JPS6053789A - Sealing of operating liquid for heat pipe - Google Patents

Sealing of operating liquid for heat pipe

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JPS6053789A
JPS6053789A JP16056283A JP16056283A JPS6053789A JP S6053789 A JPS6053789 A JP S6053789A JP 16056283 A JP16056283 A JP 16056283A JP 16056283 A JP16056283 A JP 16056283A JP S6053789 A JPS6053789 A JP S6053789A
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佐野 保
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上田 三男
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今津 孝幸
Kozo Yoshikawa
孝三 吉川
Masao Sumi
角 正夫
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    • 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
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Abstract

PURPOSE:To contrive the mass production of high-performance heat pipe by a method wherein a sodium sealing line, provided with a cold trap and an im purities densitometer in parallel to a dosing hopper in a loop and utilizing helium gas as cover gas, is treated by on-line treatment. CONSTITUTION:Air in a heat pipe container 1 is discharged by an exhausting device 29 by opening a valve 35 and is preheated to 350 deg.C or higher. Then, the valves 25, 26 are opened to circulate solium in the loop through the heat pipe and effect a perfect flushing whereby wetting property between a wick is improved and a pretreatment is unnecessitated. After finishing the flushing, the valve 34 is opened for a short period of time, a connecting pipeline to a dosing pod 27 is filled with sodium, the valve 32 is opened slightly to pour the sodium into the pad 27 until a continuous level meter 28 detects a level, the valves 25, 31 are closed and the valve 32 is fully opened. Under this condition, the exhausting device 29 is started to extract the gas in the pod, then, the sodium in the heat pipe moves into the pod 27 and the moving amount thereof is known by the level meter 28. There processes are treated by an on-line treatment and thereby mass-producing the high-performace heat pipes.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ヒートパイプへの作動液封入方法に関する。[Detailed description of the invention] The present invention relates to a method for sealing a working fluid into a heat pipe.

よシ詳しくは、アルカリ土類金属を作動液とするヒート
パイプへの作動液封入方法に関する。
More specifically, the present invention relates to a method for sealing a working fluid into a heat pipe using an alkaline earth metal as the working fluid.

アルカリ土類金属(ナトリウム、カリウム等)を用いた
密閉容器としてのヒートパイプを製作する場合、性能向
上、耐久性向上の観点から、封入液(作動液)としての
アルカリ土類金属から不純物を極力数シ除くとともに、
不凝縮性ガスを充分脱気した状態で真空封入する必要が
ある。
When manufacturing a heat pipe as a sealed container using alkaline earth metals (sodium, potassium, etc.), impurities should be removed as much as possible from the alkaline earth metal as the filled fluid (working fluid) in order to improve performance and durability. With a few exceptions,
It is necessary to vacuum seal the non-condensable gas with sufficient degassing.

第1図に、典型的なヒートパイプの概略図を示す。ヒー
トパイプは、構造的には金属コンテナ1の内壁にウィッ
クと呼ばれる多層のメツシュ2等を密着させたもので、
このコンテナ1内にす) IJウム等のアルカリ土類金
属が適量充填され、最終的には高真空に封入される。封
入等の為には、封入パイプ3が付属され、この封入パイ
プ端部が圧着クランプされたのち、シール溶接されるの
が通常である。アルカリ土類金属は、化学的に極めて活
性が強く、空気等に触れるとほぼ瞬時に酸化される。従
って酸化物等の不純物が混入するとヒートパイプの耐久
性を大きく損なうことになるので、封入作業をすべて不
活性ガス中で行なわなければならない。
FIG. 1 shows a schematic diagram of a typical heat pipe. Structurally, a heat pipe consists of a multilayer mesh 2 called a wick attached to the inner wall of a metal container 1.
This container 1 is filled with an appropriate amount of alkaline earth metal such as IJium, and finally sealed in a high vacuum. For enclosing, etc., an enclosing pipe 3 is usually attached, and after the end of this enclosing pipe is crimped and clamped, it is sealed and welded. Alkaline earth metals are chemically extremely active and are oxidized almost instantly when they come into contact with air. Therefore, if impurities such as oxides are mixed in, the durability of the heat pipe will be greatly impaired, so the entire sealing operation must be performed in an inert gas atmosphere.

