WO2022202247A1 - 伝熱体 - Google Patents

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WO2022202247A1
WO2022202247A1 PCT/JP2022/009673 JP2022009673W WO2022202247A1 WO 2022202247 A1 WO2022202247 A1 WO 2022202247A1 JP 2022009673 W JP2022009673 W JP 2022009673W WO 2022202247 A1 WO2022202247 A1 WO 2022202247A1
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heat transfer
fiber structure
metal fiber
metal
core material
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PCT/JP2022/009673
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英輝 森内
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株式会社巴川製紙所
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    • H01L23/473—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids by flowing liquids

Definitions

  • the present invention relates to a heat transfer body for radiating heat from a heat-transferred object and applying heat to the heat-transferred object.
  • heat transfer bodies have been used to dissipate heat from objects to be cooled, such as heat-generating electrical and electronic components, and to provide heat to objects to be heated.
  • a heat conductor for example, one having a flat plate-shaped base and a plurality of projections standing from the upper surface of the base and arranged on each intersection of grid lines may be used.
  • a heat transfer body for example, one disclosed in International Patent Application Publication No. WO2017/061307A1 is known.
  • the heat transfer element disclosed in International Patent Application Publication WO2017/061307A1 has a flat plate-like base and a plurality of thin plate-like fins that are erected from the upper surface of the base and are arranged substantially parallel to each other. and the base and the plurality of fins are integrally formed.
  • the fibrous filler is oriented in the planar direction in each of the base and each fin when the base and each fin are viewed from the thickness direction.
  • the conventional heat transfer body described above has a problem that the strength of the fins themselves is small. Further, there is a demand for a heat conductor with improved thermal conductivity.
  • the present invention has been made in consideration of such points, and an object of the present invention is to provide a heat transfer body that can increase the strength of the protruding portion and obtain a sufficient heat transfer effect.
  • the heat transfer body of the present invention is a heat transfer section comprising metal; a projecting portion attached to the surface of the heat transfer portion and extending from the heat transfer portion; with The projecting portion has a core material made of a metal bulk body and a first metal fiber structure fused around the core material.
  • FIG. 1 is a perspective view of a heat transfer body according to an embodiment of the invention
  • FIG. FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing an example of the configuration of a projecting portion and a heat transfer portion of the heat transfer body shown in FIG. 1
  • FIG. 10 is a vertical cross-sectional view showing another example of the configuration of the projecting portion of the heat transfer body and the heat transfer portion
  • FIG. 10 is a vertical cross-sectional view showing still another example of the configuration of the projecting portion of the heat transfer body and the heat transfer portion
  • FIG. 10 is a vertical cross-sectional view showing still another example of the configuration of the projecting portion of the heat transfer body and the heat transfer portion
  • FIG. 10 is a vertical cross-sectional view showing still another example of the configuration of the projecting portion of the heat transfer body and the heat transfer portion
  • FIG. 10 is a vertical cross-sectional view showing still another example of the configuration of the projecting portion of the heat transfer body and the heat transfer portion
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing still another example of the configuration of the projecting portion of the heat transfer body; 2. It is a photograph when cutting the heat conductor shown in FIG. 1 along the longitudinal cross-sectional view shown in FIG. 6 is a photograph of the heat transfer body shown in FIG. 1 cut along the vertical cross-sectional view shown in FIG. 5.
  • FIG. FIG. 4 is a vertical cross-sectional view showing the configuration of a heat exchanger according to an example and modifications;
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the heat exchanger shown in FIG. 9 taken along line AA.
  • FIGS. 1 to 6 are diagrams showing a heat transfer body according to this embodiment.
  • the heat transfer body according to the present embodiment is attached to a heat transfer object such as an electric component or an electronic component that generates heat, thereby radiating heat from the heat transfer object.
  • the heat transfer element according to the present embodiment is attached to the surface of a cooling unit through which a medium such as cooling water or cooling gas passes, thereby forming a heat exchange unit that cools by taking heat from the surrounding environment. You may use it as a part.
  • the heat transfer body 10 of the present embodiment includes a flat plate-shaped heat transfer portion 20 to be attached to a heat transfer target, and a heat transfer portion 20 attached to the surface of the heat transfer portion 20. and a plurality of cylindrical protrusions 30 extending from the heat section 20 .
  • Each protruding portion 30 has a core material 32 made of a metal bulk body and a metal fiber structure 34 (first metal fiber structure) fused around the core material 32 . Metal fiber structure 34 is exposed.
  • each projecting portion 30 is adhered to the heat transfer portion 20 with an adhesive material 36 containing metal paste. Note that each protruding portion 30 may be fused to the heat transfer portion 20 instead of being adhered thereto.
  • FIG. 7 is a photograph of the heat transfer body 10 shown in FIG. 1 cut along the vertical cross-sectional view shown in FIG. This photograph was taken with a scanning electron microscope (SEM) manufactured by Nikon Corporation.
  • SEM scanning electron microscope
  • the heat transfer section 20 is composed of a metal bulk body such as copper or aluminum.
  • a metal fiber sheet may be used.
  • a metal-coated fiber may be used as the metal fiber contained in such a metal fiber sheet.
  • the metal fiber contained in the metal fiber sheet is at least one of wet or dry non-woven fabric, woven fabric, mesh, and the like.
  • a metal fiber non-woven fabric in which metal fibers are bound together is used as the metal fiber sheet.
  • a metal fiber structure 34 is fused around a core material 32 made of a metal bulk body.
  • the core material 32 is composed of a metal bulk body such as copper or aluminum.
  • the metal fiber structure 34 includes a plurality of metal fibers.
  • a metal-coated fiber may be used as the metal fiber contained in the metal fiber structure 34 .
  • the metal fibers contained in the metal fiber structure 34 are at least one of wet or dry non-woven fabric, woven fabric, mesh, and the like.
  • a metal fiber nonwoven fabric in which the metal fibers are bound together is used as the metal fiber structure 34.
  • the metal that constitutes the metal fibers contained in the metal fiber structure 34 are not particularly limited, but are selected from the group consisting of stainless steel, iron, copper, aluminum, bronze, brass, nickel, chromium, etc. Alternatively, it may be a noble metal selected from the group consisting of gold, platinum, silver, palladium, rhodium, iridium, ruthenium, osmium, and the like. Among these, copper fiber and aluminum fiber are preferable because they have excellent thermal conductivity and have an appropriate balance between rigidity and plastic deformability.
  • the ratio of the contact area of the metal fiber structure 34 to the area of the outer peripheral surface of the core material 32 at the joint interface between the core material 32 of the projecting portion 30 and the metal fiber structure 34 is within the range of 20% to 80%. preferably within the range of 30% to 70%, particularly preferably within the range of 40% to 60%.
  • the ratio of the contact area of the metal fiber structure 34 to the area of the outer peripheral surface of the core material 32 is 20% or more, the heat transfer between the core material 32 and the metal fiber structure 34 becomes good.
