JPH07190656A

JPH07190656A - ヒートパイプ

Info

Publication number: JPH07190656A
Application number: JP34858993A
Authority: JP
Inventors: Katsuo Sugawara; 克生菅原; Yasushi Toyokura; 康司豊蔵
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1993-12-27
Filing date: 1993-12-27
Publication date: 1995-07-28

Abstract

(57)【要約】【目的】５０〜２５０℃の硫酸露点腐食を主とする湿
潤な腐食性環境下で効率が低下すること無く長期間熱回
収することのできるヒートパイプを提供する。【構成】Ｃｒを含むＮｉ基合金からなるパイプ本体内
面に酸化物不働態膜が形成されている酸化物不働態膜被
覆パイプの内部に作動液として水が充填されているヒー
トパイプであって、前記酸化物不働態膜を酸素を１０原
子％以上含むものとするとき、その厚さをｔとし、さら
に酸化物不働態膜における最大酸素原子％を示す箇所で
の全金属成分（原子％）に対するＣｒ（原子％）の割合
をＲ（％）とすると、ｔ：２０〜２０００（オングストローム）４０％≦Ｒ≦１００％の範囲内にあり、さらに好ましくは、ｌｏｇｔ＜０．０
７６７Ｒ−１．３０の式を満足する範囲内にあるヒート
パイプ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、５０〜２５０℃の硫
酸露点腐食を主とする湿潤な腐食性環境下での熱回収、
例えば、重油焚、石炭焚ボイラーの燃焼ガスやごみ焼却
炉の排気ガスに含まれる廃熱の回収を長期に亘って行う
ことのできる耐久性に優れたヒートパイプに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ボイラーの廃熱回収にはヒート
パイプが用いられることは知られている。この場合、排
ガス温度は５０〜２５０℃程度であるからヒートパイプ
の作動液としては脱気した水が使用されている。水は、
通常Ｈ₂Ｏ分子として存在するが、極一部はＨ⁺とＯＨ
^-に解離しており、このＨ⁺イオンは、Ｈ⁺／Ｈ₂酸化
還元電位より卑なＮｉやＦｅと接すると還元されてＨ₂
ガスを発生する。Ｈ₂ガスが発生した分、ヒートパイプ
内部での水蒸気分圧が低下し、ヒートパイプ性能の低下
をもたらす。そのために、Ｈ⁺／Ｈ₂酸化還元電位より
貴なＣｕ系材料がパイプ本体の材料として使用されてい
た。

【０００３】しかしＣｕ系材料ヒートパイプは、排ガス
雰囲気では腐食されやすく、そのためＣｕ系材料のヒー
トパイプ外面にニッケル鍍金やフェノール樹脂のコーテ
ィングを施していた。しかし、小型ボイラーのように軽
油を焚いて発生する燃焼ガスに含まれるＣＯ、ＳＯ_x、
ＮＯ_x、ＨＣｌなどの腐食性ガスや未燃焼の炭素が比較
的少ない場合は耐えることができるが、重油、石炭、ア
スファルト、古タイヤなどを燃料としている大型ボイラ
ーでは、発生する燃焼ガスに含まれるＣＯ、ＳＯ_x、Ｎ
Ｏ_x、ＨＣｌなどの腐食性ガスや未燃焼の炭素が多く含
まれており、しばしば濃硫酸が結露することを特徴とす
る「硫酸露点腐食」が発生し、そのため腐食性が一段と
高まり、これに耐えるヒートパイプが無かった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記重油、石炭、アス
ファルト、古タイヤなどを燃料として発生する腐食性の
高い燃焼ガスに対する耐蝕性は耐蝕金属といわれるステ
ンレス鋼でも十分でなく、より高耐蝕性のＣｒ含有Ｎｉ
基合金であれば十分な耐蝕性を発揮する。しかしＣｒ含
有Ｎｉ基合金製ヒートパイプは、パイプ本体に充填され
ている水がＮｉと徐々に反応して水素ガスが僅かではあ
るが発生し、そために長時間使用するとヒートパイプの
熱交換効率が著しく低下してしまうなどの課題があっ
た。

