JPH0631706B2 - ヒートパイプ用コンテナに対する注液方法およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、ヒートパイプを製造する工程において一端
部に小径のノズルを取付けたヒートパイプ用コンテナに
対して作動液を注入するための方法およびその方法を実
施するための装置に関するものである。

従来の技術 周知のようにヒートパイプの一般的な構成は、銅やアル
ミニウムあるいはステンレス鋼などの熱伝導率のよい金
属管の内部を真空脱気するとともに水やフロンなどの目
的とする温度範囲で蒸発する作動流体をその金属管に封
入し、さらに毛細管圧力を生じる金網などからなるウィ
ックを金属管の内部に設けた構成である。上記の金属か
らなるヒートパイプ用コンテナ１としては、例えば第３
図に示すように、一端部を溶接などの手段で密閉し、か
つ他端部にノズル２を取付けたものが多用されるが、そ
のノズル２は最終工程でコンテナ１の内部を真空脱気し
た後に圧潰して密封するためのものであり、したがって
気密性維持の上から小径でかつコンテナ１の本体部分と
同材質のものが用いられている。

そのため洗浄などの予備工程を経るとともにウイック３
を挿入したコンテナ１に対して作動流体を注入する場
合、小径のノズルを介して内部の気体と作動液とを置換
しなければならないために、作動液を単にノズルの上か
ら注ぎ、もしくはコンテナを作動液中に浸漬するだけで
は注液することができず、そのために、従来では以下の
ような方法が採用されていた。

先ず第１は所謂減圧法と称することのできる方法であっ
て、これはコンテナに注液管と減圧管とをバルブを介し
て接続しておき、減圧管を介してコンテナの内部から真
空脱気した後にバルブを切換えて注液管からコンテナの
内部に作動液を注入する方法である。また第２の方法
は、注射針状の管を使用する方法であって、ノズルの内
径以下の注射針状の管をノズルからコンテナの内部に挿
入し、作動液をポンプで加圧してその管からコンテナの
内部に送り込む方法である。さらに第３の方法は所謂加
熱冷却法と称することのできる方法であって、加熱槽と
冷却槽とのそれぞれに作動液を入れておき、コンテナを
これらの槽内の作動液中に浸漬して加熱と冷却を交互に
行ない、それによってコンテナの内部の気体を膨張およ
び収縮させて強制的に排気するとともに、作動液をコン
テナ内に吸入させる方法である。

発明が解決しようとする問題点 しかるに上記の所謂減圧法は、一本ごとのコンテナに注
液管および減圧管を取付けるとともに、注液操作を一本
づつ行なわなければならず、多数本の同時処理が不可能
であるから、極めて能率が悪い問題があった。

また注射針状の管を使用する上記の第２の方法でも、注
液を一本づつ行なわなければならないうえに、注射針状
の管をノズルに挿入する作業を手作業によって行なう必
要があるので、作業能率が悪い問題があった。

これに対して第３の加熱冷却法では、多数本のコンテナ
に対する同時注液が可能である利点を有しているが、加
熱を行なうためにエネルギコストが高くなるうえに、加
熱槽と冷却槽とに交互に浸漬するために時間と労力を要
し、結局はランニングコストが嵩む問題があり、さらに
作動液の質によっては加熱することにより蒸発して環境
を害する場合もあるので、適用できる作動流体が制約さ
れる問題があった。

この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、能率良
く、しかもランニングコストを高騰させずにヒートパイ
プ用コンテナに注液を行なうことのできる方法およびそ
の方法を実施するための装置を提供することを目的とす
るものである。

問題点を解決するための手段 この発明の方法は、上記の目的を達成するために、作動
液中に沈降させたコンテナと作動液との間に圧力差を生
じさせてコンテナ内の気体と作動液とを置換えさせる方
法であり、より具体的には、この発明の方法は、一方の
端部を密閉しかつ他方の端部に小径のノズルを設けたヒ
ートパイプ用コンテナを、注液槽内の充分な量の液相の
作動流体中に沈降させ、かつその注液槽の内部を減圧す
ることにより、前記コンテナ内の気体の少なくとも一部
を液相の作動流体で置換することを特徴とする方法であ
る。

またこの発明の装置は、上記の方法を多数本のコンテナ
について連続的に行なうために、液相の作動流体を収容
する注液槽と、一端部を密閉しかつ他端部に小径のノズ
ルを設けたヒートパイプ用コンテナをほぼ水平もしくは
ノズルを上向きに載置して前記注液槽の外部から注液槽
内の液相作動流体中を通って注液槽の外部に連続走行す
る搬送手段と、その搬送手段が注液槽に入る箇所および
搬送手段が注液槽から出る箇所の各開口部を前記コンテ
ナおよび搬送手段が通過可能な状態で所定の気密状態に
維持する遮蔽手段と、前記注液槽の内部から吸気して減
圧する減圧手段とを有する構成としたことを特徴とする
ものである。

