(57)【要約】【課題】管体の曲げ、管体のプレス及びテストなどの作業の効率を向上させることができるほか、金属管体の長さを長くすることができ、熱伝導性を向上可能なヒートパイプ及びその封止方法の提供。【解決手段】本発明に係るヒートパイプの封止方法は、一端に閉塞端を有する金属管体の他端から延在して内部に通路を有する絞り口部を設けるステップと、絞り口部を押圧金型で押圧しつつ金属管体から離れる方向に押圧金型を移動させて、絞り口部を圧着伸長することで、圧着伸長柱を形成するとともに通路を封止するステップと、圧着伸長柱をスポット溶接して封止することで、圧着伸長柱の先端部に封止部を形成するステップと、を含む。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートパイプの封止方法であって、
一端に閉塞端を有する金属管体の他端から延在して内部に通路を有する絞り口部を設けるステップａと、
前記絞り口部を押圧金型で押圧しつつ前記金属管体から離れる方向に前記押圧金型を移動させて、前記絞り口部を圧着伸長することで、圧着伸長柱を形成するとともに前記通路を封止するステップｂと、
前記圧着伸長柱をスポット溶接して封止することで、前記圧着伸長柱の先端部に封止部を形成するステップｃと、を含むことを特徴とするヒートパイプの封止方法。
【請求項２】
前記ステップｃにおいて、前記圧着伸長柱の先端部を溶融することで前記封止部を形成することを特徴とする請求項１に記載のヒートパイプの封止方法。
【請求項３】
前記ステップｂにおいて、前記押圧金型は２つの半金型を含み、
各前記半金型の一側部には、半押圧溝が設けられ、
２つの前記半押圧溝の内壁を前記絞り口部の両側に突き合わせることにより前記絞り口部を押圧することを特徴とする請求項１に記載のヒートパイプの封止方法。
【請求項４】
各前記半押圧溝は、半多角形の溝に形成され、前記圧着伸長柱を角柱に形成することを特徴とする請求項３に記載のヒートパイプの封止方法。
【請求項５】
各前記半押圧溝は、半円弧状の溝に形成され、前記圧着伸長柱を円柱または楕円柱に形成することを特徴とする請求項３に記載のヒートパイプの封止方法。
【請求項６】
前記ステップｃにおいて、電子ビーム溶接法、ティグ溶接法またはレーザ溶接法を用いて圧着伸長柱の先端部をスポット溶接して封止することを特徴とする請求項１に記載のヒートパイプの封止方法。
【請求項７】
前記ステップａにおいて、前記金属管体の内壁を覆うようにキャピラリ構造体を設け、
前記キャピラリ構造体は、粒子焼結体、金属のメッシュ体、エッチング溝またはそれらの組み合わせからなる群から構成され、
前記金属管体は、前記絞り口よりも外径が大きく、
前記ステップｃにおいて、前記圧着伸長柱は前記絞り口よりも外径が小さいことを特徴とする請求項１に記載のヒートパイプの封止方法。
【請求項８】
ヒートパイプであって、
内部に密閉空間を有し、一端に閉塞端を有するとともに他端に圧着伸長柱が設けられ、前記圧着伸長柱の先端部に封止部が形成される金属管体と、
前記金属管体の内壁を覆うように設けられたキャピラリ構造体と、
前記密閉空間に充填される作動流体と、を含むことを特徴とするヒートパイプ。
【請求項９】
前記封止部と前記圧着伸長柱とは、同じ材料で一体成型され、
前記金属管体は、前記圧着伸長柱よりも外径が大きく、
前記圧着伸長柱は、前記封止部よりも外径が小さく、
前記キャピラリ構造体は、粒子焼結体、金属のメッシュ体、エッチング溝またはそれらの組み合わせからなる群から構成されることを特徴とする請求項８に記載のヒートパイプ。
【請求項１０】
前記圧着伸長柱は、円柱、楕円柱または角柱であることを特徴とする請求項８に記載のヒートパイプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放熱構造に関し、特に、ヒートパイプ及びその封止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヒートパイプは、その内部に作動流体が充填される密閉キャビティである。作動流体が吸熱、放熱して気液二相に変化するサイクルにより、キャビティの表面を速やかに均温にするように熱を伝達する。また、ヒートパイプは、小型、軽量、熱源の位置に合わせて設計可能などの利点を有するため、重要な放熱部品の１つとなっている。
【０００３】
