JPH037889A - ヒートパイプの製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、性能の優れたヒートパイプを極めて効率よく
かつ安定的に量産することのできる新規なヒートパイプ
の製造方法に関し、とくに細径のヒートパイプを製造す
る上で非常に好都合な製造方法に関するものである。

［従来の技術１ 近年、第６図に示すように所定長の密封金属管１の一端
側に作動液４を封入しておき、集熱部Ｐ側において該作
動液に吸熱させて蒸気４ａ化して管のａ端側の放熱部Ｑ
側に速かに移動させ、当該放熱部で蒸気を凝縮させて液
４ｂ化させ、当該液４ｂを集熱部Ｐ側に返流させると共
に前記凝縮した際の熱放散を利用して放熱部Ｑの周辺を
加熱するようにｍ成してなるヒートパイプ２０が各方面
において使用されている。

具体的には、大電力用シリコン整流器の冷却などのほか
に、地熱を利用した鉄塔周辺の融雪、あるいは豪雪地帯
における電柱の支線に添設して融雪させ、積雪の沈降力
による支線の断線や電線の傾斜倒壊等を防止するなど新
たな分野においてもその適用が注目されつつある。

しかし、このようなヒートパイプを製造する従来の方法
は、第１図に示すように銅あるいはステンレス鋼などよ
りなる金属管１の内面を清浄化し、一方の端部を溶接な
どにより密封状態となし他端側に作動液注入用の注入口
３ａを有する作動液注入管３部分を形成しくとくに細径
の場合は然るべき別部材を設ける場合もある）、沸点が
常温以下の場合には、注入管３を通じて内部を真空引き
した後、作動液を注入する。また、作動液の沸点が常温
以上の場合には大気中でそのまま作動液４を注入し全体
を当該作動液４の沸点以上に加熱して蒸気を注入管３よ
り噴出させ、管内に残留している凝縮性を有しないガス
を作動液の蒸気と共に混合排出させた後、注入管３の先
端部を密閉する方法かとられている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記の説明によって明らかなように、ヒートパイプを製
造するには各単品毎に作動液の注入ならびにパイプ全体
の封止が行なわれており、工業的にみて甚だ不経済であ
る。

また、ヒートパイプの性能を十分に確保するためには凝
縮性を有しないカスの排除を十分に行なう必要があり、
この不凝縮性ガス排除のなめに多大の手間がかかる上、
そのヒートパイプの径が細径でかつ長尺である場合には
、この残留不凝縮性カスの排除を完全に行なうことは非
常に困髭な場合が多い。

そこで、例えば特公昭５８−４０１１８号公報に開示さ
れているように、細径長尺のパイプ内に作動液を充填し
た後これを加熱し、作動液を十分に蒸発せしめ、パイプ
内全体が作動液の均一な蒸気圧となるようにした後、当
該パイプの端部を密封し該パイプの任意位置でピンチし
複数のヒートパイプに装填する方法が提案されている。

しかし、この方法によれば、ヒートパイプ内に保持され
る作動液が各ヒートパイプそれぞれにおいて均分され均
一な性能を有するヒートパイプを製造することが可能で
はあるが、当該特公昭５８−４０１１．８号公報にはそ
の原理のみが開示されているだけであって、工業上どの
ようにして高能率に大量生産し製造原価を低下せしめる
かといった具体的手段については一切開示されていない
。

本発明の目的は、上記したような従来技術の間組点を解
消し、工業上における製造上の制約を受けるおそれがな
く簡易な手段をもって高い性能を有するヒートパイプ、
とくに細径長尺のヒートパイプを効率よく量産し大巾な
原価低減を可能ならしめ得る新規なヒートパイプの製造
方法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］ 本発明は、一端を密封状態とし複数のヒートパイプ分の
長さを有する長尺の金属管の他端より作動液を注入し残
留不凝縮性ガスを排出させると共に全体をコイル状とし
て加熱装置内に収納し、該コイルを前記注入した長尺金
属管内の作動液の臨界温度以上に加熱することにより、
当該長尺金属管中の全長内の作動液を超臨界状態に保持
し、その状態下で長尺管を所要長に切断するための切断
部の両側に気密封止可能な密封気密部を形成し、両側に
該密封気密部を残して前記切断部において順次管を切り
離すものである。