作用 この発明の方法によれば、先ずコンテナはそのノズルを
介して大気に連通しており、したがって内部の圧力は大
気圧となっており、このコンテナは液相の作動流体すな
わち作動液中に沈降させられる。この状態では、ノズル
が小径であるから、ノズル内で作動液の流れと気体の流
れとが干渉して互いにその流れを阻害するから、作動液
がコンテナ内に積極的には流入しない。そのために作動
液を減圧すると、コンテナの内部と外部とで大きな圧力
差が生じるために、コンテナ内の気体がノズルから強制
的に流出させられ、それに伴って所定量の作動液がコン
テナの内部に流入する。またコンテナから流出した気体
は作動液の液面に浮上した後に排気されるから、コンテ
ナの内部からは更に続けて気体が流出し、したがってコ
ンテナ内の気体の流出と作動液の浸入とが順次生じてコ
ンテナ内の気体と作動液とが置換され、注液が行なわれ
る。

またこの発明の装置では、搬送手段がその上に載置した
多数本のヒートパイプ用コンテナを注液槽内の作動液中
に連続的に運んで沈降させる。注液槽の内部は吸引され
るとともに、搬送手段が通過する開口部には所定の気密
性を維持するよう遮蔽手段が設けられているので、注液
槽の内部の圧力が低くなっており、その結果、コンテナ
の内部と外部とで圧力差が生じるために、コンテナ内の
気体が強制的に排出され、それに伴ってコンテナ内に作
動液が流入する。こうして作動液の流入したコンテナは
搬送手段によって更に運ばれて注液槽から搬出される。
すなわちコンテナには搬送している間に注液される。

実施例 つぎにこの発明の方法および装置の実施例について説明
する。

第１図はこの発明の方法を実施している状況を示すもの
であって、注液すべき複数本のコンテナ１は注液槽１０
内の作動液１１中に沈降させる。ここでコンテナ１は第
３図に示すように、一端部を密閉した本体部分に小径
（例えば内径が１mm程度）のノズル２を設け、かつ内部
に金網などからなるウイック３を挿入した構成であっ
て、このコンテナ１は水平もしくはノズル２が若干高く
なるよう作動液１１中に配置する。また注液槽１０は、
コンテナ１を出し入れするための開口部１２を上部に設
けるとともに、その開口部１２を気密状態に閉じる蓋１
３を開閉自在に取付け、また内部の気体を吸引する吸引
減圧管１４と作動液１１を供給する給液管１５とを上部
に接続した構成である。なお、吸引減圧管１４は図示し
ない真空ポンプに接続されており、また第１図中符号１
６，１７はバルブである。

コンテナ１は作動液１１中に沈降させるに先立ってノズ
ル２を介して大気と連通しているから、内部の圧力は大
気圧となっており、また作動液１１中に沈降させた後
は、ノズル２が小径であって作動液１１の流入が自然に
は生じないので、コンテナ１の内部は空気が満し、大気
圧となっている。所定本数のコンテナ１を作動液１１中
に沈降させた後に前記蓋１３を閉じて注液槽１０を密閉
し、その状態で真空ポンプによって注液槽１０の内部か
ら吸引して注液槽１０の内部圧力を下げる。その結果、
コンテナ１の圧力に対して作動液１１の圧力が低くなる
ために、コンテナ１の内部から空気が強制的に排出され
るとともに、それに応じて所定量の作動液１１がコンテ
ナ１の内部に流入する。その流入量は、真空度、継続時
間、注液槽の大きさ、作動液１１の粘性などの性質、コ
ンテナ１の内容積および本数などの諸要因によって異な
るが、希望する流入量と真空度および継続時間との関係
は実験的に知ることができる。例えば本発明者等の実験
によれば、コンテナ内径８mm、長さ１００mmの２００本
以上のコンテナに水を注液する場合、２Kwの真空ポンプ
を使用して３〜５分で完全に注液できた。なお、各コン
テナ１ごとの注液量のバラツキはコンテナ１の姿勢に関
係しており、ノズル２が若干高くなる姿勢に配置すれ
ば、注液量のバラツキを最小限に抑えることができる。

第２図はこの発明の装置の一例を示す部分断面正面図で
あって、ここに示す装置は多数本のコンテナ１に連続的
に注液を行なうよう構成したものである。すなわち注液
槽２０の内部には作動液２１が収容されるとともに、搬
入用開口部２２と搬出用開口部２３とが上部に形成され
ている。また多数本のコンテナ１をほぼ水平に載置して
連続走行するチェーンやベルトなどからなるコンベヤ２
４が、前記搬入用開口部２２を通って注液槽２０内に入
り、かつ作動液２１中を通過して搬出用開口部２３から
注液槽２０の外部に出るよう配置されている。さらに各
開口部２２，２３には、コンベヤ２４の走行力によって
押し開かれ、また自重によって閉じることによって所定
の気密状態を保持するゴム板などからなる遮蔽材２５，
２６が設けられている。そして注液槽２０には、その内
部から吸引して真空圧にする吸引減圧管２７と、作動液
２１を供給する給液管２８とが接続されている。

