ES2328019T3 - Aletas radiadoras y procedimiento de radiacion que utiliza la aleta raadiadora. - Google Patents
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Abstract
Una aleta radiadora térmica que comprende un cuerpo principal y una capa metálica de revestimiento apilada sobre una superficie del cuerpo principal, que se caracteriza porque al menos la tendencia a la ionización del material metálico que constituye la capa metálica de revestimiento es mayor que la de la plata, y el espesor de capa de la capa metálica de revestimiento no es mayor que 5 µm.
Description
Aletas radiadoras y procedimiento de radiación
que utiliza la aleta radiadora.
La presente invención se refiere a una aleta
radiadora térmica, como se define en el preámbulo de la
reivindicación 1, para un elemento calentador de un producto
eléctrico, un aparato electrónico y similares y, en particular, a
una aleta radiadora térmica con un efecto radiador térmico
notablemente mejorado, y a un procedimiento de radiación térmica
que la utiliza. Esta aleta radiadora térmica se conoce, por ejemplo,
a partir del documento JP 10-118731.
Se emplean diversos tipos de radiadores térmicos
(aletas radiadoras térmicas) como medios de radiación térmica en un
producto eléctrico o en un aparato electrónico, como un televisor,
un ordenador, o una máquina, un motor y un radiador de un
automóvil, diversa maquinaria y similares, para evitar los fallos o
la degradación de las funciones tras una la radiación térmica. Como
material constituyente de una aleta radiadora térmica, en general
se utiliza un material metálico, como aluminio o cobre, que tenga
una alta conductancia térmica.
Como procedimiento para mejorar el efecto
radiador térmico de este radiador se han propuesto diversos
procedimientos hasta la fecha. Por ejemplo, como procedimiento para
aumentar su área de radiación térmica, se adopta un tratamiento con
alumite o un tratamiento de chorro, y un procedimiento para aumentar
el número de aletas (documento JP 11-238837 A), un
procedimiento para curvar una envuelta de una aleta radiadora
térmica para aumentar la velocidad y el caudal de aire de
enfriamiento que pasa a través de la aleta radiadora térmica
(documento JP 10-242357A), un procedimiento para
disminuir la capacidad calorífica de una aleta radiadora térmica
(documento JP 10-116942 A) y similares.
Además, para mejorar aún más el efecto de
radiación térmica, existe un sistema de enfriamiento de aire para
enfriar el aire a través de ventilación con una combinación de una
aleta radiadora térmica y un ventilador, un sistema de enfriamiento
de agua que emplea agua de enfriamiento, y un procedimiento de
enfriamiento que utiliza un elemento de Peltier en un lateral de
una aleta radiadora térmica (documento JP 10-318624
A), y similares.
Todos los procedimientos de enfriamiento
convencionales mencionados anteriormente tienen diversos problemas.
Por ejemplo, en el procedimiento de aumentar el número de aletas
para aumentar la superficie específica de una aleta radiadora
térmica, si el número de aletas aumenta excesivamente se obtura el
flujo de aire, provocando la degradación de la propiedad radiadora
térmica. Además, en el procedimiento de disminuir la capacidad
calorífica de una aleta radiadora térmica, si el espesor de las
aletas se reduce excesivamente para reducir la capacidad
calorífica, la resistencia mecánica disminuye y es probable que la
aleta radiadora térmica se rompa.
El tratamiento con alumite o el tratamiento de
chorro tienen el problema de que los orificios muy pequeños se
obturan debido al cambio secular, lo cual provoca una disminución
del efecto radiador de calor.
Aunque el sistema de enfriamiento de aire
mencionado anteriormente tiene una estructura sencilla, puesto que
la conductancia térmica entre el aire y las aletas es pequeña, es
necesario aumentar el área de radiación térmica o aumentar el
caudal de aire utilizando un ventilador. Por tanto, se producen
problemas como el aumento del tamaño del aparato y del ruido con la
ventilación.
Por otra parte, el sistema de enfriamiento de
agua tiene un efecto de enfriamiento significativo, porque el calor
específico del agua es grande y la conductancia térmica es alta. Sin
embargo, el sistema de enfriamiento de agua requiere un sistema de
circulación y una bomba para hacer circular el agua, y un radiador y
un ventilador para irradiar el calor hacia el aire libre, y su
estructura se complica y aumenta el tamaño del aparato. Por
consiguiente, el coste y el consumo de energía del aparato aumentan,
lo cual resulta económicamente desventajoso.
Puesto que el procedimiento de enfriamiento que
emplea un elemento de Peltier requiere un elemento de Peltier, una
aleta radiadora térmica y un ventilador, y el consumo de energía del
elemento de Peltier es elevado, el procedimiento resulta
económicamente desventajoso.
Un objeto de la presente invención es eliminar
las desventajas mencionadas anteriormente en la técnica anterior, y
proporcionar una aleta radiadora térmica barata que tenga un alto
efecto de enfriamiento.
Como resultado de esfuerzos concentrados en
estudios, los inventores completaron la presente invención basándose
en los conocimientos descritos a continuación.
Es decir, como consecuencia del hecho de que la
conductancia térmica entre el aire y un metal es pequeña comparada
con la conductancia térmica entre el agua y un metal, puede
advertirse el hecho de que la capacidad calorífica del aire es
pequeña comparada con la capacidad calorífica del agua. Además, las
moléculas de aire se adhieren a una superficie metálica de una
aleta radiadora térmica debido a la adsorción física sin intercambio
de electrones o a la adsorción química con intercambio de
electrones y revisten la superficie metálica, y estas capas de
adsorción forman una capa aislante térmica para evitar la radiación
térmica.
La adsorción química está provocada por la
formación de enlaces, como enlaces covalentes, atracción
electrostática o la acción del intercambio iónico, y las moléculas
se adsorben selectivamente en un sitio de adsorción específico para
formar una capa de adsorción unimolecular que excluye la formación
de una capa de óxido o similares.
Además, puesto que la adsorción física está
provocada por la condensación de moléculas o una fuerza similar a
la condensación debida a fuerzas de Van der Waals, una interacción
electrostática o similares, las moléculas se adhieren de manera
uniforme a una interfase completa, en lugar de a un sitio específico
de la superficie. Además, una característica de la adsorción física
es que es una adsorción de capa polimolecular.
La fuerza de atracción de las moléculas de una
capa de adsorción polimolecular a una superficie (fuerza de
dispersión) es mayor en la primera capa y disminuye paso a paso en
la segunda capa y las capas posteriores. Por ejemplo, en el caso en
que las moléculas se adsorben sobre un metal, aunque la fuerza de
adsorción entre la primera capa y el metal es grande, cuando un
número relativamente grande de capas se depositan sobre la primera
capa, el mismo gas se adhiere a un gas que se va a adsorber. En este
punto, la fuerza de adsorción es relativamente pequeña comparada
con la fuerza de adsorción entre la primera capa y el metal.