従来、ヒートパイプにアルカリ土類金属を封入する方法
としては、ナトリウムを例にとると、次のような手順が
良く用いられる。
Conventionally, as a method for enclosing an alkaline earth metal in a heat pipe, taking sodium as an example, the following procedure is often used.

すなわち、まず市販の固体ナトリウムを不活性ガス中の
グローブボックスに入れ、このグローブボックス内です
でに酸化された皮膜をナイフ等で丹念に切っていき、中
身の比較的純度の良いナトリウムを取り出す。すでに洗
浄されたヒートパイプ内にこの固体のナトリウムを人へ
若干温度を上げたのち、真空引、きし、最後に封入パイ
プをクランプする。しかしながら、この方法では次のよ
うな欠点がある。
That is, first, commercially available solid sodium is placed in a glove box surrounded by inert gas, and the already oxidized film inside the glove box is carefully cut with a knife or the like to extract the relatively pure sodium inside. This solid sodium is placed inside a heat pipe that has already been cleaned, and the temperature is slightly raised, then a vacuum is drawn, a sinter is applied, and the enclosed pipe is finally clamped. However, this method has the following drawbacks.

(a) すべてグローブボックスの中での作業となる為
、作業に時間を要し、非効率的である。
(a) All work is done inside the glove box, which is time consuming and inefficient.

(b) 市販の固体ナトリウム自体の純度がさほど高く
ない。
(b) The purity of commercially available solid sodium itself is not very high.

(C) ナトリウムを挿入する前にヒートパイプを洗浄
するが、通常の脱脂洗浄、酸洗等では固形不純物、吸着
ガス等が若干残存し、これが不純物源となるばかシでな
く、ウィックでは液体の濡れ性低下eこつながり、ヒー
トパイプ性能上重要なウィックの毛細管力による液還流
性能が悪くなる。
(C) The heat pipe is cleaned before inserting sodium, but some solid impurities, adsorbed gas, etc. remain after normal degreasing, pickling, etc., and these become sources of impurities. The wettability is reduced and the liquid reflux performance due to the capillary force of the wick, which is important for heat pipe performance, deteriorates.

(d) 真空ポンプによる真空引き時には、特殊なポン
プを用いないと、真空ポンプの油蒸狙がヒートパイプに
逆拡散し、ヒートパイプの新たな不純物となる可能性が
大きい。また、充分な脱気を行なうには、相当長時間真
空引きする必要があシ、脱気をうまく行なおうとする程
、汚染されることとなる。
(d) When evacuation is performed using a vacuum pump, unless a special pump is used, there is a high possibility that oil vapor from the vacuum pump will diffuse back into the heat pipe and become a new impurity in the heat pipe. In addition, in order to perform sufficient deaeration, it is necessary to draw the vacuum for a considerable period of time, and the more successful the deaeration is, the more contaminated it becomes.

以上の(a)および(b)の欠点を除く為には、アルカ
リ金属以外の従来の作動液で用いられている真空蒸留、
凝縮充填法の適用が考えられるが、(c)ならびに(、
i)の問題点は依然として残るばかシでなく、アルカリ
金属のような取扱い難いものでは、この作業も危険′か
つ煩雑になることが考えられ、新たな問題点を提供して
しまうことになる。
In order to eliminate the above drawbacks (a) and (b), vacuum distillation, which is used in conventional working fluids other than alkali metals,
Application of condensed packing method is considered, but (c) and (,
The problem of i) still remains, and with difficult-to-handle materials such as alkali metals, this work may become dangerous and complicated, presenting new problems.

上述の真空蒸留、凝縮法の装置の一例を第2図に示す。An example of the apparatus for the above-mentioned vacuum distillation and condensation method is shown in FIG.

図中、1はヒートパイプコンテナ、6は注入用のナトリ
ウムであり、弁8,9を開いた状態で、高真空排気ポン
プ5により真空引きするとともに、容器7の壁に付設さ
れたヒータ12によりナトリウム6を加熱蒸発させる。
In the figure, 1 is a heat pipe container, 6 is sodium for injection, and with valves 8 and 9 open, it is evacuated by a high vacuum exhaust pump 5, and a heater 12 attached to the wall of the container 7 is used. Heat and evaporate sodium 6.

