(57)【要約】【課題】ヒートパイプ用容器の中に注入した作動液の突沸現象を発生させること無く、ヒートパイプ用容器の中の非凝縮性ガスの排除あるいは作動液内に溶存している非凝縮性溶存ガスの脱気が行えるとともに、ヒートパイプの径が細い場合においても、作動液の適正な量の注入管理が容易で安定した性能を有するヒートパイプの製造方法を提供する。【解決手段】ヒートパイプ用容器１の中の非凝縮性ガス９Ａを排除し、非凝縮性ガスが存在しない雰囲気の状態に保持した容器１の中に作動液４を注入し、容器１に注入された作動液４の下方部の領域を非加熱部４Ｄとして残した状態で、作動液４の上方部の領域を加熱部４Ｅとして確保できる位置に配置した加熱装置７により加熱沸騰させて、容器１に注入した作動液４中に溶存している非凝縮性溶存ガス９Ｂを脱気し、容器１の開放端部２を封止することにより、ヒートパイプを製作する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートパイプ用容器の開放端から作動液を注入し、作動液を加熱沸騰させてヒートパイプ用容器内の脱気を行なった後、開放端を封止するヒートパイプの製造方法において、
非凝縮性ガスを排除した前記ヒートパイプ用容器の中に、所定の量の作動液を注入した後、
前記ヒートパイプ用容器に注入された前記作動液の下方部に、所定の領域の非加熱部を残した状態で、前記ヒートパイプ用容器に注入された前記作動液の上方部を加熱源により加熱沸騰させることによって、前記ヒートパイプ用容器に注入された前記作動液中の脱気を行なうことを特徴とするヒートパイプの製造方法。
【請求項２】
前記ヒートパイプ用容器の中を減圧して、前記ヒートパイプ用容器の中の非凝縮性ガスを排除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製造方法。
【請求項３】
前記ヒートパイプ用容器の開放端から、作動液を加熱沸騰させて造られた作動液の蒸気を吹き込んで、前記ヒートパイプ用容器の中の非凝縮性ガスを排除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製造方法。
【請求項４】
予め脱気した作動液を、前記ヒートパイプ用容器の中に注入することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のヒートパイプの製造方法。
【請求項５】
前記ヒートパイプ用容器の開放端から作動液を加熱沸騰させて造られた作動液の蒸気を吹き込んで、前記ヒートパイプ用容器の中の非凝縮性ガスを排除した後の前記ヒートパイプ用容器の下方部を冷却して作動液の蒸気を凝縮させることで作動液の注入を行うことを特徴とする請求項１に記載のヒートパイプの製造方法。
【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し、特に、ヒートパイプを製造する際に、ヒートパイプ容器の中の非凝縮性ガス、あるいは作動液中に溶存している非凝縮性溶存ガスなどが、ヒートパイプ容器内に存在しない雰囲気の状態で作動液を封入するヒートパイプの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ヒートパイプは、均熱用，ヒートシンク用，冷却用等として、種々の用途に利用され、その利用範囲も広がっている。特に近年は、ノートパソコン等の小型機器に組み込まれる発熱部品を冷却する用途への利用が進んでいる。これらの分野で使用されるヒートパイプは、機器の小型化に伴いヒートパイプも小型、小径のものが主流となっている。
【０００３】
一方、ヒートパイプは、密閉容器の内部に封入した作動流体が外部からの熱により蒸発し、その蒸気が低圧部分に移行した後に放熱して凝縮すると共に、液化した作動流体が重力や毛細管力によって、元の位置に還流するという様に作動流体が蒸発と凝縮を伴いながら密閉容器内を循環流動することにより、作動流体の潜熱として熱を輸送するものである。
このため、ヒートパイプ密閉容器の内部は、ヒートパイプの使用温度範囲内で凝縮しない、いわゆる非凝縮性のガスが存在しない状態に保持されることが望ましい。
【０００４】
図６は、従来の技術によるヒートパイプ用容器への作動液の注入法を示している。
図６において、容器開放端２２と封止された容器下端部２３を有するヒートパイプ用容器２１の容器開放端２２側から、ニードル２５を挿入し、ニードル２５から所定の量より少し多めの作動液２４を、ヒートパイプ用容器２１の中に注入する。
【０００５】
図７は、従来の技術によるヒートパイプ用容器からの非凝縮性ガスの追出法を示している。
図７において、作動液２４を注入したヒートパイプ用容器２ｌは、加熱装置２７により外部から加熱する。この加熱によりヒートパイプ用容器２１内の作動液２４を沸騰させて、作動液２４に溶存している非凝縮性溶存ガス２９Ｂを追い出すと共に、これを作動液２４の蒸気２４Ａの流れによってヒートパイプ用容器２１内に存在する非凝縮性ガス２９Ａ（空気）とともに容器開放端２２から外部に放出させる。
つぎに、非凝縮性溶存ガス２９Ｂと、非凝縮性ガス２９Ａの排除が終えた頃合いを見て、ヒートパイプ用容器２１の容器開放端２２をカシメ装置２８により閉じ、容器開放端２２の先端を溶接装置（図示省略）等により封止することによって、ヒートパイプが製作される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のヒートパイプの製造方法によると、ヒートパイプ用容器を加熱して容器内の作動液を沸騰させた場合に、ヒートパイプ用容器の下部付近から気泡が発生するとともに、気泡がその上部に存在する作動液を押し上げて、作動液を液体状態のまま、ヒートパイプ用容器の外部に押し出してしまうという、所謂突沸という現象が発生するいう問題があった。
【０００７】
この突沸現象は、ヒートパイプ用容器の径が細いほど発生し易い傾向がある。
突沸現象が発生すると、ヒートパイプ用容器に注入した作動液が液体のまま容器の外に噴出するために、容器内に残る作動液量が大きく変動してしまい、作動液の管理が困難になり、ひいては製作されたヒートパイプの性能にばらつきが発生するという問題があった。
【０００８】
それ故、本発明の目的は、ヒートパイプ用容器の径が細くなっても注入した作動液の突沸が無く、適当な量の作動液を封入することのできるヒートパイプの製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を実現するため、ヒートパイプ用容器の開放端から作動液を注入し、作動液を加熱沸騰させてヒートパイプ用容器内の脱気を行なった後、開放端を封止するヒートパイプの製造方法において、
前記ヒートパイプ用容器の中の非凝縮性ガスを排除して、非凝縮性ガスが存在しない雰囲気の状態に保持された前記ヒートパイプ用容器の中に、所定の量の作動液を注入する第１ステップと、
前記ヒートパイプ用容器に注入された前記作動液の下方部に、所定の領域の非加熱部を残した状態で、前記ヒートパイプ用容器に注入された前記作動液の上方部を加熱源により加熱沸騰させることによって、前記ヒートパイプ用容器に注入した前記作動液の脱気を行なう第２ステップと、
前記ヒートパイプ用容器の中の前記作動液の脱気後に、前記ヒートパイプ用容器の開放端を封止する第３ステップと、
からなることを特徴とするヒートパイプの製造方法を提供する。
【００１０】
この構成によれば、加熱追出し時の突沸現象の発生を防止し、作動液の封入量が安定し、かつ性能が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】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態によるヒートパイプ用容器への作動液の注入法を示している。
図１において、容器下端部３を閉じた直径４．２ｍｍ、肉厚０．５ｍｍ、長さ５００ｍｍサイズの内面溝付き銅パイプからなるヒートパイプ用容器１の容器開放端２に封止板６を設け、ニードル５を有する配管１０を介して閉じられたバルブ１１とバルブ１３を配置し、バルブ１１には真空ポンプ１２が接続され、バルブ１３には作動液４を入れた作動液タンク１４が接続される。