Por tanto, cuando las moléculas en el aire con
una pequeña conductancia térmica se adsorben sobre el metal, la
formación de una multicapa con las mismas moléculas sigue avanzando
sobre él. Además, se considera que esta capa de moléculas se
convierte en una capa aislante a medida que aumenta su espesor, y
evita la radiación térmica desde el metal. Por tanto, se considera
que si la capa de moléculas de gas físicamente adsorbidas sobre la
superficie del metal se desorbe y se elimina, el efecto de radiación
térmica puede mejorar.
En este caso, en general, en la adsorción
química, se necesita tiempo para cruzar un pico de energía de
activación para la adsorción, y la velocidad de adsorción es baja.
Por otra parte, en la adsorción física, que no requiere energía de
activación para la adsorción, su velocidad de adsorción es alta. Por
tanto, las moléculas primero se adsorben físicamente sobre la
superficie del metal. Después, cuando se obtiene la energía
suficiente para cruzar el pico de la energía de activación, la
adsorción química se produce para descargar una gran cantidad de
energía. La radiación térmica debida a la adsorción química sobre la
superficie del metal es de 10 a 100 kcal/mol. Además, la radiación
térmica de la adsorción física es de varias kcal/mol o menor, lo
cual es menor que la de la adsorción química. Por otra parte, las
moléculas adsorbidas se desorben de la superficie para volver al
espacio cuando las moléculas reciben la misma energía que en el
momento de la adsorción, mientras permanecen retenidas sobre la
superficie.
Por cierto, el nitrógeno, que existe en gran
volumen en el aire, tiene poca actividad química y se adsorbe
físicamente al metal en muchos casos. Por otra parte, el oxígeno,
que tiene alta actividad química, es sometido en muchos casos a una
adsorción química que implica una reacción química específica con el
metal, incluso a baja presión. Además, su calor de adsorción
siempre conduce a radiación térmica.
A partir de los asuntos analizados
anteriormente, se considera eficaz provocar la adsorción química,
que genera mayor energía que la energía generada por la adsorción
física, para desorber el gas físicamente adsorbido sobre el metal.
De forma más específica, se considera que si se facilita la
adsorción química del oxígeno, las moléculas físicamente adsorbidas
se desorben y puede mejorarse el efecto de radiación térmica.
Con respecto a este punto, los inventores han
descubierto que la tendencia a la ionización del metal desempeña un
papel importante en la adsorción química del oxígeno sobre la
superficie del metal. Es decir, normalmente las moléculas de
oxígeno gaseoso o agua se adsorben sobre la superficie de un metal
(en la atmósfera, aunque el espesor de una capa de agua generada
sobre la superficie del metal difiere dependiendo del estado de
humedad, el agua adsorbida se mide con un espesor de 10 a 100
\ring{A} y, en la atmósfera húmeda en que se depositan partículas
finas de agua, de 10 \ring{A} hasta 1 \mum). La adsorción
química de oxígeno gaseoso químicamente activo a la superficie del
metal es extremadamente rápida, y su velocidad oxidante va
aumentando a medida que la capa de agua aumenta su espesor (la
velocidad oxidante incluso puede disminuir cuando el espesor es de
1 \mum o más). Además, si existen moléculas de agua sobre la
superficie del metal se produce una acción de intercambio iónico, y
cuanto mayor sea la tendencia a la ionización del metal, mayor es la
velocidad de adsorción del oxígeno al metal. Además, puesto que
existen muchos contaminantes en la atmósfera, como el dióxido de
azufre, la adsorción del oxígeno al metal se facilita aún más.
En la presente, la tendencia a la ionización del
metal significa la tendencia de una sustancia metálica sencilla a
convertirse en catión en agua, y los cambios del metal en el agua se
representan como M \rightarrow M^{n+} + ne^{-}. El oxígeno en
el aire recibe electrones y cambia a un anión de óxido, que se
representa como sigue:
Se calcula un potencial de electrodo estándar en
la reacción mencionada anteriormente como +0,401 a partir de los
datos termodinámicos. Por tanto, cuanto menor sea el potencial de
electrodo estándar del metal, mayor será la diferencia de potencial
entre el metal y el oxígeno, provocando fácilmente una reacción de
ionización. Es decir, cuanto mayor sea la tendencia a la ionización
del metal, más fácil será que se produzca una reacción de
ionización con el oxígeno.
Desde el punto de vista de una reacción de
oxidación-reducción, la serie de ionización
establece un orden de facilidad para emitir e- de una sustancia
metálica sencilla, es decir, un poder de reducción. Además, el
oxígeno es una sustancia con un poder de oxidación extremadamente
elevado. Además, la reacción del metal y el oxígeno es una reacción
exotérmica, que se produce incluso si el metal y el oxígeno no están
en un entorno acuoso.
A partir de las razones mencionadas
anteriormente, se considera que colocando un metal con una tendencia
a la ionización grande sobre la superficie de una aleta radiadora
térmica, la adsorción química del oxígeno sobre la superficie del
metal puede facilitarse, con lo cual las moléculas físicamente
adsorbidas sobre la superficie del metal pueden desorberse para
mejorar el efecto de radiación térmica.
Luego, los ejemplos de un factor para impartir
influencia al efecto radiador térmico incluyen una diferencia entre
la capacidad calorífica de una aleta radiadora de calor y la
capacidad calorífica del aire.
Luego, considerando un flujo calorífico, la
radiación térmica de un objeto a alta temperatura se transmite
hacia el aire libre mediante convección o emisión. Entonces, en el
caso en que las áreas sean idénticas, el calor transmitido por
emisión depende de la emisividad del objeto, pero la transmisión
calorífica por convección se ve muy afectada por el estado del
fluido que se pone en contacto con el objeto.
La transmisión calorífica en el caso en que la
temperatura de un objeto sea elevada y el calor se irradia a un
fluido se representa mediante la siguiente fórmula:
\vskip1.000000\baselineskip
en la que q es el flujo calorífico
(kcal/h\cdotm^{2}), \lambda es la conductividad térmica del
objeto (kcal/ºC\cdoth\cdotm), L es el espesor del objeto (m),
T_{1} es la temperatura del objeto (ºC), T_{2} es la
temperatura de la superficie del objeto en el lado de baja
temperatura (ºC), T_{0} es la temperatura del fluido (ºC), y
\alpha es la conductividad térmica del fluido
(kcal/ºC\cdoth\cdotm).
Resulta evidente a partir de la fórmula anterior
que cuando se produce la transmisión calorífica de un objeto
colocado en un fluido de las mismas condiciones, se irradia una
mayor cantidad de calor hacia el aire libre cuanto mayor sea la
conductividad térmica del objeto y cuanto menor sea su espesor.
Además, el equilibrio calorífico de un sistema,
que incluye la capacidad calorífica, se representa con la siguiente
fórmula:
\vskip1.000000\baselineskip
en la que Q es la cantidad de calor
suministrada, \theta es la temperatura interna, \theta_{0} es
la temperatura del aire libre, t es el tiempo, W es una constante
de proporcionalidad, y C es la capacidad calorífica. La capacidad
calorífica se define como
sigue:
\vskip1.000000\baselineskip
Es decir, \DeltaT se representa como \DeltaT
= Q/C.
