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JPH0245799B2 - HIITOPAIPUHENOSADOEKIFUNYUHOHO - Google Patents
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JPH0245799B2 - HIITOPAIPUHENOSADOEKIFUNYUHOHO - Google Patents

HIITOPAIPUHENOSADOEKIFUNYUHOHO

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JPH0245799B2
JPH0245799B2 JP16056283A JP16056283A JPH0245799B2 JP H0245799 B2 JPH0245799 B2 JP H0245799B2 JP 16056283 A JP16056283 A JP 16056283A JP 16056283 A JP16056283 A JP 16056283A JP H0245799 B2 JPH0245799 B2 JP H0245799B2
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heat pipe
sodium
loop
liquid metal
gas
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JP16056283A
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Tamotsu Sano
Mitsuo Ueda
Takayuki Imazu
Kozo Yoshikawa
Masao Sumi
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/0283Means for filling or sealing heat pipes

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  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ヒートパイプへの作動液封入方法に
関する。より詳しくは、アルカリ液体金属を作動
液とするヒートパイプへの作動液封入方法に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for sealing a working fluid into a heat pipe. More specifically, the present invention relates to a method of sealing a working fluid into a heat pipe using an alkali liquid metal as the working fluid.

アルカリ液体金属(ナトリウム,カリウム等)
を用いた密閉容器としてのヒートパイプを製作す
る場合、性能向上、耐久性向上の観点から、封入
液(作動液)としてのアルカリ液体金属から不純
物を極力取り除くとともに、不凝縮性ガスを充分
脱気した状態で真空封入する必要がある。第1図
に、典型的なヒートパイプの概略図を示す。ヒー
トパイプは、構造的には金属コンテナ1の内壁に
ウイツクと呼ばれる多層のメツシユ2等を密着さ
せたもので、このコンテナ1内にナトリウム等の
アルカリ液体金属が適量充填され、最終的には高
真空に封入される。封入等の為には、封入パイプ
3が付属され、この封入パイプ端部が圧着クラン
プされたのち、シール溶接されるのが通常であ
る。アルカリ液体金属は、化学的に極めて活性が
強く、空気等に触れるとほぼ瞬時に酸化される。
従つて酸化物等の不純物が混入するとヒートパイ
プの耐久性を大きく損なうことになるので、封入
作業をすべて不活性ガス中で行なわなければなら
ない。
Alkaline liquid metals (sodium, potassium, etc.)
When manufacturing a heat pipe as a sealed container using a heat pipe, in order to improve performance and durability, it is necessary to remove impurities as much as possible from the alkaline liquid metal used as the sealed liquid (working fluid), and to thoroughly degas non-condensable gases. It is necessary to vacuum-seal the product in a vacuum state. FIG. 1 shows a schematic diagram of a typical heat pipe. Structurally, the heat pipe is made up of a multilayer mesh 2 called a heat pipe that is tightly attached to the inner wall of a metal container 1.The container 1 is filled with an appropriate amount of alkaline liquid metal such as sodium, and is eventually heated to a high temperature. sealed in vacuum. For enclosing, etc., an enclosing pipe 3 is usually attached, and after the end of this enclosing pipe is crimped and clamped, it is sealed and welded. Alkaline liquid metals are chemically extremely active and are oxidized almost instantly when they come into contact with air.
Therefore, if impurities such as oxides are mixed in, the durability of the heat pipe will be greatly impaired, so the entire sealing operation must be performed in an inert gas.

従来、ヒートパイプにアルカリ液体金属を封入
する方法としては、ナトリウムを例にとると、次
のような手順が良く用いられる。
Conventionally, as a method for sealing an alkaline liquid metal into a heat pipe, taking sodium as an example, the following procedure is often used.

