JPH03122234A - 熱伝導体 - Google Patents
熱伝導体Info
- Publication number
- JPH03122234A JPH03122234A JP1260113A JP26011389A JPH03122234A JP H03122234 A JPH03122234 A JP H03122234A JP 1260113 A JP1260113 A JP 1260113A JP 26011389 A JP26011389 A JP 26011389A JP H03122234 A JPH03122234 A JP H03122234A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- copper
- lead
- thermal
- specific heat
- 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.)
- Granted
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
Landscapes
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は、熱機器に使用される熱伝導体に関する。
（従来の技術）
従来、熱機器の熱伝導体としては熱伝導率が数Ｗ／ｃＩ
Ｉ−に程度と大きい銅やアルミニウムを伝熱量に見合っ
た断面形状に加工したものが使用されている。
Ｉ−に程度と大きい銅やアルミニウムを伝熱量に見合っ
た断面形状に加工したものが使用されている。
しかしながら、上記従来構造の熱伝導体では伝導すべき
伝熱量が大きく変動する場合には最大の伝熱量に合せて
断面積を大きくする必要があるため、この熱伝導体を組
込んだ熱機器が大形化する問題があった。また、通常の
熱伝導率が大きい材料は電気伝導性が高いため、かかる
材料からなる熱伝導体を変動する磁場中で使用すると、
大きなジュール発熱を伴うため、余分な熱を排出しなけ
ればならない問題があった。
伝熱量が大きく変動する場合には最大の伝熱量に合せて
断面積を大きくする必要があるため、この熱伝導体を組
込んだ熱機器が大形化する問題があった。また、通常の
熱伝導率が大きい材料は電気伝導性が高いため、かかる
材料からなる熱伝導体を変動する磁場中で使用すると、
大きなジュール発熱を伴うため、余分な熱を排出しなけ
ればならない問題があった。
（発明が解決しようとする課題）
本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたも
ので、伝熱量を平均化し、効率的に熱を伝達し、しかも
ジュール損失の小さい熱伝導体を提供しようとするもの
である。
ので、伝熱量を平均化し、効率的に熱を伝達し、しかも
ジュール損失の小さい熱伝導体を提供しようとするもの
である。
［発明の構成］
（課題を解決するための手段）
本発明は、伝熱量が変動する熱伝導部に使用される熱伝
導体において、全体又は一部は熱伝導率が１０Ｗ／ｃＩ
ｎ−に以上の高熱伝導材料と比熱が１００ｍＪ／ｃｍ３
・Ｋ以上の高比熱材料からなり、かつ全ての断面での
面積比率を前記高熱伝導材料２０〜８０％及び前記高比
熱材料８０〜２０％としたことを特徴とする熱伝導体で
ある。
導体において、全体又は一部は熱伝導率が１０Ｗ／ｃＩ
ｎ−に以上の高熱伝導材料と比熱が１００ｍＪ／ｃｍ３
・Ｋ以上の高比熱材料からなり、かつ全ての断面での
面積比率を前記高熱伝導材料２０〜８０％及び前記高比
熱材料８０〜２０％としたことを特徴とする熱伝導体で
ある。
上記高熱伝導材料としては、例えば銅、アルミニウム、
銀等を挙げることができ、また上記高比熱材料としては
例えば鉛、又はＥｒ ＮｉＥｒ Ｃｏ 、Ｄｙ Ｎｌ
ｓ Ｄｙ Ｃｏなどの希土類元素と遷移金属の合金等を
挙げることができる。
銀等を挙げることができ、また上記高比熱材料としては
例えば鉛、又はＥｒ ＮｉＥｒ Ｃｏ 、Ｄｙ Ｎｌ
ｓ Ｄｙ Ｃｏなどの希土類元素と遷移金属の合金等を
挙げることができる。
上記断面での面積比率を高熱伝導材料２０〜８０％、高
比熱材料８０〜２０％に限定した理由は、その範囲を逸
脱すると、熱伝達時での端面間における温度差を充分に
小さくできなくなるからである。
比熱材料８０〜２０％に限定した理由は、その範囲を逸
脱すると、熱伝達時での端面間における温度差を充分に
小さくできなくなるからである。
本発明に係わる熱伝導体は、例えば第１図（ａ）、（ｂ
）に示すように複数本のＣｕ等の高熱伝導材料からなる
線材１を格子状に並べ、鉛等の高比熱材料で鋳込んで複
数本の線材１を高比熱材料２に埋込んだ棒状構造、又は
高熱伝導材料と高比熱材料を層状に複数積層した角状構
造のものを挙げることができる。また、前者の構造では
高比熱材料の線材を高熱伝導材料に埋め込んでもよい。
）に示すように複数本のＣｕ等の高熱伝導材料からなる
線材１を格子状に並べ、鉛等の高比熱材料で鋳込んで複
数本の線材１を高比熱材料２に埋込んだ棒状構造、又は
高熱伝導材料と高比熱材料を層状に複数積層した角状構
造のものを挙げることができる。また、前者の構造では
高比熱材料の線材を高熱伝導材料に埋め込んでもよい。
（作用）
本発明の熱伝導体は、熱伝導率が
１０Ｗ／ｃＩＩｌ−に以上の高熱伝導材料と比熱が１０
０ｍＪ／ｃ＋ａ３ ・Ｋ以上の高比熱材料からなり、か
つ全ての断面での面積比率を高熱伝導材料２０〜８０％
、高比熱材料８０〜２０％とすることによって、伝熱量
が大きく変動する場合でも伝熱量を平均化でき、断面を
平均伝熱量に見合った大きさにすることが可能になるた
め、小型化することができる。
０ｍＪ／ｃ＋ａ３ ・Ｋ以上の高比熱材料からなり、か
つ全ての断面での面積比率を高熱伝導材料２０〜８０％
、高比熱材料８０〜２０％とすることによって、伝熱量
が大きく変動する場合でも伝熱量を平均化でき、断面を
平均伝熱量に見合った大きさにすることが可能になるた
め、小型化することができる。
即ち、伝熱量が大きく変動する場合の熱伝導体での熱の
流れを考える。伝熱量が多い時には、熱の一部は前記高
熱伝導体の一方の構成材料である高熱伝導材料で伝えら
れ、残りは他方の構成材料である高比熱材料に一時蓄え
られる。伝熱量が少ない時には、前記高比熱材料で蓄え
られた熱が放出され、高熱伝導材料に伝えられる。従っ
て、既述のように熱伝導体に流れる熱の伝熱量が大きく
変動する場合でも伝熱量を平均化することができる。
流れを考える。伝熱量が多い時には、熱の一部は前記高
熱伝導体の一方の構成材料である高熱伝導材料で伝えら
れ、残りは他方の構成材料である高比熱材料に一時蓄え
られる。伝熱量が少ない時には、前記高比熱材料で蓄え
られた熱が放出され、高熱伝導材料に伝えられる。従っ
て、既述のように熱伝導体に流れる熱の伝熱量が大きく
変動する場合でも伝熱量を平均化することができる。
この場合、高熱伝導材料を複数本の線材で形成し、これ
ら線材に高比熱材料を鋳込んだ構□造にすることによっ
て、両者の界面の熱伝達が良好になり、熱の伝熱量が大
きく変動する場合での伝熱量を一層良好に平均化できる
。
ら線材に高比熱材料を鋳込んだ構□造にすることによっ
て、両者の界面の熱伝達が良好になり、熱の伝熱量が大
きく変動する場合での伝熱量を一層良好に平均化できる
。
また、変動する磁場中での使用を考察すると、通常の高
熱伝導材料である銅、銀などは高電気伝導材料であるた
め、かかる材料のみからなる熱伝導体からは大きなジュ
ール発熱があり、この余分な排熱のために性能が低下す
る。この発熱量は、例えば棒状の熱伝導体では半径の４
乗に比例する。
熱伝導材料である銅、銀などは高電気伝導材料であるた
め、かかる材料のみからなる熱伝導体からは大きなジュ
ール発熱があり、この余分な排熱のために性能が低下す
る。この発熱量は、例えば棒状の熱伝導体では半径の４
乗に比例する。
一方、断面積は半径の２乗に比例するため、断面積が同
じになるように細い棒を束ねた場合にはジュール発熱が
半径の２乗に比例することになる。
じになるように細い棒を束ねた場合にはジュール発熱が
半径の２乗に比例することになる。
従って、本発明のように高熱伝導材料を線材にするこに
よって、その発熱を大幅に減少させることができる。
よって、その発熱を大幅に減少させることができる。
（実施例）
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
熱伝導率４０Ｗ／ａｍ −Ｋ 、比熱２０ｍＪ／ｃｍ３
・Ｋの銅（Ｃｕ ）からなる複数本の線材を並べ、熱伝
導率ＩＷ／ｃｍ−に、比熱４００ｍＪ／ ｃ＋ｎ３・Ｋ
の鉛（Ｐｂ ）で鋳込んで全ての断面でのＰ ｂ ｓ
Ｃｕの面積比率を異ならせた複数の棒状熱伝導体（断面
ａ９．０８ｃ＋ａ２、長さ８２ｒＡｍ）を作製した。
・Ｋの銅（Ｃｕ ）からなる複数本の線材を並べ、熱伝
導率ＩＷ／ｃｍ−に、比熱４００ｍＪ／ ｃ＋ｎ３・Ｋ
の鉛（Ｐｂ ）で鋳込んで全ての断面でのＰ ｂ ｓ
Ｃｕの面積比率を異ならせた複数の棒状熱伝導体（断面
ａ９．０８ｃ＋ａ２、長さ８２ｒＡｍ）を作製した。
しかして、上記各熱伝導体について排熱ｆｆ１４０Ｊ、
排熱時間４ｓｅｃ（熱流束に換算して０．１ Ｗ／ｃｍ
２）の条件で熱伝達を行ない、各熱伝導体端面間での温
度差（ΔＴ）を測定した。その結果を第２図中に特性線
Ａとして示した。
排熱時間４ｓｅｃ（熱流束に換算して０．１ Ｗ／ｃｍ
２）の条件で熱伝達を行ない、各熱伝導体端面間での温
度差（ΔＴ）を測定した。その結果を第２図中に特性線
Ａとして示した。
なお、第２図中には熱伝導率ＬＯＷ ／ ｃｌ −Ｋ
、比熱２０ｍＪ／ｃｍ’ ・Ｋの銅（Ｃｕ ）からなる
複数本の線材を並べ、熱伝導率 ＩＷ／ｃｍ−に、比熱
４００ＩＩｊ／ｃｆｆ１３・Ｋの鉛（ｐｂ ＞で鋳込ん
で全ての断面でのＣｕ、Ｐｂの面積比率を異ならせた実
施例と同様な形状の熱伝導体（比較例１）について温度
差を測定した結果を特性線Ｂとして示した。
、比熱２０ｍＪ／ｃｍ’ ・Ｋの銅（Ｃｕ ）からなる
複数本の線材を並べ、熱伝導率 ＩＷ／ｃｍ−に、比熱
４００ＩＩｊ／ｃｆｆ１３・Ｋの鉛（ｐｂ ＞で鋳込ん
で全ての断面でのＣｕ、Ｐｂの面積比率を異ならせた実
施例と同様な形状の熱伝導体（比較例１）について温度
差を測定した結果を特性線Ｂとして示した。
また、同第２図中には熱伝導率４０Ｗ／ｃｍ−Ｋ、比熱
２０ｍｊ／ｃＩＩ１３・Ｋの銅（Ｃｕ ）からなる複数
本の線材を並べ、熱伝導率Ｉ Ｗ／ｅｆｆｌ−Ｋ％比比
熱２註０ で全ての断面でのＣｕ，Ｉｎの面積比率を異ならせた実
施例と同様な形状の熱伝導体（比較例２）について温度
差を測定した結果を特性線Ｃとして示した。
２０ｍｊ／ｃＩＩ１３・Ｋの銅（Ｃｕ ）からなる複数
本の線材を並べ、熱伝導率Ｉ Ｗ／ｅｆｆｌ−Ｋ％比比
熱２註０ で全ての断面でのＣｕ，Ｉｎの面積比率を異ならせた実
施例と同様な形状の熱伝導体（比較例２）について温度
差を測定した結果を特性線Ｃとして示した。
第２図から明らかなように、熱伝導率
４０Ｗ／ｃＩＩｌ−にの銅（Ｃｕ ）からなる複数本の
線材を比熱４００ｒａＪ／ｃｆｌ１３・Ｋの鉛（Ｐｂ
）に断面での面積比率がＣｕ２Ｏ〜８０％、Ｐｂ８０〜
２０％の範囲となるように埋め込んだ熱伝導体（特性線
Ａ ； Ｃｕ２Ｏ〜８０％、Ｐｂ８０〜２０％の範囲）
は比較例１、２の熱伝導体に比べて端面間での温度差を
著しく小さくできることがわかる。
線材を比熱４００ｒａＪ／ｃｆｌ１３・Ｋの鉛（Ｐｂ
）に断面での面積比率がＣｕ２Ｏ〜８０％、Ｐｂ８０〜
２０％の範囲となるように埋め込んだ熱伝導体（特性線
Ａ ； Ｃｕ２Ｏ〜８０％、Ｐｂ８０〜２０％の範囲）
は比較例１、２の熱伝導体に比べて端面間での温度差を
著しく小さくできることがわかる。
また、熱伝導率４ＱＷ／ａｍ．◆に，比熱２（ｌａＪ／
ｃｍ’ ＊ Ｋで直径２ＩＩｌｌｌの７８本の銅（Ｃｕ
）線材１を格子状に並べ、これに熱伝導率 ＩＷ／ｃＩＩＩ−に１比熱４００ｍノ／ｃｍ３・Ｋの鉛
（ｐｂ ＞２をＣｕ線材１とＰｂ２の断面での面積比率
を５０％、５０２６となるように鋳込んで前述した第１
図（ａ）、（ｂ）に示す構造を有する直径３４ｍｍ、長
さ８２ｍｍの棒状熱伝導体を作製した。この熱伝導体に
ついて、１０秒間で磁場をＯテスラから５テスラに変動
させる条件下でジュール熱を測定したところ、■．ＩＪ
であった。これに対し、熱伝導率４０Ｗ ／ ｃｍ−Ｋ
ｓ比熱２０Ｉｌｊ／Ｃｌｌ３・ＫのＣｕのみからなる
直径３４ａｖの棒状熱伝導体について同様な条件下でジ
ュール熱を測定したところ、ＯＨ Ｊであった。これら
の結果から、本発明の熱伝導体は変動する磁場中でのジ
ュール損失が小さいことが確認された。
ｃｍ’ ＊ Ｋで直径２ＩＩｌｌｌの７８本の銅（Ｃｕ
）線材１を格子状に並べ、これに熱伝導率 ＩＷ／ｃＩＩＩ−に１比熱４００ｍノ／ｃｍ３・Ｋの鉛
（ｐｂ ＞２をＣｕ線材１とＰｂ２の断面での面積比率
を５０％、５０２６となるように鋳込んで前述した第１
図（ａ）、（ｂ）に示す構造を有する直径３４ｍｍ、長
さ８２ｍｍの棒状熱伝導体を作製した。この熱伝導体に
ついて、１０秒間で磁場をＯテスラから５テスラに変動
させる条件下でジュール熱を測定したところ、■．ＩＪ
であった。これに対し、熱伝導率４０Ｗ ／ ｃｍ−Ｋ
ｓ比熱２０Ｉｌｊ／Ｃｌｌ３・ＫのＣｕのみからなる
直径３４ａｖの棒状熱伝導体について同様な条件下でジ
ュール熱を測定したところ、ＯＨ Ｊであった。これら
の結果から、本発明の熱伝導体は変動する磁場中でのジ
ュール損失が小さいことが確認された。
［発明の効果］
以上詳述した如く、本発明によれば伝熱量を平均化し、
効率的に熱を伝達し、しかもジュール損失が小さく、磁
気冷凍機の熱スィッチやセンサ冷却等に有効に利用し得
る小型の熱伝導体を提供できる。
効率的に熱を伝達し、しかもジュール損失が小さく、磁
気冷凍機の熱スィッチやセンサ冷却等に有効に利用し得
る小型の熱伝導体を提供できる。
第１１ｆｆｌ （ａ）は本発明の熱伝導体の一例を示す
断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）下面図、第２図は本実
施例及び比較例１、２の熱伝導体に熱を伝達した時のそ
れら端面間の温度差を示す特性図である。 １・・・高熱伝導材料（Ｃｕ ）からなる線材、２・・
・高比熱材料（ｐｂ ）−０ （ａ）１
断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）下面図、第２図は本実
施例及び比較例１、２の熱伝導体に熱を伝達した時のそ
れら端面間の温度差を示す特性図である。 １・・・高熱伝導材料（Ｃｕ ）からなる線材、２・・
・高比熱材料（ｐｂ ）−０ （ａ）１
Claims (2)
- （１）伝熱量が変動する熱伝導部に使用される熱伝導体
において、全体又は一部は熱伝導率が １０Ｗ／ｃｍ・Ｋ以上の高熱伝導材料と比熱が１００ｍ
Ｊ／ｃｍ＾３・Ｋ以上の高比熱材料からなり、かつ全て
の断面での面積比率を前記高熱伝導材料２０〜８０％及
び前記高比熱材料８０〜２０％としたことを特徴とする
熱伝導体。 - （２）高熱伝導材料からなる複数本の線材を並べ、これ
に高比熱材料を鋳込んだことを特徴とする請求項１記載
の熱伝導体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1260113A JPH0645835B2 (ja) | 1989-10-06 | 1989-10-06 | 熱伝導体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1260113A JPH0645835B2 (ja) | 1989-10-06 | 1989-10-06 | 熱伝導体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03122234A true JPH03122234A (ja) | 1991-05-24 |
| JPH0645835B2 JPH0645835B2 (ja) | 1994-06-15 |
Family
ID=17343465
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1260113A Expired - Lifetime JPH0645835B2 (ja) | 1989-10-06 | 1989-10-06 | 熱伝導体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0645835B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20180245823A1 (en) * | 2016-03-31 | 2018-08-30 | Fujikura Ltd. | Heat exchanger and magnetic heat pump device |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5143302A (en) * | 1974-10-11 | 1976-04-14 | Hitachi Metals Ltd | Gokinsoseibutsuno seizohoho |
-
1989
- 1989-10-06 JP JP1260113A patent/JPH0645835B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5143302A (en) * | 1974-10-11 | 1976-04-14 | Hitachi Metals Ltd | Gokinsoseibutsuno seizohoho |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0645835B2 (ja) | 1994-06-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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