(57)【要約】【課題】熱交換器および冷却装置において、液状体冷媒と気体冷媒との間の熱交換の効率を向上することができるようにする。【解決手段】冷却装置に用いる熱交換器３が、熱輸送を行う磁性流体Ｌを噴射して霧状化する噴射部５と、噴射部５によって霧状化された霧状体ＶＬに、外気Ａを混合させる噴霧室３Ｂと、噴霧室３Ｂによって混合された霧状体ＶＬと外気Ａとを分離して、磁性流体Ｌを凝集させる分離凝集部とを備えるようにする。【選択図】図３
2010121868.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱輸送を行う液状体冷媒を噴射して霧状化する噴射部と、
該噴射部によって霧状化された前記液状体冷媒に、気体冷媒を混合させる混合部と、
該混合部によって混合された前記液状体冷媒と前記気体冷媒とを分離して、前記液状体冷媒を凝集させる分離凝集部とを備えることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記液状体冷媒は、磁性流体であり、
前記気体冷媒は、外気であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記分離凝集部は、前記噴射部に対向する壁体と、該壁体を挟んで前記噴射部と対向して配置され、前記磁性流体を移動する移動磁場を発生する磁石部材とを備えることを特徴とする請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の熱交換器と、
被冷却体と前記熱交換器との間で前記熱輸送を行う液状体冷媒を循環させるために、一方の端部が前記熱交換器の前記噴射部に、他方の端部が前記分離凝集部にそれぞれ接続され、中間部が被冷却体に当接された液体循環部と、
該液体循環部において前記熱輸送を行う液状体冷媒を循環させる循環ポンプとを備える冷却装置。
【請求項５】
前記熱交換器の前記分離凝集部と前記被冷却体との間の前記液体循環部に、前記液状体冷媒を冷却する補助冷却機構を備えることを特徴とする請求項４に記載の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱交換器および冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱交換器においては、液体や気体を熱交換媒体として熱交換を行う際、少なくとも一方の熱交換媒体は、金属などの熱伝導が良好な材質で形成された伝熱管内に流され、伝熱管の外周側に他方の熱交換媒体を流通させることにより熱交換を行っている。
また、熱交換効率を向上するため、熱交換媒体として伝熱性に優れる磁性流体を用いることが知られている。
例えば、特許文献１には、磁性流体を含む冷媒を液ダメからリニアポンプで輸送し、熱交換器および被冷却体の間で循環させ、被冷却体の熱で昇温された冷媒を、熱交換器において空気を２次冷媒とする２次冷却系に熱伝導および熱伝達させることで空冷し、これにより、被冷却体の熱を大気へ放出する冷却装置が記載されている。
また、特許文献２には、非磁性体の冷却パイプを通して循環する磁性流体と、この磁性流体を循環させるための駆動装置とからなる磁性流体を用いた冷却装置において、駆動装置は、冷却パイプに沿って移動する永久磁石を備えたものが記載されている。
【特許文献１】特開２００１−７７５７１号公報
【特許文献２】特開２００４−２５４４３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記のような従来の熱交換器および冷却装置では、以下のような問題がある。
特許文献１に記載の熱交換器では、磁性流体の冷媒は閉循環システムを構成しており、磁性流体は、被冷却体および２次冷却系の空気とは、循環流路を形成する配管または配管に設けられた放熱フィン等の熱伝導媒体を介して熱交換を行う。このため、熱交換の効率は、磁性流体と熱伝導媒体との接触面積、および空気と熱伝導媒体との接触面積の大きさや、それぞれの冷媒の流速に依存する。
