JPH08178563A - ヒートパイプの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コンテナの形状に拘らず均熱特性および熱輸
送力のいずれにも優れるヒートパイプを容易に製造す
る。 【構成】 まず、金属テープ２の両側縁部６を中空状態
に湾曲させるとともに、その側縁部６同士を接合させて
管状体７を形成する。さらに、軸線方向に対して傾斜し
た突条が外周部に備えられ、かつ中心軸線を回動中心と
して自在に回転するプラグが管状体の内部に挿入され、
引き抜き加工を施される。管状体７の内部壁面に螺旋状
の溝を形成し、その後、管状体７の両端部を密閉すると
ともに、その内部に真空脱気した状態で凝縮性の流体を
作動流体として封入してヒートパイプ化する。作動流体
をガイドする溝８が、コンテナの壁面に直接に形成され
ているから、コンテナの形状に拘らず、その内壁面の周
方向のほぼ全域に液相作動流体が供給される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、外部からの入熱を作
動流体の潜熱として輸送するヒートパイプに関し、特に
そ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、真空脱気
した金属管などの容器の内部に、水やアルコール、フロ
ンなどの凝縮性の流体を作動流体として封入したもので
あり、温度差が生じることにより動作し、高温部で蒸発
した作動流体が低温部に流動して放熱・凝縮することに
より、作動流体の潜熱として熱輸送を行う。

【０００３】ところで、ヒートパイプをほぼ垂直な状態
に布設して、かつその下端部を加熱部として用いる場合
には、上方の凝縮部で液化した作動流体がコンテナの壁
面を伝って流下する。その場合、作動流体との濡れ性の
良い材料でコンテナを形成してあるものの、作動流体は
幾筋かの流れとなりやすくコンテナの壁面全体に膜状に
広がることは殆んどない。そのため蒸発部のうち作動流
体が溜っている部分より上側の部分での作動流体が蒸発
する面積が狭くなり、この点で熱輸送能力が制限を受け
ている。また、特にコンテナの周方向における均熱特性
が損なわれる問題が生じる。

【０００４】そこで従来、上記の課題を解決するための
手段が種々開発されており、その一例として、ヒートパ
イプのコンテナ内壁面に沿って金属製の線条体を螺旋状
に配置することが知られている（特願平５−１０６９７
号）。この種のヒートパイプによれば、液相の作動流体
が線条体によってコンテナの内面の周方向に案内されつ
つを流下するので、コンテナ内面のほぼ全域に作動流体
が供給される。したがって局部的な放熱ムラが発生せ
ず、しかも、コンテナ壁面と作動流体との接触面積が大
きいことから、作動流体の蒸発量ひいてはヒートパイプ
としての熱輸送量が増大する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで上記のヒート
パイプでは、コンテナと線条体とが別構成であるから、
特にコンテナがコルゲート管などの変形した管によって
形成される場合には、コンテナ壁面と線条体とに密着し
ない部分が生じ、その隙間から作動流体が流れ落ちるこ
とがある。そして、このように線条体にガイドされずに
流れ落ちる作動流体は、やはり液膜状に広がることはな
く筋状に流下する。その結果、上記のヒートパイプにお
いても、放熱ムラの発生ならびに熱輸送能力の低下を完
全には解消することができなかった。

【０００６】このように従来では、高いレベルの均熱特
性と熱輸送力とを兼備したヒートパイプを得ることが困
難であり、またこの傾向は、コンテナが変形しているタ
イプのヒートパイプに顕著であった。

【０００７】この発明は上記の事情に鑑みてなされたも
ので、コンテナの形状に拘らず熱輸送能力および均熱特
性のいずれもが優れたヒートパイプを容易に作成できる
製造方法を提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は上記の目的を
達成するために、金属テープの両側縁部を中空状態に湾
曲させるとともに、その側縁部同士を接合させて管状体
を形成し、さらに、軸線方向に対して傾斜した突条が外
周部に備えられ、かつ中心軸線を回動中心として自在に
回転するプラグを前記管状体の内部に挿入するととも
に、引き抜き加工を施して、その管状体の内部壁面に螺
旋状の溝を形成し、その後、前記管状体の両端部を密閉
するとともに、その内部に真空脱気した状態で凝縮性の
流体を作動流体として封入してヒートパイプ化すること
を特徴とするものである。

