JPH0875381A - ヒートパイプとその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コンテナの形状に拘らず均熱特性および熱輸
送力のいずれにも優れるヒートパイプを提供する。 【構成】 密閉金属管からなるコンテナ１３の内部を真
空に脱気した状態で、凝縮性の流体を作動流体として封
入したヒートパイプ１２において、コンテナ１３の内部
壁面がブラスト加工によって粗面化７されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、外部からの入熱を作
動流体の潜熱として輸送するヒートパイプとその製造方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のようにヒートパイプは、真空脱気
した金属管などの容器の内部に、水やアルコール、フロ
ンなどの凝縮性の流体を作動流体として封入したもので
あり、温度差が生じることにより動作し、高温部で蒸発
した作動流体が低温部に流動して放熱・凝縮することに
より、作動流体の潜熱として熱輸送を行う。

【０００３】ところで、ヒートパイプをほぼ垂直な状態
に布設して、かつその下端部を加熱部として用いる場合
には、上方の凝縮部で液化した作動流体がコンテナの壁
面を伝って流下する。その場合、作動流体との濡れ性の
良い材料でコンテナを形成してあるものの、作動流体は
幾筋かの流れとなりやすくコンテナの壁面全体に膜状に
広がることは殆んどない。そのため蒸発部のうち作動流
体が溜っている部分より上側の部分での作動流体が蒸発
する面積が狭くなり、この点で熱輸送能力が制限を受け
ている。また、特にコンテナの周方向における均熱特性
が損なわれる問題が生じる。

【０００４】そこで従来、上記の課題を解決するための
手段が種々開発されており、その一例として、ヒートパ
イプのコンテナ内壁面に沿って金属製の線条体を螺旋状
に配置することが知られている（特開平５−１０６９７
６号）。この種のヒートパイプによれば、液相の作動流
体が線条体によってコンテナの内面の周方向に案内され
つつを流下するので、コンテナ内面のほぼ全域に作動流
体が供給される。したがって局部的な放熱ムラが発生せ
ず、しかも、コンテナ壁面と作動流体との接触面積が大
きいことから、作動流体の蒸発量ひいてはヒートパイプ
としての熱輸送量が増大する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで上記のヒート
パイプでは、作動流体の一部が線条体を乗り越えて流下
することがある。また上記のヒートパイプは、コンテナ
と線条体とが別構成であるから、特にコンテナがコルゲ
ート管等の変形した管によって形成される場合には、コ
ンテナ壁面と線条体とが密着しない部分が生じ、その隙
間から作動流体が流れ落ちることがある。そして、この
ように線条体にガイドされずに流れ落ちる作動流体は、
やはり液膜状に広がることはなく筋状に流下する。その
結果、上記のヒートパイプにおいても、放熱ムラの発生
ならびに熱輸送能力の低下を完全には解消することがで
きなかった。

【０００６】このように従来では、高いレベルの均熱特
性と熱輸送力とを兼備したヒートパイプを得ることが困
難であり、またこの傾向は、コンテナが変形しているタ
イプのヒートパイプに顕著であった。

【０００７】この発明は上記の事情に鑑みてなされたも
ので、コンテナの形状に拘らず熱輸送能力および均熱特
性のいずれもが優れたヒートパイプと、そのヒートパイ
プの製造方法を提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は上記の目的を
達成するために、密閉金属管からなるコンテナの内部を
真空に脱気した状態で、凝縮性の流体を作動流体として
封入したヒートパイプにおいて、前記コンテナの内部壁
面がブラスト加工によって粗面化されていることを特徴
とするものである。

【０００９】また請求項２に記載した発明は、金属テー
プの一方の面にブラスト加工を施して粗面化させ、その
ブラスト加工が施された面を内側に向けて前記金属テー
プの両側縁部を中空状態に湾曲させ、つぎに前記金属テ
ープの側縁部同士を接合させて管状体を形成し、さら
に、その管状体の両端部を密閉するとともに、その内部
に真空脱気した状態で凝縮性の流体を作動流体として封
入してヒートパイプ化することを特徴とするものであ
る。