【０００５】

【課題を解決する手段】本発明者等は、かかるＣｒ含有
Ｎｉ基合金製ヒートパイプよりも優れたヒートパイプを
得るべく鋭意研究を行った結果、（１）Ｃｒ含有Ｎｉ基
合金製ヒートパイプのパイプ本体内面に酸化物不働態膜
を形成すると、パイプ本体に充填されている水がＮｉと
反応して水素ガスが発生するのを防止し、長時間使用し
てもヒートパイプの熱交換効率の低下が見られない、
（２）前記Ｃｒ含有Ｎｉ基合金製ヒートパイプのパイプ
本体は、Ｃｒ：１５〜３５重量％、Ｍｏ：４〜２４重量
％であって、かつ４４重量％≧Ｃｒ＋Ｍｏ≧３０重量％
なる条件を満たすように含有し、残部がＮｉおよび不可
避不純物からなる組成のＮｉ基合金からなるのが好まし
い、（３）前記Ｃｒ含有Ｎｉ基合金製ヒートパイプのパ
イプ本体は、Ｃｒ：１５〜３５重量％、Ｍｏ：４〜２４
重量％であって、かつ４４重量％≧Ｃｒ＋Ｍｏ≧３０重
量％なる条件を満たすように含有し、さらにＦｅ：０．
１〜２０重量％を含有し、残部がＮｉおよび不可避不純
物からなる組成のＮｉ基合金で作ることもできる、
（４）前記Ｃｒ含有Ｎｉ基合金製ヒートパイプのパイプ
本体は、Ｃｒ：１５〜３５重量％、Ｍｏ：４〜２４重量
％であって、かつ４４重量％≧Ｃｒ＋Ｍｏ≧３０重量％
なる条件を満たすように含有し、さらにＴａ：０．１〜
４重量％、Ｎｂ：０．１〜４重量％、Ｗ：０．１〜４重
量％、Ｃｕ：０．１〜４重量％、であって、かつＴａ＋
Ｎｂ＋Ｗ＋Ｃｕ≦５重量％を満たすように含有し、残部
がＮｉおよび不可避不純物からなる組成のＮｉ基合金か
らなるのが好ましい、（５）前記Ｃｒ含有Ｎｉ基合金製
ヒートパイプのパイプ本体は、Ｃｒ：１５〜３５重量
％、Ｍｏ：４〜２４重量％であって、かつ４４重量％≧
Ｃｒ＋Ｍｏ≧３０重量％なる条件を満たすように含有
し、さらにＦｅ：０．１〜２０重量％を含有し、さらに
Ｔａ：０．１〜４重量％、Ｎｂ：０．１〜４重量％、
Ｗ：０．１〜４重量％、Ｃｕ：０．１〜４重量％、であ
って、かつＴａ＋Ｎｂ＋Ｗ＋Ｃｕ≦５重量％を満たすよ
うに含有し、残部がＮｉおよび不可避不純物からなる組
成のＮｉ基合金からなるのが好ましい、（６）パイプ本
体内面に形成される酸化物不働態膜を酸素を１０原子％
以上含むものとするとき、その厚さｔは２０〜２０００
（オングストローム）の範囲内にあり、さらに酸化物不
働態膜における最大酸素原子％を示す箇所での全金属成
分（原子％）に対するＣｒ（原子％）の割合をＲとする
と、Ｒ：４０％〜１００％の範囲内にあることが好まし
い、（７）パイプ本体内面に形成される酸化物不働態膜
を酸素を１０原子％以上含むものとするとき、その厚さ
ｔは２０〜２０００（オングストローム）の範囲内にあ
り、Ｒが４０％〜１００％の範囲内にあり、かつｌｏｇ
ｔ＜０．０７６７Ｒ−１．３０の式を満足する範囲内に
あることが一層好ましい、（８）パイプ本体内面に形成
される酸化物不働態膜を酸素を１０原子％以上含むもの
とするとき、その厚さｔは２０〜２０００（オングスト
ローム）の範囲内にあり、さらに酸化物不働態膜におけ
る最大酸素原子％を示す箇所での全金属成分（原子％）
に対するＣｒ（原子％）の割合をＲとすると、Ｒが６５
％〜１００％の範囲内にあることがより一層好ましい、
（９）前記パイプ本体内面に形成される酸化物不働態膜
は、いずれも最大酸素濃度が４０〜７０原子％あること
が好ましい、などの知見を得たのである。

【０００６】この発明は、かかる知見に基づいてなされ
たものであって、以下、この発明のヒートパイプのパイ
プ本体内面の酸化物不働態膜の構成を図１に基ずいてさ
らに詳細に説明する。図１は、Ｃｒを含むＮｉ基合金か
らなるパイプ本体内面に最大酸素濃度が４０〜７０原子
％の酸化物不働態膜が形成されている酸化物不働態膜被
覆パイプの内部に作動液として水が充填されているヒー
トパイプにおいて、前記酸化物不働態膜を酸素を１０原
子％以上含むものとするとき、その厚さをｔとし、さら
に酸化物不働態膜に含まれる全金属成分（原子％）に対
するＣｒ（原子％）の割合をＲ（％）とすると、ｔおよ
びＲの好ましい範囲をグラフに図示したものであり、ｔ
を縦軸に、Ｒを横軸にとってあり、縦軸は対数目盛りで
ある。

【０００７】この発明のヒートパイプのパイプ本体内面
に形成される酸化物不働態膜のｔおよびＲの好ましい範
囲は、図１のグラフにおいて、ＡＢＣＤを結んだ線で囲
まれた範囲内にあることが必要であり、ＢＣＤＥＦを結
んだ線で囲まれた範囲内にあることが一層好ましく、さ
らにＣＤＨＧを結んだ線で囲まれた範囲内にあることが
なお一層好ましい。図１のグラフにおいて、ＥＦを結ん
だ線は、ｌｏｇｔ＝０．０７６７Ｒ−１．３０で表され
る。

【０００８】図１のグラフにおいて、ＡＢＣＤを結んだ
線で囲まれた範囲は、ｔ：２０〜２０００（オングストローム）４０％≦Ｒ≦１００％で規定され、ＢＣＤＥＦを結んだ線で囲まれた範囲は、ｔ：２０〜２０００（オングストローム）４０％≦Ｒ≦１００％ｌｏｇｔ＜０．０７６７Ｒ−１．３０で規定され、さら
に、ＣＤＨＧを結んだ線で囲まれた範囲は、ｔ：２０〜２０００（オングストローム）６５％≦Ｒ≦１００％と規定される。

【０００９】前記条件を満たす酸化物不働態膜は、
（イ）硫酸を主体とする電解液中でパイプ本体を陽極酸
化する方法、（ロ）酸化性酸（例えば２０％以上の硝
酸）中にパイプ本体を浸漬する方法、（ハ）４００〜７
００℃の酸素を含む雰囲気（酸素分圧：１０^-1〜１０^-4
ｔｏｒｒ）中でパイプ本体を熱酸化する方法、（ニ）４
００〜７００℃の水蒸気を含む雰囲気（Ｈ₂Ｏ：１０，
０００ｐｐｍ以下）中でパイプ本体を熱酸化する方法、
（ホ）４００〜７００℃の大気雰囲気中での加熱空冷す
る方法、などの方法により形成することができる。さら
に、健全緻密な酸化物不働態膜の形成を容易にするため
に、酸化物不働態膜の形成に先立って、パイプ本体を還
元雰囲気中に置き、パイプ本体表面を還元し、表面を清
浄化すると良い。これらの方法により形成された酸化物
不働態膜のＲ（％）は、ヒートパイプのパイプ本体に使
用されるＣｒを含むＮｉ基合金の組成によって変化す
る。

