JPH0633973B2 - ヒートパイプの作動液注入装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、ヒートパイプの作動液封入工程において、
ヒートパイプ用コンテナ内に作動液を注入する装置に関
し、特に沸点の低い作動液の注入に適した装置に関する
ものである。

従来の技術 ヒートパイプは、その使用される温度範囲によって内部
に封入される作動液の種類を変えており、例えば、−８
０〜４０℃の範囲で使用する場合にはアンモニアが、−
４０〜１１０℃の範囲ではフロンが、０〜１５０℃の範
囲ではメタノールが、３０〜２００℃の範囲では水など
がそれぞれ作動液として使用されている。特にフロンＲ
11，フロンＲ12等のように、−４０〜１１０℃程度の温
度範囲で熱輸送する作動液は、融雪用や凍結防止用のヒ
ートパイプの作動液として最適であることから広く採用
されている。

例えば、第２図は一般的に行なわれている注入方法に使
用される作動液注入装置の一例を示すもので、作動液Ｌ
の入った透明な計量容器１には目盛１ａが施されてお
り、この計量容器１の下部には開閉弁２を介して注液管
３が接続されるとともに、前記注液管３の下部は水平に
配設された分配管４に接続され、この分配管４には複数
の枝管５がほぼ等間隔で設けられ、各枝管５の下端には
それぞれ開閉弁６を介して注入用アダプタ５ａが設けら
れている。また、前記分配管４には、真空ポンプ７が開
閉弁８を介設した吸気管９により接続されるとともに、
大気開放用の開閉弁１０が前記分配管４の端部に設けら
れている。

そして、この作動液注入装置により作動液を注入する際
には、先ず、ヒートパイプ用コンテナ１１を前記各注入
用アダプタ５ａに、各ヒートパイプ用コンテナ１１の先
端側に設けられたノズルチューブ１１ａを介して着脱可
能かつ気密状態に取付けられ、注液管３の開閉弁２およ
び大気開放用の開閉弁１０を閉じた状態で各枝管５の開
閉弁６および吸気管９の開閉弁８を開いて真空ポンプ７
を駆動させて、前記分配管４，各枝管５，各ヒートパイ
プ用コンテナ１１およびノズルチューブ１１ａの内部の
脱気を行なう。

次に、前記吸気管９の開閉弁８を閉じるとともに、注液
管３の開閉弁２を開くと、分配管４内および各枝管５内
が真空であるため、前記計量容器１内の作動液Ｌが吸引
されてこれら注液管３，分配管４および各枝管５内に充
填され、各ヒートパイプ用コンテナ１１およびノズルチ
ューブ１１ａ内のみが真空状態に保持される。そして、
一番端の枝管５の開閉弁６を１個所だけ開くと、その枝
管５の注入用アダプタ５ａに接続されたヒートパイプ用
コンテナ１１に対して、ノズルチューブ１１ａを介して
作動液Ｌの注入が行なわれる。

また、各ヒートパイプ用コンテナ１１に注入する作動液
Ｌの量は、ヒートパイプによる熱輸送が最も効率よく行
なわれる量に定められており、注入時に透明な前記計量
容器１に付されている目盛り１ａによって液面の低下か
ら注入量を読み取って、所定量の作動液Ｌが注入された
ら前記開閉弁２を閉じるとともに、注入を完了したヒー
トパイプ用コンテナ１１を接続した枝管５の開閉弁６を
閉じる。そして、前記注入により低下した液面の高さ
を、次に注入を行う際の注入量の測定基準とする。そし
て、次に注入を行うヒートパイプ用コンテナ１１を接続
した枝管５の開閉弁６を開いて同様に作動液Ｌの注入を
行なう。このようにして１本ずつ順に各ヒートパイプ用
コンテナ１１に作動液Ｌの注入が行なわれ、枝管５に接
続された全ヒートパイプ用コンテナ１１への作動液Ｌの
注入が完了したら、圧着工具等により各ヒートパイプ用
コンテナ１１のノズルチューブ１１ａを押し潰して封止
した後、作動液注入装置から取外す。また、前記装置内
に残留する作動液Ｌは、開閉弁１０を開いて装置外へ排
出する。

発明が解決しようとする課題 しかし、前記した従来の作動液注入装置の場合には、注
入操作を繰返し行なうことにより、複数のヒートパイプ
用コンテナ１１への作動液Ｌの注入ができるが、これは
作動液Ｌが水等のように常温・常圧下で沸騰・蒸発しな
い場合だけで、例えば、フロンＲ11（沸点は２３，７
℃）、フロンＲ12（沸点は−２９．８℃）等の低温領域
で使用される作動液の注入を行なう場合には、注入する
作動液が常温・常圧下で沸騰し蒸発し易いため、前記し
た従来の作動液注入装置を用いた場合には、真空状態の
ヒートパイプ用コンテナ１１内に、内径１mm程度と細径
のノズルチューブ１１ａから作動液が僅かに注入された
瞬間に、作動液が沸騰してしまい、ノズルチューブ１１
ａからは作動液の蒸気が噴出する結果、ヒートパイプ用
コンテナ１１内の蒸気圧が高まって作動液Ｌの注入が困
難となるという問題点があった。

