JPH05322463A - ヒ−トパイプの封止部構造 - Google Patents

ヒ−トパイプの封止部構造

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JPH05322463A
JPH05322463A JP4151431A JP15143192A JPH05322463A JP H05322463 A JPH05322463 A JP H05322463A JP 4151431 A JP4151431 A JP 4151431A JP 15143192 A JP15143192 A JP 15143192A JP H05322463 A JPH05322463 A JP H05322463A
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JP
Japan
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pipe
sealed
sealing
heat pipe
groove
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Pending
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JP4151431A
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English (en)
Inventor
Suemi Tanaka
末美 田中
Kuniyoshi Sato
邦芳 佐藤
Yumiko Kasagi
由美子 笠置
Kenji Matsuoka
健次 松岡
Jiyunji Sotani
順二 素谷
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 内面溝付きの細径パイプを超音波溶接で封止
する場合において、封止欠陥が生じないで封止部が脆弱
にならないヒ−トパイプの封止部構造を得る。 【構成】 内面に多数の溝を有するパイプの所要部分
が、加圧による塑性変形と加圧状態で加えられる超音波
振動とにより封止(超音波溶接)されたヒ−トパイプに
おいて、Xの値が次の数1の式によって求められる場
合、前記ヒ−トパイプの封止部の肉厚Tが0.75X〜
1.1Xの範囲になるように設定する。 【数1】 ただし、溝ピッチp=平均溝ピッチ、溝幅w=平均溝幅
とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は一般的にはヒ−トパイプ
の封止部構造に関するものであり、さらに具体的には、
内部に長さ方向に沿う微細な多数の溝を有しかつ径の小
さいパイプを使用する細径のヒ−トパイプが、超音波溶
接で封止される場合に適する封止部構造に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】外径が5mm以下のような細径のパイプを
使用するヒ−トパイプは、最近は、例えば特開昭62−
118989号公報に記載されているように、パイプの
封止予定部分を上ホ−ンとアンビルで挟み、上ホ−ンを
ラムで加圧することによりパイプの当該部分を潰して塑
性変形させ、この加圧状態でパイプの長さ方向又は長さ
方向に対して交差する方向へ超音波振動を加えることに
より封止される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前述の超音波溶接によ
って内部に長さ方向に沿う微細な多数の溝を有するパイ
プを封止する場合、加圧力,超音波出力,加振時間等の
条件を厳密に制御しないと封止欠陥を生じたり封止部が
脆弱になる。すなわち、加圧力,超音波出力が小さかっ
たり加振時間が短か過ぎたりすると、封止部は脆弱には
ならないけれども、例えば図7のように封止部10の両
側内部にボイド1aを生じるなどの封止欠陥が発生す
る。他方、加圧力,超音波出力が大きかったり加振時間
が長かったりすると、封止部の塑性変形量が大き過ぎて
封止部が脆弱になり、小さい外力によっても破損し易く
なるほか、ヒ−トパイプ使用時の内部圧力によっても破
損する危険性がある。
【0004】他方加圧力,超音波出力,加振時間が不十
分でも、前述のボイド1aその他の封止欠陥が生じない
ようにする技術として、例えば特開昭61−18618
3号公報のように、パイプの封止予定部分の内面に予め
はんだや錫のような柔らかい金属をメッキしておき、こ
の封止予定部分を前述のような超音波溶接によって封止
する方法がある。この方法は、封止予定部分の加圧,加
振のときにメッキ層を構成する柔らかい金属を封止部に
流入させることにより、封止欠陥を防止するものである
が、封止欠陥を防止することはできるけれども、メッキ
をする分だけ製造工程が多くなるばかりでなく、メッキ
層と作動媒体との反応によって内部に不凝縮ガスが発生
し易く、ヒ−トパイプの性能を著しく低下させる問題が
あった。
【0005】本発明の目的は前述の課題を解決し、内面
に溝を有する細径のパイプを超音波溶接で封止する場合
において、封止欠陥が生じず、さらに封止部が充分な強
度をもったヒ−トパイプの封止部構造を提供することに
ある。すなわち本発明は、種々の試みの結果、内面溝を
有して内面メッキ層を有しないパイプを、超音波溶接に
より封止部が充分な強度をもち、かつ封止欠陥もほとん
ど発生しないように封止する場合、パイプの肉厚,内部
溝その他の寸法条件と封止後の封止部の肉厚との間に密
接な関係があり、しかも加圧力,超音波出力,加振時間
等の加工条件の厳密な制御は、完成後の封止部の肉厚に
基づいて行うのが容易であることを見出すことによって
完成し得たものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明によるヒ−トパイプの封止部構造は、内面溝
付きパイプの所要部分が超音波溶接により封止されたヒ
−トパイプにおいて、Xの値が次の数1の式によって求
められる場合、前記ヒ−トパイプの封止部の肉厚Tが
0.75X〜1.1Xに設定されるように構成したもの
である。
【0007】
【数1】
【0008】ただし、数1の式中溝ピッチp=平均溝ピ
ッチ、溝幅w=平均溝幅、とする。
【0009】
【作用】経験的に求められる前記Xの値によって封止部
の肉厚Tを設定する本発明のヒ−トパイプの封止部構造
によれば、内面にメッキ層がなく内面溝を有する細径の
パイプを、超音波溶接によって封止欠陥が生じず、さら
に充分な強度をもった封止部を形成するための加工条件
の設定,制御が容易かつ正確になる。
【0010】
【実施例】図1〜図5を参照しながら、本発明により封
止部構造の好ましい実施例を説明する。図1は本発明を
実施するための超音波溶接装置の部分拡大断面図、図2
は図1の超音波溶接装置におけるホ−ンの部分拡大断面
図、図3は本発明の実施例のヒ−トパイプ封止部構造の
部分平面図、図4は当該封止部構造の部分拡大断面図、
図5は内面溝付きパイプの一例を示す部分拡大断面図、
図6は内面溝付きパイプの他の例を示す部分拡大断面図
である。
【0011】図1の超音波溶接装置は、ホ−ン2と超音
波発振機30を備えたアンビル3とから構成され、ホ−
ン2とアンビル3相互の対向面には、両者2,3の対向
面にパイプ1が図示のように挟まれたとき、当該パイプ
1とほぼ直角に交差しかつ一定の間隔に並ぶ状態の筋状
の凸部21,31が、それぞれ六個ずつ形成されてい
る。図2のように、各凸部21と各凸部の31高さh1
及び幅w1はそれぞれ0.5mm、間隔w2はそれぞれ
0.1mmに形成され、凸部21と31とは相対するよう
に、すなわち、図1の状態で上下に重なるように形成さ
れている。
【0012】ヒ−トパイプを構成するためのパイプ1
は、外径が3mm,図5又は図6で示す肉厚tが0.3m
m,内面の管軸方向に沿う溝11の数が26,溝深さd
が0.15mm,溝幅wが0.15mm,溝ピッチpが0.
29mmの内面溝付きの銅パイプである。なお、ここで溝
ピッチpは平均溝ピッチ、溝幅wは平均溝幅であり、平
均溝ピッチ及び平均溝幅とは、溝11の深さdの半分で
ある1/2dの部分におけるそれらの平均値を示すもの
とする。したがって、この実施例において次の数1の式
によってXの値を求めると、
【0013】
【数1】
【0014】 X=0.3+(0.29−0.15/0.29)×0.15≒0.37(mm) となる。
【0015】前記パイプ1の封止予定部分をホ−ン2と
アンビル3とで挟み、ホ−ン2を図示されていないラム
により3kgf/cm2 で下方に加圧し、前記封止予定部分を
塑性変形させて潰した後、この加圧状態で超音波発振機
30を作動させて、出力15KHZ ,印加時間0.2秒の
振動条件により、図1の矢印イのように、パイプ1の管
軸に沿う方向(長さ方向)に超音波振動を加え、図4の
ように当該部分の封止部肉厚Tが0.3mmになるよう
に、すなわち、当該肉厚T≒0.81Xとなるように封
止部12を形成した。このとき、当該封止部12の両面
に凸部21,31が押圧した跡である溝13が形成され
る。この溝13の幅は、凸部21,31の幅w1よりも
わずかに広くなる。この実施例のように形成された封止
部12の長さL(図3)は9mm、幅Wは6.2mmであっ
た。
【0016】前記実施例の封止部構造は、封止部12の
肉厚Tがほぼ0.81Xになるように形成されているの
で、当該封止部12は充分な強度をもち、内部メッキ層
の存在による不凝縮ガスの発生もなく、しかも当該封止
部12にはボイド発生等の封止欠陥はない。そして、封
止部の肉厚Tに基づいて加工条件を設定することができ
るから、加工制御が非常に容易である。
【0017】本発明において、封止部12の肉厚Tを