【００１０】次に、この発明のヒートパイプのパイプ本
体を構成するＣｒを含むＮｉ基合金の組成についての各
元素の限定理由について詳述する。

【００１１】ＣｒおよびＭｏＣｒは表面に緻密な酸化物不働態被膜の形成および排ガ
スに対する耐蝕性をＭｏとの相互作用で向上させるに必
要な元素であるが、その含有量が１５％未満ならばヒー
トパイプの性能劣化を防ぐに十分な酸化物不動態被膜が
得られず、排ガス中におけるる耐蝕性も十分得られな
い。しかし、３５％を越えて含有してもヒートパイプの
性能劣化の防止効果は向上せず、Ｃｒ量を多くする程、
Ｍｏなどの有用元素の添加量限界を大幅に狭めてしまう
ところからＣｒ：１５〜３５％に定めた。

【００１２】Ｍｏは、Ｃｒとともに耐蝕性向上に必要な
元素であり、さらに酸化物不動態被膜の形成を容易に
し、Ｃｒとの相互作用で排ガスに対する耐蝕性を向上さ
せるが、その含有量は５％未満では排ガスに対する十分
な耐蝕性が得られず、一方、２４％を越えて含有すると
加工性が著しく低下するので好ましくない。よって、Ｍ
ｏ含有量は５〜２４％に定めた。排ガスに対する耐蝕性
はＣｒとＭｏとの相互作用で向上させるので、この発明
のヒートパイプに含まれるＣｒおよびＭｏの含有量は、
ＣｒおよびＭｏの合計が３０％未満では所望の効果が得
られず、一方、４４％を越えると有害なＴＣＰ相の析出
の許容範囲を越え、加工性が著しく低下し、パイプ形成
が困難となるところから３０％≦Ｃｒ＋Ｍｏ≦４４％と
定めた。

【００１３】ＦｅＦｅはＮｉの代りとして低コストかつ加工性向上を目的
として添加されるが、この場合、０．１％未満では加工
性向上の効果がなく、２０％を越えると排ガスに対する
耐蝕性の低下と共に酸化物不動態被膜の安定性を損ねる
ところから、その含有量を０．１〜２０％に定めた。

【００１４】Ｔａ、Ｎｂ、Ｗ、ＣｕＴａおよびＮｂは不働態化および酸化物不動態被膜の安
定化を促進する作用があり、ＷはＭｏと類似の作用を有
し、Ｃｕは素地のＦＣＣ相を安定化させて有害相の析出
を妨げる作用があるが、これらの元素は必要に応じて、
Ｔａ：０．１〜４．０％、Ｎｂ：０．１〜４．０％、
Ｗ：０．１〜４．０％、Ｃｕ：０．１〜４．０％の範囲
内で添加し、その際、Ｔａ＋Ｎｂ＋Ｗ＋Ｃｕ≦５％とな
るように添加することが耐蝕性および加工性を低下させ
ないために必要である。

【００１５】

【実施例】表１〜表２に示される成分組成を有し、内
径：２８．５８ｍｍ、厚さ：１．６５ｍｍ、長さ：３０
００ｍｍの寸法を有するパイプ１〜３０を用意し、これ
らパイプ１〜３０の一方の端部を同じ材種で閉じ、もう
一方の端部を細口の作動液注入用パイプを形成させる形
状に加工した。

【００１６】

【表１】

【００１７】

【表２】

【００１８】これらパイプに、室温の６５％硝酸を注入
し１０分間放置する処理（以下、硝酸処理という）、室
温の１５％硫酸中でＰｔ電極を対極とし５００ｍＶ．ｖ
ｓ．ＳＣＥで１０分間陽極酸化する処理（以下、陽極酸
化処理という）、大気中で４００℃〜７００℃に加熱し
１０分間保持したのち空冷する処理（以下、大気酸化処
理という）、酸素分圧：１０^-3ｔｏｒｒの低酸素分圧下
において５００℃で１時間加熱し炉冷する処理（以下、
低酸素酸化処理という）、５２０℃に加熱した５００ｐ
ｐｍのＨ₂Ｏを含む大気中に１０分間保持した後炉冷す
る処理（以下、水蒸気酸化処理という）を施すことによ
り、厚さｔが２０〜２０００（オングストローム）で全
金属成分（原子％）に対するＣｒ（原子％）の割合Ｒが
４０〜１００（％）の範囲内にあり、かつ含まれる最大
酸素濃度が４０〜７０原子％の範囲内にある酸化物不働
態膜をパイプ内面に形成した。前記酸化物不働態膜の厚
さｔ、全金属成分（原子％）に対するＣｒ（原子％）の
割合Ｒおよび最大酸素濃度は、オージェ分析により測定
し、これらの測定値を表３〜表５に示した。

【００１９】前記処理により酸化物不働態膜を形成し前
記測定を行ったパイプを純水で洗浄し、乾燥した後、１
５０℃でベーキングし、パイプ内部を１０^-5ｔｏｒｒま
で真空にし、ついで脱気した純水をパイプの内容積の２
０％まで注入し、前記細口を圧着し溶接することにより
本発明ヒートパイプ１〜３０を作製した。

【００２０】比較のために、酸化物不働態膜が無いかま
たは図１のＡＢＣＤの範囲外の酸化物不働態膜を有する
比較ヒートパイプ１〜５を作製した。さらに、比較のた
めに、内径：２８．６ｍｍ、厚さ：１．７ｍｍ、長さ：
３０００ｍｍの寸法を有する純銅パイプを用意し、この
パイプの一方の端部を同じ材種で閉じ、もう一方の端部
を細口の作動液注入用パイプを形成させる形状に加工
し、外面にＮｉメッキを施して従来ヒートパイプを作製
した。

