专利名称:热管的制作方法
本发明涉及容器形式的热管，在容器内密封有作为工作流体的水，并且容器由铁、铜或能和水反应放出氢气的其它同类金属构成。
在这里使用的术语“铁”包括纯铁并且还有铁的合金，例如不锈钢和碳钢。
包括具有把水密封在其中作为工作流体的铁制容器的热管已被广泛使用，这是因为容器具有高的强度，而且作为工作流体的水具有好的效能。然而，这样的热管存在有铁和水反应放出氢气的问题，从而在短期内就会削弱热管的效能。更准确地说，生成的氢气会以原子的形式通过容器壁扩散，并且以恒定的速率由容器放出一部分，但是氢气的主要部分保留在其中并充满容器的冷凝部分，结果阻碍了蒸汽的冷凝并降低了热管的效能。这种削弱作用随着时间的推移而变得更加显著，从而迅速缩短热管的寿命。有时在整个铁容器的外表面镀铝以防止腐蚀，并且还向该处附着有通过真空钎焊形成了铜焊层的铝薄膜，于是铝覆盖层也阻碍通过容器壁扩散的氢气由容器逸出。
因此，以前使用下述方法防止氢气的产生并阻止由于产生氢气而造成的热管劣化。
(1)向工作流体(即水)中加入抑制剂，以抑制水和铁之间的反应。
(2)在铁容器的内表面镀铜或类似金属。
(3)在容器中加入吸收氢的材料。
(4)提供一个长条形的、氢能通过的pd元件，或者使用可透过氢的pd制成冷凝部分，以保持容器内部与外部的联系。
然而，如果使用方法(1)和(2)的话，并不能阻止氢气的产生，而当热管在导致增加产生氢气量的高温下使用时，方法(3)和(4)也不能完全吸收或释放氢气。因此，既使使用方法(1)到(4)也不可能防止热管的劣化。
本发明的主要目的是提供一种没有前述问题的热管，并且该热管能保持期望的效能而在较长时间内不发生劣化。
本发明提供一种包括一个容器的热管，该容器内密封有作为工作流体的水，并且由能与水反应产生氢气的材料制成。该热管的特征在于容器内放有固体氧化剂，以便把氢气氧化成水。
按照本发明，甚至当工作流体(即水)和容器反应产生氢气的时候，氢气也能被氧化剂氧化生成水，结果使得热管能够防止由于产生的氢气而造成的劣化。此外，当热管内按能氧化预计释放的氢气总量的量放入氧化剂的时候，该热管能以期望的效能可靠地工作，而在较长的时间内不削弱。当热管在高温下使用时，产生的氢气量将增加，但是气体能迅速转化成水，以阻止热管的劣化。
现通过附图较为详细地叙述本发明。
图1是局部剖前视图，它示出了本发明热管的第一个实例;
图2是一个类似于图1的视图，它示出了本发明的第二个实例;
图3是纵向剖的视图，它示出了本发明第三个实例的冷凝部分;
图4是类似于图3的视图，它示出了本发明的第四个实例;
图5是类似于图3的视图，它示出了本发明的第五个实例;
图6是类似于图3的视图，它示出了本发明的第六个实例;
图7是类似于图3的视图，它示出了本发明的第七个实例;
图8是类似于图3的视图，它示出了本发明的第八个实例;
图9是类似于图3的视图，它示出了本发明的第九个实例;
图10是类似于图3的视图，它示出了本发明的第十个实例;
图11是类似于图3的视图，它示出了本发明的第十一个实例;
图12是类似于图3的视图，它示出了本发明的第十二个实例;
图13是局部剖前视图，它示出了估价图，所示热管效能的实验方法;
图14示出了用图1所示热管和与之相比较的热管分别得到的实验结果曲线。
在所有的附图中，其相同部分都由同样的数字表示。
图1示出了本发明的第一个实例，即包括铁容器1的热管，容器内密封有作为工作流体的纯水(未示出)。容器1包括容器主体2，其中包括例如按JIS(日本工业标准)G3461规定的铁STB 35制成的长管3和末端同长管3焊接在一起的，例如用铁STB 35制成的短管4。容器1的上端有端盖5，它与容器主体2的一端焊接在一起，并用例如JIS G 3101规定的铁SS 41制成。容器1的下端有另一端盖6，它与主体2的另一端焊在一起，端盖6带一用例如铁SS 41制成的管嘴7。容器1的材料不仅限于铁，还可以是其它与水反应放出氢的材料，例如铜或铜合金。作为工作流体的纯水总量最好是容器1内部容积的大约20%。
在容器1的短管4内对着长管3的部位装有金属网8，例如铜网，使长管3同短管4横截面在管内隔开。网8的外边缘同管4的内表面用银或其它类似于银的金属钎焊。
用于把氢氧化成水的颗粒氧化剂9放在网8和端盖5之间的空间中。氧化剂9的颗粒要比网8的网目大，使氧化剂9不致于通过金属网目，这样网8就阻止了氧化剂9向长管3移动。所用的氧化剂能发生下列反应H2+MO→H2O+M，其中M为金属元素。较好的氧化剂的实例是铜的氧化物，例如
和CuO，当将其置于管中时，对热管的效能没有不利的影响。它较便宜，而且能有效地氧化氢气。氧化剂9的需要量应当足以使在热管内产生的氢气氧化。例如，一根三米长的带铁容器且容器内有水的热管，即使容器内表面有防护薄膜，每天也要产生高达2毫升的氢气。因此，如果热管使用10年，需要将30克CuO(至少0.32摩尔)放入容器里。
热管1中，短管这一边用作冷凝部分，而相反的那一边用作汽化部分。工作流体(即水)与容器2反应产生的氢气被氧化剂9氧化成水。
图2示出了本发明的第二个实例，即包括容器11的热管。容器11有一例如JIS的铁STB 35制成的管状容器主体12。金属网13，例如铜网，装在容器11内接近端盖5处，使主体12在内部隔开。网13的边缘部分14弯向主体12的另一端，可沿着主体12的内表面伸展。网的弯曲边缘部分14固定在容器主体12和顶在主体12的内表面上的固定的圆环15之间，使网12固定在容器主体12上。
在网13和端盖5之间装有氧化剂9，它的颗粒比网13的网目大。网13阻止了氧化剂9朝容器11的另一端移动。
图3示出了本发明的第三个实例，用于放氧化剂的管21装在容器11内接近端盖5处。管21的一端焊在端盖5的内装表面上，管21的该开口处用端盖5密封。管21的另一开口端用金属网，例如铜网封上，该网同端口钎焊上。放在管21中的氧化剂9的颗粒比网22的网目大，因此，可以阻止氧化剂向容器11的另一端移动。
实例1到3所用的颗粒状氧化剂也可以是粉末状的，但应是比金属网网目大的粉末。
图4示出了本发明的第四个实例。象第一个实例一样，容器主体2由长的和短的两根管3和4构成。短管4中装有一个坚固的球形多孔块料31，它由粉末氧化剂烧结而成。杆32同容器主体2的轴心相平行，一端同端盖5的内表面固定在一起，另一端牢固地连接多孔块料31。
图5示出了本发明的第五个实例，容器主体12是一根象第二个实例那样的单管。圆筒形的多孔块料41用粉状氧化剂烧结制成，它装在容器主体12接近端盖5的那一端，并且和主体12固定在一起。块料41同容器主体12同心地装入。多孔块料41的外径比主体12的内径稍大一点，用力压入主体12中，因此，块料41被固定在主体内。或者使多孔块料41的外径比主体12的内径稍小一点，将块料先放入主体12中，再使多孔块料41的直径扩大，同主体12的内表面压到一起。
图6示出了本发明的第六个实例。容器1同第一个实例相似，在短管4内接近长管3处，限制杆51垂直地同管4轴心相交。杆51和短管4内表面之间的空间比与第四个实例中块料31一样的多孔块料氧化剂31小。多孔块料31固定在端盖5和限制杆51之间。
图7是本发明的第七个实例。容器主体12同第二个实例相似，主体12有一段内径较大的部分61，该部分接近于端盖5，是通过切削主体12一定长度的内表面形成的。呈固态圆柱形，由粉末氧化剂烧结而成的多孔块料62放入内径较大的部分61。多孔块料62的外径比内径较大的部分61的内径小，但比主体12其它部分的内径要大。在主体12内表面上，由内径较大的部分61的内表面向里凸出，在内径较大的部分61和其它部分的分界线上形成台阶63。台阶63阻止了多孔块料62向主体12的另一端移动。
图8示出了本发明的第八个实例，容器主体12在距端盖5一定长度处，在主体12的整个圆形内表面形成一环状向内凸起物71。固态的圆柱多孔块料62同第七个实例一样，由粉末氧化剂烧结而成，放在凸起部71和端盖5之间的主体12内。多孔物62的外径比容器主体12的内径小，但比凸起部71的内径大。容器主体12上的凸起部71防止了多孔块料62向主体12的另一端移动。因此，凸起部71起着同台阶一样的限制多孔块料62的作用。