すなわち、まず市販の固体ナトリウムを不活性
ガス中のグローブボツクスに入れ、このグローブ
ボツクス内ですでに酸化された皮膜をナイフ等で
丹念に切つていき、中身の比較的純度の良いナト
リウムを取り出す。すでに洗浄されたヒートパイ
プ内にこの固体のナトリウムを入れ、若干温度を
上げたのち、真空引きし、最後に封入パイプをク
ランプする。しかしながら、この方法では次のよ
うな欠点がある。
That is, first, commercially available solid sodium is placed in a glove box surrounded by inert gas, and the already oxidized film inside the glove box is carefully cut with a knife or the like to extract the relatively pure sodium inside. This solid sodium is placed inside a heat pipe that has already been cleaned, and after raising the temperature slightly, it is evacuated and the enclosed pipe is finally clamped. However, this method has the following drawbacks.

(a) すべてグローブボツクスの中での作業となる
為、作業に時間を要し、非効率的である。
(a) All work is done inside a glove box, which is time consuming and inefficient.

(b) 市販の固体ナトリウム自体の純度がさほど高
くない。
(b) The purity of commercially available solid sodium itself is not very high.

(c) ナトリウムを挿入する前にヒートパイプを洗
浄するが、通常の脱脂洗浄、酸洗等では固形不
純物、吸着ガス等が若干残存し、これが不純物
源となるばかりでなく、ウイツクでは液体の漏
れ性低下につながり、ヒートパイプ性能上重要
なウイツクの毛細管力による液還流性能が悪く
なる。
(c) The heat pipe is cleaned before inserting sodium, but some solid impurities, adsorbed gas, etc. remain after normal degreasing, pickling, etc., and this not only becomes a source of impurities, but also causes leakage of liquid. This leads to a decrease in the heat pipe performance, and the liquid reflux performance due to capillary force, which is important for heat pipe performance, deteriorates.

(d) 真空ポンプによる真空引き時には、特殊なポ
ンンプを用いないと、真空ポンプの油蒸気がヒ
ートパイプに逆拡散し、ヒートパイプの新たな
不純物となる可能性が大きい。また、充分な脱
気を行なうには、相当長時間真空引きする必要
があり、脱気をうまく行なおうとする程、汚染
されることとなる。
(d) When vacuuming with a vacuum pump, unless a special pump is used, there is a high possibility that the oil vapor from the vacuum pump will diffuse back into the heat pipe and become a new impurity in the heat pipe. In addition, in order to perform sufficient deaeration, it is necessary to draw the vacuum for a considerable period of time, and the more successful the deaeration is, the more contamination it becomes.

以上の(a)および(b)の欠点を除く為に
は、アルカリ金属以外の従来の作動液で用いられ
ている真空蒸留、凝縮充填法の適用が考えられる
が、(c)ならびに(d)の問題点は依然として
残るばかりでなく、アルカリ金属のような取扱い
難いものでは、この作業も危険かつ煩雑になるこ
とが考えられ、新たな問題点を提供してしまうこ
とになる。
In order to eliminate the above drawbacks (a) and (b), it is possible to apply vacuum distillation and condensation filling methods used for conventional working fluids other than alkali metals, but (c) and (d) Not only do these problems still remain, but with difficult-to-handle materials such as alkali metals, this work can be dangerous and complicated, creating new problems.

上述の真空蒸留、凝縮法の装置の一例を第2図
に示す。図中、1はヒートパイプコンテナ、6は
注入用のナトリウムであり、弁8,9を開いた状
態で、高真空排気ポンプ5により真空引きすると
ともに、容器7の壁に付設されたヒータ12によ
りナトリウム6を加熱蒸発させる。発生した蒸気
は、矢印10のように移動し、コンテナ1内で冷
却されて凝縮し、これによりナトリウムの充填が
できることとなる。。充填が完了すると、封入パ
イプ3をクランプし、ジヨイント11よりヒート
パイプ1を外す。なお、この際、温度制御を慎重
に行なわないと、ヒートパイプ1以外のパイプで
も凝縮が生じ、真にヒートパイプ1に封入された
ナトリウム量を把握し難いことにもなる。
An example of the apparatus for the above-mentioned vacuum distillation and condensation method is shown in FIG. In the figure, 1 is a heat pipe container, 6 is sodium for injection, and with valves 8 and 9 open, it is evacuated by a high vacuum exhaust pump 5, and a heater 12 attached to the wall of the container 7 is used. Heat and evaporate sodium 6. The generated steam moves in the direction of arrow 10, is cooled and condensed within container 1, and is thereby able to be filled with sodium. . When filling is completed, the enclosing pipe 3 is clamped and the heat pipe 1 is removed from the joint 11. At this time, unless the temperature is carefully controlled, condensation will occur in pipes other than the heat pipe 1, making it difficult to ascertain the true amount of sodium sealed in the heat pipe 1.