発生した蒸気は、矢印10のように移動し、コンテナ1
内で冷却されて凝縮し、これによりナトリウムの充填が
できることとなる。充填が完際、温度制御を慎重に行な
わ々いと、ヒートパイプ1以外のパイプでも凝縮が生じ
、真にヒートパイプ1に封入されたナトリウム量を把握
し難いことにもなる。
The generated steam moves as shown by arrow 10 and reaches container 1.
It is cooled and condensed within the tank, allowing it to be filled with sodium. If the temperature is not carefully controlled when the filling is complete, condensation will occur in pipes other than the heat pipe 1, making it difficult to ascertain the true amount of sodium sealed in the heat pipe 1.

本発明は、極めて純度の良いアルカリ土類金属を充分に
脱気してヒートパイプに封入し、かつウィックに対して
の濡れ性を良くシ、更に比較的短時間に効率良く作動液
封入作業ができる方法を提供することを目的とする。
The present invention enables the highly pure alkaline earth metal to be fully degassed and sealed in the heat pipe, has good wettability to the wick, and can be filled with hydraulic fluid efficiently in a relatively short time. The purpose is to provide a method that can be used.

すなわち、本発明は、ウィック内蔵ヒートパイプ容器に
アルカリ土類金属を充填するアルカリ土類金属ループに
てヒートパイプへの作動液封入方法において、該アルカ
リ土類金属ループにコールドトラップならびに不純物濃
度計を設け、該容器に並列に計量ポットを設置し、更に
自由液面上部のカバーガスとしてヘリウムガスを用いて
、該ループを封入ラインとしてオン・ライン処理するこ
とを特徴とする、ヒートパイプへの作動液封入方法に関
する。
That is, the present invention provides a method for sealing a working fluid into a heat pipe using an alkaline earth metal loop in which a heat pipe container with a built-in wick is filled with an alkaline earth metal, in which a cold trap and an impurity concentration meter are installed in the alkaline earth metal loop. A measuring pot is installed in parallel to the container, and helium gas is used as a cover gas above the free liquid level, and the loop is used as a sealing line for on-line processing. Related to liquid filling method.

本発明の方法に依れば、耐久性、性能に秀れたアルカリ
土類金属ヒートパイプを工業的規模で製作することがで
きる。そして、本発明の方法は、アルカリ土類金属を用
いたヒートパイプ及びこの高温用ヒートパイプを応用し
た各種伝熱装置の製作に広く適用できる。
According to the method of the present invention, alkaline earth metal heat pipes with excellent durability and performance can be manufactured on an industrial scale. The method of the present invention can be widely applied to the production of heat pipes using alkaline earth metals and various heat transfer devices to which this high-temperature heat pipe is applied.

次に、本発明の特長を列挙する。Next, the features of the present invention will be listed.

(a) 液体金属中の不純物捕獲装置であるコールドト
ラップその他を備えた循環式液体金属ループ中にヒート
パイプを設置する方式とした点。
(a) A heat pipe is installed in a circulating liquid metal loop equipped with a cold trap, which is a device for capturing impurities in the liquid metal.

(b)前記液体金属ループ中でと一ドパイブのフラッシ
ング、脱気、真空封入操作をすべてオン・ラインによシ
実施できる方式とした点。
(b) The method allows all of the flushing, degassing, and vacuum sealing operations of the pipe in the liquid metal loop to be performed online.

(Q) 真空引き時に、例え油蒸気の逆拡散があっても
、ヒートパイプ内を汚染することのないような方式とし
て並列引責ポットを用いた点。
(Q) Parallel liability pots were used as a method to prevent the inside of the heat pipe from being contaminated even if there was back diffusion of oil vapor during vacuuming.

(d) 前記の並列計量ポットの使用により、ヒートパ
イプへの作動液の充填量や内部の真空度を把握できるよ
うにした点。
(d) By using the parallel measuring pots mentioned above, it is possible to grasp the amount of working fluid filled into the heat pipe and the degree of vacuum inside.

