JPS6333079B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はヒートパイプと他の機械装置とを熱抵
抗を低く保つて結合した熱伝達装置に関するもの
である。 機械装置、例えばモータシヤフトに設けた穴の
内部へヒートパイプを挿入配置してなる伝熱装置
を製作する場合、最も大きな問題の一つは、両者
の境界面における熱抵抗をいかに小さくするかと
いう点にある。 従来この問題を解決するために、次のような方
法が採られていた。 穴内にヒートパイプ用のコンテナ材を挿入し
た後これを拡管して穴内面とコンテナ材外面と
を機械的に強く密着させた後、コンテナ材をヒ
ートパイプに加工する方法。 予めヒートパイプを単体として完成させた後
これを穴内に挿入し、境界の〓間を低融点合
金、伝熱性有機コンパウンド、金属粉末、或い
はこれらを適宜組み合わせた流動性物質で充填
する方法。 前記の方法は接触熱抵抗が小さく、全体とし
て特性の良好な熱伝達装置を得ることができる
が、機械装置内の狭小な穴の内部でヒートパイプ
を組立加工する必要があるため、工程が複雑とな
り、高度な加工技術を必要とする。 一方、の方法の場合、ヒートパイプ自体を単
体として加工することは容易であるが、次のよう
な問題がある。 (a) 有機系伝熱コンパウンドを使用する場合、コ
ンパウンド自体の熱伝導率は一般に約1Kcal／
mh℃のレベルを大きく越えることはなく、穴
内面とヒートパイプ外面における熱抵抗も加味
すると、全体としての熱抵抗が過大となる。ま
た熱伝導率を大きくするために添加物を加える
と、流動性が損なわれ、作業性が悪くなる。 (b) 低融点合金を充填する場合、穴内面及びヒー
トパイプ外面に予めメツキしておく等の処理を
施し、充填後金属的結合が得られる場合を除
き、熱膨張率の相違、凝固収縮性等によつて密
着性が阻害され、総括熱抵抗が大きくなつて実
用的でない場合が多い。 本発明は、良好な接触熱抵抗特性をもつた熱伝
達装置を低コストで提供することを目的としてな
されたものである。すなわち、本発明の要旨は、
〓間を充填する物質として凝固膨脹性を有する可
融合金を用いると共に、金属板と特殊なプラグを
用いて穴の端部を封止したことにある。 一般に金属及び合金類は、凝固の際に収縮する
が、Bi，Sb等を含有するある種の合金において
は凝固膨脹するもののあることが知られている。
例えば、Bi―Sn系合金ではBi約47％以上、Sb―
Pb系合金ではSb約75％以上のときに夫々凝固膨
脹性を有する。具体的には次のような合金が知ら
れており、いずれも本発明に採用可能である。

【表】 以下、図面を参照して本発明に係る熱伝達装置
を説明すると、図はモータシヤフト内にヒートパ
イプを組み込んだ場合を示している。 第１図において、予め完成されたヒートパイプ
１が一端の閉鎖されたシヤフト２内に挿入されて
おり、穴３の内面と、ヒートパイプ１外面との間
の〓間を含むヒートパイプ１の周りの空間部４は
凝固膨脹性を有する可融合金５で充填されてい
る。そして穴３の入口側は薄い金属板６を介して
ネジ式のプラグ７で封止されている。プラグ７の
内側には空洞７１が設けられ可融合金５の相変化
に基づく金属板６の変形を吸収できるようになつ
ている。この例の場合、ヒートパイプ１のノズル
１１が可融合金５中に埋め込まれているので、シ
ール不完全によるヒートパイプ１内の作動液の流
出が軽減され、ヒートパイプ１の寿命延長に役立
つ。 このような構成の装置の組立は、例えば第２図
に示すように、穴３の底が閉鎖された側を下にし
てシヤフト２を垂直に立て、周囲に加熱用ヒータ
８を配置し、穴３の内面温度を可融合金５の溶融
温度以上の適当な温度に保ちながら可融合金５を
所定量だけ計量して穴３の底に投入してこれを溶
融させておく。この状態で可融合金５の融点以上
に予熱したヒートパイプ１を矢印の方向に圧入す
ると、溶融状態にある可融合金５はシヤフト２と
ヒートパイプ１の間の〓間を埋めつつ上昇し、第
３図に示すような状態となる。 上部に溜つた可融合金５は押湯としての効果を
有するが、この状態で開放端側を真空引きする
か、全体に微振動を付与するか、或いは両方の手
段を併用するかして中間の空間部における未充填
部にまで可融合金を入り込ませることが望まし
い。 次いで余分な可融合金５を除去し、可融合金５
がまだ溶融状態にある間に金属板６を当てがい、
プラグ７を捩じ込んで端部を封止する。これにて
伝熱装置の組立は完了する。 組立完了後、装置全体の冷却に伴つて空間部４
に充填された可融合金５が凝固して膨脹する一
方、ヒートパイプ１とシヤフト２が収縮し、それ
らの膨脹収縮量の差の一部が金属板６に作用する
が、プラグ７に空洞７１があるため、金属板６に
作用する応力は金属板６の塑性及び弾性変形によ
つて吸収され、その反力としてヒートパイプ１に
は常に強い圧力が周囲から加えられることにな
る。従つて、ヒートパイプ１とシヤフト２との間
の密着性は常に良好に保たれ、接触熱抵抗も小さ
くなる。 以上の説明から明らかなように、本発明による
装置によれば、凝固膨脹性の可融合金を用いて〓
間を充填すると共に、端部を金属板とプラグをも
つて封止しているので、組立が簡単で、ヒートパ
イプと機械装置との接触熱抵抗を低コストで低減
でき、性能の良好な熱伝達装置を容易に得ること
ができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る熱伝達装置の一実施例を
示す部分断面図、第２図及び第３図は夫々実施例
の装置の製造プロセスを示す説明図である。 １…ヒートパイプ、２…機械装置としてのシヤ
フト、３…穴、４…空間部、５…可融合金、６…
金属板、７…プラグ、８…ヒータ、７１…空洞。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 機械装置に設けた穴へヒートパイプを挿入配
   置してなる熱伝達装置において、前記穴とヒート
   パイプの間には凝固膨脹性の可融合金が充填さ
   れ、前記穴の端部は薄い金属板を介して該金属板
   側に空洞を有するプラグで封止されていることを
   特徴とする熱伝達装置。