する。金属間化合部が形成される際にはボイド(気孔)が生じるため、上記金属間化合物は、ウィック構造体に適した多孔質となる。The present inventors considered using an intermetallic compound of Sn or Sn alloy, which is the first metal, and Cu alloy, which is the second metal having a higher melting point than the first metal, as the wick structure. When the first metal (for example, Sn) and the second metal (for example, Cu—Ni alloy) are heated, when the temperature reaches the melting point of the first metal or higher, the first metal melts. When the heating is further continued, the first metal and the second metal react with each other to form an intermetallic compound (for example, (Cu,Ni) 6 Sn 5 ). Since voids (pores) are generated when the intermetallic compound portion is formed, the intermetallic compound becomes porous suitable for the wick structure.
本発明の第1実施形態に係るヒートパイプの製造方法は、第1金属であるSn又はSn合金と第2金属であるCu合金との金属間化合物からなる、棒状のウィック構造体を準備する工程と、管状のコンテナ内に上記ウィック構造体を挿入する工程と、上記コンテナを変形させることにより、上記コンテナの内壁と上記ウィック構造体との間に空隙を残した状態で、上記コンテナ内に上記ウィック構造体を固定する工程と、を備えることを特徴とする。 A method of manufacturing a heat pipe according to a first embodiment of the present invention includes a step of preparing a rod-shaped wick structure made of an intermetallic compound of a first metal Sn or a Sn alloy and a second metal Cu alloy. And a step of inserting the wick structure into a tubular container, and deforming the container to leave a gap between the inner wall of the container and the wick structure in the container. Fixing the wick structure.
本発明の第1実施形態では、棒状のウィック構造体を準備しておき、これを管状のコンテナ内に挿入して固定することによって、コンテナから芯棒を引き抜くことなくヒートパイプを製造することができる。 In the first embodiment of the present invention, a rod-shaped wick structure is prepared in advance, and the wick structure is inserted into and fixed in a tubular container, whereby the heat pipe can be manufactured without pulling out the core rod from the container. it can.
本発明の第1実施形態において、上記ウィック構造体を準備する工程では、上記第1金属と上記第2金属とを含む金属粉末を加熱することにより上記ウィック構造体を作製することが好ましい。
例えば、ウィック構造体として銅粉の焼結体を作製する場合には、900℃程度の高温で焼結を行う必要があるため、コンテナ内に挿入する前にウィック構造体を別途作製することは行われていなかった。これに対し、第1金属と第2金属との金属間化合物からなるウィック構造体を作製する場合には、300℃程度の低温で加熱を行えばよいため、ウィック構造体を容易に作製することができる。In the first embodiment of the present invention, in the step of preparing the wick structure, it is preferable to produce the wick structure by heating a metal powder containing the first metal and the second metal.
For example, when a copper powder sintered body is manufactured as the wick structure, it is necessary to perform sintering at a high temperature of about 900° C. Therefore, it is not possible to separately manufacture the wick structure before inserting it into the container. Was not done. On the other hand, when a wick structure made of an intermetallic compound of the first metal and the second metal is produced, heating can be performed at a low temperature of about 300° C. Therefore, the wick structure can be easily produced. You can
本発明の第2実施形態に係るヒートパイプの製造方法は、第1金属であるSn又はSn合金からなる金属棒を準備する工程と、管状のコンテナの内壁と上記金属棒との間の空間に、第2金属であるCu合金を含む金属粉末が充填されるように、上記金属棒及び上記金属粉末を上記コンテナ内に挿入する工程と、上記コンテナ内に挿入された上記金属棒及び上記金属粉末を加熱することにより、上記金属棒を構成する上記第1金属と上記金属粉末に含まれる上記第2金属とを反応させて、金属間化合物からなるウィック構造体を形成するとともに、上記コンテナ内に空隙を形成する工程と、を備えることを特徴とする。 A method of manufacturing a heat pipe according to a second embodiment of the present invention includes a step of preparing a metal rod made of Sn or a Sn alloy which is a first metal, and a space between an inner wall of a tubular container and the metal rod. A step of inserting the metal rod and the metal powder into the container so that the metal powder containing the second metal Cu alloy is filled, and the metal rod and the metal powder inserted into the container. Is heated to react the first metal forming the metal rod with the second metal contained in the metal powder to form a wick structure composed of an intermetallic compound, and And a step of forming voids.
本発明の第2実施形態では、従来使用されていた芯棒に代えて、第1金属からなる金属棒を使用し、この金属棒と第2金属を含む金属粉末とをコンテナ内に挿入する。コンテナ内に挿入された金属棒及び金属粉末を加熱することにより、金属棒を構成する第1金属と金属粉末に含まれる第2金属とが反応して、金属間化合物からなるウィック構造体が形成されるとともに、金属棒が消滅するため、コンテナ内に空隙が形成される。したがって、コンテナから芯棒を引き抜くことなくヒートパイプを製造することができる。 In the second embodiment of the present invention, a metal rod made of a first metal is used instead of the conventionally used core rod, and the metal rod and the metal powder containing the second metal are inserted into a container. By heating the metal rod and the metal powder inserted into the container, the first metal forming the metal rod reacts with the second metal contained in the metal powder to form a wick structure made of an intermetallic compound. At the same time, since the metal rod disappears, a void is formed in the container. Therefore, the heat pipe can be manufactured without pulling out the core rod from the container.
本発明の第2実施形態において、上記金属棒及び上記金属粉末を挿入する工程では、上記コンテナ内に上記金属棒を挿入した後、上記コンテナの内壁と上記金属棒との間の空間に上記金属粉末を充填してもよい。また、上記金属棒及び上記金属粉末を挿入する工程では、上記コンテナ内に上記金属粉末を充填した後、上記コンテナ内の上記金属粉末を押し出すように上記コンテナ内に上記金属棒を挿入してもよい。さらに、上記金属棒及び上記金属粉末を挿入する工程では、上記金属棒の周囲に上記金属粉末を付着させた後、上記金属粉末が付着した上記金属棒を上記コンテナ内に挿入してもよい。 In the second embodiment of the present invention, in the step of inserting the metal rod and the metal powder, after inserting the metal rod into the container, the metal is placed in a space between the inner wall of the container and the metal rod. It may be filled with powder. In the step of inserting the metal rod and the metal powder, after the metal powder is filled in the container, the metal rod may be inserted in the container so as to push out the metal powder in the container. Good. Further, in the step of inserting the metal rod and the metal powder, the metal powder may be attached to the periphery of the metal rod, and then the metal rod to which the metal powder is attached may be inserted into the container.
本発明の第3実施形態に係るヒートパイプの製造方法は、第1金属であるSn又はSn合金と第2金属であるCu合金とを含むメッシュシートを準備する工程と、管状のコンテナの内壁に沿うように、上記メッシュシートを上記コンテナ内に挿入する工程と、上記コンテナ内に挿入された上記メッシュシートを加熱することにより、上記メッシュシートを構成する上記第1金属と上記第2金属とを反応させて、金属間化合物からなるウィック構造体を形成する工程と、を備えることを特徴とする。 A method of manufacturing a heat pipe according to a third embodiment of the present invention includes a step of preparing a mesh sheet containing Sn or Sn alloy which is a first metal and Cu alloy which is a second metal, and an inner wall of a tubular container. The step of inserting the mesh sheet into the container so as to follow, and heating the mesh sheet inserted into the container to separate the first metal and the second metal forming the mesh sheet. A step of reacting to form a wick structure made of an intermetallic compound.
本発明の第3実施形態では、第1金属と第2金属とを含むメッシュシートを、コンテナの内壁に沿うようにコンテナ内に挿入する。コンテナ内に挿入されたメッシュシートを加熱することにより、メッシュシートを構成する第1金属と第2金属とが反応して、金属間化合物からなるウィック構造体が形成される。したがって、コンテナから芯棒を引き抜くことなくヒートパイプを製造することができる。 In the third embodiment of the present invention, the mesh sheet containing the first metal and the second metal is inserted into the container along the inner wall of the container. By heating the mesh sheet inserted into the container, the first metal and the second metal forming the mesh sheet react with each other to form a wick structure made of an intermetallic compound. Therefore, the heat pipe can be manufactured without pulling out the core rod from the container.
本発明の第3実施形態において、上記メッシュシートを準備する工程では、上記第2金属からなるメッシュに上記第1金属をめっきすることにより上記メッシュシートを作製することが好ましい。また、上記メッシュシートを準備する工程では、上記第2金属からなるメッシュに上記第1金属を含む金属粉末を付着させることにより上記メッシュシートを作製することが好ましい。
第2金属からなるメッシュを用いることにより、第1金属と反応させた後に形成されるウィック構造体の気孔率を高くすることができる。金属粉末をメッシュに付着させる場合、ウィック構造体の気孔率をさらに高くすることができる。In the third embodiment of the present invention, in the step of preparing the mesh sheet, it is preferable that the mesh sheet is produced by plating the mesh made of the second metal with the first metal. Further, in the step of preparing the mesh sheet, it is preferable that the mesh sheet is produced by adhering the metal powder containing the first metal to the mesh made of the second metal.
By using the mesh made of the second metal, the porosity of the wick structure formed after the reaction with the first metal can be increased. When the metal powder is attached to the mesh, the porosity of the wick structure can be further increased.
本発明の第4実施形態に係るヒートパイプの製造方法は、第2金属であるCu合金からなるメッシュが芯棒の周囲に巻き付けられたメッシュ付き芯棒を準備する工程と、管状のコンテナの内壁と上記メッシュ付き芯棒との間の空間に、第1金属であるSn又はSn合金と上記第2金属とを含む金属粉末が充填されるように、上記メッシュ付き芯棒及び上記金属粉末を上記コンテナ内に挿入する工程と、上記コンテナ内に挿入された上記メッシュ付き芯棒及び上記金属粉末を加熱することにより、上記金属粉末に含まれる上記第1金属と上記第2金属とを反応させるとともに、上記金属粉末に含まれる上記第1金属と上記メッシュ付き芯棒を構成する上記第2金属とを反応させて、金属間化合物からなるウィック構造体を形成する工程と、上記コンテナから上記芯棒を引き抜く工程と、を備えることを特徴とする。 A method of manufacturing a heat pipe according to a fourth embodiment of the present invention includes a step of preparing a core rod with a mesh in which a mesh made of a Cu alloy that is a second metal is wound around the core rod, and an inner wall of a tubular container. The core rod with mesh and the metal powder so that the space between the core rod with mesh and the core rod with mesh is filled with metal powder containing Sn or Sn alloy as the first metal and the second metal. The step of inserting into the container and the core rod with mesh and the metal powder inserted into the container are heated to cause the first metal and the second metal contained in the metal powder to react with each other. A step of reacting the first metal contained in the metal powder with the second metal forming the core rod with mesh to form a wick structure made of an intermetallic compound; and the core rod from the container. And a step of pulling out.
