JP2019100628A - ヒートパイプ及びヒートパイプの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コンテナに曲げ加工等の塑性変形が施されたり、発熱量の大きい被冷却体が熱的に接続されても、水を含む作動流体によるコンテナの腐食と水素ガス等のガス発生を防止でき、さらに軽量化されたヒートパイプ、及びヒートパイプの製造方法を提供する。【解決手段】作動流体１４が、水を含み、コンテナ基材１１の少なくとも内面に、ニッケル、亜鉛、コバルト及びクロムからなる群から選択された少なくとも１種の金属、及び／またはニッケル、亜鉛、コバルト及びクロムからなる群から選択された少なくとも１種の金属を含む合金を有する第１の皮膜１２と、該第１の皮膜の表面の少なくとも一部に形成された、銅、銀、金、白金、パラジウム及びロジウムからなる群から選択された少なくとも１種の金属、及び／または銅、銀、金、白金、パラジウム及びロジウムからなる群から選択された少なくとも１種の金属を含む合金を有する第２の皮膜１３と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、コンテナ内部の真空度を維持して優れた熱輸送特性を発揮できるヒートパイプ及び該ヒートパイプの製造方法に関する。

電気・電子機器に搭載されている半導体素子等の電子部品は、高機能化や大電流化等により、発熱量が増大し、その冷却がより重要となっている。電子部品の冷却方法として、ヒートパイプが使用されることがある。

また、近年、例えば、モバイル機器や車両に搭載される電気・電子機器について、軽量化の要求がさらに高まっており、それに応じて、ヒートパイプの軽量化も要求されている。ヒートパイプの軽量化の観点から、コンテナの材料として、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金等を使用することが検討されている。また、コンテナに封入される作動流体としては、熱輸送特性に優れる点から水が使用されることがある。しかし、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金は水と化学反応しやすので、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金等からなるコンテナに作動流体として水を使用すると、コンテナと水との化学反応により水素ガスが発生して、ヒートパイプ内部の真空度が低下してしまい、結果、ヒートパイプの熱輸送特性が低下してしまう場合があるという問題があった。

さらに、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金と水との化学反応により、コンテナが腐食する場合があるという問題があった。

従って、コンテナ材料としてアルミニウム、マグネシウム等が使用され、作動流体として水が使用される場合には、コンテナと水との化学反応を抑制するために、従来、コンテナの内面に防食機能を有する被覆層を形成していた。

コンテナの防食機能を有する被覆層を形成したヒートパイプとしては、例えば、アルミニウムより形成されたコンテナの内壁に、水を透過させない保護皮膜として 、ケイ酸（ＳｉＯ_２）皮膜、アルマイト（Ａｌ_２Ｏ_３）皮膜、ベーマイト皮膜等が形成されていると共に、作動流体として水が封入されているヒートパイプが提案されている（特許文献１）。また、特許文献１では、ケイ酸（ＳｉＯ_２）皮膜、アルマイト（Ａｌ_２Ｏ_３）皮膜、ベーマイト皮膜等の保護皮膜は硬く、クラック等の欠陥が発生する場合があることから、水にマイナスイオンを添加することによって、皮膜の欠陥部をマイナスイオンが修復するように作用させている。

しかし、特許文献１では、保護皮膜が硬いので、コンテナの封止のために曲げ加工を行ったり、コンテナの形状変更のために曲げや扁平等の加工を行ったり、また、被冷却体の発熱量が増大してヒートパイプへの熱的負荷が大きくなると、依然として、保護皮膜にクラック等の欠陥が発生してしまうという問題があった。保護皮膜にクラック等の欠陥が発生すると、上記の通り、該欠陥から保護皮膜内部へ侵入した水がコンテナの材料と化学反応してガス（例えば、水素ガス）が発生し、ヒートパイプの熱輸送特性が低下しやすいという問題、また、コンテナの材料と水が化学反応することで、コンテナが腐食しやすいという問題があった。

また、コンテナの材料と作動流体との反応を防止するために、防食機能を有する内面を備えたクラッド材からなるコンテナを用いることも検討されている。しかし、クラッド材は、２枚の板材を接合した材料なので、肉厚を薄くすることに制限があり、小型化及び軽量化にさらなる改善の余地があった。また、クラッド材は、２枚の板材間の密着性が十分ではない場合があり、コンテナに曲げ加工等の塑性変形が施された際に、２枚の板材間に剥離が生じ、この剥離した部分から水が侵入してコンテナの材料と化学反応することがあるという問題があった。

