(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器の内部に液状の作動流体を注入するとともに、前記作動流体を加熱して蒸気を発生させ、前記容器の内部の非凝縮ガスを、前記蒸気と共に前記容器の外部に排出させた後、前記容器を密閉するヒートパイプの製造方法において、
前記作動流体を注入する前に前記容器を加熱した後、この容器に、この容器に注入すべき総注入量未満の量の作動流体を注入するとともに、前記容器の熱によりこの作動流体を加熱して蒸気を発生させた後、前記容器に前記作動流体を追加してから前記容器を密閉することを特徴とする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】
この発明は、ヒートパイプの製造方法に関し、特に、容器に液状の作動流体を注入した後、容器中の非凝縮ガスを、容器の外部に排出させ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】
周知のようにヒートパイプは、密閉された金属パイプ等の容器の内部に、水やアルコールなどの凝縮性の流体を作動流体として封入したものである。そして、ヒートパイプはその内部に温度差が生じることにより動作し、蒸発部で蒸発した作動流体が凝縮部に流動して放熱・凝縮することにより、作動流体の潜熱として熱輸送がおこなわれる。また、凝縮により液化した作動流体は蒸発部に還流する。
【０００３】
このように、ヒートパイプの動作中においては、作動流体の蒸発により熱輸送がおこなわれる。このため、容器の内部に非凝縮ガスが存在していた場合は、作動流体の蒸発が非凝縮ガスにより阻害され、ヒートパイプの熱輸送能力が低下する可能性がある。
【０００４】
そこで、ヒートパイプの製造工程においては、容器の内部の非凝縮ガスを除去する作業がおこなわれている。容器の内部から非凝縮ガスを除去する方法の一例として、加熱追い出し法が挙げられる。この加熱追い出し法においては、まず、容器の注入口から液状の作動流体を容器の内部に注入した後、注入口を仮封止する。
【０００５】
そして、作動流体の蒸気圧が所定圧になるように、容器を外部から加熱する。その後、注入口の仮封止を解除すると注入口から蒸気が噴出し、噴出する蒸気流によって、容器の内部に存在している非凝縮ガスが外部に排出される。その後、注入口を本封止して容器の脱気工程が終了する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の製造方法においては、容器に注入すべき作動流体の総注入量を全て容器に注入した後、容器を加熱している。このため、加熱時に容器内に存在する作動流体の熱容量が最大になっている。また、作動流体の蒸発中にも容器の加熱が継続しておこなわれているため、その熱の一部が気化熱に費やされる。したがって、容器の加熱に必要な熱エネルギーおよび加熱時間が増加し、ヒートパイプの生産性の低下、および製造コストが上昇する問題があった。
【０００７】
この発明は上記事情を背景としてなされたもので、容器の内部から非凝縮ガスを除去するために必要な熱エネルギーおよび加熱時間を低減させることの可能なヒートパイプの製造方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段およびその作用】
上記の目的を達成するためこの発明は、容器の内部に液状の作動流体を注入するとともに、前記作動流体を加熱して蒸気を発生させ、前記容器の内部の非凝縮ガスを、前記蒸気と共に前記容器の外部に排出させた後、前記容器を密閉するヒートパイプの製造方法において、前記作動流体を注入する前に前記容器を加熱した後、この容器に、この容器に注入すべき総注入量未満の量の作動流体を注入するとともに、前記容器の熱によりこの作動流体を加熱して蒸気を発生させた後、前記容器に前記作動流体を追加してから前記容器を密閉することを特徴とするものである。
【０００９】
この発明の製造方法によれば、作動流体を容器に注入する前に、容器を加熱しているため、容器の加熱中にその熱が作動流体の気化熱に費やされることを防止できる。また、容器の熱により加熱される液状の作動流体の量が総注入量未満であり、作動流体の熱容量が抑制される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明の製造方法を図面に基づいて説明する。図１は、平板形ヒートパイプＨ１を製造する場合の具体例を示す断面図である。図１において、容器（コンテナ）１は断面形状がほぼ方形に構成されている。この容器１は、銅、アルミニウム、鋼、ステンレス鋼、ニッケル、チタン、インコネルなどの材料を機械加工して成形したものである。容器１の平坦な壁部２には注入管３が取り付けられている。注入管３の構成材料は、容器２の構成材料と同じものが選択され、注入管３の軸線方向（図示せず）の一端が壁部２に接合されている。そして、注入管３全体が容器２の外部Ｂ１に配置されている。さらに、注入管３には軸線方向に貫通する通路４が形成されており、通路４により、容器２の内部Ａ１と、容器２の外部Ｂ１とが連通されている。