  • the ratio of the contact area of the metal fiber structure 34 to the area of the outer peripheral surface of the core material 32 is 80% or less, the metal fiber structure 34 is not excessively fused to the outer peripheral surface of the core material 32. can be suppressed.
  • the space factor of the metal fibers in the metal fiber structure 34 is preferably within the range of 30% to 80%, more preferably within the range of 40% to 70%.
  • the space factor of the metal fibers is 30% or more, the amount of the metal fibers is sufficient, and appropriate homogeneity can be obtained.
  • the space factor of the metal fibers is 80% or less, desired flexibility can be obtained in addition to appropriate homogeneity.
  • the “space factor of the metal fibers in the metal fiber structure 34 ” in this specification is the ratio of the portion where the metal fibers are present with respect to the volume of the metal fiber structure 34 .
  • the abundance of metal fibers in a cross section obtained by cutting the metal fiber structure 34 is preferably within the range of 30% to 80%, more preferably within the range of 40% to 70%.
  • the existence ratio of metal fibers in a cross section obtained by cutting the metal fiber structure 34 along a plane perpendicular to the longitudinal direction of the protruding portion 30 (vertical direction in FIG. 2) is within a range of 30% to 80%.
  • the content of the metal fibers is 30% or more, the amount of the metal fibers is sufficient, and appropriate homogeneity can be obtained.
  • the abundance ratio of the metal fibers is 80% or less, desired flexibility can be obtained in addition to appropriate homogeneity.
  • the space factor of the metal fiber structure 34 increases.
  • the space factor of the metal fiber structure 34 at the joint interface between the surface of the heat transfer section 20 and the projecting section 30 is preferably within the range of 40% to 80%.
  • the bulk body forming the core material 32 in the projecting portion 30 and the metal fibers forming the metal fiber structure 34 are made of the same kind of metal. In this case, interfacial corrosion between the core material 32 and the metal fiber structure 34 can be suppressed. That is, when the type of metal forming the metal fibers contained in the metal fiber structure 34 is different from the type of metal forming the bulk body of the core material 32, current flows due to the potential difference between the two metals. This can cause holes to form in the metal. Note that the present embodiment is not limited to such a mode. In another aspect of the present embodiment, the bulk body forming the core material 32 and the metal fiber forming the metal fiber structure 34 in the projecting portion 30 may be made of different kinds of metals.
  • the protruding portion 30 has the core material 32 made of a metal bulk body and the metal fiber structure 34 fused around the core material 32 . Therefore, it is possible to increase the strength of the projecting portion 30 and obtain a sufficient heat transfer effect. More specifically, the strength of the projecting portion 30 can be increased by using the core material 32 made of a metal bulk body. In addition, since the metal fiber structure 34 fused around the core material 32 is exposed, the surface area of the protruding portion 30 can be increased, and the fluid flowing around the protruding portion 30 becomes turbulent. occurs. As a result, the heat transfer property of the projecting portion 30 can be improved, so that the heat transfer body 10 can obtain a sufficient heat transfer effect.
  • each projecting portion 30 since one end of each projecting portion 30 is adhered to the heat transfer portion 20 with the adhesive 36 containing metal paste, the bonding strength between each projecting portion 30 and the heat transfer portion 20 can be increased.
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing another example of the configuration of the projecting portion of the heat transfer body and the heat transfer portion.
  • the same components as those of the heat transfer body 10 shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the heat transfer body 10a shown in FIG. A structure 34 is fused to the heat transfer section 20 . Further, when the metal fiber structure 34 of the projecting portion 30 is fused to the heat transfer portion 20, the metal fiber structure 34 is compressed between the core material 32 and the heat transfer portion 20 at the location indicated by reference numeral 34a. As a result, the space factor of the metal fiber structure 34 increases. In this case, the space factor of the metal fiber structure 34 at the joint interface between the surface of the heat transfer portion 20 and the protruding portion 30 is preferably in the range of 40% to 80%. By setting the space factor of the metal fiber structure 34 to 40% or more, heat transfer between the surface of the heat transfer portion 20 and the projecting portion 30 can be improved. Moreover, since the space factor of the metal fiber structure 34 is 80% or less, it is possible to prevent the metal fiber structure 34 from being excessively compressed.
  • FIG. 4 is a vertical cross-sectional view showing still another example of the configuration of the projecting portion of the heat transfer body and the heat transfer portion.
  • the same components as those of the heat transfer body 10 shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the heat transfer body 10b shown in FIG. The core material 32 is exposed in the vicinity, and the exposed portion of the core material 32 (the portion indicated by reference numeral 32 a in FIG. 4 ) is fused to the heat transfer section 20 . Even with such a heat transfer body 10b, it is possible to increase the strength of the projecting portion 30 and obtain a sufficient heat transfer effect, like the heat transfer body 10 shown in FIGS.
  • FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing still another example of the configuration of the projecting portion of the heat transfer body and the heat transfer portion.
  • the same components as those of the heat transfer body 10 shown in FIGS. 1 and 2 are given the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • 8 is a photograph of the heat transfer body 10c shown in FIG. 1 cut along the vertical cross-sectional view shown in FIG. This photograph was taken with a scanning electron microscope (SEM) manufactured by Nikon Corporation.
  • SEM scanning electron microscope
  • a metal-coated fiber may be used as the metal fiber contained in such a metal fiber sheet.
  • the metal fiber contained in the metal fiber sheet is at least one of wet or dry non-woven fabric, woven fabric, mesh, and the like.
  • a metal fiber non-woven fabric in which metal fibers are bound together is used as the metal fiber sheet.
  • specific examples of metals constituting the metal fibers contained in the metal fiber sheet are not particularly limited, but are selected from the group consisting of stainless steel, iron, copper, aluminum, bronze, brass, nickel, chromium, etc.
  • it may be a noble metal selected from the group consisting of gold, platinum, silver, palladium, rhodium, iridium, ruthenium, osmium, and the like.
  • gold platinum, silver, palladium, rhodium, iridium, ruthenium, osmium, and the like.
  • copper fiber and aluminum fiber are preferable because they have excellent thermal conductivity and have an appropriate balance between rigidity and plastic deformability.
  • such a metal fiber sheet of the first layer 22 constitutes the second metal fiber structure in the claims.
  • the metal fiber structure 34 of the projecting portion 30 is attached to the heat transfer portion 20 by the adhesive 36 permeating the metal fiber sheet of the first layer 22 of the heat transfer portion 20a. It is Further, when attaching the metal fiber structure 34 of the projecting portion 30 to the heat transfer portion 20, the metal fiber structure 34 is compressed between the core material 32 and the heat transfer portion 20 at the location indicated by reference numeral 34a. As a result, the space factor of the metal fiber structure 34 is increased. In this case, the space factor of the metal fiber structure 34 at the joint interface between the surface of the heat transfer portion 20 and the protruding portion 30 is preferably in the range of 40% to 80%.