【００１２】
最初に、バルブ１１を開いて真空ポンプ１２を作動させ、ヒートパイプ用容器１の中を減圧することにより、ヒートパイプ用容器１の内部の非凝縮性ガス９Ａ（空気）を排除して非凝縮性ガス９Ａが存在しない雰囲気の状態にしてからバルブ１１を閉じる。
つぎに、バルブ１３を調整しながら開いて作動液タンク１４より、所定量より少し多めの作動液４をヒートパイプ用容器１の中に注入する。
【００１３】
図２は、本発明の第１の実施の形態によるヒートパイプ用容器の作動液の加熱法を示している。
ヒートパイプ用容器１の中に注入された作動液４は、作動液４の下方部に所定の領域を非加熱部４Ｄとして残した状態で、上方部を加熱部４Ｅとして、誘導加熱などの加熱装置７により加熱して沸騰させる。この加熱によって、ヒートパイプ用容器１に注入した作動液４の中に溶存している非凝縮性溶存ガス９Ｂの脱気が行われる。
【００１４】
図２における作動液４の加熱は、特に、作動液４と加熱装置７の相対位置として、ヒートパイプ用容器１に注入した作動液４に対し、作動液４の液下端から液面高さ４Ｃの略１／３、望ましくは１／３以上の下方部の領域を非加熱部４Ｄとして残した位置に加熱装置７を配置し、作動液４の上方部のみを加熱装置７により加熱することにより行われる。この加熱により作動液４が沸騰し、作動液４中に溶存している非凝縮性溶存ガス９Ｂの脱気が行われるものである。
【００１５】
図２に示すように、作動液４の上方部の領域のみを加熱部４Ｅとして加熱装置７により加熱沸騰させると、非加熱部４Ｄの領域が残されているために、加熱部４Ｅと非加熱部４Ｄの双方の領域の作動液４がうまく調和して、作動液４を容器１の外に噴出させる突沸現象を抑制しながら、作動液４中に溶存している非凝縮性溶存ガス９Ｂの大半を容器１外に排出することができる。
【００１６】
図２の加熱によって、作動液４の中の非凝縮性溶存ガス９Ｂの排出が行われた後、ヒートパイプ用容器１の容器開放端２をカシメ装置８により閉じ、容器開放端２の先端を溶接装置（図示省略）等により封止することによって、所定の量の作動液４をが封入されたヒートパイプが製作される。
【００１７】
（第２の実施の形態）
図３は、本発明の第２の実施の形態によるヒートパイプ用容器への作動液の注入法及び加熱法を示している。
図３に示すように、容器下端部３を閉じた直径４．２ｍｍ、肉厚０．５ｍｍ、長さ５００ｍｍサイズの内面溝付き銅パイプからなるヒートパイプ用容器１が準備される。
ヒートパイプ用容器１の容器開放端２の封止板６には、ニードル５を有する配管１０を介して閉じられたバルブ１１とバルブ１３を配置し、バルブ１１には真空ポンプ１２が接続され、バルブ１３には作動液４を入れた作動液タンク１４が接続されている。また、ヒートパイプ用容器１の周囲には加熱装置７が配置されている。
【００１８】
図３における非凝縮性ガス９Ａの排除は、最初に、バルブ１１を開いて真空ポンプ１２を作動させて、ヒートパイプ用容器１の内部を排気し、非凝縮性ガス９Ａが存在しない雰囲気の状態にしたのちバルブ１１を閉じる。ヒートパイプ用容器１の中を真空状態にすると、ヒートパイプ用容器１の管壁の内面溝（図示省略）に吸着されていた非凝縮性ガス９Ａを十分に排除することができる。
【００１９】
図３において、作動液タンク１４内の作動液４は、予め作動液中に溶存している非凝縮性溶存ガスを事前に脱気した作動液４が準備されている。
この場合、作動液４中に溶存している非凝縮性溶存ガスを予め除去した作動液を準備する方法としては、作動液タンク１４に装着できる加熱装置（図示省略）を用いて、作動液の中に溶存している非凝縮性溶存ガスを事前に除去した作動液４を準備する方法、あるいは別に準備された加熱沸騰タンク（図示省略）を用いて、事前に作動液４の中に溶存している非凝縮性溶存ガスを除去した作動液４を作動液タンク１４に供給する方法などがある。
【００２０】
図３における作動液４の注入は、真空状態に維持されたヒートパイプ用容器１の中に、バルブ１３を調整しながら開いて作動液タンク１４より、予め脱気した作動液４を、所定量より少し多めに注入する。
【００２１】
図３における作動液４の加熱要領は、図２で説明した加熱法と同じ要領により行われる。
すなわち、ヒートパイプ用容器１の中に注入された作動液４の下方部に、所定の領域の非加熱部４Ｄを残した状態で、ヒートパイプ用容器１に注入された作動液４の上方部の加熱部４Ｅの領域を、加熱装置７によって加熱して沸騰させる。
この場合、ヒートパイプ用容器１における容器開放端２の封止は第１の実施の形態と同じ要領で行われる。
【００２２】
（第３の実施の形態）
図４は、本発明の第３の実施の形態によるヒートパイプ用容器への作動液の注入法を示している。
図４において、容器開放端２と容器下端部３を有する直径４ｍｍ、肉厚０．４ｍｍ、長さ５００ｍｍサイズの銅パイプからなるヒートパイプ用容器１が準備される。また、ヒートパイプ用容器１の容器開放端２から挿入され内部に伸びるように設置されたニードル５に、バルブ１３を有する配管１０を介して、作動液４の液蒸気４Ａを発生させる蒸気タンク１５が接続されている。更に、ヒートパイプ用容器１の容器下端部３側には冷却装置１７が併設されている。
【００２３】
図４におけるヒートパイプ用容器１への作動液の注入は、作動液４を加熱して蒸気タンク１５内に約１５０℃以上の温度の沸騰した作動液蒸気４Ａを発生させ、バルブ１３を開放して、ニードル５の先端からヒートパイプ用容器１内に蒸気４Ｂを噴出させることによって行われる。この噴出蒸気４Ｂの吹き込みによって、ヒートパイプ用容器１の中に存在する非凝縮性ガス９Ａを排除するとともに、作動液４中に溶存している非凝縮性溶存ガス９Ｂもヒートパイプ用容器１の外に排除することができる。この場合、容器１内に挿入されたニードル５の位置を、作動液蒸気４Ａの吹き込み開始時は容器１の底部付近に配し、その後上方に引き上げるようにすることが望ましい。
【００２４】
ニードル５からヒートパイプ用容器１の中に吹き込まれた噴出蒸気４Ｂは、容器下端部２に設置した冷却装置１７を作動させて冷却条件を制御しながら凝縮させることによって、ヒートパイプ用容器１の中に作動液４として蓄積される。
吹き込む作動液蒸気の温度が低い場合、ヒートパイプ用容器１の下端部分以外での蒸気凝縮が発生し易くなり、容器１内の作動液注入量にバラツキが生じる恐れがあるので、作動液蒸気温度としては１５０℃以上であることが望ましい。冷却部以外の部分での凝縮を防ぐため、容器下部の冷却部以外の部分に断熱層や加熱層を設けても差支えない
【００２５】
この実施の形態における作動液４の加熱法と、ヒートパイプ用容器１の封止は、図２を参照して説明した加熱法、封止法と同じ要領により行うことができる。
【００２６】
（第４の実施の形態）
図５は、本発明の第４の実施の形態おける作動液の加熱法を示している。
図５のヒートパイプ用容器１は、容器開放端２と容器下端部３を有する直径４ｍｍ、肉厚０．３ｍｍ、長さ５００ｍｍサイズの銅パイプからなり、容器開放端２は直径３．４ｍｍに縮径加工が施してある。ヒートパイプ用容器１の周囲には加熱装置７が配置されている。
【００２７】
この実施の形態における非凝縮性ガス９Ａの排除と、作動液４の注入は、図１で説明したと同じ要領によって行われる。
すなわち、図５のヒートパイプ用容器１の中の非凝縮性ガス９Ａの排除は、図１の要領により、最初に、バルブ１１を開いて真空ポンプ１２を作動させて、ヒートパイプ用容器１の中を真空状態に維持しながら、ヒートパイプ用容器１の内部の非凝縮性ガス９Ａを排除して非凝縮性ガス９Ａが存在しない雰囲気の状態に保持してからバルブ１１を閉じた後、バルブ１３を調整しながら開いて作動液タンク１４より、所定量より少し多めの作動液４をヒートパイプ用容器１の中に注入する。
【００２８】
つぎに、図５に示すように、ヒートパイプ用容器１の容器用開放端２を所定の外径に縮径加工した後、ヒートパイプ用容器１の周囲に加熱装置７とカシメ装置８を配置し、過熱装置７を作動させてヒートパイプ容器１を加熱し作動液４を沸騰させる。
図５のヒートパイプ用容器１は、容器開放端２が縮径加工を施して口径を小さくしてあるために、作動液４を加熱沸騰させた場合、作動液４に溶存している非凝縮性溶存ガス９Ｂを効率よく除去できるとともに、ヒートパイプ用容器１内の非凝縮性ガス９Ａの排除も容易に行なうことができる。なお、容器開放端２の縮径加工は、事前にヒートパイプ用容器１に施してもよい。
【００２９】
作動液４の中の非凝縮性溶存ガス９Ｂの除去が行われた後、ヒートパイプ用容器１の容器開放端２をカシメ装置８により閉じ、容器開放端２の先端を溶接装置（図示省略）等により封止することは他の実施の形態と同じ要領で行われる。
【００３０】
本発明の実施の形態において、ヒートパイプ用容器としては、銅パイプ、アルミパイプ、ステンレスパイプなどが用いられる。ヒートパイプの伝熱特性を向上させる場合は、銅パイプの内面あるいは外面に、多数の溝や凹凸を形成した銅パイプなどが用いられる。長尺のヒートパイプが必要な場合は、銅パイプ、アルミパイプ、ステンレスパイプなどにコルゲート加工を施したコルゲートパイプを使用することができる。
【００３１】
本発明の実施の形態において、ヒートパイプの作動液としては、水、アルコール、アンモニア、代替フロン、リン酸酸性水などが使用可能であり、それらのうちで水が最も経済的な作動液である。
【００３２】
【発明の効果】
本発明のヒートパイプの製造方法によると、ヒートパイプ用容器への作動液の注入は、ヒートパイプ用容器の中の非凝縮性ガスを、真空状態あるいは作動液を加熱沸騰させて造られた作動液の蒸気を吹き込んで排除して、非凝縮性ガスが存在しない雰囲気の状態に保持した後、ヒートパイプ用容器に作動液を注入しており、また、ヒートパイプ用容器に注入された作動液は、作動液の上方部の領域のみを加熱部として確保できるように配置した加熱源によって加熱沸騰させて、作動液中に溶存している非凝縮性溶存ガスの除去を行なっているから、ヒートパイプの径が細い場合でも加熱追出し時に作動液を液のまま容器の外に噴出させる突沸現象を発生させることが無く、ヒートパイプ用容器の中の作動液量の制御が容易となり、作動液の封入量が安定し、性能が安定したヒートパイプを提供できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるヒートパイプ用容器への作動液の注入法を示す説明図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態によるヒートパイプ用容器の加熱法を示す説明図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態によるヒートパイプ用容器への作動液の注入法及び加熱法を示す説明図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態によるヒートパイプ用容器への作動液の注入法を示す説明図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態によるヒートパイプ用容器への作動液の注入法及び加熱法を示す説明図である。
【図６】従来の技術によるヒートパイプ用容器への作動液の注入法を示す説明図である。
【図７】従来の技術によるヒートパイプ用容器からの非凝縮性ガスの追出法を示す説明図である。
【符号の説明】
１　ヒートパイプ用容器
２　容器開放端
３　容器下端部
４　作動液
４Ａ　作動液蒸気
４Ｂ　噴出蒸気
４Ｃ　液面高さ
４Ｄ　非加熱部
４Ｅ　加熱部
５　ニードル
６　封止板
７　加熱装置
８　カシメ装置
９Ａ　非凝縮性ガス
９Ｂ　非凝縮性溶存ガス
１０　配管
１１　バルブ
１２　真空ポンプ
１３　バルブ
１４　作動液タンク
１５　蒸気タンク
１６　発生蒸気
１７　冷却装置
２１　ヒートパイプ用容器
２２　容器開放端
２３　容器下端部
２４　作動液
２４Ａ　作動液蒸気
２５　ニードル
２７　加熱装置
２８　カシメ装置
２９Ａ　非凝縮性ガス
２９Ｂ　非凝縮性溶存ガス
【図１】
2004061080.tif 000003
【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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