A partir de la fórmula anterior se observa que
si la cantidad de calor suministrada es constante, la radiación
térmica hacia el aire libre aumenta cuando la capacidad calorífica
es menor. Por tanto, si se utiliza un objeto con una pequeña
capacidad calorífica para una placa radiadora térmica, la
acumulación interna de calor disminuye y puede aumentar la cantidad
de radiación térmica emitida hacia el aire libre.
Además, la temperatura de equilibrio en el
momento en que se ponen en contacto entre sí objetos con diferentes
capacidades caloríficas se representa mediante la siguiente
fórmula:
A partir de la fórmula anterior, se observa que
la temperatura de equilibrio se ve afectada por la temperatura de
un objeto con una gran capacidad calorífica, y se produce el
equilibrio a una temperatura cercana a la temperatura del objeto
con una gran capacidad calorífica.
\global\parskip0.900000\baselineskip
Un motivo por el que la conductancia térmica
entre el aire y la aleta radiadora térmica sea pequeña, comparada
con la que se produce entre el agua y la aleta radiadora térmica, es
que la capacidad calorífica del aire es pequeña. La capacidad
calorífica se representa mediante C = V (volumen, cm^{3}) x D
(densidad, g/cm^{3}) x c (calor específico, cal/g\cdotºC). En
una misma cantidad de agua y aire, el agua tiene una mayor capacidad
calorífica porque el calor específico y la densidad del agua son
grandes comparados con el aire, y la conductancia térmica entre el
agua y la aleta radiadora térmica se hace mayor comparado con la
conductancia térmica entre el aire y la aleta radiadora
térmica.
Es decir, aumentando la cantidad de aire puesto
en contacto con la aleta radiadora térmica, la capacidad calorífica
del aire puede aumentar, y la conductancia térmica entre el aire y
la aleta radiadora térmica puede aumentar. Aumentando el caudal de
aire para mejorar su efecto de radiación térmica significa retirar
aire a alta temperatura retenido en la vecindad de una placa
radiadora térmica y poner en contacto el aire a una temperatura baja
con la placa radiadora térmica, privando de calor, con ello, a la
placa radiadora térmica. Sin embargo, esto también significa
aumentar la capacidad calorífica del aire con respecto a la aleta
radiadora térmica.
A partir de la anterior descripción, se puede
decir, en otras palabras, que la reducción de la capacidad
calorífica de la placa radiadora térmica significa lo mismo que el
aumento de la capacidad calorífica del aire con respecto a la
capacidad calorífica de la placa radiadora térmica incluso si la
cantidad de aire que se pone en contacto con la aleta radiadora
térmica sea la misma. Por tanto, la cantidad de radiación térmica
hacia el aire aumenta si se emplea un objeto con una baja capacidad
calorífica para la aleta radiadora térmica. Nótese que, en el caso
en que se emplee aire con una pequeña capacidad calorífica como
medio de enfriamiento, se disminuye el efecto de enfriamiento
comparado con agua con una gran capacidad calorífica, a menos que se
aumente el caudal de aire.
Normalmente, puesto que la resistencia
calorífica en el momento en que se trasmite calor desde la
superficie de un metal hacia el aire es mayor que la resistencia
calorífica de un metal utilizado como aleta radiadora térmica, el
efecto de radiación térmica no puede mejorarse a menos que se
reduzca la resistencia calorífica en el momento en que el calor se
transmite desde la superficie del metal hacia el aire.
A partir de la anterior descripción, los
inventores consideraron y descubrieron, a través de experimentos,
que puede realizarse una mejora en el efecto de radiación térmica
revistiendo la superficie de una aleta radiadora térmica con un
objeto con una pequeña capacidad calorífica para disminuir la
capacidad calorífica del objeto puesto en contacto con el aire,
comparado con la capacidad calorífica del aire y aumentando la
diferencia en las capacidades caloríficas.
Como resultado de investigaciones repetidas
basadas en los conocimientos anteriores, los inventores descubrieron
que el efecto de radiación térmica puede mejorarse revistiendo la
superficie de un metal, que va a ser una aleta radiadora térmica,
con un metal que tenga una gran tendencia a la ionización y también
haciendo que la capa metálica de revestimiento sea delgada de forma
que su capacidad calorífica sea pequeña comparada con la del metal
que va a ser una aleta radiadora térmica, y poniendo en contacto la
capa de revestimiento con el aire, completando, con ello, la
presente invención.
Por tanto, la presente invención se refiere a
una aleta radiadora térmica formada por un cuerpo principal y una
capa metálica de revestimiento apilada sobre la superficie del
cuerpo principal, que se caracteriza porque al menos la tendencia a
la ionización del material metálico que constituye la capa metálica
de revestimiento es mayor que la de la plata, y el espesor de capa
de la capa metálica de revestimiento no es mayor que 5 \mum.
Además, la presente invención se refiere a una
aleta radiadora térmica, que se caracteriza porque el material
metálico que constituye la capa metálica de revestimiento se
selecciona del grupo que incluye cobre, níquel, cobalto, cromo,
cinc, manganeso y aleaciones que contengan estos metales.
Además, la presente invención se refiere a una
aleta radiadora térmica, que se caracteriza porque el material
metálico que constituye la capa metálica de revestimiento se
selecciona del grupo que incluye níquel, cromo, cinc y aleaciones
que contengan estos metales.
Además, la presente invención se refiere a una
aleta radiadora térmica según una cualquiera de las descripciones
anteriores, que se caracteriza porque la capacidad calorífica de la
capa metálica de revestimiento es menor que la capacidad calorífica
del cuerpo principal.
Además, la presente invención se refiere a una
aleta radiadora térmica según una cualquiera de las descripciones
anteriores, que se caracteriza porque el espesor de capa de la capa
metálica de revestimiento es de 0,03 a 10 \mum.
Además, la presente invención se refiere a una
aleta radiadora térmica según una cualquiera de las descripciones
anteriores, que se caracteriza porque el cuerpo principal consiste
en aluminio.
La presente invención se refiere a un
procedimiento de radiación térmica, que se caracteriza por irradiar
calor mientras que se pone en contacto el aire que actúa como fluido
de enfriamiento con una superficie de la aleta radiadora térmica
según una cualquiera de las descripciones anteriores.
\global\parskip1.000000\baselineskip
La presente invención se describirá en detalle a
continuación.
Un modo de realización de la presente invención
se describirá a continuación según los dibujos adjuntos. Las
figuras 1 y 2 son vistas en perspectiva que muestran ejemplos de una
estructura de una aleta radiadora térmica de la presente invención.
La figura 3 es una vista en corte de las aletas radiadoras térmicas
de las figuras 1 y 2, en la que la figura 3(a) es una vista
en corte de la aleta radiadora térmica de la figura 1, y la figura
3(b) es una vista en corte de la aleta radiadora térmica de
la figura 2.
La aleta radiadora térmica de la presente
invención (nº de referencia 1 en la figura 1 ó 2) está formada por
un cuerpo principal (nº de referencia 2 en la figura 3) y una capa
metálica de revestimiento (nº de referencia 3 en la figura 3)
apilada sobre la superficie del cuerpo principal.
