JPH0325294A - ヒートパイプの管端封止方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は、ヒートパイプの管端封止方法に関する。

〔従来の技術〕

従来のこの種の封止方法は、エンドキャップを使用する
方法と、圧潰溶接による方法とに大別される。

エンドキャップを使用する方法としては、第６図（ａ）
に示すように、エンドキャンプｌを管材２にＴＩＧ溶接
等で溶着する方法や、第６図（ｂ）に示すように、エン
ドキャップｌに切られた雌ネジ部３と管材２との間隙に
封止材を注入する方法が用いられている。

圧′ａ溶接による方法は、第７図（ａ）に示すように、
管材２を加圧治具４で圧潰して密着させ、密着させた圧
潰部５の端面をＴＩＧ？８接等で溶着するのが基本にな
っており、特開昭６３−１３１２００号公報には、管端
部を加圧治具で上下から圧潰して外面から円弧状かつ四
角錐台状の凹部を有する圧潰部を形威させた後、圧潰部
の端面をＴＩＣ溶接法で溶着する方法が開示されている
。また、特開昭６０−５４２８２号公報には、管端部に
内嵌されたエンドキャップと作動流体注入管とを形状保
持具を介してＴＩＣ溶着し、作動流体注入管をさらに圧
潰して圧潰部をＴＩＧ溶接法で溶着する方法が開示され
ている。

ところで、ヒートパイプは真空中に水やフロン、アンモ
ニア等のような凝縮性流体を作動流体として封止した構
或であるので、管端部の封止は管内に作動流体を注入す
る前と、作動流体を注入して管内を俳気した後の２回に
分けて行う必要がある。

以下、作動流体を注入する前に封止する管端部をＡ’！
７端部と称し、作動流体注入の後に封止する管端部をＢ
９端部と称する。

Ａ管端部の封止には、エンドキャップｌを装着する方法
および管材２を圧潰、溶接する方法のいずれをもそのま
ま使用することができる。しかし、Ｂ管端部の封止には
、いずれの方法を採用するにしても、第８図（ａ）　（
ｂ）　（Ｃ）に示すように、エンドキャソブ１等で管端
を封止する前に管端部にゴムキャップ６を装着して管材
２内を真空排気し、その後にバルブ７を切換えて作動流
体源から管材２内に作動流体を注入する工程が付加され
る．（発明が解決しようとする課題） 管端部にエンドキャップを装着する方法については、部
品点数が増加するだけでなく、加工に要する工数や単価
を考えると安価な方法であるどは言い難い．更に、エン
ドキャップを溶着する場合には、施工者の技量の巧拙に
影響されるので、製品の品質が必ずしも一定するとは限
らず、封止材を注入する場合には、ネジ加工や封止材の
注入に多くの工数を必要とし、これに付随して製造経費
の増加するだけでなく、封止材の信傾性が低く、封止材
を注入して乾燥させた後のリークテストが不可欠である
といった問題もある。

管端部を圧漬溶接する方法については、例えば特開昭６
３−１３１２００号公報に開示されている方法では、エ
ンドキャップを溶着する場合と同様、溶着部の仕上がり
程度が製品の品質をばらつかせる結果になり、特開昭６
０−５４２８２号公報に開示されている方法では、上記
の問題の他に、作動流体注入管や形状保持具を必要とし
、封止作業に要する工数を増加させる問題がある。

また、エンドキャップを装着する方法および管材を圧潰
溶接する方法のいずれを採用しても、Ｂ管端部を封止す
る場合にはゴムキャンプやバルブを必要とするので、封
止作業の工程の繁雑化が避けられない． 本発明は、ヒートバイプの管端封止に伴う上記問題を全
て解決するものであり、その目的はヒートパイプの管端
部を可能な限り少ない部品で能率よく、しかも確実に封
止できるヒートバイプ管端封正方法を提供することにあ
る。

（課題を解決するための手段） 従来は管端封正にエンドキャップを装若する方法や管端
部を圧潰溶接する方法が採用されているが、部品点数の
増加だけでなく部品加工に要する工数や、封止材自体の
信頼性、部品の接合方法と言った問題が山積していた。

しかし、今日までこれらの問題を解決するための画期的
手段は見出されず、管端封止に際しては非常に繁雑な工
程を経ることを余儀なくされていた． 本発明者らは、斯かる状況に濡み、簡単で確実な管端封
止方法について鋭意検討した結果、管端部を圧潰する際
に、その内部にインサート材を挿入して管端部を溶融拡
散接合する方法が適切であることを予見し、以下の知見
を得た． 管端部を溶融拡散接合する場合、加熱中に十分な加圧を
行う必要があるが、加圧用のポンチ等が干渉して管端部
を十分に加熱することは難しい。

従って、インサート材の融点は管材の融点よりもできる
だけ低融点でなければならず、しかも管材に対する接合
性に優れている必要がある。

このような観点からインサー１・材はＮｉ系のアモルフ
ァス材が望ましく、また融点降下元素としては管材に拡
散しゃすいＰ，Ｓ　ｉ，Ｂが通している． 圧潰部は必ずしも管端に限定されないので、特にＢ管端
部を封止する場合、圧潰部を管端から中央寄りに偏位さ
せることができる．これにより、管端に丸青部が残り、
この部分を真空排気装置に直結すれば、ゴムキャンプお
よびバルブ等が不要になり、ゴムキャップを使用する場
合にあってもその再使用が可能になる。しかも、管端部
内を真空排気しつつ溶融拡散接合を行うことができるの
で、接合層の酸化防止が容易になる。

本発明は斯かる知見に基づきなされたもので、ヒートパ
イプ用管材の管端部に重量％でＣｒ：２０％以下、Ｐ：
１５％以下、Ｓｉ：８％以下、Ｂ；５％以下のｌ種また
は２種以上を含み、残部実質的にＮｌよりなり、融点８
　１　１００℃以下、厚さ：５０−１５０μｍのインサ
ート材を挿入し、該管端部を圧潰して前記インサート材
に密着させた後、前記管端部を加熱してインサート材の
みを溶融させることを特徴とするヒートパイプの管端封
止方法を要旨とする． 〔作　　用〕 以下、本発明の管端封止方法をその代表例について図面
を参照して具体的に説明する。

本発明の管端封止方法によりＡ’ｌｌ端部を封止するに
は、先ず、第１図（ａ）（ｂ）に示すように管材２の管
端部を管端断面が楕円状になるまで偏平させる．次いで
、第ｌ図（Ｃ）に示すように、管端部内に波状に曲げた
インサート材８を挿入する． この場合、第２図（ａ）（ｂ）に示すように、偏平化さ
れた管端部にインサート材８を管端部の幅と等しい長さ
で挿入したのでは、管端部を完全に圧潰させた場合に、
インサート材８の幅が不足し、ｉ５Ｊｉ謂バックリング
と称せられる両側の隙間９，９をインサート材８で埋め
尽くせないことになる。そこで、上述したように波状に
曲げたインサート材８を挿入するわけであり、そうする
ことにより偏平管端部をその全幅にわたってインサート
材８で完全に埋め尽くせる。ただし、隙間９，９は通常
５０μｍ程度であり、例えば厚さ２５μｍのインサート
材８では隙間９，９を埋め尽くせないので、そのような
場合はインサート材８を重ねて挿入する． インサート材８としては、重量％でＣｒ：２０％以下、
Ｐ：　１５％以下、Ｓｉ：８％以下、Ｂ：５％以下の１
種または２種を含み、残部実賞的にＮｉよりなるＮｉ−
Ｃｒ−Ｐ−Ｓｉ　−Ｂ系非品質合金が望ましい，Ｐ，Ｓ
Ｌ，Ｂはインサート材８の融点を管材の融点よりも低融
点にするための融点降下元素であり、かつ管材２に拡散
しやすい元素である。Ｐが１５％を超えて含有されると
、管材２に拡散できずに残留したＰによって接合層１０
が詭化する，Ｓｔが８％を超えて含有されると、Ｐと同
様、接合層ｌＯが脆化する．Ｂが５％を超えて含有され
た場合にもｐ，ｓｉと同様、接合眉ｌＯが脆化する。Ｃ
『はインサート材８が溶融した時の濡れ性を改善するが
、２０％を超えて含有されるとＰ，Ｓｉ，Ｂと同様、接
合ＮｌＯを脆化させる原因になる．上記インサート材８
は、ヒートパイプの戒分組或に合せて前記ｍ威範囲内で
適宜戒分調整したものを使用すればよい．管端部にイン
サート材８を挿入した後は、第１図（ｄ）に示すように
、管端部を完全に圧潰してインサート材８に十分に密着
させ、しかる後、第１図（ｅ）に示すように、管端部を
ガスバーナ１１等で加熱しなから圧潰方向に加圧する。

インサート材８に管端部を十分に密着させるための加圧
は管材の肉厚、材質等に基づいて適宜求めた必要な圧潰
力が行えばよい． 加熱方法としては、安価で取扱が簡単なガス加熱が望ま
しい−。加熱中の管端部はＡｒガスのよう？不活性ガス
で大気と遮断して、接合層１０が酸化するのを防ぐ必要
がある．従って、火炎は０■を減少させた中性炎を使用
するのが望ましいが、インサート材８が管材に十分に密
着していれば、酸化性炎を用いても支障ない． インサート材８は１１００℃以下の融点を示すものがよ
い。インサート材８の融点がｉｉｏｏ’ｃ超では、中性
炎で加熟しても接合Ｎ１０の酸化が避けられない場合が
生じ、場合によっては管材２が溶融する。管端部を加熱
する際には同部を加圧するのがよく、そうすることによ
りインサート材８（液相）と管材２とが十分に密着し、
接合層ｌＯの酸化が防止されるだけでなく、液相の分布
が均一化されて接合性の向上が図られる。この時の加圧
は、さほど大きな加圧力を必要とせず、インサート材の
材質ならびに加熱温度等に基づいて適宜求めた必要な加
圧力で行う。インサー１・材８の液相量は、イシサート
材８の厚さに依存するので、インサート材８の厚みは総
厚で５０μｍが望ましい．ただし、インサート材８を過
度に厚くしても加圧により余分な液相が端面から排出さ
れるので、インサート材８の淳みは総厚で１５０μｍ程
度で十分である。この程度の厚みのインサート材８を使
用した場合には、加熱中に加圧を行わなくても、加圧を
行った場合に匹敵する優れた接合強度が得られる． Ａ管端部を封止した後は、Ｂ９端部を封止する．これに
は、まずＢ管端部をＡ管端部と同様に偏平にさせ、偏平
にしたＢ管端部にインサート材８を挿入する。

次いで、Ｂ’ｌｌ’端部から管材２内に作動液体を注入
し、Ｂ管端部を密着偏平にさせる．密ｆｌ偏平にさせた
Ｂ管端部より管材２内を真空排気装置で減圧し、この状
態でＢＷ端部をＡ管端部と同様に加熱しつつ加圧する。

ＢＷ端部を偏平にさせる位置は、第３図（ａ）に示すよ
うに、Ｂ管端部よりも中央寄りに偏位させるのが望まし
い。こうすると、第３図（ｂ）に示すように、管端に残
った丸管部１２を真空ホースｌ３を直結するための吸引
口１４として利用できる．その結果、管材内を減圧した
状態で管端部を加熱でき、接合ｊ１１０の酸化防止を図
ることができる．なお、インサート材８の挿入と作動流
体の注入は前後しても支障はない。作動流体としては水
、フロンガス、アンモニア等の′＃１縮性流体が使用さ
れる。

本発明の管端封正方法に使用する加圧治具としては、例
えば第４図および第５図に示すものを挙げることができ
る。この加圧治具は、後述の実施例で使用したものであ
り、外径５０ａｍの円柱状の上部加圧ラムｌ５および下
部加圧ラムｌ６を備えている．上部加圧ラムｌ５および
下部加圧ラムｌ６は、耐圧縮性および耐熱性に優れた材
料よりなり、その対向端面には、軸長方向に直角な幅２
０閣、長さ５０−の長方形状の圧涜面１７が形威されて
いる．双方の圧潰面ｌ７の周面には、半径ｌ５−の面取
りが施されている．上部加圧ラムｌ５および下部加圧ラ
ムｌ６は、上部加圧シリンダｌ８および下部加圧シリン
ダｌ９にて同期駆動される． 上記説明は、偏平させた管端部にインサート材を挿入し
て管端封止を行う方法を述べたが、前もって偏平にさせ
る必要はなく、管状のままの管端部にインサート材を挿
入して管瑞封止を行ってもよい。

〔実施例〕

次に、本発明の管端封止方法の実施例を説明する。

ヒートパイプ用管材として外径２１、７ｍｍ、内径１９
．３ｍ＋，肉厚１．２鵬、長さ５．５鴫、ＳＵＳ３０４
＠管を使用し、そのＡ管端部を偏平にさせた後、偏平管
端部内に第１表に＆ｌ威を示す厚さ２５μｍインサート
材８を種々の厚みに重ねて挿入した。

また、管状のままで上記と同様にインサート材８を種々
の厚みに重ねて挿入することも行った。

一本発明範囲外 インサート材８を挿入したＡ！端部に対しては、さらに
１５吐ｆ／騙３および２０ｋｇｆ／−１で圧涜力を加え
てＡ管端部内面をインサート材８に密着させた。この状
態でＡ管端部を中性炎または酸化性炎で両側から加熱し
、加熱風度は１１．５０“Ｃまたは１０５０℃とした．
加熱中の加圧は４．５ｋｇｆ／ＩＩＩＢ！または８　ｋ
ｇ　（　／醜１の圧力で間欠的に２回繰り返し、加圧時
間は１回目、２回目共に５秒間とした。

管端部をインサート材８に密着させる際には、第４図お
よび第５図に示す上部加圧ラムｌ５と下部加圧ラムｌ６
とを使用した．ただし、その圧潰面１７は幅２５ｍ、長
さ５０ｍとした．また、加熱中に加圧する際には、幅２
０ｍ、長さ５０−の圧潰面ｌ７を有する上部加圧ラム１
５と下部加圧ラム１６とを用いてＡ管端部の肩２０の部
分が破裂するのを防止した。

Ａ管喝部の封止が完了した後は、Ｂ管端部をＡ管端部と
同様に封止した．ただし、偏平にさせる位置は中央寄り
に偏位させた。偏平にした管端部にインサート材８を挿
入した後は、管端部から管材内に作動流体として梢製水
を注入し、しかる後管端部を密着偏平させた。Ｂ管端部
が密着偏平にすると、真空排気装買で管材内を７４５一
Ｈｇ程度まで減圧し、この状態でＢｖｔ端部を加熱しな
がら加圧した．管内の減圧は、管端に残った丸管部ｌ２
に真空排気装置に備わる真空ホースｌ３を直結して行い
、加熱および加圧は管端部を減圧しながら行った． ＡＢ画管端部を封止した後は接合不良箇所の検査を行っ
た．この検査はＡ管端部については、封止完直後にＨｅ
リークディテクタを用いて行ったが、Ｂ管端部について
は、ヒートパイプとして数時間加熱放置した後にＨ　ｅ
　ＩＪ−クディテクタによる検査を行った，Ｈｅリーク
ディテクタによる接合性は、Ａ’！端部、Ｂ管端部の両
方に接合不良箇所のないものを良と評価し、一方でも接
合不良箇所のあるものは否と評価した。

試験結果を封止条件と共に第２表に示す。

第２表より、本発明の方法に使用するインサート材につ
いて次のことが言える． ＢＨＩ〜９０はインサート材｝ＩＰ１〜１５を使用した
例である。これらのインサート材ＨＰＩ〜ｌ５は、Ｃｒ
　：　２０％以下、Ｐ：１５％以下、ｓｉ：８％以下、
Ｂ：５％以下の内のｌ種または２種以上を含んでおり、
総厚が５０μｍ以上であれば、優れた接合性を示してい
る。

ＢＨ９　１〜９７はインサート材ＢＰ５，８，９１０．
１１，１２．１３を１０５０“Ｃで加熱した例である。

これらのインサート材は加熱温度を１１．５０℃から１
０５０℃に低下させても優れた接合性を示している。

ＢＨ９Ｂ〜１０４は、インサート材ＨＰ５，８，９，１
０．１１，１２．１３を酸化性炎で加熱した例であるが
、いずれのインサート材を使用した場合にも優れた接合
性が確保されている。

ＢＨ１０５〜１１２は、インサート材ＨＰ５，８，９，
１０，１１．１２．１３使用の場合に完全密着のための
加圧力を１　５　ｋｇ　ｒ　／ｍ”から２０ｋｇｆ／閣
＝に上昇させた例であり、同し＜ＢＨＩｌ２〜１１８は
インサート材ＨＰ５，８，９．”１０，１１，１２．１
３使用の場合に加熱時の加圧力を４．　５　ｋｇ　ｆ　
／ｍ”から８ｋｇｆ／ｉｍ”に上昇させた例である．い
ずれの例でも優れた接合性が確保されている． ＢＨ１１９〜１４２はインサート材ＨＰｌ６１７，１Ｂ
，１９，２０．２１．２２．２３を用いた例である。こ
れらのインサート材は本発明のインサート材成分ｍ威と
は異なり、Ｂ　Ｈ　１〜９０と同様の条件でも接合不良
を発生する。また、Ｉ−ＩＢ１３５〜１４２に示される
ように、これらのインサート材１６．１７．１８，１９
　　２１．２２２３は、完全密着のために加圧力をｔ　
５　ｋｇ　ｒ　／ｍ”から２　０　ｋｇ　ｒ　／ｔｓａ
”に上昇させたり、加熱中の加圧力を４．　５　ｋｇ　
ｒ　／　ｗｒ”から８　ｋｇ　ｒ　７ｍ”　ｃ．：上昇
させても接合不良が発生する。

（発明の効果） 本発明の管端封正方法は、インサート材を用いて管端面
ではなく管材のいわゆる胴部を接合するので、接合時に
管端面が開放され、特にＢ管端部を封止する場合にエン
ドキャップ、ゴムキャップ、気体注入管と言った部品、
治具を必要としない。

従って、封止を簡単かつ低コストで実施することができ
る。

また、封止剤を必要としないので、乾燥工程が省略でき
る。また、封止剤に起因する接合不良等の問題を生じる
ことがなく、リークテストを省略できる．更にネジ加工
や封止剤の注入に要する工数も削減できる． 更に又、施工者の技量の巧拙に接合性が影響されないの
で品質のばらつきが解消される。

従って、本発明の管端封止方法によれば、ヒートパイプ
の管端部を僅かの工数で能率よく、しかも確実に封止で
き、ヒートパイプの生産性向上、接合品質の向上が達威
される。

【図面の簡単な説明】

第１図｛萄〜（ｅ）は本発明の方法を用いてＡ管端部を
封止する場合の代表的手順を示す断面図、第２図（ａ）
（ｂ）はインサート材の挿入状態を示す断面図、第３図
（ａ）（ｂ）は本発明の方法を用いてＢ管端部を封止す
る場合の代表的手順を示す断面図、第４図は本発明の管
端封正方法に用いる加圧治具の一例を示す断面図、第５
図は第４図のＸ−Ｙ線断面矢視図、第６図（ａ３　（ｂ
）、第７図（ａｌ　（ｂ）および第８図（ａ）〜（Ｃ）
は従来の管瑞封正方法を示す断面図である。 ２：管材、４：加圧治具、８：インサート材、ｌｌ：ガ
スバーナ、ｌ４：Ｕ１引口。 第 ２ （ａ） 第 図 （ｂ） 第 ５ 図 Ｘ （ａ） 第 ６ 図 第 ７ 図 Ｊ （ｂ） 第 ８ 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ヒートパイプ用管材の管端部に重量％でＣｒ：２
   ０％以下、Ｐ：１５％以下、Ｓｉ：８％以下、Ｂ：５％
   以下の１種または２種以上を含み、残部実質的にＮｉよ
   りなり、融点：１１．００℃以下、厚さ：５０〜１５０
   μｍのインサート材を挿入し、該管端部を圧潰して前記
   インサート材に密着させた後、前記管端部を加熱してイ
   ンサート材のみを溶融させることを特徴とするヒートパ
   イプの管端封止方法。