本発明は、極めて純度の良いアルカリ液体金属
を充分に脱気してヒートパイプに封入し、かつウ
イツクに対しての濡れ性を良くし、更に比較的短
時間に効率良く作動液封入作業ができる方法を提
供することを目的とする。
The present invention fully deaerates an extremely pure alkaline liquid metal and seals it in a heat pipe, improves its wettability to the heat pipe, and furthermore enables efficient filling of hydraulic fluid in a relatively short period of time. The purpose is to provide a method.

すなわち、本発明は、ウイツク内蔵ヒートパイ
プ容器にアルカリ液体金属を充填するアルカリ液
体金属ループにてヒートパイプへの作動液封入方
法において、該アルカリ液体金属ループにコール
ドトラツプならびに不純物濃度計を設け、該容器
に並列に計量ポツトを設置し、更に自由液面上部
のカバーガスとしてヘリウムガスを用いて、該ル
ープを封入ラインとして上記ヒートパイプ容器の
封入パイプの一方と、また上記計量ポツトの非ガ
ス供給側を真空排気装置に接続してオン・ライン
処理することを特徴とする、ヒートパイプへの作
動液封入方法に関する。
That is, the present invention provides a method for filling a heat pipe with a working fluid using an alkali liquid metal loop in which a heat pipe container with a built-in heat pipe is filled with an alkali liquid metal. A measuring pot is installed in parallel in the container, and using helium gas as a cover gas above the free liquid level, the loop is used as a sealing line to connect one of the sealing pipes of the heat pipe container and the non-gas of the measuring pot. The present invention relates to a method of filling a working fluid into a heat pipe, which is characterized by connecting the supply side to a vacuum evacuation device and performing on-line processing.

本発明の方法に依れば、耐久性、性能に秀れた
アルカリ液体金属ヒートパイプを工業的規模で製
作することができる。そして、本発明の方法は、
アルカリ液体金属を用いたヒートパイプ及びこの
高温用ヒートパイプを応用した各種伝熱装置の製
作に広く適用できる。
According to the method of the present invention, an alkaline liquid metal heat pipe with excellent durability and performance can be manufactured on an industrial scale. And the method of the present invention
It can be widely applied to the production of heat pipes using alkaline liquid metals and various heat transfer devices that apply these high-temperature heat pipes.

次に、本発明の特長を列挙する。 Next, the features of the present invention will be listed.

(a) 液体金属中の不純物捕獲装置であるコールド
トラツプその他を備えた循環式液体金属ループ
中にヒートパイプを設置する方式とした点。
(a) The heat pipe is installed in a circulating liquid metal loop equipped with a cold trap and other equipment to capture impurities in the liquid metal.

(b) 前記液体金属ループ中でヒートパイプのフラ
ツシング、脱気、真空封入操作をすべてオン・
ラインにより実施できる方式とした点。
(b) Turn on all heat pipe flushing, degassing, and vacuum sealing operations in the liquid metal loop.
The point is that it is a method that can be implemented on a line.

(c) 真空引き時に、例え油蒸気の逆拡散があつて
も、ヒートパイプ内を汚染することのないよう
な方式として並列計量ポツトを用いた点。
(c) Parallel metering pots were used to prevent contamination of the inside of the heat pipe even if oil vapor back-diffused during evacuation.

(d) 前記の並列計量ポツトの使用により、ヒート
パイプへの作動液の充填量や内部の真空度を把
握できるようにした点。
(d) By using the parallel measuring pots mentioned above, it is possible to grasp the amount of working fluid filled into the heat pipe and the degree of vacuum inside.