従来のヒートパイプの封止方法としては、金属管体の一端を封止するとともに他端を開放し、その開口を介して金属管体の内部をキャピラリ構造体で覆い、作動流体を充填して脱気作業を行い、最終的に図１に示すように、ヒートパイプＡの開口を押圧して溶接封止することで封止ヘッドＢを形成する方法が知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の封止ヘッドＢは大型であるため以下の欠点を有する。まず、ヒートパイプＡを曲げる作業中に、封止ヘッドＢを水平に配置しなければならない。封止ヘッドＢを水平に配置せずにヒートパイプＢをプレスすると、封止ヘッドＢに割れが生じやすく、廃棄することになる。また、パイプ曲げ、プレス、テストなどの作業中に、封止ヘッドＢは衝突されると湾曲しやすく、廃棄されることになる。
【０００５】
本発明は、このような従来の問題点を解消するヒートパイプ及びその封止方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係るヒートパイプの封止方法は、一端に閉塞端を有する金属管体の他端から延在して内部に通路を有する絞り口部を設けるステップａと、前記絞り口部を押圧金型で押圧しつつ前記金属管体から離れる方向に前記押圧金型を移動させて、前記絞り口部を圧着伸長することで、圧着伸長柱を形成するとともに前記通路を封止するステップｂと、前記圧着伸長柱をスポット溶接して封止することで、前記圧着伸長柱の先端部に封止部を形成するステップｃと、を含む。
【０００７】
また、本発明に係るヒートパイプは、内部に密閉空間を有し、一端に閉塞端を有するとともに他端に圧着伸長柱が設けられ、前記圧着伸長柱の先端部が封止部で封止された金属管体と、前記金属管体の内壁を覆うように設けられたキャピラリ構造体と、前記密閉空間に充填される作動流体と、を含む。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係るヒートパイプの封止方法では、ヒートパイプの一端を押圧金型で圧着伸長することで圧着伸長柱を形成して第１の封止を行い、さらに、圧着伸長柱の先端部をスポット溶接して封止部を形成して第２の封止を行う。これにより、従来のヒートパイプの封止ヘッドと比べて、本発明の圧着伸長柱及び封止部を小型化することができ、さらに硬度を向上させることができる。その結果、ヒートパイプの管体の曲げ、管体のプレス及びテストなどの作業の効率を向上させることができるほか、金属管体の長さを長くすることができるため、ヒートパイプの熱伝導性を高めることができる。
【０００９】
さらに、本発明のヒートパイプは以下の利点を有する。
１）押圧金型で絞り口部を押圧しつつ金属管体から離れる方向に押圧金型を移動させることで、絞り口部が圧着伸長されて圧着伸長柱に変形される。この圧着伸長柱が押圧力と金属管体から離れる方向への引張力とを受けることにより、圧着伸長柱の底部から頂部まで通路が確実に封止される。その結果、ヒートパイプの封止性を向上させることができる。
２）圧着伸長柱をスポット溶接して封止すると、圧着伸長柱の先端部に封止部が形成される。この封止部は、圧着伸長柱の先端部を溶融することで形成される。このため、封止部と圧着伸長柱は、一体成型されるとともに熱膨張係数が同じとなり、熱膨張収縮による封止部及び圧着伸長柱の割れを抑制することができ、さらに圧着伸長柱の長さを短くすることができる。これにより、ヒートパイプの無効端（圧着伸長柱及び封止部）の長さを短くして、ヒートパイプの有効端（金属管体）の長さを長くすることができる。
３）圧着伸長柱は、押圧伸長されることで、三角柱、四角柱、五角柱または六角柱等の角柱に変形される。これにより、圧着伸長柱は、複数の角部を有することになり、圧着伸長柱の構造強度を高めて、圧着伸長柱の折れを抑制する利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】従来のヒートパイプの封止を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るヒートパイプの封止方法の手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明の一実施形態の押圧金型が絞り口部を押圧しようとする状態を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態の押圧金型が金属管体から離れる方向に移動する状態を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態の絞り口部が圧着伸長されることで圧着伸長柱に変形された状態を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態の圧着伸長柱をスポット溶接して封止する作業を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るヒートパイプを示す斜視図である。