图9示出了本发明的第九个实例，容器主体12内，在距端盖5一定长度处放一金属圆环81，环81沿径向向外扩大，因此被固定在主体12上。固态的圆柱形多孔物62同第七个实例中的一样，由粉末氧化剂烧结而成，放在主体12的内环81和端盖5之间。该多孔块料的外径比容器主体12的内径小，但比环81的内径大。主体12内表面上的环81防止了多孔块料62向主体12的另一端移动。因此，环81象台阶一样起着防止多孔块料62移动的作用。
图10示出了本发明的第十个实例。容器主体12在距离部一定距离处径向扩大，形成大直径部91。固体圆柱形多孔块料62同第七个实例中的一样，由粉末氧化剂烧结而成，并放入大直径部91中。多孔块料62的外径比大直径部91的内径小，但比主体12其它部分的内径大。倾斜的台阶部92是从大直径部91的内表面边缘向内凸出，在大直径部91和其它部分之间的分界线处形成，防止多孔块料62向容器主体12的另一端移动。
图11示出了本发明的第十一个实例。容器主体102和101所指的那样，由长短两根管103、104构成，它们由例如JIS的铁STB 35制成。短管104的内径比长管103的内径大，但比管103的外径小。长管103内边缘的端面露在短管104的管中。露出部分如105所示。固态的圆柱形多孔块料62，同第七个实例中的一样，由粉状氧化剂烧结而成并放入短管104中。多孔块料62的外径比短管104的内径小，比长管103的内径大。长管103露出的端面部分105象台阶一样限制了多孔块料向容器主体102的另一端移动。
图12示出了本发明的第十二个实例。容器主体12同第五个实例中的相似，在靠近端盖5的一端放一个空心的圆柱形多孔块料111，它由粉末氧化剂烧结而成。多孔块料111有一个同主体12轴心平行的中心孔112，杆113通过中心孔112延伸，其一端同端盖5焊在一起，另一端凸出在中心孔112之外。圆盘状挡块114同该凸出端焊在一起，以限制多孔块料向主体12的另一端移动。
在此实例中，圆盘状挡块114也可以用至少一个同杆113的末端焊在一起的棒状挡块来代替。
第二到第十二个实例中，放有氧化剂的那一边作为冷凝部分，而另一边作为汽化部分，容器中工作流体，即水，与容器反应产生的氢气被氧化成水。
虽然前述实例都是非灯心型的，但本发明也能够体现为灯心型的热管。
此外，根据前述实例，氧化剂被放在冷凝部分，但氧化剂并不总是放在这一部分的。
实施例1使用具有第一实例那样结构的热管。
为了制造热管，准备了直径为31.8mm、壁厚为4.5mm、长度为2900mm的长管3，该管由JIS G3461的铁STB 35制成，以及直径为31.8mm、壁厚为4.5mm、长度为100mm的短管4，由铁STB 35制成。这些管的内表面用钢丝刷刷净，随后用丙酮除去表面油迹。按JIS H6102标准，80目的铜网8同短管4的内边钎焊在一起。将含有氧化铜的氧化剂9制成比网8网目大的颗粒，放进短管4中。然后，将端盖5同短管4的一端焊接起来，将短管4的另一端同长管3的一端焊接起来。将带有管嘴7的端盖6同长管3的另一端焊在一起，得到了容器1。通过管嘴7将作为工作流体的纯水密封在容器1中。这样，制成了热管。
为了检验热管的效能，将水冷套121套在热管冷凝这半部分的四周，并将一根电热丝122绕在热管汽化的那半部分。再用热绝缘材料123包上电热丝122然后将热管与地平面成6°角倾斜放置，使管的冷凝端处于较高位置(参看图13)。冷却水通过套管121冷却热管的一半，另一半用电热丝122加热到240℃。在规定时间内测出距冷凝部分外端20mm处P1点的温度和热管中部套管121外，即图13所示P2点的温度，这样可求出P1和P2两点间的温度差△T。这时，在整个时间内，从汽化部分传向冷凝部分的总的热量应校准到4000W。结果如图14所示。
