JPH0979773A - ヒートパイプの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の課題は、パイプ内の作動媒体の液量
管理が容易で、かつ作動媒体の突沸を防止することがで
き、しかもパイプ内を真空脱気する必要がないヒートパ
イプの製造方法を提供することにある。 【解決手段】 一端側が封止されたパイプ１内に作動媒
体２を液体状態で注入する工程、およびパイプ１を、作
動媒体２の沸点未満の温度に加熱した状態で当該パイプ
１の他端を封止する工程を経て、パイプ１を封止パイプ
とし、このパイプ１を前記作動媒体の沸点以上の温度に
加熱し、パイプ１の上端側の一部を切断除去し、これに
よりできたパイプ１の切断口を封止することを特徴とす
るヒートパイプの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ヒートパイプの製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ヒートパイプは、熱伝導性のよい金属
（例えば銅等）やステンレス鋼等からなるパイプの内面
に多数本の溝部を形成し、このパイプ内に作動媒体を封
入したもので、前記作動媒体を蒸発、凝縮変態させるこ
とにより、前記パイプ内の熱を蒸発潜熱の形態で前記作
動媒体の液相側（パイプ一端側）から前記作動媒体の気
相側（パイプ他端側）へと輸送するものである。

【０００３】従来のヒートパイプの製造方法の一例を、
図２（ａ）〜（ｃ）に示す。まず図２（ａ）に示すよう
に、内面全面に溝部９（図示せず。例えば図５に示すよ
うなもの）が形成され、かつ一端（下端）側が封止され
た、例えば銅等からなるパイプ１内に、例えば純水等か
らなる作動媒体２を、所望の液量よりも多めに注入す
る。

【０００４】次に、図２（ｂ）に示すように、このパイ
プ１を、例えば恒温槽４内に収納された加熱状態の油５
中に漬ける等により、作動媒体２をその沸点以上（例え
ば純水ならば１５０℃等）の高温に加熱保持する。こう
してパイプ１内の作動媒体２を沸騰蒸発させることによ
り、気体状態の作動媒体２´がパイプ１内上端側へと移
動し、パイプ１内に存在する空気等の非凝縮性物質３を
パイプ１外へと追い出すことができる。

【０００５】ここで、このように、パイプ１内から非凝
縮性物質３を完全に追い出すのは、非凝縮性物質３が残
存したままヒートパイプを完成させ、これを作動させる
と、非凝縮性物質３のため作動媒体２の気相側の分圧が
低く抑えられてしまい、ヒートパイプによる熱交換効率
が低くなってしまうからである。

【０００６】このようにパイプ１中から非凝縮性物質３
がなくなった状態で、最後に、図２（ｃ）に示すよう
に、前記パイプ１上端側を封止して、ヒートパイプを完
成させる。

【０００７】また従来のヒートパイプの製造方法の他の
例を図３（ａ）〜（ｅ）、図４、図５に示す。まず図３
（ａ）、図４に示すように、前述のものと同様に、内面
に溝部９（図示せず）が形成され、かつ一端（下端）側
が封止されたパイプ１に、真空ポンプ１１と給水器１２
とに切り換え可能に接続された管路１０の一端を接続す
る。この状態で、管路１０の経路を真空ポンプ１１側に
切り換え、パイプ１内を前記真空ポンプ１１で真空脱気
する。次に前記管路１０の経路を給水器１２側に切り換
え、略真空状態になったパイプ１内に、図３（ｂ）に示
すように、例えば純水等からなる作動媒体２を注入し、
パイプ１内全体に充填する。

【０００８】このパイプ１内の真空脱気（すなわち作動
媒体２の吸引）と作動媒体２の充填とを何回か繰り返し
てパイプ１内が完全に作動媒体２で満たされ、パイプ１
内に空気等の非凝縮性物質３が残存していない状態にな
った後、図３（ｃ）に示すように、もう一度、前記パイ
プ１内を真空脱気して作動媒体２を吸引し、そのまま、
図３（ｄ）、図３（ｅ）に示すように、パイプ１の他端
（上端）側をカシメ止めとＴＩＧ溶接等により封止す
る。