(、) 液体金属ループのカバーガスとしてHe ガス
を用い、ループ中の液体金属中のフリーガスの脱気を促
進し、ヒートパイプへの不凝縮性ガス持込み量を極めて
小さくした点。
(,) The use of He gas as a cover gas for the liquid metal loop promotes the degassing of free gas in the liquid metal in the loop, thereby extremely minimizing the amount of noncondensable gas carried into the heat pipe.

(f) ウィックの濡れ性を良くする前処理として(b
)の液体金属自体の7ラツシングによる方式とし、前処
理剤の始末をなくした点。
(f) As a pre-treatment to improve the wettability of the wick (b)
) The method uses 7 lashings of the liquid metal itself, eliminating the need for pretreatment agents.

(ロ))液体金属ループ中でのオン・ライン充填の為、
煩雑な作業は少なく、効率的に行なえるとともに、ヒー
トパイプを並列に設置すれば、大量処理も可能となる点
(b)) For on-line filling in the liquid metal loop,
It requires less complicated work and can be done efficiently, and by installing heat pipes in parallel, it is possible to process large quantities.

以下に、本発明を図面により説明する。The present invention will be explained below with reference to the drawings.

第3図は、コールドトラップ13を有する典型的な循環
式液体金属(以下では、具体例としてナトリウムループ
を示す。)ループを示す。
FIG. 3 shows a typical circulating liquid metal (hereinafter a sodium loop is shown as a specific example) loop with a cold trap 13.

ナトリウムは、ストレージタンク14より圧送によりル
ープに充填され、その抜弁15が閉じられる。こうして
、電磁ポンプ16にょシ循環される閉ループを構成する
。ループ内のナトリウムの温度調節には、通常、加熱器
17、冷却器18が設置される。又、ループ内の流量は
流量計19によシ、又、ループ内のナトリウムの純度は
不純物濃度計(酸素濃度計等)20にょシ測定される。
Sodium is filled into the loop by pressure feeding from the storage tank 14, and its vent valve 15 is closed. In this way, a closed loop in which the electromagnetic pump 16 circulates is formed. A heater 17 and a cooler 18 are usually installed to adjust the temperature of sodium in the loop. Further, the flow rate in the loop is measured by a flow meter 19, and the purity of sodium in the loop is measured by an impurity concentration meter (oxygen concentration meter, etc.) 20.

更に、ループ内各部温度は、熱電対(図示せず)により
監視される。16は系内のナトリウムの不純物を除去す
るコールドトラップであシ、21はナトリウムの熱膨張
を吸収する膨張タンクであり、この膨張タンク21のナ
トリウム自由液面上及びストレージタンク14の液面上
に、不活性ガスがカバーガスとして張られ、ナトリウム
の新たな汚染を防止している。ここで、22がこのカバ
ーガス供給系である。
Furthermore, the temperature of each part within the loop is monitored by a thermocouple (not shown). 16 is a cold trap for removing sodium impurities in the system; 21 is an expansion tank for absorbing the thermal expansion of sodium; , an inert gas is applied as a cover gas to prevent further contamination of sodium. Here, 22 is this cover gas supply system.

このようなナトリウムループは、高速増殖炉を開発する
技術分野にとっては公知のものであり、取扱いの難しい
流体ながら、長年の経験の積み重ねにより容易に高純度
(酸素濃度では、1 ppm前後)のナトリウムを得る
ような運転技術を有している。一方、既存のナトリウム
ループでは、カバーガスとしてアルゴンガスが使用され
るが、本発明のものでは、ヘリウムガスをカバーガスと
したナトリウムルーズにオン・ライン処理方式のヒート
パイプ充填ライン23を設置したことを特徴とする。
Such a sodium loop is well known in the technical field that develops fast breeder reactors, and although it is a difficult fluid to handle, with the accumulation of many years of experience, it is easy to create high-purity (oxygen concentration around 1 ppm) sodium loop. Possesses driving skills that will allow you to: On the other hand, in the existing sodium loop, argon gas is used as the cover gas, but in the present invention, a heat pipe filling line 23 of an online processing method is installed in the sodium loose with helium gas as the cover gas. It is characterized by

前記ヒートパイプ充填ライン23の詳細を第4図に示す
。第4図において、ヒートパイプコンテナ1は、封入パ
イプ3の両端でジヨイント24を介してナトリウムルー
ズに連結される。
Details of the heat pipe filling line 23 are shown in FIG. In FIG. 4, the heat pipe container 1 is loosely connected to the enclosed pipe 3 via joints 24 at both ends thereof.

