JP2002372388A - ヒートパイプおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属ファイバーをウイックとして使用したヒ
ートパイプの熱輸送能力を増大させる。 【解決手段】 気密状態に密閉されたヒートパイプコン
テナ２の内面に多数本の銅製の極細線（ファイバー）４
を挿入してウイックを構成し、かつそのヒートパイプコ
ンテナ２の内部に凝縮性の作動流体７を封入したヒート
パイプ１において、極細線４の少なくとも一部がヒート
パイプコンテナ２の内面に一体化されている。したがっ
て、熱抵抗の小さいヒートパイプを得ることができ、ま
た液相作動流体の還流特性が向上して、入熱部（加熱
部）でのドライアウトなどの生じない熱輸送能力に優れ
たヒートパイプを得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ウイックとして
多数本の金属製ファイバーを使用したヒートパイプおよ
びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、作動流体の潜熱として、熱の輸送
を行うヒートパイプが広く知られている。この種のヒー
トパイプは密閉容器の内部から脱気した後、水などの凝
縮性の流体を封入し、外部からの入熱によってその作動
流体を蒸発させるとともに、その蒸気が低温・低圧の凝
縮部に流動した後、放熱して凝縮することにより、作業
流体の潜熱として熱を輸送するように構成した熱伝導素
子である。したがって、ヒートパイプは、作動流体の潜
熱として熱を輸送するために、熱伝導性がもっとも高い
とされている銅による熱輸送量の数十倍ないし百数十倍
の輸送能力を備えている。

【０００３】この種のヒートパイプでは、蒸発した作動
流体が低温・低圧側の凝縮部に流動することにより熱を
輸送するが、その熱の輸送の後、凝縮した作動流体を蒸
発部（入熱部）に還流させる必要があり、従来一般に
は、その還流のための作用をウイックによって生じる毛
細管圧力を利用しておこなっている。このウイックは基
本的には、毛細管圧力を生じさせることを主たる機能と
するものであるから、実効毛細管半径が可及的に小さく
なることが好ましく、また、そのウイックを構成してい
る素材は、作動流体との濡れ性に優れていることが望ま
しい。

【０００４】ヒートパイプにおけるウイックの最も一般
的な構造は、パイプの内面に形成した細溝であり、エッ
チングあるいは切削などにより、パイプの内面にその軸
線方向に沿って形成されている。この種のグルーブタイ
プのウイックであれば各細溝の開口端側にメニスカスが
生じることにより、実効毛細管半径を小さくし、作動流
体に還流のための毛細管圧力を生じさせることができ
る。併せて、細溝が液相作業流体の流路を形成する。し
たがって、液相作動流体が還流する際の流路抵抗を小さ
くした状態で、液相作動流体を還流させるポンプ作用を
生じることができる。

【０００５】しかしながら、グルーブタイプのウイック
においては、そのグルーブの溝幅を加工技術上の制約に
よって、所定限界以下に細くすることができないため、
毛細管圧力を向上させるにも限界があった。そこで従来
カーボンファイバーやグラスファイバーなどの極細線を
束ねるとともに、その極細線束をパイプの内面に沿わせ
て配置することにより、細溝に代わるウイックを形成し
たヒートパイプが知られている。この種の極細線ウイッ
ク（ファイバーウイック）を使用したヒートパイプで
は、実効毛細管半径を更に小さくし毛細管作用を更に高
めることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の極細線を使用し
たヒートパイプでは、極細線をパイプの内面に密着状態
に配置する必要があるために、螺旋状の板バネを中心側
に配置し、その螺旋状の板バネによって極細線をヒート
パイプコンテナの内面に押し付けて密着させることが行
われている。しかしながら、ヒートパイプは常時直線状
態で使用されるわけではない上に、マイクロヒートパイ
プと称される小型のヒートパイプにおいては、内径が極
めて小さくなるから、極細線ウイックをパイプの内面に
整列状態で密着させることが困難であった。