本発明の第4実施形態では、第2金属からなるメッシュが芯棒の周囲に巻き付けられているため、コンテナの内壁と芯棒との間で第1金属と第2金属とが反応した際、溶融した第1金属が芯棒に接触しにくくなり、芯棒と金属間化合物との固着が防止される。一方、芯棒の周囲に巻き付けられていたメッシュは、第1金属と反応して金属間化合物を形成するため、コンテナに固定される。その結果、コンテナから芯棒のみを引き抜くことができる。 In the fourth embodiment of the present invention, since the mesh made of the second metal is wrapped around the core rod, when the first metal and the second metal react between the inner wall of the container and the core rod, The molten first metal is less likely to come into contact with the core rod, and sticking between the core rod and the intermetallic compound is prevented. On the other hand, the mesh wrapped around the core rod reacts with the first metal to form an intermetallic compound, and thus is fixed to the container. As a result, only the core rod can be pulled out from the container.
本発明の第5実施形態に係るヒートパイプの製造方法は、少なくとも表面が樹脂からなり、上記樹脂は、第1金属であるSn又はSn合金と第2金属であるCu合金とが反応して金属間化合物が生成する温度よりも高い融点を有し、かつ、上記金属間化合物の熱膨張係数よりも大きい熱膨張係数を有する芯棒を準備する工程と、管状のコンテナの内壁と上記芯棒との間の空間に、上記第1金属と上記第2金属とを含む金属粉末が充填されるように、上記芯棒及び上記金属粉末を上記コンテナ内に挿入する工程と、上記コンテナ内に挿入された上記芯棒及び上記金属粉末を加熱することにより、上記金属粉末に含まれる上記第1金属と上記第2金属とを反応させて、金属間化合物からなるウィック構造体を形成する工程と、上記コンテナから上記芯棒を引き抜く工程と、を備えることを特徴とする。 In the method for manufacturing the heat pipe according to the fifth embodiment of the present invention, at least the surface is made of a resin, and the resin is a metal in which Sn or Sn alloy as the first metal reacts with Cu alloy as the second metal. A step of preparing a core rod having a melting point higher than the temperature at which the intermetallic compound is formed, and having a thermal expansion coefficient larger than that of the intermetallic compound; an inner wall of the tubular container; and the core rod. Inserting the core rod and the metal powder into the container so that the space between them is filled with the metal powder containing the first metal and the second metal; and inserting the core rod and the metal powder into the container. And heating the core rod and the metal powder to react the first metal and the second metal contained in the metal powder to form a wick structure composed of an intermetallic compound; And a step of pulling out the core rod from the container.
本発明の第5実施形態では、芯棒の材料として、ウィック構造体を構成する金属間化合物が生成する温度よりも高い融点を有し、かつ、上記金属間化合物の熱膨張係数よりも大きい熱膨張係数を有する樹脂を使用する。このような樹脂は、金属間化合物を形成するための加熱の際に膨張するため、膨張した樹脂に押さえ付けられた状態で金属間化合物からなるウィック構造体が形成される。一方、加熱後、冷却の際に上記樹脂が収縮するため、ウィック構造体と芯棒との間に隙間が生じる。したがって、コンテナから芯棒を容易に引き抜くことができる。 In the fifth embodiment of the present invention, as a material for the core rod, a heat having a melting point higher than the temperature at which the intermetallic compound forming the wick structure is formed and having a thermal expansion coefficient larger than that of the intermetallic compound is used. A resin having a coefficient of expansion is used. Since such a resin expands during heating to form an intermetallic compound, a wick structure made of the intermetallic compound is formed while being pressed by the expanded resin. On the other hand, since the resin contracts during cooling after heating, a gap is created between the wick structure and the core rod. Therefore, the core rod can be easily pulled out from the container.
本発明の第5実施形態において、上記樹脂は、シリコーン樹脂であることが好ましい。 In the fifth embodiment of the present invention, the resin is preferably a silicone resin.
本発明の第6実施形態に係るヒートパイプの製造方法は、管状のコンテナの内壁と芯棒との間の空間に、第1金属であるSn又はSn合金と第2金属であるCu合金とを含む金属粉末が充填されるように、上記芯棒及び上記金属粉末を上記コンテナ内に挿入する工程と、上記芯棒が挿入された状態の上記コンテナ内の上記金属粉末を、上記第1金属の融点未満の温度で加熱することにより、上記金属粉末に含まれる上記第1金属の一部と上記第2金属の一部とを反応させて金属間化合物を生成させる工程と、上記コンテナから上記芯棒を引き抜く工程と、上記芯棒が引き抜かれた状態の上記コンテナ内の上記金属粉末を、上記第1金属の融点以上の温度で加熱することにより、上記金属粉末に含まれる未反応の上記第1金属と上記第2金属とを反応させて、金属間化合物からなるウィック構造体を形成する工程と、を備えることを特徴とする。 In the method for manufacturing the heat pipe according to the sixth embodiment of the present invention, Sn or Sn alloy as the first metal and Cu alloy as the second metal are placed in the space between the inner wall of the tubular container and the core rod. A step of inserting the core rod and the metal powder into the container so that the metal powder containing the metal powder can be filled; and the metal powder in the container with the core rod inserted, Heating at a temperature below the melting point to cause a part of the first metal and a part of the second metal contained in the metal powder to react to form an intermetallic compound; and the core from the container. The step of pulling out the rod and heating the metal powder in the container in the state where the core rod is pulled out at a temperature equal to or higher than the melting point of the first metal causes the unreacted first metal powder contained in the metal powder. Reacting one metal with the second metal to form a wick structure composed of an intermetallic compound.
本発明の第6実施形態では、コンテナ内に芯棒が挿入された状態で、第1金属の融点未満の温度で金属粉末を加熱することにより、金属粉末の一部を金属間化合物にしておく。その結果、金属粉末の形状が維持され、コンテナ内に金属粉末が固定されるため、コンテナから芯棒を引き抜くことができる。芯棒を引き抜いた後、第1金属の融点以上の温度で残りの金属粉末を加熱することにより、未反応の第1金属と第2金属とが反応して、金属間化合物からなるウィック構造体が形成される。 In the sixth embodiment of the present invention, a part of the metal powder is made into an intermetallic compound by heating the metal powder at a temperature lower than the melting point of the first metal with the core rod inserted in the container. .. As a result, the shape of the metal powder is maintained and the metal powder is fixed in the container, so that the core rod can be pulled out from the container. After pulling out the core rod, by heating the remaining metal powder at a temperature equal to or higher than the melting point of the first metal, the unreacted first metal and second metal react to form a wick structure composed of an intermetallic compound. Is formed.
本発明の第6実施形態において、上記芯棒は、発熱体からなり、上記第1金属の融点未満の温度で上記金属粉末を加熱する工程では、上記芯棒を発熱させることが好ましい。
芯棒を発熱させることにより、芯棒と接する部分の金属粉末を金属間化合物にすることができるため、コンテナから芯棒を引き抜きやすくなる。In the sixth embodiment of the present invention, the core rod is composed of a heating element, and in the step of heating the metal powder at a temperature lower than the melting point of the first metal, it is preferable to heat the core rod.
By heating the core rod, the metal powder in the portion in contact with the core rod can be made into an intermetallic compound, so that the core rod can be easily pulled out from the container.
本発明によれば、コンテナから芯棒を引き抜く必要がないヒートパイプの製造方法、又は、コンテナから芯棒を容易に引き抜くことができるヒートパイプの製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the heat pipe which does not need to pull out a core rod from a container, or the manufacturing method of the heat pipe which can pull out a core rod easily from a container can be provided.
以下、本発明のヒートパイプの製造方法について説明する。
しかしながら、本発明は、以下の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。なお、以下において記載する本発明の個々の望ましい構成を2つ以上組み合わせたものもまた本発明である。Hereinafter, a method for manufacturing the heat pipe of the present invention will be described.
However, the present invention is not limited to the following configurations, and can be appropriately modified and applied without departing from the scope of the present invention. Note that a combination of two or more of the respective desirable configurations of the present invention described below is also the present invention.
図1は、本発明のヒートパイプの製造方法によって製造されるヒートパイプの一例を模式的に示す断面図である。
図1に示すヒートパイプ1は、コンテナ10及びウィック構造体11を備える。ウィック構造体11は、コンテナ10内の中央部に固定されており、コンテナ10内の両端部において、コンテナ10の内壁とウィック構造体11との間に空隙12が形成されている。図1では、コンテナ10は、扁平な管形状を有しているが、コンテナ10の断面形状は特に限定されない。図1には示していないが、コンテナ10内は、空気等の非凝縮性ガスが脱気されており、作動液が封入されている。FIG. 1 is a sectional view schematically showing an example of a heat pipe manufactured by the heat pipe manufacturing method of the present invention.
The heat pipe 1 shown in FIG. 1 includes a
図2は、本発明のヒートパイプの製造方法によって製造されるヒートパイプの別の一例を模式的に示す断面図である。
図2に示すヒートパイプ2は、コンテナ20及びウィック構造体21を備える。ウィック構造体21は、コンテナ20の内壁に固定されており、コンテナ20内の中央部に空隙22が形成されている。図2では、コンテナ20は、断面が略円形の管形状を有しているが、コンテナ20の断面形状は特に限定されず、扁平な管形状を有していてもよい。図2には示していないが、コンテナ20内は、空気等の非凝縮性ガスが脱気されており、作動液が封入されている。FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing another example of the heat pipe manufactured by the heat pipe manufacturing method of the present invention.
The
上記ヒートパイプを製造する方法として、本発明の第1実施形態〜第6実施形態に係るヒートパイプの製造方法について説明する。
図1に示すヒートパイプ1は、本発明の第1実施形態に係る方法によって製造することができ、図2に示すヒートパイプ2は、本発明の第2実施形態〜第6実施形態に係る方法によって製造することができる。As a method of manufacturing the heat pipe, a method of manufacturing the heat pipe according to the first embodiment to the sixth embodiment of the present invention will be described.
The heat pipe 1 shown in FIG. 1 can be manufactured by the method according to the first embodiment of the present invention, and the
以下に示す各実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換又は組み合わせが可能であることは言うまでもない。第2実施形態以降では、第1実施形態と共通の事項についての記述は省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については、実施形態毎には逐次言及しない。 It is needless to say that the respective embodiments shown below are exemplifications, and partial replacements or combinations of the configurations shown in the different embodiments are possible. In the second and subsequent embodiments, description of items common to the first embodiment will be omitted, and only different points will be described. In particular, similar effects obtained by the same configuration will not be sequentially described for each embodiment.
(第1実施形態)
図3は、本発明の第1実施形態に係るヒートパイプの製造方法の一例を模式的に示す斜視図である。(First embodiment)
FIG. 3 is a perspective view schematically showing an example of the method for manufacturing the heat pipe according to the first embodiment of the present invention.