(e) 液体金属ループのカバーガスとしてHeガス
を用い、ループ中の液体金属中のフリーガスの
脱気を促進し、ヒートパイプへの不凝縮性ガス
持込み量を極めて小さくした点。
(e) By using He gas as a cover gas for the liquid metal loop, the degassing of free gas in the liquid metal in the loop is promoted, and the amount of noncondensable gas brought into the heat pipe is extremely small.

(f) ウイツクの漏れ性を良くする前処理として
(b)の液体金属自体のフラツシングによる方
式とし、前処理剤の始末をなくした点。
(f) As a pre-treatment to improve the leakage of the wick, the liquid metal itself is flushed as described in (b), eliminating the need to dispose of the pre-treatment agent.

(g) 液体金属ループ中でのオン・ライン充填の
為、煩雑な作業は少なく、効率的に行なえると
ともに、ヒートパイプを並列に設置すれば、大
量処理も可能となる点。
(g) Because it is filled online in the liquid metal loop, it requires less complicated work and can be done efficiently, and if heat pipes are installed in parallel, large-scale processing is possible.

以下に、本発明を図面により説明する。 The present invention will be explained below with reference to the drawings.

第3図は、コールドトラツプ13を有する典型
的な循環式液体金属(以下では、具体例としてナ
トリウムループを示す。)ループを示す。ナトリ
ウムは、ストレージタンク14より圧送によりル
ープに充填され、その後弁15が閉じられる。こ
うして、電磁ポンプ16により循環される閉ルー
プを構成する。ループ内のナトリウムの温度調節
には、通常、加熱器17、冷却器18が設置され
る。又、ループ内の流量は流量計19により、
又、ループ内のナトリウムの純度は不純物濃度計
(酸素濃度計等)20により測定される。更に、
ループ内各部温度は、熱電対(図示せず)により
監視される。13は系内のナトリウムの不純物を
除去するコールドトラツプであり、21はナトリ
ウムの熱膨張を吸収する膨張タンクであり、この
膨張タンク21のナトリウム自由液面上及びスト
レージタンク14の液面上に、不活性ガスがカバ
ーガスとして張られ、ナトリウムの新たな汚染を
防止している。ここで、22がこのカバーガス供
給系である。
FIG. 3 shows a typical circulating liquid metal (hereinafter a sodium loop is shown as a specific example) loop with a cold trap 13. Sodium is filled into the loop by pressure feeding from the storage tank 14, and then the valve 15 is closed. In this way, a closed loop circulated by the electromagnetic pump 16 is formed. A heater 17 and a cooler 18 are usually installed to adjust the temperature of the sodium in the loop. In addition, the flow rate in the loop is measured by a flow meter 19.
Further, the purity of sodium in the loop is measured by an impurity concentration meter (oxygen concentration meter, etc.) 20. Furthermore,
The temperature of each part within the loop is monitored by a thermocouple (not shown). 13 is a cold trap that removes sodium impurities in the system, and 21 is an expansion tank that absorbs the thermal expansion of sodium. , an inert gas is applied as a cover gas to prevent further contamination of sodium. Here, 22 is this cover gas supply system.

このようなナトリウムループは、高速増殖炉を
開発する技術分野にとつては公知のものであり、
取扱いの難しい流体ながら、長年の経験の積み重
ねにより容易に高純度(酸素濃度では、1ppm前
後)のナトリウムを得るような運転技術を有して
いる。一方、既存のナトリウムループでは、カバ
ーガスとしてアルゴンガスが使用されるが、本発
明のものでは、ヘリウムガスをカバーガスとした
ナトリウムループにオン・ライン処理方式のヒー
トパイプ充填ライン23を設置したことを特徴と
する。
Such a sodium loop is well known in the technical field of developing fast breeder reactors;
Although it is a difficult fluid to handle, thanks to many years of experience, we have operating technology that allows us to easily obtain sodium of high purity (oxygen concentration: around 1 ppm). On the other hand, in the existing sodium loop, argon gas is used as the cover gas, but in the present invention, a heat pipe filling line 23 of an online processing method is installed in the sodium loop with helium gas as the cover gas. It is characterized by

前記ヒートパイプ充填ライン23の詳細を第4
図に示す。第4図において、ヒートパイプコンテ
ナ1は、封入パイプ3の両端でジヨイント24を
介してナトリウムループに連結される。又、ヒー
トパイプコンテナ1の上下には、ベローズシール
の仕切弁25,26が設置されている。ヒートパ
イプコンテナ1に並列に計量ポツト27が設置さ
れ、このポツト内に連続指示式の液面計28が備
えられている。29は高真空排気装置であり、計
量ポツト27内のガスを吸引することができる。
又、これは弁切換等によりガス加圧できる装置も
兼ねるものである。30は、排気装置29に至る
までの冷却セクシヨンであり、ここでガスが冷却
される。又、ナトリウム蒸気の凝縮トラツプとも
なる。ナトリウム弁31〜35は図のように配置
される。又、36のようなラインでヒートパイプ
自体も排気系29に接続されている。
The details of the heat pipe filling line 23 are described in the fourth section.
As shown in the figure. In FIG. 4, the heat pipe container 1 is connected to the sodium loop via joints 24 at both ends of the enclosing pipe 3. Furthermore, bellows-sealed gate valves 25 and 26 are installed above and below the heat pipe container 1. A measuring pot 27 is installed in parallel to the heat pipe container 1, and a continuous indicator type liquid level gauge 28 is provided in this pot. Reference numeral 29 is a high vacuum evacuation device, which can suck the gas in the measuring pot 27.
This also serves as a device that can pressurize gas by switching valves or the like. 30 is a cooling section leading to the exhaust device 29, where the gas is cooled. It also serves as a condensation trap for sodium vapor. Sodium valves 31-35 are arranged as shown. Further, the heat pipe itself is also connected to the exhaust system 29 through a line such as 36.

こうして、本発明の方法に依れば、ナトリウム
ループでコールドトラツプを用い循環運転し、容
易に高純度のナトリウムが得られる。一方、ナト
リウム中に混入しうる不凝縮性ガスとしてカバー
ガスが挙げられるが、水などの流体と違いナトリ
ウム等のアルカリ液体金属では、通常使用温度
(300〜500℃程度)では、液体中にガスはほとん
ど溶け込まず、無視し得る。混入ガスとして問題
になるのは、自由ガスの存在である。これは、初
期ナトリウム充填を真空充填としたり、又、膨張
タンク21で重力分離により取り除かれるのであ
るが、従来までのアルゴンガスのように比重の大
きなガスでは、膨張タンク21での重力分離効率
がやや悪い。一方、本発明のように高脱気が必要
な場合には、ヘリウムガスを用いれば、ヘリウム
はアルゴンの約1/10の比重ゆえ、極めて分離性能
が向上し、ほぼ完全な脱気を行うことができる。
かくして、高純度でかつ充分に脱気されたナトリ
ウムをヒートパイプに供給することができる。言
うまでもないが、純度は不純物濃度計20により
常に監視される。
Thus, according to the method of the present invention, highly pure sodium can be easily obtained by circulating the sodium loop using a cold trap. On the other hand, cover gas is an example of a non-condensable gas that can be mixed into sodium, but unlike fluids such as water, alkali liquid metals such as sodium do not contain gas in the liquid at normal operating temperatures (approximately 300 to 500 degrees Celsius). hardly blends in and can be ignored. The problem with mixed gas is the presence of free gas. This can be removed by vacuum filling the initial sodium filling or by gravity separation in the expansion tank 21, but with conventional gases with high specific gravity such as argon gas, the gravity separation efficiency in the expansion tank 21 is low. Somewhat bad. On the other hand, when high deaeration is required as in the present invention, if helium gas is used, the separation performance is greatly improved because helium has a specific gravity of about 1/10 of argon, and almost complete deaeration can be achieved. Can be done.
In this way, highly purified and sufficiently degassed sodium can be supplied to the heat pipe. Needless to say, the purity is constantly monitored by the impurity concentration meter 20.