上記の装置によって注液を行なうには、充分な量の作動
液２１を注液槽２０内に供給しておくとともに、吸引減
圧管２７を介して吸引することにより注液槽２０の内部
を所定の真空度に設定しておき、その状態でコンベヤ２
４を駆動してその上に載置したコンテナ１を連続的に注
液槽２０内に送り込む。コンテナ１は注液槽２０の外部
にあるとき、ノズル２を介して大気と連通しているか
ら、内部圧力が大気圧となっており、その状態でコンベ
ヤ２４によって注液槽２０内に搬送されて作動液２１中
に沈降させられる。注液槽２０の内部は所定の真空度に
設定されているから、作動液２１中に沈降させられたコ
ンテナ１の内部とその外部とで圧力差が生じ、その結
果、コンテナ１内の空気が強制的に排出させられ、それ
に伴って作動液２１がコンテナ１の内部にノズル２を通
って流入する。その流入量はコンテナ１が作動液２１に
沈降している時間にほぼ比例するから、コンベヤ２４の
走行速度を実験的に求めた適当な速度に設定することに
より、コンテナ１を適当時間、作動液２１中に沈降させ
て規定量の作動液２１をコンテナ１内に流入させる。こ
のようにして注液の行なわれたコンテナ１はコンベヤ２
４が連続走行していることにより注液槽２０から連続的
に搬出される。なお、コンテナ１が通過する搬入用およ
び搬出用の開口部２２，２３は、遮蔽板２５，２６がコ
ンテナ１もしくはコンベヤ２４に常時接触して空気の侵
入を最低限に制限しているため、注液槽２０の内部圧力
は所定の真空度に維持される。

したがって第２図に示す装置によれば、小径のノズル２
を取付けた多数本のコンテナ１に対して連続かつ自動的
に作動流体を注入することができ、またその注入量は、
注液槽２０内の真空度やコンベヤ２４の走行速度によっ
て適宜に設定できる。

なお、上述した方法もしくは装置によって注液の行なわ
れたコンテナ１は、後続の工程で加熱されて作動液を沸
騰させ、それにより内部の非凝縮性ガスを完全に排気し
た後にノズル２を圧潰かつ溶着して密封することによ
り、ヒートパイプとされる。

発明の効果 以上の説明で明らかなようにこの発明の方法によれば、
大気圧以下に減圧した作動液中に、小径のノズルを取付
けたコンテナを沈降させるから、コンテナの内外に圧力
差が生じ、その結果、コンテナ内の気体が作動液に置換
され、注液を行なうことができる。このような操作は、
作動液に沈降させるコンテナの本数に制限がなく、また
コンテナに特別にパイプを接続する必要もないから、能
率良く注液を行なうことができる。またノズルが小径で
あるから、作動液の流入にある程度の時間を要するもの
の、本発明者等の実験によれば、前述した所謂加熱冷却
法と競べても極めて短時間に注液を終了できることが認
められ、作業能率を８５％も改善することができた。ま
たこの発明の方法では減圧手段を必要とするが、減圧に
要するエネルギコストはわずかであるうえに、特別な高
真空度を必要としないので、ランニングコストを低く抑
えることができる。さらに注液量の管理を真空度および
継続時間によって比較的正確に行なうことができるので
高品質のヒートパイプを得ることができる効果も奏す
る。

またこの発明の装置によれば、所定の真空度に維持した
作動液中にコンテナを搬送手段によって連続的に沈降さ
せ、かつ搬出するから、注液操作を自動化し、かつ高能
率化することができ、しかも加熱や冷却などの多量のエ
ネルギを要する処理を行なわないから、安価に注液を行
なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の方法を実施している状況を示す略解
図、第２図はこの発明の装置の一例を示す部分断面正面
図、第３図はヒートパイプ用コンテナの一例を示す断面
図である。 １…コンテナ、２…ノズル、１０，２０…注液槽、１
１，２１…作動液、２２…搬入用開口部、２３…搬出用
開口部、２４…コンベヤ、２５，２６…遮蔽板、１４，
２７…吸引減圧管。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一方の端部を密閉しかつ他方の端部に小径
   のノズルを設けたヒートパイプ用コンテナを、注液槽内
   の充分な量の液相の作動流体中に沈降させ、かつその注
   液槽の内部を減圧することにより、前記コンテナ内の気
   体の少なくとも一部を液相の作動流体で置換することを
   特徴とするヒートパイプ用コンテナに対する注液方法。
2. 【請求項２】液相の作動流体を収容する注液槽と、一端
   部を密閉しかつ他端部に小径のノズルを設けたヒートパ
   イプ用コンテナをほぼ水平もしくはノズルを上向きに載
   置して前記注液槽の外部から注液槽内の液相作動流体中
   を通って注液槽の外部に連続走行する搬送手段と、その
   搬送手段が注液槽に入る箇所および搬送手段が注液槽か
   ら出る箇所の各開口部を前記コンテナおよび搬送手段が
   通過可能な状態で所定の気密状態に維持する遮蔽手段
   と、前記注液槽の内部から吸気して減圧する減圧手段と
   を有していることを特徴とするヒートパイプ用コンテナ
   に対する注液装置。