また、前記した従来の作動液注入装置において、計量容
器１，作動液Ｌ，注液管３，分配管４，枝管５およびヒ
ートパイプ用コンテナ１１をそれぞれ冷却して、作動液
の沸騰を抑制した状態で注入する方法もあるが、冷却設
備に費用がかかるとともに装置が大型化し、ヒートパイ
プの製造コストが高くなるという問題点があった。

他方、作動液容器内を加圧して強制注入する方法もある
が、この方法の場合には、作動液容器を耐圧容器とせざ
るを得ないので、作動液容器としてガラス等の透明容器
を使用できず、そのため作用液容器によって作動液の注
入量を計測できな不都合があった。

この発明は上記した技術的背景の下になされたもので、
常温・常圧下で沸騰する沸点の低い作動液の注入が可能
で、構造が簡単なヒートパイプの作動液注入装置の提供
を目的としている。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するための手段としてこの発明のヒート
パイプの作動液注入装置は、作動液を貯留する密閉型の
作動液容器を秤量器上に載置するとともに、ヒートパイ
プ用コンテストのノズル部に接続しかつ開閉弁を介装し
た注液管を前記作動液容器内の液面下の底部付近に連通
させ、また加圧用気体の供給管の端部を前記作動容器内
の液面より上方に連通させ、さらに前記注液管を分岐さ
せて他の開閉弁を介して真空吸引源に接続したことを特
徴としている。

作 用 上記のように構成することにより、注入を行なう際に
は、作動液を貯留している作動液容器内の上部に、加圧
気体を供給管を介して供給することにより容器内の圧力
を高めた後、注液管の開閉弁等を開いて容器内の加圧さ
れた作動液を、真空排気したヒートパイプ用コンテナ内
に加圧注入する。その場合、作動液が沸騰した場合にも
蒸気圧に抗して作動液が注入される。また注入量は秤量
器によって重量の減少として知ることができる。

実施例 以下、この発明の一実施例を第１図を参照して説明す
る。

作動液注入装置２１は、常温・常圧下で沸騰し易いフロ
ンＲ11等の沸点の低い作動液Ｌを貯留した金属製で耐圧
密閉型の作動液容器２２を備えており、この作動液容器
２２には、容器内部に貯留した作動液Ｌを送出する注液
管２３と、容器内部を加圧する加圧用気体を供給する供
給管２４とが接続されている。前記注液管２３は、一端
側を前記作動液容器２２の上部から気密に貫挿され、そ
の先端は作動液Ｌに浸漬されて容器底部付近に延びてお
り、また、この注液管２３の作動液容器２２の上部から
外部に延出した部分には開閉弁２３ａが設けられ、また
この開閉弁２３ａの下流側には電磁開閉弁２３ｂが介設
され、さらに下流側の他端は前記作動液容器２２の底部
より低い位置において、開閉弁２３ｃを介して分配管２
５に接続されている。また分配管２５は、ほぼ水平に配
設されるとともに垂直方向に設けられた複数の枝管２５
ａを備えており、これら各枝管２５ａには、注入弁２５
ｂおよびヒートパイプ用コンテナ接続用のアダプタ２５
ｃがそれぞれ設けられている。また前記分配管２５の端
部側には吸気弁２６ａを介設した吸気管２６が接続され
ており、この吸気管２６の端部は真空ポンプ２７に接続
されて、この真空ポンプ２７により前記注液管２３と分
配管２５と各技管２５ａおよび吸気管２６の各内部を真
空引きが可能なようになっている。

また分配管２５の前記吸気管２６が接続されている側の
端部は、排出弁２８を介して大気開放されており、各配
管中に残留する作動液Ｌの排除が可能となっている。

一方、前記供給管２４は、一端側を作動液容器２２の上
部に気密に貫挿してその一端を容器内の液面より上方に
開口し、また外部に延出した部分には供給弁２４ａが介
設されるとともに、その他端側は、圧力ゲージ２４ｂお
よび源圧弁２４ｃを介して加圧用の窒素ガスボンベ２９
に接続されており、作動液容器２２内に窒素ガスを供給
することにより容器内を作動液液面に上から圧力を加え
るようになっている。

また、前記作動液容器２２は、水平に設置された重量計
３０上に載置されて重量測定できるようになっており、
また重量計３０は、重量の変化を即刻読取ることのでき
る表示機構（図示せず）を備えるとともに、この重量計
３０と、前記注液管２３に介設された電磁開閉弁２３ｂ
との間にはコントローラ３１が接続されており、重量計
３０による作動液容器２２の重量の測定値に応じて前記
電磁開閉弁２３ｂを開閉制御するとともに、このコント
ローラ３１は設定重量を記憶する記憶手段を備えてい
る。

そして、作動液Ｌの注入を行なう際には、前記分配管２
５に複数設けられた枝管２５ａの各アダプタ２５ｃに、
ヒートパイプ用コンテナ３２の一端のノズルチューブ３
２ａをそれぞれ接続するようになっている。

なお、前記重量計３０には、作動液容器２２の重量以外
には、例えば注液管２３や供給管２４等の重量が加わら
ないようになっている。

次に、上記のように構成される作動液注入装置２１によ
って作動液容器２２内に貯留された作動液Ｌをヒートパ
イプ用コンテナ３２に注入する場合について説明する。

先ず、作動液注入装置２１の供給弁２４ａを開いて加圧
用の窒素ガスを作動液容器２２に供給して容器内を所定
の圧力に加圧する。また各ヒートパイプ用コンテナ３２
には、例えば１００ｇの作動液をそれぞれ注入すること
とし、コントローラ３１には、注入開始時の測定値から
１００ｇづつ減少する度に、電磁開閉弁２３ｂに閉鎖指
令が出されるように設定値を記憶させる。

そして、分配管２５の複数の枝管２５ａに設けられた各
アダプタ２５ｃに、それぞれノズルチューブ３２ａを気
密に接続して各ヒートパイプ用コンテナ３２を取付けた
後、各枝管２５ａの注入弁２５ｂおよび真空ポンプ２７
に続く吸気管２６の吸気弁２６ａを開くとともに、注液
管２３の開閉弁２３ｃと分配管２５に設けられた排出弁
２８とを閉鎖した状態で真空ポンプ２７を駆動し、前記
ヒートパイプ用コンテナ３２，ノズルチューブ３２ａ，
枝管２５ａ，分配管２５および吸気管２６の各内部の脱
気を行い、それぞれの内部を充分に真空状態とする。

次に、前記ヒートパイプ用コンテナ３２，ノズルチュー
ブ３２ａ，枝管２５ａ，分配管２５および吸気管２６の
各内部が真空状態になったら真空ポンプ２７を停止する
とともに吸気弁２６ａと各枝管２５ａの注入弁２５ｂを
全部閉じた後に、前記注液管２３の開閉弁２３ｃを開放
する。この開閉弁２３ｃが開放されると、注液管２３が
真空状態の分配管２５に連通し、作動液容器２２内の加
圧された作動液Ｌが、注液管２３を介して送り出されて
分配管２５および複数の枝管２５ａ内に充填され、前記
各ヒートパイプ用コンテナ３２内のみが真空状態に保持
される。したがって、この状態において作動液Ｌを貯留
する作動液容器２２の重量を測定して、表示された測定
値を基準値としてゼロリセットし、この基準値から１０
０ｇ減少した際に、コントローラ３１が初回の閉鎖指令
を出して電磁開閉弁２３ｂを閉鎖させるようにセットす
る。

そして、１本目のヒートパイプ用コンテナ３２が取付け
られている枝管２５ａの注入弁２５ｂを開放すると、電
磁開閉弁２３ｂが同時に開いて加圧された状態の作動液
Ｌが、ノズルチューブ３２ａを経てヒートパイプ用コン
テナ３２内に注入される。この時、作動液Ｌの沸点が低
いと、ヒートパイプ用コンテナ３２内が真空状態である
ため、作動液Ｌが、ノズルチューブ３２ａからヒートパ
イプ用コンテナ３２の本体内に注入された瞬間に沸騰す
るが、作動液Ｌが加圧されているため、ヒートパイプ用
コンテナ３２内の作動液Ｌの蒸気の圧力に抗して円滑に
注入される。

注入が進行して１００ｇの作動液Ｌが、ヒートパイプ用
コンテナ３２内に注入されると、重量計３０による測定
から容器内の作動液Ｌが１００ｇ減少したことをコント
ローラ３１が検出し、電磁開閉弁２３ｂに閉鎖指令を送
って自動的に閉鎖させ、１本目のヒートパイプ用コンテ
ナ３２への作動液Ｌの注入が完了する。注入が完了する
とヒートパイプ用コンテナ３２を接続した枝管２５ａの
注入弁２５ｂが閉じられるとともに、次の２本目のヒー
トパイプ用コンテナ３２が接続された枝管２５ａの注入
弁２５ｂが開かれて、作動液Ｌの注入が行なわれる。そ
して、注液管２３に介設された前記電磁開閉弁２３ｂ
は、前記注入弁２５ｂが開かれると同時に開放されると
ともに、所定量の注入が完了した際には、前回と同様に
コントローラ３１からの指令で自動的に閉鎖するように
制御され、以上の操作が繰返し行われることにより、複
数のヒートパイプ用コンテナ３２に、それぞれ作動液Ｌ
が一定量ずつ正確に注入される。

そして、作動液注入装置２１の複数の枝管２５ａにそれ
ぞれ接続された全部のヒートパイプ用コンテナ３２への
作動液Ｌの注入が終了したら、各ヒートパイプ用コンテ
ナ３２のノズルチューブ３２ａの部分を工具で圧潰封止
した後、各枝管２５ａから取外して次の工程に移送す
る。また作動液注入装置２１の各配管内に残留している
作動液Ｌは、分配管２５に設けられた排出弁２８を開い
てここから排出される。

以上のように、この実施例の作動液注入装置２１の場合
には、作動液容器２２の重量を重量計３０で測定し、各
ヒートパイプ用コンテナ３２に所定量の作動液Ｌが注入
されたことを、重量計３０の測定値が一定量減少したこ
とによりコントローラ３１が検知し、電磁開閉弁２３ｂ
を自動的に閉鎖させて注入を停止させるようにしたの
で、作動液の定量注入が可能となり、ヒートパイプ中の
作動液量のバラつきがなくなり、ヒートパイプの品質安
定性を大幅に向上させることができる。また、容器中の
作動液の残量を重量計３０によって容易に知ることがで
きるため、液量不足による注入作業のやり直しがなくな
り、また作動液の補充時期あるいは作動液容器の交換時
期を適切に知ることができるとともに、容器を容易に交
換することができる。

また、作動液の注入量を、作動液を入れた作動液容器の
重量を測定して行なうようにしたので、作動液容器が透
明容器の必要がなくなり、耐圧強度の大きい金属製にで
きるため、より高圧での作動液の注入が可能となり、注
入作業の容易化および注入時間の短縮が図れる等の効果
を有する。

なお、上記実施例においては、電磁開閉弁２３ｂを注液
管２３の途中に設けたが、この電磁開閉弁２３の代り
に、各枝管２５ａに設けた注入弁２５ｂをそれぞれ電磁
開閉弁として、それぞれコントローラ３１により重量計
３０と連動させて開閉制御するようにしてもよい。ま
た、前記各注入弁２５ｂと電磁開閉弁２３ｂとを運動さ
せてもよい。また、注液管２３の分配管２５側に介設し
た開閉弁２３ｃを電磁開閉弁として、コントローラ３１
に接続して開閉制御するようにしてもよい。

さらに、上記実施例では作動液容器２２を１個だけ備え
た装置について説明したが、作動液容器を複数用いて作
動液の補充や、容器の交換を容易にすることもできる。

発明の効果 以上説明したようにこの発明のヒートパイプの作動液注
入装置は、作動液を貯留する密閉型の作動液容器を秤量
器上に載置するとともに、ヒートパイプ用コンテナのノ
ズル部に接続しかつ開閉弁を介装した注液管を前記作動
液容器内の液面下の底部付近に連通させ、また加圧用気
体の供給管の端部を前記作動液容器内の液面より上方に
連通させ、さらに前記注液管を分岐させて他の開閉弁を
介して真空吸引源に接続したので、ヒートパイプ用コン
テナへの沸点の低い作動液の注入を、大がかりな冷却装
置を使用しないで常温・常圧下で容易に実施することが
できる。また、夏期等に高温環境下でも効率良く作動液
の注入ができ、さらに注入量の計測を容易かつ正確に行
なうことができる等の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の作動液注入装置の構成を
示す説明図、第２図は従来例を示す説明図である。 ２１……作動液注入装置、２２……作動液容器、２３…
…注液管、２３ａ，２３ｃ……開閉弁、２３ｂ……電磁
開閉弁、２４……供給管、２５……分配管、２５ａ……
枝管、２５ｂ……注入弁、２５ｃ……アダプタ、２６…
…吸気管、２７……真空ポンプ、２９……窒素ガスボン
ベ、３０……重量計、３１……コントローラ、３２……
ヒートパイプ用コンテナ、３２ａ……ノズルチューブ、
Ｌ……作動液。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂谷 益司 東京都江東区木場１丁目５番１号 藤倉電 線株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−87787（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】作動液を貯留する密閉型の作動液容器を秤
   量器上に載置するとともに、ヒートパイプ用コンテナの
   ノズル部に接続しかつ開閉弁を介装した注液管を前記作
   動液容器内の液面下の底部付近に連通させ、また加圧用
   気体の供給管の端部を前記作動液容器内の液面より上方
   に連通させ、さらに前記注液管を分岐させて他の開閉弁
   を介して真空吸引源に接続したことを特徴とするヒート
   パイプの作動液注入装置。