(57)【要約】【課題】  熱交換を受ける流体の通過する流体通路の圧力損失を増加させることなく伝熱装置の伝熱性能を向上させる。【解決手段】  伝熱面３ａ、３ｂと流体との間で熱移動をさせる伝熱装置１において、伝熱面３ａ、３ｂと流体の境界部には多孔質層４が設けられており、多孔質層４は少なくとも流体の領域に通じる多数の細孔５を有しており、細孔５内の流体に熱音響自励振動を発生させる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝熱面（３、３ａ、３ｂ、１１）と流体との間で熱移動をさせる伝熱装置において、
前記伝熱面（３、３ａ、３ｂ、１１）と前記流体の境界部には多孔質層（４、４ｂ、４ｃ）が設けられており、
前記多孔質層（４、４ｂ、４ｃ）は少なくとも前記流体の領域に通じる多数の細孔（５）を有しており、
前記細孔（５）内の流体に熱音響自励振動を発生させるようになっていることを特徴とする伝熱装置。
【請求項２】
伝熱面（３、３ａ、３ｂ、１１）と流体との間で熱移動をさせる伝熱装置において、
前記伝熱面（３、３ａ、３ｂ、１１）と前記流体の境界部には多孔質層（４、４ｂ、４ｃ）が設けられており、
前記多孔質層（４、４ｂ、４ｃ）は少なくとも前記流体の領域に通じる多数の細孔（５）を有しており、
前記細孔（５）の代表長さ（Ｌ）と前記細孔（５）の代表直径（Ｄ）の比であるアスペクト比（Ｌ／Ｄ）が
Ｌ／Ｄ≧１７７４・Ｌ0.5
であり、
前記多孔質層（４、４ｂ、４ｃ）の等価熱伝導率（λ）が２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であり、
前記細孔（５）内の流体に熱音響自励振動を発生させるようになっていることを特徴とする伝熱装置。
【請求項３】
前記細孔（５）の長さ方向が前記伝熱面（３、３ａ、３ｂ、１１）に垂直であることを特徴とする請求項１または２に記載の伝熱装置。
【請求項４】
前記多孔質層（４、４ｂ、４ｃ）の厚みが、前記流体の通路の代表直径の２０％以下であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の伝熱装置。
【請求項５】
前記多数の細孔（５）が、互いに独立していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の伝熱装置。
【請求項６】
前記多数の細孔（５）のうち少なくとも一部が、互いに連通していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の伝熱装置。
【請求項７】
前記多数の細孔（５）の全てが連通していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の伝熱装置。
【請求項８】
前記流体が前記細孔（５）に満たされていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の伝熱装置。
【請求項９】
前記流体が液体であり、前記細孔（５）の内部に気体（１２）が存在していることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の伝熱装置。
【請求項１０】
前記気体（１２）が、空気に比較して前記液体に溶存しにくい気体であることを特徴とする請求項９に記載の伝熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度の異なる２つの流体間で熱交換を行なわせる熱交換器、電子装置などの発熱体の放熱器や、流体の加熱器あるいは冷却器として用いられる伝熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、伝熱装置の伝熱性能を向上させる技術として、特許文献１に以下のような技術が開示されている。
【０００３】
この従来技術では伝熱装置として、エンジンからの排気ガスと天然ガスとの熱交換を行なわせる熱交換器が用いられている。この熱交換器では、排気ガスの通過する流路内および天然ガスの通過する流路内に金属多孔質部材を配置している。
【０００４】
この金属多孔質部材により熱伝達部の面積を増加させることができ、伝熱性能を向上させることができる。
【特許文献１】特開２００３−２４０４７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記の従来技術では、流体の通過する流路を横断するように金属多孔質部材を配置しているので、流体通路の圧力損失が増加するという問題が生じる。
【０００６】
本発明は上記点に鑑み、熱交換を受ける流体の通過する流体通路の圧力損失を増加させることなく伝熱装置の伝熱性能を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、伝熱面（３、３ａ、３ｂ、１１）と流体との間で熱移動をさせる伝熱装置において、伝熱面（３、３ａ、３ｂ、１１）と流体の境界部には多孔質層（４、４ｂ、４ｃ）が設けられており、多孔質層（４、４ｂ、４ｃ）は少なくとも流体の領域に通じる多数の細孔（５）を有しており、細孔（５）内の流体に熱音響自励振動を発生させるようになっていることを特徴としている。
【０００８】
これによれば、多孔質層（４、４ｂ、４ｃ）の細孔（５）内の流体が熱音響自励振動を発生することで、細孔（５）の長さ方向に振動流れが生じる。この振動流れによって伝熱面（３、３ａ、３ｂ、１１）と流体との熱移動を効率良く行なうことができ、伝熱性能を向上させることができる。また、多孔質層（４、４ｂ、４ｃ）は伝熱面（３、３ａ、３ｂ、１１）と流体の境界部に設けられるものであって、流体通路を横断させる必要がないので、流体の圧力損失をほとんど増加させることがない。
【０００９】
ここで、熱音響自励振動とは、細孔（５）によって形成される空間において、この空間内の流体に細孔（５）の長さ方向の所定の温度勾配を生じさせると、空間内の流体の加熱、冷却に伴い、空間内の流体が周期的に膨張、圧縮を行って細孔（５）の長さ方向に自励振動を生じる現象をいう。
【００１０】
なお、日本伝熱シンポジウム講演論文集（功刀、「ナノ・ミクロ多重多孔質層による伝熱促進：空気の場合」、第４１回日本伝熱シンポジウム講演論文集、社団法人日本伝熱学会、２００３年５月２６日、第２巻、ｐ．４２５−４２６）には他の伝熱性能を向上させる技術が報告されている。
【００１１】
この報告によれば、伝熱面（３、３ａ、３ｂ、１１）として板状の銅を用い、カーボン・ナノチューブ又は酸化銅・ナノ粒子又は酸化アルミニウム・ナノ粒子を混入させた酸あるいはアルカリで伝熱面（３、３ａ、３ｂ、１１）の表面を化学的エッチング処理し、伝熱面（３、３ａ、３ｂ、１１）の表面にナノ粒子多孔質層（４、４ｂ、４ｃ）を形成する。この伝熱面（３、３ａ、３ｂ、１１）を用いた伝熱装置（１）は、ナノ粒子多孔質層（４、４ｂ、４ｃ）の形成されていない伝熱面（３、３ａ、３ｂ、１１）を用いた伝熱装置（１）よりも伝熱促進効果が得られると報告されている。
【００１２】
しかし、この報告では熱音響自励振動の発生による伝熱促進技術については全く開示されておらず、本発明とは異なるものである。
【００１３】
請求項２に記載の発明では、伝熱面（３、３ａ、３ｂ、１１）と流体との間で熱移動をさせる伝熱装置において、伝熱面（３、３ａ、３ｂ、１１）と流体の境界部には多孔質層（４、４ｂ、４ｃ）が設けられており、多孔質層（４、４ｂ、４ｃ）は少なくとも流体の領域に通じる多数の細孔（５）を有しており、細孔（５）の代表長さ（Ｌ）と細孔（５）の代表直径（Ｄ）の比であるアスペクト比（Ｌ／Ｄ）が
Ｌ／Ｄ≧１７７４・Ｌ0.5であり、多孔質層（４、４ｂ、４ｃ）の等価熱伝導率（λ）が２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であり、細孔（５）内の流体に熱音響自励振動を発生させるようになっていることを特徴としている。
【００１４】
これによれば、多孔質層（４、４ｂ、４ｃ）の細孔（５）内の流体に、確実に熱音響自励振動を発生させることができ、細孔（５）の長さ方向に振動流れを生じさせることができる。この振動流れによって伝熱面（３、３ａ、３ｂ、１１）と流体との熱移動を効率良く行なうことができ、伝熱性能を向上させることができる。また、多孔質層（４、４ｂ、４ｃ）は伝熱面（３、３ａ、３ｂ、１１）と流体の境界部に設けられるものであって、流体通路を横断させる必要がないので、流体の圧力損失をほとんど増加させることがない。
【００１５】
ところで、熱音響自励振動の振動周波数ｆ（Ｈｚ）は細孔（５）の平均的長さを示す代表長さ（Ｌ）と、細孔（５）内の流体における音速ｕで表される。具体的には数式Ｆ１で表される。
ｆ＝ｕ／（４・Ｌ）…（Ｆ１）
又、細孔（５）内の流体が周期的に温度変化する場合に、その温度変化が何処まで伝わるかを表す指標として熱浸透深さσ（ｍ）が用いられる。具体的には熱浸透深さσは細孔（５）の径方向のエントロピー変動の分布を熱拡散係数ａ（ｍ2／ｓ）と角振動数ω（ｒａｄ／ｓ）で決定する指標であり数式Ｆ２で表される。
σ＝（２・ａ／ω）0.5…（Ｆ２）
ここで、熱拡散係数ａは、細孔（５）内の流体の熱伝導率をその流体の比熱と密度で除した値である（ＪＩＳ２９２１１−１９８２）。
【００１６】
さらに、細孔（５）内の流体の温度変化の周期の変動によって熱の伝わり方がどのような影響を受けるかを表す指標として熱緩和時間ｔ（ｓ）が用いられる。具体的には熱緩和時間ｔは細孔（５）の代表直径（Ｄ）と熱拡散係数ａを用いて数式Ｆ３で表される。
ｔ＝（Ｄ／２）2／２ａ…（Ｆ３）
ここで、代表直径（Ｄ）は（４・流路断面積）／（濡れ縁長さ）で表される。
【００１７】
これらより、無次元量ωｔを用いると、細孔（５）内部の熱交換は数式Ｆ４で定義される。
ωｔ＝（Ｄ／２／σ）2…（Ｆ４）
ここで、ωｔが１以下である時、細孔（５）内の流体は、細孔（５）の径方向に、温度一定となる。よって、細孔（５）内の流体は、細孔（５）の径方向には等温的に変化し、細孔（５）の長さ方向のみに温度分布を有することとなり、熱音響自励振動を発生させるために望ましい条件を得られる。すなわち、細孔（５）の代表直径（Ｄ）を２・σ以下に設定すれば熱音響自励振動を発生させるために望ましいアスペクト比（Ｌ／Ｄ）の範囲を決定できる。
【００１８】
図１０は温度３００Ｋの空気について、代表直径（Ｄ）＝２・σの場合における、細孔（５）の代表長さ（Ｌ）と自励振動周波数ｆおよび代表直径（Ｄ）の関係を示す。また、図１１は代表長さ（Ｌ）とアスペクト比（Ｌ／Ｄ）の関係を示す。
【００１９】
これにより、熱音響自励振動を発生させることが望ましいアスペクト比（Ｌ／Ｄ）の範囲は数式Ｆ５に示す範囲であることがわかる。これは図１１の斜線で示す範囲である。
Ｌ／Ｄ≧１７７４・Ｌ0.5…（Ｆ５）
また、熱音響自励振動を発生させるために重要なパラメータとして細孔（５）の一の端部と他の端部の温度勾配ｄＴ／ｄｘ（Ｋ／ｍ）がある。具体的には、温度勾配は細孔（５）の一の端部の温度Ｔｈと他の端部Ｔｃとの温度差を細孔（５）の代表長さ（Ｌ）で除したものであり、数式Ｆ６で表される。