【０００９】また、請求項２の発明は、外周部に溝形成
用の突条が備えられたロールによって金属テープに圧延
加工を施して、金属テープの軸線方向に対して所定の角
度傾斜するとともに、互いにほぼ平行でかつほぼ等間隔
の複数の溝を、前記金属テープの一方の面に形成し、そ
れらの溝が形成された面を内側に向けて前記金属テープ
の両側縁部を中空状態に湾曲させ、つぎに金属テープの
側縁部同士を接合させるとともに、内部壁面に螺旋状の
溝が形成された管状体を形成し、その管状体の両端部を
密閉するとともに、その内部に真空脱気した状態で凝縮
性の流体を作動流体として封入してヒートパイプ化する
ことを特徴とするものである。

【００１０】

【作用】請求項１に記載の方法によれば、素材として金
属テープもしくはコイルが用意され、金属テープの両側
縁部を中空状態に湾曲させるとともに、その側縁部同士
を接合させて管状体を形成する。つぎに、その管状体の
内部に溝形成用のプラグを挿入するとともに、引き抜き
加工を施す。管状体が進行するに伴って、その内壁面に
プラグの突条が食い込み始めるとともに、プラグが中心
軸線を回動中心として回転させられる。そしてついに
は、管状体の内部壁面に螺旋状の溝が形成される。そし
てその管状体を適当な長さで切断するとともに、両端部
を密閉する。さらに、管状体の内部に真空脱気した状態
で凝縮性の流体を作動流体として封入してヒートパイプ
化する。

【００１１】請求項２に記載の方法においても、上記の
方法と同様に素材として金属テープもしくはコイルが用
意される。まず、最初の工程ではロールを用いた圧延加
工が実施される。すなわち、金属テープの軸線方向に対
して傾斜し、また互いにほぼ平行でかつほぼ等間隔な複
数の溝が金属テープの片面に形成される。そして、次工
程において、金属テープのうち溝が形成された面を内側
に向けてその両側縁部を次第に湾曲させるとともに、そ
の側縁部と側縁部とを互いに突き合わせた状態で溶接等
により完全に接合する。その結果、内部壁面に螺旋状の
溝が形成された管状体が作成される。そしてその管状体
を適当な長さで切断するとともに、両端部を密閉する。
さらに、管状体の内部に空気等の非凝縮性ガスを脱気し
た状態で目的温度内で蒸発・凝縮する流体を作動流体と
して封入してヒートパイプ化する。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図面を参照して
説明する。図１はヒートパイプ用の管材を製造するパイ
プ製造ラインの全体を示す概略図であり、図２は管状体
の引き抜き加工を示す概略図である。また、図３はヒー
トパイプの完成体を示す図である。図１においてパイプ
製造ライン１には、管材の材料となる長尺の金属テープ
２を巻き取ったテープ送出し機３と溶接機４等が備えら
れている。なお、金属テープ２の素材としては、銅やス
テンレス鋼等のヒートパイプのコンテナ材料として一般
的な金属が採用されている。

【００１３】まず、前記テープ送出し機３を駆動させる
ことによって、金属テープ２が所定速度でその長さ方向
に繰り出される。つぎに、金属テープ２はロール成形工
程５に送られ、その両側縁部６が徐々に湾曲加工されて
円筒状に形成される。そして、完全な円筒状に形成され
た後に、金属テープ２の側縁部６同士の突き合わせ部分
を溶接機４によって気密に溶接し、管状体７が形成され
る。

【００１４】さらに、その管状体７には引き抜き加工が
施され、その内壁面に溝８が形成される。その際に使用
される溝８の形成用のプラグ９としては、例えば図２に
示すように、その外周面に軸線方向に対してほぼ垂直に
傾斜した複数の突条１０が備えられたタイプが用いられ
る。また、プラグ９は、その中心軸線と同一軸線上を管
状体７の外部に延出するシャフト１１によって支持され
ており、そのシャフト１１を回動軸としてプラグ９が３
６０度自在に回転する構成となっている。一方、プラグ
９を挟んだ管状体７は、その外周部側をダイス１２によ
り規制されている。

【００１５】上述の状態で、管状体７を一定方向に進行
させることにより、プラグ９の突条１０が管状体７の内
壁面に食い込み始めるとともに、一定方向にプラグ９が
回転する。そしてついには、管状体７の内壁面に螺旋状
に連なった状態の溝８が現れる。

【００１６】上記引き抜き加工によって溝８が施された
管状体７は、洗浄工程（図示せず）に送られ、表面に付
着した切削くずや潤滑油等が除去される。さらに、その
管状体７は、コルゲート化工程１３に送られて、そこで
外周面が波状のコルゲート管に加工される。そのコルゲ
ート状の管状体７は、適当な長さで切断されるととも
に、図示しないヒートパイプ化工程に送られて、両端部
を端板などで密閉されるとともに、内部に真空脱気した
管状体７でアルコールや水等の凝縮性流体が作動体とし
て封入され、ヒートパイプ化される。このヒートパイプ
化のための方法・工程は、従来知られている方法・工程
を採用することができる。

【００１７】上述の手順によって製造されたヒートパイ
プ１４を、一例として図３に示すように垂直に立設さ
せ、かつその下端部分を蒸発部として動作させた場合に
は、蒸発部における入熱により作動流体が蒸発し、その
蒸気は圧力の低い凝縮部に流動し、そこで熱を奪われて
凝縮する。

【００１８】一方、凝縮した作動流体は、コンテナの内
面を伝わって重力により蒸発部側に流下するが、その作
動流体の大半はコンテナ壁面の溝に入り込むとともに、
その溝８に沿って螺旋状に流れる。その場合、作動流体
の一部が溝８から溢れ出すことも多々あるが、溝８が螺
旋状を成していることにより、その溢れ出した分の作動
流体はコンテナ内壁面に薄い膜状になって広がる。した
がって、コンテナの内周面のほぼ全域に作動流体が供給
される。その結果、このヒートパイプ１４では、特にコ
ンテナの周方向における放熱ムラが発生しない。

【００１９】以上のようにして蒸発部の全体に分散させ
られた作動流体は、それぞれの箇所で再度加熱されて蒸
発し、熱輸送を行う。したがって作動流体の蒸発が生じ
る面積、すなわち実効蒸発部面積が広くなるので、作動
流体の蒸発量が多くなって熱輸送量に優れたものとな
る。

【００２０】このように、この発明の製造方法によって
作成されたヒートパイプ１４は、既成のコンテナ内に別
部材を取り付けた構成ではなく、コンテナの内部壁面に
直接に作動流体流路である溝８を形成するものであるか
ら、コルゲート管をコンテナとしていても、上述の作用
・効果を奏する。また、この発明のヒートパイプ製造方
法によれば、管状体７を連続的に送りつつ溝８の形成が
実施されるから、コンテナの形状に制約されることなく
優れた均熱特性と熱輸送力とを兼備するヒートパイプ１
４を容易に製造することができる。

【００２１】つぎに図４ないし図５を参照して、この発
明のヒートパイプ製造方法の第二実施例を説明する。な
お、上記の実施例と同様の部材あるいは装置等には同じ
符号を付し、その詳細な説明を省略する。図４において
パイプ製造ライン１には、テープ送出し機３と二段式圧
延機と溶接機４とが備えられている。

【００２２】この二段式圧延機１５の主要部は、例えば
図５に示すように、外周部に軸線に対して傾斜した複数
の溝用の突条１０が設けられた上ロール１６と、真円断
面でかつ平滑な表面の下ロール１７とから構成されてお
り、各ロール１６，１７は、互いに等しい周速度でそれ
ぞれ一定の方向に回転するようになっている。そして、
これらの上ロール１６と下ロール１７と間に、前記金属
テープ２を通過させる。すると、上ロール１６の突条１
０が金属テープ２の表面に食い込んで、金属テープ２の
上面に複数条の溝８が形成される。これらの溝８は、金
属テープ２の軸線方向に対して所定角度傾斜し、かつ互
いがほぼ平行で、しかもほぼ等間隔を成している。

【００２３】つぎに、溝８が形成された金属テープ２
は、洗浄工程１８に送られ、表面に付着した金属粉等の
異物が除去される。さらに金属テープ２はロール成形工
程５に送られ、その工程において上面すなわち溝８の形
成された面が管の内側となるように両側縁部６が徐々に
湾曲加工されて円筒状に形成される。そして、完全な円
筒状に形成された後に、金属テープ２の側縁部６同士の
突き合わせ部分を溶接機４によって気密に溶接し、管状
体７が形成される。また、金属テープ２の両側縁部６が
突き合わされることによって、多数条の溝８がそれぞれ
の側縁部６同士で突き合わされ、その結果、全体として
螺旋状に連続した溝８が管状体７の内部壁面に形成され
る。

【００２４】その管状体７は、つぎにコルゲート化工程
１３に送られて、そこで外周面が波状のコルゲート管に
加工される。そして、適当な長さで切断されるととも
に、図示しないヒートパイプ化工程に送られて、両端部
を端板などで密閉されるとともに、内部に真空脱気した
管状体７でアルコールや水等の凝縮性流体が作動体とし
て封入されヒートパイプ化される。このヒートパイプ化
のための方法・工程は、従来知られている方法・工程を
採用することができる。

【００２５】以上の工程によって作成されるヒートパイ
プ１４（図３参照）は、上記第一実施例で説明したヒー
トパイプと同様の優れた作用・効果を奏する。

【００２６】このように、この発明のヒートパイプ製造
方法によれば、管状体７に形成される以前の金属テープ
２の段階で、それを連続的に送りつつ溝８が形成される
から、優れた均熱特性と熱輸送力とを兼備し、しかもコ
ンテナがコルゲート管からなるヒートパイプ１４を容易
に製造することができる。

【００２７】なお、上記各実施例では、コンテナがコル
ゲート管からなるヒートパイプ１４を作成したが、この
発明は上記の実施例に限定されるものではなく、ヒート
パイプ１４のコンテナすなわち管状体は一般的な円形断
面の平滑管であってもよい。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明の製造方法は、軸線方向に対して傾斜した突条が外周
部に備えられ、かつ中心軸線を回動中心として自在に回
転するプラグを用いて、管状体に引き抜き加工を施し
て、その内部壁面に螺旋状の溝を形成し、その後、ヒー
トパイプ化する製造方法であるから、コンテナの形状に
拘らず均熱特性と熱輸送力とに優れるヒートパイプを効
率よく製造することができる。

【００２９】また請求項２に記載の発明は、ロールによ
って金属テープに圧延加工を施して、その軸線方向に対
して所定の角度傾斜するとともに、互いにほぼ平行でか
つほぼ等間隔の複数の溝を、その片面に形成し、その
後、内部壁面に螺旋状の溝が形成された管状体をヒート
パイプ化する製造方法であるから、コンテナの形状に拘
らず高度の熱輸送能力と均熱特性とを合わせ持つヒート
パイプを効率よく製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一実施例に係るパイプ製造ラインを示す概略
図である。

【図２】管状体に引き抜き加工が施される状態を示す概
略図である。

【図３】この発明により得られるコルゲート型ヒートパ
イプを、一部切り欠いて示す図である。

【図４】第二実施例に係るパイプ製造ラインを示す概略
図である。

【図５】金属テープに圧延加工が施される状態を示す概
略図である。

【符号の説明】

２…金属テープ、 ６…側縁部、 ７…管状体、 ８…
溝、 ９…プラグ、１０…突条、 １４…ヒートパイ
プ、 １６…上ロール、 １７…下ロール。

フロントページの続き (72)発明者 斎藤 祐士 東京都江東区木場一丁目５番１号 株式会 社フジクラ内 (72)発明者 江口 勝夫 東京都江東区木場一丁目５番１号 株式会 社フジクラ内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属テープの両側縁部を中空状態に湾曲
   させるとともに、その側縁部同士を接合させて管状体を
   形成し、さらに、軸線方向に対して傾斜した突条が外周
   部に備えられ、かつ中心軸線を回動中心として自在に回
   転するプラグを前記管状体の内部に挿入するとともに、
   引き抜き加工を施して、その管状体の内部壁面に螺旋状
   の溝を形成し、その後、前記管状体の両端部を密閉する
   とともに、その内部に真空脱気した状態で凝縮性の流体
   を作動流体として封入してヒートパイプ化することを特
   徴とするヒートパイプの製造方法。
2. 【請求項２】 外周部に溝形成用の突条が備えられたロ
   ールによって金属テープに圧延加工を施して、金属テー
   プの軸線方向に対して所定の角度傾斜するとともに、互
   いにほぼ平行でかつほぼ等間隔の複数の溝を、前記金属
   テープの一方の面に形成し、それらの溝が形成された面
   を内側に向けて前記金属テープの両側縁部を中空状態に
   湾曲させ、つぎに金属テープの側縁部同士を接合させる
   とともに、内部壁面に螺旋状の溝が形成された管状体を
   形成し、その管状体の両端部を密閉するとともに、その
   内部に真空脱気した状態で凝縮性の流体を作動流体とし
   て封入してヒートパイプ化することを特徴とするヒート
   パイプの製造方法。