JPH09170889A

JPH09170889A - ヒートパイプの製造方法

Info

Publication number: JPH09170889A
Application number: JP34843395A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Hasegawa; 仁長谷川; Mikiyuki Ono; 幹幸小野; Masataka Mochizuki; 正孝望月; Koichi Masuko; 耕一益子; Yuji Saito; 祐士斎藤
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 1995-12-18
Filing date: 1995-12-18
Publication date: 1997-06-30

Abstract

(57)【要約】【課題】封入する作動流体量の管理が容易なヒートパ
イプの製造方法を提供する。【解決手段】連通した注入管部１を一端部に備えたコ
ンテナ２の内部に、所要の作動流体３を注入する。注入
管部１の先端寄り部分を仮封止する。コンテナ２を加熱
してヒートパイプ５を動作させ、コンテナ２の内部に残
留する非凝縮性ガス７を注入管部１側に滞留させる。注
入管部１の長さ方向での表面温度差に基づいて、非凝縮
性ガス７と作動流体３との境界部を検出し、その境界部
分の近傍で注入管部１を本封止する。本封止部分と仮封
止部分１２との間で注入管部を切断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、作動流体の潜熱
として熱を輸送するヒートパイプに関し、特にコンテナ
の一端部を加熱して、コンテナの開口他端部から、作動
流体蒸気によりコンテナ内の非凝縮性ガスを大気中に放
出し、非凝縮性ガスをコンテナから排除する加熱追出し
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知の通り、ヒートパイプは真空脱気し
た密閉金属管の内部に水やアルコール等の目的温度範囲
内で蒸発・凝縮する流体を、作動流体として封入したも
のであり、コンテナに温度差が生じることにより動作を
開始する。すなわち、高温部分で作動流体が蒸発し、そ
の蒸気が低温部分に流動した後に凝縮するとともに放熱
し、作動流体がその蒸発潜熱として熱を輸送する。

【０００３】ここで、従来のヒートパイプの製造方法の
一例として加熱追出し法について図６ないし図９を参照
して説明すると、まず、図６のように、連通した注入管
部１を一端部に備えたコンテナ２を、作動流体３を入れ
た容器４中に入れて沈めた後、その容器４を密閉する。
その状態で容器４から真空引きして減圧すると、コンテ
ナ２内の空気が膨張してコンテナ２から排出される。ま
た、これに伴って作動流体３がコンテナ２内に流入す
る。

【０００４】つぎに、容器４からコンテナ２を取り出す
とともに、注入管部１の先端を仮締めする。さらに、図
８に示すように、仮締めした状態のコンテナ２を注入管
部１が炉外に延出するように加熱炉６内に配置してコン
テナ２を加熱する。そして、コンテナ２の内部圧力が所
要圧力に達したと思われる所定時間後、加熱を中止し、
図８に示すように、注入管部１の仮締めした箇所よりも
ややコンテナ２寄りの部分で、注入管部１を切断し大気
中に解放する。すると、コンテナ２の内部圧力により作
動流体３の蒸気が注入管部１から噴出する。その際に、
噴出する蒸気流とともにコンテナ２内の非凝縮ガス７が
追い出されるから、作動流体３が所要量残ると考えられ
る所定時間後、すなわち非凝縮性ガス７の排除が完了し
た時点で、図９に示すように再度注入管１を封止する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のヒート
パイプ製造方法においては、仮締め部分を切断してから
再封止するまでの時間、換言すれば、蒸気の噴出時間に
よってコンテナ内に最終的に残留する作動流体の量が決
定されることになる。そして、従来では作業者の勘によ
って再封止のタイミングが計られていたので、特に外径
および長さの小さいヒートパイプを対象とする場合に
は、蒸気だけでなく液相の作動流体までも吹き出し、再
封止するまでの時間が短いうえに、その時間と残留する
作動流体との関係が安定しないために作動流体量の管理
が難しくなっていた。

【０００６】すなわち、径の小さいコンテナでは、気泡
の発生によってそれより上側の作動流体が押し上げら
れ、これがコンテナから吹き出すために、コンテナ内の
作動流体量が大きく減少することがあり、その後の蒸気
の噴出に許容される時間は極めて短いものとなる。その
結果、液相で吹き出す作動流体の量を管理できないこと
と相まって、コンテナ内に望ましい量の作動流体を残す
ことが難しく、品質の安定した製品の製造が困難であっ
た。