【０００９】このようにしてパイプ１内の作動媒体を吸
引除去しても、パイプ１内面の溝部９と作動媒体２との
表面張力により、図５に示すように、前記溝部９内には
作動媒体２がヒートパイプに必要量以上、残る。しかも
前記パイプ１内には非凝縮性物質３が残存しないので、
伝熱特性のよいヒートパイプが得られる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図２（ａ）〜
（ｃ）に示すような方法では、パイプ１内から非凝縮性
物質３を完全に追い出すまで、長時間、作動媒体２を沸
点以上の高温に保持し続ける必要があるので、その間に
パイプ１外へと気体状態の作動媒体２´も抜け出てしま
う。その結果、パイプ１内の作動媒体２の液量を、ある
一定量で正確に管理することは困難になっていた。

【００１１】またこの方法では、パイプ１のみならず作
動媒体２までも温度管理する必要があり、もし誤って、
常温に近い温度の作動媒体２を、作動媒体２の沸点以上
の温度に加熱されたパイプ１内に注入した場合には、パ
イプ１内で作動媒体２が突沸してパイプ１外に溢れ出し
てしまう。特にこの方法ではパイプ１が細径になればな
るほど、前述した作動媒体２の突沸発生件数は多くなっ
ていた。その結果、パイプ１内の作動媒体２の液量を、
ある一定量で正確に管理することは困難になっていた。

【００１２】よって、図２（ａ）〜（ｃ）に示すような
方法では同一品質のヒートパイプを製造することは困難
であった。

【００１３】また、図３（ａ）〜（ｅ）、図４、図５に
示すような方法では、パイプ１内を真空脱気するため、
例えば真空ポンプ１１と給水器１２とで管路１０の経路
を切り換える等、作業工程が煩雑になり、しかもこれを
何度も行なうために、ヒートパイプが完成するまでに多
大な時間と手間とが必要であった。

【００１４】加えてこの方法では、最後にパイプ１内の
作動媒体２を真空吸引したときにパイプ１内に残存する
作動媒体２の液量は、作動媒体２とパイプ１内面の溝部
９との間の表面張力等、管理が困難な要因に依存するた
め、ある一定量で正確に管理することは難しかった。従
って、図３（ａ）〜（ｅ）、図４、図５に示すような同
一品質のヒートパイプを歩留り良く製造することは困難
であった。

【００１５】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、その目的は、パイプ内の作動媒体の液量管理
が容易で、かつ作動媒体の突沸を防止することができ、
しかもパイプ内を真空脱気する必要がないヒートパイプ
の製造方法を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明のヒートパイプの
製造方法は、一端側が封止されたパイプ内に作動媒体を
液体状態で注入する工程、および前記パイプを前記作動
媒体の沸点未満の温度に加熱した状態で当該パイプの他
端側を封止する工程を経て封止パイプを作製し、この封
止パイプを前記作動媒体の沸点以上の温度に加熱した状
態で、当該封止パイプの上端側の一部を切断除去し、こ
れによりできた前記封止パイプの切断口を封止すること
を特徴とする。

【００１７】本発明のヒートパイプの製造方法では、ま
ず一端側が封止されたパイプの内部に液体状態の作動媒
体を注入し、前記作動媒体の沸点未満の温度に前記パイ
プを加熱した状態で、パイプの他端側を封止する。

【００１８】このようにしてまずパイプを加熱すること
により、パイプ内の作動媒体は、非沸騰状態のまま、液
層表面から蒸発が始まり、その一部が気体状態になるの
で、空気のごときパイプ内にある非凝縮性物質は、前記
気体状態の作動媒体に押されるようにしてパイプ上端側
を通じて排気される。また、こうした後、前記パイプの
上端側を封止してこのパイプを封止パイプにするので、
このパイプ内は、ほとんど気体状態と液体状態の作動媒
体だけが充満した状態になり、従ってパイプ内に残存し
ている非凝縮性物質の量は、仮にあったとしても、ごく
少量となる。