まず、図3の1Aに示すように、第1金属と第2金属との金属間化合物からなる、棒状のウィック構造体11を準備する。
First, as shown in 1A of FIG. 3, a rod-shaped
上記ウィック構造体は、第1金属と第2金属とを含む金属粉末を加熱することにより作製することが好ましい。例えば、アルミナ等の耐熱性セラミックからなる焼成用治具に上記金属粉末を充填して加熱することにより、第1金属と第2金属との金属間化合物からなるウィック構造体を作製することができる。金属粉末の形状もしくは粒径を調整することにより、ウィック構造体の気孔率を調整することができる。 The wick structure is preferably produced by heating a metal powder containing a first metal and a second metal. For example, a wick structure made of an intermetallic compound of a first metal and a second metal can be produced by filling a firing jig made of a heat-resistant ceramic such as alumina with the metal powder and heating it. .. The porosity of the wick structure can be adjusted by adjusting the shape or particle size of the metal powder.
上記ウィック構造体は、第2金属からなるメッシュを棒状に丸めたものを、溶融した第1金属に浸漬し、これを加熱することにより作製することもできるし、第2金属からなる多孔質棒を、溶融した第1金属に浸漬し、これを加熱することにより作製することもできる。上記の方法では、第1金属と第2金属とを含む金属粉末を加熱する方法と比べて、大小異なるサイズの気孔を付与することができる等、得られる焼結体の多孔質の具合を調整することができるため、ヒートパイプの性能を任意に調整することができる。具体的には、第1金属と第2金属とを含む金属粉末を加熱する方法では、第1金属と第2金属との合金化反応によって気孔が形成されるのに対し、上記の方法では、合金化反応によって気孔が形成される他、第2金属からなるメッシュ又は多孔質棒に当初から存在する気孔を残すことができる。したがって、第2金属からなるメッシュ又は多孔質棒に当初から存在する気孔のサイズが大きければ、気孔の中心には第1金属が濡れないため、大きい気孔が空洞として残存し、さらに、合金化反応によって小さい気孔が新たに形成される。なお、大小異なるサイズの気孔の割合は、溶融する第1金属の温度や浸漬時間、第2金属からなるメッシュ又は多孔質棒の多孔質の度合いによって調整することができる。 The wick structure can be prepared by immersing a mesh made of a second metal into a rod shape, immersing it in a molten first metal, and heating it, or a porous rod made of a second metal. Can also be produced by immersing in a molten first metal and heating it. In the above method, it is possible to provide pores of different sizes as compared with the method of heating the metal powder containing the first metal and the second metal, and the porosity of the obtained sintered body is adjusted. Therefore, the performance of the heat pipe can be adjusted arbitrarily. Specifically, in the method of heating the metal powder containing the first metal and the second metal, pores are formed by the alloying reaction of the first metal and the second metal, whereas in the method described above, In addition to the formation of pores by the alloying reaction, the pores originally present in the mesh or porous rod made of the second metal can be left. Therefore, if the size of the pores originally present in the mesh or porous rod made of the second metal is large, the first metal will not wet the center of the pores, and the large pores will remain as cavities, and the alloying reaction Creates new small pores. The proportion of pores of different sizes can be adjusted by the temperature of the first metal to be melted, the immersion time, and the degree of porosity of the mesh or porous rod made of the second metal.
加熱温度は、250℃以上、350℃以下が好ましい。加熱時間は、10分間以上が好ましく、また、180分間以下が好ましく、60分間以下がより好ましい。 The heating temperature is preferably 250°C or higher and 350°C or lower. The heating time is preferably 10 minutes or longer, 180 minutes or shorter, and more preferably 60 minutes or shorter.
第1金属は、Sn又はSn合金であり、例えば、Sn単体、又は、Cu、Ni、Ag、Au、Sb、Zn、Bi、In、Ge、Al、Co、Mn、Fe、Cr、Mg、Mn、Pd、Si、Sr、Te及びPからなる群より選ばれる少なくとも1種とSnとを含む合金が挙げられる。中でも、Sn、Sn−3Ag−0.5Cu、Sn−3.5Ag、Sn−0.75Cu、Sn−58Bi、Sn−0.7Cu−0.05Ni、Sn−5Sb、Sn−2Ag−0.5Cu−2Bi、Sn−57Bi−1Ag、Sn−3.5Ag−0.5Bi−8In、Sn−9Zn、又は、Sn−8Zn−3Biが好ましい。
上記表記において、例えば、「Sn−3Ag−0.5Cu」は、Agを3重量%、Cuを0.5重量%含有し、残部をSnとする合金であることを示している。The first metal is Sn or a Sn alloy, for example, Sn alone, or Cu, Ni, Ag, Au, Sb, Zn, Bi, In, Ge, Al, Co, Mn, Fe, Cr, Mg, Mn. And an alloy containing Sn and at least one selected from the group consisting of Pd, Si, Sr, Te and P. Among them, Sn, Sn-3Ag-0.5Cu, Sn-3.5Ag, Sn-0.75Cu, Sn-58Bi, Sn-0.7Cu-0.05Ni, Sn-5Sb, Sn-2Ag-0.5Cu-. 2Bi, Sn-57Bi-1Ag, Sn-3.5Ag-0.5Bi-8In, Sn-9Zn, or Sn-8Zn-3Bi are preferable.
In the above notation, for example, “Sn-3Ag-0.5Cu” indicates that it is an alloy containing 3% by weight of Ag, 0.5% by weight of Cu, and the balance being Sn.
第2金属は、Cu合金であり、例えば、Cu−Ni合金、Cu−Mn合金、Cu−Al合金又はCu−Cr合金が挙げられる。これらの中では、Cu−Ni合金又はCu−Mn合金が好ましい。
Cu−Ni合金は、Niの割合が5重量%以上30重量%以下であるCu−Ni合金が好ましく、例えば、Cu−5Ni、Cu−10Ni、Cu−15Ni、Cu−20Ni、Cu−25Ni、又は、Cu−30Niが挙げられる。Cu−Ni合金には、Cu−Ni−Co合金、Cu−Ni−Fe合金等のように第3成分を含む合金も含まれる。
Cu−Mn合金は、Mnの割合が5重量%以上30重量%以下であるCu−Mn合金が好ましく、例えば、Cu−5Mn、Cu−10Mn、Cu−15Mn、Cu−20Mn、Cu−25Mn、又は、Cu−30Mnが挙げられる。
Cu−Al合金は、Alの割合が5重量%以上10重量%以下であるCu−Al合金が好ましく、例えば、Cu−5Al、又は、Cu−10Alが挙げられる。
Cu−Cr合金は、Crの割合が5重量%以上10重量%以下であるCu−Cr合金が好ましく、例えば、Cu−5Cr、又は、Cu−10Crが挙げられる。
なお、第2金属は、Cu−Mn−Ni等のようにMn及びNiを同時に含んでいてもよく、また、P等の第3成分を含んでいてもよい。
上記表記において、例えば、「Cu−5Ni」は、Niを5重量%含有し、残部をCuとする合金であることを示している。Mn、Al又はCrについても同様である。The second metal is a Cu alloy, and examples thereof include a Cu-Ni alloy, a Cu-Mn alloy, a Cu-Al alloy, and a Cu-Cr alloy. Among these, Cu-Ni alloy or Cu-Mn alloy is preferable.
The Cu-Ni alloy is preferably a Cu-Ni alloy in which the proportion of Ni is 5% by weight or more and 30% by weight or less, and for example, Cu-5Ni, Cu-10Ni, Cu-15Ni, Cu-20Ni, Cu-25Ni, or , Cu-30Ni. The Cu-Ni alloy also includes alloys containing a third component such as Cu-Ni-Co alloy and Cu-Ni-Fe alloy.
The Cu-Mn alloy is preferably a Cu-Mn alloy in which the proportion of Mn is 5% by weight or more and 30% by weight or less, and for example, Cu-5Mn, Cu-10Mn, Cu-15Mn, Cu-20Mn, Cu-25Mn, or , Cu-30Mn.
The Cu-Al alloy is preferably a Cu-Al alloy in which the proportion of Al is 5% by weight or more and 10% by weight or less, and examples thereof include Cu-5Al and Cu-10Al.
The Cu-Cr alloy is preferably a Cu-Cr alloy in which the proportion of Cr is 5% by weight or more and 10% by weight or less, and examples thereof include Cu-5Cr and Cu-10Cr.
The second metal may contain Mn and Ni at the same time, such as Cu-Mn-Ni, or may contain a third component such as P.
In the above notation, for example, "Cu-5Ni" indicates that it is an alloy containing 5% by weight of Ni and the balance being Cu. The same applies to Mn, Al or Cr.
第1金属と第2金属とを含む金属粉末を加熱することにより、温度が第1金属(例えばSn)の融点以上に達すると、第1金属が溶融する。さらに加熱が続くと、第1金属と第2金属(例えばCu−Ni合金)とが反応して金属間化合物(例えば(Cu,Ni)6Sn5)が生成する。金属間化合物が生成する反応に伴い、金属間化合物の中にはボイド(気孔)が形成されるため、上記金属間化合物は多孔質となる。金属間化合物を多孔質にする観点から、第1金属及び第2金属を加圧しない状態で両者を反応させることが好ましい。When the temperature reaches or exceeds the melting point of the first metal (for example, Sn) by heating the metal powder containing the first metal and the second metal, the first metal melts. When the heating is further continued, the first metal and the second metal (for example, Cu—Ni alloy) react with each other to generate an intermetallic compound (for example, (Cu,Ni) 6 Sn 5 ). Voids (pores) are formed in the intermetallic compound due to the reaction in which the intermetallic compound is generated, so that the intermetallic compound becomes porous. From the viewpoint of making the intermetallic compound porous, it is preferable to react the first metal and the second metal without pressurizing them.
ウィック構造体中の金属間化合物は、ウィック構造体の断面を金属顕微鏡を用いて観察することによって簡易的に確認することができる。詳細には、エネルギー分散型X線分析(EDX)等による組成分析と、微小部X線回折等による結晶構造解析とを行うことによって、(Cu,Ni)6Sn5等の金属間化合物を確認することができる。The intermetallic compound in the wick structure can be easily confirmed by observing the cross section of the wick structure with a metallurgical microscope. In detail, the composition analysis by energy dispersive X-ray analysis (EDX) and the crystal structure analysis by minute part X-ray diffraction are performed to confirm the intermetallic compounds such as (Cu,Ni) 6 Sn 5. can do.
ウィック構造体の形状は、棒状である限り特に限定されないが、円柱状であることが好ましい。ウィック構造体の形状は、円錐台形状等であってもよい。また、ウィック構造体の長さも、特に限定されない。 The shape of the wick structure is not particularly limited as long as it is rod-shaped, but it is preferably columnar. The shape of the wick structure may be a truncated cone shape or the like. Moreover, the length of the wick structure is not particularly limited.
次に、図3の1Bに示すように、管状のコンテナ10´内にウィック構造体11を挿入する。図3の1Bでは、1本のウィック構造体11を挿入しているが、2本以上のウィック構造体を挿入してもよい。
Next, as shown in FIG. 1B, the
コンテナは、熱を内部と外部で伝える必要があるため、熱伝導率の高い材料で構成されることが好ましい。コンテナの材料としては、例えば、銅、アルミニウム等の金属を使用することができる。また、ヒートパイプには、耐熱性と、内部蒸気圧および外力に耐え得る機械的強度とが必要であるため、コンテナの材料としては、例えば、ステンレス、銅合金、炭素鋼等を使用することもできる。コンテナの形状は特に限定されず、円筒状以外の筒状であってもよい。また、コンテナの内壁の形状も特に限定されず、グルーブ等の毛細管構造が内壁に備えられていてもよい。 Since the container needs to transfer heat internally and externally, it is preferable that the container is made of a material having high thermal conductivity. As the material of the container, for example, a metal such as copper or aluminum can be used. Further, since the heat pipe is required to have heat resistance and mechanical strength capable of withstanding internal vapor pressure and external force, for example, stainless steel, copper alloy, carbon steel, etc. may be used as the material of the container. it can. The shape of the container is not particularly limited and may be a tubular shape other than the cylindrical shape. The shape of the inner wall of the container is not particularly limited, and a capillary structure such as a groove may be provided on the inner wall.
続いて、コンテナを変形させる。これにより、図3の1Cに示すように、コンテナ10の内壁とウィック構造体11との間に空隙12を残した状態で、コンテナ10内にウィック構造体11を固定する。
Then, the container is deformed. As a result, as shown in 1C of FIG. 3, the
コンテナを変形させる方法としては、例えば、熱間圧延、冷間圧延等の圧延や、曲げ等の加工方法が挙げられる。ウィック構造体を構成する金属間化合物は脆い部材であるため、上記の加工は、コンテナが変形可能な範囲で行うことが好ましい。コンテナを変形させることで、コンテナの内壁にウィック構造体を接触させることができ、アンカー効果によってウィック構造体がコンテナ内に固定される。 Examples of methods for deforming the container include rolling methods such as hot rolling and cold rolling, and processing methods such as bending. Since the intermetallic compound forming the wick structure is a brittle member, it is preferable to perform the above processing within a range in which the container can be deformed. By deforming the container, the wick structure can be brought into contact with the inner wall of the container, and the wick structure is fixed in the container by the anchor effect.
上述のとおり、ウィック構造体を構成する金属間化合物は多孔質であるため、毛細管現象によって作動液を移動させることができる。一方、コンテナ内壁とウィック構造体との間の空隙は、蒸気の流路として機能する。 As described above, since the intermetallic compound forming the wick structure is porous, the working fluid can be moved by the capillary phenomenon. On the other hand, the gap between the inner wall of the container and the wick structure functions as a vapor flow path.
その後、必要に応じて、コンテナ内部に存在する空気等の非凝縮性ガスを脱気し、コンテナ内に作動液を封入する。作動液としては、水、エタノール、メタノール、ナフタリン、ベンゼン、代替フロン、アンモニア等を使用することができる。また、非凝縮性ガスの脱気には、真空脱気法や、予め余分な量の作動液を注入しておき、コンテナを加熱して作動液を沸騰させることによって非凝縮性ガスを追い出す方法等が用いられる。 Then, if necessary, the non-condensable gas such as air existing inside the container is degassed, and the working liquid is sealed in the container. As the working fluid, water, ethanol, methanol, naphthalene, benzene, CFC substitute, ammonia, etc. can be used. For degassing of non-condensable gas, a vacuum degassing method or a method of injecting an excessive amount of hydraulic fluid in advance and heating the container to boil the hydraulic fluid to expel non-condensable gas Etc. are used.
以上により、図1に示すヒートパイプ1を製造することができる。 As described above, the heat pipe 1 shown in FIG. 1 can be manufactured.
図4は、本発明の第1実施形態に係るヒートパイプの製造方法の別の一例を模式的に示す斜視図である。
図4の1Aでは、図3の1Aと異なり、棒状のウィック構造体11を2本準備している。図4の1Bに示すように、管状のコンテナ10´内に2本のウィック構造体11を挿入した後、コンテナ10´を変形させる。これにより、図4の1Cに示すように、コンテナ10の内壁と2本のウィック構造体11との間に空隙12を残した状態で、コンテナ10内に2本のウィック構造体11を固定する。このように、2本以上のウィック構造体をコンテナ内に挿入してもよい。FIG. 4 is a perspective view schematically showing another example of the heat pipe manufacturing method according to the first embodiment of the present invention.
In 1A of FIG. 4, unlike 1A of FIG. 3, two rod-shaped
図5(a)、図5(b)、図5(c)、図5(d)、図5(e)及び図5(f)は、本発明の第1実施形態に係るヒートパイプの製造方法により得られるヒートパイプの別の例を模式的に示す断面図である。
図5(a)に示すヒートパイプ1a、図5(b)に示すヒートパイプ1b、及び、図5(c)に示すヒートパイプ1cのように、コンテナ10の両側側面が平坦であってもよいし、図5(d)に示すヒートパイプ1d、図5(e)に示すヒートパイプ1e、及び、図5(f)に示すヒートパイプ1fのように、コンテナ10の片側側面が平坦であってもよい。コンテナの両側側面又は片側側面を平坦にすることにより、より密集したスペースにヒートパイプを搭載することができるため、収納効率を上げることができる。そして、収納効率を上げることにより、ヒートパイプ搭載部の熱搬送効率の向上が期待できる。5(a), 5(b), 5(c), 5(d), 5(e) and 5(f) are manufacturing of the heat pipe according to the first embodiment of the present invention. It is sectional drawing which shows another example of the heat pipe obtained by the method typically.
As in the
コンテナの両側側面又は片側側面が平坦であるヒートパイプは、例えば、以下に示す方法によって製造することができる。なお、以下に示す方法では、コンテナの両側側面又は片側側面が平坦である形状だけでなく、側面以外の箇所も平坦である形状等、コンテナを任意の形状にすることができる。 The heat pipe in which both side surfaces or one side surface of the container is flat can be manufactured by, for example, the following method. In the method described below, the container can have any shape, such as not only the shape in which both side surfaces or one side surface of the container is flat, but also the shape in which portions other than the side surfaces are flat.
図6(a)、図6(b)及び図6(c)は、コンテナの両側側面又は片側側面が平坦であるヒートパイプの製造方法の一例を模式的に示す断面図である。
図6(a)に示すように、管状のコンテナ10´内にウィック構造体11を挿入した後、図6(b)に示すように、コンテナ10´をプレスする。これにより、図6(c)に示すように、例えば、図5(a)に示すヒートパイプ1aの形状が得られる。6(a), 6(b) and 6(c) are cross-sectional views schematically showing an example of a method for manufacturing a heat pipe in which both side surfaces or one side surface of the container are flat.
After inserting the
図7(a)、図7(b)、図7(c1)、図7(c2)、図7(d1)及び図7(d2)は、コンテナの両側側面又は片側側面が平坦であるヒートパイプの製造方法の別の一例を模式的に示す断面図である。
図7(a)及び図7(b)に示すように、板状(箔状も含む)のコンテナ10´´を成型する。ここで、図7(c1)に示すように、成型後の2枚のコンテナ10´´の内部に収容されるようにウィック構造体11を挿入した後、溶接等によってコンテナ10´´の端部を封止することにより、図7(d1)に示すように、例えば、図5(a)に示すヒートパイプ1aの形状が得られる。また、図7(c2)に示すように、成型後のコンテナ10´´と未成型のコンテナ10´´との内部に収容されるようにウィック構造体11を挿入した後、溶接等によってコンテナ10´´の端部を封止することにより、図7(d2)に示すように、例えば、図5(b)に示すヒートパイプ1bの形状が得られる。7(a), FIG. 7(b), FIG. 7(c1), FIG. 7(c2), FIG. 7(d1) and FIG. 7(d2) are heat pipes in which both sides or one side of the container is flat. FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing another example of the manufacturing method of FIG.
As shown in FIGS. 7A and 7B, a plate-shaped (including foil-shaped)
図8(a)、図8(b)、図8(c)及び図8(d)は、コンテナの片側側面が平坦であるヒートパイプの製造方法のさらに別の一例を模式的に示す断面図である。
図8(a)及び図8(b)に示すように、板状(箔状も含む)のコンテナ10´´を成型する。図8(c)に示すように、成型後の1枚のコンテナ10´´の内部に収容されるようにウィック構造体11を挿入した後、溶接等によってコンテナ10´´の端部を封止することにより、図8(d)に示すように、例えば、図5(d)に示すヒートパイプ1dの形状が得られる。8(a), 8(b), 8(c) and 8(d) are cross-sectional views schematically showing still another example of the method for manufacturing the heat pipe in which one side surface of the container is flat. Is.
As shown in FIGS. 8A and 8B, a plate-shaped (including foil-shaped)
コンテナの両側側面又は片側側面が平坦であるヒートパイプにおいて、コンテナ内に作動液を封入する方法としては、例えば、ウィック構造体を挿入する前に予めウィック構造体に含侵しておく方法、三方を封止した後に未封止口から作動液を注入し、最後に四方を封止する方法等が挙げられる。 In a heat pipe in which both side surfaces or one side surface of the container is flat, as a method of enclosing the working fluid in the container, for example, a method of impregnating the wick structure in advance before inserting the wick structure, three-way Examples include a method of injecting a working liquid from an unsealed port after sealing, and finally sealing the four sides.
図9(a)及び図9(b)は、本発明の第1実施形態に係るヒートパイプの製造方法により得られるヒートパイプのさらに別の例を模式的に示す断面図である。
図9(a)に示すヒートパイプ1gでは、ウィック構造体11aの断面形状が半円形であり、図9(b)に示すヒートパイプ1hでは、ウィック構造体11bの断面形状が長方形である。図9(a)及び図9(b)では、コンテナ10の形状が図1と同じであるが、図5(a)、図5(b)、図5(c)、図5(d)、図5(e)及び図5(f)等と同じであってもよい。FIG. 9A and FIG. 9B are cross-sectional views schematically showing still another example of the heat pipe obtained by the method for manufacturing the heat pipe according to the first embodiment of the present invention.