【０００７】この発明は上記の事情に鑑みてなされたも
ので、非凝縮性ガスを除去するとともに、封入する作動
流体量を保証し、安定した製品を製造できるヒートパイ
プ製造方法を提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段およびその作用】この発明
は、上記の目的を達成するために、連通した注入管部を
一端部に備えたコンテナの内部に、所要の作動流体を入
れるとともに、前記注入管部の先端寄りの位置で仮封止
し、つぎに、前記コンテナを加熱してヒートパイプとし
て動作させることによって、その内部に残留する非凝縮
性ガスを前記注入管部１側に滞留させた後、非凝縮性ガ
スを排除するヒートパイプ製造方法であって、注入管部
の長さ方向での表面温度差に基づいて、非凝縮性ガスと
作動流体との境界部を検出し、その境界部分の近傍で注
入管部を本封止した後、本封止部分と仮封止部分との間
で注入管部を切断することを特徴とするものである。

【０００９】したがって、この発明の製造方法によれ
ば、所要量の作動流体を入れたコンテナを仮封止した
後、加熱すると、仮封止された注入管部とコンテナと
は、ヒートパイプとして作動し、作動流体が蒸発および
沸騰して、注入管部側へ移動するとともに、内部圧力の
低い注入管部の仮封止された端部側に非凝縮性ガスが集
められる。

【００１０】このとき、作動流体は外部との熱交換によ
って凝縮して、コンテナに還流するが、非凝縮性ガスは
凝縮しないので注入管部に滞留する。そのため、注入管
部の仮封止側に非凝縮性ガスが充満し、この部分への作
動流体の移動が阻止される。また、作動流体蒸気の部分
では、ヒートパイプとして動作をしているから、加熱部
からの熱を放出するが、非凝縮性ガスの充満する部分で
は、ヒートパイプとしての動作はしないため熱を放出し
ない。したがって、注入管部の表面では、非凝縮性ガス
の充満する部分と作動流体蒸気の部分とで、顕著に温度
差が生じる。これを利用して、非凝縮性ガスと作動流体
との境界部分を検出し、その近傍で注入管を本封止し、
コンテナ内から非凝縮性ガスを排除する。この場合、作
動流体から放出された非凝縮性ガスが仮封止部と本封止
部とによって封鎖される。そして、本封止部分と仮封止
部分との間で注入管部を切断する。すなわち、注入管部
において、注入管部を仮封止したままの状態で非凝縮性
ガスと作動流体とが分離され、確実にコンテナから非凝
縮性ガスが排除されるとともに、コンテナ側に非凝縮性
ガスが残留することが防止でき、コンテナに所要の作動
流体が残留することになる。その結果、品質の安定した
ヒートパイプを得ることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】つぎに、この発明の一具体例を図
１ないし図５に基づいて説明する。コンテナ２には、一
例として、円形断面の銅パイプを用いる。また、このコ
ンテナ２の一端部には、それよりも小径の銅パイプから
なる注入管部１が連通している。なお、注入管部１はい
わゆるノズルとして機能するものである。

【００１２】以下に、製造手順を説明する。まず、注入
管部１を経てコンテナ２の内部に作動流体３を所要量入
れる。ここでは、作動流体３の一例として水を使用す
る。なお、作動流体３の入れ方は、従来法と同様にして
行うことができる。その後、注入管部１の先端寄りの位
置を仮封止し、仮封止部１２を形成し密閉する。次に、
この仮封止したヒートパイプ５を図１に示すように、コ
ンテナ２を垂直に立設するとともに、注入管部１を突出
させた状態で、コンテナ２を加熱する加熱炉８の中に配
置し加熱する。すなわち、ヒートパイプとして動作させ
る。