【図８】本発明の一実施形態に係るヒートパイプを示す断面図である。
【図９】本発明の一実施形態に係るヒートパイプを示す他の斜視図である。
【図１０】本発明の他の実施形態の圧着伸長柱を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の技術内容及び詳細な説明について、図面を参照しつつ説明する。ただし、図面は、参照用および説明用に過ぎず、本発明を限定するものではない。
【００１２】
図２乃至図１０に示すように、本発明は、ヒートパイプ及びその封止方法に関するものである。本実施形態に係るヒートパイプ１０は、主に、金属管体１、キャピラリ構造体２及び作動流体を含む。
【００１３】
以下、ヒートパイプの封止方法について説明する。
まず、図２のステップａ及び図３に示すように、一端に閉塞端１１を有する金属管体の他端から延在する絞り口部１２を設ける。絞り口部１２の内部は、通路１２１を有する。なお、金属管体１の外径ｄ１は、絞り口部１２の外径ｄ２よりも大きく形成されている。
【００１４】
図４は、本発明の一実施形態の押圧金型が金属管体から離れる方向に移動する状態を示す図である。図４に示すように、上記のステップａでは、金属管体１の内壁を覆うようにキャピラリ構造体２を設ける。キャピラリ構造体２は、粒子焼結体、金属のメッシュ体、エッチング溝またはそれらの組み合わせからなる群から構成される。
【００１５】
また、本実施形態に係るヒートパイプ１０の封止方法は、ステップｂの前に、金属管体１に作動流体を充填してから、金属管体１を真空吸引するステップｂ’をさらに有する。
【００１６】
次に、図２のステップｂ及び図４乃至図６に示すように、絞り口部１２を押圧金型１００で押圧しつつ金属管体１から離れる方向に押圧金型１００を移動させる。これにより、絞り口部１２が圧着伸長されて、圧着伸長柱１３が形成されるとともに通路１２１が封止される。
【００１７】
ここで、図４乃至図８及び図１０に示すように、押圧金型１００は、２つの半金型１０１を含む。各半金型１０１の一側部には、半押圧溝１０２が設けられる。絞り口部１２を挟むように２つの半押圧溝１０２を絞り口部１２の両側に突き合わせることにより、絞り口部１２を周囲から押圧する。各半押圧溝１０２は、三角形、四角形、五角形または六角形等の多角形を半分にした半多角形の溝に形成されてもよい。これにより、圧着伸長柱１３は、押圧伸長されることで、三角柱、四角柱、五角柱または六角柱等の角柱に形成される。
【００１８】
なお、各半押圧溝１０２は、円形状を半分にした半円弧状の溝に形成されてもよい。これにより、圧着伸長柱１３は、押圧伸長されることで、円柱または楕円柱に形成される。
【００１９】
次に、図２のステップｃ及び図６乃至図８に示すように、圧着伸長柱１３をスポット溶接して封止をすることで、圧着伸長柱１３の先端部に封止部１３１を形成する。このように、ステップａ乃至ステップｃによって本実施形態に係るヒートパイプ１０を完成することができる。最後に、図９に示すように、ヒートパイプ１０をプレスする。なお、圧着伸長柱１３の外径ｄ３は、封止部１３１の外径ｄ４よりも小さく形成されている。すなわち、金属管体１の外径ｄ１は圧着伸長柱１３の外径ｄ３よりも大きく形成されており、圧着伸長柱１３の外径ｄ３は封止部１３１の外径ｄ４よりも小さく形成されている。
【００２０】
なお、封止部１３１は、圧着伸長柱１３の先端部を溶融することにより形成される。このため、封止部１３１と圧着伸長柱１３は、同じ材料で一体成型されることになる。また、スポット溶接作業としては、電子ビーム溶接法、ティグ（ＴＩＧ）溶接法またはレーザ溶接法が挙げられる。
【００２１】
