JP4595085B2 - Heat sink for controlling heat flux and manufacturing method thereof - Google Patents
Heat sink for controlling heat flux and manufacturing method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- JP4595085B2 JP4595085B2 JP2005066601A JP2005066601A JP4595085B2 JP 4595085 B2 JP4595085 B2 JP 4595085B2 JP 2005066601 A JP2005066601 A JP 2005066601A JP 2005066601 A JP2005066601 A JP 2005066601A JP 4595085 B2 JP4595085 B2 JP 4595085B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat sink
- heat
- pipe
- porous body
- porous
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Description
本発明は、熱の流れを制御するヒートシンクに関するものであり、更に詳しくは、繊維とパイプで構成されるヒートシンクにおいて、繊維から作製される多孔質体の断熱性及びパイプ内を流れる流体の熱伝導性を制御することによって熱流束を制御することを可能とするヒートシンクに関するものである。本発明の熱流束を制御するヒートシンクは、１）高温の熱源を冷却する機能と一定の温度を保持する機能があり、廃熱などを安定した熱源として再利用することができる、２）また、多孔質体を冷却媒を流したパイプで冷却することにより、多孔質体が有する空隙を利用した断熱構造を作ることができる、３）また、金属繊維を利用することで、多孔質体でありながら冷却機能を維持することが可能である、等の特徴を有するものである。 The present invention relates to a heat sink for controlling heat flow, and more particularly, in a heat sink composed of fibers and pipes, heat insulation of a porous body made of fibers and heat conduction of fluid flowing in the pipes. It relates to a heat sink that makes it possible to control the heat flux by controlling the properties. The heat sink for controlling the heat flux of the present invention has 1) a function of cooling a high-temperature heat source and a function of maintaining a constant temperature, and waste heat can be reused as a stable heat source. 2) By cooling the porous body with a pipe in which a cooling medium is passed, a heat insulating structure using the voids of the porous body can be created. 3) Also, by using metal fibers, the porous body is a porous body. However, the cooling function can be maintained.
ヒートシンクは、例えば、高速演算処理や画像処理のための半導体素子から発生する熱で装置が誤動作することを防止するために利用されるものであり、熱を放出する機能を有するものである。材質としては、熱伝導性に優れる材料が利用されており、例えば、アルミニウムや銅などの金属材料が利用されている。ヒートシンクは、表面から効率的に熱を放散する構造であるため、熱流束は一方向になっている。そのため、ヒートシンクから排出される熱の温度は一定ではなく、従来、この熱を再度利用することは困難であった。 The heat sink is used, for example, to prevent the apparatus from malfunctioning due to heat generated from a semiconductor element for high-speed arithmetic processing or image processing, and has a function of releasing heat. As the material, a material having excellent thermal conductivity is used, and for example, a metal material such as aluminum or copper is used. Since the heat sink is a structure that efficiently dissipates heat from the surface, the heat flux is unidirectional. Therefore, the temperature of the heat discharged from the heat sink is not constant, and it has been difficult to reuse this heat conventionally.
一方、工業炉や内燃機関のような高温の熱源では、該熱源から発生する熱量は大きく、ヒートシンクだけでは熱を放散できないため、冷却水が利用されている。しかし、冷却水では、高熱源と水との温度差が大きく、廃熱の温度制御が行えないため、廃熱を再度エネルギー源として利用することが難しい状況になっている。 On the other hand, a high-temperature heat source such as an industrial furnace or an internal combustion engine uses cooling water because the amount of heat generated from the heat source is large and heat cannot be dissipated only by a heat sink. However, the cooling water has a large temperature difference between the high heat source and the water, and the temperature control of the waste heat cannot be performed, so that it is difficult to use the waste heat as an energy source again.
従来、先行文献において、半導体素子の発熱の放熱を効果的に行うことができる電子機器のヒートシンクが提案されている（特許文献１）。また、アルミニウムや銅製のヒートシンクとして、例えば、銅製又はアルミニウム製のベースにアルミニウム製又は銅製のフィンを付けたヒートシンク（例えば、特許文献２，３、及び４）、また、バルク状の銅上に金属線からなる多孔質材料を接合することにより、熱発生源からの熱をよく伝導し、フィン間の輻射伝熱を低減した軽量のヒートシンク（特許文献５）、が提案されている。これらの先行技術では、例えば、軽量で熱放散性に優れるヒートシンク等が提案されているが、従来、ヒートシンクから排出される熱を再利用することを可能とするヒートシンクは報告例がなく、当技術分野においては、例えば、廃熱を再度エネルギー源として利用することができるようなヒートシンクの開発が強く要請されていた。 Conventionally, in a prior art document, a heat sink of an electronic device that can effectively dissipate heat generated by a semiconductor element has been proposed (Patent Document 1). In addition, as a heat sink made of aluminum or copper, for example, a heat sink (for example, Patent Documents 2, 3, and 4) in which an aluminum or copper fin is attached to a copper or aluminum base, or metal on a bulk copper. A lightweight heat sink (Patent Document 5) in which heat from a heat generation source is conducted well and radiation heat transfer between fins is reduced by joining a porous material made of wire has been proposed. In these prior arts, for example, a heat sink that is lightweight and excellent in heat dissipation has been proposed. However, there has been no report on a heat sink that can reuse the heat discharged from the heat sink. In the field, for example, development of a heat sink that can reuse waste heat as an energy source has been strongly demanded.