【００１３】コンテナ２の内部では、作動流体３が蒸発
し、その蒸気がコンテナ２の内部圧力の低い他端部に流
動する。

【００１４】すると、コンテナ２内の非凝縮性ガス７
が、作動流体３の蒸気によって、注入管部１に押し込め
られる。そして、作動流体３の蒸気は注入管部１の管壁
を介した外部との熱交換によって凝縮するが、作動流体
３の蒸発が連続して生じているために、非凝縮性ガス７
が注入管部１に滞留する。そのため、注入管部１の仮封
止部１２側に非凝縮性ガス７が充満し、この部分への作
動流体３の蒸気の移動が阻止される。したがって、図２
に示すように、注入管部１において非凝縮性ガス７と作
動流体３の蒸気とが分離され、非凝縮性ガス７が注入管
部１側に集められる。

【００１５】ここで、非凝縮性ガス７と作動流体３との
温度分布を図５に示すと、加熱されたコンテナ２および
注入管部１の内部において、作動流体３の部分Ｌ₁で
は、その温度はほぼ一定であるが、作動流体３の蒸気に
より、注入管部１の仮封止部１２の方向に押し込められ
た非凝縮性ガス７と作動流体３の蒸気との境目すなわち
図５でのＡ点付近では、顕著に温度差が生じており、非
凝縮性ガス７の量が増大するにつれて急激な温度低下が
見られる。これは、図５でのＡ点からコンテナ２寄りの
部分においては、作動流体３によりヒートパイプとして
の動作が行われ、加熱炉８からの熱を放出し、この部分
での注入管部１の表面温度が上昇するが、Ａ点から注入
管部先端までの部分では、非凝縮性ガス７が充満してい
るから、ヒートパイプとしての動作は行われず、この部
分に熱が輸送されず、また熱を放出しないので、この部
分での注入管部の表面温度が上昇しないからである。ま
た、注入管部１の先端部分に集められた非凝縮性ガス７
が充満する部分Ｌ₂では、熱が放出されないから、明ら
かに作動流体３の部分Ｌ₁よりもかなり低温となってい
る。

【００１６】この温度差に着目し、注入管部１の表面温
度に基づいて、作動流体３と非凝縮性ガス７との境目、
すなわち最も温度差を生じている部分を検出し、その境
界部分の近傍で注入管部を本封止した後、本封止部分と
仮封止部分との間で注入管部１を切断する。具体的に
は、図２に示すように、注入管部１の長さ方向に沿っ
て、温度測定器１０を当て、注入管部１の外表面を測定
する。放熱のある作動流体３の部分Ｌ₁と放熱のない非
凝縮性ガス７の充満する部分Ｌ₂とでは、顕著に温度差
が生じているから、温度測定器１０により、作動流体３
と非凝縮性ガス７との境界部分すなわち最も温度差を生
じている部分を容易に検出できる。そして、図３に示す
ように、その境界位置の近傍で本封止し、本封止部１３
を形成する。

【００１７】この場合、温度測定により確実に作動流体
３と非凝縮性ガス７との境目を検出できるので、その境
目の近傍で本封止すれば、仮封止部１２と本封止部１３
との間に、注入管部１に押し込められた非凝縮性ガス７
が閉じ込められる状態となり、コンテナ２内から確実に
非凝縮性ガス７が排除されることになる。また、仮封止
部１２と本封止部１３との間には、殆ど作動流体３の蒸
気が存在しないので、所要量の作動流体３が維持され
る。そして、図４に示すように、仮封止部１２と本封止
部１３との間を切断し、非凝縮性ガス７を大気中に放出
させる。

【００１８】したがって、この実施例の製造方法は、コ
ンテナ２内の作動流体３と非凝縮性ガス７とを分離して
取り除く作業を、コンテナ２の仮封止部１２を封止した
ままの状態で行っているから、コンテナ２に封入された
作動流体３が外部に飛散しなく、作業時の安全性が確保
される。また、コンテナ２内から確実に非凝縮性ガス７
が排除できるとともに、コンテナ２内に外気が侵入する
ことがないので、品質的にも向上する。さらには、コン
テナ２内に入れた作動流体３が減少せず、所定量の作動
流体３が残留することになるので、作動流体３の量の均
一なヒートパイプが製造でき、品質の安定した製品の製
造が可能となる。