本実施形態に係るヒートパイプ１０は、内部に密閉空間ｓが設けられた金属管体１を有する。この金属管体１は、一端に閉塞端１１を有するとともに他端に圧着伸長柱１３が設けられる。圧着伸長柱１３の先端部には、封止部１３１が設けられる。キャピラリ構造体２は、金属管体１の内壁を覆うように設けられる。金属管体１の密閉空間ｓには、作動流体が充填されている。ここでは、金属管体１の一端を押圧金型１００で圧着伸長することで圧着伸長柱１３を形成して第１の封止を行い、さらに、圧着伸長柱１３の先端部をスポット溶接して封止部１３１を形成して第２の封止を行う。このように、圧着伸長柱１３の先端部が封止されたため、圧着伸長柱１３の先端部に必要な溶接領域を小さくすることができて、ヒートパイプ１０の封止箇所に密着性に優れ、コストが低くなる利点が得られる。
【００２２】
また、絞り口部１２を押圧金型１００で押圧しつつ金属管体１から離れる方向に押圧金型１００を移動させることにより、絞り口部１２を圧着伸長して圧着伸長柱１３が形成される。この圧着伸長柱１３が押圧力と金属管体１から離れる方向への引張力とを受けることにより、底部から頂部まで通路１２１が確実に封止される。その結果、ヒートパイプ１０の封止性を向上させることができる。
【００２３】
また、圧着伸長柱１３をスポット溶接して封止すると、圧着伸長柱１３の先端部に封止部１３１が形成される。これにより、以下の利点を有する。
１）従来のヒートパイプの封止ヘッドと比べて、本実施形態に係る圧着伸長柱１３及び封止部１３１は小型に形成されるため、金属管体１を曲げる際に圧着伸長柱１３及び封止部１３１の置き向きが自由自在となる。このように、管体曲げの作業効率を向上させることができる。
２）圧着伸長柱１３が圧着伸長されてスポット溶接される。圧着伸長柱１３及び封止部１３１が圧着伸長によって両者の空隙をなくすまたは小さくするため、圧着伸長柱１３及び封止部１３１の硬度を従来のヒートパイプの封止ヘッドよりも高くすることができる。これにより、後処理で管体の曲げ、管体のプレス及びテストなどの作業中に管体が衝突されても、圧着伸長柱１３及び封止部１３１が容易に湾曲せず、廃棄されるのを抑制することができる。
３）本実施形態に係るヒートパイプ１０の長さが従来のヒートパイプの長さと同じ場合には、圧着伸長柱１３及び封止部１３１の長さが従来のヒートパイプの封止ヘッドの長さよりも短いため、金属管体１の長さを長くすることができて、ヒートパイプ１０の熱伝導性を高めることができる。
【００２４】
封止部１３１は、圧着伸長柱１３の先端部を溶融することで形成される。このため、封止部１３１と圧着伸長柱１３とは、一体成型されるとともに熱膨張係数が同じとなり、熱膨張収縮による封止部１３１及び圧着伸長柱１３の割れを抑制することができる。さらに、圧着伸長柱１３の先端部を溶融して封止部１３１を形成するため、圧着伸長柱１３の長さを短くすることができる。これにより、ヒートパイプ１０の無効端（圧着伸長柱１３及び封止部１３１）の長さを短くして、ヒートパイプ１０の有効端（金属管体１）の長さを長くすることができる。
【００２５】
圧着伸長柱１３は、押圧伸長されることで、三角柱、四角柱、五角柱または六角柱等の角柱に変形される。このため、圧着伸長柱１３は、複数の角部を有することになる。これに伴って、角部の構造が側部の構造よりも厚くて突出しており、圧着伸長柱１３が衝撃を受けた場合に応力が角部に集中しやすく、すなわち、角部に変形が集中するため、側部の変形などの範囲の広い変形の発生を防止できる。これにより、圧着伸長柱１３の構造強度を高めることができ、圧着伸長柱１３の折れを抑制することができる。
【００２６】
上記をまとめると、本発明に係るヒートパイプ及びその封止方法は、同類の製品に見られず、公開使用もされておらず、さらに産業上の利用可能性、新規性および進歩性を備えていることから、特許要件を完全に満たしており、特許法に基づいて特許を出願するものである。審査官殿には、発明者の権利が保障されるよう、詳査のうえ本件が特許査定されることを願う。
【符号の説明】
【００２７】
＜従来技術＞
Ａ ヒートパイプ
Ｂ 封止ヘッド
＜本発明＞
１０ ヒートパイプ
１ 金属管体
１１ 閉塞端
１２ 絞り口部
１２１ 通路
１３ 圧着伸長柱
１３１ 封止部
２ キャピラリ構造体
１００ 押圧金型
１０１ 半金型
１０２ 半押圧溝
ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４ 外径
ｓ 密閉空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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