【０００７】そのため、従来のファイバーウイックを使
用したヒートパイプにあっては、ファイバーがパイプの
内面から離れてしまい、両者の間の熱伝達が阻害され
る。その結果、ヒートパイプに対する入熱部（蒸発部）
における熱抵抗あるいは、凝縮部（放熱部）におけるヒ
ートパイプから外部への熱伝達特性が損なわれ、結局、
熱輸送能力が阻害される不都合があった。

【０００８】さらに、極細線同士の間に形成される僅か
な隙間が、液相作動流体の還流路となるが、その極細線
ウイックあるいはファイバーがヒートパイプの屈曲など
により、当初の整列した結束状態から、乱雑な結束状
態、もしくは配列状態に形態を変化させてしまった場合
には、それに伴って液相作動流体の還流路となるファイ
バー同士の間の細い空間が閉塞状態になったり、あるい
は複雑に屈曲した状態となるために、液相作動流体の流
路抵抗が増大し、その結果、液相作動流体の蒸発部への
還流が阻害されて熱輸送能力が低下するおそれが多分に
あった。

【０００９】この発明は上記の事情に鑑みてなされたも
のであって、金属ファイバーをウイックとして使用した
熱輸送能力に優れたヒートパイプおよびその製造方法を
提供することを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段およびその作用】この発明
は上記の目的を達成するために、ウイックとして金属フ
ァイバーを使用しその金属ファイバーをコンテナの内面
に一体化したことを特徴とするものである。より具体的
には請求項１の発明は、気密状態に密閉されたヒートパ
イプコンテナの内面に多数本の金属ファイバーを挿入し
てウイックを構成し、かつそのヒートパイプコンテナの
内部に凝縮性の作動流体を封入したヒートパイプにおい
て、前記金属ファイバーの少なくとも一部が前記ヒート
パイプコンテナの内面に一体化されていることを特徴と
するヒートパイプである。

【００１１】したがって請求項１の発明では、前記ヒー
トパイプコンテナの内面に極細線ウイックを構成する前
記金属ファイバーが一体化されて固定される。その結
果、ヒートパイプコンテナとウイックとの間の熱抵抗が
極めて小さくなり、さらにはヒートパイプコンテナと作
動流体との間の熱伝達性能、もしくは外部の熱源もしく
は冷却源とヒートパイプとの間の熱伝達性能が向上す
る。また、金属ファイバーが当初の整列させた結束状態
を維持するので、金属ファイバー同士の間の微細空間
が、液相作動流体の還流路として確保され、その結果、
液相作動流体の還流特性が向上して、入熱部（加熱部）
でのドライアウトなどの生じない熱輸送能力に優れたヒ
ートパイプが得られる。

【００１２】また、請求項２の発明は、前記金属ファイ
バーが前記ヒートパイプコンテナの内面に焼結されて一
体化されていることを特徴とする請求項１に記載のヒー
トパイプである。

【００１３】したがって、請求項２の発明によれば、前
記ヒートパイプコンテナの内面に前記金属ファイバーを
焼結して一体化もしくは固定することにより、前記金属
ファイバーの外面と、前記ヒートパイプコンテナの内面
とが融合して一体化する。その結果、ヒートパイプコン
テナと金属ファイバーとがその素材に境界がない状態で
連続するので、ヒートパイプコンテナと作動流体との間
の実質的な熱授受面積が金属ファイバーによって拡大さ
れる。そのために、ヒートパイプと外部の熱源あるいは
冷却源との間の熱抵抗が更に小さくなる。

【００１４】また、請求項３の発明は、前記金属ファイ
バーが前記ヒートパイプコンテナの内面に焼結により一
体化されているとともに、金属ファイバー同士が少なく
ともその一部で焼結されて一体化されていることを特徴
とする請求項１に記載のヒートパイプである。

【００１５】したがって、請求項３の発明によれば、請
求項１のヒートパイプコンテナの内面に前記金属ファイ
バーが焼結により一体化され、金属ファイバー同士がそ
の一部で焼結される。このため、前記ヒートパイプコン
テナの内面に、前記金属ファイバーが整列した結束状態
で固定される。

【００１６】また、請求項４は、ヒートパイプコンテナ
の内面に沿わせて金属ファイバーウイックを設けたヒー
トパイプの製造方法において、前記ヒートパイプコンテ
ナの内面に沿わせて、多数本の金属ファイバーを挿入す
るとともに、その金属ファイバーをヒートパイプコンテ
ナの内面に押し付ける押し付け部材を前記ヒートパイプ
コンテナの中心側に挿入し、しかる後、非酸化雰囲気で
加熱昇温して、前記金属ファイバーを前記ヒートパイプ
コンテナの内面に焼結することを特徴とするヒートパイ
プの製造方法である。

【００１７】したがって、請求項４の発明では、前記ヒ
ートパイプコンテナの内面に、前記金属ファイバーを沿
わせ、押し付け部材を前記ヒートパイプコンテナの中心
側に挿入することにより、前記ヒートパイプコンテナの
内面に前記金属ファイバーが接触した状態で固定され
る。その後、前記ヒートパイプコンテナの内面と前記金
属ファイバーが、非酸化雰囲気で加熱昇温して焼結され
ることにより、前記ヒートパイプコンテナの内面と前記
金属ファイバーが、融合して一体化する。また、非酸化
雰囲気内で加熱昇温して焼結が行われているのでヒート
パイプコンテナの内部での酸化が防止される。

【００１８】また、請求項５は、ヒートパイプコンテナ
の内面に沿わせて金属ファイバーウイックを設けたヒー
トパイプの製造方法において、ヒートパイプコンテナの
内面に沿わせて、金属ファイバーを挿入するとともに、
そのヒートパイプコンテナの中心部に前記金属ファイバ
ーをヒートパイプコンテナの内面に押圧するプラグを挿
入し、そのプラグをヒートパイプコンテナおよび金属フ
ァイバーに対して軸線方向に相対的に移動させつつ、そ
のプラグにより前記金属ファイバーをヒートパイプコン
テナの内面に押圧している箇所の外周側から加熱して、
金属ファイバーをヒートパイプコンテナの内面に連続的
に焼結することを特徴とするヒートパイプの製造方法で
ある。

【００１９】したがって請求項５の発明では、前記ヒー
トパイプコンテナの内面に、前記金属ファイバーを前記
プラグによって押し付けつつ、プラグが相対的に移動し
ながらその押圧箇所の外側から加熱して、金属ファイバ
ーとヒートパイプコンテナとの焼結および金属ファイバ
ー同士の焼結が生じる。その結果、焼結箇所を連続的に
移動させることができるので、ヒートパイプの連続的な
加工・生産が可能になり、また長尺のヒートパイプを効
率よく加工・生産することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】つぎに、図面を参照して、この発
明を説明する。図１は、この発明に係るヒートパイプの
一具体例を示すものである。ここに示すヒートパイプ１
のコンテナ２は銅製のパイプ材の両端部を封止して中空
密閉状態にしたものである。コンテナ２の内部には多数
本の銅製の極細線（ファイバー）４と、極細線４をコン
テナ２の内面に押し付けるスパイラル状の押し付け金具
３とが挿入されており、極細線４がコンテナ２の内面に
接触させられている。前記多数本の極細線４同士は、そ
の一部が焼結され、結束状態を維持している。また、極
細線４のコンテナ２の内面に接触している部分が、コン
テナ２に対して焼結され固着されている。この極細線４
がヒートパイプ１のウイックを構成している。また、コ
ンテナ２の内部には、真空脱気された状態で例えば純水
やアルコール等の凝縮性流体が作動流体７として所定量
封入されている。こうして構成されたヒートパイプ１の
一方の端部が加熱部５とされていて、他方の端部が放熱
部６とされている。加熱部５には発熱体等が接触してい
る。

【００２１】図２は、上記ヒートパイプ１の一部の断面
図およびその一部を更に拡大して示す断面図である。前
記焼結は前記窒素ガス雰囲気などの非酸化性雰囲気の中
で、約１０００℃にてコンテナ２の内面および極細線４
を加熱昇温して行われる。すなわち、図に示すように、
焼結前には単に接触していた極細線４同士、およびコン
テナ２の内面とここに接触している極細線４とが、互い
に融合して一体化している。

【００２２】上記のように構成されたヒートパイプ１に
おいても、その加熱部５とされている端部に図示しない
発熱体などから熱が伝達される。加熱部５に伝達された
熱によって、コンテナ２の内部に封入されている作動流
体が加熱されて蒸発する。その場合、ウイックとして機
能する極細線４が、コンテナ２の内面に焼結されて一体
化されており、またその極細線４の一部が、互いに焼結
されて一体化されているので、これら一体化されたコン
テナ２および極細線４の間では、熱伝導によって熱が伝
わる。そして、そのコンテナ２の内面および極細線４の
表面から、ここに接触している作動流体７の熱が伝達さ
れる。したがってコンテナ２の内面のみならず、これと
一体の極細線４の表面が、実質上、コンテナ２から作動
流体７に対する熱の伝達面となる。このようにして、コ
ンテナ２から作動流体７に対する熱伝達面が拡大されて
いるので、コンテナ２から作動流体７に対して熱を伝達
する際の抵抗（熱抵抗）が小さくなり、ひいてはヒート
パイプ１自体の熱抵抗が小さくなる。

【００２３】上記の加熱部５では、外部からの入熱によ
って作動流体７が蒸発し、その内部圧力が高くなる。こ
れに対して放熱部６となっている他方の端部では、放熱
によって温度が低く、したがって内部圧力が低くなって
いるので、作動流体７の蒸気は、圧力差によって放熱部
６に向けて流動する。作動流体７の蒸気は、放熱部６に
おいて熱を外部に奪われて、すなわち放熱して凝縮す
る。

【００２４】このようにして、ヒートパイプ１の放熱部
６において液化した作動流体７は、複数本の極細線４の
間に形成された間隙８を通って、加熱部５側へ還流す
る。すなわち、加熱部５においては、作動流体７の蒸発
が生じることにより、極細線４同士の間におけるメニス
カスによって毛細管圧力が発生し、その毛細管圧力によ
り、液相作動流体が加熱部５側に流動させられる。この
ような作動流体７の蒸発・凝縮・還流が繰り返し生じる
ことにより、発熱体の熱が輸送されて発熱体が冷却され
る。

【００２５】したがって、上記の具体例として示したヒ
ートパイプ１においては、極細線４がウイックとして機
能し、その加熱部５側で生じる毛細管圧力により液相の
作動流体７を放熱部６から加熱部５に還流させることが
できる。また、その極細線４はコンテナ２に融合して一
体化されているので、具体的には焼結されているので、
その極細線４が実質的にコンテナ２の一部となって作動
流体７に対して熱を伝達し、また放熱部６では作動流体
蒸気からコンテナ２に対して熱を伝達することになる。
すなわち、コンテナ２と作動流体７との実質的な熱交換
面積が広くなって、ヒートパイプ１としての熱抵抗が低
減される。さらに、極細線４同士が焼結されて結束状態
とされ、かつコンテナ２の内面に焼結されて固着されて
いるので、極細線４の間に形成される間隙８が、還流路
の機能を奏し、作動流体７の流動抵抗が小さくなるの
で、その結果、還流性能が向上する。

【００２６】さらに、相互に束ねられて、焼結により結
束された多数本の極細線４同士の間に形成される隙間
が、液相作動流体の還流路となるので、液相作動流体の
還流路の多くが、結束された極細線の内周側に形成され
る気相作動流路から遮蔽された状態となる。そのため、
還流途中の液相作動流体が、高速で流動する作動流体蒸
気に直接晒される度合いが少なくなり、この点において
も、液相作動流体の還流性能が向上する。したがって、
ヒートパイプ１としての熱抵抗が小さいことと相俟っ
て、加熱部５でのドライアウトを生じることなく多量の
熱を輸送でき、ヒートパイプ全体としての熱輸送能力が
向上する。

【００２７】本発明者らの実験によって得られた結果を
図３に示す。図３はグルーブウイックを用いた従来の一
般的なヒートパイプと、ファイバーウイックをヒートパ
イプコンテナの内部に単に挿入した従来のヒートパイプ
と、この発明に係るヒートパイプとの特性を測定した結
果を示す線図である。図３において●印は、グルーブウ
イックタイプのヒートパイプの測定結果を表し、また■
印は、ファイバーウイックを使用した従来のヒートパイ
プについての測定結果を示し、▲印は、この発明に係る
ヒートパイプの測定結果を示している。

【００２８】図３から明らかなように、グルーブウイッ
クタイプのヒートパイプでは入熱量が特に増大しないに
も係わらず、熱抵抗が急激に大きくなっており、これは
入熱量で加熱部におけるドライアウトを生じることを示
しており、これ以上の熱輸送を行うことができない。こ
れに対して、ファイバーウイックタイプのヒートパイプ
では、熱抵抗が特に増大することなく、入熱量を増大さ
せることができ、グルーブウイックタイプのヒートパイ
プに比較して、熱輸送量を増大させることができる。さ
らに、本発明に係る金属ファイバーを焼結したウイック
が使用されているヒートパイプにあっては、入熱量の増
大にも係わらず熱抵抗はほぼ一定値を示し、しかもファ
イバーウイックタイプの従来のヒートパイプよりも熱抵
抗が小さくなっており、したがって、熱輸送能力が従来
のヒートパイプと比べて格段に優れていることが明らか
となった。

【００２９】つぎに、この発明に係るヒートパイプの製
造方法の一具体例について説明する。図４は、この発明
の製造方法の一具体例の製造過程を示したものである。
なお、図４に示す部材で図１もしくは図２に示す部材と
同一のものには、同一の符号を付し、その詳細な説明を
省略する。

【００３０】まず、ヒートパイプ１のコンテナ２の材料
として、図４に示す断面が円形である銅製のパイプ材２
１を用意し、このパイプ材２１を脱脂洗浄する。その洗
浄方法として、例えば適宜の溶剤を使用した洗浄、ある
いは超音波洗浄などの従来知られた方法が用いられる。
他方、ウィックとなる極細線４として銅製の極細線を多
数本用意する。そして、この極細線４を脱脂洗浄する。

【００３１】洗浄の完了したパイプ材２１の内部に、そ
の内面に沿わせて洗浄の完了した多数本の極細線４を環
状に結束した状態で挿入する。あるいはこれと同時に、
その環状に配列した極細線４の内周側に押し付け金具３
１を挿入する。この押し付け金具３１は、極細線４をパ
イプ材２１の内周面に押し付けておくためのものであっ
て、一例として弾性のある螺旋状金属帯が使用される。
このような金属帯は、軸線方向に引っ張って外径を縮小
し、その状態でパイプ材２１の中心部に挿入し、しかる
後、引っ張り力を解除して弾性によって外径を増大さ
せ、その弾性力によって極細線４がパイプ材２１の内周
面に押し付ける。その状態を図４に示してある。

【００３２】その後、図４に示すように、極細線４と押
し付け金具３１とが挿入されているパイプ材２１を加熱
炉９の内部に収納し、その内部温度を徐々に上昇させ
る。そして、非酸化雰囲気内で加熱炉９の内部温度を１
０００℃程度に保持し、極細線４とパイプ材２１とを焼
結させ、固着させる。

【００３３】そして、パイプ材２１の開口端を封止して
パイプ材２１を密閉し、コンテナ２を形成する。その際
に、図４に示すように、開口部に注入ノズル１０の一端
部を挿入し、溶接あるいはロウ付け等の手段によって固
着する。なお、注入ノズル１０としては、銅製で断面が
円形の小径管が採用されている。

【００３４】つぎに、注入ノズル１０が固着されたコン
テナ２を脱脂洗浄する。その後、そのコンテナ２をヒー
トパイプ化する。すなわち、注入ノズル１０を介して、
作動流体を規定量よりも若干多めにコンテナ２の内部に
注入する。これは、次工程でコンテナ２の内部から非凝
縮性ガスの追い出しを行うためである。この加熱追い出
し工程の一例として、ここでは図４示すように、注入ノ
ズル１０が設けられた端部が上方となるようにコンテナ
２をシリコンオイルバス内などに設置し、１２０℃程度
に加熱する。すると、作動流体中に溶存などしている非
凝縮性ガスが作動流体の蒸気と共に注入ノズル１０の開
口端からコンテナ２の外部に放出される。すなわち、先
にコンテナ２内に封入された作動流体の全量から蒸気と
して追い出された量を差し引いた量が、作動流体の実質
的な封入量となる。

【００３５】そして、蒸気を所定量追い出した後、注入
ノズル１０の先端側をかしめるなどして仮封止する。し
たがって、このコンテナ２が充分に脱気されたヒートパ
イプ１のコンテナ２となる。なお、この加熱追い出し工
程では、予め注入ノズル１０を仮締めしておいた状態で
コンテナ２内部の圧力を高め、その後に仮締め部分を開
放して作動流体をフラッシュさせる方法を採ることもで
きる。なお、この実施例では、コンテナ２の内部への作
動流体の脱気封入方法として加熱追い出し法を例示した
が、これに替えて真空ポンプ法やガス液化法等を採用す
ることもできる。

【００３６】なお、上述の例においては、コンテナ２お
よび極細線４は銅製としたが、この材質は銅に限定され
ず、濡れ性向上のために酸化銅や二酸化銅を使用しても
良い。

【００３７】また、前記濡れ性向上のために、コンテナ
２の内部となる範囲に、図示しないブラスト装置を利用
したサンドブラスト加工や、エッチング処理あるいはサ
ンドペーパーを利用した研削加工などの、コンテナ２の
内面に粗面化を施す加工を焼結の前工程に採用すること
もできる。

【００３８】また、押し付け金具３１は螺旋状金属帯と
したが、これは上記に限定されず、丸線状スプリングと
しても良い。要は、弾性力で極細線４をパイプ材２１の
内面に押し付ける物ならば良い。

【００３９】つぎに、請求項５に係る、連続的な加工を
可能とするヒートパイプの製造方法について図５を参照
して説明する。図５は、この発明の製造方法の一具体例
を示したものである。なお、図５に示す部材で図１と図
２および図５に示す部材と同一のものには、同一の符号
を付し、その詳細な説明を省略する。

【００４０】図５に示す例は、極細線４をパイプ材２１
の内周面に押し付けるための部材としてプラグ１１を用
いた例である。すなわち、このプラグ１１は、その最大
外径が、パイプ材２１の内周面に沿って環状に配置した
極細線４の内径より僅か大きく、先端側がテーパー状を
なす部材であって、マンドレル１２の先端部に取り付け
られている。

【００４１】極細線４を内周面に沿わせて配置したパイ
プ材２１の内部に、前記プラグ１１をその先端側から挿
入し、プラグ１１がパイプ材２１の内部を進むように、
プラグ１１とパイプ材２１とを相対的に軸線方向に移動
させる。プラグ１１の最大外径が環状に配列された極細
線４の内径より大きく設定されているので、プラグ１１
が相対的に進行することにより、極細線４がパイプ材２
１の内周面に押し付けられる。

【００４２】このようにしてプラグ１１によって極細線
４をパイプ材２１の内周面に押し付けている状態で、そ
の押し付け箇所の外周側に配置した加熱コイル１３によ
って、パイプ材２１を加熱昇温する。その場合、パイプ
材２１および極細線４が銅製である場合、その加熱温度
は１０００℃程度とする。また、雰囲気は、パイプ材２
１および極細線４の酸化を防止するために、窒素ガスな
どによる非酸化雰囲気とする。

【００４３】その結果、極細線４はパイプ材２１の内面
に押し付けられた状態が加熱されるために、両者の間で
焼結が生じ、パイプ材２１の内面に接触している極細線
４がパイプ材２１の内面（すなわちヒートパイプコンテ
ナの内面）に融合一体化される。また同時に、極細線４
同士の少なくとも一部に焼結が生じ、極細線４がその環
状の結束状態に固定される。なお、その場合、極細線４
とパイプ材２１の内面との間および極細線４同士の間
に、前述した図１および図２に示すように、その軸線方
向に沿った間隙が残り、その部分が液相作動流体の流路
となる。

【００４４】したがって、このようなプラグを用いた方
法によれば、極細線４およびパイプ材２１を連続的に走
行させつつ、これらの焼結を生じさせることができるの
で、連続処理、または、長尺処理が可能となる。また、
極細線４をパイプ材２１の内面にに押し付ける押し付け
金具等の必要がなくなる。その結果、固定金具をパイプ
材２１に挿入する工程と、焼結後に引き抜く工程が削除
され、生産効率をより高めることができる。

【００４５】なお、この発明は上記の具体例に限定され
ない。したがってこの発明では、金属ファイバーは上述
した銅製の極細線以外に、適宜の金属製のファイバーを
使用することができる。その線径は、銅ファイバーの場
合は、５０〜１００μｍ程度である。また同様にヒート
パイプコンテナは銅製に限られないのであり、適宜の金
属パイプが使用される。なお、その内径は、一例として
数mm程度である。さらに、この発明で金属ファイバーを
ヒートパイプコンテナの内面に融合一体化させる方法
は、焼結以外に超音波溶接や摩擦溶接などの適宜の溶接
による方法、あるいはロー付けなどの接合による方法で
あってもよい。さらにまた、金属ファイバーやコンテナ
と作動流体との濡れ性を向上させるために、金属ファイ
バーやコンテナの内面に酸化被膜を形成してもよく、あ
るいはサンドブラストやエッチングなどによる粗面化処
理を施してもよい。

【００４６】

【発明の効果】以上、説明したように、請求項１の発明
によれば、ヒートパイプコンテナの内面に極細線ウイッ
クを構成する金属ファイバーが一体化されて固定される
ので、ヒートパイプコンテナとウイックとの間の熱抵抗
が極めて小さくなり、さらにはヒートパイプコンテナと
作動流体との間の熱伝達性能、もしくは外部の熱源もし
くは冷却源とヒートパイプとの間の熱伝達性能が向上す
る。また、金属ファイバーが当初の整列させた結束状態
を維持するので、金属ファイバー同士の間の微細空間
が、液相作動流体の還流路として確保され、その結果、
液相作動流体の還流特性が向上して、入熱部（加熱部）
でのドライアウトなどの生じない熱輸送能力に優れたヒ
ートパイプを得ることができる。

【００４７】また、請求項２の発明によれば、前記ヒー
トパイプコンテナの内面に前記金属ファイバーを焼結し
て一体化もしくは固定することにより、前記金属ファイ
バーの外面と、前記ヒートパイプコンテナの内面とが融
合して一体化する。その結果、ヒートパイプコンテナと
金属ファイバーとがその素材に境界がない状態で連続す
るので、ヒートパイプコンテナと作動流体との間の実質
的な熱授受面積が金属ファイバーによって拡大される。
そのために、ヒートパイプと外部の熱源あるいは冷却源
との間の熱抵抗を更に小さくすることができる。

【００４８】また、請求項３の発明によれば、請求項１
のヒートパイプコンテナの内面に前記金属ファイバーが
焼結により一体化され、金属ファイバー同士がその一部
で焼結される。このため、前記ヒートパイプコンテナの
内面に、前記金属ファイバーが整列した結束状態で固定
されるので、還流性の向上により熱輸送量が増大し、さ
らに流路抵抗が低減するので、その結果、熱効率を向上
することができる。

【００４９】また、請求項４の製造方法によれば、ヒー
トパイプコンテナの内面に金属ファイバーが接触した状
態で固定される前記ヒートパイプコンテナを製造するこ
とができる。また、非酸化雰囲気内で焼結が行われてい
るのでヒートパイプコンテナの内部での酸化を防止でき
る。