【００２１】

【表３】

【００２２】

【表４】

【００２３】

【表５】

【００２４】前記本発明ヒートパイプ１〜３０、比較ヒ
ートパイプ１〜５および従来ヒートパイプを、それぞれ
図２に示されるようにヒートパイプ１の軸方向が水平に
対して６°傾斜するように、ヒートパイプ全長の１／２
を恒温槽１内に挿入し、硫酸露点腐食の模擬環境として
恒温槽１内に充填されている８０℃に加熱されている活
性炭を含んだ硫酸溶液（８０％硫酸３．３ｃｃに対して
活性炭１ｇ）２に浸漬し、ヒートパイプの残りの全長の
１／２を恒温槽１外の大気中に出して室温に保持し、大
気中に出ているヒートパイプ１の先端（以下、凝縮先端
部３という）から１０ｃｍの所に熱電対温度計４を取り
付け、３時間保持した後、この箇所の温度Ｔ₀を測定し
た。

【００２５】その後、ヒートパイプの効率を評価するた
めに、前記条件に１０００時間保持し、１０００時間保
持後の温度Ｔを測定し、３時間保持した後の凝縮先端部
３の温度と１０００時間保持後の凝縮先端部３の温度の
差ΔＴ（Ｔ₀−Ｔ）を測定するヒートパイプ劣化試験を
行ない、得られたΔＴ（℃）の測定結果を表３〜表４に
示した。ヒートパイプ内部に水素ガスが発生すると、水
素ガスは水蒸気に比べて軽いためまた作動液の蒸発凝縮
の繰り返しによる分離精製の影響を受けて、凝縮先端部
３に溜まりやすく、熱交換率低下の反映としてΔＴ
（℃）の値が大きくなる。

【００２６】前記ヒートパイプ劣化試験を行ったのち、
恒温槽１からヒートパイプを取り出し、活性炭を含んだ
硫酸溶液２に対するヒートパイプの腐食速度（ｍｍ／ｙ
ｅａｒ）を測定し、その結果も表３〜表５に示した。

【００２７】

【発明の効果】表１〜表５に示される結果から、この発
明のＣｒを含むＮｉ基合金で構成した本発明ヒートパイ
プ１〜３０は、硫酸露点腐食の模擬環境である８０℃に
加熱されている活性炭を含んだ硫酸溶液に対して耐蝕性
があり、さらにヒートパイプ内部の水素ガス発生による
熱交換率低下に伴う温度低下が少ないことがわかる。し
かし、純銅パイプからなる従来ヒートパイプは１０００
時間以内に腐食して熱回収不能となり、一方、比較ヒー
トパイプ１〜５は、８０℃に加熱されている活性炭を含
んだ硫酸溶液に対して耐蝕性があるが、長期間の使用に
対し熱交換率は大幅に低下することが分かる。

【００２８】上述のように、この発明のヒートパイプは
硫酸露点腐食が発生する排ガスから長期に渡って高率よ
く熱回収を行うことができ、エネルギーの有効利用にお
おいに貢献し得るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｃｒを含むＮｉ基合金からなるパイプ本体内面
に形成される酸化物不働態膜を酸素を１０原子％以上含
むものとするとき、その厚さｔ（オングストローム）
と、酸化物不働態膜における最大酸素原子％を示す箇所
での全金属成分（原子％）に対するＣｒ（原子％）の割
合Ｒ（％）との好ましい関係を示すグラフである。

【図２】ヒートパイプ劣化試験方法を説明するための説
明図である。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成６年７月１３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００５】

