JPH02238295A - ヒートパイプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利川分野） この発明は、ヒートパイプに関するものである．〔従来
ｄ技術とその課題〕 アルミニウム管は、水、水蒸気あるいはメタノール等に
よって腐食しやすい． このため、アルミニウム管を゜ヒートパイプのコンテナ
用パイプに使用した場合、作動液として熱伝達能力が高
く、安価で安全な水やメタノールを使用することができ
ず、作動液がフロン等に限定されるという問題があった
。

そこで、この発明は、作動液として水やメタノールを使
用することができるヒートバイブを提供しようとするも
のである． （課題を解決するための手段及びその作用〕上記のｉｌ
題を解決するために講じた手段は次のとおりである． すなわち、仁の発明のヒートパイプは、波つき金属管の
内面に、鉛管を拡径して密着させた鉛層を有する複合パ
イプをコンテナとし、このコンテナ内に作動液を封入し
たものである。

したがって、作動液は耐食性の良好な鉛層と接するので
、作動液の種類が限定されず、作動液として水、メタノ
ールを使用することができる．〔実施例〕 次に、この発明に係るヒートパイプの一実施例について
説明する。

この発明に係るヒートパイプは、波つき金属管２の内面
に、鉛管３を拡径して密着させた鉛層４を有する複合パ
イプ１をコンテナとし、このコンテナ内に作動液を封入
したものである．上記波つき金属管２の素材としては、
鋼、ステンレス鋼、銅等を使用することができる．また
、鉛管３を形成する素材としては、連続押出し加工が可
能な鉛、鉛合金（Ｃｕ十Ｔｅ合金、Ｃ合金、′ＡＣ合金
あるいは、いわゆる半田等）を使用することができる。

上記波つき金属管２の外周面には、第２図に示すように
、波つき金属管２の外表面の耐食性を改善し、場合によ
っては保温層を兼ねる押出し加工によるボリエヂレン、
ポリ塩化ビニール、ボリブテン、ナイロン等による保護
層５、あるいは融着ポリエチレンテーブ、ゴム引布テー
プ等をテーピングによ′ってｌ層又は複数層巻回してな
る保護層５を設ける．あるいは、波つき金属管２の外周
面で熱交換を効率よく行なうために、波つき金属管２に
断熱性の前記保護層５が設けられない場合や、そういっ
た場合で特に金属管２の外周雰囲気が耐食性のガス、例
えばｓｏ．，ＳＯｓ等や汚水、薬液等の液体あるいは水
蒸気等に接するおそれのある時は、波つき金属管２の内
周面に鉛層４を密着させたのと同じ理由で波つき金属管
２の外面に鉛管による保護層５を設けることが好ましい
。上記保護層５が鉛又は鉛合金によって形成されている
場合は、前記のとおり、複合パイプ１の内外面間の熱伝
導性が特に良好である．さらに、断熱性を要求される場
合には、保護層５を、例えば発泡スチロール、発泡ポリ
エヂレン等の発泡プラスチック断熱層あるいはガラスウ
ール、アスベスト等の断熱層で形成する。この場合は更
に、第３図のように、断熱材から成る保護層５の上に、
形状保持、外傷防止、防水、耐食、断熱を兼ねた第２の
保護層６を、ポリエチレン、ポリ塩化ビニール、ポリプ
テン、ナイロン等を押出し加工によって形成したり、あ
るいは融着ポリエチレンテーブ、ゴム弓布テープ等をテ
ーピングして形成することが非常に好ましい． 更に、ここでは図示しないが鉛管３の外周の必要部位に
保温層を施し、この後、波つき金属管２を被せ、それか
ら拡径して鉛層４を前記保温層を介して金属管２に密着
させてもよい．特に、金属管２の外周に、耐食性のため
に前記鉛管による保護Ｎ５を設ける場合には、本法によ
る鉛管４と金属管２の間に保温層をはさみこむ方法は有
効である。