El material que forma el cuerpo principal puede
seleccionarse de forma apropiada de materiales metálicos y sus
aleaciones, que son conocidos públicamente de forma convencional
como materiales para una aleta radiadora térmica. Los ejemplos de
estos materiales incluyen metales solos, como hierro, aluminio,
cobre, níquel, platino, plata, oro, wolframio o cinc, y aleaciones,
como acero inoxidable, latón, bronce, aleación de
cromo-níquel, aleación de
aluminio-silicio, aleación de
aluminio-manganeso, aleación de
níquel-cobre, aleación de
titanio-hierro o aleación de
titanio-aluminio, o similares. El material puede
proporcionarse también con una película protectora mediante
depósito galvánico de vapor o similares, o puede someterse a un
tratamiento superficial, tal como un tratamiento de oxidación.
Entre éstos, se utilizan preferiblemente aluminio, cobre o
similares, en términos de costes económicos, propiedades de bajo
peso, procesabilidad o similares.
La forma del cuerpo principal no está
específicamente limitada, y se selecciona de diversas formas, como
en forma de placa y en forma de barra, dependiendo de la
aplicación. Además, su tamaño y su espesor no están específicamente
limitados. Por ejemplo, en el caso en que el cuerpo principal se
fabrique como una placa metálica, el espesor de la placa metálica
puede aumentar si se utiliza para un producto de dimensiones
grandes, como un aparato grande, o puede disminuir si se utiliza
para un aparato pequeño. Sin embargo, el espesor está
preferiblemente en el intervalo de 0,01 a 10 mm, y más
preferiblemente en el intervalo de 0,1 a 8,0 mm.
Aunque en las figuras 1 y 2 se muestran ejemplos
de formas de este cuerpo principal de una aleta radiadora térmica,
la forma no se limita a éstos. Por ejemplo, el cuerpo principal
puede tener una forma arbitraria, como una forma de placa, una
forma cuadrada, una forma circular, una forma tubular, una forma
semiesférica o una forma esférica, y una de sus superficies puede
procesarse para que sea una superficie ondulada, una superficie
irregular, una superficie con forma proyectada o similares.
En la presente invención, una capa que consiste
en un metal con una tendencia a la ionización mayor que la de la
plata (capa metálica de revestimiento) se apila en una capa fina
sobre una superficie del cuerpo principal de la aleta radiadora
térmica mencionada anteriormente, preferiblemente de forma que su
capacidad calorífica sea pequeña, comparada con la capacidad
calorífica del cuerpo principal de la aleta radiadora térmica, para
revestir el cuerpo principal de la aleta radiadora térmica.
La tendencia a la ionización referida en la
presente significa el resultado obtenido a partir de la medición de
la diferencia de potencial entre dos polos, y el valor de la
medición obtenido realizando la medición con un potenciómetro de
oxidación-reducción habitual (voltímetro
electrónico) a temperatura ambiente se emplea como la tendencia a
la ionización. Además, se emplea el valor numérico calculado a
partir de los datos termodinámicos si la medición de la diferencia
de potencial entre los dos polos resulta difícil.
Para el material metálico que puede utilizarse
para la capa metálica de revestimiento en la presente invención, es
necesario seleccionar un material con una tendencia a la ionización,
que se obtiene mediante dicha medición, que sea mayor que la de la
plata. Además, resulta preferible seleccionar un material con una
capacidad calorífica menor que la capacidad calorífica del cuerpo
principal de la aleta radiadora térmica.
De manera más específica, los ejemplos de
materiales metálicos incluyen cobre, níquel, cobalto, cromo, hierro,
cinc, manganeso, aluminio y magnesio, los óxidos de estos metales,
las aleaciones de estos metales y similares. Entre estos
materiales, si la tendencia a la ionización es demasiado alta, la
velocidad de oxidación debida al oxígeno aumenta y el metal de
revestimiento cambia a un óxido con rapidez y, como resultado,
también se acelera la disminución de la tendencia a la ionización,
que produce una disminución del efecto radiador térmico. Por tanto,
más preferiblemente, se emplea un material seleccionado del grupo
que consiste en cobre, níquel, cobalto, cromo, cinc y manganeso, y
las aleaciones que contengan estos metales. Nótese que los ejemplos
de aleaciones incluyen níquel-ferrita,
níquel-cromo, níquel-cobre,
níquel-cinc,
níquel-cobre-cinc,
níquel-boro y similares.
Entre éstos, tomando en consideración un elevado
efecto de radiación térmica, una velocidad de oxidación
relativamente baja debida al aire, el coste económico, las
propiedades de procesamiento y la durabilidad, los ejemplos de los
materiales más preferibles incluyen cinc, cromo, níquel o aleaciones
que contengan estos metales. Además, los ejemplos de los materiales
más preferibles entre éstos incluyen el níquel, que es el que tiene
la menor tendencia a la ionización, tiene una velocidad de
oxidación baja, y tiene una durabilidad excelente.
En la presente invención, el material metálico
que constituye el cuerpo principal de la aleta radiadora térmica y
el material metálico que constituye la capa metálica de
revestimiento no tienen que ser siempre materiales distintos. Sin
embargo, puesto que el efecto radiador térmico aumenta aún más si la
capa metálica de revestimiento está formada de manera que su
capacidad calorífica sea pequeña comparada con la capacidad
calorífica del cuerpo principal de la aleta radiadora térmica,
tomando en consideración la combinación con el material metálico
del cuerpo principal de la aleta radiadora térmica, puede
seleccionarse un material diferente del material metálico que
constituye el cuerpo principal de la aleta radiadora térmica como
material metálico que constituye la capa metálica de
revestimiento.
La capa metálica de revestimiento puede apilarse
sobre la superficie completa del cuerpo principal de la aleta
radiadora térmica o puede apilarse sólo sobre una parte de la
superficie del cuerpo principal. Es posible seleccionar de forma
apropiada una localización que se vaya a revestir y apilar la capa
metálica según se requiera. Por ejemplo, en la aleta radiadora
térmica con la forma que aparece en la figura 1 ó 2, no siempre es
necesario apilar la capa metálica de revestimiento sobre la
superficie inferior.
Con respecto al espesor de la capa metálica de
revestimiento (espesor de capa), resulta deseable seleccionar este
espesor de capa de forma que aumente la diferencia entre las
capacidades caloríficas de la capa metálica de revestimiento y el
aire, para facilitar la adsorción química de las moléculas en el
aire. De manera más específica, resulta deseable que el espesor de
capa se ajuste a un intervalo de 0,1 a 5 \mum, y en particular
preferiblemente de 0,5 a 5 \mum. Si el espesor de capa es
demasiado grande, es probable que se dificulte la radiación térmica
desde el cuerpo principal de la aleta radiadora térmica. Por otra
parte, si el espesor de capa es demasiado pequeño, puesto que la
cantidad de metal contenido en la capa metálica de revestimiento es
poca, la capa metálica de revestimiento, que adsorbe químicamente el
oxígeno para mejorar el efecto de radiación térmica, cambia con
facilidad y rapidez a un óxido. Por tanto, puede surgir una
desventaja porque el metal contenido en la capa metálica de
revestimiento se pierde casi por completo y se disminuye el efecto
de radiación térmica.