ｄＴ／ｄｘ＝（Ｔｈ−Ｔｃ）／Ｌ…（Ｆ６）
温度勾配ｄＴ／ｄｘは、伝熱面（３、３ａ、３ｂ、１１）から細孔（５）内流体に伝熱される熱量Ｑ（Ｗ）と、図２に示す伝熱面積Ｓ（ｍ2）と、多孔質層（４、４ｂ、４ｃ）の等価熱伝導率（λ）（Ｗ／（ｍ・Ｋ））とを用いて数式Ｆ７で表される。
ｄＴ／ｄｘ＝（Ｑ／Ｓ）／λ…（Ｆ７）
ここで、Ｑ／Ｓ（Ｗ／ｍ2）は単位面積あたりの熱交換量を示す熱流束であり、等価熱伝導率（λ）は多孔質層（４、４ｂ、４ｃ）を形成する部材の熱伝導率λａと細孔（５）内の流体の熱伝導率λｂと多孔質層（４、４ｂ、４ｃ）の総体積に対する全ての細孔（５）の体積の割合を示す気孔率Ｐなどにより計算される見かけの熱伝導率である。
【００２０】
多孔質層（４、４ｂ、４ｃ）の細孔（５）において、熱音響自励振動を発生させるために必要な温度勾配は第６回スターリングサイクルシンポジウム講演論文集（正、「熱音響リコーダの開発」、スターリングサイクルシンポジウム講演論文集、日本機械学会、２００２年１０月１８日、第２巻、ｐ．１２７−１２８）において９８１２．５Ｋ／ｍ程度と報告されている。また、本発明者の検討によれば、９３３３．３Ｋ／ｍ以上が望ましいことが確認されている。
【００２１】
そこで、熱音響自励振動を発生させるために必要な温度勾配は、上記２つの数値を上回る１００００（Ｋ／ｍ）以上とし、熱流束２００（ｋＷ／ｍ2）というような高熱流束での伝熱促進するためには、等価熱伝導率λを２０（Ｗ／ｍ・Ｋ）以下に設定する必要がある。
【００２２】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の伝熱装置において、細孔（５）の長さ方向が伝熱面（３、３ａ、３ｂ、１１）に垂直であることを特徴としている。
【００２３】
これによれば、温度勾配の方向と細孔（５）の長さ方向が一致し伝熱面（３、３ａ、３ｂ、１１）に垂直方向の成分を有する振動流れを効果的に生じさせることができるので、伝熱面（３、３ａ、３ｂ、１１）と流体との熱移動を効率良く行なうことができ、伝熱性能を向上させることができる。ここで、請求項３における垂直とは、細孔（５）の長さ方向が伝熱面（３、３ａ、３ｂ、１１）に対して完全に垂直であることのみを意味するものではなく、細孔（５）の形成工程における加工誤差などによって垂直方向に対して微小な傾きを有するものも垂直という用語の範囲内に含むものとする。
【００２４】
請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の伝熱装置において、多孔質層（４、４ｂ、４ｃ）の厚みが、流体の通路の代表直径の２０％以下であることを特徴としている。
【００２５】
このような厚み設定によって、流体の通路の圧力損失上昇を効果的に抑制できる。
【００２６】
請求項５に記載の発明のように、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の伝熱装置において、多数の細孔（５）が互いに独立していてもよい。
【００２７】
請求項６に記載の発明では、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の伝熱装置において、多数の細孔（５）のうち少なくとも一部が、互いに連通していることを特徴としている。
【００２８】
これによれば、細孔（５）の長さ方向の振動流れを生じさせるだけでなく、他の細孔（５）の一部と連通孔を介して循環流れも生じることとなり、伝熱面（３、３ａ、３ｂ、１１）と流体との熱移動を効率良く行なうことができる。
【００２９】
