JPS6176883A - アルミニウム、鋼またはねずみ鋳鉄からなるヒートパイプ - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、排気されて一部だけ液状熱伝達媒体を封入さ
れた、アルミニウム、銅またはねずみ鋳鉄からなるヒー
トパイプに関する。

〔従来の技術〕

ヒートパイプ自体は多様な応用で知られており、しかも
特にアルミニウムまたは洞特にステンレス鋼の材料を使
用して知られている。とりわけアルミニウムは、熱伝導
がよく、他方複雑な形状にプレス成形しかつ容易に加工
できるので、特別な利点を与える。これに関しかき取り
により形成された熱伝達ひれをもつ押出し異形材や、安
価に製造可能でヒートパイプ用の良好な原製品であるア
ルミニウム製半製品としての膨出加工された部分複合成
層体があげられる。

アルミニウムは通常は水に対して耐食性があるが、開じ
た酸化アルミニウム層が存在する限り耐食性があるにす
ぎない。しかしこの層のもろさのため、ヒートパイプに
熱応力がかかると毛割れが生ずるので、水が直接アルミ
ニウムまで遠し、それと共に水酸化物を形成することが
ある。このためアルミニウムヒートパイプに熱伝達媒体
として水を使用しようとすると、わすな使用時間後ヒー
トパイプが少なくとも非常に小さい個所で腐食するので
、ヒートパイプの内部の真空がな、くなり、その作用が
失われてしまう。周知のようにいずれにせよ水に対して
耐食性のない銅でも、類似の現象が生ずる。しかしいわ
ゆるステンレス銅も、ヒートパイプとして使用し水を熱
伝達媒体として使用すると、耐久性がない。その理由は
、ヒートパイプの蒸発区域で絶えず熱的脱酸が行なわれ
、それにより酸素不足が生じて不働態化層を形成するか
らである。ステンレス銅製のヒートパイプも、熱伝達媒
体として水成用すると、比較的短時間後に腐食する。

したがって上記の材料からなるヒートパイプには、熱伝
達媒体として他の液体を使用してきた。特にフルオロカ
ーボンが使用されたが、比較的高価であり、ヒートパイ
プの熱容量が水を使用する場合より著しく小さい。

ねずみ鋳鉄からなるヒートパイプも既に提案されている
が、鋳造組織が長時間にわたってヒートパイプ過程を維
持するのに充分なほど真空に耐えない。その原因は解明
されてないが、微細割れによるものと思われる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の課廟は、長時間にわたって損傷なしに使用でき
、時間的に制限されることなくまた効果を失うことなく
熱伝達媒体として水を使用できるように、アルミニウム
、鋼またはねずみ鋳鉄からヒートパイプを構成すること
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

この課題を解決するため本発明によれば、ヒートパイプ
が、内側全面に耐水性金属からなる完全に閉じた液密被
覆を備え、かつ熱伝達媒体として水を封入されている。

〔発明の効果〕

特に銅また□はアルミニウムからなる細孔および割れの
ない完全な金属内側被覆のため、アルミニウムヒートパ
イプまたは銅ヒートパイプは水に対して安定であるが、
その際内側表面の１個所でも被覆が割れまたは細孔をも
っていないことが保証されねばならない。特にヒートパ
イプの継目部分の継目範囲では、被覆が損傷なしに続い
ていなければならない。鋳凸部分はそれにより完全に真
空密になる。このため少なくともＩＯμｍなるべく２０
ないし２５μｍの程度の被覆が必要である。この被覆は
次の要求をすべて満たす。すなわち現在のめっき法また
は被覆法では、銅またはニッケルは熱的に緊密にかつよ
く熱を伝導するように例えばアルミニウム、ねずみ鋳鉄
または鋼のような母材と結合されるので、母材への移行
個所には非常に小さい温度急変しか生じない。さらにこ
れらの材料は細孔がなくかつ真空に耐えるように被覆さ
れる。上述した程度の非常に薄い被覆も可能で、それに
より肉厚増大によるわずかな温度降下しか生じない。