Nótese que el espesor de capa referido en la
presente significa, por ejemplo, suponer que las capas metálicas de
revestimiento se forman sobre la parte superior, la parte central, y
la superficie inferior de un aleta, obteniéndose un valor medio de
espesor de capa de estas tres partes utilizando un espesómetro. La
medición del espesor de capa puede constituir un procedimiento
arbitrario y puede medirse, por ejemplo, mediante un aparato de
rayos X fluorescente o similares.
Un procedimiento de apilamiento (procedimiento
de revestimiento) para la capa metálica de revestimiento en la
presente invención no está limitado específicamente y puede
seleccionarse de forma arbitraria de los procedimientos que se
emplean habitualmente para formar una capa fina, por ejemplo, un
procedimiento en fase líquida, como revestimientos eléctricos,
revestimientos sin electricidad, o revestimientos por inmersión en
caliente a partir de un metal fundido, el depósito de vapor físico
(PVD), como el depósito de vapor al vacío, el revestimiento iónico,
o la erosión catódica, un procedimiento en fase de vapor, como CVD
térmico, CVD de plasma, o CVD óptico. Además, la capa metálica de
revestimiento puede apilarse combinando estas técnicas de modo
arbitrario.
Además, el tiempo para formar la capa metálica
de revestimiento también es arbitrario. Por ejemplo, la capa
metálica de revestimiento puede formarse después del procesamiento
de un material metálico en diversas formas para formar el cuerpo
principal de una aleta radiadora térmica, o puede procesarse en
diversas formas después de ser apilado sobre un material metálico
con forma de plancha, forma de barra o similares antes del
procesamiento. Por tanto, puede realizarse el revestimiento cuando
se requiera.
Además, en las figuras 1 y 2, se muestra el caso
en que el cuerpo principal de la aleta radiadora térmica y la capa
metálica de revestimiento son un único cuerpo, respectivamente. Sin
embargo, en la presente invención, el cuerpo principal de la aleta
radiadora térmica o la capa metálica de revestimiento, o ambos,
pueden formarse como un complejo que consiste en dos o más tipos de
materiales. Por ejemplo, el cuerpo principal de la aleta radiadora
térmica puede formarse como una estructura de multicapa, y la capa
metálica de revestimiento puede formarse como una estructura de
multicapa y dividirse en una capa superficial y una capa interna,
cada una de las cuales puede estar fabricada de materiales
diferentes. En este caso, resulta deseable utilizar el material
metálico mencionado anteriormente, con una tendencia a la ionización
mayor que la de la plata, para una capa que se pone en contacto con
la capa de aire, y para establecer el espesor de capa en un
intervalo de 0,1 a 5 \mum.
El procedimiento de radiación térmica de la
presente invención se caracteriza porque el calor se irradia
mientras que el aire que actúa como fluido de enfriamiento se pone
en contacto con la superficie de la aleta radiadora térmica de la
presente invención. Puesto que la aleta radiadora térmica de la
presente invención tiene una capa metálica de revestimiento, que
está apilada en una capa fina sobre su superficie, de forma que su
capacidad calorífica es menor que la del cuerpo principal de la
aleta radiadora térmica, la capacidad calorífica del aire aumenta
relativamente y se amplía la diferencia entre la capacidad
calorífica del aire y la capacidad calorífica de la aleta radiadora
térmica. Por tanto, el efecto de radiación térmica, en el caso de
utilizar aire como fluido de enfriamiento, puede mejorar
notablemente.
Nótese que, en este caso, el procedimiento de
radiación térmica puede utilizarse junto con un medio que se ha
adoptado convencionalmente para facilitar la radiación térmica, por
ejemplo, un procedimiento para hacer que una superficie sea
irregular, un procedimiento para agrandar el área de radiación
térmica, como un tratamiento con alumite o un tratamiento de
chorro, un procedimiento para aumentar el número de aletas, un
procedimiento para curvar una envuelta de una aleta radiadora
térmica para aumentar la velocidad y el volumen del aire de
enfriamiento que pasa a través de la aleta radiadora térmica, un
procedimiento para disminuir la capacidad calorífica de una aleta
radiadora térmica y similares. Además, es posible agrandar la
superficie específica de la capa metálica de revestimiento
aplicando un tratamiento físico o un tratamiento químico, como un
tratamiento de chorro, a la capa metálica de revestimiento para
mejorar aún más su efecto de radiación térmica. Además, también es
posible apilar un catalizador o similares sobre la superficie de la
capa metálica de revestimiento para facilitar la adsorción
química.
La figura 1 es una vista en perspectiva que
muestra un ejemplo de la estructura de una aleta radiadora térmica
de la presente invención.
La figura 2 es una vista en perspectiva que
muestra un ejemplo de la estructura de una aleta radiadora térmica
de la presente invención.
La figura 3 muestra vistas en corte de las
aletas radiadoras térmicas de las figuras 1 y 2, y la figura
3(a) es una vista en corte de la aleta radiadora térmica de
la figura 1, y la figura 3(b) es una vista en corte de la
aleta radiadora térmica de la figura 2.
La figura 4 es una vista esquemática que muestra
un aparato de ensayo de la primera realización.
La figura 5 es una vista esquemática que muestra
un aparato de ensayo de la segunda a la sexta realización.
La figura 6 es una vista lateral que muestra un
dispositivo de enfriamiento utilizado en un aparato de ensayo de la
séptima y octava realización.
La figura 7 es una vista esquemática que muestra
un aparato de ensayo de la séptima y octava realización.
En las figuras, el número de referencia 1 indica
una aleta radiadora térmica; 2, el cuerpo principal de una aleta
radiadora térmica; 3, una capa metálica de revestimiento; 4, una
placa de baquelita; 5, un calentador; 6, una placa de aluminio para
la medición de la temperatura; 7, un orificio para la medición de la
temperatura; 8, una placa de espuma de estireno; 9, un ventilador;
10, un elemento de Peltier; 11, una superficie de enfriamiento; y
12, un terminal de entrada, y el símbolo de referencia "a"
indica la dimensión vertical; "b", la dimensión horizontal;
"c", la altura; "d", la altura de la aleta; "e", el
espesor de la parte superior de la aleta; y "f", el espesor de
la parte inferior de la
aleta.
aleta.
La presente invención se describirá a
continuación de modo más específico haciendo referencia a las
realizaciones. Sin embargo, la presente invención no se limita sólo
a estas realizaciones. Nótese que el espesor de la capa en estas
realizaciones es un valor medio obtenido midiendo el espesor de la
capa en tres partes, a saber, la parte superior, la parte central y
la superficie inferior de una aleta, utilizando un aparato de rayos
X fluorescente.