したがって、熱交換の効率を向上するためには、熱伝導媒体に多数の放熱フィンを設け、放熱フィンに沿って高速に冷媒を流す必要があるが、一定の容積の範囲で放熱フィンの面積を増すと放熱フィン周りの流路が狭まって冷媒の流量が低下するため、熱交換の効率をあまり高めることができないという問題がある。放熱フィンの面積を増大して十分な冷媒流量を確保しようとすれば、熱交換器が大型化してしまうという問題がある。
特許文献２に記載の冷却装置では、駆動装置の発熱による冷却効率の低下を抑制するために、冷媒に磁性流体を用い永久磁石を冷却パイプに沿って移動する駆動装置によって磁性流体を循環させているが、磁性流体の冷却は、冷却パイプに局部的に設けられたラジエータもしくは冷却パイプ全体からなる放熱部を介した熱交換により行っている。このため、放熱部に関しては特許文献１の熱交換器と同様の問題がある。
【０００４】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、液状体冷媒と気体冷媒との間の熱交換の効率を向上することができる熱交換器および冷却装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、本発明の熱交換器は、熱輸送を行う液状体冷媒を噴射して霧状化する噴射部と、該噴射部によって霧状化された前記液状体冷媒に、気体冷媒を混合させる混合部と、該混合部によって混合された前記液状体冷媒と前記気体冷媒とを分離して、前記液状体冷媒を凝集させる分離凝集部とを備える構成とする。
この発明によれば、噴射部によって熱輸送を行う液状体冷媒を霧状化し、混合部において霧状化された液状体冷媒と気体冷媒とを混合させることで、液状体冷媒が凝集している場合に比べて表面積を格段に拡大させた状態で、液状体冷媒と気体冷媒との間で熱交換を行うことができる。そして、分離凝集部によって、混合部で混合された液状体冷媒と気体冷媒とを分離して、液状体冷媒を凝集させるので、この凝集された液状体冷媒を、被冷却体を冷却する液状体冷媒として再利用することが可能となる。
【０００６】
本発明の冷却装置は、本発明の熱交換器と、被冷却体と前記熱交換器との間で前記熱輸送を行う液状体冷媒を循環させるために、一方の端部が前記熱交換器の前記噴射部に、他方の端部が前記分離凝集部にそれぞれ接続され、中間部が被冷却体に当接された液体循環部と、該液体循環部において前記熱輸送を行う液状体冷媒を循環させる循環ポンプとを備える構成とする。
この発明によれば、本発明の熱交換器を用いて気体冷媒との間で熱交換された液状体冷媒を冷媒として、液体循環部に循環させることで、被冷却体を冷却することができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の熱交換器および冷却装置によれば、液状体冷媒を霧状化して気体冷媒と熱交換させてから凝集させるので、液状体冷媒と気体冷媒との間の熱交換の効率を向上することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下では、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
本発明の実施形態に係る画像投影装置について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る熱交換器を備える冷却装置の概略構成を示す模式的な構成図である。図２は、図１におけるＢ−Ｂ断面図である。図３（ａ）は、本発明の実施形態に係る熱交換器の模式的な平面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図である。図４は、本発明の実施形態に係る熱交換器の噴射部の構成を示す図３（ｂ）の部分拡大図である。
【０００９】
図１に示すように、本実施形態の冷却装置１の概略構成は、冷却ジャケット部２、配管Ｐ１、循環ポンプ４、配管Ｐ２、熱交換器３、および配管Ｐ３を備える。
【００１０】
冷却ジャケット部２は、被冷却体１０に当接させる被冷却体設置部２Ａと、被冷却体設置部２Ａを挟んで、被冷却体１０と反対側に磁性流体Ｌを流通させる冷媒流通部２Ｂとを備える。