【００５０】また、請求項５の製造方法によれば、ヒー
トパイプコンテナの内面に、前記金属ファイバーを前記
プラグによって押し付けつつ、プラグが相対的に移動し
ながらその押圧箇所の外側から加熱して、金属ファイバ
ーとヒートパイプコンテナとの焼結および金属ファイバ
ー同士の焼結が生じる。その結果、焼結箇所を連続的に
移動させることができるので、ヒートパイプの連続的な
加工・生産が可能になり、また長尺のヒートパイプを効
率よく加工・生産することができる。このため、ヒート
パイプコンテナの内面に金属ファイバーを押し付ける金
具等が不要になり、前記金具等の材料費および製造工程
の削減が可能となるので、製造コストを低廉化すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明に係るヒートパイプの一具体例を示
す部分断面側面図である。

【図２】 図１の一部断面図およびその一部を拡大した
部分図である。

【図３】 この発明に係るヒートパイプと、グルーブウ
イックを用いた従来の一般的なヒートパイプと、ファイ
バーウイックをヒートパイプコンテナの内部に単に挿入
した従来のヒートパイプとの特性を測定した結果を示す
線図である。

【図４】 この発明によるヒートパイプの製造方法の一
具体例における製造過程を示す図である。

【図５】 この発明によるヒートパイプの製造方法の他
の具体例を説明する図である。

【符号の説明】

１…ヒートパイプ、 ２…コンテナ、 ２１…パイプ
材、 ３，３１…押し付け金具、 ４…極細線、 ７…
作動流体、 １１…プラグ、 １３…加熱コイル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斎藤 祐士 東京都江東区木場一丁目５番１号 株式会 社フジクラ内 (72)発明者 大河原 徹 東京都江東区木場一丁目５番１号 株式会 社フジクラ内 (72)発明者 栗山 浩之 東京都江東区木場一丁目５番１号 株式会 社フジクラ内 Ｆターム(参考） 4F100 AB01B AB03 AT00A BA02 BA07 DA11 DD31 DG04B EJ48B GB90 JJ01

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 気密状態に密閉されたヒートパイプコン
   テナの内面に多数本の金属ファイバーを挿入してウイッ
   クを構成し、かつそのヒートパイプコンテナの内部に凝
   縮性の作動流体を封入したヒートパイプにおいて、 前記金属ファイバーの少なくとも一部が前記ヒートパイ
   プコンテナの内面に一体化されていることを特徴とする
   ヒートパイプ。
2. 【請求項２】 前記金属ファイバーが前記ヒートパイプ
   コンテナの内面に焼結されて一体化されていることを特
   徴とする請求項１に記載のヒートパイプ。
3. 【請求項３】 前記金属ファイバーが前記ヒートパイプ
   コンテナの内面に焼結により一体化されているととも
   に、金属ファイバー同士が少なくともその一部で焼結さ
   れて一体化されていることを特徴とする請求項１に記載
   のヒートパイプ。
4. 【請求項４】 ヒートパイプコンテナの内面に沿わせて
   金属ファイバーウイックを設けたヒートパイプの製造方
   法において、 前記ヒートパイプコンテナの内面に沿わせて、多数本の
   金属ファイバーを挿入するとともに、その金属ファイバ
   ーをヒートパイプコンテナの内面に押し付ける押し付け
   部材を前記ヒートパイプコンテナの中心側に挿入し、し
   かる後、非酸化雰囲気で加熱昇温して、前記金属ファイ
   バーを前記ヒートパイプコンテナの内面に焼結すること
   を特徴とするヒートパイプの製造方法。
5. 【請求項５】 ヒートパイプコンテナの内面に沿わせて
   金属ファイバーウイックを設けたヒートパイプの製造方
   法において、 ヒートパイプコンテナの内面に沿わせて、金属ファイバ
   ーを挿入するとともに、そのヒートパイプコンテナの中
   心部に前記金属ファイバーをヒートパイプコンテナの内
   面に押圧するプラグを挿入し、そのプラグをヒートパイ
   プコンテナおよび金属ファイバーに対して軸線方向に相
   対的に移動させつつ、そのプラグにより前記金属ファイ
   バーをヒートパイプコンテナの内面に押圧している箇所
   の外周側から加熱して、金属ファイバーをヒートパイプ
   コンテナの内面に連続的に焼結することを特徴とするヒ
   ートパイプの製造方法。