Primera
realización
Los inventores prepararon aletas radiadoras
térmicas de aluminio (en lo sucesivo se denominan simplemente
"aletas") que tienen la forma que se muestra en la figura 1,
con un revestimiento de Zn, Cr, Ni o Cu, respectivamente,
revistiendo el cuerpo principal de una aleta radiadora térmica de
aluminio que tiene una longitud de 100 mm, una anchura de 100 mm, y
una altura de 40 mm, una altura de la aleta de 30 mm, un espesor de
la aleta de 2 mm en la parte superior y de 5 mm en la parte
inferior, y un peso de 480 g (en la figura 1, a = 100 mm, b = 100
mm, c = 40 mm, d = 30 mm, e = 2 mm, y f = 5 mm); una aleta radiadora
térmica idéntica con un revestimiento de copolímero de metacrilato
de metilo-acrilato de
etilo-estireno; y una aleta radiadora térmica
idéntica que no se ha sometido a ningún procesamiento. Nótese que
el espesor de capa de las respectivas capas de revestimiento se
muestra en la tabla 1.
Como se muestra en la figura 4, la placa de
baquelita (en la figura 4, nº de referencia 4; igual en lo
siguiente), el calentador 5, la placa de aluminio para la medición
de la temperatura 6 con un espesor de 10 mm, una longitud de 50 mm
y una anchura de 50 mm con un orificio para la medición de la
temperatura 7 abierto en un lado, y la aleta 1 se dispusieron uno
encima del otro en orden, y la aleta 1 y la placa de baquelita 4 se
ajustaron con tornillos y se adhirieron estrechamente entre sí para
fabricar un aparato de ensayo. Después, el aparato de ensayo se
colocó sobre la placa de espuma de estireno 8 con la placa de
baquelita 4 en el lado inferior. Se aplicó grasa de radiación
térmica entre la placa de aluminio 6 y la aleta 1, y entre la placa
de aluminio 6 y el calentador 5, respectivamente.
Como calentador 5 se utilizó un calentador de
100 V/150 W, y se aplicó una potencia eléctrica de 9,5 W (25 V/0,38
A) al calentador 5 con un rectificador fabricado por Kikusui
Kabushiki Kaisha para provocar que el calentador irradiase calor, y
se comparó la temperatura en el momento en que comenzó la radiación
térmica con la temperatura después de 90 minutos. El resultado se
muestra en la tabla 1. Nótese que la tendencia a la ionización en
este caso es grande, con el orden Zn > Cr > Ni > aleta de
aluminio no procesada > Cu.
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A partir del resultado mencionado anteriormente,
se observa que la temperatura después de 90 minutos tiene el orden
Zn < Cr < Ni < Cu < MM < aleta de aluminio no
procesada, y la temperatura cae entre 1,4ºC y 3,1ºC si se apila un
objeto con baja capacidad calorífica comparada con la aleta de
aluminio no procesada, y se mejora el efecto de radiación térmica.
Además, se observa que la temperatura del Cu, Ni, Cr o Zn, con una
gran tendencia a la ionización comparada con el copolímero de
metacrilato de metilo-acrilato de
etilo-estireno químicamente inactivo, cae entre
0,6ºC y 2,3ºC, y cuando la tendencia a la ionización aumenta se
mejora el efecto de radiación térmica.
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Segunda
realización
Como en la primera realización, se preparan
aletas radiadoras térmicas de aluminio idénticas con un
revestimiento de Zn, Cr, Ni o Cu, revistiendo el cuerpo principal
de una aleta radiadora térmica de aluminio que tiene una longitud
de 100 mm, una anchura de 100 mm, y una altura de 40 mm, una altura
de la aleta de 30 mm, un espesor de la aleta de 2 mm en la parte
superior y de 5 mm en la parte inferior, y un peso de 480 g; con un
revestimiento de copolímero de metacrilato de
metilo-acrilato de etilo-estireno; y
sin someter a ningún procesamiento. Nótese que el espesor de capa
de las respectivas capas de revestimiento se muestra en la tabla
2.
Como se muestra en la figura 5, la placa de
baquelita 4, el calentador 5, la placa de aluminio para la medición
de la temperatura 6 con un espesor de 10 mm, una longitud de 50 mm y
una anchura de 50 mm con un orificio para la medición de la
temperatura 7 abierto en un lado, y la aleta 1 se dispusieron uno
encima del otro en orden, y la aleta 1 y la placa de baquelita 4 se
ajustaron con tornillos y se adhirieron estrechamente entre sí para
fabricar un aparato de ensayo. Después, el aparato de ensayo se
colocó sobre la placa de espuma de estireno 8 con la placa de
baquelita 4 en el lado inferior. Después se ajustó directamente un
ventilador de enfriamiento 9 (con una longitud de 80 mm y una
anchura de 80 mm; fabricado por Sanyo Denki Co., Ltd.; nº de
revoluciones 2.900 rpm, 12 V/0, 13 A; caudal de aire = 1,03
m^{3}/m) a la parte superior de la aleta sobre el lado superior
para realizar el enfriamiento. Se aplicó grasa de radiación térmica
entre la placa de aluminio 6 y la aleta 1, y entre la placa de
aluminio 6 y el calentador 5, respectivamente.
Como calentador 5 se utilizó un calentador de
100 V/150 W, y se aplicó una potencia eléctrica de 84,75 W (75
V/1,13 A) al calentador 5 con un rectificador fabricado por Kikusui
Kabushiki Kaisha para provocar que el calentador irradiase calor, y
se comparó la temperatura en el momento en que comenzó la radiación
térmica con la temperatura después de 90 minutos. El resultado se
muestra en la tabla 2. Nótese que la tendencia a la ionización en
este caso es grande, con el orden Zn > Cr > Ni > aleta de
aluminio no procesada > Cu.
\vskip1.000000\baselineskip
A partir del resultado mencionado anteriormente,
se observa que la temperatura después de 90 minutos también tiene
el orden Zn < Cr < Ni < Cu < MM < aleta de aluminio
no procesada incluso si se enfría con un ventilador, y la
temperatura cae entre 0,6ºC y 3,7ºC si se apila un objeto con baja
capacidad calorífica comparada con la aleta de aluminio no
procesada, y se mejora el efecto de radiación térmica. Además, se
observa que la temperatura del Cu, Ni, Cr o Zn, con una gran
tendencia a la ionización comparada con el copolímero de
metacrilato de metilo-acrilato de
etilo-estireno químicamente inactivo, cae entre
2,2ºC y 3,1ºC, y se mejora el efecto de radiación térmica de la
aleta radiadora térmica revestida con el objeto de alta la tendencia
a la ionización mediante la ventilación utilizando un
ventilador.
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Tercera
realización
Se preparan aletas radiadoras térmicas de
aluminio idénticas, similares a las que se emplearon en la segunda
realización, con un revestimiento de Zn, Cr, Ni, Cu y MM sobre el
cuerpo principal de una aleta radiadora térmica de aluminio; y sin
someter a ningún procesamiento. Nótese que el espesor de capa de las
respectivas capas de revestimiento se muestra en la tabla 3.
