(57)【要約】【課題】  ノズル部を十分な機密性で封止でき、信頼性を高めることができるヒートパイプの端部封止方法を提供する【解決手段】  コンテナ２に作動流体を注入すると共に、コンテナ２から非凝縮性ガスを排出した後に、注入ノズル７の流通を遮断した状態で、注入ノズル７がスポット溶接により封止される。そのため、スウェージング加工により注入ノズル７の放射方向に沿って微細な隙間が形成されていても、スポット溶接された部分では隙間を埋めるように注入ノズル７そのものが溶着され、大気などの非凝縮性ガスが注入ノズル７からコンテナ２内に侵入するのを防止できる。【選択図】        図３
2005180723.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンテナに設けたノズル部により、作動流体の注入とガスの排出を行ない、前記ノズル部の流通を遮断した状態で、前記ノズル部をスポット溶接したことを特徴とするヒートパイプの端部封止方法。
【請求項２】
コンテナに設けたノズル部により、作動流体の注入を行ない、前記ノズル部に装着したバルブによりガスの排出を行ない、前記ノズル部をスポット溶接して仮封止し、前記バルブを前記ノズル部から取り外して該ノズル部をＴｉｇ溶接したことを特徴とするヒートパイプの端部封止方法。
【請求項３】
肉厚が0.3±0.1ｍｍである管体を加工してノズル部とコンテナとを形成し、作動流体の注入とガスの排出を行ない、前記ノズル部の流通を遮断した状態で、前記ノズル部を所定厚さになるようにスポット溶接したことを特徴とするヒートパイプの端部封止方法。
【請求項４】
前記ノズル部の径が1.2±0.5ｍｍとなり、外径が3.2±１ｍｍに縮径されるように、前記管体に加工を施したことを特徴とする請求項３記載のヒートパイプの端部封止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作動流体の蒸発潜熱により熱輸送を行なうヒートパイプにおいて、コンテナに設けたノズル部を利用して、コンテナへの作動流体の注入と、コンテナからの非凝縮性ガスの排出を行なうヒートパイプの端部封止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のヒートパイプは、脱気した状態の密閉金属管体内に純水などの凝縮性流体を作動流体として封入したものであり、この作動流体の蒸発潜熱を利用して熱の輸送が行なわれる。これは具体的には、外部からの熱によって作動流体が蒸発し、その蒸気が低温・低圧の凝縮部に流動した後に放熱して凝縮することにより、熱の輸送が行なわれるものである。そして、こうしたヒートパイプの製造過程においては、とりわけ作動流体の注入・排出を行なう端部で気密性の高い封止方法が要求され、例えば加熱追い出し法により、作動流体蒸気を継続的に排出させつつ封止を行なうようにしている。
【０００３】
ヒートパイプの端部封止方法として、例えば引用文献１には、予め一端部を密閉した銅製の管体を用意し、その管体の開口端に対してスウェージング加工を施すなどして管体の中心軸線と同軸上に小径部となるパイプ部を形成し、作動流体の注入・排気を行なった後に、当該パイプ部をポンチとダイスとにより半径方向に圧潰して、パイプ部の内壁面どうしを互いに密着封止させたものが従来の技術として提示されている。
【特許文献１】特開２０００−２７４９７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の従来技術においては、特に管体の内壁面に設けたフィンにより作動流体を毛細管現象により流動させるための溝が形成されていると、管体の開口端を絞り加工してノズル部とコンテナとを形成する際に、ノズル部の放射方向に沿って前記溝による微細な隙間が形成される。そのため、ポンチとダイスとによりノズル部を圧潰するだけでは十分な気密性が得られず、大気などの非凝縮性ガスがコンテナ内に侵入して、機能障害や性能劣化の原因を招いていた。
【０００５】
本発明は、このような状況を鑑みてなされたもので、ノズル部を十分な機密性で封止でき、信頼性を高めることができるヒートパイプの端部封止方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明では、作動流体を注入すると共にガスを排出した後に、ノズル部の流通を遮断した状態で、このノズル部がスポット溶接により封止される。そのため、ノズル部の放射方向に沿って微細な隙間が形成されていても、スポット溶接された部分では隙間を埋めるようにノズル部そのものが溶着されるので、大気などのガスがノズル部からコンテナ内に侵入するのを防止できる。
【０００７】
請求項２に記載の発明では、作動流体を注入すると共に、ノズル部に装着したバルブを利用してガスを排出する。その後、前記バルブを閉塞した状態で、このノズル部がスポット溶接により仮封止される。そのため、ノズル部の放射方向に沿って微細な隙間が形成されていても、スポット溶接された部分では隙間を埋めるようにノズル部そのものが溶着されるので、バルブをノズル部から取り外した状態でも、大気などのガスがノズル部からコンテナ内に侵入するのを防止できる。また、ガスの排出とスポット溶接時におけるノズル部の流通遮断が、共通するバルブで簡単に行なえる。