特開２００４−３２５０６３号公報

上記事情に鑑み、本発明の目的は、コンテナに曲げ加工等の塑性変形が施されたり、発熱量の大きい被冷却体が熱的に接続されても、水を含む作動流体によるコンテナの腐食と水素ガス等のガス発生を防止でき、さらに軽量化されたヒートパイプ、及び前記ヒートパイプの製造方法を提供することにある。

本発明の態様は、コンテナ基材を含むコンテナと、該コンテナに封入された作動流体とを有するヒートパイプであって、前記作動流体が、水を含み、前記コンテナ基材の少なくとも内面に、ニッケル、亜鉛、コバルト及びクロムからなる群から選択された少なくとも１種の金属、及び／またはニッケル、亜鉛、コバルト及びクロムからなる群から選択された少なくとも１種の金属を含む合金を有し、平均厚さが０．１０μｍ以上２．０μｍ以下である第１の皮膜と、該第１の皮膜の表面の少なくとも一部に形成された、銅、銀、金、白金、パラジウム及びロジウムからなる群から選択された少なくとも１種の金属、及び／または銅、銀、金、白金、パラジウム及びロジウムからなる群から選択された少なくとも１種の金属を含む合金を有し、平均厚さが１．０μｍ以上３０μｍ以下である第２の皮膜と、を備えたヒートパイプである。

本発明の態様は、前記第１の皮膜が、１層または２層以上であるヒートパイプである。

本発明の態様は、前記第２の皮膜が、１層または２層以上であるヒートパイプである。

本発明の態様は、前記第１の皮膜が、めっき膜または蒸着膜であるヒートパイプである。

本発明の態様は、前記第２の皮膜が、めっき膜または蒸着膜であるヒートパイプである。

本発明の態様は、前記コンテナ基材が、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金、チタン及びチタン合金からなる群から選択された少なくとも１種の金属からなるヒートパイプである。

本発明の態様は、前記コンテナ基材の平均厚さと前記第１の皮膜の平均厚さと前記第２の皮膜の平均厚さとの合計が、０．１０ｍｍ以上０．３０ｍｍ以下であるヒートパイプである。

本発明の態様は、前記コンテナに、ウィック構造体が収容されているヒートパイプである。

本発明の態様は、コンテナ基材を含むコンテナと、該コンテナに封入された水を含む作動流体を有するヒートパイプの製造方法であって、前記コンテナ基材の少なくとも内面に、ニッケル、亜鉛、コバルト及びクロムからなる群から選択された少なくとも１種の金属、及び／またはニッケル、亜鉛、コバルト及びクロムからなる群から選択された少なくとも１種の金属を含む合金を有し、平均厚さが０．１０μｍ以上２．０μｍ以下である第１の皮膜を形成する工程と、前記第１の皮膜の表面の少なくとも一部に、銅、銀、金、白金、パラジウム及びロジウムからなる群から選択された少なくとも１種の金属、及び／または銅、銀、金、白金、パラジウム及びロジウムからなる群から選択された少なくとも１種の金属を含む合金を有し、平均厚さが１．０μｍ以上３０μｍ以下である第２の皮膜を形成して、前記コンテナを作製する工程と、前記コンテナの内部に前記作動流体を注入する注入工程と、前記作動流体が注入された前記コンテナの内部を脱気する脱気工程と、脱気された前記コンテナの端部を封止する封止工程と、を含むヒートパイプの製造方法である。

本発明の態様は、前記第１の皮膜を、めっき処理または蒸着で形成するヒートパイプの製造方法である。

本発明の態様は、前記第２の皮膜を、めっき処理または蒸着で形成するヒートパイプの製造方法である。

本発明の態様によれば、コンテナ基材の少なくとも内面に、ニッケル、亜鉛、コバルト及びクロムからなる群から選択された少なくとも１種の金属、及び／またはニッケル、亜鉛、コバルト及びクロムからなる群から選択された少なくとも１種の金属を含む合金を有し、平均厚さが０．１０μｍ以上２．０μｍ以下である第１の皮膜と、第１の皮膜の表面の少なくとも一部に、銅、銀、金、白金、パラジウム及びロジウムからなる群から選択された少なくとも１種の金属、及び／または銅、銀、金、白金、パラジウム及びロジウムからなる群から選択された少なくとも１種の金属を含む合金を有し、平均厚さが１．０μｍ以上３０μｍ以下である第２の皮膜が設けられていることにより、コンテナに曲げ加工等の塑性変形が施されたり、発熱量の大きい被冷却体が熱的に接続されても、水を含む作動流体によるコンテナの腐食と水素ガス等のガスの発生を防止でき、結果、ヒートパイプの熱輸送特性の低下を防止できる。さらに、第１の皮膜及び第２の皮膜が薄肉化されているので、ヒートパイプを軽量化できる。