又、ヒートパイプコンテナ1の上下には、ベローズシー
ルの仕切弁25.26が設置されている。ヒートパイプ
コンテナ1に並列に計量ボット27が設置され、このポ
ット内に連続指示式の液面計28が備えられている。2
9は高真空排気装置であり、計量ボット27内のガスを
吸引することができる。又、これは弁切換等によシガス
加圧できる装置も兼ねるものである。3゜は、排気装置
29に至るまでの冷却セクションであり、ことでガスが
冷却される。又、ナトリウム蒸気の凝縮トラップともな
る。ナトリウム弁31〜35は図のように配置される。
Furthermore, bellows-sealed gate valves 25 and 26 are installed above and below the heat pipe container 1. A measuring bot 27 is installed in parallel to the heat pipe container 1, and a continuous indicator type liquid level gauge 28 is provided inside the pot. 2
9 is a high vacuum evacuation device, which can suck the gas inside the weighing bot 27. This also serves as a device that can pressurize the gas by switching the valve or the like. 3° is a cooling section up to the exhaust device 29, whereby the gas is cooled. It also serves as a condensation trap for sodium vapor. Sodium valves 31-35 are arranged as shown.

又、36のようなラインでヒートパイプ自体も排気系2
9に接続されている。
Also, the heat pipe itself is connected to the exhaust system 2 with a line like 36.
9 is connected.

こうして、本発明の方法に依れば、ナトリウムループで
コールドトラップを用い循環運転し、 。
Thus, according to the method of the present invention, the sodium loop is operated in circulation using a cold trap.

容易に高純度のナトリウムが得られる。一方、ナトリウ
ム中に混入しうる不凝縮性ガスとしてカバーガスが挙げ
られるが、水などの流体と違いす)IJウム等のアルカ
リ土類金属では、通常使用温度(300〜500℃程度
)では、液体中にガスはほとんど溶は込まず、無視し得
る。
High purity sodium can be easily obtained. On the other hand, a cover gas is an example of a non-condensable gas that can be mixed into sodium, but unlike fluids such as water, for alkaline earth metals such as IJium, at normal operating temperatures (approximately 300 to 500 degrees Celsius), Gas hardly dissolves in the liquid and can be ignored.

混入ガスとして問題になるのは、自由ガスの存在である
。これは、初期す) IJウム充填を真空充填とした如
、又、膨張タンク21で重力分離によシ取シ除かれるの
であるが、従来までのアルゴンガスのように比重の大き
なガスでは、膨張タンク21での重力分離効率がやや悪
い。一方、本発明のように高説銀が必要な場合には、ヘ
リウムガスを用いれば、ヘリウムはアルゴンの約1/1
0 の比重ゆえ、極めて分離性能が向上し、はぼ完全な
脱気を行うことができる。かくして、高純度でかつ充分
に脱気されたナトリウムをヒートパイプに供給すること
ができる。言うまでもないが、純度は不純物濃度計20
により常に監視される。
The problem with mixed gas is the presence of free gas. This is similar to initial vacuum filling for IJ gas, and is removed by gravity separation in the expansion tank 21, but with conventional gases with high specific gravity such as argon gas, expansion The gravity separation efficiency in tank 21 is somewhat poor. On the other hand, when high-grade silver is required as in the present invention, if helium gas is used, helium is about 1/1 of argon.
Because of its specific gravity of 0, separation performance is greatly improved and almost complete deaeration can be performed. In this way, highly purified and sufficiently degassed sodium can be supplied to the heat pipe. Needless to say, purity is measured using an impurity concentration meter of 20
constantly monitored.

次に、ヒルドパイブへの充填手順を示す。弁25.26
が閉状態で、ヒートパイプコンテナ1がジヨイント24
を介しループに接続される。
Next, the procedure for filling Hildpibe will be shown. valve 25.26
is in the closed state, and the heat pipe container 1 is in the joint 24
connected to the loop via.