【０００８】
しかもこの場合は、バルブをノズル部から取り外した後に、ノズル部の端部がＴｉｇ溶接されるため、前記ノズル部をスポット溶接したことと相俟って、ノズル部の気密度が二重に保たれる。そのため、過酷な市場ストレスに対してもスローリークすることがなく、信頼性に極めて優れたヒートパイプを提供できる。
【０００９】
請求項３に記載の発明では、肉厚が0.3±0.1ｍｍである管体を例えば絞りなどで加工して、コンテナより小径なノズル部を形成するので、ノズル部の放射方向に沿って微細な隙間が形成される。また、作動流体を注入すると共にガスを排出した後に、ノズル部の流通を遮断した状態で、このノズル部がスポット溶接により封止される。このとき、ノズル部のスポット溶接された部分では、隙間を埋めるようにノズル部そのものが溶着され、しかもこのスポット溶接された部分が例えば0.4〜1.1ｍｍ程度の所定厚さとなるので、大気などのガスがノズル部からコンテナ内に侵入するのを確実に防止できる。
【００１０】
請求項４に記載の発明では、ノズル部を形成するのに管体を加工する際に、ノズル部の開口径を最小0.7ｍｍ以上とすることにより、作動流体の注入を支障なく行なえるようにできると共に、ノズル部の開口径を最大1.7ｍｍとすることにより、ガスの排出とスポット溶接によるノズル部の封止を容易にすることができる。さらに、この加工によって外径が3.2±１ｍｍに縮径されたノズル部を形成できる。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載の発明では、ノズル部の流通を遮断した状態で、このノズル部をスポット溶接により封止することで、ノズル部を十分な機密性で封止でき、信頼性を高めることができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明では、ノズル部の気密度が二重に保たるので、ノズル部をさらに十分な機密性で封止でき、信頼性を一層高めることができる他に、共通するバルブでガスの排出と、スポット溶接時におけるノズル部の流通遮断を、簡単に行なうことができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、ノズル部の流通を遮断した状態で、このノズル部をスポット溶接により封止すると共に、ノズル部を十分な機密性で封止でき、信頼性を高めることができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明では、作動流体の注入を支障なく行なうことができると共に、ガスの排出とスポット溶接によるノズル部の封止を容易にすることができる。さらに、外径が3.2±１ｍｍに縮径されたノズル部を形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係るヒートパイプの端部封止方法について、添付図面を参照しながらその好ましい実施形態を説明する。
【００１６】
先ず、封止前のヒートパイプ１の全体構成について、図１および図２を参照しながら説明すると、ヒートパイプ１の本体部となる中空円筒状のコンテナ２は、その素材が好ましくは熱伝導性の高い銅、若しくは軽量で扱いやすいアルミニウムなどの管体たる金属製パイプ材から形成される。コンテナ２は全体が直線状をなしていて、端部を除いて外径および肉厚が軸方向の全長に亘り一定に形成される。さらにこのコンテナ２の一端部２Ａは、例えばＴｉｇ溶接などの適宜手段により予め密閉されている。本実施例におけるコンテナ２の外径Ｄ１は、好ましくは６±２ｍｍ（４ｍｍ以上、８ｍｍ以下）となる。
【００１７】
図２に示すように、コンテナ２の内壁面には、その軸方向に沿って多数のフィン４が突出して設けられると共に、フィン４間にはコンテナ２に密封収容された作動流体（図示せず）を毛細管現象により流動させるための溝５が形成される。ここでは、コンテナ２の内壁面を基準としたフィン４の高さＨ１が好ましくは0.25±0.1ｍｍ（0.15ｍｍ以上、0.35ｍｍ以下）となっており、またフィン４以外の部分でのコンテナ２の肉厚Ｔ１が好ましくは0.3±0.1ｍｍ（0.2ｍｍ以上、0.4ｍｍ以下）となっている。因みに本実施例では、コンテナ２の内壁を凹凸状にしたグルーブウィック構造を示したが、コンテナ２の内壁に作動流体の流動を促進するメッシュや細線を設けた他のウィック構造を採用してもよい。
【００１８】
コンテナ２の開口した他端部２Ｂには、コンテナ２よりも小径なノズル部としての注入ノズル７が一体的に形成される。この注入ノズル７は、前述した一様な外径および肉厚を有する銅製のパイプ材の他端部に対し、好ましくはスウェージング加工などの絞り加工を施して、パイプ材の中心軸線と同軸上に形成されるもので、パイプ材ひいてはコンテナ２の外径Ｄ１が前述のように６±２ｍｍである場合は、スウェージング加工によって注入ノズル７の外径Ｄ３が3.2±１ｍｍに縮径され、かつコンテナ２内に連通する注入ノズル７の開口部８の内径（開口径）Ｄ２が1.2±0.5ｍｍに縮径される。このときパイプ材の内壁面に溝５が形成されている関係で、注入ノズル７にはスウェージング加工の際に放射方向に沿って溝５による微細な隙間９が形成される。
【００１９】