又、前記保温層のかわりに、複合管の全長に亘って鉛層
４と金属管２の間にいわゆる電気腐食をなくす目的や、
鉛層４又は金属管２に通電する目的等で電気的結合をな
くす絶性テープ又は塗料、あるいは鉛層４と金属管２の
定着性をより強固にする接着材の１種又は２種以上の組
合せを介在させる場合もある． 上記のような複合パイプ１は、次のような方法によっｔ
製造される． まず、波つき金属管２を形成する．例えば、第５図ａ，
ｂ，ｃに示すように、厚さ０　．３〜２　．０ｍｓ程度
の金属平板７を管状にまるめてその継目８をＴＩＧ，Ｍ
ｔＧ，プラズマアーク、抵抗溶接、レーザー溶接、電子
ビーム溶接等で熔接し、その後波つけ加工を行なって波
つき金属管２を成形する．次いで、上記波つき金属管２
内に、例えば、鉛連続押出し機によって押出し形成した
鉛管３を挿入する。この鉛管３の挿入は、例えば、第６
図に示すように、波つき金属管２を金属千板７から成形
する際に、金属平板７をまるめながらあらかじめ製造し
ておいて鉛管３を挿入していく。この際、金属平仮７の
継ぎ目８を溶接する熱によって挿入した鉛管３が溶融さ
れないように、金属管２と鉛管３の間に熱遮蔽板あるい
は冷却管Ｓを挿入しておくことが好ましい。又、別の鉛
管３の挿入方法としては、複合パイプがそれ程に長くな
い場合に採用される方法で、あらかじめ鉛管３と、その
外径よりやや大きい内径をもつ波つき金属管２を製造し
ておき、鉛管３をこの波つき金属管２にその端部から挿
入するのである． この後、上記鉛管３の両端を密閉し、鉛管３内にガス又
は液体等の圧力媒体を封入して鉛管３を波つき金属管２
の内周面に向けて加工すると共に、鉛管３と波つき金属
管２内周面間に形成される間隙１０の大気を真空引きす
ることにより、鉛管３を拡径させて波つき金属管２の内
周面に鉛管３を密着させて鉛層４を形成する．この際鉛
管３は最高１５０’Ｃ以下に加熱しておくと拡管加工が
容易になり望ましい．加熱温度を最高１５０゜Ｃ以下に
するのは、これ以上の温度に加熱すると鉛管３の強度が
劣化するおそれがあり、局所的に弱い部分が内圧によっ
て損傷を受けるおそれが生じるためである。次に、鉛管
３を拡径するための内圧は鉛管の内径にもよるが、最高
５　０　ｋｇ　／　ｃｄ程度、好ましくは、１０ｋｇ／
ｃｄ以下にして、波つき金属管２が大口径の場合であっ
ても変形させないようにする。また、加圧の方法も、一
時に最高圧力の内圧をかけると、鉛管３に不均一による
局所的な弱点部があちた場合に、その部分が損傷を受け
るおそれがあるので、例えば、５ｋｇ／ｄを１時間、そ
の後ｔｏｋｇ／ｃｄを１時間、次いで１５ｋｇ／ｄを１
時間というように段階的に設計上許される最高圧力へと
徐々に加圧することが好ましい． 上記複合パイプ１が短尺の場合には、あらかしめ波つき
金属管２と鉛管３を個別に形成しておき、あとから波つ
き金属管２内に鉛管３を挿入するようにしてもよいのは
前述の通りである．上記鉛管３の拡径は、波つき金属管
２に鉛管３を挿入した状態のものを必要な場所まで運搬
して布設した後に、鉛管３内に圧力媒体を封入して行な
うようにしてもよい． また、波つき金属管２は、波つけによって可撓性を有す
るものであるが、この形状が内部に密着した鉛管３にも
生ずるのでこの鉛管３内表面の波つけによって管内の流
体抵抗が大きくなって好ましくない場合もある。この様
に波つけによる流体抵抗が問題になる場合は、施設後等
において、鉛管３内に封入する圧力楳体の圧力を、この
複合パイプの波つけ前の理論破断抗張力の約６０〜１０
０％の圧力にまでさらに増加させて、一定時間例えば５
〜６０分放置して波つき金属管２の波を伸ばすようにす
るとよい。

次に、上記複合パイプ１をヒートパイプにずる場合、ウ
ィック不要の時はそのまま両端を密閉して、またウィッ
クを必要とする時は鉛管３にウィック材１１を張り、作
動液を封入すればよい．上記鉛管３内にウィンクをもう
けるには、次のよいにすればよい。

すなわち、ウィンク材１１として、カーボン繊維、金属
メッシュ等を使用し、これを鉛管３の内面に固定する場
合には、ウィック材１１の形状保持のために、第７図に
示すように、ステンレススチール、銅、ナイロン、ＦＲ
Ｐなどでスパイラル１２を形成し、このスパイラル１２
の外周にウィック材１１を巻き付け、このウィンク材１
１を必要に応じてバインダー材（布テープ、金属テープ
、針金等）１３によってスパイラル１２に固定する。