本発明の態様によれば、コンテナ基材が、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金、チタン及びチタン合金からなる群から選択された少なくとも１種の金属からなることにより、水を含む作動流体によるコンテナの腐食とガスの発生を防止しつつ、コンテナを軽量化できる。

本発明の態様によれば、コンテナ基材と第１の皮膜と第２の皮膜との合計の平均厚さが、０．１０ｍｍ以上０．３０ｍｍ以下であることにより、コンテナが薄肉化されて、コンテナがさらに小型化、軽量化される。

本発明の第１実施形態例に係るヒートパイプの正面断面図である。 本発明の第１実施形態例に係るヒートパイプの側面断面図である。

以下に、本発明の実施形態例に係るヒートパイプについて、図面を用いながら説明する。

図１、２に示すように、本発明の第１実施形態例に係るヒートパイプ１は、コンテナ基材１１を含むコンテナ１０と、コンテナ１０に封入された作動流体１４を有している。コンテナ１０の内部には空洞部１７が設けられており、空洞部１７に作動流体１４が封入されている。

コンテナ基材１１の少なくとも内表面には、第１の皮膜１２が設けられている。また、第１の皮膜１２の表面には、さらに第２の皮膜１３が設けられている。従って、コンテナ基材１１の少なくとも内表面には、第１の皮膜１２と第２の皮膜１３を有する、皮膜の多層構造１５が形成され、多層構造１５では、第１の皮膜１２の表面が第２の皮膜１３によって被覆されている。

第１実施形態例に係るヒートパイプ１では、コンテナ基材１１は管材であり、管材の長手（軸）方向が熱輸送方向となっている。コンテナ基材１１の径方向（すなわち、長手方向に対して直交方向）の形状は、特に限定されず、使用状況に応じて適宜選択可能であり、例えば、略円形、楕円形、扁平形状、矩形、角丸長方形等が挙げられる。図１では、コンテナ基材１１の径方向の形状は、円形状となっている。コンテナ基材１１の長手方向の形状は、特に限定されず、使用状況に応じて適宜選択可能であり、例えば、Ｌ字状、Ｕ字状または段差部を有する形状等の曲げ部を有する形状、直線形状等を挙げることができる。図２では、コンテナ基材１１の長手方向の形状は、直線形状となっている。

コンテナ基材１１の材質は、特に限定されず、使用状況に応じて適宜選択可能であるが、例えば重量化防止の点からは、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金、チタン、チタン合金が好ましく、熱伝導性の点からは、アルミニウム、アルミニウム合金が特に好ましい。

コンテナ基材１１の平均肉厚は、特に限定されないが、例えば、０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下である。

ヒートパイプ１では、優れた熱輸送特性を得る点、環境負荷防止の点及び管理容易性の点から、作動流体１４は水を含んでいる。また、必要に応じて、作動流体１４に、ｐＨ調整剤、不凍液等の添加剤を配合してもよい。

図１、２に示すように、コンテナ基材１１の内表面は、第１の皮膜１２によって、被覆されている。ヒートパイプ１では、コンテナ基材１１の内表面は、第１の皮膜１２と接した態様となっている。第１の皮膜１２は、構成要素として、ニッケル、亜鉛、コバルト及びクロムからなる群から選択された少なくとも１種の金属、及び／またはニッケル、亜鉛、コバルト及びクロムからなる群から選択された少なくとも１種の金属を含む合金を有する被覆層となっている。