  • the space factor of the metal fiber structure 34 By setting the space factor of the metal fiber structure 34 to 40% or more, heat transfer between the surface of the heat transfer portion 20 and the projecting portion 30 can be improved. Moreover, since the space factor of the metal fiber structure 34 is 80% or less, it is possible to prevent the metal fiber structure 34 from being excessively compressed.
  • each protruding portion 30 and The bonding strength with the heat transfer section 20a can be increased.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing still another example of the configuration of the cylindrical protrusion of the heat transfer body.
  • the protruding part 40 shown in FIG. 6 is formed by fusion-bonding annular metal fiber structures 44 and 48 and another bulk body 46 made of metal around a core material 42 made of a bulk metal so as to form alternate layers. It is a rod-shaped object. Specifically, a metal fiber structure 44 is fused around the core material 42 , and another bulk body 46 is fused around the metal fiber structure 44 . A metal fiber structure 48 is fused around the other bulk body 46, and the metal fiber structure 48 is exposed.
  • a heat transfer body having such protrusions 40 can also increase the strength of the protrusions 40 and obtain a sufficient heat transfer effect, like the heat transfer body 10 shown in FIGS. 1 and 2 . More specifically, the strength of the projecting portion 40 can be increased by using the core material 42 made of a metal bulk body. Moreover, since the metal fiber structure 48 is exposed, the surface area of the protrusion 30 can be increased, and turbulence is generated in the fluid flowing around the protrusion 40 . As a result, the heat transfer property of the projecting portion 40 can be improved, so that the heat transfer body can obtain a sufficient heat transfer effect.
  • the projecting portion 30 is rod-shaped in the above description, the present embodiment is not limited to such an aspect.
  • the plurality of protrusions attached to the surface of the heat transfer section 20 plate-shaped ones extending parallel to each other may be used.
  • the heat exchangers 100 shown in FIGS. 9 and 10 were produced.
  • water is supplied from the inlet 104 to the area 110 between the pair of plate-like members 102, and the water passes through the area between the pair of plate-like members 102 to the outlet. 106 to the outside.
  • a region 110 formed between the plate members 102 is a rectangular parallelepiped space measuring 10 cm long, 10 cm wide, and 1.5 cm high.
  • 990 cylindrical rod-shaped members 112 having an outer diameter of 2 mm and a height of 15 mm are provided.
  • each rod-shaped member 112 Both ends of each rod-shaped member 112 are attached to each plate-shaped member 120, and each rod-shaped member 112 is arranged on each intersection of grid lines so as to extend in a direction orthogonal to each plate-shaped member 102.
  • FIG. The distance between each rod-shaped member 112 is 3 mm. Water supplied to the region 110 from the inlet 104 passes between the bar members 112 and is discharged from the outlet 106 .
  • a 10 cm square heater 108 was installed on one of the plate members 102 in the heat exchanger 100 .
  • the power density of heater 108 was 3.2 W/cm 2 .
  • water was supplied from the inlet 104 to the region 110 at 0.5 L/min, and after the water in the region 110 was heated by the heater 108 , the water was discharged from the outlet 106 .
  • thermal conductivity was measured for rod-shaped members 112 shown in Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 and 2 below.
  • each rod-shaped member 112 is composed of a cylindrical core material made of a copper bulk body and copper fibers fused around the core material.
  • a metal fiber structure having a core material fused to the plate member 102 was used.
  • the diameter of the core material was 2 mm
  • the thickness of the metal fiber structure fused around the core material was 0.1 mm.
  • the ratio of the contact area of the metal fiber structure to the area of the outer peripheral surface of the core material at the joint interface between the core material and the metal fiber structure was 50%.
  • the space factor of copper fibers in the metal fiber structure was 54%.
  • the existence ratio of the metal fibers in the cross section when the metal fiber structure was cut was 55%.
  • the space factor of the metal fiber structure on the joint surface between the surface of the plate-like member 102 and the bar-like member 112 was 53%.
  • each rod-shaped member 112 is composed of a cylindrical core made of a copper bulk body and copper fibers fused around the core.
  • a metal fiber structure having a core material fused to the plate member 102 was used.
  • the diameter of the core material was 2 mm
  • the thickness of the metal fiber structure fused around the core material was 0.1 mm.
  • the outer peripheral surface of the core material was first coated with nano-silver particles, and then the metal fiber structure was fused.
  • the ratio of the contact area of the metal fiber structure to the area of the outer peripheral surface of the core material at the joint interface between the core material and the metal fiber structure was 77%.
  • the space factor of copper fibers in the metal fiber structure was 56%.
  • the existence ratio of the metal fibers in the cross section when the metal fiber structure was cut was 68%.
  • the space factor of the metal fiber structure on the joint surface between the surface of the plate-like member 102 and the rod-like member 112 was 78%.
  • each rod-shaped member 112 is composed of a cylindrical core made of a copper bulk body and copper fibers fused around the core.
  • a metal fiber structure having a core material fused to the plate member 102 was used.
  • the diameter of the core material was 2 mm
  • the thickness of the metal fiber structure fused around the core material was 0.1 mm.
  • the ratio of the contact area of the metal fiber structure to the area of the outer peripheral surface of the core material at the joint interface between the core material and the metal fiber structure was 72%.
  • the space factor of copper fibers in the metal fiber structure was 79%.
  • the existence ratio of the metal fibers in the cross section when the metal fiber structure was cut was 76%.
  • the space factor of the metal fiber structure on the joint surface between the surface of the plate-like member 102 and the rod-like member 112 was 74%.
  • each rod-shaped member 112 is composed of a cylindrical core material made of a copper bulk body and copper fibers fused around the core material.
  • a metal fiber structure fused to the plate member 102 was used.
  • the diameter of the core material was 2 mm
  • the thickness of the metal fiber structure fused around the core material was 0.1 mm.
  • the ratio of the contact area of the metal fiber structure to the area of the outer peripheral surface of the core material at the joint interface between the core material and the metal fiber structure was 23%.
  • the space factor of copper fibers in the metal fiber structure was 32%.
  • the existence ratio of the metal fibers in the cross section when the metal fiber structure was cut was 34%.
  • the space factor of the metal fiber structure on the joint surface between the surface of the plate-like member 102 and the bar-like member 112 was 41%.
  • each rod-shaped member 112 is composed of a cylindrical core material made of a copper bulk body and copper fibers fused around the core material.
  • the metal fiber structure was fused to the plate-like member 102 with an adhesive containing nano-silver particles.
  • the diameter of the core material was 2 mm
  • the thickness of the metal fiber structure fused around the core material was 0.1 mm.
  • the ratio of the contact area of the metal fiber structure to the area of the outer peripheral surface of the core material at the joint interface between the core material and the metal fiber structure was 40%.
  • the space factor of the copper fibers in the metal fiber structure was 42%.
