散热板以及用这种散热板散热的方法技术

一种散热板，其特征在于，主要由一块金属板构成的散热板放置在高温区域和低温区域之间，用于从高温区域向低温区域散热，在所述金属板面向低温区域表面上层压一热梯度形成层，组成热梯度形成层的导热材料的热容积和辐射热吸收比所述金属板的小。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种以新的理论为依据的散热板以及使用这种散热板的散热的方法。在使用包括电气用具，如电视机、计算机和发动机，汽车的发动机和散热器，各种不同机械制造设备等期间产生的热量使某一区域的温度升高，而这种散热板能高效地使这一区域的热量扩散到低温区域。已知的从高温区域向低温区域散热以降低高温区域温度的方法包括用空气或水通过具有好的导热率的金属板冷却低温区域侧的方法，或者，换句话说，是空气散热法和水散热法。并且，为了提高金属板的散热效率，通常是把其面向低温区域的表面作成粗糙的形状，或者是在其表面安装许多散热片或散热辅助体来提高与冷却介质的接触面积(official publication of Ja-panese Utility Model Kokai No.62-52770)，或者是在其表面形成一层水膜，利用水膜的汽化热来加快散热(official publicati-on of Japanese Patent Publication No.6-3335)等等。然而，粗糙的表面形状或是在表面安装散热片或散热辅助件都存在着缺陷，即需要一道特殊的加工过程，此外，还有弄脏时麻烦的清洁工作，并且，对于这种表面需要光洁的部分是不适用的，因为利用汽化热的方法需要特殊的设备在金属表面形成水膜，所以在适用的范围内它不能免于受限制。已完成的本专利技术的目的在于提供一种建立在全新的理论基础上的散热板，其结构简单，并且由于克服了目前使用的以空气或水散热的散热板所存在的缺陷而具有高的散热效率。本专利技术人已经通过放置在高温区域和低温区域之间的散热板对高温区域散热的机理进行研究，所得到的结果如下。结果是，当热量通过辐射或对流传到散热板面向高温区域的表面时，面向高温区域的表面的热量以传导的方式传给面向低温区域的表面。并且，在面向低温区域的表面通过与冷流体接触把热量传到冷流体上。当组成散热板的材料的总热容积被降低到越来越小时，与冷流体接触的散热板的温度更快降低。当在散热体面向低温区域的表面上加上一层总热容积小的散热层时，于是，在该散热层中，从散热体传来的热和被冷流体带走的热之间保持一种平衡态，这样，假设通过对流带走的热是相同的，那么与只有散热板的情况相比，面向低温区域表面的温度降低更多，于是使热从面向高温区域的表面加快传导过散热板。下面的数字公式表明了这种热流动的状态。q＝α1(TI-T1)＝λ/L(T1-T2)＝α0(T2-T0)其中，q表示热流量，α1是高温区域中流体的导热系数，α0是低温区域中流体的导热系数，Tr是高温区域流体的温度，T1是散热板面向高温区域的表面的温度，T2是散热板面向低温区域的表面的温度，T0是面向低温区域的流体的温度，λ是散热板的导热率，L是散热板的厚度。这个公式表明，热从高温区域的流体传到散热板面向高温这边的表面，然后以传导的方式通过散热板的内部，并且从散热板面向低温区域的表面传给低温区域的流体。另一方面，物体还要经受由于太阳光入射，二次产生的远红外线等所传导的热，因此也有必要研究这些辐射热的影响。顺便说说，当放置在高温区域和低温区域之间的隔墙接收到辐射热时，隔墙吸收辐射热。因此，整个物体的温度提高。并且，当面向低温区域的表面由于与低温区域的流体持续接触而保持低温时，其内部的温度，例如在厚度方向接近中间的这部分，将保持有点上升的状态，因此，随着辐射热的吸收，温度持续升高，直到最后达到与高温区域侧温度相同或更高的温度，从而阻止热从面向高温度区域的表面流向面向低温区域的表面。并且，这种趋势在对辐射热吸收大的物体中比在对辐射热吸收小的物体中更显著。因此，甚至当在散热板的低温区域这边提供一层比散热板的总热容积小的散热层，如果该层所吸收的辐射热比散热板大时，因为从整体上讲，辐射热的吸收被相应提得很高，那么将更进一步地阻止热从面向高温带的表面流向面向低温带的表面。