コンテナ基材１１の内表面に防食機能を付与するために、めっき処理等にて金属層等の被覆層を形成すると、上記処理に伴い、コンテナ基材１１の内表面に微細な凸凹部等の欠陥が生じることがある。第１の皮膜１２は、コンテナ基材１１の内表面に生じた欠陥を埋めるための被覆である。すなわち、コンテナ基材１１の内表面と防食機能を有する第２の皮膜１３との間に第１の皮膜１２が設けられることで、第２の皮膜１３の厚さを薄くしても、コンテナ基材１１内表面の欠陥に起因した欠陥が第２の皮膜１３に発生することを防止できる。また、第２の皮膜１３の厚さを薄くしても（例えば、クラッド材の防食機能を有する層の厚さよりも薄くしても）、コンテナ基材１１の内表面に防食機能を付与することができる。さらに、第１の皮膜１２により、コンテナ基材１１の内表面と第２の皮膜１３との間の密着性を向上させることができる。

第１の皮膜１２の構成要素である、ニッケル合金としては、例えば、ニッケル−リン合金、ニッケル−ホウ素合金等が挙げられ、亜鉛合金としては、例えば、亜鉛−すず合金、亜鉛−ニッケル等が挙げられ、コバルト合金としては、例えば、コバルト−リン合金、コバルト−ニッケル合金等が挙げられ、クロム合金としては、例えば、クロム−リン合金、クロム−ニッケル合金等が挙げられる。

第１の皮膜１２の態様としては、特に限定されないが、例えば、電解めっき、無電解めっき等のめっき処理にて形成されためっき膜、蒸着により形成された蒸着膜が挙げられる。めっき膜、蒸着膜であることにより、第１の皮膜１２の生産性が向上する。

第１の皮膜１２の平均厚さは、０．１０μｍ以上２．０μｍ以下であれば、特に限定されないが、その下限値は、コンテナ基材１１の内表面に生じた欠陥をより確実に埋める点から０．３０μｍが好ましく、０．５０μｍが特に好ましい。一方で、第１の皮膜１２の平均厚さの上限値は、コンテナ１０に曲げ加工や扁平加工等の塑性変形が施されても第１の皮膜１２にクラック等の欠陥が発生するのを確実に防止し、また、コンテナ１０の重量化を防止する点から、１．５μｍが好ましく、１．０μｍが特に好ましい。

なお、ヒートパイプ１では、コンテナ基材１１の内表面全体が、第１の皮膜１２によって被覆されているが、コンテナ基材１１の外表面の一部または全体が、第１の皮膜１２と同質の材料、すなわち、ニッケル、亜鉛、コバルト及びクロムからなる群から選択された少なくとも１種の金属、及び／またはニッケル、亜鉛、コバルト及びクロムからなる群から選択された少なくとも１種の金属を含む合金を有する被覆層で被覆されていてもよい。

また、第１の皮膜１２は１層でもよく、２層以上の複数層としてもよい。第１の皮膜１２が２層以上の複数層である場合、各層が組成の異なる皮膜でもよい。第１の皮膜１２の２層の態様としては、例えば、亜鉛層とニッケル層が挙げられる。なお、ヒートパイプ１では、第１の皮膜１２は１層の構造となっている。

図１、２に示すように、第１の皮膜１２上には第２の皮膜１３が積層されており、第２の皮膜１３はコンテナ１０の内部空間である空洞部１７に露出している。第２の皮膜１３は、構成要素として、銅、銀、金、白金、パラジウム及びロジウムからなる群から選択された少なくとも１種の金属、及び／または銅、銀、金、白金、パラジウム及びロジウムからなる群から選択された少なくとも１種の金属を含む合金を有する被覆層となっている。ヒートパイプ１では、コンテナ基材１１の内表面と第２の皮膜１３との間に第１の皮膜１２が設けられている。従って、第１の皮膜１２のうち、第２の皮膜１３が設けられた部位は、コンテナ１０の空洞部１７に露出していない態様となっている。

第２の皮膜１３は、コンテナ１０の内面に防食性を付与するための被覆である。従って、第２の皮膜１３が形成されていることにより、コンテナ１０に発熱量の大きい被冷却体が熱的に接続されて、ヒートパイプ１への熱的負荷が大きくなっても、水を含む作動流体１４によるコンテナ１０の腐食を防止して水素ガス等のガスの発生を防止でき、結果、長期にわたって、ヒートパイプ１の熱輸送特性の低下を防止できる。また、コンテナ基材１１の内表面と第２の皮膜１３との間に第１の皮膜１２が設けられることで、第２の皮膜１３の厚さが薄くても、コンテナ基材１１内表面の生じた欠陥に起因した欠陥が第２の皮膜１３に発生することを防止しつつ、コンテナ基材１１の内表面に防食性を付与することができる。