0.75X〜1.1Xの範囲のうちどのような値を選択
するかは、ホ−ン2とアンビル3の凸部21,31の数
や寸法、加振条件、パイプ1の材質などによって適宜選
択する。前述のような加工条件である場合、凸部21,
31の幅w1が0.3mm以上,間隔w2が0.3mm以下
であって、凸部21,31の数が三個以上であれば、T
=0.75X〜1.1Xの範囲に設定すると、封止部1
2の封止欠陥の発生率を95%以下に抑えることができ
るとともに、ヒ−トパイプを電子機器の部品を冷却する
ために使用する場合に必要充分な強度をもった封止部を
形成することができる。
【0018】前記実施例では、ホ−ンとアンビルの対向
面の凸部21,31がパイプ1の管軸に対して直交する
状態に形成されているが、ホ−ンとアンビルの凸部が向
かい合っていれば、両者の凸部を管軸に対して直角以外
の角度で、すなわち管軸に対して傾斜する状態に形成さ
れていてもよく、さらに、隣接の凸部相互が平行になっ
ていることを要しない。また、加振方向はパイプ1の長
さ方向に対して交差する方向であっても差し支えなく、
加圧,加振回数も適宜に設定することができる。
【0019】本発明に係るヒ−トパイプの封止部構造
は、前述の実施例のみに限定されるものではなく、特許
請求の範囲内において、他の要素を付加して実施した
り、主要でない部分を変更して実施したり、一部を他の
均等な手段で置換して実施したりする場合も含まれる。
【0020】
【発明の効果】本発明に係るヒ−トパイプの封止部構造
は、パイプの封止予定部分を超音波溶接する場合におい
て、使用上充分な強度をもち、しかも封止欠陥のほとん
どない封止部を得ることができるとともに、パイプ内部
にメッキ層を形成しておく必要がないので製造工程が少
なくなり、ヒ−トパイプの使用中に前記メッキ層との反
応による不凝縮ガスは発生しない。また、製品封止部の
予定肉厚によって加工条件を設定すればよいので、当該
加工条件の設定,制御が非常に容易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施するための超音波溶接装置の部分
拡大断面図である。
【図2】図1の超音波溶接装置におけるホ−ンの部分拡
大断面図である。
【図3】本発明の実施例のヒ−トパイプ封止部構造の部
分平面図である。
【図4】本発明の実施例による封止部構造の部分拡大断
面図である。
【図5】内面溝付きパイプの一例を示す部分拡大断面図
である。
【図6】内面溝付きパイプの他の例を示す部分拡大断面
図である。
【図7】従来のヒ−トパイプの封止部のボイド発生状態
を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
1 パイプ 1a ボイド 10 封止部 11 グル−ブ 12 封止部 13 溝 2 ホ−ン 3 アンビル 30 超音波発振機 21,31凸部 t パイプ肉厚 T 封止部の肉厚 w パイプ内の溝幅 d 溝深さ p 溝ピッチ L 封止部の長さ W 封止部の幅 w1 凸部の幅 w2 凸部の間隔
フロントページの続き (72)発明者 松岡 健次 東京都千代田区丸の内2丁目6番1号 古 河電気工業株式会社内 (72)発明者 素谷 順二 東京都千代田区丸の内2丁目6番1号 古 河電気工業株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内面に多数の溝を有するパイプの所要部
    分が、加圧による塑性変形と加圧状態で加えられる超音
    波振動とにより封止(超音波溶接)されたヒ−トパイプ
    において、Xの値が次の数1の式によって求められる場
    合、前記ヒ−トパイプの封止部の肉厚Tが0.75X〜
    1.1Xに設定されていることを特徴とするヒ−トパイ
    プの封止部構造。 【数1】 ただし、数1の式中溝ピッチp=平均溝ピッチ、溝幅w
    =平均溝幅、とする。
JP4151431A 1992-05-19 1992-05-19 ヒ−トパイプの封止部構造 Pending JPH05322463A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2427582A (en) * 2005-06-28 2007-01-03 Asia Vital Components Co Ltd Manufacture of a heat pipe using ultrasonic welding
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JP2020024794A (ja) * 2018-08-06 2020-02-13 トヨタ自動車株式会社 燃料電池セルの製造装置

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