  • the existence ratio of the metal fibers in the cross section when the metal fiber structure was cut was 42%.
  • the space factor of the metal fiber structure on the joint surface between the surface of the plate-like member 102 and the bar-like member 112 was 41%.
  • each rod-shaped member 112 is composed of a cylindrical core material made of a copper bulk body and copper fibers fused around the core material.
  • a metal fiber structure having a core material fused to the plate member 102 was used.
  • the diameter of the core material was 2 mm
  • the thickness of the metal fiber structure fused around the core material was 0.1 mm.
  • the ratio of the contact area of the metal fiber structure to the area of the outer peripheral surface of the core material at the joint interface between the core material and the metal fiber structure was 61%.
  • the space factor of the copper fibers in the metal fiber structure was 61%.
  • the existence ratio of the metal fibers in the cross section when the metal fiber structure was cut was 63%.
  • the space factor of the metal fiber structure on the joint surface between the surface of the plate-like member 102 and the bar-like member 112 was 62%.
  • each rod-shaped member 112 is composed of a cylindrical core made of a copper bulk body and copper fibers fused around the core.
  • a metal fiber structure fused to the plate member 102 was used.
  • the diameter of the core material was 2 mm
  • the thickness of the metal fiber structure fused around the core material was 0.1 mm.
  • the metal fiber structure 34 is fused to the plate-like member 102, the metal fiber structure between the core material and the plate-like member 102 is compressed, and the space factor of this metal fiber structure is high.
  • the ratio of the contact area of the metal fiber structure to the area of the outer peripheral surface of the core material at the joint interface between the core material and the metal fiber structure was 21%.
  • the space factor of copper fibers in the metal fiber structure was 32%.
  • the existence ratio of the metal fibers in the cross section when the metal fiber structure was cut was 33%.
  • the space factor of the metal fiber structure on the joint surface between the surface of the plate-like member 102 and the rod-like member 112 was 73%.
  • each rod-shaped member 112 is composed of a cylindrical core material made of a copper bulk body and copper fibers fused around the core material.
  • a metal fiber structure fused to the plate member 102 was used.
  • the diameter of the core material was 2 mm
  • the thickness of the metal fiber structure fused around the core material was 0.1 mm.
  • the metal fiber structure 34 is fused to the plate-like member 102, the metal fiber structure between the core material and the plate-like member 102 is compressed, and the space factor of this metal fiber structure is high.
  • the ratio of the contact area of the metal fiber structure to the area of the outer peripheral surface of the core material at the joint interface between the core material and the metal fiber structure was 55%.
  • the space factor of copper fibers in the metal fiber structure was 58%.
  • the existence ratio of the metal fibers in the cross section when the metal fiber structure was cut was 57%.
  • the space factor of the metal fiber structure on the joint surface between the surface of the plate-like member 102 and the bar-like member 112 was 72%.
  • each rod-shaped member 112 was made of a cylindrical metal fiber structure made of copper fiber.
  • the diameter of such a metal fiber structure was 2.1 mm.