【００１０】

【作用】この発明のヒートパイプにおいても、ほぼ垂直
に立設され、かつその下端部が加熱される状態では、作
動流体蒸気はコンテナの上方で放熱して凝縮し、作動流
体の蒸発潜熱として熱を輸送する。また凝縮して液化し
た作動流体は重力によってコンテナの壁面を伝って流下
する。その場合、この発明のヒートパイプではブラスト
加工によってコンテナの内部壁面が粗く仕上げられてい
るため、液相の作動流体がその表面上に薄膜状に広が
る。したがって、作動流体がコンテナ内周面のほぼ全域
に供給され、かつ適度に滞留された状態で流れ落ちる。
その結果、コンテナの局部における放熱ムラが発生しな
い。また、作動流体とコンテナ壁面との接触面積が広く
なるため、作動流体の蒸発量ひいてはヒートパイプとし
ての熱輸送量が増大する。

【００１１】また、この発明の方法によれば、素材とし
て金属テープもしくはコイルが用意され、最初の工程で
は金属テープの片面にブラスト加工を施して、その面を
粗面化させる。このブラスト加工としては、ケイ砂を用
いたサンドブラスト法やスティールグリッドを用いたグ
リッドブラスト法などを採用することができる。そし
て、次工程において、金属テープのうちブラスト加工に
より粗面化された面を内側に向けてその両側縁部を次第
に湾曲させる。さらに次の工程で、金属テープの側縁部
と側縁部とを互いに突き合わせた状態で溶接等により完
全に接合して、粗面化された内壁面を有する長尺な管状
体を作成する。そしてその管状体を適当な長さで切断す
るとともに、両端部を密閉する。さらに、管状体の内部
に空気等の非凝縮性ガスを脱気した状態で目的温度内で
蒸発・凝縮する流体を作動流体として封入してヒートパ
イプ化する。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図面を参照して
説明する。図１はヒートパイプ用の管材を製造するパイ
プ製造ラインの全体を示す概略図であり、図２はブラス
ト装置の噴出ノズルと金属テープとを示す概略図であ
る。また、図３はヒートパイプの完成体を示す図であ
る。図１においてパイプ製造ライン１には、管材の材料
となる長尺の金属テープ２を巻き取ったテープ送出し機
３とブラスト装置４と溶接機５とが備えられている。な
お、金属テープ２の素材としては、銅やステンレス鋼等
のヒートパイプのコンテナ材料として一般的な金属が採
用されている。

【００１３】まず、前記テープ送出し機３を駆動させる
ことによって、金属テープ２が所定速度でその長さ方向
に繰り出される。つぎに、ブラスト装置４を利用したサ
ンドブラスト加工が金属テープ２の上面に施される。す
なわち、例えば粒径２０〜５００μｍ程度のケイ砂を金
属テープ２にほぼ垂直に衝突させて、金属テープ２の表
面に微細な凹凸を多数形成し、いわゆるマット状に粗面
化させる。その際に、例えば図２に示すように、進行す
る金属テープ２と直交する一方向（図において左斜め下
方向）に噴出ノズル６を移動させつつケイ砂を噴出させ
ると、互いにほぼ平行で、かつ傾斜した帯状の粗面部７
が金属テープ上に順次形成される。すなわち、金属テー
プ２の長さ方向において素地のままの部分と粗面部７と
が交互に現れる。なお、ブラスト加工としては、前述の
サンドブラスト法に限定されず、ケイ砂の代わりにステ
ィールグリッドを被加工物に衝突させるグリッドブラス
ト法なども採用することができる。

【００１４】ブラスト加工が施された金属テープ２は、
定法に倣って洗浄工程８に送られ、表面に付着した粉体
や残留ケイ砂等の異物が除去される。さらに金属テープ
２はロール成形工程９に送られ、その工程において上面
すなわち被ブラスト加工面が管の内側となるように両側
縁部１０が徐々に湾曲加工されて円筒状に形成される。
そして、完全な円筒状に形成された後に、金属テープ２
の側縁部１０同士の突き合わせ部分を溶接機５によって
気密に溶接し、管状体１１が形成される。また、金属テ
ープの両側縁部１０が突き合わされることによって、各
々の粗面部７もそれらの側縁部同士で突き合わされて、
その結果、管状体１１の内壁面に螺旋状に連続する粗面
部７が形成される。つぎにその管状体１１は、適当な長
さで切断されるとともに、図示しないヒートパイプ化工
程に送られて、両端部を端板などで密閉されるととも
に、内部に真空脱気した状態でアルコールや水等の凝縮
性流体が作動流体（図示せず）として封入されヒートパ
イプ１２化される。このヒートパイプ化のための方法・
工程は、従来知られている方法・工程を採用することが
できる。

【００１５】上述の手順によって製造されたヒートパイ
プ１２（図３参照）を、例えば垂直に立設させ、かつそ
の下端部分を蒸発部として動作させた場合には、蒸発部
における入熱により作動流体が蒸発し、その蒸気は圧力
の低い凝縮部に流動し、そこで熱を奪われて凝縮する。
一方、凝縮した作動流体は、コンテナ１３の内壁面の素
地の部分および粗面部７を伝わって重力により蒸発部側
に流下するが、その作動流体は粗面部７に到達すると、
素地の部分を通過する際に比べて約２倍ないし３倍程度
に表面積が拡大される。すなわち、作動流体がコンテナ
１３の内周面に薄い膜状に広がるが、前述のように粗面
部７は螺旋状を成しているから、その作動流体はコンテ
ナ１３の周方向にほぼ均等に分散される。したがって、
特にコンテナの周方向における放熱ムラが発生しない。

【００１６】以上のようにして蒸発部の全体に分散させ
られた作動流体は、それぞれの箇所で再度加熱されて蒸
発し、熱輸送を行う。したがって作動流体の蒸発が生じ
る面積、すなわち実効蒸発部面積が広くなるので、作動
流体の蒸発量が多くなって熱輸送量に優れたものとな
る。

【００１７】このように、この発明のヒートパイプ１２
は、既成のコンテナ内に別部材を取付けた構成ではな
く、コンテナ１３の地肌をブラスト加工によって改質す
るものであるから、そのコンテナの形状に拘らず、上記
した種々の作用・効果を奏する。

【００１８】なお、上記の実施例では、粗面部７がコン
テナ１３の内壁面に螺旋状に現れるようにブラスト加工
を施したが、この発明は上記の実施例に限定されるもの
ではなく、コンテナ１３の内壁面の全域が粗面部７とな
るように金属テープ２の全面にブラスト加工を施しても
よい。

【００１９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明のヒートパイプはコンテナの内部壁面がブラスト加工
によって粗面化されていることにより、コンテナの形状
に拘らず液相の作動流体を薄い膜状に広げつつコンテナ
内壁面を流下させることができ、したがって周方向にお
ける放熱ムラが生じることがなく、しかも熱輸送量が増
大する。すなわち、この発明によればコンテナの形状に
拘らず優れた熱輸送能力と均熱特性とを兼備するヒート
パイプを得ることができる。

【００２０】請求項２に記載した製造方法は、金属テー
プのうちブラスト加工によって粗面化された面を内側に
向けて、その両側縁部を湾曲させるとともに、接合させ
て管状体を形成し、その管状体をヒートパイプ化する方
法であるから、コンテナの形状に拘らず均熱特性と熱輸
送力とに優れるヒートパイプを効率良く製造することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】パイプ製造ラインを示す概略図である。

【図２】金属テープにブラスト加工が施される状態を示
す概略図である。

【図３】この発明にかかるヒートパイプを一部破断して
示す図である。

【符号の説明】

２…金属テープ、 ４…ブラスト装置、 ７…粗面部、
１０…側縁部、 １１…管状体、 １２…ヒートパイ
プ、 １３…コンテナ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長谷川 仁 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 江口 勝夫 北海道千歳市泉沢1007番地151 株式会社 北海道フジクラ内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 密閉金属管からなるコンテナの内部を真
   空に脱気した状態で、凝縮性の流体を作動流体として封
   入したヒートパイプにおいて、 前記コンテナの内部壁面がブラスト加工によって粗面化
   されていることを特徴とするヒートパイプ。
2. 【請求項２】 金属テープの一方の面にブラスト加工を
   施して粗面化させ、そのブラスト加工が施された面を内
   側に向けて前記金属テープの両側縁部を中空状態に湾曲
   させ、つぎに金属テープの側縁部同士を接合させて管状
   体を形成し、さらに、その管状体の両端部を密閉すると
   ともに、その内部に真空脱気した状態で凝縮性の流体を
   作動流体として封入してヒートパイプ化することを特徴
   とするヒートパイプの製造方法。