このときヒートパイプコンテナ1の中は空気で満たされ
ているので、弁35を開き、排気装置29で空気を追い
出す。その後の操作として、ヒートパイプ内にナトリウ
ムを充填する為には予熱する必要があシ、約350℃以
上まで昇温する。この際、ループ内のナトリウム温度も
ほぼこれと同じ温度とする。昇温後、ごく短時間、弁3
5を開くとともに排気装置29を用い、昇温により更に
発生した吸着ガスを追い出しヒートパイプ中を真空にす
る。この後、弁35は閉じる。この操作については、も
しこれを行なわぬ場合、ヒートパイプ内のウィックが密
であるとき、ウィック内に存在する自由ガスが液との界
面張力により抜けきらぬ恐れがある為、行なうものであ
り、この心配が少ないようなウィックでは、ヒートパイ
プ設置時にヘリウムガスをパージする程度でも充分であ
り、場合によっては、この真空プロセスを省略しても良
い。
At this time, since the inside of the heat pipe container 1 is filled with air, the valve 35 is opened and the air is expelled by the exhaust device 29. As a subsequent operation, in order to fill the heat pipe with sodium, it is necessary to preheat it, and the temperature is raised to about 350°C or higher. At this time, the sodium temperature in the loop is also approximately the same temperature. After the temperature rises, for a very short time, valve 3
5 is opened, and the exhaust device 29 is used to expel the adsorbed gas further generated due to the temperature rise to create a vacuum inside the heat pipe. After this, valve 35 is closed. This operation is carried out because if the wick in the heat pipe is dense, the free gas present in the wick may not be able to escape due to the interfacial tension with the liquid. For wicks that do not have this concern, it is sufficient to purge helium gas when installing the heat pipe, and in some cases, this vacuum process may be omitted.

次に、弁25.26を開け、ループ内のナトリウムをヒ
ートパイプ内に循還させる。このとき弁31.33は開
、弁32.34は閉の状態である。ヒートパイプコンテ
ナ内1に350℃以上のナトリウムを循環すると、この
中の不純物のほとんどはナトリウムと反応するか、又は
流し去られるかし、はぼ完全な7ラツシングが行なわれ
る。これにより、従来の他のどんな処理にも勝るフラッ
シングが可能となる。加えて、高温ナトリウム自体をウ
ィックに流動させるので、ウィックとナトリウムのなじ
みが良くなり、濡れ性が向上し、ヒートパイプ性能上の
生命であるウィックの液還流性能を大きく高める。従来
の濡れ性を良くする為の前処理では、前処理剤自体が残
留し、これが新たな不純物源となっていたが、ヒートパ
イプ封入流体自体で前処理することになるのでとの心配
は全くなく々る。
The valves 25,26 are then opened, allowing the sodium in the loop to circulate into the heat pipe. At this time, valves 31.33 are open and valves 32.34 are closed. When sodium at a temperature of 350°C or higher is circulated in the heat pipe container 1, most of the impurities therein either react with the sodium or are washed away, resulting in almost complete 7 lashing. This allows flushing to be superior to any other conventional process. In addition, since the high-temperature sodium itself is made to flow through the wick, the wick and sodium become more compatible, improving wettability, and greatly increasing the liquid reflux performance of the wick, which is the lifeblood of heat pipe performance. In conventional pretreatment to improve wettability, the pretreatment agent itself remains, which becomes a new source of impurities, but there is no need to worry about this since the pretreatment is done with the heat pipe filled fluid itself. I'm exhausted.

言うまでもないが、ヒートパイプフラッシング時に、ヒ
ートパイプより除去された不純物は、すべてコールドト
ラップ15に捕獲される。
Needless to say, all impurities removed from the heat pipe during heat pipe flushing are captured in the cold trap 15.

7ラツシングが完了すると、弁34をごく短時間開き、
ヒートパイプと計量ポット27を連続する配管をナトリ
ウムで満たし、すぐに弁34を閉じる。次に、弁32を
微開にして連続式液面計28がナトリウムレベルを検知
するまでナトリウムを計量ボット27に入れる。次に、
弁25.31を閉じ、かつ弁32を全開にする。
7. Once the lashing is complete, open the valve 34 for a very short time,
The pipe connecting the heat pipe and the metering pot 27 is filled with sodium, and the valve 34 is immediately closed. Next, valve 32 is slightly opened and sodium is introduced into metering bot 27 until continuous level gauge 28 detects the sodium level. next,
Close valves 25, 31 and fully open valve 32.

これによりヒートパイプコンテナ1の上端側が閉じられ
た状態で計量ボット27と連通管を形成する。この状態
で排気装置29を起動し、計量ホット27の内部のガス
を引いていくと、ヒートパイプ内のナトリウムが計量ポ
ット27に移動していく。なお、350℃程度のナトリ
ウムの蒸気圧はかなシ小さく、排気装置への影響は小さ
い。移動量は、液面計28により測定されるので、ヒー
トパイプ1の内部に充填するナトリウム量を把握できる
こととなる。更に、計量ポットとのレベル差より封入真
空度を把握でき、かつ排気装置はレベル差を工夫すれば
それ程高真空は不要である。こうして充填が完了すると
、直ちに弁26を閉じ、ヒートパイプコンテナ1を冷却
後、封入パイプ3をクランプしたのち、ジヨイント部2
4よりヒートパイプコン、テナを外す。計量ポット27
に残留したナトリウムは、弁33も閉じたのち弁52.
54を開け、計量ポット内のガスを適宜加圧し、ナトリ
ウムを排出し、次のヒートパイプコンテナへのナトリウ
ム封入に備える。
Thereby, the upper end side of the heat pipe container 1 is closed, forming a communication pipe with the measuring bot 27. In this state, when the exhaust device 29 is activated and the gas inside the metering hot 27 is drawn out, the sodium in the heat pipe moves to the metering pot 27. Note that the vapor pressure of sodium at about 350° C. is very small, and the effect on the exhaust system is small. Since the amount of movement is measured by the liquid level gauge 28, the amount of sodium filled inside the heat pipe 1 can be determined. Furthermore, the degree of enclosed vacuum can be ascertained from the level difference with the measuring pot, and if the level difference in the exhaust device is devised, a high vacuum is not necessary. When the filling is completed in this way, the valve 26 is immediately closed, the heat pipe container 1 is cooled, the enclosing pipe 3 is clamped, and the joint part 2 is
Remove the heat pipe connector and tena from 4. Measuring pot 27
The sodium remaining in the valve 52. is removed after the valve 33 is also closed.
54 is opened, the gas in the measuring pot is appropriately pressurized, the sodium is discharged, and preparation is made for filling the next heat pipe container with sodium.

以上のによシ、本発明では次のような諸効果が得られる
In addition to the above, the present invention provides the following effects.

(1) アルカリ土類金属のヒートパイプへの充填に際
し、従来とは比較にならない高純度の液体金属を充填で
きる。
(1) When filling heat pipes with alkaline earth metals, it is possible to fill liquid metals with a purity that is incomparable to conventional methods.

【2) ヒートパイプの充填前フラッシングでほぼ完全
に不純物を除去できるので、ヒートパイプに液体封入後
、使用期間中に新たな不純物が液体中に溶出することは
ほとんどない。
[2] Since impurities can be almost completely removed by flushing the heat pipe before filling it, new impurities are unlikely to be eluted into the liquid during the period of use after the heat pipe is filled with liquid.

(3)ヘリウムガスをカバーガスとする液体金属ループ
でのヒートパイプ封入ライン設置により、充分に脱気さ
れた液体を封入できる。
(3) By installing a heat pipe enclosure line with a liquid metal loop using helium gas as a cover gas, a sufficiently degassed liquid can be enclosed.

(4)従来のアルカリ土類金属のヒートパイプへの封入
作業のひとつの欠点であった真空排気に、特殊な装置d
技術を必要としなくなった。
(4) A special device d is used for vacuum evacuation, which was one of the drawbacks of the conventional work of enclosing alkaline earth metals into heat pipes.
Technology is no longer needed.

すなわち、ヒートパイプ自身の中を直接真空排気するの
ではなく、並列計量ポット内を排気するので、汚染の心
配がほとんどなく、かつ高真空にする必要もなく、さら
に前記の冷却部30を設ければ、温度的な制限も皆無と
なる。又、ヒートパイプ内の封入真空度の把握も原理的
に可能となる。
That is, since the inside of the parallel measuring pot is evacuated instead of directly evacuating the inside of the heat pipe itself, there is almost no fear of contamination, there is no need to create a high vacuum, and the above-mentioned cooling section 30 can be provided. In other words, there are no temperature restrictions at all. Furthermore, it is theoretically possible to grasp the degree of vacuum enclosed within the heat pipe.

(5)液体金属自身のフラッシングにより前処理してい
るので、ウィックの濡れ性は極めて良く、ヒートパイプ
の液還流性能を大きく高める。又、濡れ性向上前処理に
伴なう新たな汚染がない。
(5) Since pretreatment is performed by flushing the liquid metal itself, the wettability of the wick is extremely good and the liquid reflux performance of the heat pipe is greatly improved. Furthermore, there is no new contamination associated with the wettability improvement pretreatment.

(6)計量ポットの導入により、ヒートパイプへの充填
量を正確に把握できるようになる。
(6) By introducing a measuring pot, it becomes possible to accurately grasp the amount of filling into the heat pipe.

(力液体金属ループ中へのオン・ラインヒートパイプ封
入ラインを設置したことによシ、プロセスが簡略化でき
、かつオン・ラインゆえ汚染の確率が減じる。さらに、
純度等の把握が可能となる。
(Installing an on-line heat pipe encapsulation line into the liquid metal loop simplifies the process and reduces the probability of contamination because it is on-line.)
It becomes possible to understand purity, etc.

(8)以上の総合効果として、耐久性、性能に秀れるア
ルカリ土類金属ヒートパイプを工業的規模に生産するこ
とを可能となる。
(8) As a total effect of the above, it becomes possible to produce alkaline earth metal heat pipes with excellent durability and performance on an industrial scale.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、従来の典型的なヒートパイプの概略図である
。第2図は、ヒートパイプの製作に用いる真空蒸留、凝
縮法の装置の一例を示す〇第3図は、本発明の方法によ
るコールドトラップを有する循環式液体金属ループの概
略図を示し、第4図は、第3図でのヒートパイプ充填ラ
インの詳細図である。 復代理人 内 1) 明 復代理人 萩 原 亮 − 第1頁の続き 0発 明 者 角 正 夫 高砂市荒井町新汀砂研究所
内 (2丁目1番1号 三菱重工業株式会社高407−
FIG. 1 is a schematic diagram of a typical conventional heat pipe. Figure 2 shows an example of a device for vacuum distillation and condensation methods used in the production of heat pipes; Figure 3 shows a schematic diagram of a circulating liquid metal loop with a cold trap according to the method of the present invention; The figure is a detailed view of the heat pipe filling line in FIG. 3. Sub-Agents 1) Meifuku Agent Ryo Hagiwara - Continued from page 1 0 Inventor Masao Kado Shin-Shidasuna Research Institute, Arai-cho, Takasago City (2-1-1 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. High School 407-

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] ウィック内蔵ヒートパイプ容器にアルカリ土類金属を充
填するアルカリ土類金属ループにてヒートパイプへの作
動液封入方法において、該アルカリ土類金属ループにコ
ールドトラップならびに不純物濃度計を設け、該容器に
並列に計量ポットを設置し、更に自由液面上部のカバー
ガスとしてヘリウムガスを用いて、該ループを封入ライ
ンとしてオン・ライン処理することを特徴とする、ヒー
トパイプへの作動液封入方法。
In a method of filling a heat pipe with a working fluid using an alkaline earth metal loop in which a heat pipe container with a built-in wick is filled with an alkaline earth metal, a cold trap and an impurity concentration meter are installed in the alkaline earth metal loop, and a cold trap and an impurity concentration meter are installed in parallel with the container. A method for filling a working fluid into a heat pipe, the method comprising: installing a measuring pot in the heat pipe, using helium gas as a cover gas above the free liquid level, and performing on-line processing using the loop as a filling line.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007048973A (en) * 2005-08-10 2007-02-22 Sumitomo Heavy Ind Ltd Refrigerator cooling type super-conductive magnet device
CN109579581A (en) * 2018-11-08 2019-04-05 大连理工大学 A kind of micro heat pipe packaging method based on PDMS

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