  • the space factor of copper fibers in the metal fiber structure was 54%.
  • the existence ratio of the metal fibers in the cross section when the metal fiber structure was cut was 54%.
  • the space factor of the metal fiber structure on the joint surface between the surface of the plate-like member 102 and the bar-like member 112 was 53%.
  • each bar-shaped member 112 was made of only a columnar core made of a copper bulk body.
  • the diameter of the core material was 2.0 mm.
  • the space factor of the rod-shaped member 112 on the joint surface between the surface of the plate-shaped member 102 and the rod-shaped member 112 was 100%.
  • the rod-shaped member 112 according to Examples 1 to 10 had a breaking strength of 200 N/mm 2 or more, and sufficient breaking strength was maintained, whereas the rod-shaped member 112 according to Comparative Example 1 had a breaking strength of 35 N/mm 2 . , and the strength of the rod-shaped member 112 was inferior.
  • the heat exchangers 100 having the rod-shaped members 112 according to Examples 1 to 10 had a thermal conductivity of 6,000 W/m 2 ⁇ k, and the heat exchangers 100 having the rod-shaped members 112 according to Comparative Examples 1 and 2 The thermal conductivity was relatively large. As described above, it was found that the heat exchangers 100 having the rod-shaped members 112 according to Examples 1 to 10 can obtain a sufficient heat transfer effect.

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Abstract

伝熱体（１０）は、金属を含む伝熱部（２０）と、伝熱部（２０）の表面に取り付けられ、当該伝熱部（２０）から延びる突出部（３０）とを備えており、突出部（３０）は、金属のバルク体からなる芯材（３２）と、芯材（３２）の周囲に融着された金属繊維構造体（３４）とを有している。

Description

伝熱体
　本発明は、被伝熱物から放熱したり被伝熱物に熱を与えたりするための伝熱体に関する。
　従来から、発熱する電気部品や電子部品等の被冷却物から放熱を行ったり被加熱物に熱を与えたりするための伝熱体として様々な種類のものが用いられている。このような伝熱体として、例えば、平板状の基部と、基部の上面から立設し、かつ、格子線の各交点上に配置された複数の突出部とを有するものが用いられてもよい。このような伝熱体として、例えば国際特許出願公開公報ＷＯ２０１７／０６１３０７Ａ１に開示されるものが知られている。
　国際特許出願公開公報ＷＯ２０１７／０６１３０７Ａ１に開示される伝熱体は、平板状の基部と、基部の上面から立設し、かつ、互いにほぼ平行に配置された複数の薄板状のフィンとを有しており、これらの基部および複数のフィンは一体的に形成されている。このような伝熱体において、基材および各フィンを厚み方向から見た際に、繊維状フィラーが基部および各フィンのそれぞれにおいて平面方向に配向されている。
　上述した従来の伝熱体では、フィン自体の強度が小さいという問題があった。また、熱伝導性をより向上させた伝熱体が求められている。
　本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、突出部の強度を大きくするとともに十分な伝熱効果を得ることができる伝熱体を提供することを目的とする。
　本発明の伝熱体は、
　金属を含む伝熱部と、
　前記伝熱部の表面に取り付けられ、当該伝熱部から延びる突出部と、
　を備え、
　前記突出部は、金属のバルク体からなる芯材と、前記芯材の周囲に融着された第１の金属繊維構造体とを有していることを特徴とする。
本発明の実施の形態による伝熱体の斜視図である。 図１に示す伝熱体の突出部および伝熱部の構成の一例を示す縦断面図である。 伝熱体の突出部および伝熱部の構成の他の例を示す縦断面図である。 伝熱体の突出部および伝熱部の構成の更に他の例を示す縦断面図である。 伝熱体の突出部および伝熱部の構成の更に他の例を示す縦断面図である。 伝熱体の突出部の構成の更に他の例を示す横断面図である。 図１に示す伝熱体を図２に示す縦断面図に沿って切断したときの写真である。 図１に示す伝熱体を図５に示す縦断面図に沿って切断したときの写真である。 実施例および変形例に係る熱交換器の構成を示す縦断面図である。 図９に示す熱交換器のＡ－Ａ矢視による断面図である。
　以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１乃至図６は、本実施の形態による伝熱体を示す図である。本実施の形態による伝熱体は、発熱する電気部品や電子部品等の被伝熱物に取り付けられることにより、これらの被伝熱物から放熱を行うものである。また、本実施の形態による伝熱体は、冷却水や冷却ガス等の媒体が中を通る冷却ユニットの表面に取り付けられることにより、周囲の環境から熱を奪って冷却するような熱交換ユニットの一部として用いられてもよい。
　図１および図２に示すように、本実施の形態の伝熱体１０は、被伝熱物に取り付けられるべき平板状の伝熱部２０と、伝熱部２０の表面に取り付けられ、当該伝熱部２０から延びる複数の円柱形状の突出部３０とを備えている。各突出部３０は、金属のバルク体からなる芯材３２と、芯材３２の周囲に融着された金属繊維構造体３４（第１の金属繊維構造体）とを有している。金属繊維構造体３４は露出している。また、図２に示すように、各突出部３０は金属ペーストを含む接着材３６により伝熱部２０に接着されている。なお、各突出部３０は伝熱部２０に接着される代わりに融着されていてもよい。このような伝熱体１０の各構成要素について詳述する。図７は、図１に示す伝熱体１０を図２に示す縦断面図に沿って切断したときの写真である。この写真は、ニコン社製の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）により撮影したものである。
　伝熱部２０は例えば銅やアルミニウム等の金属のバルク体から構成されている。なお、伝熱部２０として、金属のバルク体から構成されるものの代わりに、金属繊維シートから構成されるものが用いられてもよい。このような金属繊維シートに含まれる金属繊維として、金属被覆繊維が用いられてもよい。また、金属繊維シートに含まれる金属繊維は、湿式または乾式の不織布、織布およびメッシュ等のうち少なくとも一つのものである。好ましくは、金属繊維シートとして、金属繊維間が結着された金属繊維不織布が用いられる。