【００１１】
ここで、容器１に作動流体を注入した後、加熱追い出し法により容器１の内部Ａ１に存在する非凝縮ガスを除去する過程を説明する。まず、空の容器１を熱源（図示せず）により加熱Ｑ１して、容器１を例えば１５０℃程度に予熱する。容器１を加熱Ｑ１する方法としては、誘導加熱法、オイルバス法、恒温炉法などの公知の方法が例示される。なお、容器１を加熱する場合、この実施例においては壁部２に対向する壁部６側を特に加熱する。
【００１２】
容器１の予熱を完了した後に、注入管３が上向きとなるように容器２を保持し、針形状の注入器５を、外部Ｂ１から注入管３の通路４を介して容器１の内部Ａ１に挿入する。なお、注入器５の先端は壁部６の直前まで挿入される。また注入器５の外径は、注入管３の内径未満に設定されている。このため、注入器５の外面と注入管３の内面との間に隙間Ｃ１が形成されている。
【００１３】
そして、注入器５を介して液状の作動流体Ｄ１を、容器１の内部Ａ１に１次注入し、その注入を中断する。すると、作動流体Ｄ１は壁部６側に貯まる。なお、注入器５は注入管３に挿入したままの状態に維持される。容器１に注入する作動流体としては、常温で液状となる水、フレオン、エタノールなどの凝縮性の流体が例示される。また、容器１に１次注入する作動流体Ｄ１の注入量は、容器１に注入する作動流体Ｄ１の総注入量未満である。この総注入量は、ヒートパイプＨ１の使用条件、具体的には完成品としてのヒートパイプＨ１により輸送するべき熱エネルギー量などに基づいて決定する。そして、１次注入量は、総注入量に対して例えば２０％程度に設定される。
【００１４】
容器１に作動流体Ｄ１が注入されると、容器１の熱が作動流体Ｄ１に伝達されて作動流体Ｄ１の温度が上昇し、蒸気Ｅ１が発生する。この蒸気Ｅ１は容器１の内部Ａ１を上昇するとともに、隙間Ｃ１を通過して外部Ｂ１に排出される。このように、作動流体Ｄ１を加熱することにより作動流体Ｄ１が蒸発し、容器１の内部Ａ１に存在する非凝縮ガスが、蒸気Ｅ１と共に容器１の外部Ｂ１に排出される。
【００１５】
その後、容器１に液状の作動流体Ｄ１を２次注入し、容器１に注入された液状の作動流体Ｄ１の注入量が、予め決定されている総注入量に到達した時点で作動流体Ｄ１の注入を停止する。そして、注入器５を容器１の外部Ｂ１に抜き出し、注入管３を溶接して流体密に密封する。このようにして、容器１に作動流体Ｄ１を注入する注入工程、および容器１から非凝縮ガスを除去する脱気工程が終了する。
【００１６】
上記のように、この実施例においては、作動流体Ｄ１を容器１に注入する前に、容器１を予熱しているため、容器１の加熱中にその熱が作動流体Ｄ１の気化熱に費やされることを防止できる。また、容器１の熱により加熱される液状の作動流体Ｄ１の量が総注入量未満であり、作動流体Ｄ１の熱容量を抑制できる。したがって、容器１の予熱に必要な熱エネルギーおよび加熱時間が抑制され、ヒートパイプの生産性を向上し、かつ、製造コストを抑制することができる。
【００１７】
また、１次注入においては、総注入量未満の作動流体Ｄ１を容器１に注入するため、作動流体Ｄ１が短時間で加熱されて蒸発する。このため、注入管３の仮封止をおこなう必要がなく、作業工数および作業時間が低減され、一層製造コストを抑制することができる。さらに、平板形ヒートパイプの場合は、コンテナの厚さを比較的厚めに設定することができ、隙間Ｃ１を確保するために注入管３の外径を大きく設定したとしても支障がない。なお、この発明の製造方法は、円筒形ヒートパイプまたは長尺ヒートパイプまたはマイクロヒートパイプを製造する場合にも適用可能である。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、液状の作動流体を容器に注入する前に、容器を加熱しているため、容器の加熱中にその熱が作動流体の気化熱に費やされることを防止できる。また、容器の熱により加熱される液状の作動流体の量が総注入量未満であるため、作動流体の熱容量を抑制できる。したがって、非凝縮ガスを容器の外部に追い出す場合に、容器を加熱するために必要な熱エネルギーおよび加熱時間が抑制され、ヒートパイプの生産性を向上させ、かつ、製造コストを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の製造方法により平板形ヒートパイプを製造する過程を示す概略的な正面断面図である。
【符号の説明】
１…容器、  Ａ１…内部、  Ｂ１…外部、  Ｄ１…作動流体、  Ｅ１…蒸気、
Ｈ１…ヒートパイプ。
【図１】
0003953193.tif 000002