磁性流体Ｌは、被冷却体１０を冷却するために熱輸送を行う液状体冷媒である。本実施形態では、被冷却体１０からの受熱時に昇温される温度、大気圧において、飽和蒸気圧が十分低く、大気中に揮発しにくいベース液体に、例えば１０ｎｍ程度の酸化鉄などからなる磁性微粒子を分散させてコロイド溶液としたものを好適に採用することができる。
【００１１】
本実施形態の冷却ジャケット部２の被冷却体設置部２Ａは、被冷却体１０より面積の大きな矩形平面からなる。
また、冷媒流通部２Ｂは、図２に示すように、被冷却体設置部２Ａを覆って密封する函型の筐体２ａと、筐体２ａの１つの側面に配置され配管Ｐ３と連結された冷媒流入口２ｂと、冷媒流入口２ｂが設けられた筐体２ａの側面と対向する側面に配置され配管Ｐ１と連結された冷媒流出口２ｃと、被冷却体設置部２Ａの裏面において筐体２ａの内部側に立設され冷媒流入口２ｂから冷媒流出口２ｃに向かう軸線に平行に複数配置されたフィン部２ｄとからなる。
このため、冷媒流通部２Ｂの内部は、複数のフィン部２ｄによって、冷媒流入口２ｂと冷媒流出口２ｃとを結ぶ軸線に直交する方向に複数の仕切られた格子状の冷媒流路２ｅが形成されている。
【００１２】
冷却ジャケット部２の材質としては、非磁性の金属を採用することができる。そして、少なくとも被冷却体設置部２Ａおよびフィン部２ｄは、例えば、アルミニウム、銅などの熱伝導性の良好な非磁性金属を採用することが好ましい。
【００１３】
このように、本実施形態の冷却ジャケット部２は、被冷却体１０として、例えば、平面状の当接部を有する電子装置等の冷却に好適な一例となっている。ただし、これは一例であって、被冷却体設置部２Ａの形状は、被冷却体１０の形状に応じて適宜の形状を採用することができる。また、冷媒流通部２Ｂの構成や流路構造は、被冷却体１０が被冷却体設置部２Ａを介して磁性流体Ｌとの間で熱交換することができれば、特に限定されない。
【００１４】
図１に示すように、配管Ｐ１は、冷却ジャケット部２と循環ポンプ４との間で、磁性流体Ｌを流通させる流路を形成するもので、一端側が冷却ジャケット部２の冷媒流出口２ｃに接続され、他端側が循環ポンプ４の吸込口４ａに接続されている。
配管Ｐ１の材質は非磁性体からなる。後述する配管Ｐ２、Ｐ３の材質も同様である。
【００１５】
循環ポンプ４は、磁性流体Ｌを冷却装置１内で循環させるため、配管Ｐ１内の磁性流体Ｌを吸込口４ａから吸い込んで、送出口４ｂから送出するものである。
循環ポンプ４は、内部の流路に非磁性体が用いられていれば、ポンプ機構の種類は特に限定されない。
【００１６】
配管Ｐ２は、循環ポンプ４と熱交換器３との間で、磁性流体Ｌを流通させる流路を形成するもので、一端側が循環ポンプ４の送出口４ｂに接続され、他端側が熱交換器３の磁性流体射出管５ａに接続されている。
【００１７】
熱交換器３は、配管Ｐ２から流入する磁性流体Ｌと外気との間で熱交換させて、磁性流体Ｌを外気Ａと同程度の温度に冷却するものである。
熱交換器３の概略構成は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、配管Ｐ２を通して給送された磁性流体Ｌを霧状化する噴射部５と、噴射部５によって霧状化された磁性流体Ｌである霧状体ＶＬと外気Ａとを混合させる噴霧室３Ｂと、噴霧室３Ｂによって混合された霧状体ＶＬと外気Ａとを分離して、霧状体ＶＬを凝集させるマグネットロール７と、マグネットロール７によって凝集された霧状体ＶＬからなる磁性流体Ｌのみを貯留する磁性流体タンク部３Ｃとを備える。
これら各構成要素は、非磁性体で形成された本体部３ａの内部、または本体部３ａ上に、ほぼ上記の順で、配管Ｐ２側から配管Ｐ３側に向かう水平方向に沿って配列されている。
【００１８】
本実施形態の噴射部５は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、本体部３ａの一端側（図３（ｂ）の図示左側）の上側に設けられており、本体部３ａの一端側の側面から内部に水平方向に延ばされて噴霧室３Ｂに向けて貫通された略円管状の空間である噴射部内室３Ａと、噴射部内室３Ａの内部に噴射部内室３Ａと同軸に挿入された磁性流体射出管５ａと、磁性流体射出管５ａの先端側（噴霧室３Ｂ側）に磁性流体射出管５ａと同軸に挿入された内径規制部材５ｃとを備える。