被覆自体は弾性的で、応力や割れなしにアルミニウムヒ
ートパイプまたは銅ヒートパイプの不可避な熱膨張に直
ちに追従することができる。

こうして複雑な内側形状も、上述の要求に応じて直ちに
被覆することができる。前記の被覆材料は、ヒートパイ
プとして使用する場合も水に対して安定であり、水によ
くぬれる。さらに被覆材料自体は母材となじみ、それと
共に腐食作用する要素を形成しない。

本発明の適切な構成は特許請求の範囲の従属項かられか
る。

〔実施例〕

図面に示された実施例に基いて本発明を以下に説明する
。

第１図および第２図に示すヒートパイプ１は、大体にお
いて押出し機により製造されたアルミニウム製管部分２
からなり、その内面には縦条溝により形成される毛細管
組！１ｌｌｉ３がある。管部分２の端面ばろう付けされ
る端蓋４および４′により閉鎖され、端蓋４′には充填
中空針５もろう付けされている。この充填中空針５を通
してヒートパイプの内部が排気され、熱伝達媒体がこれ
を通して注入される。続いて充填中空針５が押しつぶさ
れ密射溶着される。

第３図および第４図による拡大図が示すように、ヒート
パイプの内面は全面に、耐水性金属例えば飼またはニッ
ケルまたはこれら両物質の合金からなる完全に閉じた液
密被ｌｌ１６を備えている。−万では細孔のない被覆の
ために充分な被覆厚さを保証するが、他方ではヒートパ
イプの肉厚および重量をできるだけわずかしか増大しな
いようにするため、被覆厚さＳは約ｌＯ〜３０μｍなる
べく２０〜２５Ｌ＋ｍである。被覆は化学的にまたは電
気的に設けることができる。加圧合わせ板または適当に
形成された薄い金属箔を使用したろう被覆も可能である
。特にろう被覆では、同様に適している硬ろう材料も被
覆材料として使用される。

被覆がろう付け継目の範囲までも細孔なしに延びるのを
保証するため、ヒートパイプのろう付けすべき個別部分
は、特に第３図に明らかに示すように、ろう付け前にそ
れぞれ単独にろう付け継目１０の範囲まで完全に被覆を
設けられる。ろう付け継目ｌＯの全１１［ｉｉＢにわた
って被覆を延ばして、ろう７自体がろう付け継目１０を
完全に満たさない場合にも、内部からぬれることのでき
るろう付け継目の表面が被覆６を備えているのを保証す
るのがよい。しかもヒートパイプの個別部分は、その機
械加工後個別部分の正しい寸法でのはめ合わせのため被
覆を設けられるので、切削加工によって再び一部を除去
されることはない。

このようにしてヒートパイプの管部分２だけでなく、例
えば＠蓋４および４′も被覆６を設けられる。例えば充
填中空針５を保持する端蓋４′も、充填中空針５用穴８
の範囲に被覆６を設けられる。＠蓋が完全に銅またはニ
ッケルからなる場合には、端蓋のこのような被覆を省略
することができるであろう。

大抵は充填中空針５に小さい鋼管が使用されるので、こ
の鋼管を適当な材料で被覆する必要がなく、このことは
このように小さい部分には適切でもある。

第１図および第２図は押出し法で製造された円形のヒー
トパイプのみを示しているが、押出し異形材であれ、膨
出加工される部分複合成層体であれ、全く異なるヒート
パイプ形状も考えられる。例えば補強のため縦方向に延
びる中間突片を備えた長方形の押出し異形材も好ましい
。

外面には、かき取り法により冷却ひれを設けることがで
きる。このような長方形ヒートパイプでは、端蓋は齢の
狭い金属帯片にすぎず、飼から直ちに形成できるので、
別個の被覆をなくすことができる。膨出加工された部分
複合成層体では端蓋をなくすことができる。すなわちこ
の場合、前述したように同様に銅から作ることができる
充填中空針５しか必要としない。

前述したように、アルミニウムヒートパイプだけでなく
、銅製ヒートパイプも水に対して安定にすることができ
るので、高価なステンレス鋼を完全にやめて、ヒートパ
イプの使用条件の許す限り安価な普通の銅を使用するこ
とができる。

第５図は、ねずみ鋳鉄からなる鋳造部品として構成され
ている制動円板１１を示している。しかもねずみ鋳鉄は
、その実証された良好な滑り特性のため、制動面１２の
範囲に選ばれている。