In the
このように、ウィック構造体の形状は、円柱状又は円錐台形状に限定されず、半円柱状であってもよいし、四角柱状(好ましくは直方体)、六角柱状等の角柱状等であってもよい。特に、半円柱状や角柱状といった形状を有するウィック構造体は、薄型のヒートパイプに好適に用いられる。 As described above, the shape of the wick structure is not limited to the cylindrical shape or the truncated cone shape, and may be a semi-cylindrical shape, a square pillar shape (preferably a rectangular parallelepiped shape), a prism shape such as a hexagonal shape, Good. In particular, the wick structure having a shape such as a semi-cylindrical shape or a prismatic shape is preferably used for a thin heat pipe.
所定の形状を有するウィック構造体は、例えば、第1金属と第2金属とを含む金属粉末を焼成用治具に充填する際に、目的の形状となるように上記金属粉末を配置し、これを加熱することにより作製することができる。円柱状又は半円柱状等、ウィック構造体が曲面部を有する場合には、焼成用治具との接触面積を小さくすることができるため、焼成用治具からウィック構造体を取り出しやすいという利点がある。また、角柱状等、ウィック構造体が平面部を有する場合には、コンテナ内にウィック構造体を挿入する際、側面等の平面部を保持して搬送することができるため、ウィック構造体を安定して搬送することができるという利点がある。 The wick structure having a predetermined shape, for example, when the metal powder containing the first metal and the second metal is filled in a firing jig, the metal powder is arranged so as to have a desired shape, Can be produced by heating. When the wick structure has a curved surface portion such as a columnar shape or a semi-cylindrical shape, the contact area with the firing jig can be reduced, so that the wick structure can be easily taken out from the firing jig. is there. Further, when the wick structure has a flat surface such as a prismatic shape, when the wick structure is inserted into the container, the flat surface such as the side surface can be held and transported, so that the wick structure can be stabilized. There is an advantage that they can be transported after being transported.
以上のように、第1実施形態では、所定の形状を有するウィック構造体を予め作製しておき、コンテナを所定の形状に変形させることにより、任意の形状のヒートパイプを製造することができる。 As described above, in the first embodiment, a wick structure having a predetermined shape is prepared in advance, and the heat pipe having an arbitrary shape can be manufactured by deforming the container into the predetermined shape.
(第2実施形態)
図10は、本発明の第2実施形態に係るヒートパイプの製造方法の一例を模式的に示す斜視図である。(Second embodiment)
FIG. 10: is a perspective view which shows typically an example of the manufacturing method of the heat pipe which concerns on 2nd Embodiment of this invention.
まず、図10の2Aに示すように、第1金属からなる金属棒23を準備する。
First, as shown in 2A of FIG. 10, a
第1金属は、Sn又はSn合金であり、第1実施形態で説明したものが挙げられる。 The first metal is Sn or a Sn alloy, and examples thereof include those described in the first embodiment.
金属棒の形状は、図10の2Aに示すように、中空の管状であることが好ましい。この場合、第1金属からなる箔(例えばSn箔)を丸めたものも含まれ、2層以上重なっていてもよい。金属棒が中空の管状である場合、少なくとも一方の端面が封止されていてもよい。また、金属棒の長さは、特に限定されない。 The metal rod preferably has a hollow tubular shape as shown in 2A of FIG. In this case, a rolled foil (for example, Sn foil) made of the first metal is also included, and two or more layers may be overlapped. When the metal rod has a hollow tubular shape, at least one end surface may be sealed. Further, the length of the metal rod is not particularly limited.
次に、図10の2Bに示すように、管状のコンテナ20内に、金属棒23及び金属粉末24を挿入する。この際、コンテナ20の内壁と金属棒23との間の空間に金属粉末24が充填されるように、金属棒23及び金属粉末24をコンテナ20内に挿入する。金属棒23が中空の管状である場合、中空部に金属粉末24が入らないように金属粉末24を充填することが好ましい。
Next, as shown in 2B of FIG. 10, the
コンテナ20の材料、形状等は、第1実施形態で説明したコンテナ10´と同じである。
The material, shape, etc. of the
金属粉末は、第2金属を含む。第2金属は、Cu合金であり、第1実施形態で説明したものが挙げられる。金属粉末中の第2金属の含有量は、60重量%以上が好ましく、80重量%以上がより好ましく、100重量%が特に好ましい。 The metal powder contains a second metal. The second metal is a Cu alloy, and examples thereof include those described in the first embodiment. The content of the second metal in the metal powder is preferably 60% by weight or more, more preferably 80% by weight or more, and particularly preferably 100% by weight.
図11は、金属棒及び金属粉末を挿入する工程の例を模式的に示す斜視図である。
図11の2B−1では、コンテナ20内に金属棒23を挿入した後、コンテナ20の内壁と金属棒23との間の空間に金属粉末24を充填する。金属棒23が中空の管状である場合、中空部に金属粉末24が入らないように、少なくとも金属粉末を挿入する側の端面が封止されていることが好ましい。
図11の2B−2では、コンテナ20内に金属粉末24を充填した後、コンテナ20内の金属粉末24を押し出すようにコンテナ20内に金属棒23を挿入する。金属棒23が中空の管状である場合、中空部に金属粉末24が入らないように、少なくとも金属棒を挿入する側の端面(図11の2B−2では紙面左側の端面)が封止されていることが好ましい。
図11の2B−3では、金属棒23の周囲に金属粉末24を付着させた後、金属粉末24が付着した金属棒23をコンテナ20内に挿入する。金属棒23が中空の管状である場合、少なくとも一方の端面が封止されていてもよい。金属棒の周囲に金属粉末を付着させる方法としては、金属粉末を含むペーストを金属棒の周囲に塗布する方法、金属粒子を金属棒にめっき処理する方法、金属粉末を金属棒に溶射する方法等が挙げられる。
なお、図11の2B−3のように、金属粉末が付着した金属棒を使用する場合、当該金属棒をコンテナ内に挿入した後に、さらに金属粉末を充填してもよいし、金属粉末が充填されたコンテナ内に当該金属棒を挿入してもよい。FIG. 11: is a perspective view which shows typically the example of the process of inserting a metal rod and a metal powder.
In 2B-1 of FIG. 11, after the
In 2B-2 of FIG. 11, after the
In 2B-3 of FIG. 11, after the
When using a metal rod to which the metal powder is attached as in 2B-3 of FIG. 11, the metal rod may be further filled after the metal rod is inserted into the container, or the metal powder may be filled. The metal rod may be inserted into the container.
続いて、コンテナ内に挿入された金属棒及び金属粉末を加熱する。これにより、金属棒を構成する第1金属と金属粉末に含まれる第2金属とが反応して金属間化合物が生成するとともに、金属棒は消滅する。その結果、図10の2Cに示すように、金属間化合物からなるウィック構造体21が形成されるとともに、コンテナ20内に空隙22が形成される。溶融状態の金属間化合物が固まることによって、金属間化合物からなるウィック構造体はコンテナ内に固定される。
Then, the metal rod and the metal powder inserted in the container are heated. As a result, the first metal forming the metal rod reacts with the second metal contained in the metal powder to generate an intermetallic compound, and the metal rod disappears. As a result, as shown in 2C of FIG. 10, the
加熱温度は、第1金属の融点以上の温度であることが好ましく、具体的には、250℃以上、350℃以下が好ましい。加熱時間は、10分間以上が好ましく、また、180分間以下が好ましく、60分間以下がより好ましい。 The heating temperature is preferably a temperature equal to or higher than the melting point of the first metal, and specifically, it is preferably 250° C. or higher and 350° C. or lower. The heating time is preferably 10 minutes or longer, 180 minutes or shorter, and more preferably 60 minutes or shorter.
第1金属と第2金属との反応は、第1実施形態で説明したとおりである。上述のとおり、ウィック構造体を構成する金属間化合物は多孔質であるため、毛細管現象によって作動液を移動させることができる。一方、コンテナ内の空隙は、蒸気の流路として機能する。 The reaction between the first metal and the second metal is as described in the first embodiment. As described above, since the intermetallic compound forming the wick structure is porous, the working fluid can be moved by the capillary phenomenon. On the other hand, the void in the container functions as a vapor flow path.
その後、第1実施形態と同様に、必要に応じて、コンテナ内部に存在する空気等の非凝縮性ガスを脱気し、コンテナ内に作動液を封入する。コンテナ内に作動液を封入する前、又は、コンテナ内に作動液を封入した後、コンテナに扁平加工や曲げ加工等を施してもよい。 Then, as in the first embodiment, if necessary, non-condensable gas such as air existing inside the container is degassed, and the working fluid is sealed in the container. Before the working fluid is sealed in the container or after the working fluid is sealed in the container, the container may be subjected to flattening, bending or the like.
以上により、図2に示すヒートパイプ2を製造することができる。
As described above, the
(第3実施形態)
図12は、本発明の第3実施形態に係るヒートパイプの製造方法の一例を模式的に示す斜視図である。(Third Embodiment)
FIG. 12: is a perspective view which shows typically an example of the manufacturing method of the heat pipe which concerns on 3rd Embodiment of this invention.
まず、図12の3Aに示すように、第1金属と第2金属とを含むメッシュシート35を準備する。
First, as shown in 3A of FIG. 12, a
第1金属は、Sn又はSn合金であり、第1実施形態で説明したものが挙げられる。第2金属は、Cu合金であり、第1実施形態で説明したものが挙げられる。 The first metal is Sn or a Sn alloy, and examples thereof include those described in the first embodiment. The second metal is a Cu alloy, and examples thereof include those described in the first embodiment.
メッシュシートの網目形状としては、例えば、織られた網目形状、編まれた網目形状、細かい穴が所定の間隔で打ち抜かれた網目形状等が挙げられる。 Examples of the mesh shape of the mesh sheet include a woven mesh shape, a knitted mesh shape, and a mesh shape in which fine holes are punched at predetermined intervals.
上記メッシュシートは、第2金属からなるメッシュに第1金属をめっきすることにより作製することが好ましい。 The mesh sheet is preferably produced by plating the mesh made of the second metal with the first metal.
また、上記メッシュシートは、第2金属からなるメッシュに第1金属を含む金属粉末を付着させることにより作製することが好ましい。この場合、メッシュの少なくとも一方の主面に金属粉末を付着させればよい。 Further, it is preferable that the mesh sheet is produced by adhering a metal powder containing the first metal to a mesh made of the second metal. In this case, the metal powder may be attached to at least one main surface of the mesh.
メッシュに付着させる金属粉末は、第1金属に加えて第2金属を含むことが好ましい。金属粉末に含まれる第2金属は、メッシュを構成する第2金属と異なっていてもよいが、メッシュを構成する第2金属と同じであることが好ましい。 The metal powder attached to the mesh preferably contains a second metal in addition to the first metal. The second metal contained in the metal powder may be different from the second metal forming the mesh, but is preferably the same as the second metal forming the mesh.