【００１９】
図４に示すように、噴射部内室３Ａの基端側の本体部３ａの側面には、磁性流体射出管５ａを水平方向に挿入して磁性流体射出管５ａの基端側を噴射部内室３Ａから突出した状態で固定するために、噴射部内室３Ａの内径よりも小さい貫通孔である射出管取付孔３ｂが設けられている。
また、噴射部内室３Ａの基端側の本体部３ａの上面側には、噴射部内室３Ａの内部と熱交換器３の外部とを連通させる外気吸い込み口５ｇが設けられている。
噴射部内室３Ａの先端側の内部形状は、円管状の内周面の内径が先端側に縮径されたテーパ面３ｃが形成され、このテーパ面３ｃの最小径部から先端側にテーパ面３ｃの最小径と略同等もしくは最小径から拡径した管状をなす噴射口３ｄとが形成されている。
【００２０】
磁性流体射出管５ａは、先端側に径が縮径された先端テーパ部５ｂを有する、非磁性体で構成された略円管状部材である。
磁性流体射出管５ａは、先端テーパ部５ｂの外周面が噴射部内室３Ａのテーパ面３ｃに沿って近接された状態となるように、射出管取付孔３ｂから噴射部内室３Ａの内部に挿入して固定されている。
磁性流体射出管５ａの基端側の開口は、磁性流体Ｌを流入させる磁性流体流入口５ｆとなっており、配管Ｐ２と連結されている。
【００２１】
内径規制部材５ｃは、磁性流体射出管５ａの内部に形成される磁性流体Ｌの流路を、円環状に規制して、先端テーパ部５ｂの内側の流路断面積を漸減させるとともに、先端テーパ部５ｂの端部から先端側において、テーパ面３ｃおよび噴射口３ｄとの間に円環状の噴射流路５ｅを形成するための、非磁性体からなる棒状部材である。
本実施形態の内径規制部材５ｃは、先端側がテーパ状に縮径された略円柱部材からなり、縮径部が、先端テーパ部５ｂより先端側に突出する状態に設けられている。
【００２２】
このような噴射部５の構成により、磁性流体射出管５ａの内部では、配管Ｐ２から流入する磁性流体Ｌの流路断面が、基端側から順次、円断面、円環断面、および先端側に外形が縮径された円環断面に規制されている。
また、外気吸い込み口５ｇによって外部と連通された磁性流体射出管５ａの外周側では、基端側において噴射部内室３Ａとの間の隙間により円環状に形成され、先端側での円環の外径がテーパ面３ｃおよび噴射口３ｄの内径で規制され、先端側での円環の内径が先端テーパ部５ｂの外径で規制された外気流路５ｄが形成されている。
また、先端テーパ部５ｂより先端側では、テーパ面３ｃおよび噴射口３ｄの内周面と内径規制部材５ｃの外周面との間に、先端テーパ部５ｂの先端から噴射部内室３Ａに向かって漸増する断面積を有する円環状の噴射流路５ｅが形成されている。
【００２３】
噴霧室３Ｂは、本体部３ａの上面から内部側に掘り下げることで、噴射口３ｄの前方に設けられた略直方体状の空間であり、噴射口３ｄが高さ方向の中間部に設けられた噴霧室内側面３ｆと、噴霧室内側面３ｆの下端側から水平方向に延ばされた噴霧室底面３ｅと、噴霧室内側面３ｆおよび噴霧室底面３ｅにそれぞれ隣接し互いに水平方向（図３（ａ）の上下方向）に対向する２つの噴霧室内側面３ｇと、噴霧室内側面３ｆに対向する位置に設けられた凝集壁６ｃによって、側方および下方が囲まれている。
また、各噴霧室内側面３ｇ、噴霧室内側面３ｆ、凝集壁６ｃの上端には、噴霧室３Ｂ内の空気を装置上側の外部に排気する外気排出口６ｂを備えた噴霧室カバー６ａが、接続されている。
【００２４】
凝集壁６ｃは非磁性の薄板部材によって形成されている。
凝集壁６ｃの形状は、図３（ｂ）に示すように、噴霧室内側面３ｆと対向する部分では、噴射部内室３Ａの中心軸線と直交する水平方向（図３（ｂ）の紙面垂直方向）に中心軸Ｏを有する部分円筒面とされている。凝集壁６ｃの下端側では、円筒面が噴霧室底面３ｅよりも下側の位置に食い込むように延ばされてから、水平方向に延びる平板状とされている。この平板状の部分は、後述する磁性流体タンク部３Ｃの上面側のカバーを兼ねている。
そして、凝集壁６ｃの下端部の下方の本体部３ａは、噴霧室底面３ｅの端部から、凝集壁６ｃの曲率半径より大径の円筒面状に掘り下げられている。これにより、凝集壁６ｃの湾曲部と本体部３ａとの間には、凝集壁６ｃの表面に沿って移動する磁性流体Ｌが移動可能となる部分円筒状の磁性流体流路６ｄが形成されている。
【００２５】
マグネットロール７は、凝集壁６ｃの湾曲部の曲率半径よりわずかに小径の外径を有し、マグネット表面７ａにおいて周方向に沿って複数のＮ極、Ｓ極が交替するように着磁された部材であり、本体部３ａ上に設けられたモータ７ｂによって、回転可能に支持されている。
そして、マグネットロール７は、マグネットロール７の回転中心が凝集壁６ｃの湾曲部の中心軸Ｏと同軸となるように配置されている。
【００２６】
このような構成により、凝集壁６ｃは、噴射部５に対向する壁体となっており、マグネットロール７をモータ７ｂによって回転させることにより、凝集壁６ｃの近傍で凝集壁６ｃの湾曲方向に沿って移動磁場を発生することができるようになっている。
【００２７】
磁性流体タンク部３Ｃは、凝集壁６ｃの平板状の部分の下方において本体部３ａの内部に掘り下げられた直方体状の空間であり、上端側が磁性流体流路６ｄと連通され、下端側には水平方向に延ばされた配管Ｐ３が接続されている。
【００２８】
配管Ｐ３は、図１に示すように、熱交換器３と冷却ジャケット部２との間で、磁性流体Ｌを流通させる流路を形成するもので、一端側が熱交換器３の磁性流体タンク部３Ｃに接続され、他端側が冷却ジャケット部２の冷媒流入口２ｂに接続されている。
本実施形態では、熱交換器３の出口近傍の配管Ｐ３上に、ペルチェ素子８が設置されており、配管Ｐ３内を流れる磁性流体Ｌを冷却できるようになっている。
【００２９】
次に、本実施形態の冷却装置１の動作について、熱交換器３の作用を中心に説明する。
冷却装置１では、冷却ジャケット部２、循環ポンプ４、熱交換器３が、それぞれ配管Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３によって相互に接続されて、磁性流体Ｌの循環システムが形成されている。
このため、冷却ジャケット部２では、冷媒流入口２ｂから冷媒流出口２ｃに向かって磁性流体Ｌの定常流れが形成されている。配管Ｐ３から冷媒流入口２ｂに流入された磁性流体Ｌは、冷媒流通部２Ｂ内の冷媒流路２ｅを通って、被冷却体設置部２Ａの裏面および複数のフィン部２ｄと接触しながら、冷媒流出口２ｃに向かって移動する。
このとき、被冷却体設置部２Ａの表面に当接された被冷却体１０から被冷却体設置部２Ａ、フィン部２ｄを通して伝導する熱が、磁性流体Ｌに伝熱されて、被冷却体１０が冷却される。
【００３０】
このような冷媒流通部２Ｂ内部での熱交換によって、昇温された磁性流体Ｌは、配管Ｐ１を通して、循環ポンプ４の吸込口４ａに吸い込まれ、循環ポンプ４によって配管Ｐ２に圧送される。これにより、磁性流体Ｌは、熱交換器３の磁性流体流入口５ｆを通して磁性流体射出管５ａの内部に一定流量で流入する。
磁性流体射出管５ａの内部では、下流側の先端側に向かうにつれて、内径規制部材５ｃによって円断面の流路が円環断面に変換され、さらに円環断面の断面積が縮小されていくため、ベンチュリ機構を構成している。このため、磁性流体Ｌは次第に加速されて、先端テーパ部５ｂで最高速度となり噴射流路５ｅに射出される。
これにより、先端テーパ部５ｂに隣接する外気流路５ｄの圧力が低下して、外気吸い込み口５ｇから外気Ａが吸い込まれる。
【００３１】
このようにして、噴射流路５ｅでは、加速された磁性流体Ｌに外気Ａが混入して噴霧室３Ｂに向かって噴射されるため、図３（ｂ）に示すように、磁性流体Ｌは霧状化されて霧状体ＶＬとして、外気Ａに混合された状態で、凝集壁６ｃに向けて噴霧室３Ｂ内に噴霧される。
磁性流体Ｌの飽和蒸気圧は、最高温度である冷却ジャケット部２での受熱時の温度でも十分低い圧力となっているので、噴射時には、磁性流体Ｌのベース液体はほとんど気化しない。このため、霧状体ＶＬは、ベース液体に多数の磁性微粒子が分散した小粒径の磁性流体の液滴になっており、ベース液体と磁性微粒子とが分離することはない。また、単位体積当たりの熱容量、伝熱特性などは、磁性流体Ｌとまったく同様である。