また、コンテナ１０に曲げ加工や扁平加工等の塑性変形が施されても、第２の皮膜１３にクラック等が発生するのを防止できるので、ヒートパイプ１の熱輸送特性を維持でき、コンテナ基材１１の内表面の防食性も維持できる。さらに、第１の皮膜１２と第２の皮膜１３の積層構造によって、コンテナ１０に優れた封止性を付与することができるので、空洞部１７の気密性が向上する。

第２の皮膜１３の構成要素である、銅合金としては、例えば、銅−すず合金、銅−ニッケル合金等が挙げられ、銀合金としては、例えば、銀−すず合金等が挙げられ、金合金としては、例えば、金−コバルト合金、金−ニッケル合金等が挙げられ、白金合金としては、例えば、白金−銀合金等が挙げられ、パラジウム合金としては、例えば、パラジウム−ニッケル合金、パラジウム−コバルト合金等が挙げられ、ロジウム合金としては、例えば、ロジウム−ニッケル合金等が挙げられる。

第２の皮膜１３の態様としては、特に限定されないが、例えば、電解めっき、無電解めっき等のめっき処理にて形成されためっき膜、蒸着により形成された蒸着膜が挙げられる。めっき膜、蒸着膜であることにより、第２の皮膜１３の生産性が向上する。

第２の皮膜１３の平均厚さは１．０μｍ以上３０μｍ以下であれば、特に限定されないが、その下限値は、コンテナ基材１１の内表面に防食性を確実に付与する点から、３．０μｍが好ましく、５．０μｍが特に好ましい。一方で、第２の皮膜１３の平均厚さの上限値は、軽量化の点から２０μｍが好ましく、１５μｍが特に好ましい。なお、第２の皮膜１３の平均厚さが３０μｍ超では、３０μｍの場合と比較して防食性の向上は見られずに、重量が増してしまうので、軽量化されたコンテナ１０を得ることができない。

また、コンテナ基材１１の平均厚さと第１の皮膜１２の平均厚さと第２の皮膜１３の平均厚さの合計は、特に限定されないが、コンテナ１０に機械的強度と防食性を付与しつつコンテナ１０を軽量化する点から、０．１０ｍｍ以上０．３０ｍｍ以下が好ましく、０．１５ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下が特に好ましい。

第２の皮膜１３は第１の皮膜１２の表面全体を被覆していてもよく、第１の皮膜１２の表面の一部領域、例えば、コンテナ基材１１の長手方向の中央部に対応する領域のみ、コンテナ基材１１の長手方向の両端部または一方の端部に対応する領域のみ、コンテナ基材１１の径方向の周面の一部に対応する領域のみを被覆していてもよい。第２の皮膜１３が第１の皮膜１２の表面の一部領域を被覆している場合には、第１の皮膜１２の表面のうち、第２の皮膜１３によって被覆されていない領域は、第１の皮膜１２がコンテナ１０の空洞部１７に露出した態様となっている。なお、ヒートパイプ１では、第１の皮膜１２の表面全体が、第２の皮膜１３によって被覆されている。

また、コンテナ基材１１の内表面だけではなく外表面も、第１の皮膜１２と同質の材料で被覆されている場合には、コンテナ基材１１の外表面に形成された第１の皮膜１２上を、第２の皮膜１３と同質の材料、すなわち、銅、銀、金、白金、パラジウム及びロジウムからなる群から選択された少なくとも１種の金属、及び／または銅、銀、金、白金、パラジウム及びロジウムからなる群から選択された少なくとも１種の金属を含む合金を有する被覆層で、さらに被覆してもよい。

また、第２の皮膜１３は１層でもよく、２層以上の複数層としてもよい。第２の皮膜１２が２層以上の複数層である場合、各層が組成の異なる皮膜でもよい。なお、ヒートパイプ１では、第２の皮膜１３は１層の構造となっている。

また、ヒートパイプ１には、コンテナ１０の内部に、毛細管力を有するウィック構造体（図示せず）が収容されていてもよい。コンテナ１０の内部にウィック構造体が収容されていることにより、ヒートパイプ１の放熱部で気相から液相へ相変化した作動流体１４を円滑にヒートパイプ１の受熱部へ還流させることができる。

ウィック構造体としては、材質、構造等、特に限定されず、一般に使用されるものであれば、いずれも使用可能であり、例えば、金属粉の焼結体、金属メッシュ等の金属素材、多孔質のセラミック等のセラミック素材等を挙げることができる。

コンテナ１０におけるウィック構造体の位置は、特に限定されず、使用状況等により適宜選択可能であり、例えば、コンテナ１０の長手方向全体やコンテナ１０の長手方向のうち、受熱部に対応する部位等を挙げることができる。

次に、本発明の第１実施形態例に係るヒートパイプ１の熱輸送のメカニズムについて、図１、２を用いながら説明する。

まず、コンテナ１０のうち、所定の部位（例えば、端部または中央部）に、発熱体（図示せず）を熱的に接続する。ヒートパイプ１が受熱部にて発熱体から受熱すると、受熱部において液相の作動流体１４が気相へ相変化する。コンテナ１０の内部空間である空洞部１７は、気相の作動流体１４が流通する蒸気流路として機能する。気相の作動流体１４が、蒸気流路を、コンテナ１０の長手方向に受熱部から放熱部へと流れることで、発熱体からの熱が、コンテナ１０の長手方向に受熱部から放熱部へ輸送される。受熱部から放熱部へ輸送された発熱体からの熱は、必要に応じて熱交換手段の設けられた放熱部にて、気相の作動流体１４が液相へ相変化することで潜熱として放出される。放熱部にて放出された潜熱は、放熱部からヒートパイプ１の外部環境へ放出される。放熱部にて気相から液相へ相変化した作動流体１４は、例えば、コンテナ１０の内部に収容されたウィック構造体（図示せず）に取り込まれ、該ウィック構造体の毛細管力によって、放熱部から受熱部へと還流される。

次に、本発明のヒートパイプの製造方法例について説明する。本発明のヒートパイプの製造方法としては、例えば、コンテナ基材１１の少なくとも内表面に、平均厚さが０．１０μｍ以上２．０μｍ以下である第１の皮膜１２を形成する工程と、第１の皮膜１２の表面の少なくとも一部に、平均厚さが１．０μｍ以上３０μｍ以下である第２の皮膜１３を形成して、コンテナ１０を作製する工程と、コンテナ１０の内部に作動流体１４を注入する注入工程と、作動流体１４が注入されたコンテナ１０の内部を脱気する脱気工程と、脱気されたコンテナ１０の端部を封止する封止工程と、を含む。

上記の通り、本発明のヒートパイプの製造方法では、まず、コンテナ基材１１の少なくとも内表面に第１の皮膜１２と第１の皮膜１２の表面に形成された第２の皮膜１３とを備えたコンテナ１０を作製する。コンテナ１０は、例えば、コンテナ基材１１の少なくとも内表面に、まず、第１の皮膜１２を形成し、その後、第１の皮膜１２の表面に第２の皮膜１３を形成し、次に、コンテナ基材１１の周縁部のうち、上記脱気工程の際にコンテナ１０内部の気体を抜くのに必要な部分以外を封止することで、作製することができる。

第１の皮膜１２を形成する方法は、特に限定されないが、例えば、電解めっき、無電解めっき等のめっき処理、蒸着、化成処理等により、第１の皮膜１２を形成することができる。このうち、生産性の点から、めっき処理、蒸着が好ましい。また、必要に応じて、コンテナ基材１１の表面に対して、溶剤脱脂、電界脱脂、酸洗、エッチング処理等の洗浄処理を実施してから、第１の皮膜１２を形成してもよい。

なお、コンテナ１０内部の気体を抜くのに必要な部分以外を封止してから、第１の皮膜１２を形成してもよい。

第２の皮膜１３を形成する方法は、特に限定されないが、例えば、電解めっき、無電解めっき等のめっき処理、蒸着等により、第２の皮膜１３を形成することができる。また、必要に応じて、第１の皮膜１２の表面に対して、溶剤脱脂、電界脱脂、酸洗、エッチング処理等の洗浄処理を実施してから、第２の皮膜１３を形成してもよい。

なお、コンテナ１０内部の気体を抜くのに必要な部分以外を封止してから、第２の皮膜１３を形成してもよい。

コンテナ基材１１の封止方法は、特に限定されず、公知の方法を使用することができ、例えば、ＴＩＧ溶接、抵抗溶接、レーザー溶接、圧接、はんだ付け等を挙げることができる。

次に、上記のようにして作製されたコンテナ１０の内部に、作動流体１４を注入する。作動流体１４を注入する方法は、特に限定されず、公知の方法を使用することができる。

次に、作動流体１４が注入されたコンテナ１０の内部を、コンテナ基材１１の周縁部のうち、封止されていない部位を介して脱気する。この脱気処理により、コンテナ１０の空洞部１７を減圧する。脱気方法は、特に限定されず、公知の方法を使用することができ、例えば、真空引き、加熱脱気等を挙げることができる。

次に、コンテナ基材１１の周縁部のうち、脱気処理のために封止されていなかった部位を封止することで、本発明のヒートパイプ１を製造することができる。脱気処理のために封止されていなかった部位を封止する方法としては、上記と同じく、特に限定されず、公知の方法を使用することができ、例えば、ＴＩＧ溶接、抵抗溶接、レーザー溶接、圧接、はんだ付け等を挙げることができる。

なお、必要に応じて、コンテナ１０の内部に、ウィック構造体を収容してもよい。

次に、本発明のヒートパイプの他の実施形態例について説明する。上記実施形態例では、コンテナ基材１１は管材であったが、これに代えて、対向した２つの板状体を組み合わせた平面型コンテナとしてもよい。

また、上記実施形態例では、コンテナ基材１１の内表面に設けられた被覆の多層構造１５は、第１の皮膜１２と第２の皮膜１３からなっていたが、これに代えて、第１の皮膜１２及び第２の皮膜１３とは異なる成分からなる他の皮膜が、さらに設けられていてもよい。他の皮膜は、例えば、コンテナ基材１１の内表面と第１の皮膜１２との間、第１の皮膜１２と第２の皮膜１３との間に形成される。

次に、本発明の実施例を説明するが、本発明はその趣旨を超えない限り、これらの例に限定されるものではない。

実施例１〜１８、比較例１〜４で使用するヒートパイプとして、径８ｍｍ×長さ２２０ｍｍ×コンテナ基材の肉厚０．３ｍｍの直線形状のヒートパイプを使用した。コンテナ基材としてアルミニウム製を使用した。作動流体として水を封入した。第１の皮膜及び第２の皮膜は、めっき処理により、コンテナ基材の内表面全体に形成した。

実施例１〜１８、比較例１〜４で使用するヒートパイプの第１の皮膜及び第２の皮膜の組成と平均厚さの詳細について、下記表１に示す。なお、第１の皮膜及び第２の皮膜の平均厚さは、ヒートパイプの断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて観察し、観察像上にて計測した。

評価
（１）防食能（耐久性）
ヒートパイプを９０℃のオーブンで１０００時間熱処理した。その後、ヒートパイプの長手を垂直方向に向け、ヒートパイプの下端から８０ｍｍの位置までを５０℃のお湯に浸けた。また、下端から４０ｍｍの位置と上端から１５ｍｍの位置に熱電対を接続し、それらの温度差（ΔＴ）を測定した。測定結果は、以下の３段階で評価した。
○：９０℃のオーブンで１０００時間熱処理した前後のΔＴの差が１．０℃以下
△：９０℃のオーブンで１０００時間熱処理した前後のΔＴの差が１．０℃超２．０℃以下
×：９０℃のオーブンで１０００時間熱処理した前後のΔＴの差が２．０℃超

（２）加工性
ヒートパイプを角度３０°に曲げて、曲げ部における第２の皮膜の外観を目視にて観察し、以下の３段階で評価した。
○：第２の皮膜に割れもしわも認められない。
△：第２の皮膜に割れは認められないが、しわが認められる。
×：少なくとも第２の皮膜に割れが認められる。

防食能、加工性の評価結果を下記表１に示す。

上記表１に示すように、平均厚さが０．１μｍ以上２μｍ以下である第１の皮膜と平均厚さが１μｍ以上３０μｍ以下である第２の皮膜とを備えた実施例１〜１８では、優れた防食能と加工性が得られた。特に、平均厚さが０．１μｍ超２μｍ以下である第１の皮膜と平均厚さが１μｍ超３０μｍ以下である第２の皮膜とを備えた実施例２〜４、６〜１８では、防食能がさらに向上した。また、平均厚さが０．１μｍ超２μｍ未満である第１の皮膜と平均厚さが１μｍ超３０μｍ以下である第２の皮膜とを備えた実施例２〜４、６、７、９〜１８では、防食能と加工性ともに、さらに向上した。