　各突出部３０において、金属のバルク体からなる芯材３２の周囲に金属繊維構造体３４が融着されている。芯材３２は例えば銅やアルミニウム等の金属のバルク体から構成されている。また、金属繊維構造体３４は、複数の金属繊維を含んでいる。なお、金属繊維構造体３４に含まれる金属繊維として、金属被覆繊維が用いられてもよい。また、金属繊維構造体３４に含まれる金属繊維は、湿式または乾式の不織布、織布およびメッシュ等のうち少なくとも一つのものである。好ましくは、金属繊維構造体３４として、金属繊維間が結着された金属繊維不織布が用いられる。
　金属繊維構造体３４に含まれる金属繊維を構成する金属の具体例としては、特に限定されないが、ステンレス、鉄、銅、アルミニウム、青銅、黄銅、ニッケルおよびクロム等からなる群から選択されたもの、あるいは、金、白金、銀、パラジウム、ロジウム、イリジウム、ルテニウムおよびオスミウム等からなる群から選択された貴金属であってもよい。この中でも、銅繊維およびアルミニウム繊維は、熱伝導性がすぐれており、また剛直性と塑性変形性とのバランスが適度であるため好ましい。
　ここで、突出部３０の芯材３２と金属繊維構造体３４との接合界面における芯材３２の外周面の面積に対する金属繊維構造体３４の接地面積の割合が２０％～８０％の範囲内であることが好ましく、３０％～７０％の範囲内であることが更に好ましく、４０％～６０％の範囲内であることが特に好ましい。芯材３２の外周面の面積に対する金属繊維構造体３４の接地面積の割合が２０％以上であることにより、芯材３２と金属繊維構造体３４との間の伝熱性が良好なものとなる。また、芯材３２の外周面の面積に対する金属繊維構造体３４の接地面積の割合が８０％以下であることにより、芯材３２の外周面に金属繊維構造体３４が過度に融着されることを抑制することができる。
　また、金属繊維構造体３４における金属繊維の占積率が３０％～８０％の範囲内であることが好ましく、４０％～７０％の範囲内であることが更に好ましい。金属繊維の占積率が３０％以上の場合には、金属繊維の量が十分であるため適度な均質性が得られる。また、金属繊維の占積率が８０％以下であれば、適度な均質性に加え、所望の可撓性が得られる。本明細書における「金属繊維構造体３４における金属繊維の占積率」とは、金属繊維構造体３４の体積に対して金属繊維が存在する部分の割合である。
　また、金属繊維構造体３４を切断した断面における金属繊維の存在率が３０％～８０％の範囲内であることが好ましく、４０％～７０％の範囲内であることが更に好ましい。具体的には、突出部３０の長手方向（図２における上下方向）に直交する平面に沿って金属繊維構造体３４を切断した断面における金属繊維の存在率が３０％から８０％の範囲内であることが好ましい。金属繊維の存在率が３０％以上の場合には、金属繊維の量が十分であるため適度な均質性が得られる。また、金属繊維の存在率が８０％以下であれば、適度な均質性に加え、所望の可撓性が得られる。
　また、接着材３６によって突出部３０の金属繊維構造体３４を伝熱部２０に取り付ける際に、参照符号３４ａで示す箇所において、芯材３２と伝熱部２０との間で金属繊維構造体３４が圧縮されることにより当該金属繊維構造体３４の占積率が高くなる。この場合、伝熱部２０の表面と突出部３０との接合界面における金属繊維構造体３４の占積率が４０％～８０％の範囲内の大きさであることが好ましい。金属繊維構造体３４の占積率が４０％以上であることにより、伝熱部２０の表面と突出部３０との間の伝熱性を向上させることができる。また、金属繊維構造体３４の占積率が８０％以下であることにより、金属繊維構造体３４が過度に圧縮されてしまうことを防止することができる。
　また、突出部３０における芯材３２を構成するバルク体および金属繊維構造体３４を構成する金属繊維は同じ種類の金属から形成されていることが好ましい。この場合には、芯材３２と金属繊維構造体３４との間で界面腐食が生じることを抑制することができる。すなわち、金属繊維構造体３４に含まれる金属繊維を構成する金属の種類と、芯材３２のバルク体を構成する金属の種類とが異なる場合には、両者の金属の間の電位差により電流が流れてしまい金属に穴が形成されてしまうおそれがある。なお、本実施の形態はこのような態様に限定されることはない。本実施の形態の他の態様において、突出部３０における芯材３２を構成するバルク体および金属繊維構造体３４を構成する金属繊維が異なる種類の金属から形成されていてもよい。
　このような構成の伝熱体１０によれば、突出部３０が、金属のバルク体からなる芯材３２と、芯材３２の周囲に融着された金属繊維構造体３４とを有しているため、突出部３０の強度を大きくするとともに十分な伝熱効果を得ることができる。より詳細には、金属のバルク体からなる芯材３２を用いることにより突出部３０の強度を大きくすることができる。また、芯材３２の周囲に融着されている金属繊維構造体３４が露出しているため、突出部３０の表面積を大きくすることができ、また、突出部３０の周囲を流れる流体に乱流が生じる。このことにより、突出部３０の伝熱性を向上させることができるため、伝熱体１０は十分な伝熱効果を得ることができるようになる。
　また、各突出部３０の一端を金属ペーストを含む接着材３６により伝熱部２０に接着しているため、各突出部３０と伝熱部２０との間の接合強度を大きくすることができる。
　なお、本実施の形態による伝熱体は図２に示すような構成のものに限定されることはない。図３は、伝熱体の突出部および伝熱部の構成の他の例を示す縦断面図である。なお、図３に示す伝熱体１０ａを説明するにあたり、図１および図２に示す伝熱体１０と同じ構成要素については同じ参照符号を付してその説明を省略する。
　図３に示す伝熱体１０ａでは、図１および図２に示す伝熱体１０と比較して、突出部３０が接着材３６により伝熱部２０に取り付けられる代わりに、突出部３０の金属繊維構造体３４が伝熱部２０に融着されている。また、突出部３０の金属繊維構造体３４を伝熱部２０に融着する際に、参照符号３４ａで示す箇所において、芯材３２と伝熱部２０との間で金属繊維構造体３４が圧縮されることにより当該金属繊維構造体３４の占積率が高くなる。この場合、伝熱部２０の表面と突出部３０の接合界面における金属繊維構造体３４の占積率が４０％～８０％の範囲内の大きさであることが好ましい。金属繊維構造体３４の占積率が４０％以上であることにより、伝熱部２０の表面と突出部３０との間の伝熱性を向上させることができる。また、金属繊維構造体３４の占積率が８０％以下であることにより、金属繊維構造体３４が過度に圧縮されてしまうことを防止することができる。
　このような伝熱体１０ａでも、図１および図２に示す伝熱体１０と同様に、突出部３０の強度を大きくするとともに十分な伝熱効果を得ることができる。
　また、各突出部３０の金属繊維構造体３４を伝熱部２０に融着させているため、各突出部３０と伝熱部２０との間の接合強度を大きくすることができる。
　また、図４は、伝熱体の突出部および伝熱部の構成の更に他の例を示す縦断面図である。なお、図４に示す伝熱体１０ｂを説明するにあたり、図１および図２に示す伝熱体１０と同じ構成要素については同じ参照符号を付してその説明を省略する。
　図４に示す伝熱体１０ｂでは、図１および図２に示す伝熱体１０と比較して、突出部３０が接着材３６により伝熱部２０に取り付けられる代わりに、突出部３０の下端部近傍において芯材３２が露出しており、この芯材３２の露出している箇所（図４において参照符号３２ａで示す箇所）が伝熱部２０に融着されている。このような伝熱体１０ｂでも、図１および図２に示す伝熱体１０と同様に、突出部３０の強度を大きくするとともに十分な伝熱効果を得ることができる。
　また、各突出部３０の芯材３２を伝熱部２０に融着させているため、各突出部３０と伝熱部２０との間の接合強度を大きくすることができる。
　また、図５は、伝熱体の突出部および伝熱部の構成の更に他の例を示す縦断面図である。なお、図５に示す伝熱体１０ｃを説明するにあたり、図１および図２に示す伝熱体１０と同じ構成要素については同じ参照符号を付してその説明を省略する。なお、図８は、図１に示す伝熱体１０ｃを図５に示す縦断面図に沿って切断したときの写真である。この写真は、ニコン社製の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）により撮影したものである。