金属粉末中の第1金属の含有量は、40重量%以上、80重量%以下が好ましい。また、金属粉末中の第2金属の含有量は、20重量%以上、60重量%以下が好ましい。 The content of the first metal in the metal powder is preferably 40% by weight or more and 80% by weight or less. The content of the second metal in the metal powder is preferably 20% by weight or more and 60% by weight or less.
メッシュに金属粉末を付着させる方法としては、メッシュの網目に金属粉末を充填する方法、金属粉末を含むペーストをメッシュに塗布する方法、金属粒子をメッシュにめっき処理する方法、金属粉末をメッシュに溶射する方法等が挙げられる。 As a method of attaching the metal powder to the mesh, a method of filling the mesh with the metal powder, a method of applying a paste containing the metal powder to the mesh, a method of plating the metal particles on the mesh, and a method of spraying the metal powder onto the mesh And the like.
ウィック構造体の気孔率を高くする観点から、メッシュに付着させる金属粉末の粒径は、メッシュの網目のサイズよりも大きいことが好ましい。金属粉末の粒径がメッシュの網目のサイズと同じか小さい場合、金属粉末によってメッシュの網目が埋まってしまい、反応後に形成されるウィック構造体が密になるおそれがある。 From the viewpoint of increasing the porosity of the wick structure, the particle size of the metal powder attached to the mesh is preferably larger than the mesh size of the mesh. When the particle size of the metal powder is equal to or smaller than the mesh size of the mesh, the mesh of the mesh is filled with the metal powder, and the wick structure formed after the reaction may be dense.
次に、図12の3Bに示すように、管状のコンテナ20内に、メッシュシート35を挿入する。この際、芯棒を使用せず、メッシュシート35を丸めて、コンテナ20の内壁に沿うようにメッシュシート35をコンテナ20内に挿入する。図12の3Bでは、1枚のメッシュシート35を挿入しているが、2枚以上のメッシュシートを挿入してもよい。また、コンテナ内に挿入されたメッシュシートは、2層以上に重なっていてもよい。
Next, as shown in 3B of FIG. 12, the
メッシュの一方の主面のみに金属粉末を付着させたメッシュシートを用いる場合、金属粉末が付着した主面が内側になるように丸めて、コンテナ内に挿入することが好ましい。 When a mesh sheet having metal powder adhered to only one main surface of the mesh is used, it is preferable to roll the mesh sheet so that the main surface to which the metal powder adheres is on the inside and insert it into the container.
コンテナ20の材料、形状等は、第1実施形態で説明したコンテナ10´と同じである。
The material, shape, etc. of the
続いて、コンテナ内に挿入されたメッシュシートを加熱する。これにより、メッシュシートを構成する第1金属と第2金属とが反応して金属間化合物が生成する。その結果、図12の3Cに示すように、金属間化合物からなるウィック構造体21が形成される。また、コンテナ20内に空隙22が形成される。溶融状態の金属間化合物が固まることによって、金属間化合物からなるウィック構造体はコンテナ内に固定される。なお、メッシュシートの一部が反応せずに残っていてもよい。
Then, the mesh sheet inserted in the container is heated. As a result, the first metal and the second metal forming the mesh sheet react with each other to generate an intermetallic compound. As a result, as shown in 3C of FIG. 12, a
加熱温度は、第1金属の融点以上の温度であることが好ましく、具体的には、250℃以上、350℃以下が好ましい。加熱時間は、10分間以上が好ましく、また、180分間以下が好ましく、60分間以下がより好ましい。 The heating temperature is preferably a temperature equal to or higher than the melting point of the first metal, and specifically, it is preferably 250° C. or higher and 350° C. or lower. The heating time is preferably 10 minutes or longer, 180 minutes or shorter, and more preferably 60 minutes or shorter.
第1金属と第2金属との反応は、第1実施形態で説明したとおりである。上述のとおり、ウィック構造体を構成する金属間化合物は多孔質であるため、毛細管現象によって作動液を移動させることができる。一方、コンテナ内の空隙は、蒸気の流路として機能する。 The reaction between the first metal and the second metal is as described in the first embodiment. As described above, since the intermetallic compound forming the wick structure is porous, the working fluid can be moved by the capillary phenomenon. On the other hand, the void in the container functions as a vapor flow path.
その後、第1実施形態と同様に、必要に応じて、コンテナ内部に存在する空気等の非凝縮性ガスを脱気し、コンテナ内に作動液を封入する。コンテナ内に作動液を封入する前、又は、コンテナ内に作動液を封入した後、コンテナに扁平加工や曲げ加工等を施してもよい。また、コンテナ内にメッシュシートを挿入した後、メッシュシートを加熱する前に、上記加工を施してもよい。 Then, as in the first embodiment, if necessary, non-condensable gas such as air existing inside the container is degassed, and the working fluid is sealed in the container. Before the working fluid is sealed in the container or after the working fluid is sealed in the container, the container may be subjected to flattening, bending or the like. Further, after the mesh sheet is inserted into the container and before the mesh sheet is heated, the above processing may be performed.
以上により、図2に示すヒートパイプ2を製造することができる。
As described above, the
(第4実施形態)
図13は、本発明の第4実施形態に係るヒートパイプの製造方法の一例を模式的に示す斜視図である。(Fourth Embodiment)
FIG. 13: is a perspective view which shows typically an example of the manufacturing method of the heat pipe which concerns on 4th Embodiment of this invention.
まず、図13の4Aに示すように、第2金属からなるメッシュ45が芯棒43の周囲に巻き付けられたメッシュ付き芯棒46を準備する。図13の4Aでは、1枚のメッシュシート45が巻き付けられているが、2枚以上のメッシュシートが巻き付けられていてもよい。また、芯棒の周囲に巻き付けられたメッシュシートは、2層以上重なっていてもよい。
First, as shown in 4A of FIG. 13, a
第2金属は、Cu合金であり、第1実施形態で説明したものが挙げられる。また、メッシュシートの網目形状としては、第3実施形態で説明したものが挙げられる。 The second metal is a Cu alloy, and examples thereof include those described in the first embodiment. Moreover, as the mesh shape of the mesh sheet, those described in the third embodiment can be mentioned.
芯棒の材料は、第1金属と第2金属とが反応して金属間化合物が生成する温度よりも高い融点を有し、かつ、上記金属間化合物が生成する温度で第1金属及び第2金属と反応しないものが好ましい。芯棒の材料としては、例えば、ステンレス、アルミナ等を使用することができる。 The material of the core rod has a melting point higher than the temperature at which the first metal and the second metal react to form an intermetallic compound, and at the temperature at which the intermetallic compound forms, the first metal and the second metal Those that do not react with metals are preferred. As the material of the core rod, for example, stainless steel, alumina, or the like can be used.
芯棒の形状は特に限定されないが、円柱状であることが好ましい。芯棒は、長軸方向に沿って切り欠き部を有していてもよく、また、分割可能な形状であってもよい。また、芯棒の形状は、円錐台形状でもよい。芯棒の長さは特に限定されないが、コンテナの長さと同じであるか、又は、コンテナよりも長いことが好ましい。 The shape of the core rod is not particularly limited, but it is preferably cylindrical. The core rod may have a cutout portion along the major axis direction, or may have a dividable shape. Further, the shape of the core rod may be a truncated cone shape. The length of the core rod is not particularly limited, but it is preferably the same as the length of the container or longer than the container.
次に、図13の4Bに示すように、管状のコンテナ20内に、メッシュ付き芯棒46及び金属粉末44を挿入する。この際、コンテナ20の内壁とメッシュ付き芯棒46との間の空間に金属粉末44が充填されるように、メッシュ付き芯棒46及び金属粉末44をコンテナ20内に挿入する。
Next, as shown in 4B of FIG. 13, the core rod with
コンテナ20の材料、形状等は、第1実施形態で説明したコンテナ10´と同じである。
The material, shape, etc. of the
金属粉末は、第1金属と第2金属とを含む。第1金属は、Sn又はSn合金であり、第1実施形態で説明したものが挙げられる。金属粉末に含まれる第2金属は、メッシュを構成する第2金属と異なっていてもよいが、メッシュを構成する第2金属と同じであることが好ましい。 The metal powder contains a first metal and a second metal. The first metal is Sn or a Sn alloy, and examples thereof include those described in the first embodiment. The second metal contained in the metal powder may be different from the second metal forming the mesh, but is preferably the same as the second metal forming the mesh.
金属粉末中の第1金属の含有量は、20重量%以上、60重量%以下が好ましい。また、金属粉末中の第2金属の含有量は、40重量%以上、80重量%以下が好ましい。 The content of the first metal in the metal powder is preferably 20% by weight or more and 60% by weight or less. Further, the content of the second metal in the metal powder is preferably 40% by weight or more and 80% by weight or less.
メッシュ付き芯棒及び金属粉末をコンテナ内に挿入する方法としては、第2実施形態と同様の方法、すなわち、コンテナ内にメッシュ付き芯棒を挿入した後、コンテナの内壁とメッシュ付き芯棒との間の空間に金属粉末を充填する方法、コンテナ内に金属粉末を充填した後、コンテナ内の金属粉末を押し出すようにコンテナ内にメッシュ付き芯棒を挿入する方法、メッシュ付き芯棒のメッシュに金属粉末を付着させた後、金属粉末が付着したメッシュ付き芯棒をコンテナ内に挿入する方法等が挙げられる。金属粉末が付着したメッシュ付き芯棒を使用する場合、当該メッシュ付き芯棒をコンテナ内に挿入した後に、さらに金属粉末を充填してもよいし、金属粉末が充填されたコンテナ内に当該メッシュ付き芯棒を挿入してもよい。 As a method of inserting the core rod with mesh and the metal powder into the container, the same method as in the second embodiment, that is, after inserting the core rod with mesh into the container, the inner wall of the container and the core rod with mesh are The method of filling the space with metal powder, the method of filling the metal powder in the container, and then inserting the core rod with mesh into the container so as to push out the metal powder in the container, the metal of the mesh of the core rod with mesh After attaching the powder, a method of inserting the core rod with mesh to which the metal powder is attached into the container can be mentioned. When using a core rod with a mesh to which metal powder is attached, the core rod with a mesh may be further filled with metal powder after inserting the core rod with a mesh into the container. A core rod may be inserted.