このような状況の中で、本発明者らは、上記従来技術に鑑みて、熱源から発生する熱を冷却するとともに、廃熱を一定温度の熱源として再利用することを可能とするヒートシンクを開発することを目標として鋭意研究した結果、冷却水を流すパイプを繊維から作製した多孔質体の中に埋め込み、両者を高い密着性で接合することで、多孔質体の断熱性及び冷却水による冷却効果により、排出される熱の温度を制御できることを見出し、本発明を完成した。すなわち、本発明は、多孔質体の中に冷却水を流すことで熱流束を制御することにより、蓄熱効果のあるヒートシンクを提供することを目的とするものである。 Under such circumstances, the present inventors have developed a heat sink capable of cooling the heat generated from the heat source and reusing the waste heat as a constant temperature heat source in view of the above-described conventional technology. As a result of diligent research aiming to do so, pipes that flow cooling water are embedded in a porous body made of fibers, and both are bonded with high adhesion, thereby insulating the porous body and cooling with cooling water The present inventors have found that the temperature of the exhausted heat can be controlled by the effect and completed the present invention. That is, an object of the present invention is to provide a heat sink having a heat storage effect by controlling the heat flux by flowing cooling water through a porous body.
上記課題を解決するための本発明は、以下の技術的手段から構成される。
（１）繊維の成形体から成る多孔質体と該多孔質体と接合したパイプで構成されるヒートシンクであって、
上記繊維の成形体から成る多孔質体が、導電性の繊維材料から成る多孔質成形体であり、上記パイプは、熱伝導性材料で構成され、繊維の成形体から成る多孔質体とパイプが通電により一体的に接合されている構造を有し、空隙率が２０％から８０％であることを特徴とするヒートシンク。
（２）パイプ内を流れる流体の流量で熱流束を制御する前記（１）に記載のヒートシンク。
（３）繊維の空隙率及び／又はパイプを循環する流体の流量で熱流束を制御する前記（１）に記載のヒートシンク。
（４）高温側あるいは低温側の少なくとも一方に金属板をつけて熱流束を制御する前記（１）に記載のヒートシンク。
（５）繊維及び／又はパイプを銅あるいは銅合金で構成して熱流束を制御する前記（１）に記載のヒートシンク。
（６）繊維とパイプを材質が異なる材料で構成して熱流束を制御する前記（１）に記載のヒートシンク。
（７）板状多孔質体の間にパイプを配置して接合した請求項１に記載のヒートシンク。
（８）導電性の繊維材料の成形体からなる多孔質体の間に、導電性のパイプを挟み、通電によってこれらを一体的に接合することにより繊維の成形体から成る多孔体とパイプが通電により一体的に接合されている構造を有し、空隙率が２０％から８０％であることを特徴とするヒートシンクの製造方法。
（９）多孔質体とパイプの間にパルス電流を通電することにより、これらを溶接する前記（８）に記載のヒートシンクの製造方法。
The present invention for solving the above-described problems comprises the following technical means.
(1) consists of a pipe which is bonded to the porous body and the porous body made of molded article of fibers a Ruhi heatsink,
The porous body made of the fiber shaped body is a porous shaped body made of a conductive fiber material, and the pipe is made of a heat conductive material. A heat sink having a structure of being integrally joined by energization and having a porosity of 20% to 80%.
(2) The heat sink according to (1), wherein the heat flux is controlled by the flow rate of the fluid flowing in the pipe.
(3) The heat sink according to (1) to control the heat flux at a flow rate of the fluid you circulate the porosity and / or pipe of the fibers.
(4) The heat sink according to (1), wherein the heat flux is controlled by attaching a metal plate to at least one of the high temperature side and the low temperature side.
(5) The heat sink according to (1), wherein the heat flux is controlled by configuring the fibers and / or pipes with copper or a copper alloy.
(6) The heat sink according to (1), wherein the heat flux is controlled by configuring the fiber and the pipe with different materials.
( 7 ) The heat sink according to claim 1, wherein a pipe is disposed and joined between the plate-like porous bodies.
( 8 ) A conductive pipe is sandwiched between porous bodies made of a conductive fiber material molded body, and these are integrally joined by energization to energize the porous body made of a fiber molded body and the pipe. A method of manufacturing a heat sink, characterized in that the structure is integrally bonded to each other with a porosity of 20% to 80% .
( 9 ) The method for manufacturing a heat sink according to ( 8 ), wherein a pulse current is applied between the porous body and the pipe to weld them.
次に、本発明について更に詳細に説明する。
本発明のヒートシンクは、ヒートシンクの構造として、繊維の成形体から成る多孔質体と該多孔質体とを接合したパイプで構成されることを特徴とするものであり、好適には、例えば、上記繊維及び／又はパイプを銅あるいは銅合金で構成して、板状の多孔質体の間にパイプを挟み、通電によってこれらを一体的に接合した構造を有することを特徴とするものである。
Next, the present invention will be described in more detail.
The heat sink of the present invention is characterized in that the structure of the heat sink is composed of a porous body made of a fiber molded body and a pipe obtained by joining the porous body. The fiber and / or the pipe is made of copper or a copper alloy, the pipe is sandwiched between plate-like porous bodies, and these are integrally joined by energization.
本発明のヒートシンクは、繊維とパイプを含む構造になっている。パイプは冷却水を流すためのものであり、繊維は熱をヒートシンク内に均一に伝導するとともに、含有される気孔の効果により断熱性を有する。そのため、繊維やパイプには、熱伝導性に優れた材料が好ましく、金属材料は最も適した材料であると考えられる。しかし、使用される温度域によっては、金属材料が酸化しやすくなるため、本発明では、特に、材料は指定せず、使用される温度域や雰囲気に適した材料を適宜選定することが好ましい。 The heat sink of the present invention has a structure including fibers and pipes. The pipe is for flowing cooling water, and the fiber conducts heat uniformly in the heat sink and has heat insulation properties due to the effect of the contained pores. Therefore, a material excellent in thermal conductivity is preferable for fibers and pipes, and a metal material is considered to be the most suitable material. However, since the metal material is likely to be oxidized depending on the temperature range to be used, in the present invention, the material is not particularly specified, and it is preferable to appropriately select a material suitable for the temperature range and atmosphere to be used.
熱源から排出される熱は、繊維から作製された多孔質成形体に伝わる。多孔質成形体の中にはパイプが配置されており、該パイプの中には流体が循環する。この循環する流体の速度を制御することにより、多孔質体の温度が制御できる。流体の種類も使用温度域を考慮して選定する必要があるが、一般的には、水が好適に利用できる。また、パイプの材質は特に指定しないが、流体による冷却効果をあげるためには、熱伝導性に優れた材料を選定することが好ましく、金属材料などが好適に利用できる。しかし、これらに制限されるものではない。 The heat discharged from the heat source is transferred to the porous molded body made from the fibers. A pipe is disposed in the porous molded body, and a fluid circulates in the pipe. By controlling the speed of the circulating fluid, the temperature of the porous body can be controlled. Although it is necessary to select the kind of fluid in consideration of the operating temperature range, in general, water can be suitably used. The material of the pipe is not particularly specified, but in order to increase the cooling effect by the fluid, it is preferable to select a material having excellent thermal conductivity, and a metal material or the like can be suitably used. However, it is not limited to these.
多孔質体の構造については、多孔質体の空隙率は特に指定しないが、熱を伝導するとともに断熱性も要求されるため、空隙率が２０％から８０％が好ましい。空隙率の多い多孔質体を用いると断熱性が良くなるため、ヒートシンク内の温度が比較的均一になりやすい。また、空隙率の小さな多孔質体を用いると熱伝導性が良くなり、パイプを流れる冷却水による温度低下を反映しやすいヒートシンクにすることができる。どちらのヒートシンクも、熱流束による温度制御が可能であり、前者では、熱源の温度変動の影響を受けにくい温度供給が可能となり、後者では、冷却水によって供給する温度を微妙に変化させることができるものとなる。 As for the structure of the porous body, the porosity of the porous body is not particularly specified, but it is preferable that the porosity is 20% to 80% because heat conduction and heat insulation are required. When a porous body having a high porosity is used, the heat insulation is improved, so that the temperature in the heat sink tends to be relatively uniform. Further, when a porous body having a small porosity is used, the thermal conductivity is improved, and a heat sink that easily reflects a temperature drop due to cooling water flowing through the pipe can be obtained. Both heatsinks can be controlled by heat flux, and the former allows temperature supply that is less susceptible to temperature fluctuations of the heat source, while the latter allows subtle changes in the temperature supplied by cooling water. It will be a thing.
本発明において、流体の流量の調整は、パイプの太さやポンプの吐出量などによって任意に制御することができる。また、流路の中に抵抗をつけることや、バルブで絞ることによって、流量を制御することができる。なお、流体の温度を変えて冷却能力を変化させることも可能である。 In the present invention, the adjustment of the flow rate of the fluid can be arbitrarily controlled by the thickness of the pipe or the discharge amount of the pump. Further, the flow rate can be controlled by adding resistance in the flow path or by restricting with a valve. It is also possible to change the cooling capacity by changing the temperature of the fluid.
高熱源と接触する部分には、熱の伝導性を改善するため、金属板などを取りつけることが可能である。また、低温側で熱を利用するために、金属板をつけて、熱の伝導性を改善することも可能である。これは、多孔質成形体を直接熱源に接触させても気孔が熱伝達を阻害するため、これを改善するためにとられる措置である。 In order to improve heat conductivity, a metal plate or the like can be attached to the portion that comes into contact with the high heat source. Further, in order to use heat on the low temperature side, it is possible to attach a metal plate to improve heat conductivity. This is a measure taken to improve the pores because they inhibit heat transfer even when the porous molded body is brought into direct contact with the heat source.
繊維から多孔質体を作製する技術やパイプを接合する技術は特に指定しないが、例えば、文献（特開２００４−３１１７１１号公報）に記載の技術を利用することができる。また、繊維やパイプに導電性の材料を用いた場合、通電による成形が最も効率的である。従来の技術では、多孔質体とパイプの間に空隙が残存するため、冷却媒を流したパイプによる冷却効果が小さくなったり、多孔質体の熱容量が小さく、効率的な冷却ができなかったが、パイプと多孔質体の密着性及び多孔質成形体の接合強度を改善することによって、目的の冷却能力と蓄熱性能を同時に発現することができる。 A technique for producing a porous body from fibers and a technique for joining pipes are not particularly specified. For example, a technique described in a document (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-311711) can be used. In addition, when a conductive material is used for the fiber and the pipe, molding by energization is the most efficient. In the conventional technology, since a void remains between the porous body and the pipe, the cooling effect by the pipe through which the cooling medium has flowed is reduced, or the heat capacity of the porous body is small, and efficient cooling cannot be performed. By improving the adhesion between the pipe and the porous body and the bonding strength of the porous molded body, the desired cooling capacity and heat storage performance can be exhibited at the same time.
本発明では、上記多孔質体としては、例えば、バルク状の銅の上にコイル状の金属線を載置し、該コイル状の金属線の中心軸に押え棒を挿入し、該押え棒を介して上記コイル状の金属線を上記バルク状の銅に押圧しながら、上記コイル状の金属線と上記バルク状の銅との間にパルス電流を通電することにより、上記コイル状の金属線と上記バルク状の銅とを接合することで作製した多孔質体成形体が使用されるが、これに制限されるものではなく、これと同効の多孔質体の成形体であれば同様に使用することができる。また、本発明では、上記多孔質体の成形体を多層に積層して使用することができ、それにより、多孔質体とパイプで構成されるヒートシンク間の接触抵抗の低減化と、ヒートシンクの大型化を実現することが可能となる。 In the present invention, as the porous body, for example, a coiled metal wire is placed on bulk copper, a presser bar is inserted into the central axis of the coiled metal wire, and the presser bar is The coiled metal wire is pressed against the bulk copper while passing a pulse current between the coiled metal wire and the bulk copper, and the coiled metal wire A porous molded body produced by joining the above bulk copper is used, but is not limited to this, and any porous molded body having the same effect can be used as well. can do. Further, in the present invention, the molded body of the porous body can be used by being laminated in multiple layers, thereby reducing the contact resistance between the heat sink composed of the porous body and the pipe and increasing the size of the heat sink. Can be realized.
本発明では、上記多孔質体の成形体の作製工程、及び繊維とパイプの接合工程で通電による接合を行うことが可能であるが、この通電方法としては、例えば、通常の溶接などで利用されている直流のパルス電流による通電が好ましい。このパルス電流による通電を利用することにより、電気抵抗の高い部位での過剰な発熱を防止しながら接合を行うことが可能となる。また、本発明では、ヒートシンクを作製する際に、任意の型を使用することができる。型の材料としては、非導電性の材料が好適に使用される。また、通電時の雰囲気は、真空又は不活性ガス雰囲気が好ましい。 In the present invention, it is possible to perform joining by energization in the process of producing the molded body of the porous body and the process of joining the fiber and the pipe. As this energization method, for example, it is used in normal welding or the like. It is preferable to energize with a direct current pulse current. By using energization by this pulse current, it becomes possible to perform bonding while preventing excessive heat generation at a portion having high electrical resistance. Moreover, in this invention, when producing a heat sink, arbitrary mold | types can be used. A non-conductive material is preferably used as the mold material. The atmosphere during energization is preferably a vacuum or an inert gas atmosphere.
従来材として、例えば、軽量化された多孔質体から成るヒートシンクで高い冷却効率を有する冷却機能を有するものは知られていたが、ヒートシンクから排出される熱を再利用できる製品は提案されていないのが実情であった。これに対して、本発明では、ヒートシンクを繊維の成形体から成る多孔質体と該多孔質体と接合したパイプで構成したので、例えば、熱源から排出される熱をヒートシンクで制御しながら冷却することにより、パイプ内を流れる流体を介して熱流束を制御するとともに、ヒートシンクの廃熱を再利用することが可能となる。本発明では、繊維とパイプの材質、パイプの配置形態、パイプ内を流れる流体の流量及び流速を制御することにより、ヒートシンクから排出される熱を任意の温度に調節して再利用することができる。 As a conventional material, for example, a heat sink made of a lightweight porous body with a cooling function having high cooling efficiency has been known, but a product that can reuse heat discharged from the heat sink has not been proposed. It was the actual situation. On the other hand, in the present invention, since the heat sink is composed of a porous body made of a fiber molded body and a pipe joined to the porous body, for example, the heat discharged from the heat source is cooled while being controlled by the heat sink. As a result, the heat flux can be controlled via the fluid flowing in the pipe, and the waste heat of the heat sink can be reused. In the present invention, the heat discharged from the heat sink can be adjusted to an arbitrary temperature and reused by controlling the material of the fiber and the pipe, the arrangement of the pipe, the flow rate and the flow velocity of the fluid flowing in the pipe. .
本発明のヒートシンクは、特に、高熱源から排出される熱に対して多段にエネルギーを抽出するシステムとして有用であり、例えば、本発明のヒートシンクを利用することにより、高温用熱電変換モジュールから排出される熱を中温用あるいは低温用変換モジュールに利用できる温度域にまで下げ、高効率な熱電変換システムを構築することが可能である。 The heat sink of the present invention is particularly useful as a system for extracting energy in multiple stages with respect to heat discharged from a high heat source. For example, by using the heat sink of the present invention, the heat sink is discharged from a high-temperature thermoelectric conversion module. It is possible to construct a highly efficient thermoelectric conversion system by reducing the heat to a temperature range that can be used for a conversion module for medium temperature or low temperature.
本発明により、（１）これまで冷却の効果しかなかったヒートシンクに対して、一定の温度を保持する機能を付与した蓄熱性ヒートシンクを提供することができる、（２）このヒートシンクは、高温熱源から排出される熱に対して多段にエネルギーを抽出するシステムに応用することができる、（３）具体的には、高温用熱電変換モジュールから排出される熱を中温用あるいは低温用熱電変換モジュールに利用できる温度域にまで下げ、高効率な熱電変換システムを提供することが可能となる、（４）その結果、同じ熱源から得られる総電力量を大きくすることができる、という効果が奏される。 According to the present invention, (1) it is possible to provide a heat storage heat sink having a function of maintaining a constant temperature with respect to a heat sink that has only had a cooling effect so far. It can be applied to a system that extracts energy in multiple stages with respect to the discharged heat. (3) Specifically, the heat discharged from the high-temperature thermoelectric conversion module is used for the medium-temperature or low-temperature thermoelectric conversion module. It is possible to provide a highly efficient thermoelectric conversion system by reducing the temperature to a temperature range that can be achieved. (4) As a result, the total amount of electric power obtained from the same heat source can be increased.
次に、実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。 EXAMPLES Next, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, this invention is not limited at all by the following Examples.
繊維径１００ミクロンの銅繊維から予備成形して作製した２５ｍｍ×２５ｍｍ×５ｍｍで成形体密度が３ｇ／ｃｍ３の多孔質体２個の間に、５ｍｍ径の銅パイプ２本を挟み、通電によってパイプと多孔質体を接合した。予備成形した多孔質体は、パイプを挟んで加圧することにより、多孔質体内の空隙が均等につぶれるため、予備成形体の形状を維持した状態でパイプと多孔質体の密着性を向上することができた。 Two copper pipes with a diameter of 5 mm are sandwiched between two porous bodies of 25 mm × 25 mm × 5 mm and the density of the molded body is 3 g / cm 3 prepared by pre-molding from a copper fiber having a fiber diameter of 100 microns. The pipe and the porous body were joined. The preformed porous body is pressurized with the pipe in between, so that the voids in the porous body are uniformly crushed, so that the adhesion between the pipe and the porous body is improved while maintaining the shape of the preform. I was able to.
加熱したホットプレートの上に本ヒートシンクを設置し、銅パイプ内に３ｌ／分で水を流した。室温が２５℃において、ホットプレートの表面温度を２５０℃にした場合、ヒートシンクの表面温度は３５℃で一定となった。 The heat sink was installed on a heated hot plate, and water was allowed to flow at a rate of 3 l / min into the copper pipe. When the surface temperature of the hot plate was 250 ° C. at a room temperature of 25 ° C., the surface temperature of the heat sink was constant at 35 ° C.
上記ヒートシンクをホットプレートの上に設置することにより、ヒートシンクの銅繊維は加熱により表面がやや黒色になったが、繊維とパイプとの剥離も発生せず、安定した冷却が実現できた。 By installing the heat sink on the hot plate, the copper fiber of the heat sink became slightly black on the surface by heating, but separation of the fiber and the pipe did not occur, and stable cooling could be realized.
繊維径１００ミクロンの銅繊維から作製した２５ｍｍ×２５ｍｍ×５ｍｍで成形体密度が３ｇ／ｃｍ３の多孔質体２個の間に、３ｍｍ径の銅パイプ２本を挟み、通電によって実施例１と同様に銅パイプと多孔質体の接合を行った。 Two copper pipes with a diameter of 3 mm are sandwiched between two porous bodies made of copper fibers having a fiber diameter of 100 microns and having a molded body density of 3 g / cm 3 and 25 mm × 25 mm × 5 mm. Similarly, the copper pipe and the porous body were joined.
加熱したホットプレートに上に本ヒートシンクを設置し、銅パイプ内に３ｌ／分で水を流した。室温が２５℃の環境において、ホットプレート表面温度を２５０℃にした場合、ヒートシンク表面温度は５０℃で一定となった。 The heat sink was placed on a heated hot plate, and water was allowed to flow at a rate of 3 l / min into the copper pipe. When the hot plate surface temperature was 250 ° C. in an environment where the room temperature was 25 ° C., the heat sink surface temperature was constant at 50 ° C.
ヒートシンクをホットプレートの上に設置することにより、ヒートシンクの銅繊維は加熱により表面がやや黒色になったが、繊維とパイプの剥離、水のもれなども観察されず、安定した冷却が実現できた。 By installing the heat sink on the hot plate, the copper fiber of the heat sink became slightly black due to heating, but there was no detachment of fibers and pipes, water leakage, etc., and stable cooling could be realized. It was.
繊維径１００ミクロンの銅繊維から作製した２５ｍｍ×２５ｍｍ×２ｍｍで成形体密度が３ｇ／ｃｍ３の多孔質体２個の間に、３ｍｍ径の銅パイプ２本を挟み、パルス状の電流を印加することによって実施例１と同様に接合を行った。 Two copper pipes with a diameter of 3 mm are sandwiched between two porous bodies made of copper fibers with a fiber diameter of 100 μm and a molded body density of 3 g / cm 3 with 25 mm × 25 mm × 2 mm, and a pulsed current is applied. Thus, bonding was performed in the same manner as in Example 1.
加熱したホットプレートの上に本ヒートシンクを設置し、銅パイプ内に３ｌ／分で水を流した。室温が２５℃の環境において、ホットプレート表面温度が２５０℃にした場合、ヒートシンク表面温度は３８℃で一定となった。 The heat sink was installed on a heated hot plate, and water was allowed to flow at a rate of 3 l / min into the copper pipe. When the hot plate surface temperature was 250 ° C. in an environment where the room temperature was 25 ° C., the heat sink surface temperature was constant at 38 ° C.
繊維径１００ミクロンの銅繊維から作製した２５ｍｍ×２５ｍｍ×５ｍｍで成形体密度が３ｇ／ｃｍ３の多孔質体２個の間に３ｍｍ径の銅パイプ２本を挟み、通電によって実施例１と同様に銅パイプと多孔質体の接合を行った。 Two copper pipes with a diameter of 3 mm are sandwiched between two porous bodies made of copper fibers with a fiber diameter of 100 microns and a molded body density of 3 g / cm 3 of 25 mm × 25 mm × 5 mm. A copper pipe and a porous body were joined to each other.
加熱したホットプレートに上に本ヒートシンクを設置し、銅パイプ内に０．９ｌ／分で水を流した。室温が２５℃の環境において、ホットプレート表面温度を２５０℃にした場合、ヒートシンク表面温度は５６℃で一定となった。 The heat sink was installed on a heated hot plate, and water was allowed to flow through the copper pipe at a rate of 0.9 l / min. When the hot plate surface temperature was 250 ° C. in an environment where the room temperature was 25 ° C., the heat sink surface temperature was constant at 56 ° C.
上記ヒートシンクをホットプレートの上に設置することにより、ヒートシンクの銅繊維は加熱により表面がやや黒色になったが、繊維とパイプの剥離、水のもれなども観察されず、安定した冷却が実現できた。 By installing the above heat sink on the hot plate, the copper fiber of the heat sink became slightly black due to heating, but no peeling of fiber and pipe, no leakage of water, etc. were observed, realizing stable cooling did it.
繊維径３５ミクロンのステンレス繊維から作製した２５ｍｍ×２５ｍｍ×２．５ｍｍで成形体密度が２．５ｇ／ｃｍ３の多孔質体２個の間に、３ｍｍ径のステンレス製パイプ１本を挟み、パルス状の電流を印加することによってパイプと多孔体の接合を行った。 A stainless steel pipe with a diameter of 3 mm is sandwiched between two porous bodies having a diameter of 2.5 g / cm 3 and a size of 2.5 mm / 25 mm × 2.5 mm made from stainless steel fibers having a diameter of 35 microns. The pipe and the porous body were joined by applying a current of a shape.
加熱したホットプレートの上に本ヒートシンクを設置し、ステンレス製パイプ内に０．９ｌ／粉で水を流した。室温が２５℃の環境において、ホットプレート表面温度を２５０℃にした場合、ヒートシンク表面温度は８１℃で一定となった。 This heat sink was installed on the heated hot plate, and water was poured into the stainless steel pipe at 0.9 l / powder. When the hot plate surface temperature was 250 ° C. in an environment where the room temperature was 25 ° C., the heat sink surface temperature was constant at 81 ° C.
上記ヒートシンクをホットプレートの上に設置したが、ヒートシンクのステンレス繊維は加熱による色の変化もなく、繊維とパイプの剥離、水のもれなども観察されず、安定した冷却が実現できた。 The heat sink was installed on a hot plate, but the stainless steel fiber of the heat sink did not change in color due to heating, and the fiber and pipe were not peeled off or water leaked, and stable cooling could be realized.
繊維径３５ミクロンのステンレス繊維から作製した２５ｍｍ×２５ｍｍ×２．５ｍｍで成形体密度が２．５ｇ／ｃｍ３の多孔質体２個の間に、３ｍｍ径の銅パイプ２本を挟み、パルス状の電流を印加することによって実施例１と同様に接合を行った。 Two copper pipes with a diameter of 3 mm are sandwiched between two porous bodies with a diameter of 2.5 g / cm 3 and made of stainless steel fibers having a fiber diameter of 35 microns and having a molded body density of 2.5 g / cm 3. Was applied in the same manner as in Example 1.
加熱したホットプレートの上に本ヒートシンクを設置し、ステンレス製パイプ内に０．９ｌ／粉で水を流した。室温が２５℃の環境において、ホットプレート表面温度を２５０℃にした場合、ヒートシンク表面温度は７０℃で一定となった。 This heat sink was installed on the heated hot plate, and water was poured into the stainless steel pipe at 0.9 l / powder. When the hot plate surface temperature was 250 ° C. in an environment where the room temperature was 25 ° C., the heat sink surface temperature was constant at 70 ° C.
上記ヒートシンクをホットプレートの上に設置したが、ヒートシンクのステンレス繊維は加熱による色の変化もなく、繊維とパイプの剥離、水のもれなども観察されず、安定した冷却が実現できた。 The heat sink was installed on a hot plate, but the stainless steel fiber of the heat sink did not change in color due to heating, and the fiber and pipe were not peeled off or water leaked, and stable cooling could be realized.
以上詳述したように、本発明は、熱流束を制御するヒートシンク及びその作製方法に係るものであり、本発明により、蓄熱性を有するヒートシンクを提供することができ、該ヒートシンクを利用することにより、高温の熱源から発生する熱を多段の熱電変換システムにより効率的にエネルギー変換できる。例えば、内燃機関や工業炉で発生する熱を高温用の熱電変換モジュールで変換したのち、本発明のヒートシンクで中温用あるいは低温用熱電変換モジュールに適した温度にして再利用することができる。これにより、熱電変換システムとしての効率を高めることが可能となり、実用に適した熱電変換システムを提供することが可能となる。 As described above in detail, the present invention relates to a heat sink that controls heat flux and a method for manufacturing the heat sink, and according to the present invention, a heat sink having heat storage properties can be provided. The heat generated from a high-temperature heat source can be efficiently converted by a multi-stage thermoelectric conversion system. For example, after heat generated in an internal combustion engine or industrial furnace is converted by a high-temperature thermoelectric conversion module, the heat sink of the present invention can be reused at a temperature suitable for a medium-temperature or low-temperature thermoelectric conversion module. Thereby, it becomes possible to raise the efficiency as a thermoelectric conversion system, and it becomes possible to provide the thermoelectric conversion system suitable for practical use.
Claims (9)
上記繊維の成形体から成る多孔質体が、導電性の繊維材料から成る多孔質成形体であり、上記パイプは、熱伝導性材料で構成され、繊維の成形体から成る多孔質体とパイプが通電により一体的に接合されている構造を有し、空隙率が２０％から８０％であることを特徴とするヒートシンク。 A Ruhi sink consists of a pipe which is bonded to the porous body and the porous body made of molded bodies of fibers,
The porous body made of the fiber shaped body is a porous shaped body made of a conductive fiber material, and the pipe is made of a heat conductive material. A heat sink having a structure of being integrally joined by energization and having a porosity of 20% to 80%.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005066601A JP4595085B2 (en) | 2005-03-10 | 2005-03-10 | Heat sink for controlling heat flux and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005066601A JP4595085B2 (en) | 2005-03-10 | 2005-03-10 | Heat sink for controlling heat flux and manufacturing method thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2006253346A JP2006253346A (en) | 2006-09-21 |
| JP4595085B2 true JP4595085B2 (en) | 2010-12-08 |
Family
ID=37093516
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005066601A Expired - Fee Related JP4595085B2 (en) | 2005-03-10 | 2005-03-10 | Heat sink for controlling heat flux and manufacturing method thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4595085B2 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0688632A (en) * | 1990-12-14 | 1994-03-29 | Daiken Trade & Ind Co Ltd | Panel for radiation cooling and radiation coloing structure |
| JP2004238646A (en) * | 2003-02-04 | 2004-08-26 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Good thermal conductor having controlled heat flow rate and its production method |
| JP2004311711A (en) * | 2003-04-07 | 2004-11-04 | Kitagawa Ind Co Ltd | Heat sink and its manufacturing method |
-
2005
- 2005-03-10 JP JP2005066601A patent/JP4595085B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0688632A (en) * | 1990-12-14 | 1994-03-29 | Daiken Trade & Ind Co Ltd | Panel for radiation cooling and radiation coloing structure |
| JP2004238646A (en) * | 2003-02-04 | 2004-08-26 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Good thermal conductor having controlled heat flow rate and its production method |
| JP2004311711A (en) * | 2003-04-07 | 2004-11-04 | Kitagawa Ind Co Ltd | Heat sink and its manufacturing method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2006253346A (en) | 2006-09-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103999214B (en) | Electronic device with cooling by a liquid metal spreader | |
| JP2006145200A (en) | Heat storage unit, and method of using heat storage unit to heat fluid | |
| JP2006234362A (en) | Heat exchanger and method of manufacturing the same | |
| US10443499B2 (en) | Enhanced heat sink availability on gas turbine engines through the use of coolers | |
| CN106929733B (en) | A kind of compound liquid metal thermal interface material of foamed aluminium | |
| CN101958506B (en) | Method for modularizing crystal and heat sink in laser diode pumped solid laser | |
| TW201041194A (en) | Thermo-electric structures for cooling, heating, and electric current generation | |
| JP2010192708A (en) | Semiconductor power module, power converter, and method of manufacturing power module | |
| JP6447275B2 (en) | Radiation fins and heat sinks and modules equipped with them | |
| JP4524382B2 (en) | Thermoelectric power generation elements that are subject to temperature differences | |
| CN103348466A (en) | Cooling device and power conversion device | |
| CN100446228C (en) | Liquid-cooled radiating system | |
| CN108631024A (en) | A kind of heat management battery system, thermal management algorithm and the battery control device of automobile | |
| JP5444787B2 (en) | Thermoelectric generator | |
| JP5970222B2 (en) | Thermoelectric generator | |
| JP2009194019A (en) | Heat dissipating method, heat dissipating apparatus, semiconductor chip, and electronic equipment | |
| JP4595085B2 (en) | Heat sink for controlling heat flux and manufacturing method thereof | |
| CN111283190B (en) | Apparatus and method for additive manufacturing | |
| CN107470117A (en) | A kind of ultra-magnetic telescopic ultrasonic driver with heat-pipe radiator | |
| CN110970376A (en) | High-performance chip heat dissipation device | |
| CN105810805A (en) | Liquid cooling heat sink | |
| JP2010192717A (en) | Cooling structure | |
| JP2013143792A (en) | Electric power generation system | |
| WO2017121823A1 (en) | Joining tool with inductive heating device and method for inductively heating a joining member | |
| JP2009231672A (en) | Power semiconductor apparatus |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070213 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090601 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090609 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090810 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20090810 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100817 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100827 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131001 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131001 Year of fee payment: 3 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |