JP2743014B2 - ヒートパイプにおける作動流体の封入方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明はヒートパイプの製造方法に関し、特に加熱
追出し法によって作動流体をヒートパイプコンテナであ
るパイプの内部に封入する方法に関するものである。

従来の技術 周知のようにヒートパイプは、密閉容器の内部に封入
した作動流体が外部から与えられる熱によって蒸発し、
その蒸気が低圧部分に作動した後に放熱して凝縮すると
ともに、液化した作動流体を重力や毛細管圧力によって
密封容器内の元の箇所に還流させ、作動流体がこのよう
に蒸発および凝縮を伴って密閉容器の内部を循環流動す
ることにより、作動流体の潜熱として熱を輸送するもの
である。そして作動流体の蒸発および流動を円滑に行な
わせるため、密閉容器の内部には、使用温度範囲で凝縮
することのない空気などの非凝縮性ガスを排気し、作動
流体のみを封入した構成としている。

従来、作動流体の封入方法として、ヒートパイプコン
テナとなる容器から真空ポンプによって空気などのガス
を排気し、しかる後に作動流体ボンベを容器に接続し直
して作動流体を容器に注入する真空ポンプ法や容器の内
部に液相の作動流体を注入し、これを加熱蒸発させてそ
の蒸気により空気などの非凝縮性ガスを排出する加熱追
出し法などが知られている。これら従来の方法のうち水
やアルコールなどの蒸気の漏洩が特には問題とならず、
また常温常圧で液体である作動流体を使用する場合に
は、設備コストや作業性などの点で加熱追出し法が有利
である。

発明が解決しようとする課題 第３図は小径管をコンテナ１として加熱追出し法によ
って排気および作動流体の封入を行なっている状態の模
式図であって、このコンテナ１の下端部は密閉され、か
つ上端部には注入ノズル２が設けられており、作動流体
３はその注入ノズル２から所定量注入されている。コン
テナ１はその下端部を加熱装置４に臨ませて起立状態に
保持され、その加熱装置４によって作動流体３の沸点ま
で加熱され、その結果、作動流体３が蒸発してその蒸発
がコンテナ１の内部を満すことによりコンテナ１の内部
に存在していた空気などの非凝縮性ガスが排気される。
そして作動流体３の蒸気がコンテナ１の内部を完全に満
した後に前記注入ノズル２を圧潰して気密状態に密閉す
ることによりヒートパイプとされる。このような作動流
体３の封入方法は、作動流体３が蒸発してその蒸気が非
凝縮性ガスを次第に押し上げることを利用する方法であ
るが、作動流体３が蒸発し始めた当初はコンテナ１の上
部の温度が十分には高くなっていないので、コンテナ１
の下端部側で生じた作動流体蒸気が上端部側で凝縮して
液膜3aを形成し、これがコンテナ１内の圧力の上昇によ
って注入ノズル２から外部に押し出されてしまう。この
ような状況はコンテナ１の内径ｄと長さｌとの比l/dが
大きいほど顕著であり、またコンテナ１の内部にウイッ
クを設けていない場合やグルーブウイックの場合などに
は顕著であり、昇温速度が速い場合には多量の作動流体
３が吹き出してしまい、液量に不足を来たし、また実質
上全量が吹き出してしまう問題があった。このような問
題を解消するために、加熱速度を抑えてコンテナ１の全
体の温度が可及的に等しくなるよう加熱する方法が考え
られるが、このような方法では作業に長時間を要し、実
用に供し得ない。

この発明は上記の事情を背景としてなされたもので、
作動流体を不必要に噴出させことなく、かつ迅速に作業
を行なうことのできる作業流体の封入方法を提供するこ
とを目的とするものである。

課題を解決するための手段 この発明は、上述の目的を達成するために、下端部を
密閉しかつ上端部を開口させたパイプに液相の作動流体
を所定量注入し、そのパイプを起立させかつ上端開口部
を蓋体で閉じた状態で下端部側を加熱し、前記パイプの
全体がその上端部を開放した状態での前記作動流体の沸
点温度以上になった後に前記蓋体を除去してパイプの内
部から所定時間気体を噴出させ、パイプ内の非凝縮性ガ
スを作動流体蒸気によって排出した後にパイプの上端部
を気密状態に封止することを特徴とする方法である。

作用 この発明の方法においても、作動流体を注入した容器
は加熱手段の上に起立状態に配置され、その加熱手段に
よって下側から加熱される。その加熱の過程で、この発
明では容器の上端開口部を蓋体によって閉じ、その状態
を容器のほぼ全体が作動流体の沸点温度以上となるまで
継続し、しかる後に蓋体を取除いて容器の上端部を開
き、内部のガスを噴出させ、非凝縮性ガスが排出された
後に容器の上部開口部を封止するから、作動流体が液体
のまま噴出することが防止され、液量が確保される。

実 施 例 つぎにこの発明の実施例を図面を参照して説明する
と、第１図および第２図はこの発明の方法の実施過程を
模式的に示す図であり、コンテナ１は下端部を密閉した
パイプであり、その上端部に注入ノズル２が設けられ、
このコンテナ１は所定量の作動流体３を注入した状態で
加熱装置４上に起立状態に配置されている。このコンテ
ナ１の加熱は、注入ノズル２を蓋体５によって閉じた状
態で行なう。ここで注入ノズル２の閉止は、作動流体３
が液相のまま吹き出すことを防止するためのものであ
り、したがって完全に気密状態に閉じる必要はなく、ガ
スの漏洩が生じる程度の隙間の存在は許容される。第１
図に示すように蓋体５で閉じた上で加熱を行なうと、作
動流体３の蒸気がコンテナ１の上端部側で凝縮して液膜
を形成しても、その液膜が外部に押し出されることはな
い。また作動流体３の蒸発に伴って空気などの非凝縮性
ガス６はコンテナ１の上端部側に押し込められる。この
ようにして加熱を継続すると、コンテナ１の下端部のみ
ならずその上端がわの部分の温度も次第に高くなり、そ
の温度が作動流体３の沸点温度以上、より具体的にはコ
ンテナ１を開放した状態（例えば大気圧下）での作動流
体３の沸点温度以上になった時点で前記蓋体５を取去っ
てコンテナ１に設けた前記注入ノズル２を開く。これは
例えば水を作動流体とした場合には、コンテナ１の上端
がわ部分の温度が120℃程度になった時点である。この
ようなコンテナ１の温度が高くなった状態ではコンテナ
１の内部で液膜は生じず、したがって蓋体５を取去って
注入ノズル２を開けば、作動流体３の蒸発によって空気
などの非凝縮性ガスが押し出され、この状態を所定時間
維持すると、非凝縮性ガスが排出されてコンテナ１の内
部を作動流体３が満すことになり、この状態で注入ノズ
ル２の中間部を所定の圧潰工具７によって圧潰して気密
状態に密閉し、コンテナ１をヒートパイプとする。な
お、注入ノズル２の密閉時点では、コンテナ１の加熱は
停止しておき、あるいはコンテナ１を加熱装置４から取
外す。

発明の効果 以上説明したようにこの発明の方法では、コンテナの
加熱時にコンテナの上部開口端を閉じておくから、コン
テナの上下両端部がわでの温度差が大きく、作動流体蒸
気がコンテナの上端部側で凝縮して液膜を形成してもそ
れが外部に噴出されることがなく、また蓋体を取除く時
点はコンテナの全体の温度が充分高くなった時点であっ
て、コンテナの内部に液膜が生じず、したがってこの発
明では作動流体を失うことなく迅速に非凝縮性ガスを排
出し、かつ作動流体を封入することができ、ひいては小
径長尺のヒートパイプを効率良く製造することが可能に
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの発明の実施状況を示す模式図
であって、第１図は蓋体によってコンテナを閉じて加熱
を行なっている状態を示し、第２図は蓋体を取除いてガ
スの排出を行なっている状態を示す。第３図は従来の一
般的な加熱追出し法を説明するための模式図である。 １……コンテナ、２……注入ノズル、３……作動流体、
４……加熱装置、５……蓋体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉原 伸一 東京都江東区木場１丁目５番１号 藤倉 電線株式会社内 (72)発明者 伊藤 雅彦 東京都江東区木場１丁目５番１号 藤倉 電線株式会社内

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】下端部を密閉しかつ上端部を開口させたパ
   イプに液相の作動流体を所定量注入し、そのパイプを起
   立させかつ上端開口部を蓋体で閉じた状態で下端部側を
   加熱し、前記パイプの全体がその上端部を開放した状態
   での前記作動流体の沸点温度以上になった後に前記蓋体
   を除去してパイプの内部から所定時間気体を噴出させ、
   パイプ内の非凝縮性ガスを作動流体蒸気によって排出し
   た後にパイプの上端部を気密状態に封止することを特徴
   とするヒートパイプにおける作動流体の封入方法。