なお、ヒートパイプ１に注入ノズル７を一体形成する方法としては、上記のスウェージング加工の他に、パイプ材を回転させながら絞り加工を行なうスピニング加工を採用してもよい。いずれの加工法においても、安価に所望形状の注入ノズル７を形成できる利点がある。また、絞り以外の加工でもよい。
【００２０】
次に、前記図１および図２に示す注入ノズル７を仮封止するまでの加工工程を図３に基づき説明する。同図において、11は注入ノズル７に着脱可能に設けられ、コンテナ２内に作動流体を注入すると共に、コンテナからの空気などの非凝縮性ガスの排出を行なうための注入・排気工具である。ここでは注入・排気工具11として、注入ノズル７への装着部12を備えた例えば電磁弁などの制御バルブ13と、制御バルブ13の基端部に連結するチューブ14が示されているが、他にコンテナ２内に作動流体を送り込んだり、コンテナ２内を真空状態に脱気するポンプ（図示せず）などを備えて構成される。また、16は前記注入・排気工具11により注入ノズル７の開口部８を塞いだ状態で、注入ノズル７の側面に対向配置される一対のスポット電極で、このスポット電極16，16間に高電流を印加することにより、当該部分に挟まれた注入ノズル７がスポット溶接される。
【００２１】
上記図３における構成では、ヒートパイプ１の他端部にある注入ノズル７に注入・排気工具11の装着部12を取付け、制御バルブ13を開放した状態で、チューブ14から注入ノズル７の開口部８に純水などの作動流体を注入する。そして、所定量の作動流体が開口部８からコンテナ２内に注入されると、コンテナ２を作動流体の沸点以上の温度に加熱するか、さもなければチューブ14に接続した真空ポンプ（図示せず）を用いて開口部８からの真空引きを行ない、コンテナ２内で作動流体の蒸気を発生させて、この蒸気と共に空気などの非凝縮性ガスを排気する。その際、注入・排気工具11の制御バルブ13は、コンテナ２内から開口部８を通して排気される蒸気を含んだ非凝縮性ガスの排気量を制御しており、所定量の排気が行なわれたら制御バルブ13を閉塞して、注入ノズル７の開口部８から注入・排気工具11への流通を遮断する。
【００２２】
次に上記制御バルブ13による開口部８からの通路を遮断した状態で、注入ノズル７の基端側面を両側から挟みこむようにしてスポット電極16，16を移動させ、このスポット電極16，16間に高電流を印加して、注入ノズル７の開口部８を仮封止する。注入ノズル７には、前記スウェージング加工の際に放射方向に沿って溝５による微細な隙間９が形成されているが、スポット溶接された封止部分では隙間９を埋めるように注入ノズル７が溶着されるので、制御バルブ13を含む注入・排気工具11を注入ノズル７から取り外した後も、注入バルブ７からコンテナ２内に大気などの非凝縮性ガスが侵入するのを防止できる。
【００２３】
上記スポット溶接を行なった後は、制御バルブ13を含む注入・排気工具11を注入ノズル７から取り外し、注入・排気工具11の装着部12が接続されていた注入ノズル７の該当部位を切断してから、図４および図５に示すように、注入ノズル７の切断した端部21にＴｉｇ溶接を行なう。なお、図４に示す符号22は、前記スポット溶接により注入ノズル７に形成された仮封止部である。仮封止部22は、コンテナ２の外径Ｄ１が６±２ｍｍで、注入ノズル７の外径Ｄ３が3.2±１ｍｍのときに、その厚さが0.4ｍｍ以上，1.1ｍｍ以下となるように形成するのが好ましい。こうして、コンテナ２の開口端側に形成された注入ノズル７は、スポット溶接による仮封止部22とＴｉｇ溶接による端部21の封止部によって二重に封止され、コンテナ２内の気密性ひいては信頼性を高めることが可能になる。
【００２４】
上記一連のヒートパイプ１の製造工程において、熱輸送性能と寿命に優れたヒートパイプ１を得るためには、コンテナ２の内部に一定量の作動流体を注入すると共に、コンテナ２内から非凝縮性ガスが確実に排除されていることが重要である。そのために、本実施例の端部封止方法では、制御バルブ13による注入ノズル７からの作動流体の蒸気の排出制御が必要不可欠である。
【００２５】
一方、ヒートパイプ１の端部封止に際しては、Ｔｉｇ溶接による方法がその気密度の高さと信頼性で最も優れていることが知られている。しかし、上記加工工程にもあるように、注入ノズル７に制御バルブ13を接続したまま、その端部21にＴｉｇ溶接を行なうことは不可能なため、注入ノズル７の基端部を一旦仮封止した後で、制御バルブ13を取り外して端部21にＴｉｇ溶接を行なう。とりわけ本実施例では、スポット溶接により注入ノズル７の仮封止を行なうため、従来のようなポンチとダイスとによる圧潰加工とは異なり、注入ノズル７から制御バルブ13を取り外しても大気などの外部との気密性が十分に確保され、コンテナ２への非凝縮性ガスの侵入を防止できる。
【００２６】
以上のように本実施例では、コンテナ２に設けたノズル部としての注入ノズル７を介して、ヒートパイプ１のコンテナ２への作動流体の注入と、コンテナ２からのガスすなわち非凝縮性ガスの排出を行なった後、注入ノズル７の流通を遮断した状態で、この注入ノズル７をスポット溶接したヒートパイプ１の端部封止方法を採用している。
【００２７】