　図５に示す伝熱体１０ｃでは、図１および図２に示す伝熱体１０と比較して、伝熱部２０ａが第１層２２（表面層）および第２層２４を含む複数の金属繊維シートの層から構成されている。このような金属繊維シートに含まれる金属繊維として、金属被覆繊維が用いられてもよい。また、金属繊維シートに含まれる金属繊維は、湿式または乾式の不織布、織布およびメッシュ等のうち少なくとも一つのものである。好ましくは、金属繊維シートとして、金属繊維間が結着された金属繊維不織布が用いられる。また、金属繊維シートに含まれる金属繊維を構成する金属の具体例としては、特に限定されないが、ステンレス、鉄、銅、アルミニウム、青銅、黄銅、ニッケルおよびクロム等からなる群から選択されたもの、あるいは、金、白金、銀、パラジウム、ロジウム、イリジウム、ルテニウムおよびオスミウム等からなる群から選択された貴金属であってもよい。この中でも、銅繊維およびアルミニウム繊維は、熱伝導性がすぐれており、また剛直性と塑性変形性とのバランスが適度であるため好ましい。本明細書では、このような第１層２２の金属繊維シートにより特許請求の範囲における第２の金属繊維構造体が構成されている。
　また、図５に示す伝熱体１０ｃでは、伝熱部２０ａの第１層２２の金属繊維シートに浸透している接着材３６により突出部３０の金属繊維構造体３４が伝熱部２０に取り付けられている。また、突出部３０の金属繊維構造体３４を伝熱部２０に取り付ける際に、参照符号３４ａで示す箇所において、芯材３２と伝熱部２０との間で金属繊維構造体３４が圧縮されることにより当該金属繊維構造体３４の占積率が高くなる。この場合、伝熱部２０の表面と突出部３０の接合界面における金属繊維構造体３４の占積率が４０％～８０％の範囲内の大きさであることが好ましい。金属繊維構造体３４の占積率が４０％以上であることにより、伝熱部２０の表面と突出部３０との間の伝熱性を向上させることができる。また、金属繊維構造体３４の占積率が８０％以下であることにより、金属繊維構造体３４が過度に圧縮されてしまうことを防止することができる。
　図５に示す伝熱体１０ｃでも、図１および図２に示す伝熱体１０と同様に、突出部３０の強度を大きくするとともに十分な伝熱効果を得ることができる。
　また、伝熱部２０ａの第１層２２の金属繊維シートに浸透している接着材３６により突出部３０の金属繊維構造体３４を伝熱部２０ａに接着しているため、各突出部３０と伝熱部２０ａとの間の接合強度を大きくすることができる。
　また、図６は、伝熱体の円柱形状の突出部の構成の更に他の例を示す横断面図である。図６に示す突出部４０は、金属のバルク体からなる芯材４２の周囲に円環状の金属繊維構造体４４、４８および金属からなる別のバルク体４６が交互に多層となるよう融着される棒状のものである。具体的には、芯材４２の周囲には金属繊維構造体４４が融着されており、この金属繊維構造体４４の周囲には更に別のバルク体４６が融着されている。そして、この別のバルク体４６の周囲には金属繊維構造体４８が融着されており、この金属繊維構造体４８が露出している。このような突出部４０を備えた伝熱体でも、図１および図２に示す伝熱体１０と同様に、突出部４０の強度を大きくするとともに十分な伝熱効果を得ることができる。より詳細には、金属のバルク体からなる芯材４２を用いることにより突出部４０の強度を大きくすることができる。また、金属繊維構造体４８が露出しているため、突出部３０の表面積を大きくすることができ、また、突出部４０の周囲を流れる流体に乱流が生じる。このことにより、突出部４０の伝熱性を向上させることができるため、伝熱体は十分な伝熱効果を得ることができるようになる。
　また、上記の説明では突出部３０は棒状のものとなっているが、本実施の形態はこのような態様に限定されることはない。伝熱部２０の表面に取り付けられる複数の突出部として、互いに平行に延びる板状のものが用いられてもよい。
　以下、本発明について実施例および比較例を用いてより詳細に説明する。
　実施例および比較例に係る伝熱体の熱伝導率を評価するため、図９および図１０に示す熱交換器１００を作製した。図９および図１０に示す熱交換器１００では、一対の板状部材１０２の間の領域１１０に入口１０４から水が供給され、この水は一対の板状部材１０２の間の領域を通って出口１０６から外部に排出される。各板状部材１０２の間に形成される領域１１０は、縦１０ｃｍ、横１０ｃｍ、高さ１．５ｃｍの直方体形状の空間である。また、この領域１１０には、外径が２ｍｍ、高さが１５ｍｍである９９０本の円柱形状の棒状部材１１２が設けられている。各棒状部材１１２の両端は各板状部材１２０に取り付けられており、また、各棒状部材１１２は各板状部材１０２に対して直交方向に延びるよう格子線の各交点上に配置されている。各棒状部材１１２の間の距離は３ｍｍとなっている。入口１０４から領域１１０に供給された水は各棒状部材１１２の間を通って出口１０６から排出される。
　このような熱交換器１００において一方の板状部材１０２に１０ｃｍ角のヒータ１０８を設置した。ヒータ１０８の電力密度は３．２Ｗ／ｃｍ ２であった。また、入口１０４から０．５Ｌ／ｍｉｎで水を領域１１０に供給し、ヒータ１０８により領域１１０内の水を加熱した後、出口１０６から排出させた。このような熱交換器１００を用いて以下に示す実施例１～８および比較例１～２に示す棒状部材１１２について熱伝導率を測定した。
＜実施例１＞
　実施例１に係る熱交換器１００では、各棒状部材１１２として、図４に示すような、銅のバルク体からなる円柱形状の芯材と、芯材の周囲に融着された銅繊維からなる金属繊維構造体とを有しており、芯材が板状部材１０２に融着されているものを用いた。ここで、芯材の直径は２ｍｍであり、芯材の周囲に融着された金属繊維構造体の厚さは０．１ｍｍであった。また、芯材と金属繊維構造体との接合界面における芯材の外周面の面積に対する金属繊維構造体の接地面積の割合が５０％であった。また、金属繊維構造体における銅繊維の占積率が５４％であった。また、金属繊維構造体を切断したときの断面における金属繊維の存在率が５５％であった。また、板状部材１０２の表面と棒状部材１１２との接合表面における金属繊維構造体の占積率が５３％であった。
＜実施例２＞
　実施例２に係る熱交換器１００では、各棒状部材１１２として、図４に示すような、銅のバルク体からなる円柱形状の芯材と、芯材の周囲に融着された銅繊維からなる金属繊維構造体とを有しており、芯材が板状部材１０２に融着されているものを用いた。ここで、芯材の直径は２ｍｍであり、芯材の周囲に融着された金属繊維構造体の厚さは０．１ｍｍであった。また、芯材の周囲に金属繊維構造体を融着する際に、まず芯材の外周面にナノ銀粒子をコーティングし、その後金属繊維構造体を融着した。このような棒状部材１１２では、芯材と金属繊維構造体との接合界面における芯材の外周面の面積に対する金属繊維構造体の接地面積の割合が７７％であった。また、金属繊維構造体における銅繊維の占積率が５６％であった。また、金属繊維構造体を切断したときの断面における金属繊維の存在率が６８％であった。また、板状部材１０２の表面と棒状部材１１２との接合表面における金属繊維構造体の占積率が７８％であった。
＜実施例３＞
　実施例３に係る熱交換器１００では、各棒状部材１１２として、図４に示すような、銅のバルク体からなる円柱形状の芯材と、芯材の周囲に融着された銅繊維からなる金属繊維構造体とを有しており、芯材が板状部材１０２に融着されているものを用いた。ここで、芯材の直径は２ｍｍであり、芯材の周囲に融着された金属繊維構造体の厚さは０．１ｍｍであった。また、芯材と金属繊維構造体との接合界面における芯材の外周面の面積に対する金属繊維構造体の接地面積の割合が７２％であった。また、金属繊維構造体における銅繊維の占積率が７９％であった。また、金属繊維構造体を切断したときの断面における金属繊維の存在率が７６％であった。また、板状部材１０２の表面と棒状部材１１２との接合表面における金属繊維構造体の占積率が７４％であった。
＜実施例４＞
　実施例４に係る熱交換器１００では、各棒状部材１１２として、図３に示すような、銅のバルク体からなる円柱形状の芯材と、芯材の周囲に融着された銅繊維からなる金属繊維構造体とを有しており、金属繊維構造体が板状部材１０２に融着されているものを用いた。ここで、芯材の直径は２ｍｍであり、芯材の周囲に融着された金属繊維構造体の厚さは０．１ｍｍであった。また、芯材と金属繊維構造体との接合界面における芯材の外周面の面積に対する金属繊維構造体の接地面積の割合が２３％であった。また、金属繊維構造体における銅繊維の占積率が３２％であった。また、金属繊維構造体を切断したときの断面における金属繊維の存在率が３４％であった。また、板状部材１０２の表面と棒状部材１１２との接合表面における金属繊維構造体の占積率が４１％であった。