［作用］ 長尺金属管の全体をコイル状に形成すれは、これを通常
の焼鈍炉のような常用装置内に容易に収容することがで
き、かかる常用の加熱装置を用いて加熱すれば長尺金属
管全体を均一に加熱することが可能となりしかもその加
熱温度も極めて微細な範囲において制御することが可能
となるから、作動液内に含まれる不凝縮性ガスを排出せ
しめるに必要な温度に当該長尺金属管自体を容易に加熱
することができ、それによって不凝縮性ガスの残留を完
全に排出させ、作動液を超臨界状態に保持させることが
可能となる。

以下必要長さにおいて密封処理し、常用の手段を用いて
切断することにより作動液の均一化されたヒートパイプ
を量産的に入手することが可能となる。

［実施例］ 以下に、本発明について実施例を参照し説明する。

第２図は、複数のヒートパイプを切り分けるのに十分な
長さを有する長尺金属管ＩＡ（この材質については従来
より使用されている銅又は銅合金、ステンレス鋼、ある
いはアルミ又はアルミ合金の如き常用の材料を使用すれ
ばよい、）をコイル化した様子を示す見取図である 長尺金属管ＩＡの一方の端末部２は、第１図に示したよ
うに例えば加締およびＴＩＧ溶接などにより密封状態と
し、真空引き法の手段よって作動液を注入した後は、そ
の一部を蒸発させて注入管３より排出させ容器内部に残
留する有害な不凝縮性ガスを排出し、排出が十分性なわ
れた段階で注入孔の先端を密封し、全体を長尺金属管Ｉ
Ａよりなる長尺コイル状のヒートパイプに形成する。

沸点が常温よりも高い作動液４を注入する場合には前述
のように大気中において当該作動液４を注入加熱する。

上記作動液の注入がなされたら、第３図に示すように加
熱装置６内に上記コイル５を収納せしめる。

このような加熱装置６は例えば出願人などにおいては、
長尺銅管の製造あるいは太物線条あるいは荒引線の焼鈍
その他様々な目的のために常備されており、かかる装置
をわずかに改遺し第３図に示すピンチロール８、ピンチ
シール装置９、ガイド筒１０の如き付加装置を取付けれ
ば、大きな費用を要することなく容易に改造することか
可能であろう コイル５を第３図のように加熱装置６内に収納せしめた
後、コイル５を加熱し、長尺金属管ＩＡ内の全長の作動
液を超臨界状態に保持せしめる。

ここに超臨界状態とは、全部の作動液を十分に蒸気化せ
しめることである。

このように超臨界状態に加熱すれば、気体の有する性質
によって長尺パイプＩＡ内に均一圧力をもって均等に分
布された状態となる。

このように長尺金属管ＩＡ内において内部の作動液が気
化され一様に分布せしめられたら、その状態のまま第３
図に示すピンチロール８により送り出し、必要とするヒ
ートパイプの長さ毎にピンチシール装置９を用いて気密
封止する。

ガイド筒１０より所定長に切断されたヒートパイプを外
部へ取出す場合には、当該ガイド簡１０内において加締
あるいはＴＩＧ溶接を行なえばよく、’Ｉ”　Ｉ　Ｇ溶
接するにしても溶接部の両側での管内圧力差がないから
その溶接作業は非常に容易である。

第４図は、そのようにして切断する場合の一例を示す説
明図であり、長尺金属管ＩＡの切断しようとするピンチ
シール部１１の切断部１２の両側に例えば前述した加締
と］゛ＩＧ溶接を用い、あるいは金属管が細径なもので
あれば第５図に示すようなシール用ダイス１５のダイス
溝１４に長尺金属管ＩＡの気密密封部分を挿入し、シー
ル用ポンチ１６により圧着することによって十分にシー
ルする。