この場合、コンテナ２に作動流体を注入すると共に、コンテナ２から非凝縮性ガスを排出した後に、注入ノズル７の流通を遮断した状態で、注入ノズル７がスポット溶接により封止される。そのため、スウェージング加工により注入ノズル７の放射方向に沿って微細な隙間９が形成されていても、スポット溶接された部分では隙間９を埋めるように注入ノズル７そのものが溶着されるので、大気などの非凝縮性ガスが注入ノズル７からコンテナ２内に侵入するのを防止できる。
【００２８】
また本実施例では、コンテナ２に設けた注入ノズル７により、このコンテナ２への作動流体の注入を行ない、注入ノズル７に装着したバルブとしての制御バルブ13により、作動流体の蒸気を所定量排出してコンテナ２からの非凝縮性ガスの排出を行なった後、注入ノズル７の流通を制御バルブ13が遮断した状態で、注入ノズル７をスポット溶接して仮封止し、その後、制御バルブ13を注入ノズル７から取り外して、注入ノズル７の好ましくは端部21をＴｉｇ溶接したヒートパイプ１の端部封止方法を採用している。
【００２９】
この場合、コンテナ２に作動流体を注入すると共に、注入ノズル７に装着した制御バルブ13を利用してコンテナ２内の作動流体の蒸気が所定量排出され、コンテナ２から非凝縮性ガスを排出する。その後、制御バルブ13を閉塞することにより注入ノズル７の流通を遮断した状態で、この注入ノズル７がスポット溶接により仮封止される。そのため、注入ノズル７の放射方向に沿って微細な隙間９が形成されていても、スポット溶接された部分では隙間９を埋めるように注入ノズル７そのものが溶着されるので、制御バルブ13を注入ノズル７から取り外した状態でも、大気などの非凝縮性ガスが注入ノズル７からコンテナ２内に侵入するのを防止できる。また、コンテナ２からの非凝縮性ガスの排出と、スポット溶接時における注入ノズル７の流通遮断が、共通する制御バルブ13で簡単に行なえる。
【００３０】
しかもこの場合は、制御バルブ13を注入ノズル７から取り外した後に、注入ノズル７の端部がＴｉｇ溶接されるため、注入ノズル７をスポット溶接したことと相俟って、注入ノズル７の気密度が二重に保たれる。そのため、過酷な市場ストレスに対してもスローリークすることがなく、信頼性に極めて優れたヒートパイプ１を提供できる。
【００３１】
さらに本実施例では、肉厚Ｔ１が0.3±0.1ｍｍで、内壁に形成したフィン４の高さＨ１が0.25±0.1ｍｍである管体（パイプ材）の端部を絞り加工して、注入ノズル７とコンテナ２とを形成し、注入ノズル７よりコンテナ２への作動流体の注入と、コンテナ２からの非凝縮性ガスの排出を行なった後、注入ノズル７の流通を遮断した状態で、注入ノズル７をその厚さが所定の例えば0.4〜1.1ｍｍとなるようにスポット溶接したヒートパイプ１の端部封止方法を採用している。
【００３２】
この場合、肉厚Ｔ１が0.3±0.1ｍｍで、内壁に形成したフィン４の高さＨ１が0.25±0.1ｍｍである管体の端部を絞り加工して、コンテナ２より小径な注入ノズル７を形成するので、注入ノズル７の放射方向に沿って微細な隙間９が形成される。また、コンテナ２に作動流体を注入すると共に、コンテナ２から非凝縮性ガスを排出した後に、注入ノズル７の流通を遮断した状態で、この注入ノズル７がスポット溶接により封止される。このとき、注入ノズル７のスポット溶接された部分では、隙間を埋めるように注入ノズル７そのものが溶着され、しかもこのスポット溶接された部分の厚さが0.4〜1.1ｍｍとなるので、大気などの非凝縮性ガスが注入ノズル７からコンテナ２内に侵入するのを確実に防止できる。
【００３３】
また本実施例では、注入ノズル７の径である開口部８の内径Ｄ２が1.2±0.5ｍｍとなり、外径Ｄ３が3.2±１ｍｍに縮径されるように、外径Ｄ１が６±２ｍｍである管体の端部にスウェージング加工などの絞り加工を施している。
【００３４】
この場合、管体の端部を絞り加工する際に、注入ノズル７の開口部８の内径Ｄ２を最小0.7ｍｍ以上とすることにより、コンテナ２への作動流体の注入を支障なく行なえるようにできると共に、注入ノズル７の開口部８の内径Ｄ２を最大1.7ｍｍとすることにより、コンテナ２からの非凝縮性ガスの排出とスポット溶接による注入ノズル７の封止を容易にすることができる。さらに、この絞り加工によって、外径Ｄ１が６±２ｍｍのコンテナ２に対し外径Ｄ１が3.2±１ｍｍに縮径された注入ノズル７を形成できる。
【００３５】
本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば作動流体として、ここでは常温で液体となる純水などを用いているが、ヒートパイプ１の受熱温度を考慮して、常温で固体または気体となる他の作動流体をコンテナ２内に封入してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明における作動流体を注入する前の状態を示すヒートパイプの正面図である。
【図２】同上、図１におけるヒートパイプの一部を切欠いた平面図である。
【図３】同上、注入・排気工具を装着してスポット溶接を行なう直前の状態を示すヒートパイプおよびその周辺の正面図である。
【図４】同上、端部の封止加工が完了した状態を示すヒートパイプの正面図である。
【図５】同上、図４におけるヒートパイプの平面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  ヒートパイプ
２  コンテナ
４  フィン
７  注入ノズル（ノズル部）
13  制御バルブ（バルブ）
【図１】
2005180723.tif 000003
【図２】
2005180723.tif 000004
【図３】
2005180723.tif 000005
【図４】
2005180723.tif 000006
【図５】
2005180723.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成16年6月25日(2004.6.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンテナに設けたノズル部により、作動流体の注入とガスの排出を行ない、前記ノズル部の流通を遮断した状態で、前記ノズル部をスポット溶接したことを特徴とするヒートパイプの端部封止方法。
【請求項２】
コンテナに設けたノズル部により、作動流体の注入を行ない、前記ノズル部に装着したバルブによりガスの排出を行ない、前記ノズル部をスポット溶接して仮封止し、前記バルブを前記ノズル部から取り外して該ノズル部をＴｉｇ溶接したことを特徴とするヒートパイプの端部封止方法。
【請求項３】
肉厚が0.3±0.1ｍｍである管体を加工してノズル部とコンテナとを形成し、作動流体の注入とガスの排出を行ない、前記ノズル部の流通を遮断した状態で、前記ノズル部を所定厚さになるようにスポット溶接したことを特徴とするヒートパイプの端部封止方法。
【請求項４】
前記ノズル部の内径が1.2±0.5ｍｍとなり、外径が3.2±１ｍｍに縮径されるように、前記管体に加工を施したことを特徴とする請求項３記載のヒートパイプの端部封止方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作動流体の蒸発潜熱により熱輸送を行なうヒートパイプにおいて、コンテナに設けたノズル部を利用して、コンテナへの作動流体の注入と、コンテナからの非凝縮性ガスの排出を行なうヒートパイプの端部封止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のヒートパイプは、脱気した状態の密閉金属管体内に純水などの凝縮性流体を作動流体として封入したものであり、この作動流体の蒸発潜熱を利用して熱の輸送が行なわれる。これは具体的には、外部からの熱によって作動流体が蒸発し、その蒸気が低温・低圧の凝縮部に流動した後に放熱して凝縮することにより、熱の輸送が行なわれるものである。そして、こうしたヒートパイプの製造過程においては、とりわけ作動流体の注入・排出を行なう端部で気密性の高い封止方法が要求され、例えば加熱追い出し法により、作動流体蒸気を継続的に排出させつつ封止を行なうようにしている。
【０００３】
ヒートパイプの端部封止方法として、例えば引用文献１には、予め一端部を密閉した銅製の管体を用意し、その管体の開口端に対してスウェージング加工を施すなどして管体の中心軸線と同軸上に小径部となるパイプ部を形成し、作動流体の注入・排気を行なった後に、当該パイプ部をポンチとダイスとにより半径方向に圧潰して、パイプ部の内壁面どうしを互いに密着封止させたものが従来の技術として提示されている。
【特許文献１】特開２０００−２７４９７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の従来技術においては、特に管体の内壁面に設けたフィンにより作動流体を毛細管現象により流動させるための溝が形成されていると、管体の開口端を絞り加工してノズル部とコンテナとを形成する際に、ノズル部の放射方向に沿って前記溝による微細な隙間が形成される。そのため、ポンチとダイスとによりノズル部を圧潰するだけでは十分な気密性が得られず、大気などの非凝縮性ガスがコンテナ内に侵入して、機能障害や性能劣化の原因を招いていた。
【０００５】
本発明は、このような状況を鑑みてなされたもので、ノズル部を十分な機密性で封止でき、信頼性を高めることができるヒートパイプの端部封止方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明では、作動流体を注入すると共にガスを排出した後に、ノズル部の流通を遮断した状態で、このノズル部がスポット溶接により封止される。そのため、ノズル部の放射方向に沿って微細な隙間が形成されていても、スポット溶接された部分では隙間を埋めるようにノズル部そのものが溶着されるので、大気などのガスがノズル部からコンテナ内に侵入するのを防止できる。
【０００７】
請求項２に記載の発明では、作動流体を注入すると共に、ノズル部に装着したバルブを利用してガスを排出する。その後、前記バルブを閉塞した状態で、このノズル部がスポット溶接により仮封止される。そのため、ノズル部の放射方向に沿って微細な隙間が形成されていても、スポット溶接された部分では隙間を埋めるようにノズル部そのものが溶着されるので、バルブをノズル部から取り外した状態でも、大気などのガスがノズル部からコンテナ内に侵入するのを防止できる。また、ガスの排出とスポット溶接時におけるノズル部の流通遮断が、共通するバルブで簡単に行なえる。
【０００８】
しかもこの場合は、バルブをノズル部から取り外した後に、ノズル部の端部がＴｉｇ溶接されるため、前記ノズル部をスポット溶接したことと相俟って、ノズル部の気密度が二重に保たれる。そのため、過酷な市場ストレスに対してもスローリークすることがなく、信頼性に極めて優れたヒートパイプを提供できる。
【０００９】
請求項３に記載の発明では、肉厚が0.3±0.1ｍｍである管体を例えば絞りなどで加工して、コンテナより小径なノズル部を形成するので、ノズル部の放射方向に沿って微細な隙間が形成される。また、作動流体を注入すると共にガスを排出した後に、ノズル部の流通を遮断した状態で、このノズル部がスポット溶接により封止される。このとき、ノズル部のスポット溶接された部分では、隙間を埋めるようにノズル部そのものが溶着され、しかもこのスポット溶接された部分が例えば0.4〜1.1ｍｍ程度の所定厚さとなるので、大気などのガスがノズル部からコンテナ内に侵入するのを確実に防止できる。
【００１０】
請求項４に記載の発明では、ノズル部を形成するのに管体を加工する際に、ノズル部の内径を最小0.7ｍｍ以上とすることにより、作動流体の注入を支障なく行なえるようにできると共に、ノズル部の内径を最大1.7ｍｍとすることにより、ガスの排出とスポット溶接によるノズル部の封止を容易にすることができる。さらに、この加工によって外径が3.2±１ｍｍに縮径されたノズル部を形成できる。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載の発明では、ノズル部の流通を遮断した状態で、このノズル部をスポット溶接により封止することで、ノズル部を十分な機密性で封止でき、信頼性を高めることができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明では、ノズル部の気密度が二重に保たるので、ノズル部をさらに十分な機密性で封止でき、信頼性を一層高めることができる他に、共通するバルブでガスの排出と、スポット溶接時におけるノズル部の流通遮断を、簡単に行なうことができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、ノズル部の流通を遮断した状態で、このノズル部をスポット溶接により封止すると共に、ノズル部を十分な機密性で封止でき、信頼性を高めることができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明では、作動流体の注入を支障なく行なうことができると共に、ガスの排出とスポット溶接によるノズル部の封止を容易にすることができる。さらに、外径が3.2±１ｍｍに縮径されたノズル部を形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係るヒートパイプの端部封止方法について、添付図面を参照しながらその好ましい実施形態を説明する。
【００１６】
先ず、封止前のヒートパイプ１の全体構成について、図１および図２を参照しながら説明すると、ヒートパイプ１の本体部となる中空円筒状のコンテナ２は、その素材が好ましくは熱伝導性の高い銅、若しくは軽量で扱いやすいアルミニウムなどの管体たる金属製パイプ材から形成される。コンテナ２は全体が直線状をなしていて、端部を除いて外径および肉厚が軸方向の全長に亘り一定に形成される。さらにこのコンテナ２の一端部２Ａは、例えばＴｉｇ溶接などの適宜手段により予め密閉されている。本実施例におけるコンテナ２の外径Ｄ１は、好ましくは６±２ｍｍ（４ｍｍ以上、８ｍｍ以下）となる。
【００１７】
図２に示すように、コンテナ２の内壁面には、その軸方向に沿って多数のフィン４が突出して設けられると共に、フィン４間にはコンテナ２に密封収容された作動流体（図示せず）を毛細管現象により流動させるための溝５が形成される。ここでは、コンテナ２の内壁面を基準としたフィン４の高さＨ１が好ましくは0.25±0.1ｍｍ（0.15ｍｍ以上、0.35ｍｍ以下）となっており、またフィン４以外の部分でのコンテナ２の肉厚Ｔ１が好ましくは0.3±0.1ｍｍ（0.2ｍｍ以上、0.4ｍｍ以下）となっている。因みに本実施例では、コンテナ２の内壁を凹凸状にしたグルーブウィック構造を示したが、コンテナ２の内壁に作動流体の流動を促進するメッシュや細線を設けた他のウィック構造を採用してもよい。
【００１８】
コンテナ２の開口した他端部２Ｂには、コンテナ２よりも小径なノズル部としての注入ノズル７が一体的に形成される。この注入ノズル７は、前述した一様な外径および肉厚を有する銅製のパイプ材の他端部に対し、好ましくはスウェージング加工などの絞り加工を施して、パイプ材の中心軸線と同軸上に形成されるもので、パイプ材ひいてはコンテナ２の外径Ｄ１が前述のように６±２ｍｍである場合は、スウェージング加工によって注入ノズル７の外径Ｄ３が3.2±１ｍｍに縮径され、かつコンテナ２内に連通する注入ノズル７の開口部８の内径（開口径）Ｄ２が1.2±0.5ｍｍに縮径される。このときパイプ材の内壁面に溝５が形成されている関係で、注入ノズル７にはスウェージング加工の際に放射方向に沿って溝５による微細な隙間９が形成される。
【００１９】
なお、ヒートパイプ１に注入ノズル７を一体形成する方法としては、上記のスウェージング加工の他に、パイプ材を回転させながら絞り加工を行なうスピニング加工を採用してもよい。いずれの加工法においても、安価に所望形状の注入ノズル７を形成できる利点がある。また、絞り以外の加工でもよい。