一方で、第２の皮膜の平均厚さが０．５μｍである比較例１、第１の皮膜の平均厚さが０．０５μｍである比較例２では、加工性は得られたが、防食能は得られなかった。また、第１の皮膜の平均厚さが５μｍである比較例３、第１の皮膜の平均厚さが２０μｍである比較例４では、防食能も加工性も得られなかった。

本発明のヒートパイプは、コンテナに曲げ加工等の塑性変形が施されたり、発熱量の大きい被冷却体が熱的に接続されても、水を含む作動流体によるコンテナの腐食と水素ガス等のガス発生を防止でき、さらに軽量化されているので、広汎な分野で利用可能であり、例えば、発熱量の大きい電子部品を冷却する分野で利用価値が高い。

１、２ ヒートパイプ
１０ コンテナ
１１ コンテナ基材
１２ 第１の皮膜
１３ 第２の皮膜
１４ 作動流体

Claims (11)

1. コンテナ基材を含むコンテナと、該コンテナに封入された作動流体とを有するヒートパイプであって、
   前記作動流体が、水を含み、
   前記コンテナ基材の少なくとも内面に、ニッケル、亜鉛、コバルト及びクロムからなる群から選択された少なくとも１種の金属、及び／またはニッケル、亜鉛、コバルト及びクロムからなる群から選択された少なくとも１種の金属を含む合金を有し、平均厚さが０．１０μｍ以上２．０μｍ以下である第１の皮膜と、
   該第１の皮膜の表面の少なくとも一部に形成された、銅、銀、金、白金、パラジウム及びロジウムからなる群から選択された少なくとも１種の金属、及び／または銅、銀、金、白金、パラジウム及びロジウムからなる群から選択された少なくとも１種の金属を含む合金を有し、平均厚さが１．０μｍ以上３０μｍ以下である第２の皮膜と、を備えたヒートパイプ。
2. 前記第１の皮膜が、１層または２層以上である請求項１に記載のヒートパイプ。
3. 前記第２の皮膜が、１層または２層以上である請求項１または２に記載のヒートパイプ。
4. 前記第１の皮膜が、めっき膜または蒸着膜である請求項１乃至３のいずれか１項に記載のヒートパイプ。
5. 前記第２の皮膜が、めっき膜または蒸着膜である請求項１乃至４のいずれか１項に記載のヒートパイプ。
6. 前記コンテナ基材が、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金、チタン及びチタン合金からなる群から選択された少なくとも１種の金属からなる請求項１乃至５のいずれか１項に記載のヒートパイプ。
7. 前記コンテナ基材の平均厚さと前記第１の皮膜の平均厚さと前記第２の皮膜の平均厚さとの合計が、０．１０ｍｍ以上０．３０ｍｍ以下である請求項１乃至６のいずれか１項に記載のヒートパイプ。
8. 前記コンテナに、ウィック構造体が収容されている請求項１乃至７のいずれか１項に記載のヒートパイプ。
9. コンテナ基材を含むコンテナと、該コンテナに封入された水を含む作動流体を有するヒートパイプの製造方法であって、
   前記コンテナ基材の少なくとも内面に、ニッケル、亜鉛、コバルト及びクロムからなる群から選択された少なくとも１種の金属、及び／またはニッケル、亜鉛、コバルト及びクロムからなる群から選択された少なくとも１種の金属を含む合金を有し、平均厚さが０．１０μｍ以上２．０μｍ以下である第１の皮膜を形成する工程と、
   前記第１の皮膜の表面の少なくとも一部に、銅、銀、金、白金、パラジウム及びロジウムからなる群から選択された少なくとも１種の金属、及び／または銅、銀、金、白金、パラジウム及びロジウムからなる群から選択された少なくとも１種の金属を含む合金を有し、平均厚さが１．０μｍ以上３０μｍ以下である第２の皮膜を形成して、前記コンテナを作製する工程と、
   前記コンテナの内部に前記作動流体を注入する注入工程と、
   前記作動流体が注入された前記コンテナの内部を脱気する脱気工程と、
   脱気された前記コンテナの端部を封止する封止工程と、
   を含むヒートパイプの製造方法。
10. 前記第１の皮膜を、めっき処理または蒸着で形成する請求項９に記載のヒートパイプの製造方法。
11. 前記第２の皮膜を、めっき処理または蒸着で形成する請求項９または１０に記載のヒートパイプの製造方法。

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