JPS6045358B2 - ヒ−トパイプおよびその製法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は鋼管内側にアルミニウム又はその合金管を嵌
合した二重管内にイオウを真空封入した硫黄ヒートパイ
プ及びその製法に関する。

ヒートパイプは周知のように、密閉真空容器内に凝縮
性の作動物質を封入し、この作動物質の蒸発と凝縮を当
該容器の異なる場所で行なわせて前 記作動物質の潜熱
による熱伝搬を行なわせるもの である。

ヒートパイプの応用分野として、工業熱回収用として
用いられている。

特に５００〜１０００℃の温度範囲で使用されるヒート
パイプの材質としては種々報告されているが、その代表
例としてヒートパイプの容器構成材料については、純ニ
ッケル又はニッケル、コバルト、モリブデン系合金、ま
た作動物質としてナトリウム、カリウム、リチウムなど
が使用されている。このように容器構成材として高価な
Ｎｉ又はＮｉＮＣｏ、、Ｍｏ系合金を使用すると共に、
上記作動物質は酸化され易いのでヒートパイプの製造時
に酸化防止に十分な注意を要し、かつ取扱いが面倒であ
ること、及び容器、ウイツク材の腐食に問題がある等の
短所を有している。そこで、これら短所を改善して、上
記使用温度範囲で十分に耐え、しかも製造容易にして安
価なヒートパイプが特開昭５２−１５４１５１号公報で
提案されるに至つた。同公報に記載の熱パイプは「内壁
面Ｊをアルミアイス被覆した鉄鋼製管内にイオウを作動
流体として真空封入した」ものである。この提案された
硫黄ヒートパイプ上記のように工業熱回収用ヒートパイ
プとしての優れた特性を発揮するが、そのヒートバイブ
の製法に際し、次のような問題点がある。（１）耐イオ
ウ腐食性の向上のために、鉄鋼製管内壁面をアルミナイ
ズするため、封着ノズルの封着が鉄とアルミニウムメッ
キ層の中間にあるＦｅ−Ａ１合金層の存在により、相当
の熟練と注意を必要とする。

（２）鉄鋼製管内面部に凹溝（グループ）を長手方向に
設け、該管内全面にアルミナイズ被覆を施した硫黄ヒー
トバイブの場合は、その鉄鋼製管内壁面部にグループ加
工を施すことが困難であると共に、アルミナイズを施す
際にグループの形状を適正にすることが難かしくなる。

上記のこと力，）ら鉄鋼管内壁面にアルミナイズを施し
た管を利用する楊合にはヒートバイブ製法上多大の注意
を必要とし、生産性が悪くなる等の製法上の短所を有す
る。本発明は上記提案されたヒートバイブの製法上の短
所を改善したヒートバイブを提供する目的をもつて案出
したものである。

以下、添付図を参照しながらこの発明を説明する。

第１図は完成品としてのヒートバイブを示す断面図であ
る。

同図において１は鋼管を示し、この管内側にアルミニウ
ム管２が嵌合されて密閉二重２管が構成されている。ア
ルミニウム管の内壁面部の長手方向にグループ３が所定
の間隔で溝設されており、該二重管内に所定量のイオウ
４が封入され、鋼製バイブの両側端部に鋼製キャップ５
が覆設されてアルミニウム製バイブの密閉側端部との３
間に空気室６を形成させてヒートバイブが構成される。
図中の数字７はノズル管を示す。このヒートバイブの具
体的な製法は、鋼製バイブの内側にアルミニウム製バイ
ブを焼ばめ、払管の嵌込みなどによつて嵌装して二重管
を構成し、３しかる後、アルミニウム製バイブの内壁面
部に所定の深さ及び幅を有するグループを所定間隔でバ
イト加工したる後、該バイブの一側端部に同質のエンド
キャップを溶接し、該バイブ内部にイオウを所定量（例
えば、管内積の１５±５％）を装入４１し、次いで、該
バイブの他側端部に吸引ノズル管を備えたエンドキャッ
プを溶接し、該吸引ノズル管を真空系に接続し、所定の
真空度まで吸引したる後、該ノズル管をキャップ端面部
の近い位置で封じ切り、鋼製バイブの両側端部に鋼製キ
ャップを螺合、ロウ付け等によつて固着することによつ
て得られる。

本発明のヒートバイブ及びその製法に従えば、次に示す
ような有利性を発揮する。

〔１〕 対外環境に対する高温強度は外側の鋼製バイブ
に受けもたせ、ヒートバイブとしては内側のアルミニウ
ム製バイブを使用しているため、イオウの封入に際し、
吸引ノズル管の封着が非常に容易となるので生産性が著
しく改善される。

■〕 アルミニウム製バイブ内壁面のグルービ ング加
工が極めて容易であつて、グループの形状が適正に維持
できる。

［■〕 特開昭５２−１５４１５１号公報に記載のアル
ミ ナイズド鋼では、鋼とアルミニウムの接触部のＦｅ
−Ａ１合金層で拡散しやすいが、本発明の場合には、機
械的接触の拡散変質のおそれがな い。