次いで、このスパイラル１２に固定されたウィンク材１
゛１を、第８図に示すように、内部に長尺物体を包み込
むことができる鉛連続押出し［１４に供給し、ウィック
材１１の周囲に鉛を連続的に被覆して鉛管３を形成する
．このようにして形成された鉛管３は、必要に応じて一
定寸法に切断しても、ドラムに巻き付けてもよい．次に
、この鉛管３を、波つき金属管２に挿入し、その後拡径
して波つき金属管２の内面に密着させる．また、長尺の
ヒートパイプの場合は、必要長さが分がっているときは
、工場内で密閉して作動液を封入しておけばよいが、必
要長さが限定されないときはドラム巻きにされた内面に
ウィック材１１を張った複合パイプ１を布設した後、こ
の複合パイプ１の両端あるいは一端から複合バイプ１内
の空気を真空引きして排除し、しかる後に作動液を必要
量封入し、次いで両端を密閉することによってヒートパ
イプが得られる．このようにしてヒートパイプを製造し
た場合は、布設する現地の様々な条件によく適合させる
ことができるので、布設工法上がらもより実際的なヒー
トパイプが得られることになる。なお、このヒートパイ
ブを、例えば第９図に示すように中央部に保温層、保護
庖を設けて断熱部１５を形成し、この断熱部１５の両側
に吸熱部１６と放熱部１７を形成した場合において、こ
の吸熱部１６及び放熱部１７を囲むＡ部及びＢ部が共に
空気の時は吸熱部１６、放熱部１７ともに保温層、保護
層をはいで波つき金属管２のままとし、必要時にはその
部分にフイン１８をとりつければよい．もし、Ａ部が蒸
気または高温水、Ｂ部が空気の時は、少なくともＡ部の
波つき金属管２にはその外側に鉛管を被せると耐食性上
好ましい．ただし、全長に亘って鉛管を被せることは、
必ずしも必要でなく、Ａ部に接触する吸熱部１６の金属
面を最小限被っていればよい。無論この場合、Ａ部の波
つき金属管２を被覆する鉛管に代えて熱交換率は落ちる
が薄いテフロン等の耐食材で波つき金属管を腐食しても
よい．Ｂ部についても、波つき金属管２に耐食性を持た
せる必要があるときは、前記のＡ部と同様の処置をとれ
ばよい．無論波つき金属管の材質がステンレスなどで、
周囲条件もそんなた腐食性でない場合は周囲が液体雰囲
気でも、鉛コーティングする必要はなく、そのままの金
属管でもよいことは言うまでもない．〔発明の効果〕 この発明のし一トパイプは、波つき金属管の内面に、鉛
管を拡径して密着させた鉛フを有する複合パイプをコン
テナとするので、作動液が限定されず、従来アルミニウ
ム管には使用することができなかった水、メタノール等
も使用することができるという効果がある。

また、コンテナが可撓性を有するので、施設が容易であ
る。更に、鉛管の外周を被う波つき金属管が耐内圧特性
をもつので、鉛管単独では使用しえない圧力と温度範囲
まで使用可能なヒートパイブを得ることができるといっ
た効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図はそれぞれこの発明に係るヒートパイ
プのコンテナに使用する複合パイプの実施例を示す断面
図、第４図は波つき金属管に鉛管を挿入した状態を示す
断面図、第５図（ａ）　（ｂ）　（ｃ）は波つき金属管
の製造方法の一例を示す図、第６回は波つき金属管に鉛
管を挿入する状態を示す概略図、第７図及び第８図は鉛
管内にウィック材を装着する工程を示す概略図、第９図
はこの発明に係るヒートバイブの一実施例を示す概略図
である。 １・・・・・・複合パイプ、　　２・・・・・・波つき
金属管、３・・・・・・鉛管、 ５、６・・・・・・保護層、 １１・・・・・・ウィック材、 ４・・・・・・鉛層、 ７・・・・・・金属板、 １２・・・・・・スバイラル．

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）波つき金属管の内面に、鉛管を拡径して密着させ
   た鉛層を有する複合パイプをコンテナとし、このコンテ
   ナ内に作動液を封入して成るヒートパイプ。
2. （２）上記作動液が、水又はメタノールであることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載するヒートパイプ
   。