請求項７に記載の発明では、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の伝熱装置において、多数の細孔（５）の全てが連通していることを特徴としている。
【００３０】
これによれば、細孔（５）の長さ方向の振動流れを生じさせるだけでなく、他の全ての細孔（５）との連通孔を介して循環流れも生じることとなり、伝熱面（３、３ａ、３ｂ、１１）と流体との熱移動を効率良く行なうことができる。
【００３１】
請求項８に記載の発明のように、請求項１ないし７のいずれか１つに記載の伝熱装置において、流体が細孔（５）に満たされていてもよい。
【００３２】
請求項９に記載の発明では、請求項１ないし７のいずれか１つに記載の伝熱装置において、流体が液体であり、細孔（５）の内部に気体（１２）が存在していることを特徴としている。
【００３３】
これによれば、液体に対して熱音響自励振動の振幅が大きい気体が熱音響自励振動を発生することで、細孔（５）の内部に液体のみが存在している場合に対して、より振幅の増幅された振動流れを生じさせることができるので、伝熱面（３、３ａ、３ｂ、１１）と流体との熱移動を効率良く行なうことができる。
【００３４】
請求項１０に記載の発明では、請求項９に記載の伝熱装置において、気体が、空気に比較して液体に溶存しにくい気体（１２）であることを特徴としている。
【００３５】
これによれば、気体（１２）が液体に溶存しにくいため、熱音響自励振動の増幅効果をより一層有効に発揮できる。
【００３６】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
（第１実施形態）
図１〜図２により本発明の第１実施形態について説明する。図１（ａ）は本発明の伝熱装置を空冷式放熱器１に応用したもので、空冷式放熱器１を電子装置２に取り付けた状態の正面図である。図１（ｂ）はその側面図である。
【００３８】
空冷式放熱器１は板状の基材部１ａと板状のフィン部１ｂで構成されており、フィン部１ｂは基材部１ａの板状平面に垂直に等間隔に配置されている。空冷式放熱器１の材料は熱伝導率の高い金属の一種であり、具体的にはアルミニウムである。基材部１ａとフィン部１ｂは一体に構成されている。
【００３９】
電子装置２は例えば、ＣＰＵ、トランジスタ集積回路等である。電子装置２は図示しない電子回路基板上にはんだ付け等で固定されており、空冷式放熱器１は電子装置２に図示しないネジ止め又は接着等の手段により固定されている。また、図示しないファンにより、フィン部１ｂの板面と平行な方向（図１（ｂ）の矢印Ｂの方向）に空気が流れるようになっている。
【００４０】
この空冷式放熱器１の基材部１ａとフィン部１ｂの外表面は伝熱面３ａ、３ｂとなり、多孔質層４が形成されている。図１の破線は多孔質層４を形成する範囲を示している。ここで、空冷式放熱器１と電子装置２との接触面には多孔質層４は形成しないことが望ましい。固体と固体とが接触する伝熱では熱音響自励振動の発生による伝熱促進が期待できないので、多孔質層４を介して接触させるよりも、固体同士が直接接触する方が伝熱性が良いからである。
【００４１】
次に、伝熱面３ａ、３ｂに多孔質層４を形成する方法を説明する。多孔質層４を形成するためには周知の陽極酸化法を用いる。具体的には伝熱面３ａ、３ｂの機械研磨による表面の平滑化→脱脂→水洗などの前処理を行なった後に、空冷式放熱器１を陽極として、３〜８％のシュウ酸溶液を電解液として直流又は交流電圧を印加し、それによって空冷式放熱器１の表面（アルミニウム表面）に電気化学反応を起こさせる。この電気化学反応により溶け出したアルミニウムは電解液中の酸素と結合して伝熱面３ａ、３ｂに酸化アルミニウムの多孔質皮膜、すなわち多孔質層４を形成する。
【００４２】
アルミニウムの陽極酸化法では前処理段階でテクスチャリング処理を行なうことや、電解液濃度、電解電圧および温度等により、多孔質層４の細孔５の形状を制御できる。
【００４３】
本実施形態では、多孔質層４の厚みを１μｍ〜２００μｍとして、細孔５の直径を１０ｎｍ〜５００ｎｍとして多孔質層４の細孔５の形状を制御したので、
アスペクト比Ｌ／Ｄ≧１７７４・Ｌ0.5の関係を満足させることができる。
【００４４】
また、本実施形態では、多孔質層４を形成する酸化アルミニウムの温度が３００〜３５０Ｋ程度なので、酸化アルミニウムの熱伝導率λａは２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度となり、細孔５内の空気の熱伝導率λｂは約０．２５Ｗ／（ｍ・Ｋ）となる。さらに、本実施形態の陽極酸化法による多孔質層４の気孔率Ｐは０．１６３程度であるので、多孔質層４の等価熱伝導率λは
λ＝λａ・（１−Ｐ）＋λｂ・Ｐ
より１６．８Ｗ／（ｍ・Ｋ）となる。
【００４５】
以上より、本実施形態の多孔質層４の細孔５は請求項２に記載のアスペクト比の条件を満足し、多孔質層４の等価熱伝導率（λ）も請求項２に記載の条件を満足することができる。
【００４６】
なお、アルミニウムの陽極酸化法では空冷式放熱器１の全ての表面に多孔質層４が形成されてしまうため、電子装置２との接触面についてはマスキング処理にて多孔質層４を形成しない。又は、陽極酸化法にて多孔質層４を形成した後に電子装置２との接触面について研磨加工を行なうことで多孔質層４を排除してある。これによって空冷式放熱器１と電子装置２は直接接触することができる。
【００４７】
図２（ａ）は多孔質層４を拡大し、伝熱面３ａ、３ｂの垂直方向から見た概略の上面図であり、図２（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面である。陽極酸化法にて形成された多孔質層４の細孔５は規則正しい直管状に形成される。また、細孔５の長さ方向は伝熱面３ａ、３ｂと垂直な方向に形成されている。なお、多孔質層４には細孔５の底部に位置する底面部４ａが残存するが、一般に多孔質層４が形成されていないアルミニウムの表面であっても、酸化アルミニウムの層は発生しており、底面部４ａが残存していても伝熱性能を悪化させる要因にはならない。
【００４８】
以上のような構成において、電子装置２が回路基板を介して電源供給され発熱すると、この発熱した熱量は、電子装置２と空冷式放熱器１との接触面より空冷式放熱器１に伝熱される。空冷式放熱器１に伝熱した熱量は基材部１ａとフィン部１ｂの多孔質層４を形成した伝熱面３ａ、３ｂより、伝熱面３ａ、３ｂの表面近傍を通過する空気に放熱される。これにより、電子装置２が発熱した熱量が空気に放熱され、電子装置２の温度上昇を防ぐことができる。
【００４９】
本実施形態では、伝熱面３ａ、３ｂに多孔質層４が形成されているので、多孔質層４の細孔５のアスペクト比と、伝熱面３ａ、３ｂと空気との温度差によって生じる多孔質層４の温度勾配とによって、細孔５内の空気は熱音響自励振動を生じている。この熱音響自励振動によって、細孔５内の空気は細孔５の長さ方向（図２の矢印Ｇの方向）に振動流れを生じている。
【００５０】
一方、伝熱面３ａ、３ｂの近傍を通過する空気の主流は矢印Ｂに示す方向に流れているので、細孔５内の空気の振動流れは、空気の主流方向に対して垂直な方向成分を有する。よって、伝熱面３ａ、３ｂと空気との熱移動を効率良く行なうことができ、伝熱性能を向上させることができる。
【００５１】
