JPH10238974A - ヒートパイプの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 非凝縮性ガスをコンテナから確実に除去する
ことのできるヒートパイプの製造方法を提供する。 【解決手段】 注入管部２を一端部に備えたコンテナ１
の内部に、作動流体３を入れた後に、注入管部２の先端
側の位置で仮封止する。このコンテナ１の全体をヒート
パイプ１３としての使用予定温度以上で所定時間連続し
て加熱する。つぎに、コンテナ１の他端部を加熱して、
作動流体３の蒸気によってコンテナ１内部の非凝縮性ガ
ス１１を注入管部２側に移動させる。コンテナ１のうち
の放熱部となる端部９と、注入管部２の所定位置との表
面温度をそれぞれ測定し、これら両者がほぼ等温になっ
た後、注入管部２の温度測定位置１０よりもコンテナ側
の位置で注入管部２を本封止する。つぎに、この本封止
した部分１２と仮封止した部分４との間で注入管部２を
切断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、作動流体の潜熱
として熱を輸送するヒートパイプに関し、特に加熱追い
出し法を採用したヒートパイプの製造方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】周知の通り、ヒートパイプは真空脱気し
た密閉金属管の内部に水やアルコール等の目的温度範囲
内で蒸発・凝縮する流体を、作動流体として封入したも
のであり、コンテナに温度差が生じることにより動作を
開始する。すなわち、高温部分で作動流体が蒸発し、そ
の蒸気が低温部分に流動した後に凝縮するとともに放熱
し、作動流体がその蒸発潜熱として熱を輸送する。

【０００３】ところで、作動流体は、空気などの非凝縮
性ガスを排除した状態でコンテナに封入する必要があ
り、そのための方法として、従来では、加熱追い出し法
やガス液化法あるいは真空ポンプ法などの作動流体封入
法が知られている。そして、これらいずれの方法におい
ても、作動流体の封入工程は、コンテナ内部の脱脂・洗
浄を充分に行った状態で実施している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ヒートパイプ、特に銅製のコンテナに作動流体として純
水を採用したヒートパイプでは、加熱温度を高温に設定
して長時間連続動作させた場合に、コンテナから酸素ガ
スが発生するおそれが多分にあった。これは、コンテナ
と注入ノズルとの連結箇所が溶接時に酸化しており、こ
れが純水によって還元されるためであると思われる。

【０００５】この酸素ガスは、ヒートパイプ動作が継続
されるうちに内部圧力の低いコンテナの凝縮部側に滞留
する。周知の通り、酸素ガスは非凝縮性あるから、コン
テナ内面の一部が遮蔽されて、その部分における作動流
体蒸気の凝縮が行われなくなる。すなわち、非凝縮性ガ
スによって遮蔽された分だけ凝縮部として機能する面積
が狭くなり、ヒートパイプが本来の有する熱輸送能力を
得られなくなる不都合があった。そして、このような傾
向は、元来、凝縮部として機能する部分の面積が小さい
小型のヒートパイプに顕著であった。

【０００６】この発明は上記の事情に鑑みてなされたも
ので、非凝縮性ガスやスケール等をコンテナから確実に
除去することのできる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。

【０００７】

【課題を解決するための手段およびその作用】この発明
は、上記の目的を達成するために、注入管部を一端部に
備えたコンテナの内部に、作動流体を入れた後に、前記
注入管部の先端側の位置で仮封止し、このコンテナおよ
び注入管部の全体をヒートパイプとしての使用予定温度
以上で所定時間連続して加熱し、つぎに、前記コンテナ
の他端部を加熱して、作動流体の蒸気によってコンテナ
内部の非凝縮性ガスを注入管部側に移動させ、さらに、
前記コンテナのうちの放熱部となる端部と、前記注入管
部の所定位置との表面温度をそれぞれ測定して、これら
両者の温度がほぼ等しくなった後、注入管部の温度測定
位置よりもコンテナ側の位置で注入管部を本封止し、つ
ぎに、この本封止した部分と仮封止した部分との間で注
入管部を切断することを特徴とするものである。

【０００８】したがって、この発明のヒートパイプの製
造方法によれば、作動流体を入れかつ注入管部を封止し
たコンテナ全体を、ヒートパイプとしての使用予定温度
以上で所定時間連続して加熱した後に、コンテナのうち
の注入管部を備えていない側の端部を加熱するから、い
わゆるシーズニング処理によって発生したコンテナ内の
非凝縮性ガスおよびスケール等の異物が、作動流体中に
溶存している非凝縮性ガスと共に作動流体蒸気によって
内部圧力の低い注入管部に追いやられて、仮封止箇所の
近傍に滞留する。

【０００９】この場合、作動流体蒸気は、外部との熱交
換によって凝縮して、コンテナの加熱部側に還流する。
これに対して、非凝縮性ガスなどは、凝縮せずに注入管
部内に滞留する。そのため、注入管部の仮封止側に非凝
縮性が充満し、この部分への作動流体の移動が阻止され
る。

【００１０】したがって、注入管部の表面では、非凝縮
性ガスなどの充満する部分と作動流体蒸気の部分とで顕
著な温度差が生じる。これを利用して、コンテナの放熱
部となる端部と、注入管部の所定位置との表面温度をそ
れぞれ測定する。この両者の温度がほぼ等しければ、注
入管部の温度測定位置までヒートパイプ化されているこ
とが意味される。

【００１１】したがって、その位置よりも好ましくは僅
かにコンテナ側の位置を本封止すれば、非凝縮性ガスな
どが注入管部のうちの仮封止した部分と本封止した部分
との間に閉じ込められる。さらに、この両方の封止部分
の間で注入管部を切断すれば、コンテナ内から非凝縮性
ガスやスケール等の異物の除去されたヒートパイプが完
成する。

【００１２】

【発明の実施の形態】つぎに、この発明の一具体例を図
１ないし図５に基づいて説明する。まず、コンテナ１の
材料として、一端部が閉じられた円形断面の銅パイプを
用意するとともに、その他端部に注入管２を連通させた
状態に取り付ける。この注入管２は、作動流体を注入す
るためのノズルとして機能するものであり、例えばコン
テナ１よりも小径の銅パイプが採用されている。

【００１３】つぎに、注入管２からコンテナ１の内部に
作動流体３を所要量入れる。ここでは、作動流体３の一
例として純水を使用する。なお、作動流体３の入れ方
は、従来法と同様にして行うことができる。作動流体３
をコンテナ１に入れた後、注入管２の先端部分を半径方
向に圧潰するなどして密閉する。この部分が仮封止部４
とされる（図１参照）。

【００１４】なお、仮封止された注入管２の長さＬは、
コンテナ１内に存在する非凝縮性ガスやスケール等の異
物の全量を収容できる長さに設定されている。他方、注
入管２には、予め本封止位置５を設定しておき、そこに
例えば圧潰機８を配置する。なお、この具体例では、注
入管部２の基端部付近が本封止位置５とされている。

【００１５】つぎに、図２に示すように、仮封止したコ
ンテナ１を加熱炉６に収容して全体を加熱する。より具
体的には、ヒートパイプとして使用される際の温度より
もやや高めの温度（ここでは一例として、１５０〜２５
０℃）で所定時間（ここでは一例として、０．５〜２．
５時間）連続して加熱する。このようにシーズニング処
理を施すことによって、コンテナ１内における非凝縮性
ガスやスケール等の異物の発生が促進される。なお、シ
ーズニング処理に使用する加熱炉としては、バッチ炉や
管状炉などが挙げられる。

【００１６】しかる後、加熱炉６からコンテナ１を取り
出して、コンテナ１のうちの注入管２とは反対側の端部
７を加熱する。その場合、図３に示すように、コンテナ
１のうちの加熱されない側の端部と、本封止位置５より
もやや注入管２の先端側の所定位置とに適宜の温度測定
手段を配置して、これらの２箇所の温度を測定しつつコ
ンテナ１を加熱する。したがって、前記端部と前記所定
位置とが共に温度測定位置９，１０とされる。

【００１７】コンテナ１の一端部が加熱されると、その
内部に封入された作動流体３が蒸発し、その蒸気がコン
テナ１の内部圧力の低い他端部、すなわち、注入管２側
に流動する。そして、その蒸気圧によって作動流体に溶
存する非凝縮性ガス１１がシーズニング処理によって発
生した非凝縮性ガス１１やスケール（図示せず）と共に
注入管２の先端部側に次第に押し込められる。

【００１８】他方、作動流体蒸気３は、注入管２の管壁
を介した外部との熱交換によって凝縮した後に、加熱さ
れる端部側に還流して、再度加熱されて蒸発する。すな
わち、作動流体３の蒸発が継続して行われるから、スケ
ールを含む非凝縮性ガス１１は注入管２の内部に滞留す
る。そのため、注入管２の仮封止部４側に非凝縮性ガス
１１が充満し、この部分への作動流体蒸気３の移動が阻
止される。すなわち、図３に示すように、注入管２にお
いて非凝縮性ガス１１およびスケールと作動流体蒸気３
とが分離される。

【００１９】そして、２箇所の温度測定位置９，１０の
温度がほぼ等しい温度になったことを検出した後に、図
４に示すように、本封止位置５で注入管２を圧潰して密
閉する。したがって、この被圧潰箇所が本封止部１２と
される。

【００２０】ここで、温度測定位置９，１０の温度が等
しくなったことは、作動流体蒸気３と非凝縮性ガス１１
との境界が温度測定位置１０まで達していることを意味
する。より詳細には、非凝縮性ガス１１と作動流体蒸気
３との境界からコンテナ１側の範囲においては、作動流
体３による熱輸送が行われているから、この範囲での注
入管２の表面温度は上昇する。これに対して、境界から
注入管２の仮封止部４までの範囲では、非凝縮性ガス１
１が充満していて作動流体３による熱輸送が行われてい
ないから、この範囲での注入管２の表面温度は上昇しな
い。すなわち、作動流体蒸気３の範囲と非凝縮性ガス１
１の範囲とでは、温度差が顕著に生じる。

【００２１】前述の通り、本封止部１２が温度測定位置
１０よりも若干コンテナ１側に形成されるうえに、注入
管２が非凝縮性ガス１１およびスケールの全量を収容で
きる容量であるから、コンテナ１の内部には非凝縮性ガ
ス１１およびスケールが残留せず、適正量の作動流体３
のみが残留する。

【００２２】その後、仮封止部４と本封止部１２との間
で注入管２を切断して、非凝縮性ガス１１を大気中に放
出させるとともに、適宜加工手段によって切断面の形状
を整えれば、ヒートパイプ１３が完成する（図５参
照）。

【００２３】このように、この具体例によれば、シーズ
ニング処理して非凝縮性ガス１１およびスケールを発生
させた状態で、コンテナ１の加熱追い出し工程を実施す
ることに加えて、温度測定位置９，１０が等温になるこ
とによって作動流体蒸気３と非凝縮性ガス１１との境界
を検出して封止するから、長期に亘って連続動作させて
も熱輸送能力が低下しないヒートパイプ１３を簡単かつ
確実に製造することできる。特に、対象が径および長さ
の小さいヒートパイプ１３であっても安定した製品を製
造することができる。

【００２４】なお、上記具体例では、作動流体として純
水を例示したが、この発明は上記の具体例に限定される
ものではなく、例えばフレオンやアンモニア等を採用す
ることもできる。さらに、コンテナとして銅パイプを用
いたが、これに限定されることはなく、例えばアルミニ
ウムなどの金属製のパイプを用いてもよい。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明によれば、作動流体を入れ、かつ注入管部を仮封止し
たコンテナをシーズニングし、つぎに、コンテナの他端
部を加熱して、非凝縮性ガスを注入管部側に移動させ、
さらに、コンテナのうちの放熱部となる端部と、注入管
部の所定位置との表面温度をそれぞれ測定し、これら両
者の温度がほぼ等しくなった後、注入管部の温度測定位
置よりもコンテナ側の位置で注入管部を本封止するか
ら、長期に亘って連続動作させても熱輸送能力が低下し
ないヒートパイプを簡単に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の具体例における作動流体を注入し、
かつ仮封止したコンテナを示す概略図である。

【図２】シーズニング工程を示す概略図である。

【図３】コンテナを一部切り欠いて示す概略図である。

【図４】注入管を本封止した状態を示す概略図である。

【図５】ヒートパイプの完成体を示す概略図である。

【符号の説明】

１…コンテナ、 ２…注入管、 ３…作動流体、 ４…
仮封止部、 ５…本封止位置、 ７…端部、 ９，１０
…温度測定位置、 １１…非凝縮性ガス、 １２…本封
止部、 １３…ヒートパイプ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 丸橋 克洋 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 松本 秀一 秋田県秋田市四ッ小屋末戸松本字湯沢379 株式会社東北フジクラ内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 注入管部を一端部に備えたコンテナの内
   部に、作動流体を入れた後に、前記注入管部の先端側の
   位置で仮封止し、このコンテナおよび注入管部の全体を
   ヒートパイプとしての使用予定温度以上で所定時間連続
   して加熱し、つぎに、前記コンテナの他端部を加熱し
   て、作動流体の蒸気によってコンテナ内部の非凝縮性ガ
   スを注入管部側に移動させ、さらに、前記コンテナのう
   ちの放熱部となる端部と、前記注入管部の所定位置との
   表面温度をそれぞれ測定して、これら両者の温度がほぼ
   等しくなった後、注入管部の温度測定位置よりもコンテ
   ナ側の位置で注入管部を本封止し、つぎに、この本封止
   した部分と仮封止した部分との間で注入管部を切断する
   ことを特徴とするヒートパイプの製造方法。