【課題を解決する手段】本発明者等は、かかるＣｒ含有
Ｎｉ基合金製ヒートパイプよりも優れたヒートパイプを
得るべく鋭意研究を行った結果、（１）Ｃｒ含有Ｎｉ基
合金製ヒートパイプのパイプ本体内面に酸化物不働態膜
を形成すると、パイプ本体に充填されている水がＮｉと
反応して水素ガスが発生するのを防止し、長時間使用し
てもヒートパイプの熱交換効率の低下が見られない、
（２）前記Ｃｒ含有Ｎｉ基合金製ヒートパイプのパイプ
本体は、Ｃｒ：１５〜３５重量％、Ｍｏ：４〜２４重量
％であって、かつ４４重量％≧Ｃｒ＋Ｍｏ≧３０重量％
なる条件を満たすように含有し、残部がＮｉおよび不可
避不純物からなる組成のＮｉ基合金からなるのが好まし
い、（３）前記Ｃｒ含有Ｎｉ基合金製ヒートパイプのパ
イプ本体は、Ｃｒ：１５〜３５重量％、Ｍｏ：４〜２４
重量％であって、かつ４４重量％≧Ｃｒ＋Ｍｏ≧３０重
量％なる条件を満たすように含有し、さらにＦｅ：０．
１〜２０重量％を含有し、残部がＮｉおよび不可避不純
物からなる組成のＮｉ基合金で作ることもできる、
（４）前記Ｃｒ含有Ｎｉ基合金製ヒートパイプのパイプ
本体は、Ｃｒ：１５〜３５重量％、Ｍｏ：４〜２４重量
％であって、かつ４４重量％≧Ｃｒ＋Ｍｏ≧３０重量％
なる条件を満たすように含有し、さらにＴａ：０．１〜
４重量％、Ｎｂ：０．１〜４重量％、Ｗ：０．１〜４重
量％、Ｃｕ：０．１〜４重量％、であって、かつＴａ＋
Ｎｂ＋Ｗ＋Ｃｕ≦５重量％を満たすように含有し、残部
がＮｉおよび不可避不純物からなる組成のＮｉ基合金か
らなるのが好ましい、（５）前記Ｃｒ含有Ｎｉ基合金製
ヒートパイプのパイプ本体は、Ｃｒ：１５〜３５重量
％、Ｍｏ：４〜２４重量％であって、かつ４４重量％≧
Ｃｒ＋Ｍｏ≧３０重量％なる条件を満たすように含有
し、さらにＦｅ：０．１〜２０重量％を含有し、さらに
Ｔａ：０．１〜４重量％、Ｎｂ：０．１〜４重量％、
Ｗ：０．１〜４重量％、Ｃｕ：０．１〜４重量％、であ
って、かつＴａ＋Ｎｂ＋Ｗ＋Ｃｕ≦５重量％を満たすよ
うに含有し、残部がＮｉおよび不可避不純物からなる組
成のＮｉ基合金からなるのが好ましい、（６）パイプ本
体内面に形成される酸化物不働態膜の厚さｔは２０〜２
０００（オングストローム）の範囲内にあり、さらに酸
化物不働態膜における最大酸素原子％を示す箇所での全
金属成分（原子％）に対するＣｒ（原子％）の割合をＲ
とすると、Ｒ：４０％〜１００％の範囲内にあることが
好ましい、（７）パイプ本体内面に形成される酸化物不
働態膜の厚さｔは２０〜２０００（オングストローム）
の範囲内にあり、Ｒが４０％〜１００％の範囲内にあ
り、かつｌｏｇｔ＜０．０７６７Ｒ−１．３０の式を満
足する範囲内にあることが一層好ましい、（８）パイプ
本体内面に形成される酸化物不働態膜の厚さｔは２０〜
２０００（オングストローム）の範囲内にあり、さらに
酸化物不働態膜における最大酸素原子％を示す箇所での
全金属成分（原子％）に対するＣｒ（原子％）の割合を
Ｒとすると、Ｒが６５％〜１００％の範囲内にあること
がより一層好ましい、（９）前記パイプ本体内面に形成
される酸化物不働態膜は、いずれも最大酸素濃度が４０
〜７０原子％あることが好ましい、などの知見を得たの
である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｃｒを含むＮｉ基合金からなるパイプ本
体内面に酸化物不働態膜が形成されている酸化物不働態
膜被覆パイプの内部に作動液として水が充填されている
ヒートパイプであって、前記酸化物不働態膜を酸素を１
０原子％以上含むものとするとき、その厚さをｔとし、
さらに酸化物不働態膜における最大酸素原子％を示す箇
所での全金属成分（原子％）に対するＣｒ（原子％）の
割合をＲ（％）とすると、ｔ：２０〜２０００（オングストローム）４０％≦Ｒ≦１００％の範囲内にあることを特徴とするヒートパイプ。
【請求項２】Ｃｒを含むＮｉ基合金からなるパイプ本
体内面に酸化物不働態膜が形成されている酸化物不働態
膜被覆パイプの内部に作動液として水が充填されている
ヒートパイプであって、前記酸化物不働態膜を酸素を１
０原子％以上含むものとするとき、その厚さをｔとし、
さらに酸化物不働態膜における最大酸素原子％を示す箇
所での全金属成分（原子％）に対するＣｒ（原子％）の
割合をＲ（％）とすると、ｔ：２０〜２０００（オングストローム）４０％≦Ｒ≦１００％の範囲内にあり、かつｌｏｇｔ＜０．０７６７Ｒ−１．
３０の式を満足する範囲内にあることを特徴とするヒー
トパイプ。
【請求項３】Ｃｒを含むＮｉ基合金からなるパイプ本
体内面に酸化物不働態膜が形成されている酸化物不働態
膜被覆パイプの内部に作動液として水が充填されている
ヒートパイプであって、前記酸化物不働態膜を酸素を１