制動円板１１は、大体において制動面１２のある円板部
分とボス１３とボスフランジ】５をもつつば付き帽子の
形をしている。円板部分とボス１３は中空に形成されて
いるが、対向する両割動面１２の壁は、キャリパの軸線
方向押圧力に対し支持ひれにより互いに補強されている
。ボス１３の外周には放熱用冷却ひれ１４が設けられて
いる。円板部分およびボス１３の空所を形成できるよう
にするため、鋳物素材の円板部分は周囲で開いており、
そこに中子を支えることができる。このスリット状周囲
開口は、ろう付けされる閉鎖包帯１６により気密に閉鎖
されている。

拡大して示す第６図の細部かられかるように、制動円板
の空所の内面は被Ｗ６を備え、この被覆は細孔なしに空
所の全表面にわたってろう付け間隙（ろう１７）まで延
びている。被覆６の厚さＳは、それにより鋳造組織の凹
凸や微細割れが確実にかつ永続的に覆われかつ閉鎖され
るような大きさに選ばれている。金属被覆材料は、例え
ば銅、ニッケルまたはクロムからなり電気的または電気
化学的に設けられるように選定されている。被澄の多Ｎ
Ｗ成も考えられる。スポーク状の特殊電極を最初はまだ
外周の開いている制動円板の空所へ導入することによっ
て、この空所の内側全面を均一に被覆することができる
。熱伝達成体の選択は、ヒートパイプを使用する温度レ
ベルに義能的に左右される。制動円板は使用中非常に高
い温度に耐えることができるので、金属ナトリウムが適
当な熱伝達Ｕ体であり、これが制動面１２の範囲で蒸発
し、冷却されるボス１３の範囲で再び凝縮する。遠心力
の影響により液状ナトリウムは再び制動面１２の高温範
囲へ戻り、そこで再び蒸発する。

【図面の簡単な説明】

第１図はヒートパイプの縦断面図、第２図は第１図によ
るヒートパイプの槙断面図、第３図は個別部分のろう付
け前における第１図の細部ＩＩＩの拡大図、第４図はろ
う付け状態における第３図と同じ細部の拡大図、第５図
はねずみ鋳鉄からヒートパイプとして構成された制動円
板の横断面、第６図は第５図の細部Ｖｌの拡大図である
。 １・・・ヒートパイプ、６・・・被覆、９・・・水。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　排気されて一部だけ液状熱伝達媒体を封入されたヒ
   ートパイプ（１）が、内側全面に耐水性金属からなる完
   全に閉じた液密被覆（６）を備え、かつ熱伝達媒体とし
   て水（９）を封入されていることを特徴とする、アルミ
   ニウム、鋼またはねずみ鋳鉄からなるヒートパイプ。 ２　被覆（６）が銅またはニッケルまたは銅およびニッ
   ケルからなることを特徴とする、特許請求の範囲第１項
   に記載のヒートパイプ。 ３　被覆（６）が硬ろう材料からなることを特徴とする
   、特許請求の範囲第１項に記載のヒートパイプ。 ４　被覆（６）が約１０〜３０μｍの厚さ（ｓ）である
   ことを特徴とする、特許請求の範囲第１項または第２項
   または第３項に記載のヒートパイプ。 ５　ヒートパイプ（１）のろう付けされる個別部分（２
   ，４，４′）が、ろう付け前に単独で完全にろう付け継
   目（１０）の範囲まで被覆 （６）を備えていることを特徴とする、特許請求の範囲
   第１項ないし第４項の１つに記載のヒートパイプ。 ６　被覆（６）がろう付け継目（１０）の全幅範囲（Ｂ
   ）にわたつて延びていることを特徴とする、特許請求の
   範囲第５項に記載のヒートパイプ。 ７　ヒートパイプ（１）のろう付け部分（５）の少なく
   とも１つが、完全に被覆（６）の材料なるべく銅からな
   ることを特徴とする、特許請求の範囲第１項または第５
   項に記載のヒートパイプ。 ８　排気されて一部だけ液状熱伝達媒体を封入されてい
   るヒートパイプにおいて、ねずみ鋳鉄からなるヒートパ
   イプが、内側全面になるべく銅またはニッケルまたは銅
   およびニッケルから完全に閉じた液密金属被覆を備えて
   いることを特徴とする、ヒートパイプ。