JP2541056B2 - ヒ―トパイプ式熱交換器の製造方法 - Google Patents

ヒ―トパイプ式熱交換器の製造方法

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JP2541056B2 JP3298045A JP29804591A JP2541056B2 JP 2541056 B2 JP2541056 B2 JP 2541056B2 JP 3298045 A JP3298045 A JP 3298045A JP 29804591 A JP29804591 A JP 29804591A JP 2541056 B2 JP2541056 B2 JP 2541056B2
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功一 井坂
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    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/0283Means for filling or sealing heat pipes

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ヒートパイプの周囲に
伝熱部材を配置して成るヒートパイプ式熱交換器の製造
方法に関し、特に、ヒートパイプへの伝熱部材の取り付
けを容易、かつ、低コストで行えると共に、設備の小型
化,及び製造工程の簡略化を図ったヒートパイプ式熱交
換器の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ヒートパイプは、密閉容器内に作動液を
封入するという比較的簡単な構造を有し、小さい温度差
で大量の熱移動を行えるため、熱交換器として近年種々
の分野で利用されている。このようなヒートパイプを利
用した熱交換器は、一般にヒートパイプの外周に放熱フ
ィンが形成された伝熱部材を配置している。
【0003】このようなヒートパイプ式熱交換器におい
て、ヒートパイプの外周に伝熱部材を取り付ける方法と
して、従来より以下のような種々の方法が採られてい
る。
【0004】 伝熱部材にヒートパイプの外径より若
干径の小さな挿入孔を形成し、この挿入孔にヒートパイ
プを圧入してヒートパイプと伝熱部材とを密着させる
(圧入法)。
【0005】 伝熱部材にヒートパイプ用密閉容器の
外径より若干径の大きな挿入孔を形成し、この挿入孔に
当該容器を挿入し、マンドレルや液圧によって機械的に
容器を膨張させて、当該容器と伝熱部材とを密着させた
後、当該容器にヒートパイプの加工を施して作動液を封
入する(機械的拡管法)。
【0006】 伝熱部材にヒートパイプの外径より若
干径の大きな挿入孔を形成し、この挿入孔に当該ヒート
パイプを挿入し、両者の隙間に高熱伝導性樹脂や半田を
充填する(充填法)。
【0007】 伝熱部材にヒートパイプの外径より若
干径の大きな挿入孔を形成し、この挿入孔に当該ヒート
パイプを挿入した後、これら全体を加熱し、密閉容器内
の作動液の蒸気圧によって伝熱部材とヒートパイプとを
密着させる(加熱拡管法)。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
従来のヒートパイプ式熱交換器の製造方法は以下のよう
な不都合を有している。
【0009】(圧入法)においては、ヒートパイプの
圧入作業自体が煩雑、且つ困難であり、フィン枚数が多
くなると、圧入に多大な手間を要し、コストアップとな
る。
【0010】(機械的拡管法)においては、拡管作業
時の管内潤滑剤,液圧媒体等の残渣の除去に多くの手間
がかかり、作業効率が悪い。
【0011】(充填法)においては、ヒートパイプや
伝熱部材が多い場合、充填作業にかなりの手間がかかる
と共に充填剤の費用がかかる。
【0012】(加熱拡管法)においては、〜に比
べ作業性の面では優れているが、ヒートパイプ及び伝熱
部材が大きくなったとき、全体を加熱するだけの大掛か
りな加熱装置が必要となり、設備が大型化してコストア
ップとなる。
【0013】従って、本発明の目的は作業性の向上,コ
ストダウン,及び設備の小型化を図ることができるヒー
トパイプ式熱交換器の製造方法をを提供することであ
る。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点に鑑
み、作業性の向上,コストダウン,及び設備の小型化が
図れるようにするため、所定の外径を有し、所定量の作
動液を封入したヒートパイプを加工し、所定の外径より
所定の寸法だけ大なる所定の内径の挿入孔を有した伝熱
部材を加工し、伝熱部材の挿入孔にヒートパイプを挿入
し、ヒートパイプの一部分を所定の温度で所定時間加熱
することにより、作動液を加熱して、ヒートパイプに作
動液の蒸気圧の熱膨張に基づく塑性変形を与え、この塑
性変形によってヒートパイプの外面を伝熱部材の挿入孔
の内壁に密着固定させるようにしたヒートパイプ式熱交
換器の製造方法を提供するものである。
【0015】
【作用】本発明は、以上のようにヒートパイプの均熱性
(放熱部と加熱部に温度差が生じない性質)を利用し、
ヒートバイプの一部分、例えば、受熱部を加熱するだけ
でヒートパイプの内圧を上昇させることができ、小さな
設備で極めて容易にヒートパイプと伝熱部材を固定する
ことができ、これによってコストダウンを図ることがで
きる。
【0016】
【実施例】以下、本発明のヒートパイプ式熱交換器の製
造方法を添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【0017】図1の(A)には最終加工する前のヒート
パイプ熱交換器,及びヒートパイプの一部分を加熱する
加熱装置が示されている。ヒートパイプ熱交換器は、ヒ
ートパイプ1と複数のフィンを有した伝熱部材3から構
成されている。
【0018】ヒートパイプ1は、円筒状の密閉容器9
と、この密閉容器9内に封入された所定量の作動液2と
から構成され、密閉容器9の材質としては銅、作動液2
としては水が用いられている。
【0019】伝熱部材3は、中心部にヒートパイプ1を
挿入するための挿入孔3aが形成されている。この挿入
孔3aは、ヒートパイプ1の外径より若干大なる内径を
有している。
【0020】加熱装置は、容器4に入れられた錫等の溶
融金属6と、溶融金属6を所定の温度に保持するヒータ
ー5によって構成されており、溶融金属6にヒートパイ
プの一部分が浸漬される。
【0021】このような構成において、ヒートパイプ1
を伝熱部材3の挿入孔3a内に挿入した後、ヒーター5
によって所定の温度Tに保持された加熱装置の溶融金属
6にヒートパイプ1の端部(例えば、受熱部)を浸す。
これによってヒートパイプ1を所定の温度Tで加熱する
ことにより作動液2の蒸気圧によって密閉容器9の内圧
を上昇させる。この内圧がヒートパイプ1の塑性変形域
まで上がると、密閉容器9が拡管し、前記塑性変形によ
って密閉容器9を挿入孔3aの内壁に密着させ、両者を
固定する。ここで、溶融金属6の温度Tは、伝熱部材3
の挿入孔3aの内径以上に密閉容器9の外径が大きくな
るように設定されている。
【0022】次に、上記実施例におけるヒートパイプの
加熱温度Tについて考察する。
【0023】加熱温度Tは、密閉容器9内の作動液2の
蒸気圧が密閉容器9の破裂圧を越えない温度とする。例
えば、銅製の密閉容器9の外径を9.52mm,肉厚を
0.34mm,有効長さを1000mmとした場合に
は、加熱温度T=299℃とする。これは、図2に示さ
れているように、加熱温度Tに対する作動液2である水
の蒸気圧P1 と、加熱温度Tに対する銅管の破裂圧P2
との関係により、両曲線P1 ,P2 が交差する点(30
4℃)が限界温度となるため、加熱温度Tをこれより低
い近似した値に設定し、これを特定時間保持すれば良
い。
【0024】図1の(B)は以上のように製造されたヒ
ートパイプ熱交換器を示す。このヒートパイプ熱交換器
の使用に際しては、被冷却体の熱がヒートパイプ1の一
端(下部)に与えられ、この熱によりヒートパイプ1内
の作動液2が蒸発し、ヒートパイプ1の他端(上部)に
熱伝達を行う。伝達された熱は伝熱部材3の銅フィンか
ら放出され、蒸発気体の凝縮が行われ、凝縮された作動
液2がヒートパイプ1の受熱部(下部)に戻される。こ
のような動作の繰り返しにより、ヒートパイプ1を介し
て被冷却体と放熱雰囲気(大気,水等の冷却媒体)間で
熱交換が行われる。
【0025】尚、ヒートパイプを加熱する手段として
は、以上の加熱装置に限定するものではなく、図3に示
されるような熱風8を流通させる風洞7にヒートパイプ
の一端を挿入するものや、図4に示されるようなヒート
パイプ1の端部にヒーター5を直接巻回したものでも良
い。また、密閉容器9と作動液2の組み合わせは、前述
した銅−水の他、銅−フロン,アルミ−フロン,アルミ
−アンモニア等がある。更に、伝熱部材としては銅,銅
合金アルミ等を用いることができる。
【0026】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明のヒートパイ
プ式熱交換器の製造方法によると、所定の外径を有し、
所定量の作動液を封入したヒートパイプを加工し、所定
の外径より所定の寸法だけ大なる所定の内径の挿入孔を
有した伝熱部材を加工し、伝熱部材の挿入孔にヒートパ
イプを挿入し、ヒートパイプの一部分を所定の温度で所
定時間加熱することにより、作動液を加熱して、ヒート
パイプに作動液の蒸気圧の熱膨張に基づく塑性変形を与
え、この塑性変形によってヒートパイプの外面を伝熱部
材の挿入孔の内壁に密着固定させるようにしているた
め、作業性の向上,コストダウン,及び設備の小型化を
図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す説明図。
【図2】加熱温度について説明するためのグラフ。
【図3】本発明の第2の実施例を示す説明図。
【図4】本発明の第3の実施例を示す説明図。
【符号の説明】
1 ヒートパイプ 2
作動液 3 伝熱部材 3a
挿入孔 4 容器 5
ヒーター 6 溶融金属 9
密閉容器

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定の外径を有し、所定量の作動液を封
    入したヒートパイプを加工し、 前記所定の外径より所定の寸法だけ大なる所定の内径の
    挿入孔を有した伝熱部材を加工し、 前記伝熱部材の前記挿入孔に前記ヒートパイプを挿入
    し、 前記ヒートパイプの受熱部を所定の温度で所定時間加熱
    することにより、前記作動液を蒸発させてその膨脹力に
    より前記ヒートパイプの容器に塑性変形を与え、この塑
    性変形によって前記ヒートパイプの外面を前記伝熱部材
    の前記挿入孔の内壁に密着させることを特徴とするヒー
    トパイプ式熱交換器の製造方法。
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