次に、ヒートパイプへの充填手順を示す。弁2
5,26が閉状態で、ヒートパイプコンテナ1が
ジヨイント24を介しループに接続される。この
ときヒートパイプコンテナ1の中は空気で満たさ
れているので、弁35を開き、排気装置29で空
気を追い出す。その後の操作として、ヒートパイ
プ内にナトリウムを充填する為には予熱する必要
があり、約350℃以上まで昇温する。この際、ル
ープ内のナトリウム温度もほぼこれと同じ温度と
する。昇温後、ごく短時間、弁35を開くととも
に排気装置29を用い、昇温により更に発生した
吸着ガスを追い出しヒートパイプ中を真空にす
る。この後、弁35は閉じる。この操作について
は、もしこれを行なわぬ場合、ヒートパイプ内の
ウイツクが密であるとき、ウイツク内に存在する
自由ガスが液との界面張力により抜けきらぬ恐れ
がある為、行なうものであり、この心配が少ない
ようなウイツクでは、ヒートパイプ設置時にヘリ
ウムガスをパージする程度でも充分であり、場合
によつては、この真空プロセスを省略しても良
い。
Next, the procedure for filling the heat pipe will be shown. valve 2
5 and 26 are in the closed state, the heat pipe container 1 is connected to the loop via the joint 24. At this time, since the inside of the heat pipe container 1 is filled with air, the valve 35 is opened and the air is expelled by the exhaust device 29. As a subsequent operation, in order to fill the heat pipe with sodium, it is necessary to preheat it, raising the temperature to approximately 350°C or more. At this time, the sodium temperature in the loop is also approximately the same temperature. After the temperature has been raised, the valve 35 is opened for a very short time, and the exhaust device 29 is used to expel the adsorbed gas that is further generated due to the temperature rise, creating a vacuum in the heat pipe. After this, valve 35 is closed. This operation is carried out because if the wick inside the heat pipe is dense, the free gas present in the wick may not be able to escape due to the interfacial tension with the liquid, so if this operation is not performed, In devices where this is not a concern, it is sufficient to purge helium gas when installing the heat pipe, and in some cases, this vacuum process may be omitted.

次に、弁25,26を開け、ループ内のナトリ
ウムをヒートパイプ内に循環させる。このとき弁
31,33は開、弁32,34は閉の状態であ
る。ヒートパイプコンテナ内1に350℃以上のナ
トリウムを循環すると、この中の不純物のほとん
どはナトリウムと反応するか、又は流し去られる
かし、ほぼ完全なフラツシングが行なわれる。こ
れにより、従来の他のどんな処理にも勝るフラツ
シングが可能となる。加えて、高温ナトリウム自
体をウイツクに流動させるので、ウイツクとナト
リウムのなじみが良くなり、漏れ性が向上し、ヒ
ートパイプ性能上の生命であるウイツクの液還流
性能を大きく高める。従来の濡れ性を良くする為
の前処理では、前処理剤自体が残留し、これが新
たな不純物源となつていたが、ヒートパイプ封入
流体自体で前処理することになるのでこの心配は
全くなくなる。言うまでもないが、ヒートパイプ
フラツシング時に、ヒートパイプより除去された
不純物は、すべてコールドトラツプ13に捕獲さ
れる。
Next, valves 25 and 26 are opened to circulate the sodium in the loop into the heat pipe. At this time, the valves 31 and 33 are open, and the valves 32 and 34 are closed. When sodium at a temperature of 350° C. or higher is circulated in the heat pipe container 1, most of the impurities therein either react with the sodium or are washed away, resulting in almost complete flushing. This allows for flushing that is superior to any other conventional process. In addition, since the high-temperature sodium itself is made to flow through the wick, the compatibility between the wick and the sodium improves, the leakage is improved, and the liquid reflux performance of the wick, which is the lifeblood of heat pipe performance, is greatly improved. In conventional pretreatment to improve wettability, the pretreatment agent itself remains, which becomes a new source of impurities, but since the pretreatment is performed with the heat pipe filled fluid itself, this worry is completely eliminated. . Needless to say, all impurities removed from the heat pipe during heat pipe flushing are captured in the cold trap 13.