続いて、コンテナ内に挿入されたメッシュ付き芯棒及び金属粉末を加熱する。これにより、金属粉末に含まれる第1金属と第2金属とが反応するとともに、金属粉末に含まれる第1金属とメッシュ付き芯棒を構成する第2金属とが反応して金属間化合物が生成する。その結果、図13の4Cに示すように、金属間化合物からなるウィック構造体21が形成される。溶融状態の金属間化合物が固まることによって、金属間化合物からなるウィック構造体はコンテナ内に固定される。第2金属からなるメッシュが芯棒の周囲に巻き付けられているため、コンテナの内壁と芯棒との間で第1金属と第2金属とが反応した際、溶融した第1金属が芯棒に接触しにくくなり、芯棒と金属間化合物との固着が防止される。なお、芯棒の周囲に巻き付けられたメッシュの一部が反応せずに残っていてもよい。特に、芯棒と金属間化合物との固着を防止する観点から、芯棒と接する部分のメッシュは、反応せずに残っていることが好ましい。
Subsequently, the core rod with mesh and the metal powder inserted into the container are heated. As a result, the first metal and the second metal contained in the metal powder react with each other, and the first metal contained in the metal powder reacts with the second metal forming the core rod with a mesh to form an intermetallic compound. To do. As a result, as shown in 4C of FIG. 13, a
加熱温度は、第1金属の融点以上の温度であることが好ましく、具体的には、250℃以上、350℃以下が好ましい。加熱時間は、10分間以上が好ましく、また、180分間以下が好ましく、60分間以下がより好ましい。 The heating temperature is preferably a temperature equal to or higher than the melting point of the first metal, and specifically, it is preferably 250° C. or higher and 350° C. or lower. The heating time is preferably 10 minutes or longer, 180 minutes or shorter, and more preferably 60 minutes or shorter.
第1金属と第2金属との反応は、第1実施形態で説明したとおりである。上述のとおり、ウィック構造体を構成する金属間化合物は多孔質であるため、毛細管現象によって作動液を移動させることができる。 The reaction between the first metal and the second metal is as described in the first embodiment. As described above, since the intermetallic compound forming the wick structure is porous, the working fluid can be moved by the capillary phenomenon.
そして、図13の4Dに示すように、コンテナ20から芯棒43を引き抜く。これにより、コンテナ20内に空隙22が形成される。コンテナ内の空隙は、蒸気の流路として機能する。上述のとおり、芯棒の周囲に巻き付けられていたメッシュは、第1金属と反応して金属間化合物を形成するため、コンテナに固定される。その結果、コンテナから芯棒のみを引き抜くことができる。
Then, as shown in 4D of FIG. 13, the
その後、第1実施形態と同様に、必要に応じて、コンテナ内部に存在する空気等の非凝縮性ガスを脱気し、コンテナ内に作動液を封入する。コンテナ内に作動液を封入する前、又は、コンテナ内に作動液を封入した後、コンテナに扁平加工や曲げ加工等を施してもよい。 Then, as in the first embodiment, if necessary, non-condensable gas such as air existing inside the container is degassed, and the working fluid is sealed in the container. Before the working fluid is sealed in the container or after the working fluid is sealed in the container, the container may be subjected to flattening, bending or the like.
以上により、図2に示すヒートパイプ2を製造することができる。
As described above, the
(第5実施形態)
図14は、本発明の第5実施形態に係るヒートパイプの製造方法の一例を模式的に示す斜視図である。(Fifth Embodiment)
FIG. 14: is a perspective view which shows typically an example of the manufacturing method of the heat pipe which concerns on 5th Embodiment of this invention.
まず、図14の5Aに示すように、樹脂からなる芯棒53を準備する。図14の5Aでは、全体が樹脂からなる芯棒53が示されているが、少なくとも表面が樹脂からなる芯棒であればよい。また、図14の5Aでは、円柱状の芯棒が示されているが、芯棒は、少なくとも一方の先端にテーパーが付けられた丸棒でもよい。さらに、図14の5Aでは、丸棒形状の芯棒が示されているが、中空の丸棒形状の芯棒でもよい。
First, as shown in 5A of FIG. 14, a
上記樹脂は、第1金属と第2金属とが反応して金属間化合物が生成する温度よりも高い融点を有し、かつ、上記金属間化合物の熱膨張係数よりも大きい熱膨張係数を有する。ここで、樹脂の融点とは、JIS K7121における示差走査熱量測定(DSC)に準拠して測定した値を意味する。上記樹脂は、さらに、上記金属間化合物が生成する温度で第1金属及び第2金属と反応しないことが好ましい。 The resin has a melting point higher than the temperature at which the first metal and the second metal react to form an intermetallic compound, and has a thermal expansion coefficient larger than the thermal expansion coefficient of the intermetallic compound. Here, the melting point of the resin means a value measured according to differential scanning calorimetry (DSC) in JIS K7121. It is preferable that the resin further does not react with the first metal and the second metal at a temperature at which the intermetallic compound is formed.
上記樹脂の材料としては、例えば、シリコーン樹脂、ポリベンゾイミダゾール樹脂(PBI)、ポリエーテルエーテルケトン樹脂(PEEK)、ポリイミド樹脂(PI)、ポリアミドイミド樹脂(PAI)、ポリテトラフルオロエチレン樹脂(PTFE)、パーフルオロアルコキシ樹脂(PFA)等が挙げられる。これらの中では、シリコーン樹脂が好ましい。 Examples of the resin material include silicone resin, polybenzimidazole resin (PBI), polyetheretherketone resin (PEEK), polyimide resin (PI), polyamideimide resin (PAI), polytetrafluoroethylene resin (PTFE). , Perfluoroalkoxy resin (PFA) and the like. Of these, silicone resin is preferred.
芯棒が樹脂以外の材料を含む場合、樹脂以外の材料としては、第4実施形態で説明したものが挙げられる。また、芯棒の形状、長さ等は、第4実施形態で説明した芯棒と同じである。 When the core rod contains a material other than resin, examples of the material other than resin include those described in the fourth embodiment. The shape and length of the core rod are the same as those of the core rod described in the fourth embodiment.
次に、図14の5Bに示すように、管状のコンテナ20内に、芯棒53及び金属粉末54を挿入する。この際、コンテナ20の内壁と芯棒53との間の空間に金属粉末54が充填されるように、芯棒53及び金属粉末54をコンテナ20内に挿入する。
Next, as shown in 5B of FIG. 14, the
コンテナ20の材料、形状等は、第1実施形態で説明したコンテナ10´と同じである。
The material, shape, etc. of the
金属粉末は、第1金属と第2金属とを含む。第1金属は、Sn又はSn合金であり、第1実施形態で説明したものが挙げられる。第2金属は、Cu合金であり、第1実施形態で説明したものが挙げられる。 The metal powder contains a first metal and a second metal. The first metal is Sn or a Sn alloy, and examples thereof include those described in the first embodiment. The second metal is a Cu alloy, and examples thereof include those described in the first embodiment.
金属粉末中の第1金属の含有量は、20重量%以上、40重量%以下が好ましい。また、金属粉末中の第2金属の含有量は、60重量%以上、80重量%以下が好ましい。 The content of the first metal in the metal powder is preferably 20% by weight or more and 40% by weight or less. Further, the content of the second metal in the metal powder is preferably 60% by weight or more and 80% by weight or less.
芯棒及び金属粉末をコンテナ内に挿入する方法としては、第2実施形態と同様の方法、すなわち、コンテナ内に芯棒を挿入した後、コンテナの内壁と芯棒との間の空間に金属粉末を充填する方法、コンテナ内に金属粉末を充填した後、コンテナ内の金属粉末を押し出すようにコンテナ内に芯棒を挿入する方法、芯棒の周囲に金属粉末を付着させた後、金属粉末が付着した芯棒をコンテナ内に挿入する方法等が挙げられる。金属粉末が付着した芯棒を使用する場合、当該芯棒をコンテナ内に挿入した後に、さらに金属粉末を充填してもよいし、金属粉末が充填されたコンテナ内に当該芯棒を挿入してもよい。 The method of inserting the core rod and the metal powder into the container is the same as that of the second embodiment, that is, the metal powder is inserted into the space between the inner wall of the container and the core rod after inserting the core rod into the container. Method, after filling the metal powder in the container, inserting the core rod into the container so as to push out the metal powder in the container, after attaching the metal powder around the core rod, Examples include a method of inserting the attached core rod into the container. When using the core rod to which the metal powder is attached, the core rod may be further filled with metal powder after inserting the core rod into the container, or the core rod may be inserted into the container filled with metal powder. Good.
続いて、コンテナ内に挿入された芯棒及び金属粉末を加熱する。これにより、金属粉末に含まれる第1金属と第2金属とが反応して金属間化合物が生成する。図14の5Cに示すように、加熱の際、芯棒53を構成する樹脂は膨張するため、膨張した樹脂に押さえ付けられた状態で金属間化合物からなるウィック構造体21が形成される。一方、加熱後、冷却の際に上記樹脂が収縮するため、ウィック構造体21と芯棒53との間に隙間52が生じる。溶融状態の金属間化合物が固まることによって、金属間化合物からなるウィック構造体はコンテナ内に固定される。
Then, the core rod and the metal powder inserted in the container are heated. As a result, the first metal and the second metal contained in the metal powder react with each other to generate an intermetallic compound. As shown in 5C of FIG. 14, since the resin forming the
加熱温度は、第1金属の融点以上の温度であることが好ましく、具体的には、250℃以上、300℃以下が好ましい。加熱時間は、10分間以上が好ましく、また、180分間以下が好ましく、60分間以下がより好ましい。 The heating temperature is preferably a temperature equal to or higher than the melting point of the first metal, and specifically, it is preferably 250° C. or higher and 300° C. or lower. The heating time is preferably 10 minutes or longer, 180 minutes or shorter, and more preferably 60 minutes or shorter.
第1金属と第2金属との反応は、第1実施形態で説明したとおりである。上述のとおり、ウィック構造体を構成する金属間化合物は多孔質であるため、毛細管現象によって作動液を移動させることができる。 The reaction between the first metal and the second metal is as described in the first embodiment. As described above, since the intermetallic compound forming the wick structure is porous, the working fluid can be moved by the capillary phenomenon.
そして、図14の5Dに示すように、コンテナ20から芯棒53を引き抜く。これにより、コンテナ20内に空隙22が形成される。コンテナ内の空隙は、蒸気の流路として機能する。上述のとおり、ウィック構造体と芯棒との間に隙間が生じているため、コンテナから芯棒を容易に引き抜くことができる。
Then, as shown in 5D of FIG. 14, the
その後、第1実施形態と同様に、必要に応じて、コンテナ内部に存在する空気等の非凝縮性ガスを脱気し、コンテナ内に作動液を封入する。コンテナ内に作動液を封入する前、又は、コンテナ内に作動液を封入した後、コンテナに扁平加工や曲げ加工等を施してもよい。 Then, as in the first embodiment, if necessary, non-condensable gas such as air existing inside the container is degassed, and the working fluid is sealed in the container. Before the working fluid is sealed in the container or after the working fluid is sealed in the container, the container may be subjected to flattening, bending or the like.