比较实施例除了在冷凝部分不放氧化剂以外，使用与前述实施例所用的结构大体相似的热管。在与前述同样的条件下检验管的效能。结果如图14所示。
由图14可知，既使在使用1000小时后，本发明的在冷凝部分放入氧化剂9的产品仍只有大约3℃的温差△T，因而能保持满意的热传送效果。而在比较实施例中，温差△T增加的相当多，说明在较短的时间内，热输送效能逐渐变差。
权利要求
1.一种包括有一个容器的热管，容器中密封有作为工作流体的水，并且该容器由能与水反应产生氢气的材料制成，该热管的特征在于容器内装有用于使氢气氧化成水的固体氧化剂。
2.权利要求
1所规定的热管，其中所说的氧化剂被装在容器的冷凝部份。
3.权利要求
1所规定的热管，其中所说的氧化剂是氧化铜。
4.权利要求
1所规定的热管，其中所说的氧化剂是粒状的。
5.权利要求
1所规定的热管，其中所说的氧化剂是粉状的。
6.权利要求
1所规定的热管，其中所说的氧化剂是粒状氧化铜。
7.权利要求
1所规定的热管，其中所说的氧化剂是粉状氧化铜。
8.权利要求
1所规定的热管，其中将一个网子配置在距其一端特定的距离处，用于隔开容器的内部，并且氧化剂被放在网子和所述容器一端之间，氧化剂的形式是大于网子网止数的颗粒。
9.权利要求
1所规定的热管，其中将一个网子配置在距其一端特定的距离处，用于隔开容器的内部，并且氧化剂被放在网子和所述容器一端之间，氧化剂的形式是大于网子网目数的粉粒。
10.权利要求
1所规定的热管，其中所说的容器包括一个管形主体和封闭主体每个相对敞开端的端盖，一个容纳氧化剂的管子，该管有一个敞开端，该敞开端固定在容器一端端盖的内表面并被其封闭，该管的另一个敞开端用网子封盖，以及容纳在该管中的氧化剂，其形式是大于网子网目数的颗粒。
11.权利要求
1所规定的热管，其中所说的容器包括一个管形主体和封闭主体每个相对敞开端的端盖，一个容纳氧化剂的管子，该管有一个敞开端，该敞开端固定在容器一端端盖的内表面并被其封闭，该管的另一个敞开端用网子封盖，以及容纳在该管中的氧化剂其形式是大于网子网目数的粉粒。
12.权利要求
1所规定的热管，其中所说的氧化剂为粉状并被烧结成多孔块，并且该多孔块被放在容器内。
13.权利要求
12所规定的热管，其中所说的氧化剂是氧化铜。
14.权利要求
12所规定的热管，其中所说的容器包括一个管形容器主体和封闭主体的每个相对敞开端的端盖，一端固定在主体一端的端盖的内表面上的一根棒，以及固定在棒的另一端的多孔块。
15.权利要求
12所规定的热管，其中所说的多孔是空心园柱形，并且它被固定在周围的容器壁上。
16.权利要求
12所规定的热管，其中所说的氧化剂多孔块被配置在容器内部接近容器的一端处，并且在容器中距所述的这一端某一特定距离处有约束该多孔块的设施，用以防止多孔块朝着容器的另一端移动。
17.权利要求
16所规定的热管，其中所说的约束设施是至少一根固定在周围容器壁上的棒。
18.权利要求
16所规定的热管，其中所说的约束设施是在容器的周围壁上形成台状的部份，并且由其中容纳多孔块的容器部份的内部周围表面朝内突出。
19.权利要求
16所规定的热管，其中所说的容器包括一个管形容器主体，封闭主体相对敞开端的端盖，一个固定在棒的一端的限制设施，该棒通过多孔块延伸，其另一端固定在主体一端的端盖上，以及可被限制设施约束的多孔体。
专利摘要
一种包括有一个容器的热管，容器中密封有作为工作流体的水，并且容器由能与水反应产生氢气的材料构成。该热管的特征在于其内放有固体氧化剂，将氢气氧化成水，工作流体即水同容器反应产生的氢气被氧化剂氧化成水，在热管的冷凝部分没有气体存在。
文档编号C07D471/04GK87103423SQ87103423
公开日1987年11月18日 申请日期1987年4月20日
发明者下平三郎, 福井纮一郎, 古川裕一, 野口一成, 内田勇, 长谷川富 申请人:昭和铝株式会社导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan