热交换器用构件、热交换器、冷却系统技术方案

通过导热性尤其且与冷媒的润湿性优异的被膜对在冷却部或散热部中使用的热交换器的与冷媒接触的金属的表面赋予金属自身没有的特性，实现高效率的热交换器用构件、热交换器、冷却系统。在热交换器运转时，热交换器用构件由金属构成，具有与冷媒接触的面，在所述面上具有金属氧化膜，所述金属氧化膜含有结晶碳并设置有突起，所述突起部的顶点的平均间隔为20nm以上且80nm以下，相邻的突起部的顶点的高度的平均值为10nm以上且70nm以下，且作为所述平均高度除以平均间隔的值的纵横比小于1。平均高度除以平均间隔的值的纵横比小于1。平均高度除以平均间隔的值的纵横比小于1。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】热交换器用构件、热交换器、冷却系统


[0001]本专利技术涉及一种对金属表面赋予该金属的固有特性以外的特性且使用冷却效果比水好的冷媒的热交换器用构件以及具有该构件的设备。

技术介绍

[0002]使用冷媒的冷却系统在运转时，冷媒在系统内循环，在冷却部，对象物通过在热交换器内流动的冷媒的气化而被冷却，在散热部的热交换器中，冷媒通过外部空气等而被冷却并液化。在上述冷却系统中，通过在散热部的热交换器中向外部放出热量并使冷媒液化的效率(以下称为液化效率)、在冷却部的热交换器内使冷媒气化并带走热量的效率(以下称为气化效率)以及在管内流动的冷媒的压力损失，决定产生设置限制的系统的大小、使冷媒循环的泵的能源消耗。
[0003]另一方面，近年来，半导体器件处理的信息量和速度进一步提高，作为其对策的高集成化产生对应的冷却系统的设置限制和耗电量的增大。
[0004]因此，为了冷却系统设置的自由度和减少能源消耗，正在研究关于液化效率、气化效率以及降低压力损失的技术。例如在专利文献1中公开了这样的技术。
[0005]在专利文献1中，记载有以下方法：通过在冷却系统中追加气液分离部，提高冷却部的气化效率和散热部的液化效率。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1：日本特开2004
‑
190928公报

技术实现思路

[0009]专利技术要解决的问题
[0010]但是，在专利文献1的技术中，需要在冷却系统中额外增设气液分离部，存在冷却系统的设置受到限制且成本大幅增加的问题。
[0011]本专利技术是鉴于上述问题点而完成的，其目的为，通过导热性优异且与冷媒的润湿性优异的被膜，对在冷却部或散热部中使用的热交换器的与冷媒接触的金属的表面赋予金属自身没有的特性，实现高效率的热交换器用构件、热交换器、冷却系统。
[0012]用于解决问题的手段
[0013]为了解决上述课题，本专利技术的热交换器用构件，由金属构成，在利用所述热交换器用构件制作而成的热交换器运转时，具有与冷媒接触的面，在所述面上具有金属氧化膜，所述金属氧化膜含有结晶碳并设置有突起，所述突起部的顶点的平均间隔为20nm以上且80nm以下，相邻的突起部的顶点的高度的平均值为10nm以上且70nm以下，并且作为所述平均高度除以平均间隔的值的纵横比小于1。
[0014]专利技术的效果
[0015]根据本专利技术，可实现对热交换器用构件附加使热交换器的液化以及气化效率提高
的功能的效果。
附图说明
[0016]图1是示出使用了本专利技术的第一实施方式的热交换器用构件的半导体冷却系统的示意图。
[0017]图2是示出本专利技术的第一实施方式的热交换器用构件的图。
[0018]图3是示出沿图2的箭头a
‑
a观察的剖面的示意图。
[0019]图4是本专利技术的第一实施方式的热交换器用构件的冷媒接触面的AFM观察结果。
[0020]图5是示出用于制作本专利技术的第一实施方式的设备的图。
[0021]图6是示出用于制作本专利技术的第一实施方式的负载电解密度的时间图表的图。
[0022]图7是示出本专利技术的第一实施方式的液化试验的图。
[0023]图8是本专利技术的第一实施方式的SEM立体图。
[0024]图9是针对本专利技术的第一实施方式的比较例的SEM立体图。
[0025]图10是示出本专利技术的第二实施方式的热交换器用构件的图。
[0026]图11是示出沿图10的箭头a
‑
a观察的剖面的示意图。
[0027]图12是本专利技术的第二实施方式的热交换器用构件的冷媒接触面的AFM观察结果。
[0028]图13是示出用于制作本专利技术的第二实施方式的设备的图。
[0029]图14是示出用于制作本专利技术的第二实施方式的负载电解密度的时间图表的图。
[0030]图15是示出本专利技术的第二实施方式的冷却试验的图。
[0031]图16是本专利技术的第二实施方式的SEM立体图。
[0032]图17是针对本专利技术的第二实施方式的比较例的SEM立体图。
具体实施方式
[0033](第一实施方式)
[0034]以下，基于图1～图9说明本专利技术的实施方式。
[0035]＜安装有构件的半导体冷却系统的结构＞
[0036]图1为示出半导体冷却系统100的示意图。半导体冷却系统100由冷却部(热交换器)110、散热部(热交换器)120、压缩机130、膨胀阀140等构成。
[0037]散热部120由热交换器121和风扇122构成，在热交换器121的内部，在冷媒液化时放出的热量通过风扇122放出到系统外部。本专利技术的热交换器用构件是指构成热交换器121的构件。在以后的说明中，将热交换器用构件作为在内部使冷媒液化的管即构成热交换器121的构件进行说明。
[0038]＜构件的结构＞
[0039]图2以及图2的a
‑
a剖面图即图3是示出本专利技术的热交换器用构件的具体示例即构成热交换器121的管的图。如图3所示，在由形成管的主要材料(铝、不锈钢、铜等)构成的金属基材121A上具有结晶含碳氧化膜121C，在结晶含碳氧化膜121C上设置有微小突起121B。具有该微小突起121B的结晶含碳氧化膜121C是含有结晶碳的金属氧化膜，赋予如下功能：在热交换器121中提高与构成为气体的冷媒接触的管内表面与冷媒的润湿性，且通过含有的结晶碳的高导热系数来提高使冷媒冷却的效率。
[0040]管由铝管、不锈钢管或者铜管等金属管构成。管的壁厚和长度不受特别限定，根据使用目的适当决定。
[0041]结晶含碳氧化膜121C是含有结晶碳且与金属基材材料相同或同样的金属的氧化物。该结晶含碳氧化膜121C的膜厚为10nm～300nm即可。而且，为了充分利用含有的结晶碳类的导热性，提高液化效率，优选该结晶含碳氧化膜121C的膜厚为100nm～300nm。在距表面(与金属基材121A接触的面的相反面)3nm～5nm的地方，该含碳氧化膜121C中含有的碳的含有比率为5at％～50at％即可。而且，为了具有通过含有结晶碳而被赋予的特性且维持皮膜的强度，优选在距表面3nm～5nm的地方，该含碳氧化膜121C中含有的结晶碳的含有比率为8at％～40at％。
[0042]为了提高导热，优选结晶含碳氧化膜121C中含有的结晶碳为碳纳米管、富勒烯、石墨烯等。
[0043]微小突起121B设置在结晶含碳氧化膜121C的表面(与金属基材121A接触的面的相反面)，微小突起121B的相邻的顶点的平均间隔为20nm以上且80nm以下，突起的顶点的高度的平均值为10nm以上且70nm以下，并且所述平均高度除以平均间隔的值即纵横比小于1即可。
[0044]而且，该微小突起121B为了赋予更高的与冷媒的润湿性，更优选微小突起121B的相邻的顶点的平均间隔为25nm以上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种热交换器用构件，由金属构成，使用冷媒，在利用所述热交换器用构件制作而成的热交换器运转时，具有与冷媒接触的面，所述热交换器用构件的特征在于，在所述面上具有金属氧化膜，所述金属氧化膜含有结晶碳并设置有突起部，所述突起部的顶点的平均间隔为20nm以上且80nm以下，相邻的突起部的顶点的高度的平均值为10nm以上且70nm以下，并且作为所述平均高度除以平均间隔的值的纵横比小于1。2.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：田岛秀春，高川资起，铃木智子，
申请(专利权)人：山一钢有限公司，
类型：发明
国别省市：