【００２０】
次に、前記図１および図２に示す注入ノズル７を仮封止するまでの加工工程を図３に基づき説明する。同図において、11は注入ノズル７に着脱可能に設けられ、コンテナ２内に作動流体を注入すると共に、コンテナからの空気などの非凝縮性ガスの排出を行なうための注入・排気工具である。ここでは注入・排気工具11として、注入ノズル７への装着部12を備えた例えば電磁弁などの制御バルブ13と、制御バルブ13の基端部に連結するチューブ14が示されているが、他にコンテナ２内に作動流体を送り込んだり、コンテナ２内を真空状態に脱気するポンプ（図示せず）などを備えて構成される。また、16は前記注入・排気工具11により注入ノズル７の開口部８を塞いだ状態で、注入ノズル７の側面に対向配置される一対のスポット電極で、このスポット電極16，16間に高電流を印加することにより、当該部分に挟まれた注入ノズル７がスポット溶接される。
【００２１】
上記図３における構成では、ヒートパイプ１の他端部にある注入ノズル７に注入・排気工具11の装着部12を取付け、制御バルブ13を開放した状態で、チューブ14から注入ノズル７の開口部８に純水などの作動流体を注入する。そして、所定量の作動流体が開口部８からコンテナ２内に注入されると、コンテナ２を作動流体の沸点以上の温度に加熱するか、さもなければチューブ14に接続した真空ポンプ（図示せず）を用いて開口部８からの真空引きを行ない、コンテナ２内で作動流体の蒸気を発生させて、この蒸気と共に空気などの非凝縮性ガスを排気する。その際、注入・排気工具11の制御バルブ13は、コンテナ２内から開口部８を通して排気される蒸気を含んだ非凝縮性ガスの排気量を制御しており、所定量の排気が行なわれたら制御バルブ13を閉塞して、注入ノズル７の開口部８から注入・排気工具11への流通を遮断する。
【００２２】
次に上記制御バルブ13による開口部８からの通路を遮断した状態で、注入ノズル７の基端側面を両側から挟みこむようにしてスポット電極16，16を移動させ、このスポット電極16，16間に高電流を印加して、注入ノズル７の開口部８を仮封止する。注入ノズル７には、前記スウェージング加工の際に放射方向に沿って溝５による微細な隙間９が形成されているが、スポット溶接された封止部分では隙間９を埋めるように注入ノズル７が溶着されるので、制御バルブ13を含む注入・排気工具11を注入ノズル７から取り外した後も、注入ノズル７からコンテナ２内に大気などの非凝縮性ガスが侵入するのを防止できる。
【００２３】
上記スポット溶接を行なった後は、制御バルブ13を含む注入・排気工具11を注入ノズル７から取り外し、注入・排気工具11の装着部12が接続されていた注入ノズル７の該当部位を切断してから、図４および図５に示すように、注入ノズル７の切断した端部21にＴｉｇ溶接を行なう。なお、図４に示す符号22は、前記スポット溶接により注入ノズル７に形成された仮封止部である。仮封止部22は、コンテナ２の外径Ｄ１が６±２ｍｍで、注入ノズル７の外径Ｄ３が3.2±１ｍｍのときに、その厚さが0.4ｍｍ以上，1.1ｍｍ以下となるように形成するのが好ましい。こうして、コンテナ２の開口端側に形成された注入ノズル７は、スポット溶接による仮封止部22とＴｉｇ溶接による端部21の封止部によって二重に封止され、コンテナ２内の気密性ひいては信頼性を高めることが可能になる。
【００２４】
上記一連のヒートパイプ１の製造工程において、熱輸送性能と寿命に優れたヒートパイプ１を得るためには、コンテナ２の内部に一定量の作動流体を注入すると共に、コンテナ２内から非凝縮性ガスが確実に排除されていることが重要である。そのために、本実施例の端部封止方法では、制御バルブ13による注入ノズル７からの作動流体の蒸気の排出制御が必要不可欠である。
【００２５】
一方、ヒートパイプ１の端部封止に際しては、Ｔｉｇ溶接による方法がその気密度の高さと信頼性で最も優れていることが知られている。しかし、上記加工工程にもあるように、注入ノズル７に制御バルブ13を接続したまま、その端部21にＴｉｇ溶接を行なうことは不可能なため、注入ノズル７の基端部を一旦仮封止した後で、制御バルブ13を取り外して端部21にＴｉｇ溶接を行なう。とりわけ本実施例では、スポット溶接により注入ノズル７の仮封止を行なうため、従来のようなポンチとダイスとによる圧潰加工とは異なり、注入ノズル７から制御バルブ13を取り外しても大気などの外部との気密性が十分に確保され、コンテナ２への非凝縮性ガスの侵入を防止できる。
【００２６】
以上のように本実施例では、コンテナ２に設けたノズル部としての注入ノズル７を介して、ヒートパイプ１のコンテナ２への作動流体の注入と、コンテナ２からのガスすなわち非凝縮性ガスの排出を行なった後、注入ノズル７の流通を遮断した状態で、この注入ノズル７をスポット溶接したヒートパイプ１の端部封止方法を採用している。
【００２７】
この場合、コンテナ２に作動流体を注入すると共に、コンテナ２から非凝縮性ガスを排出した後に、注入ノズル７の流通を遮断した状態で、注入ノズル７がスポット溶接により封止される。そのため、スウェージング加工により注入ノズル７の放射方向に沿って微細な隙間９が形成されていても、スポット溶接された部分では隙間９を埋めるように注入ノズル７そのものが溶着されるので、大気などの非凝縮性ガスが注入ノズル７からコンテナ２内に侵入するのを防止できる。
【００２８】
また本実施例では、コンテナ２に設けた注入ノズル７により、このコンテナ２への作動流体の注入を行ない、注入ノズル７に装着したバルブとしての制御バルブ13により、作動流体の蒸気を所定量排出してコンテナ２からの非凝縮性ガスの排出を行なった後、注入ノズル７の流通を制御バルブ13が遮断した状態で、注入ノズル７をスポット溶接して仮封止し、その後、制御バルブ13を注入ノズル７から取り外して、注入ノズル７の好ましくは端部21をＴｉｇ溶接したヒートパイプ１の端部封止方法を採用している。
【００２９】
この場合、コンテナ２に作動流体を注入すると共に、注入ノズル７に装着した制御バルブ13を利用してコンテナ２内の作動流体の蒸気が所定量排出され、コンテナ２から非凝縮性ガスを排出する。その後、制御バルブ13を閉塞することにより注入ノズル７の流通を遮断した状態で、この注入ノズル７がスポット溶接により仮封止される。そのため、注入ノズル７の放射方向に沿って微細な隙間９が形成されていても、スポット溶接された部分では隙間９を埋めるように注入ノズル７そのものが溶着されるので、制御バルブ13を注入ノズル７から取り外した状態でも、大気などの非凝縮性ガスが注入ノズル７からコンテナ２内に侵入するのを防止できる。また、コンテナ２からの非凝縮性ガスの排出と、スポット溶接時における注入ノズル７の流通遮断が、共通する制御バルブ13で簡単に行なえる。
【００３０】
しかもこの場合は、制御バルブ13を注入ノズル７から取り外した後に、注入ノズル７の端部がＴｉｇ溶接されるため、注入ノズル７をスポット溶接したことと相俟って、注入ノズル７の気密度が二重に保たれる。そのため、過酷な市場ストレスに対してもスローリークすることがなく、信頼性に極めて優れたヒートパイプ１を提供できる。
【００３１】
さらに本実施例では、肉厚Ｔ１が0.3±0.1ｍｍで、内壁に形成したフィン４の高さＨ１が0.25±0.1ｍｍである管体（パイプ材）の端部を絞り加工して、注入ノズル７とコンテナ２とを形成し、注入ノズル７よりコンテナ２への作動流体の注入と、コンテナ２からの非凝縮性ガスの排出を行なった後、注入ノズル７の流通を遮断した状態で、注入ノズル７をその厚さが所定の例えば0.4〜1.1ｍｍとなるようにスポット溶接したヒートパイプ１の端部封止方法を採用している。
【００３２】
この場合、肉厚Ｔ１が0.3±0.1ｍｍで、内壁に形成したフィン４の高さＨ１が0.25±0.1ｍｍである管体の端部を絞り加工して、コンテナ２より小径な注入ノズル７を形成するので、注入ノズル７の放射方向に沿って微細な隙間９が形成される。また、コンテナ２に作動流体を注入すると共に、コンテナ２から非凝縮性ガスを排出した後に、注入ノズル７の流通を遮断した状態で、この注入ノズル７がスポット溶接により封止される。このとき、注入ノズル７のスポット溶接された部分では、隙間を埋めるように注入ノズル７そのものが溶着され、しかもこのスポット溶接された部分の厚さが0.4〜1.1ｍｍとなるので、大気などの非凝縮性ガスが注入ノズル７からコンテナ２内に侵入するのを確実に防止できる。
【００３３】
また本実施例では、注入ノズル７の径である開口部８の内径Ｄ２が1.2±0.5ｍｍとなり、外径Ｄ３が3.2±１ｍｍに縮径されるように、外径Ｄ１が６±２ｍｍである管体の端部にスウェージング加工などの絞り加工を施している。
【００３４】
この場合、管体の端部を絞り加工する際に、注入ノズル７の開口部８の内径Ｄ２を最小0.7ｍｍ以上とすることにより、コンテナ２への作動流体の注入を支障なく行なえるようにできると共に、注入ノズル７の開口部８の内径Ｄ２を最大1.7ｍｍとすることにより、コンテナ２からの非凝縮性ガスの排出とスポット溶接による注入ノズル７の封止を容易にすることができる。さらに、この絞り加工によって、外径Ｄ１が６±２ｍｍのコンテナ２に対し外径Ｄ１が3.2±１ｍｍに縮径された注入ノズル７を形成できる。
【００３５】
本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば作動流体として、ここでは常温で液体となる純水などを用いているが、ヒートパイプ１の受熱温度を考慮して、常温で固体または気体となる他の作動流体をコンテナ２内に封入してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明における作動流体を注入する前の状態を示すヒートパイプの正面図である。
【図２】同上、図１におけるヒートパイプの一部を切欠いた平面図である。
【図３】同上、注入・排気工具を装着してスポット溶接を行なう直前の状態を示すヒートパイプおよびその周辺の正面図である。
【図４】同上、端部の封止加工が完了した状態を示すヒートパイプの正面図である。
【図５】同上、図４におけるヒートパイプの平面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  ヒートパイプ
２  コンテナ
４  フィン
７  注入ノズル（ノズル部）
13  制御バルブ（バルブ）