【００１９】なお、上記実施例の様にしてヒートパイプ
を一度製造すれば、次回、同製品を製造する場合には、
加熱温度、作動流体３と非凝縮性ガス７との境界部分、
測定温度などが初回の製造過程で分かっているから、実
施例のように注入管部１の長さ方向に沿って、温度測定
器１０により最も温度差を生じている部分すなわち作動
流体３と非凝縮性ガス７との境界部分を検出する必要は
なく、初回で分かっていることを利用してヒートパイプ
を製造すればよい。すなわち、所定加熱温度でコンテナ
２を加熱し、初回で検出した境界部分で温度測定を行
い、所定温度に到達するのを確認した後、本封止部１３
を形成すれば、同様の製品が製造できる。したがって、
製造がさらに簡易化されるとともに、時間的にも短縮化
され、大量生産が容易にできる。

【００２０】また、上記実施例では、作動流体３として
水を例示したが、この発明は上記の実施例に限定される
ものではなく、例えばフレオンやアンモニア等を作動流
体３として用いてもよい。

【００２１】さらに、この実施例において、コンテナ２
を垂直に立設して製造したが、確実に非凝縮ガス３が注
入管部１へ流動されればよく、必ずしも垂直に立設する
必要はない。

【００２２】そして、この実施例において、コンテナ２
に銅パイプを用いたが、これに限定されることはなく、
他の金属製のパイプを用いてもよい。

【００２３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明によれば、コンテナに作動流体を所要量入れ、注入管
部を仮封止した後、その状態で加熱しヒートパイプ動作
させてコンテナ内に残留している非凝縮性ガスを注入管
部に滞留・捕捉し、つぎに、注入管部の長さ方向で最も
温度差を生じている部分を検出し、その部分の近傍で注
入管部を本封止する。すなわち、ヒートパイプ動作させ
た場合、作動流体は放熱するが、注入管部に押し込めら
れた非凝縮性ガスは放熱しないから、注入管表面におい
て温度差が生じる。これを利用することで、非凝縮性ガ
スと作動流体との境界部分を検出して、その近傍で注入
管を本封止するから、コンテナ内に非凝縮性ガスが残留
することなく、確実にコンテナ内から非凝縮性ガスが排
除できるとともに、コンテナ内に入れた所要量の作動流
体が減少しないので、作動流体の封入量の管理が従来に
なく容易にできる。またひいては、対象が外径・長さの
小さいヒートパイプでも、安定した製品を多量に製造す
ることが可能となる。

【００２４】さらに、この発明の方法では、コンテナ内
の作動流体から非凝縮性ガスを分離して取り除く作業
を、仮封止したままの状態で行うことができるので、蒸
気を噴出させず、作業時の安全性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示す概略図である。

【図２】そのコンテナ内の状態および作動流体と非凝縮
性ガスとの境界部分を示す概略図である。

【図３】その注入管部に本封止を施した状態を示す概略
図である。

【図４】その注入管部を切断した状態を示す概略図であ
る。

【図５】そのコンテナ内の温度分布を示す概略図であ
る。

【図６】コンテナの内部に作動流体を入れる従来の方法
を示す概略図である。

【図７】そのコンテナを仮封止した後、加熱している状
態を示す概略図である。

【図８】従来法により加熱追い出ししている状態を示す
概略図である。

【図９】その本封止した状態を示す概略図である。

【符号の説明】

１…注入管部、２…コンテナ、３…作動流体、
６，８…加熱炉、７…非凝縮性ガス、１０…温度測
定器、１２…仮封止部、１３…本封止部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者益子耕一東京都江東区木場一丁目５番１号株式会社フジクラ内 (72)発明者斎藤祐士東京都江東区木場一丁目５番１号株式会社フジクラ内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】連通した注入管部を一端部に備えたコン
テナの内部に、所要の作動流体を入れ、前記注入管部の
先端寄りの位置で仮封止し、つぎに、前記コンテナを加
熱してヒートパイプ動作させることによって、その内部
に残留する非凝縮性ガスを前記注入管部側に滞留させた
後、非凝縮性ガスの排除を行うヒートパイプの製造方法
において、前記注入管部の長さ方向での表面温度差に基づいて、非
凝縮性ガスと作動流体との境界部を検出し、その境界部
分の近傍で注入管部を本封止した後、本封止部分と仮封
止部分との間で注入管部を切断することを特徴とするヒ
ートパイプの製造方法。