【００１９】そこで、さらにごく少量になった非凝縮性
物質をも前記パイプ内から追い出すために、前記パイプ
を、作動媒体の沸点以上の温度に加熱する。これによ
り、気体状態の作動媒体の分圧が高まり、前記パイプ内
に残存する非凝縮性物質は前記パイプ内部上端側に圧縮
された状態で滞留する。この状態でパイプの上端側の一
部を切断除去して前記非凝縮性物質をパイプ内から排除
する。そして、これによって形成された前記パイプの切
断口を封止することにより、再び前記パイプを封止パイ
プとする。

【００２０】以上のようにして、前記パイプ内に残存し
ている非凝縮性物質を、簡単にパイプ外部に排除して高
品質なヒートパイプを製造することができる。しかもこ
の方法によれば、パイプ内の作動媒体の液量は、この作
動媒体をパイプ内に注入した時点からほとんど変化しな
いので、その液量管理は容易である。

【００２１】また、本発明では、従来の場合のように、
パイプ内を真空脱気する必要がないので、煩雑な作業を
殆ど行わずに、ヒートパイプを製造できる。

【００２２】加えて本発明では、パイプ上端側が開口し
ている間は、パイプを、作動媒体の沸点以上に加熱して
いない状態で作業を進めるので、作動媒体を常温のまま
パイプ内に注入しても、この作動媒体が突沸してパイプ
外に飛び散る可能性が低減される。

【００２３】ただし本発明において、パイプを、作動媒
体の沸点未満の温度に加熱する工程は、パイプに作動媒
体を注入する工程の前後どちらでもよく、要は、そのよ
うにパイプが加熱された状態で、そのパイプの他端側を
封止できればよい。

【００２４】また、パイプを、作動媒体の沸点以上の温
度に加熱した状態で、そのパイプの上端側の一部を切断
除去する工程と、これにより形成されたパイプの切断口
を封止する工程とは、時間間隔を設けず、かつ迅速に行
なった方が、パイプ内の気体状態の作動媒体がパイプ外
に漏れだす量が低減されるので、好ましい。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に従って詳細に説明する。図１（ａ）〜（ｄ）に、本発
明の実施の形態の一例となるヒートパイプの製造方法を
示す。まず、図１（ａ）に示すように、下端側を封止
し、かつ内面に溝部９（図示せず。例えば図５に示すよ
うなもの）を形成したパイプ１（例えば銅製、内径２．
５ｍｍ、長さ３２０ｍｍ）を、例えば恒温槽４中の加熱
状態の油５に漬ける等により、後述の作動媒体２の沸点
未満の所定温度（例えば純水であれば９８℃等）に加熱
し、そのままの状態で、例えば純水等からなる作動媒体
２を適量（例えば０．３ｃｃ）定量し、常温のまま前記
パイプ１内に注入した。ただし、この作動媒体２は、予
め９８℃に加熱され、これにより内部から溶存気体が排
除されているものである。

【００２６】ここで、このパイプ１の上端側の開口部付
近には、水蒸気感知器６に付属するセンサー７が取り付
けられていて、このセンサー７によって前記開口部付近
の作動媒体２´（水蒸気）の有無を随時調べながら、前
述した所定温度でパイプ１を温度保持した。これにより
パイプ１内の作動媒体２は温度上昇して蒸発し、気体状
態となった作動媒体２´が、パイプ１内に残存している
非凝縮性物質３をパイプ１外に追い出した。

【００２７】こうして、図１（ｂ）に示すように、パイ
プ１内から気体状態の作動媒体２´が上昇してきて、水
蒸気感知器６とセンサー７とで前記作動媒体２´を感知
した時点、すなわちパイプ１内に非凝縮性物質３がほぼ
なくなった時点で、図１（ｃ）に示すように、すぐに、
前記パイプ１の上端側を封止して、このパイプ１を封止
パイプとした。

【００２８】次に、例えばブロックヒータ８等によっ
て、内部が密閉された前記パイプ１を１５０℃（純水の
沸点以上）まで加熱した。こうして、前記パイプ１内に
残存する非凝縮性物質３を前記パイプ１内部上端側に滞
留させた。ただし予め、これと同様の内部密閉状態のパ
イプ１が製造されていて、これを調べることにより、パ
イプ１内の最上端から約１５ｍｍまでの間に非凝縮性物
質３が滞留することが判明している。