■〕 鋼製バイブとアルミニウム製バイブとの接触面の
接触熱抵抗は、常温で二重管の製作が できるので、ヒ
ートバイブの使用時の温度では 内側のアルミニウム製
バイブの方が熱膨張率が大きく懸念する必要がない。

しかしながら、内側に鋼製バイブ、外側にアルミニウム
製バイブ を用いた二重管では逆に接触熱抵抗は増大す
る ので好ましくない。■〕 両端閉じのアルミニウム
製バイブ両側端 部を覆つている鋼製キャップと該アル
ミニウム バイブとのなす間隙部には空気が存在するの
で、使用温度では可成りの空気圧力が増し、こ の圧
力は封入されたイオウの圧力を相殺するよ うに働き、
アルミニウム製バイブの負荷を軽減 せしめる。

以下に本発明の実施例を示して効果を明確にすＳＯ辷
施例 鋼管（ＳＴＢ３５：外径２５．４７ｍ１肉厚１．６７
ｍ１長さ８５Ｔｍｎ）の内側に、内壁面部に深さ０．２
Ｔｎ！ｎ、幅１．０【 Ｔの溝を長手方向に３簡ピッチ
で等間隔に設けた゛ルミニウム管（２Ｓ：外径２１．７
悶、肉厚１．６薗）ピ拡管嵌合した後、このアルミニウ
ム管の一側端ｖを同質のエンドキャップを溶接し、この
管内にｒオウを内容積の１５％を装入した。

次いでその管の他側端部に、外径３Ｗｒ！ｎ１内径２薗
、長さ３ｈの吸引ノズル管付の？アルミニウム製エンド
キャップを溶接した。このノズル管を真空系に接続し、
真空度１０−７？Ｈｇまで吸引したる後、ノズル管を封
じ切つて、鋼管の両側端部に外径３７Ｗｆｉ１深さ３５
７ｗｔのキャップを螺合して鋼製バイブ管端面部との間
に空気層を存在させた。かくして得られたヒートバイブ
の性能評価テストを行つた。

なお、比較ヒートバイブとして先きに述べたアルミナイ
ズド鋼を用いて本例と同一付法に製作したヒートバイブ
を用いた。評価テスト方法は、第２図に示すようにヒー
トバイブの一側部を長さ１３０鵡にわたつて、保温材Ａ
で覆つたシースヒータＢで加熱した。

同図に熱電対の取付位置を示す数字の部位の温度をその
各熱電対て測定して温度分布を測定し、その測定結果を
対応させて第３図に示した。第２図には熱電対の取付位
置の寸法（単位７！ｎ）が符記されている。また、ヒー
トバイブに符された符号は第１図の符号と同様に現われ
るので説明を省略する。第３図の温度分布に見られるよ
うに、本発明のヒートバイブは比較ヒートバイブよりも
優れた性能を発揮することがわかる。

上記の例では二重管を構成するアルミニウム管内壁面部
にグループを溝設したヒートバイブの例を示したが、通
常のウイツクを設けたヒートバイブであつても、グルー
プなしのサーモサイフオンでもほぼ同様の性能が得れる
。

また、アルミニウム管内壁面部にグループを溝設するに
際し、二重管を構成する前に予め設けるか、または二重
管構成後に設けてもよいが、要は二重管を作製する手段
によつて適宜定められる。

鋼製キャップの覆設によつて形成される空気層の間隙は
イオウを封入したアルミニウム管の長さを考慮して定め
られるが、厳密な寸法に限定する必要がない。本願発明
に従えば、既述せる有利性を満足させかつ優れた性能を
有するヒートバイブとなり得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のヒートバイブを示す断面図、第２図は
本発明のヒートバイブの温度分布測定位ζ置を示す説明
図、第３図は温度分布を示す測定結果図表てある。 符号の説明、１・・・鋼製バイブ、２・・・アルミニウ
ム製バイブ、３・・・グループ、４・・・イオウ、５・
・・鋼製キャップ、６・・・空気室又はエアギャップ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 鋼製パイプの内側にアルミニウム製パイプを嵌装し
   、該アルミニウム製パイプの両側端部を密閉した二重管
   内にイオウを真空封入し、該鋼製パイプの両側端部にキ
   ャップを覆設して該アルミニウム製パイプの側端面部と
   の間に空気室を形成してなるヒートパイプ。 ２ 鋼製パイプの内側にアルミニウム製パイプを嵌合し
   、該アルミニウム製パイプの一側端部に同質のエンドキ
   ャップを溶接して該管内にイオウを装入し、次いで他側
   端部にノズル管を備えたエンドキャップを溶接したる後
   、該ノズル管を真空系に接続して所定の真空度まで吸引
   した後、該ノズル管を封着し、次いで上記鋼製パイプの
   両側端部に鋼製キャップを固着することを特徴とするヒ
   ートパイプの製法。