なお、沸点が室温以上の作動液を選定した場合には、ヒ
ートパイプを大気中に取出すと内部が負圧になり空気が
内部に侵入するおそれがあるから、ガイドｍｔｏより取
出す前に完全に気密状態に密封することは必須条件であ
る。

上記のようにして、作動液の分布状況が均一な長尺金属
管をそれぞれ必要な長さに切断してヒートパイプを形成
せしめれば、全てのヒートパイプが均一性を有すること
になり、均等な高性能を有するヒートパイプを工業的に
極めて効率よく量産することが可能となる。

なお、上記において注入する作動液の量や種類について
はヒートパイプとして作動せしめるために必要な注入量
が定まっているものであり、かかる定められた範囲にお
いてこれを注入しその注入した作動液の種類あるいは金
属管の材質やサイズなどを考慮し、上記した超臨界状態
を得るための適正な温度を選ぶことは実用上容易である
。

これを具体例をもって説明する。

ヒートパイプの材料として銅、あるいはステンレス鋼を
用い、作動液として広く使用されているフロンＲ２２を
用いる場合を考える。フロンＲ２２の臨界温度は９６°
Ｃ１臨界圧力は５０．２ｋｇ　／　ａａ＋　”　ａｂｓ
であり、その臨界密度は１６４ＣＣ／ｓｏｌ　　（０，
５２５／Ｊ　）であることがすでにわかっている。

従って長尺金属管ＩＡの内径および長さが定まれば、そ
の内部に注入させる作動液の量も必然的に定まり、長尺
ヒートパイプ内にかかる量が注入されることにより、切
断後の全てのヒートパイプ内においてかかる最適量の作
動液が保有されることとなって、ヒートパイプ内でつね
に液と蒸気の飽和状態が共存され、ヒートパイプとして
の最適性能を発揮せしめることができることになる。

また、ピンチシール部でヒートパイプをシール切断密封
する際にガイド簡１０内が真空引きされた状態であれば
（このように真空引きして焼鈍する装Ｗは多い）長尺金
属管ＩＡをガイド筒１０内においてまず切断し、その端
部を成形加工するなどして密封せしめることも可能であ
る。

もしも、切断するヒートパイプの長さが初めから確定さ
れている場合には長尺金属管ＬＡの前述した切断予定個
所になんらかの縮径加工をしておくなどすれば、とくに
計尺を行なうことなく切断密閉処理を行ない得るという
メリットがある。

［発明の効果］ 以上の３ｍす、本発明に係る製造方法によれば、性能が
均一な優れたヒートパイプを低コストをもって量産する
ことか可能となるものであり、とくに承晶製造が難しい
細径長尺ヒートパイプの製造において極めて優れた効果
を発揮させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はヒートパイプを製造する状況を示す説明断面図
、第２図は本発明に係る長尺金属管をコイル化した様子
を示す見取図、第３図は本発明によりヒートパイプを製
造する工程の１部を示す説明図、第４図は長尺金属管の
切断部の具体例を示す見取図、第５図はダイスとポンチ
によりパイプ端部を密封加工する例を示す説明図、第６
図はヒートパイプの動作を示す説明図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数のヒートパイプの長さに相当する長尺の金属
   管の一端を密封状態とし他端より作動液を注入して残留
   する不凝縮性ガスを排出させると共に全体をコイル状に
   成形して加熱装置内に収納し、当該コイルを前記注入し
   た長尺金属管内の作動液の臨界温度以上に加熱すること
   により、当該長尺金属管中の全長内の作動液を超臨界状
   態に保持し、その状態下で長尺管を所要長に切断するた
   めの切断部の両側に気密封止可能な密封気密部を形成し
   、両側に該密封気密部を残して前記切断部において順次
   管を切り離して複数のヒートパイプとするヒートパイプ
   の製造方法。