【００２９】そこで、この結果を元に、図１（ｄ）に示
すように、例えばカシメ封止等により、前記パイプ１を
上端側から２０ｍｍのところで仮封止した後、その部分
で上端側を切断除去した。そして最後に、例えばＴＩＧ
溶接等により、パイプ１の前記仮封止した部分（切断
口）を完全に封止して、再び封止パイプとした。

【００３０】以上のようにしてできたヒートパイプ（内
径２．５ｍｍ、長さ３００ｍｍ）は、伝熱特性に優れた
ものであり、同じ製造条件で、同一品質のヒートパイプ
を歩留り良く製造することができた。

【００３１】ここで、本実施の形態の一例では、パイプ
１として銅製のものを例にとり、作動媒体２として純水
を例にとって説明したが、本発明では、パイプ１の材質
や作動媒体２の成分は、ヒートパイプとして用いられる
ものであれば、何でもよい。

【００３２】また本実施の形態の一例では、パイプ１
を、作動媒体２の沸点近傍かつ未満の温度に予熱した
が、本発明ではパイプ１の加熱温度は必ずしも前述の沸
点近傍でなくともよい。

【００３３】さらに、本実施の形態の一例において、パ
イプ１内に作動媒体２を注入してからパイプ１の上端側
を封止するまでの所要時間を記録管理しておけば、次回
から、ヒートパイプを製造する場合には、前述の所要時
間を目安にしてパイプ１の上端側を封止すればよいので
好ましい。

【００３４】加えて本実施の形態の一例では、長さ３０
０ｍｍのヒートパイプを１本、製造する例を示したが、
上述の場合と同様に、例えば長さ３０００ｍｍ等の長尺
のヒートパイプを製造し、このヒートパイプをその長手
方向が水平方向になるようにし、この状態で１０等分に
切り分けて１０本のヒートパイプにする等、ヒートパイ
プをまとめて製造することもできる。

【００３５】

【発明の効果】本発明のヒートパイプの製造方法によれ
ば、パイプ内の作動媒体の液量は、この作動媒体をパイ
プ内に注入した時点からほとんど変化しないので、その
液量管理は容易である。また、本発明では、従来の場合
のようにパイプ内を真空脱気する必要もないので、煩雑
な作業を殆ど行わずにヒートパイプを製造できる。加え
て本発明では、パイプ上端側が開口している間は、作動
媒体の沸点未満の雰囲気で作業を進めるため、作動媒体
が突沸してパイプ外に飛び散ることを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ） 本発明の
実施の形態の一例となるヒートパイプの製造方法におけ
る各工程を示す説明図。

【図２】 （ａ）、（ｂ）、（ｃ） 従来のヒートパイ
プの製造方法の一例における各工程を示す説明図。

【図３】 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）
従来のヒートパイプの製造方法の他の例における各工程
を示す説明図。

【図４】 図３に示すヒートパイプを製造するための排
気、給水経路を示す図。

【図５】 図３（ｃ）に示すパイプの一部を拡大した縦
断面図。

【符号の説明】

１ パイプ ２ 作動媒体（液体） ２´ 作動媒体（気体） ３ 非凝縮性物質 ４ 恒温槽 ５ 油 ６ 水蒸気感知器 ７ センサー ８ ブロックヒータ ９ 溝部 １０ 管路 １１ 真空ポンプ １２ 給水器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端側が封止されたパイプ内に作動媒体
   を液体状態で注入する工程、および前記パイプを前記作
   動媒体の沸点未満の温度に加熱した状態で当該パイプの
   他端側を封止する工程を経て封止パイプを作製し、この
   封止パイプを前記作動媒体の沸点以上の温度に加熱し、
   当該封止パイプの上端側の一部を切断除去し、これによ
   りできた前記封止パイプの切断口を封止することを特徴
   とするヒートパイプの製造方法。