＜実施例５＞
　実施例５に係る熱交換器１００では、各棒状部材１１２として、図２に示すような、銅のバルク体からなる円柱形状の芯材と、芯材の周囲に融着された銅繊維からなる金属繊維構造体とを有しており、金属繊維構造体がナノ銀粒子を含む接着剤により板状部材１０２に融着されているものを用いた。ここで、芯材の直径は２ｍｍであり、芯材の周囲に融着された金属繊維構造体の厚さは０．１ｍｍであった。また、芯材と金属繊維構造体との接合界面における芯材の外周面の面積に対する金属繊維構造体の接地面積の割合が４０％であった。また、金属繊維構造体における銅繊維の占積率が４２％であった。また、金属繊維構造体を切断したときの断面における金属繊維の存在率が４２％であった。また、板状部材１０２の表面と棒状部材１１２との接合表面における金属繊維構造体の占積率が４１％であった。
＜実施例６＞
　実施例６に係る熱交換器１００では、各棒状部材１１２として、図４に示すような、銅のバルク体からなる円柱形状の芯材と、芯材の周囲に融着された銅繊維からなる金属繊維構造体とを有しており、芯材が板状部材１０２に融着されているものを用いた。ここで、芯材の直径は２ｍｍであり、芯材の周囲に融着された金属繊維構造体の厚さは０．１ｍｍであった。このような棒状部材１１２では、芯材と金属繊維構造体との接合界面における芯材の外周面の面積に対する金属繊維構造体の接地面積の割合が６１％であった。また、金属繊維構造体における銅繊維の占積率が６１％であった。また、金属繊維構造体を切断したときの断面における金属繊維の存在率が６３％であった。また、板状部材１０２の表面と棒状部材１１２との接合表面における金属繊維構造体の占積率が６２％であった。
＜実施例７＞
　実施例７に係る熱交換器１００では、各棒状部材１１２として、図３に示すような、銅のバルク体からなる円柱形状の芯材と、芯材の周囲に融着された銅繊維からなる金属繊維構造体とを有しており、金属繊維構造体が板状部材１０２に融着されているものを用いた。ここで、芯材の直径は２ｍｍであり、芯材の周囲に融着された金属繊維構造体の厚さは０．１ｍｍであった。また、金属繊維構造体３４を板状部材１０２に融着する際に、芯材と板状部材１０２との間にある金属繊維構造体を圧縮し、この金属繊維構造体の占積率が高くなるようにした。このような棒状部材１１２では、芯材と金属繊維構造体との接合界面における芯材の外周面の面積に対する金属繊維構造体の接地面積の割合が２１％であった。また、金属繊維構造体における銅繊維の占積率が３２％であった。また、金属繊維構造体を切断したときの断面における金属繊維の存在率が３３％であった。また、板状部材１０２の表面と棒状部材１１２との接合表面における金属繊維構造体の占積率が７３％であった。
＜実施例８＞
　実施例８に係る熱交換器１００では、各棒状部材１１２として、図３に示すような、銅のバルク体からなる円柱形状の芯材と、芯材の周囲に融着された銅繊維からなる金属繊維構造体とを有しており、金属繊維構造体が板状部材１０２に融着されているものを用いた。ここで、芯材の直径は２ｍｍであり、芯材の周囲に融着された金属繊維構造体の厚さは０．１ｍｍであった。また、金属繊維構造体３４を板状部材１０２に融着する際に、芯材と板状部材１０２との間にある金属繊維構造体を圧縮し、この金属繊維構造体の占積率が高くなるようにした。このような棒状部材１１２では、芯材と金属繊維構造体との接合界面における芯材の外周面の面積に対する金属繊維構造体の接地面積の割合が５５％であった。また、金属繊維構造体における銅繊維の占積率が５８％であった。また、金属繊維構造体を切断したときの断面における金属繊維の存在率が５７％であった。また、板状部材１０２の表面と棒状部材１１２との接合表面における金属繊維構造体の占積率が７２％であった。
＜比較例１＞
　比較例１に係る熱交換器１００では、各棒状部材１１２として、銅繊維からなる円柱形状の金属繊維構造体から構成されるものを用いた。このような金属繊維構造体の直径は２．１ｍｍであった。このような棒状部材１１２では、金属繊維構造体における銅繊維の占積率が５４％であった。また、金属繊維構造体を切断したときの断面における金属繊維の存在率が５４％であった。また、板状部材１０２の表面と棒状部材１１２との接合表面における金属繊維構造体の占積率が５３％であった。
＜比較例２＞
　比較例２に係る熱交換器１００では、各棒状部材１１２として、銅のバルク体からなる円柱形状の芯材のみからなるものを用いた。芯材の直径は２．０ｍｍであった。このような棒状部材１１２では、板状部材１０２の表面と棒状部材１１２との接合表面における棒状部材１１２の占積率が１００％であった。
＜評価＞
　実施例１～８および比較例１～２に係る棒状部材１１２を有する熱交換器１００について、各棒状部材１１２の破断強度および熱交換器１００の熱伝導率を測定した。測定結果を以下の表１および表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　実施例１～１０に係る棒状部材１１２は破断強度が２００Ｎ／ｍｍ ２以上であり、十分な破断強度が保たれたのに対し、比較例１に係る棒状部材１１２は破断強度が３５Ｎ／ｍｍ ２であり、棒状部材１１２の強度が劣るものとなった。また、実施例１～１０に係る棒状部材１１２を有する熱交換器１００は熱伝導率が６，０００Ｗ／ｍ ２・ｋとなり、比較例１～２に係る棒状部材１１２を有する熱交換器１００と比較して熱伝導率が大きくなった。このように、実施例１～１０に係る棒状部材１１２を有する熱交換器１００では十分な伝熱効果を得ることができることが分かった。

Claims (12)

  1. 　金属を含む伝熱部と、
    　前記伝熱部の表面に取り付けられ、当該伝熱部から延びる突出部と、
    　を備え、
    　前記突出部は、金属のバルク体からなる芯材と、前記芯材の周囲に融着された第１の金属繊維構造体とを有している、伝熱体。
  2. 　前記突出部の一端が金属ペーストを含む接着材により前記伝熱部に接着または融着されている、請求項１記載の伝熱体。
  3. 　前記突出部の前記第１の金属繊維構造体が前記伝熱部に融着されている、請求項１記載の伝熱体。
  4. 　前記突出部の前記芯材が前記伝熱部に融着されている、請求項１記載の伝熱体。
  5. 　前記伝熱部は、第２の金属繊維構造体を含む表面層を有し、前記突出部は前記表面層の表面に取り付けられている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の伝熱体。
  6. 　前記突出部の前記芯材と前記第１の金属繊維構造体との接合界面における前記芯材の外周面の面積に対する前記第１の金属繊維構造体の接地面積の割合が２０％～８０％の範囲内である、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の伝熱体。
  7. 　前記第１の金属繊維構造体における金属繊維の占積率が３０％から８０％の範囲内である、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の伝熱体。
  8. 　前記第１の金属繊維構造体を切断した断面における金属繊維の存在率が３０％から８０％の範囲内である、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の伝熱体。
  9. 　前記伝熱部の表面と前記突出部との接合界面における前記第１の金属繊維構造体の占積率が４０％～８０％の範囲内の大きさである、請求項２または３記載の伝熱体。
  10. 　前記伝熱部は、第２の金属繊維構造体を含む表面層を有し、前記突出部は前記表面層の表面に取り付けられている、請求項９記載の伝熱体。
  11. 　前記突出部は棒状または板状のものである、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の伝熱体。
  12. 　前記突出部は、前記芯材の周囲に円環状の第１の金属繊維構造体および金属からなる別のバルク体が交互に多層となるよう融着される棒状のものである、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の伝熱体。
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