La placa de baquelita 4, el calentador 5, la
placa de aluminio para la medición de la temperatura 6 y la aleta 1
se dispusieron uno encima del otro para fabricar un aparato de
ensayo similar al fabricado en la segunda realización. Después, la
aleta 1 y la placa de baquelita 4 se ajustaron con tornillos y se
adhirieron estrechamente entre sí, y el aparato de ensayo se colocó
sobre la placa de espuma de estireno 8 con la placa de baquelita 4
en el lado inferior. Después se ajustó un ventilador de enfriamiento
9, similar al utilizado en la segunda realización (con una longitud
de 80 mm y una anchura de 80 mm; fabricado por Sanyo Denki Co.,
Ltd.), a la parte superior de la aleta.
Como calentador 5 se utilizó un calentador de
100 V/150 W y, sin cambiar la potencia eléctrica aplicada de 84,75
W (75 V/1,13 A), se comparó la temperatura de la parte central de
aluminio en el momento en que comenzó la radiación térmica con la
temperatura después de 90 minutos, bajo las respectivas condiciones
de que el número de revoluciones del ventilador 9 se cambió a 1800
rpm (caudal: 0,92 m^{3}/m), 2900 rpm (caudal: 1,03 m^{3}/m) y
3400 rpm (caudal: 1,20 m^{3}/m). El resultado se muestra en la
tabla 3. Nótese que la tendencia a la ionización en este caso es
grande, con el orden Zn > Cr > Ni > aleta de aluminio no
procesada > Cu.
A partir del resultado mencionado anteriormente,
se observa que la temperatura después de 90 minutos también tiene
el orden Zn < Cr < Ni < Cu < MM < aleta de aluminio
no procesada incluso si se cambia el número de revoluciones del
ventilador, y la temperatura cae entre 0,2ºC y 2,6ºC en el caso de
1800 rpm, entre 0,6ºC y 3,7ºC en el caso de 2900 rpm, y entre 0,1ºC
y 4,1ºC en el caso de 3400 rpm, si se apila un objeto con baja
capacidad calorífica comparada con la aleta de aluminio no
procesada, y se mejora el efecto de radiación térmica. Además, se
observa que la temperatura del Cu, Ni, Cr o Zn, con una gran
tendencia a la ionización comparada con el copolímero de
metacrilato de metilo-acrilato de
etilo-estireno químicamente inactivo, cae entre
1,7ºC y 2,4ºC en el caso de 1800 rpm, entre 2,2ºC y 3,1ºC en el caso
de 2900 rpm, y entre 2,8ºC y 4,0ºC en el caso de 3400 rpm, y se
mejora el efecto de radiación térmica de la aleta radiadora térmica
revestida con el objeto de alta la tendencia a la ionización
aumentando el número de revoluciones del ventilador.
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Cuarta
realización
Se preparan aletas radiadoras térmicas de
aluminio idénticas, similares a las que se emplearon en la tercera
realización, con un revestimiento de Zn, Cr, Ni, Cu y MM sobre el
cuerpo principal de una aleta radiadora térmica de aluminio; y sin
someter a ningún procesamiento. Nótese que el espesor de capa de las
respectivas capas de revestimiento se muestra en la tabla 4.
La placa de baquelita 4, el calentador 5, la
placa de aluminio para la medición de la temperatura 6 y la aleta 1
se dispusieron uno encima del otro para fabricar un aparato de
ensayo que es similar al fabricado en la tercera realización.
Después, la aleta 1 y la placa de baquelita 4 se ajustaron con
tornillos y se adhirieron estrechamente entre sí, y el aparato de
ensayo se colocó sobre la placa de espuma de estireno 8 con la placa
de baquelita 4 en el lado inferior. Después se ajustó un ventilador
de enfriamiento 9, similar al utilizado en la tercera realización
(con una longitud de 80 mm y una anchura de 80 mm; fabricado por
Sanyo Denki Co., Ltd.), a la parte superior de la aleta.
Se utilizó un calentador de 100 V/150 W y,
mientras se mantenía el número de revoluciones del ventilador 9 a
2900 rpm (caudal: 1,03 m^{3}/m), se comparó la temperatura en el
momento en que comenzó la radiación térmica con la temperatura
después de 90 minutos, bajo las respectivas condiciones de que la
potencia eléctrica se cambió a 37,5 W, 84,7 W y 150 W. El resultado
se muestra en la tabla 4. Nótese que la tendencia a la ionización
en este caso es grande, con el orden Zn > Cr > Ni > aleta
de aluminio no procesada > Cu.
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\vskip1.000000\baselineskip
A partir del resultado mencionado anteriormente,
se observa que la temperatura después de 90 minutos también tiene
el orden Zn < Cr < Ni < Cu < MM < aleta de aluminio
no procesada incluso si se cambia la potencia eléctrica aplicada, y
la temperatura cae entre 0,3ºC y 1,2ºC en el caso de 37,5 W, entre
0,6ºC y 3,7ºC en el caso de 84,75 W, y entre 0,5ºC y 4,2ºC en el
caso de 150 W, y se mejora el efecto de radiación térmica apilando
un objeto con baja capacidad calorífica comparada con la aleta de
aluminio no procesada. Además, se observa que la temperatura del
Cu, Ni, Cr o Zn, con una gran tendencia a la ionización comparada
con el copolímero de metacrilato de metilo-acrilato
de etilo-estireno químicamente inactivo, cae entre
1,6ºC y 1,9ºC en el caso de 37,5 W, entre 2,2ºC y 3,1ºC en el caso
de 84,75 W, y entre 2,8ºC y 3,7ºC en el caso de 150 W, y se mejora
el efecto de radiación térmica de la aleta radiadora térmica
revestida con el objeto de alta la tendencia a la ionización
aumentando la potencia eléctrica
aplicada.
aplicada.
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Quinta
realización
Se emplean las mismas aletas de aluminio de la
primera realización, con Zn apilado sobre ellas con un espesor de
0,037 \mum, 0,106 \mum, 0,503 \mum, 1,455 \mum, 2,883
\mum, 3,787 \mum, 4,993 \mum, 6,112 \mum, 7,568 \mum, y
10,231 \mum, respectivamente, para comparar sus respectivas
temperaturas después de 90 minutos con el mismo procedimiento que
en la segunda realización. El resultado se muestra en la tabla
5.
A partir del resultado mencionado anteriormente,
se observa que la mejora en el efecto de radiación térmica es
notable cuando el espesor del cinc está en el intervalo de 0,037
\mum a 10 \mum, es más notable cuando el espesor está en el
intervalo de 0,1 \mum a 7,5 \mum, y en particular cuando el
espesor está en el intervalo de 0,5 \mum a 5 \mum.
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Sexta
realización
Se emplean las mismas aletas de aluminio de la
primera realización, con Ni apilado sobre ellas con un espesor de
0,031 \mum, 0,587 \mum, 0,998 \mum, 1,486 \mum, 2,999
\mum, 3,893 \mum, 4,875 \mum, 5,669 \mum, 7,665 \mum, y
10,026 \mum, respectivamente, para comparar sus respectivas
temperaturas después de 90 minutos con el mismo procedimiento que
en la segunda realización. El resultado se muestra en la tabla
6.
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A partir del resultado mencionado anteriormente,
se observa que la mejora en el efecto de radiación térmica es
notable cuando el espesor del níquel está en el intervalo de 0,03
\mum a 10 \mum, es más notable cuando el espesor está en el
intervalo de 0,5 \mum a 7,5 \mum, y en particular cuando el
espesor está en el intervalo de 0,5 \mum a 6 \mum.
\vskip1.000000\baselineskip
Séptima
realización
Se empleó una aleta radiadora térmica con la
forma que aparece en la figura 2, con Zn apilado sobre ella con un
espesor de 0,034 \mum, 0,098 \mum, 0,532 \mum, 1,612 \mum,
3,661 \mum, 5,053 \mum, 6,022 \mum, 7,889 \mum, y 10,088
\mum, respectivamente, sobre el cuerpo principal de una aleta
radiadora térmica de aluminio con una longitud de 100 mm, una
anchura de 100 mm y una altura de 40 mm, con un número de aletas de
625, una altura de la aleta de 34 mm y un espesor de la aleta de 2
mm x 2 mm.
Se empleó un dispositivo de enfriamiento
(fabricado por Frigester Kabushiki Kaisha, F44-HS),
en que se dispone la aleta radiadora térmica 1 con el elemento de
Peltier 10 sometido al tratamiento mencionado anteriormente, y un
ventilador de enfriamiento 9 (con una longitud de 100 mm y una
anchura de 100 mm; el número de revoluciones es de 3600 rpm; 12
V/0,175 A) se dispone en orden, como se muestra en la figura 6.
La aleta radiadora térmica y el elemento de
Peltier se adhirieron estrechamente mediante grasa de radiación
térmica. Después, como se muestra en la figura 7, el dispositivo de
enfriamiento se dispuso de forma que la superficie de enfriamiento
11 (porción del elemento de Peltier; punto de medición de la
temperatura) se encontraba en la parte superior y la aleta
radiadora térmica se encontraba en la parte inferior para hacer
rotar el ventilador, se aplicó un voltaje de 12 V al elemento de
Peltier 10, y se compararon las temperaturas sobre la superficie de
enfriamiento después de 90 minutos. El resultado se muestra en la
tabla 7.
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A partir del resultado mencionado anteriormente,
se observa que la reducción en la temperatura sobre la superficie
de enfriamiento es significativa, y y que la mejora en el efecto de
radiación térmica es notable cuando el espesor del cinc está en el
intervalo de 0,03 \mum a 10 \mum, es más notable cuando el
espesor está en el intervalo de 0,03 \mum a 8 \mum, y en
particular cuando el espesor está en el intervalo de 0,1 \mum a 5
\mum.
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Octava
realización
Se fabricó un aparato de ensayo utilizando el
elemento de Peltier de la misma manera que en la séptima
realización, excepto que se emplearon aletas radiadoras térmicas de
aluminio (una de ellas provista de una capa metálica de
revestimiento y la otra no sometida a ningún procesamiento), que son
las mismas que las utilizadas en la primera realización. Se
compararon las temperaturas en el centro de la placa de aluminio
ajustada en el lado de enfriamiento en el momento en que se
aplicaron voltajes de 7,5 V y 10 V, y se cambió el número de
revoluciones a 1800 rpm, 2900 rpm y 3400 rpm. El resultado se
muestra en la tabla 8.
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A partir del anterior resultado se observa que,
incluso si se cambia el voltaje aplicado y el número de revoluciones
del ventilador de enfriamiento, se mejora el efecto de radiación
térmica, y la temperatura sobre la superficie de enfriamiento
disminuye revistiendo la superficie con un objeto que tenga una gran
tendencia a la ionización.
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Puesto que la aleta radiadora térmica está
provista de una capa metálica de revestimiento que consiste en un
material metálico con una gran tendencia a la ionización, se
facilita la adsorción química del oxígeno en el aire a una
superficie de la aleta radiadora térmica, y las moléculas
físicamente adsorbidas sobre la superficie se desorben para mejorar
el efecto de radiación térmica de forma notable. Además, puesto que
la aleta radiadora térmica tiene la capa metálica de revestimiento
apilada en capa fina, de forma que su capacidad calorífica es menor
que la del cuerpo principal de la aleta radiadora térmica, la
capacidad calorífica del aire aumenta relativamente, se amplía la
diferencia entre la capacidad calorífica del aire y la capacidad
calorífica de la aleta radiadora térmica, y se mejora aún más el
efecto de radiación térmica en el caso en que se utilice aire como
fluido de enfriamiento.
Según el procedimiento de radiación térmica que
emplea la aleta radiadora térmica de la presente invención, puesto
que el aire se emplea como fluido de enfriamiento, puede obtenerse
un alto efecto de radiación térmica sin instalar un sistema de
circulación y un aparato, como una bomba como en un sistema de
enfriamiento de agua que emplee un líquido de enfriamiento como
agua, y se puede proporcionar un dispositivo de enfriamiento
compacto, de poco peso y barato. Además, puesto que la eficacia de
radiación térmica es mejor que el sistema de enfriamiento de aire
convencional, pueden eliminarse los problemas como el aumento de
tamaño del aparato y el ruido con la ventilación.
La aleta radiadora térmica de la presente
invención puede utilizarse de manera eficaz no sólo en un aparato
de visualización, como un televisor, un ordenador o un monitor de
plasma, en un producto eléctrico/aparato electrónico, como una
nevera o una máquina, y en diversos aparatos mecánicos, como un
motor o un radiador de un automóvil, en un intercambiador térmico,
en un reactor nuclear, y en un generador, sino también en
interruptores, en un elemento calentador de un circuito integrado
pequeño, como un chip IC, o en dispositivos electrónicos y
similares.
Claims (6)
1. Una aleta radiadora térmica que comprende un
cuerpo principal y una capa metálica de revestimiento apilada sobre
una superficie del cuerpo principal, que se caracteriza
porque al menos la tendencia a la ionización del material metálico
que constituye la capa metálica de revestimiento es mayor que la de
la plata, y el espesor de capa de la capa metálica de revestimiento
no es mayor que 5 \mum.
2. La aleta radiadora térmica según la
reivindicación 1, que se caracteriza porque el material
metálico que constituye la capa metálica de revestimiento se
selecciona del grupo que incluye cobre, níquel, cobalto, cromo,
cinc, manganeso y aleaciones que contengan estos metales.
3. La aleta radiadora térmica según la
reivindicación 2, que se caracteriza porque el material
metálico que constituye la capa metálica de revestimiento se
selecciona del grupo que incluye níquel, cromo, cinc y aleaciones
que contengan estos metales.
4. La aleta radiadora térmica según una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que se caracteriza
porque la capacidad calorífica de la capa metálica de revestimiento
es menor que la capacidad calorífica del cuerpo principal.
5. La aleta radiadora térmica según una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que se caracteriza
porque el cuerpo principal consiste en aluminio.
6. Un procedimiento de radiación térmica, que se
caracteriza por irradiar calor mientras que el aire que
actúa como fluido de enfriamiento se pone en contacto con una
superficie de la aleta radiadora térmica según una cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 5.
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