０原子％以上含むものとするとき、その厚さをｔとし、
さらに酸化物不働態膜における最大酸素原子％を示す箇
所での全金属成分（原子％）に対するＣｒ（原子％）の
割合をＲ（％）とすると、ｔ：２０〜２０００（オングストローム）６５％≦Ｒ≦１００％の範囲内にあることを特徴とするヒートパイプ。
【請求項４】パイプ本体内面に酸化物不働態膜が形成
されている酸化物不働態膜被覆パイプの内部に作動液と
して水が充填されているヒートパイプであって、前記パ
イプ本体は、Ｃｒ：１５〜３５重量％、Ｍｏ：４〜２４重量％、であって、かつ４４重量％≧Ｃ
ｒ＋Ｍｏ≧３０重量％なる条件を満たすように含有し、
残部がＮｉおよび不可避不純物からなる組成のＮｉ基合
金からなり、前記酸化物不働態膜を酸素を１０原子％以上含むものと
するとき、その厚さをｔとし、さらに酸化物不働態膜に
おける最大酸素原子％を示す箇所でのＮｉ、Ｃｒおよび
Ｍｏの量をそれぞれ原子％で［Ｎｉ］、［Ｃｒ］および
［Ｍｏ］とし、Ｒ₁を、Ｒ₁（％）＝［Ｃｒ］／（［Ｎｉ］＋［Ｃｒ］＋［Ｍｏ］）×１００と定義すると、前記酸化物不働態膜は、ｔ：２０〜２０００（オングストローム）４０％≦Ｒ₁≦１００％の範囲内にあることを特徴とするヒートパイプ。
【請求項５】パイプ本体内面に酸化物不働態膜が形成
されている酸化物不働態膜被覆パイプの内部に作動液と
して水が充填されているヒートパイプであって、前記パ
イプ本体は、Ｃｒ：１５〜３５重量％、Ｍｏ：４〜２４重量％、であって、かつ４４重量％≧Ｃ
ｒ＋Ｍｏ≧３０重量％なる条件を満たすように含有し、
残部がＮｉおよび不可避不純物からなる組成のＮｉ基合
金からなり、前記酸化物不働態膜を酸素を１０原子％以上含むものと
するとき、その厚さをｔとし、さらに酸化物不働態膜に
おける最大酸素原子％を示す箇所でのＮｉ、Ｃｒおよび
Ｍｏの量をそれぞれ原子％で［Ｎｉ］、［Ｃｒ］および
［Ｍｏ］とし、Ｒ₁を、Ｒ₁（％）＝［Ｃｒ］／（［Ｎｉ］＋［Ｃｒ］＋［Ｍｏ］）×１００と定義すると、前記酸化物不働態膜は、ｔ：２０〜２０００（オングストローム）４０％≦Ｒ₁≦１００％の範囲内にあり、かつｌｏｇｔ＜０．０７６７Ｒ₁−
１．３０の式を満足する範囲内にあることことを特徴と
するヒートパイプ。
【請求項６】パイプ本体内面に酸化物不働態膜が形成
されている酸化物不働態膜被覆パイプの内部に作動液と
して水が充填されているヒートパイプであって、前記パ
イプ本体は、Ｃｒ：１５〜３５重量％、Ｍｏ：４〜２４重量％、であって、かつ４４重量％≧Ｃ
ｒ＋Ｍｏ≧３０重量％なる条件を満たすように含有し、
残部がＮｉおよび不可避不純物からなる組成のＮｉ基合
金からなり、前記酸化物不働態膜を酸素を１０原子％以上含むものと
するとき、その厚さをｔとし、さらに酸化物不働態膜に
おける最大酸素原子％を示す箇所でのＮｉ、Ｃｒおよび
Ｍｏの量をそれぞれ原子％で［Ｎｉ］、［Ｃｒ］および
［Ｍｏ］とし、Ｒ₁を、Ｒ₁（％）＝［Ｃｒ］／（［Ｎｉ］＋［Ｃｒ］＋［Ｍｏ］）×１００と定義すると、前記酸化物不働態膜は、ｔ：２０〜２０００（オングストローム）６５％≦Ｒ₁≦１００％の範囲内にあることを特徴とするヒートパイプ。
【請求項７】パイプ本体内面に酸化物不働態膜が形成
されている酸化物不働態膜被覆パイプの内部に作動液と
して水が充填されているヒートパイプであって、前記パ
イプ本体は、Ｃｒ：１５〜３５重量％、Ｍｏ：４〜２４重量％、であって、かつ４４重量％≧Ｃ
ｒ＋Ｍｏ≧３０重量％なる条件を満たすように含有し、
さらに、Ｆｅ：０．１〜２０重量％、を含有し、残部がＮｉおよ
び不可避不純物からなる組成のＮｉ基合金からなり、前記酸化物不働態膜を酸素を１０原子％以上含むものと
するとき、その厚さをｔとし、さらに酸化物不働態膜に
おける最大酸素原子％を示す箇所でのＮｉ、Ｃｒ、Ｍｏ
およびＦｅの量をそれぞれ原子％で［Ｎｉ］、［Ｃ
ｒ］、［Ｍｏ］および［Ｆｅ］とし、Ｒ₂を、Ｒ₂（％）＝［Ｃｒ］／（［Ｎｉ］＋［Ｃｒ］＋［Ｍ
ｏ］＋［Ｆｅ］）×１００と定義すると、前記酸化物不働態膜は、ｔ：２０〜２０００（オングストローム）４０％≦Ｒ₂≦１００％の範囲内にあることを特徴とするヒートパイプ。
【請求項８】パイプ本体内面に酸化物不働態膜が形成
されている酸化物不働態膜被覆パイプの内部に作動液と
して水が充填されているヒートパイプであって、前記パ
イプ本体は、Ｃｒ：１５〜３５重量％、Ｍｏ：４〜２４重量％、であって、かつ４４重量％≧Ｃ
ｒ＋Ｍｏ≧３０重量％なる条件を満たすように含有し、
さらに、Ｆｅ：０．１〜２０重量％、を含有し、残部がＮｉおよ
び不可避不純物からなる組成のＮｉ基合金からなり、前記酸化物不働態膜を酸素を１０原子％以上含むものと
するとき、その厚さをｔとし、さらに酸化物不働態膜に
おける最大酸素原子％を示す箇所でのＮｉ、Ｃｒ、Ｍｏ
およびＦｅの量をそれぞれ原子％で［Ｎｉ］、［Ｃ
ｒ］、［Ｍｏ］および［Ｆｅ］とし、Ｒ₂を、Ｒ₂（％）＝［Ｃｒ］／（［Ｎｉ］＋［Ｃｒ］＋［Ｍ
ｏ］＋［Ｆｅ］）×１００と定義すると、前記酸化物不働態膜は、ｔ：２０〜２０００（オングストローム）４０％≦Ｒ₂≦１００％の範囲内にあり、かつｌｏｇｔ＜０．０７６７Ｒ₂−
１．３０の式を満足する範囲内にあることを特徴とする
ヒートパイプ。
【請求項９】パイプ本体内面に酸化物不働態膜が形成
されている酸化物不働態膜被覆パイプの内部に作動液と
して水が充填されているヒートパイプであって、前記パ
イプ本体は、Ｃｒ：１５〜３５重量％、Ｍｏ：４〜２４重量％、であって、かつ４４重量％≧Ｃ
ｒ＋Ｍｏ≧３０重量％なる条件を満たすように含有し、
さらに、Ｆｅ：０．１〜２０重量％、を含有し、残部がＮｉおよ
び不可避不純物からなる組成のＮｉ基合金からなり、前記酸化物不働態膜を酸素を１０原子％以上含むものと
するとき、その厚さをｔとし、さらに酸化物不働態膜に
おける最大酸素原子％を示す箇所でのＮｉ、Ｃｒ、Ｍｏ
およびＦｅの量をそれぞれ原子％で［Ｎｉ］、［Ｃｒ］
および［Ｍｏ］とし、Ｒ₂を、Ｒ₂（％）＝［Ｃｒ］／（［Ｎｉ］＋［Ｃｒ］＋［Ｍ
ｏ］＋［Ｆｅ］）×１００と定義すると、前記酸化物不働態膜は、ｔ：２０〜２０００（オングストローム）６５％≦Ｒ₂≦１００％の範囲内にあることことを特徴とするヒートパイプ。
【請求項10】パイプ本体内面に酸化物不働態膜が形成
されている酸化物不働態膜被覆パイプの内部に作動液と
して水が充填されているヒートパイプであって、前記パ
イプ本体は、Ｃｒ：１５〜３５重量％、Ｍｏ：４〜２４重量％、であって、かつ４４重量％≧Ｃ
ｒ＋Ｍｏ≧３０重量％なる条件を満たすように含有し、
さらに、Ｔａ：０．１〜４重量％、Ｎｂ：０．１〜４重量％、Ｗ：０．１〜４重量％、Ｃｕ：０．１〜４重量％、であって、かつＴａ＋Ｎｂ＋
Ｗ＋Ｃｕ≦５重量％を満たすように含有し、残部がＮｉ
および不可避不純物からなる組成のＮｉ基合金からな
り、前記酸化物不働態膜を酸素を１０原子％以上含むものと
するとき、その厚さをｔとし、さらに酸化物不働態膜に
おける最大酸素原子％を示す箇所でのＮｉ、Ｃｒ、Ｍ
ｏ、Ｔａ、Ｎｂ、ＷおよびＣｕの量をそれぞれ原子％で
［Ｎｉ］、［Ｃｒ］、［Ｍｏ］、［Ｔａ］、［Ｎｂ］、
［Ｗ］、［Ｃｕ］とし、Ｒ₃を、Ｒ₃（％）＝［Ｃｒ］／（［Ｎｉ］＋［Ｃｒ］＋［Ｍ
ｏ］＋［Ｔａ］＋［Ｎｂ］＋［Ｗ］＋［Ｃｕ］）×１０
０と定義すると、前記酸化物不働態膜は、ｔ：２０〜２０００（オングストローム）４０％≦Ｒ₃≦１００％の範囲内にあることを特徴とするヒートパイプ。
【請求項11】パイプ本体内面に酸化物不働態膜が形成
されている酸化物不働態膜被覆パイプの内部に作動液と
して水が充填されているヒートパイプであって、前記パ
イプ本体は、Ｃｒ：１５〜３５重量％、Ｍｏ：４〜２４重量％、であって、かつ４４重量％≧Ｃ
ｒ＋Ｍｏ≧３０重量％なる条件を満たすように含有し、
さらに、Ｔａ：０．１〜４重量％、Ｎｂ：０．１〜４重量％、Ｗ：０．１〜４重量％、Ｃｕ：０．１〜４重量％、であって、かつＴａ＋Ｎｂ＋
Ｗ＋Ｃｕ≦５重量％を満たすように含有し、残部がＮｉ
および不可避不純物からなる組成のＮｉ基合金からな
り、前記酸化物不働態膜を酸素を１０原子％以上含むものと
するとき、その厚さをｔとし、さらに酸化物不働態膜に
おける最大酸素原子％を示す箇所でのＮｉ、Ｃｒ、Ｍ
ｏ、Ｔａ、Ｎｂ、ＷおよびＣｕの量をそれぞれ原子％で
［Ｎｉ］、［Ｃｒ］、［Ｍｏ］、［Ｔａ］、［Ｎｂ］、
［Ｗ］、［Ｃｕ］とし、Ｒ₃を、Ｒ₃（％）＝［Ｃｒ］／（［Ｎｉ］＋［Ｃｒ］＋［Ｍ
ｏ］＋［Ｔａ］＋［Ｎｂ］＋［Ｗ］＋［Ｃｕ］）×１０
０と定義すると、前記酸化物不働態膜は、ｔ：２０〜２０００（オングストローム）４０％≦Ｒ₃≦１００％の範囲内にあり、かつｌｏｇｔ＜０．０７６７Ｒ₃−
１．３０の式を満足する範囲内にあることを特徴とする
ヒートパイプ。
【請求項12】パイプ本体内面に酸化物不働態膜が形成
されている酸化物不働態膜被覆パイプの内部に作動液と
して水が充填されているヒートパイプであって、前記パ
イプ本体は、Ｃｒ：１５〜３５重量％、Ｍｏ：４〜２４重量％、であって、かつ４４重量％≧Ｃ
ｒ＋Ｍｏ≧３０重量％なる条件を満たすように含有し、
さらに、Ｔａ：０．１〜４重量％、Ｎｂ：０．１〜４重量％、Ｗ：０．１〜４重量％、Ｃｕ：０．１〜４重量％、であって、かつＴａ＋Ｎｂ＋
Ｗ＋Ｃｕ≦５重量％を満たすように含有し、残部がＮｉ
および不可避不純物からなる組成のＮｉ基合金からな
り、前記酸化物不働態膜を酸素を１０原子％以上含むものと
するとき、その厚さをｔとし、さらに酸化物不働態膜に
おける最大酸素原子％を示す箇所でのＮｉ、Ｃｒ、Ｍ
ｏ、Ｔａ、Ｎｂ、ＷおよびＣｕの量をそれぞれ原子％で
［Ｎｉ］、［Ｃｒ］、［Ｍｏ］、［Ｔａ］、［Ｎｂ］、
［Ｗ］、［Ｃｕ］とし、Ｒ₃を、Ｒ₃（％）＝［Ｃｒ］／（［Ｎｉ］＋［Ｃｒ］＋［Ｍ
ｏ］＋［Ｔａ］＋［Ｎｂ］＋［Ｗ］＋［Ｃｕ］）×１０
０と定義すると、前記酸化物不働態膜は、ｔ：２０〜２０００（オングストローム）６５％≦Ｒ₃≦１００％の範囲内にあることを特徴とするヒートパイプ。
【請求項13】パイプ本体内面に酸化物不働態膜が形成
されている酸化物不働態膜被覆パイプの内部に作動液と
して水が充填されているヒートパイプであって、前記パ
イプ本体は、Ｃｒ：１５〜３５重量％、Ｍｏ：４〜２４重量％、であって、かつ４４重量％≧Ｃ
ｒ＋Ｍｏ≧３０重量％なる条件を満たすように含有し、
さらに、Ｆｅ：０．１〜２０重量％、を含有し、さらに、Ｔａ：０．１〜４重量％、Ｎｂ：０．１〜４重量％、Ｗ：０．１〜４重量％、Ｃｕ：０．１〜４重量％、であって、かつＴａ＋Ｎｂ＋
Ｗ＋Ｃｕ≦５重量％を満たすように含有し、残部がＮｉ
および不可避不純物からなる組成のＮｉ基合金からな
り、前記酸化物不働態膜を酸素を１０原子％以上含むものと
するとき、その厚さをｔとし、さらに酸化物不働態膜に
おける最大酸素原子％を示す箇所でのＮｉ、Ｃｒ、Ｍ
ｏ、Ｆｅ、Ｔａ、Ｎｂ、ＷおよびＣｕの量をそれぞれ原
子％で［Ｎｉ］、［Ｃｒ］、［Ｍｏ］、［Ｆｅ］、［Ｔ
ａ］、［Ｎｂ］、［Ｗ］、［Ｃｕ］とし、Ｒ₄を、Ｒ₄（％）＝［Ｃｒ］／（［Ｎｉ］＋［Ｃｒ］＋［Ｍ
ｏ］＋［Ｔａ］＋［Ｎｂ］＋［Ｗ］＋［Ｃｕ］）×１０
０と定義すると、前記酸化物不働態膜は、ｔ：２０〜２０００（オングストローム）４０％≦Ｒ₄≦１００％の範囲内にあることを特徴とするヒートパイプ。
【請求項14】パイプ本体内面に酸化物不働態膜が形成
されている酸化物不働態膜被覆パイプの内部に作動液と
して水が充填されているヒートパイプであって、前記パ
イプ本体は、Ｃｒ：１５〜３５重量％、Ｍｏ：４〜２４重量％、であって、かつ４４重量％≧Ｃ
ｒ＋Ｍｏ≧３０重量％なる条件を満たすように含有し、
さらに、Ｆｅ：０．１〜２０重量％、を含有し、さらに、Ｔａ：０．１〜４重量％、Ｎｂ：０．１〜４重量％、Ｗ：０．１〜４重量％、Ｃｕ：０．１〜４重量％、であって、かつＴａ＋Ｎｂ＋
Ｗ＋Ｃｕ≦５重量％を満たすように含有し、残部がＮｉ
および不可避不純物からなる組成のＮｉ基合金からな
り、前記酸化物不働態膜を酸素を１０原子％以上含むものと
するとき、その厚さをｔとし、さらに酸化物不働態膜に
おける最大酸素原子％を示す箇所でのＮｉ、Ｃｒ、Ｍ
ｏ、Ｆｅ、Ｔａ、Ｎｂ、ＷおよびＣｕの量をそれぞれ原
子％で［Ｎｉ］、［Ｃｒ］、［Ｍｏ］、［Ｆｅ］、［Ｔ
ａ］、［Ｎｂ］、［Ｗ］、［Ｃｕ］とし、Ｒ₄を、Ｒ₄（％）＝［Ｃｒ］／（［Ｎｉ］＋［Ｃｒ］＋［Ｍ
ｏ］＋［Ｔａ］＋［Ｎｂ］＋［Ｗ］＋［Ｃｕ］）×１０
０と定義すると、前記酸化物不働態膜は、ｔ：２０〜２０００（オングストローム）４０％≦Ｒ₄≦１００％の範囲内にあり、かつｌｏｇｔ＜０．０７６７Ｒ₄−
１．３０の式を満足する範囲内にあることを特徴とする
ヒートパイプ。
【請求項15】パイプ本体内面に酸化物不働態膜が形成
されている酸化物不働態膜被覆パイプの内部に作動液と
して水が充填されているヒートパイプであって、前記パ
イプ本体は、Ｃｒ：１５〜３５重量％、Ｍｏ：４〜２４重量％、であって、かつ４４重量％≧Ｃ
ｒ＋Ｍｏ≧３０重量％なる条件を満たすように含有し、
さらに、Ｆｅ：０．１〜２０重量％、を含有し、さらに、Ｔａ：０．１〜４重量％、Ｎｂ：０．１〜４重量％、Ｗ：０．１〜４重量％、Ｃｕ：０．１〜４重量％、であって、かつＴａ＋Ｎｂ＋
Ｗ＋Ｃｕ≦５重量％を満たすように含有し、残部がＮｉ
および不可避不純物からなる組成のＮｉ基合金からな
り、前記酸化物不働態膜を酸素を１０原子％以上含むものと
するとき、その厚さをｔとし、さらに酸化物不働態膜に
おける最大酸素原子％を示す箇所でのＮｉ、Ｃｒ、Ｍ
ｏ、Ｆｅ、Ｔａ、Ｎｂ、ＷおよびＣｕの量をそれぞれ原
子％で［Ｎｉ］、［Ｃｒ］、［Ｍｏ］、［Ｆｅ］、［Ｔ
ａ］、［Ｎｂ］、［Ｗ］、［Ｃｕ］とし、Ｒ₄を、Ｒ₄（％）＝［Ｃｒ］／（［Ｎｉ］＋［Ｃｒ］＋［Ｍ
ｏ］＋［Ｔａ］＋［Ｎｂ］＋［Ｗ］＋［Ｃｕ］）×１０
０と定義すると、前記酸化物不働態膜は、ｔ：２０〜２０００（オングストローム）６５％≦Ｒ₄≦１００％の範囲内にあることを特徴とするヒートパイプ。
【請求項16】前記パイプ本体内面に形成される酸化物
不働態膜は、最大酸素濃度が４０〜７０原子％の範囲内
にあることを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記
載のヒートパイプ。