フラツシングが完了すると、弁34をごく短時
間開き、ヒートパイプと計量ポツト27を連続す
る配管をナトリウムで満たし、すぐに弁34を閉
じる。次に、弁32を微開にして連続式液面計2
8がナトリウムレベルを検知するまでナトリウム
を計量ポツト27に入れる。次に、弁25,31
を閉じ、かつ弁32を全開にする。これによりヒ
ートパイプコンテナ1の上端側が閉じられた状態
で計量ポツト27と連通管を形成する。この状態
で排気装置29を起動し、計量ポツト27の内部
のガスを引いていくと、ヒートパイプ内のナトリ
ウムが計量ポツト27に移動していく。なお、
350℃程度のナトリウムの蒸気圧はかなり小さく、
排気装置への影響は小さい。移動量は液面計28
により測定されるので、ヒートパイプ1の内部に
充填するナトリウム量を把握できることとなる。
更に、計量ポツトとのレベル差より封入真空度を
把握でき、かつ排気装置はレベル差を工夫すれば
それ程高真空は不要である。こうして充填が完了
すると、直ちに弁26を閉じ、ヒートパイプコン
テナ1を冷却後、封入バィプ3をクランプしたの
ち、ジヨイント部24よりヒートパイプコンテナ
を外す。計量ポツト27に残留したナトリウム
は、弁33も閉じたのち弁32,34を開け、計
量ポツト内のガスを適宜加圧し、ナトリウムを排
出し、次のヒートパイプコンテナへのナトリウム
封入に備える。
Once the flushing is complete, valve 34 is opened very briefly to fill the line connecting the heat pipe and metering pot 27 with sodium, and valve 34 is immediately closed. Next, the continuous liquid level gauge 2 is opened by slightly opening the valve 32.
Add sodium to measuring pot 27 until 8 detects the sodium level. Next, valves 25, 31
is closed, and the valve 32 is fully opened. As a result, the upper end side of the heat pipe container 1 is closed, forming a communicating pipe with the measuring pot 27. In this state, when the exhaust device 29 is activated and the gas inside the measuring pot 27 is drawn out, the sodium in the heat pipe moves to the measuring pot 27. In addition,
The vapor pressure of sodium at around 350℃ is quite small.
The effect on the exhaust system is small. The amount of movement is measured by the liquid level gauge 28
Therefore, the amount of sodium filled inside the heat pipe 1 can be determined.
Furthermore, the degree of enclosed vacuum can be ascertained from the level difference with the measuring pot, and if the level difference of the exhaust device is devised, a high vacuum is not necessary. When the filling is completed in this way, the valve 26 is immediately closed, the heat pipe container 1 is cooled down, the enclosed pipe 3 is clamped, and then the heat pipe container is removed from the joint part 24. For the sodium remaining in the measuring pot 27, after closing the valve 33, the valves 32 and 34 are opened, the gas in the measuring pot is pressurized appropriately, the sodium is discharged, and preparation is made for filling the next heat pipe container with sodium.

以上により、本発明では次のような諸効果が得
られる。
As described above, the following effects can be obtained in the present invention.

(1) アルカリ液体金属のヒートパイプへの充填に
際し、従来とは比較にならない高純度の液体金
属を充填できる。
(1) When filling heat pipes with alkaline liquid metal, it is possible to fill the heat pipe with liquid metal of a high purity that is incomparable to conventional methods.

(2) ヒートパイプの充填前フラツシングでほぼ完
全に不純物を除去できるので、ヒートパイプに
液体封入後、使用期間中に新たな不純物が液体
中に溶出することはほとんどない。
(2) Since impurities can be almost completely removed by flushing the heat pipe before filling it, new impurities are unlikely to be eluted into the liquid during the period of use after the heat pipe is filled with liquid.

(3) ヘリウムガスをカバーガスとする液体金属ル
ープでのヒートパイプ封入ライン設置により、
充分に脱気された液体を封入できる。
(3) By installing a heat pipe enclosure line with a liquid metal loop using helium gas as a cover gas,
Capable of enclosing sufficiently degassed liquid.

(4) 従来のアルカリ液体金属のヒートパイプへの
封入作業のひとつの欠点であつた真空排気に、
特殊な装置技術を必要としなくなつた。すなわ
ち、ヒートパイプ自身の中を直接真空排気する
のではなく、並列計量ポツト内を排気するの
で、汚染の心配がほとんどなく、かつ高真空に
する必要もなく、さらに前記の冷却部30を設
ければ、温度的な制限も皆無となる。又、ヒー
トパイプ内の封入真空度の把握も原理的に可能
となる。
(4) One of the drawbacks of the conventional process of sealing alkaline liquid metal into heat pipes is vacuum evacuation.
Special equipment technology is no longer required. That is, since the inside of the parallel measuring pot is evacuated rather than the inside of the heat pipe itself being evacuated directly, there is almost no fear of contamination, there is no need to create a high vacuum, and the above-mentioned cooling section 30 can be provided. In other words, there are no temperature restrictions at all. Furthermore, it is theoretically possible to grasp the degree of vacuum enclosed within the heat pipe.

(5) 液体金属自身のフラツシングにより前処理し
ているので、ウイツクの濡れ性は極めて良く、
ヒートパイプの液還流性能を大きく高める。
又、濡れ性向上前処理に伴なう新たな汚染がな
い。
(5) Since the liquid metal itself is pretreated by flashing, the wettability of the liquid metal is extremely good.
Greatly improves the liquid reflux performance of heat pipes.
Furthermore, there is no new contamination associated with the wettability improvement pretreatment.

(6) 計量ポツトの導入により、ヒートパイプへの
充填量を正確に把握できるようになる。
(6) By introducing a measuring pot, it becomes possible to accurately determine the amount of filling into the heat pipe.

(7) 液体金属ループ中へのオン・ラインヒートパ
イプ封入ラインを設置したことにより、プロセ
スが簡略化でき、かつオン・ラインゆえ汚染の
確率が減じる。さらに、純度等の把握が可能と
なる。
(7) Installing an on-line heat pipe encapsulation line into the liquid metal loop simplifies the process and reduces the probability of contamination because it is on-line. Furthermore, it becomes possible to grasp purity and the like.

(8) 以上の総合効果として、耐久性、性能に秀れ
るアルカリ液体金属ヒートパイプを工業的規模
に生産することを可能となる。
(8) As a total effect of the above, it becomes possible to produce an alkaline liquid metal heat pipe with excellent durability and performance on an industrial scale.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、従来の典型的なヒートパイプの概略
図である。第2図は、ヒートパイプの製作に用い
る真空蒸留、凝縮法の装置の一例を示す。第3図
は、本発明の方法によるコールドトラツプを有す
る循環式液体金属ループの概略図を示し、第4図
は、第3図でのヒートパイプ充填ラインの詳細図
である。
FIG. 1 is a schematic diagram of a typical conventional heat pipe. FIG. 2 shows an example of an apparatus for vacuum distillation and condensation used in the production of heat pipes. FIG. 3 shows a schematic diagram of a circulating liquid metal loop with a cold trap according to the method of the invention, and FIG. 4 is a detailed view of the heat pipe filling line in FIG. 3.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 ウイツク内蔵ヒートパイプ容器にアルカリ液
体金属を充填するアルカリ液体金属ループにてヒ
ートパイプへの作動液封入方法において、該アル
カリ液体金属ループにコールドトラツプならびに
不純物濃度計を設け、該容器に並列に計量ポツト
を設置し、更に自由液面上部のカパーガスとして
ヘリウムガスを用いて、該ループを封入ラインと
して上記ヒートパイプ容器の封入パイプの一方
と、また上記計量ポツトの非ガス供給側を真空排
気装置に接続してオン・ライン処理することを特
徴とする、ヒートパイプへの作動液封入方法。
1. In a method of filling a heat pipe with a working fluid using an alkaline liquid metal loop in which a heat pipe container with a built-in heat pipe is filled with an alkali liquid metal, a cold trap and an impurity concentration meter are provided in the alkaline liquid metal loop, and a cold trap and an impurity concentration meter are installed in the container in parallel. A measuring pot is installed, and using helium gas as a copper gas above the free liquid level, one side of the sealing pipe of the heat pipe container and the non-gas supply side of the measuring pot are vacuum evacuated using the loop as a sealing line. A method for filling a working fluid into a heat pipe, which is characterized by connecting it to a heat pipe and performing online processing.
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