【００３２】
噴霧室３Ｂ内に噴霧された霧状体ＶＬ、外気Ａは、噴霧室３Ｂ内の空間で飛散して、噴射口３ｄに対向する凝集壁６ｃに吹き付けられる。なお、図３（ｂ）は模式図のため、霧状体ＶＬ、外気Ａの飛散行路を直線矢印で描いているが、実際には乱流を形成しているため、互いにランダムに混じり合いながら全体として放射状に吹き付けられることになる。
一方、凝集壁６ｃの裏面側では、モータ７ｂによって、マグネットロール７が凝集壁６ｃの湾曲面に沿って凝集壁６ｃの上端側から下端側に向けて（図３（ｂ）の矢印方向、図示反時計回り）回転される。
【００３３】
このような霧状化、および外気Ａとの混合の過程で、霧状体ＶＬは、外気Ａと接する表面において外気Ａと熱交換を行い、これにより、霧状体ＶＬの熱エネルギーが混合された外気Ａに移動されて、霧状体ＶＬが冷却される。
このとき、霧状化されることで、霧状体ＶＬの表面積は、霧状体ＶＬが凝集した同一体積の磁性流体Ｌに比べて格段に表面積が拡大している。例えば、磁性流体Ｌが１００ｍｍ×１００ｍｍ×５ｍｍの直方体領域に凝集している場合の表面積ＳＬは、ＳＬ＝２．２×１０４（ｍｍ２）であり、同体積の霧状体ＶＬの表面積ＳＶは、霧状体ＶＬの直径を１００μｍとすると、ＳＶ＝３×１０６（ｍｍ２）である。したがって、霧状体ＶＬの表面積は、約１３６倍に拡大されていることになる。
このように、表面積が拡大されることで、熱交換の効率が格段に向上される。
【００３４】
また、凝集壁６ｃの近傍に到達した霧状体ＶＬは、マグネットロール７の磁場の作用を受けて凝集壁６ｃ側に吸引され、確実に、凝集壁６ｃの表面に付着する。
一方、外気Ａは、凝集壁６ｃに衝突しても、凝集壁６ｃには付着されず、噴霧室３Ｂ内を移動する。外気Ａは、順次、噴射部５から噴射される外気Ａに押し出され、あるいは熱交換によって昇温されて浮力が生じることで、磁性流体タンク部３Ｃの上方にも設けられた外気排出口６ｂを通じて外部に排気される。
凝集壁６ｃの表面に吸引された磁性流体Ｌは、マグネットロール７の回転に伴い移動磁場とともに、凝集壁６ｃ上を移動して、凝集壁６ｃの下端側の磁性流体流路６ｄまで搬送される。
【００３５】
このようにして、噴射部５から噴霧された磁性流体Ｌは、冷却された霧状体ＶＬが凝集した磁性流体Ｌとして、磁性流体流路６ｄを通して、磁性流体タンク部３Ｃ内に移動される。
凝集壁６ｃは、磁性流体タンク部３Ｃ上では水平方向に延ばされているため、マグネットロール７との間の隙間が大きくなっている。そのため、移動磁場の影響は急激に減衰する。この結果、磁性流体Ｌは、自重により磁性流体タンク部３Ｃ内に落下し、磁性流体タンク部３Ｃ内に磁性流体Ｌが集められていく。
【００３６】
磁性流体タンク部３Ｃに集められた磁性流体Ｌは、磁性流体タンク部３Ｃの下端側に接続された配管Ｐ３を通して吸引され、配管Ｐ３を介して、冷却ジャケット部２の冷媒流入口２ｂに送出される。
冷却ジャケット部２に送出された磁性流体Ｌは、上記の各工程を繰り返し、被冷却体１０を冷却する冷媒として再び熱輸送に用いられる。
【００３７】
本実施形態では、熱交換器３の出口にペルチェ素子８が設けられているので、外気Ａと熱交換して外気温程度に低下した磁性流体Ｌをより低温に冷却することができる。
これは、被冷却体１０が、例えばＬＥＤ等、通常、室温、外気温からの温度上昇幅が小さいような場合に、冷却効率を増すための設けたものである。したがって、被冷却体１０が室温、外気温よりも十分高温の場合には削除した構成としてもよい。
【００３８】
冷却装置１では、磁性流体Ｌを霧状化した霧状体ＶＬと外気Ａとを混合することで、熱交換の効率を向上させることができる。このため、ラジエータなどのように放熱フィンを介して熱交換する場合に比べて、小型化が可能となる。
また、磁性流体Ｌを用いることで、マグネットロール７の磁場を用いて、霧状体ＶＬを外気Ａから確実に分離させて、霧状体ＶＬ同士を確実に凝集させ、磁性流体Ｌとして迅速に磁性流体タンク部３Ｃに移動させることができる。
【００３９】
なお、上記の説明では、液状体冷媒として磁性流体Ｌを用いた場合の例で説明したが、外気Ａによって霧状化して、外気Ａと混合できれば、磁性流体Ｌに代えて、水や揮発性の少ないオイルなどの液体を用いてもよい。
この場合でも、霧状化することで、同様に表面積を拡大できるため、熱交換の効率を向上することができる。
また、この場合、移動磁場で搬送することはできないため、マグネットロール７は不要となる。凝集壁６ｃに付着した凝集液体を回収するには、霧状体がある程度の体積に凝集すると自重で落下することを利用して、磁性流体タンク部３Ｃに回収するようにすればよい。
この構成では、凝集壁６ｃ上の狭い範囲に霧状体が付着するように、噴射部５からの噴霧をなるべく狭い範囲に設定することが好ましい。また、凝集壁６ｃ上には、凝集液体が流下しやすくなるように鉛直方向に延びる溝などを形成しておくことが好ましい。
【００４０】
また、上記の説明では、液状体冷媒の飽和蒸気圧が、大気中において受熱時の温度で十分小さい場合の例で説明したが、大気中に揮発させても問題のない場合には、飽和蒸気圧はある程度大きくてもよい。
例えば、受熱時に１００℃より低温であれば、霧状化の過程で気化することなく凝集される液量を確保することができるので、水を採用してもよい。ただし、気化して減少する分は、冷却ジャケット部２から熱交換器３までの間の流路中で適宜補充するようにする。
この場合、霧状化による表面積の拡大による熱交換の効率が向上の効果に加えて、気化熱による冷却効果も発生するので、より効率的な冷却が可能となる。
【００４１】
また、本明細書に説明されたすべての構成要素は、本発明の技術的思想の範囲で適宜組み合わせて実施することができる。
【００４２】
ここで、上記実施形態の用語と特許請求の範囲の用語との対応関係について名称が異なる場合について説明する。
磁性流体Ｌ、霧状体ＶＬは、それぞれ液状体冷媒、霧状化された液状体冷媒の一実施形態である。外気Ａは、気体冷媒の一実施形態である。噴霧室３Ｂは、混合部の一実施形態である。凝集壁６ｃ、マグネットロール７および磁性流体タンク部３Ｃは分離凝集部の一実施形態である。凝集壁６ｃ、マグネットロール７はそれぞれ壁体、磁石部材に対応する。また、冷却装置１において、配管Ｐ３、冷却ジャケット部２、および配管Ｐ１、Ｐ２は、冷却ジャケット部２を中間部とする液体循環部の一実施形態である。ペルチェ素子８は、補助冷却機構の一実施形態である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態に係る熱交換器を備える冷却装置の概略構成を示す模式的な構成図である。
【図２】図１におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る熱交換器の模式的な平面図、およびそのＣ−Ｃ断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る熱交換器の噴射部の構成を示す図３（ｂ）の部分拡大図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  冷却装置
２  冷却ジャケット部（液体循環部の中間部）
２Ａ  被冷却体設置部
２Ｂ  冷媒流通部
３  熱交換器
３Ｂ  噴霧室（混合部）
３Ｃ  磁性流体タンク部（分離凝集部）
３ｄ  噴射口
４  循環ポンプ
５  噴射部
５ａ  磁性流体射出管
５ｃ  内径規制部材
５ｄ  外気流路
５ｅ  噴射流路
６ｂ  外気排出口
６ｃ  凝集壁（分離凝集部、壁体）
７  マグネットロール（分離凝集部、磁石部材）
８  ペルチェ素子（補助冷却機構）
１０  被冷却体
Ａ  外気（気体冷媒）
Ｌ  磁性流体（液状体冷媒）
Ｐ１、Ｐ２，Ｐ３  配管（液体循環部）
ＶＬ  霧状体（霧状化された液状体冷媒）
【図１】
2010121868.tif 000003
【図２】
2010121868.tif 000004
【図３】
2010121868.tif 000005
【図４】
2010121868.tif 000006