以上により、図2に示すヒートパイプ2を製造することができる。
As described above, the
図15は、本発明の第5実施形態に係るヒートパイプの製造方法の別の一例を模式的に示す斜視図である。
図15では、図14に示す円柱状の芯棒53と異なり、先端にテーパーが付けられた円錐台形状の芯棒53´を準備する。このように、芯棒は、少なくとも一方の先端にテーパーが付けられていることが好ましい。芯棒の引き抜きやすさの観点から、図15に示すように、芯棒53´のテーパー部をコンテナ20へ挿入する方が好ましい。FIG. 15 is a perspective view schematically showing another example of the heat pipe manufacturing method according to the fifth embodiment of the present invention.
In FIG. 15, unlike the
(第6実施形態)
図16は、本発明の第6実施形態に係るヒートパイプの製造方法の一例を模式的に示す斜視図である。(Sixth Embodiment)
FIG. 16: is a perspective view which shows typically an example of the manufacturing method of the heat pipe which concerns on 6th Embodiment of this invention.
まず、図16の6Aに示すように、管状のコンテナ20内に、芯棒63及び金属粉末64を挿入する。この際、コンテナ20の内壁と芯棒63との間の空間に金属粉末64が充填されるように、芯棒63及び金属粉末64をコンテナ20内に挿入する。
First, as shown in 6A of FIG. 16, the
コンテナ20の材料、形状等は、第1実施形態で説明したコンテナ10´と同じである。
The material, shape, etc. of the
芯棒の材料としては、第4実施形態で説明したものが挙げられる。後述するように、芯棒を発熱させる場合には、芯棒が発熱体からなることが好ましい。具体的には、熱線を内蔵したセラミック管を芯棒として使用することが好ましく、ニクロム線を内蔵したアルミナ管を芯棒として使用することがより好ましい。また、芯棒の形状、長さ等は、第4実施形態で説明した芯棒と同じである。 As the material of the core rod, those described in the fourth embodiment can be mentioned. As will be described later, when the core rod is made to generate heat, the core rod is preferably made of a heating element. Specifically, it is preferable to use a ceramic tube containing a heating wire as a core rod, and more preferable to use an alumina tube containing a nichrome wire as a core rod. The shape and length of the core rod are the same as those of the core rod described in the fourth embodiment.
金属粉末は、第1金属と第2金属とを含む。第1金属は、Sn又はSn合金であり、第1実施形態で説明したものが挙げられる。第2金属は、Cu合金であり、第1実施形態で説明したものが挙げられる。 The metal powder contains a first metal and a second metal. The first metal is Sn or a Sn alloy, and examples thereof include those described in the first embodiment. The second metal is a Cu alloy, and examples thereof include those described in the first embodiment.
金属粉末中の第1金属の含有量は、20重量%以上、40重量%以下が好ましい。また、金属粉末中の第2金属の含有量は、60重量%以上、80重量%以下が好ましい。 The content of the first metal in the metal powder is preferably 20% by weight or more and 40% by weight or less. Further, the content of the second metal in the metal powder is preferably 60% by weight or more and 80% by weight or less.
芯棒及び金属粉末をコンテナ内に挿入する方法としては、第2実施形態と同様の方法、すなわち、コンテナ内に芯棒を挿入した後、コンテナの内壁と芯棒との間の空間に金属粉末を充填する方法、コンテナ内に金属粉末を充填した後、コンテナ内の金属粉末を押し出すようにコンテナ内に芯棒を挿入する方法、芯棒の周囲に金属粉末を付着させた後、金属粉末が付着した芯棒をコンテナ内に挿入する方法等が挙げられる。金属粉末が付着した芯棒を使用する場合、当該芯棒をコンテナ内に挿入した後に、さらに金属粉末を充填してもよいし、金属粉末が充填されたコンテナ内に当該芯棒を挿入してもよい。 The method of inserting the core rod and the metal powder into the container is the same as that of the second embodiment, that is, the metal powder is inserted into the space between the inner wall of the container and the core rod after inserting the core rod into the container. Method, after filling the metal powder in the container, inserting the core rod into the container so as to push out the metal powder in the container, after attaching the metal powder around the core rod, Examples include a method of inserting the attached core rod into the container. When using the core rod to which the metal powder is attached, the core rod may be further filled with metal powder after inserting the core rod into the container, or the core rod may be inserted into the container filled with metal powder. Good.
次に、芯棒が挿入された状態のコンテナ内の金属粉末を、第1金属の融点未満の温度で加熱する。これにより、図16の6Bに示すように、金属粉末64に含まれる第1金属の一部と第2金属の一部とが反応し、金属粉末64の一部が金属間化合物61となる。その結果、金属粉末64の形状が維持され、コンテナ20内に金属粉末64が固定される。
Next, the metal powder in the container with the core rod inserted therein is heated at a temperature lower than the melting point of the first metal. Thereby, as shown in 6B of FIG. 16, a part of the first metal and a part of the second metal contained in the
第1金属の融点未満の温度で金属粉末を加熱する工程では、コンテナ全体を加熱してもよいが、芯棒を発熱させて金属粉末を加熱することが好ましい。芯棒を発熱させることにより、芯棒と接する部分の金属粉末を金属間化合物にすることができる。 In the step of heating the metal powder at a temperature lower than the melting point of the first metal, the entire container may be heated, but it is preferable to heat the core rod to heat the metal powder. By heating the core rod, the metal powder in the portion in contact with the core rod can be made into an intermetallic compound.
加熱温度は、第1金属の融点未満の温度であれば特に限定されないが、170℃以上、230℃以下が好ましく、200℃以上、230℃以下がより好ましい。加熱時間は、15分間以上、180分間以下が好ましい。 The heating temperature is not particularly limited as long as it is lower than the melting point of the first metal, but is preferably 170°C or higher and 230°C or lower, more preferably 200°C or higher and 230°C or lower. The heating time is preferably 15 minutes or more and 180 minutes or less.
続いて、図16の6Cに示すように、コンテナ20から芯棒63を引き抜く。これにより、コンテナ20内に空隙22が形成される。上述のとおり、金属粉末の形状が維持され、コンテナ内に金属粉末が固定されるため、コンテナから芯棒を引き抜くことができる。
Then, as shown in 6C of FIG. 16, the
そして、芯棒が引き抜かれた状態のコンテナ内の金属粉末を、第1金属の融点以上の温度で加熱する。これにより、金属粉末に含まれる未反応の第1金属と第2金属とが反応して金属間化合物が生成する。その結果、図16の6Dに示すように、金属間化合物からなるウィック構造体21が形成される。溶融状態の金属間化合物が固まることによって、金属間化合物からなるウィック構造体はコンテナ内に固定される。
Then, the metal powder in the container with the core rod pulled out is heated at a temperature equal to or higher than the melting point of the first metal. As a result, the unreacted first metal and second metal contained in the metal powder react with each other to produce an intermetallic compound. As a result, as shown in 6D of FIG. 16, a
第1金属の融点以上の温度で金属粉末を加熱する工程では、コンテナ全体を加熱することが好ましい。 In the step of heating the metal powder at a temperature equal to or higher than the melting point of the first metal, it is preferable to heat the entire container.
加熱温度は、第1金属の融点以上の温度であれば特に限定されないが、250℃以上、350℃以下が好ましい。加熱時間は、10分間以上が好ましく、また、180分間以下が好ましく、60分間以下がより好ましい。 The heating temperature is not particularly limited as long as it is the melting point of the first metal or higher, but is preferably 250° C. or higher and 350° C. or lower. The heating time is preferably 10 minutes or longer, 180 minutes or shorter, and more preferably 60 minutes or shorter.
第1金属と第2金属との反応は、第1実施形態で説明したとおりである。上述のとおり、ウィック構造体を構成する金属間化合物は多孔質であるため、毛細管現象によって作動液を移動させることができる。一方、コンテナ内の空隙は、蒸気の流路として機能する。 The reaction between the first metal and the second metal is as described in the first embodiment. As described above, since the intermetallic compound forming the wick structure is porous, the working fluid can be moved by the capillary phenomenon. On the other hand, the void in the container functions as a vapor flow path.
その後、第1実施形態と同様に、必要に応じて、コンテナ内部に存在する空気等の非凝縮性ガスを脱気し、コンテナ内に作動液を封入する。コンテナ内に作動液を封入する前、又は、コンテナ内に作動液を封入した後、コンテナに扁平加工や曲げ加工等を施してもよい。 Then, as in the first embodiment, if necessary, non-condensable gas such as air existing inside the container is degassed, and the working fluid is sealed in the container. Before the working fluid is sealed in the container or after the working fluid is sealed in the container, the container may be subjected to flattening, bending or the like.
以上により、図2に示すヒートパイプ2を製造することができる。
As described above, the
上述したように、異なる実施形態で示した構成を部分的に置換又は組み合わせることが可能である。例えば、第5実施形態で説明した芯棒を第4実施形態及び第6実施形態で使用してもよいし、第6実施形態で説明した方法を第4実施形態及び第5実施形態と組み合わせてもよい。 As described above, the configurations shown in the different embodiments can be partially replaced or combined. For example, the core rod described in the fifth embodiment may be used in the fourth embodiment and the sixth embodiment, or the method described in the sixth embodiment may be combined with the fourth embodiment and the fifth embodiment. Good.
1,1a,1b,1c,1d,1e,1f,1g,1h,2 ヒートパイプ
10,10´,10´´,20 コンテナ
11,11a,11b,21 ウィック構造体
12,22 空隙
23 金属棒
24,44,54,64 金属粉末
35 メッシュシート
43,53,53´,63 芯棒
45 メッシュ
46 メッシュ付き芯棒
52 隙間
61 金属間化合物1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 2
Claims (6)
管状のコンテナの内壁と前記芯棒との間の空間に、前記第1金属と前記第2金属とを含む金属粉末が充填されるように、前記芯棒及び前記金属粉末を前記コンテナ内に挿入する工程と、
前記コンテナ内に挿入された前記芯棒及び前記金属粉末を350℃以下の温度で加熱することにより、前記金属粉末に含まれる前記第1金属と前記第2金属とを反応させて、金属間化合物からなるウィック構造体を形成する工程と、
前記コンテナから前記芯棒を引き抜く工程と、
を備えることを特徴とするヒートパイプの製造方法。 At least the surface is made of resin, and the resin reacts with Sn or Sn alloy which is the first metal and Cu-Ni alloy, Cu-Mn alloy, Cu-Al alloy or Cu-Cr alloy which is the second metal. A step of preparing a core rod having a melting point higher than the temperature at which the intermetallic compound is formed, and having a thermal expansion coefficient larger than the thermal expansion coefficient of the intermetallic compound;
The core rod and the metal powder are inserted into the container so that the space between the inner wall of the tubular container and the core rod is filled with the metal powder containing the first metal and the second metal. The process of
By heating the core rod and the metal powder inserted in the container at a temperature of 350° C. or less, the first metal and the second metal contained in the metal powder are reacted with each other to form an intermetallic compound. Forming a wick structure composed of
Withdrawing the core rod from the container,
A method for manufacturing a heat pipe, comprising:
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