基于上述发现，本专利技术人进行了更深入的研究，结果发现，当在一块金属板的一表面上层压一层与金属板相比热容积和辐射热吸收小的薄层而制成一种散热板，并使薄层面向低温区域放置这块散热板时，散热效果与只有金属板组成的散热板相比大大提高，这样也就完成了本专利技术。也就是说，本专利技术提供一种散热板，其特征在于主要由金属板构成的散热板被放置在高温区域和低温区域之间用于从高温区域向低温区域扩散热，并且在所说的金属板面向低温区域的表面上还有一层与所说的金属板相比热容积和辐射热吸收小的导热材料所组成的热梯度形成层，同时本专利技术还提供一种散热方法，其特征在于将散热板放置在高温区域和低温区域之间，并使金属表面面向高温区域，同时使散热板表面面向低温区域并与冷流体接触。这里提到的热容积，用Q表示，是用下列公式定义的参数。Q＝V·d·C＝W·C其中，C是比热，或者，也就是说每单位重量(g)的物质提高1℃所需的热量(cal/g/℃)，d表示密度，或者，也就是说是物质单位体积(cm3)的重量(g)，V表示物质的总体积(cm3)，W是物质的总重量。上面提到的比热C是每一种材料的属性，尽管它随温度而不同，但在本专利技术中它的数值是在外面大气温度下用常规的测比热的仪器测量得到的。并且，这里提到的，辐射热的吸收率是从热源辐射的辐射温度与辐射经过一种特定材料后辐射温度降低的比值，用百分数表示，特定材料中辐射热吸收率X可以根据下列公式得到。X＝(T-T′)/T×100其中，T是从热源辐射的辐射温度(℃)，T′是经过该特定材料后从热源辐射的辐射温度(℃)。附图说明图1是本专利技术的散热板结构的一例的横截面放大示图。图2是表示本专利技术的参考例中热梯度形成层的功能的曲线图。图3是表明本专利技术实施例1中散热效果的曲线图。下面，参照附图详细描述本专利技术的具体实施方案。图1是一例本专利技术的散热板结构的横截面的放大示图，其中热梯度形成层2层压在金属板1的一个表面上。并且，金属板1面向温度为TH的高温区域放置，热梯度形成层2面向温度为TH的低温区域放置。金属板的材料可以在目前已知用作散热板的材料的金属和合金中任意选择。例如，纯金属可以是如铁、铝、铜、镍、铂、银、金、钨、锌等，合金可以是如不锈钢、黄铜、青铜、铬-镍合金、铝-硅合金、铝-锰合金、镍-铜合金、钛-铁合金、钛-铝合金，等等。本专利技术的金属板还可选择性地用电镀或气相沉积等等提供一保护膜，或者，只要主要成份是这些金属和合金之一，它还可经受例如氧化处理等的表面处理。通常，金属板的厚度范围是0.5～10mm，但是，当在某一大尺寸，例如大型锅炉中使用时，其厚度可以增大，同样在小型结构中使用时可以使厚度更小。对金属板的形状没有特别的限制，它可以被做成任何希望的形状，例如方形、圆形、管状、半球形、球形等，其表面也可加工成带波纹的、粗糙的、有突起的等。其次，用于层压在这些金属板的表面上、形成热梯度的散热层的材料包括不同于基板材料的金属和合金，金属化合物，例如金属氧化物、金属碳化物、金属硼化物、金属氮化物等，陶瓷，例如玻璃、各种不同的陶器材料等，以及如石墨等的无机材料，但是，塑料在利于调节热容积和辐射热吸收以及易于层压在金属板方面是特别令人满意的。这样的塑料可包括，例如高压聚乙烯、低压聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸或-丙烯酸酯共聚物、含金属的乙烯-丙烯酸共聚物，乙烯-丙烯共聚物，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种散热板，其特征在于，主要由一块金属板构成的散热板放置在高温区域和低温区域之间，用于从高温区域向低温区域散热，在所述金属板面向低温区域表面上层压一热梯度形成层，组成热梯度形成层的导热材料的热容积和辐射热吸收比所述金属板的小。2.根据权利要求1所述的散热板，其中该热梯度形成层的热容积不超过该金属板的10％，辐射热吸收不超过该金属板的60％。3.一种散热方法，其特征在于在高温区域和低温区域之间放...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲸井由美子，鲸井正见，鲸井幸夫，
申请(专利权)人：株式会社世久途化学，
类型：发明
国别省市：