なお、多孔質層４を形成する方法として、エッチング法、メッキ法、ナノ粒子を焼結する方法を用いることや、陽極酸化法とこれらの方法とを組み合わせて用いることも可能である。これらの方法を用いることで、図２に示すような規則正しい直管状の細孔５以外にも、図３に示すような少なくとも一部の細孔５が連通している多孔質層４や、図４に示すような全ての細孔５が連通している多孔質層４を形成することも可能である。
【００５２】
図３のように少なくとも一部の細孔５が連通している場合は、矢印Ｇ方向の振動流れのみならず、各細孔を流体が出入りする際の抵抗の相違によって、細孔５内の流体が他の細孔５へ移動する矢印Ｈの方向の循環流れも生じる。これら振動流れと循環流れによって伝熱面３ａ、３ｂと空気との熱移動を効率良く行なうことができる。
【００５３】
図４のように全ての細孔５が連通している場合も、同様に矢印Ｇ方向の振動流れと矢印Ｈ方向の循環流れによって伝熱面３ａ、３ｂと空気との熱移動を効率良く行なうことができる。
【００５４】
（第２実施形態）
第１実施形態では、電子装置２の発熱する熱量を空気に放熱する空冷式放熱器１について説明したが、第２実施形態は液体と空気の間で熱交換を行なう熱交換器６について、図５〜６を用いて説明する。第２実施形態における液体は具体的には温水である。図５（ａ）は本発明の伝熱装置を熱交換器６に応用したもので、熱交換器６の側面の概略図であり、図５（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ断面図である。
【００５５】
熱交換器６では入口パイプ７ａ→入口タンク７→チューブ８→出口タンク９→出口パイプ９ａの順に温水が流れる。入口タンク７の側壁には複数のチューブ８と嵌合させるための嵌合支持孔７ｂが一定間隔で設けられており、出口タンク９の側面にも同様の嵌合支持孔９ｂが設けられている。チューブ８はチューブ８は断面扁平形状の管であり、一端部が嵌合支持孔７ｂに嵌合され、他の端部が嵌合支持穴９ｂに嵌合されるように配置されている。複数のコルゲートフィン１０はチューブ８の間隔に適合するように、波状に折り曲げられた薄板で、チューブ８の間に配置されている。
【００５６】
入口タンク７、出口タンク９、チューブ８、コルゲートフィン１０の材質は熱伝導率の高い金属の一種であり、具体的にはアルミニウムである。入口タンク７、出口タンク９、チューブ８、コルゲートフィン１０は仮組みされた後に、一体にろう付け結合されている。また、図示しないファンにより、コルゲートフィン１０の波面と平行な方向（図５（ｂ）の矢印Ｂの方向）に空気が流れるようになっている。
【００５７】
熱交換器６では、チューブ８の内面が温水からチューブ８へ伝熱する液体側伝熱面１１になり、コルゲートフィン１０の表面がコルゲートフィン１０から空気へ伝熱する空気側伝熱面３になり、それぞれ多孔質層４ｂ、４ｃが形成されている。
【００５８】
図５（ｂ）の二点鎖線はチューブ８の内面に多孔質層４ｂを形成する範囲を示している。また、破線はコルゲートフィン１０の表面に多孔質層４ｃを形成する範囲を示している。なお、第１実施形態と同様にチューブ８からコルゲートフィン１０の伝熱では、固体同士を直接接触させることが望ましい。また、コルゲートフィン１０は極めて薄いので、多孔質層４ｃの形成後に多孔質層４ｃを研磨加工などで排除することは難しい。
【００５９】
そこで、熱交換器６を一体ろう付けした後に陽極酸化法を用いて多孔質層４ｂ、４ｃを形成する。これにより、多孔質層４ｂ、４ｃを同時に形成でき、チューブ８とコルゲートフィン１０との接触面より多孔質層４ｃを排除できる。
【００６０】
また、液体側伝熱面１１では温水がチューブ８を通過する際の圧力損失の上昇を抑制するため、多孔質層４ｂの厚みはチューブ８内の温水通路の代表直径の内径の２０％以下の値にしてある。
【００６１】
さらに、液体側伝熱面１１の多孔質層４ｂの細孔５内には気体１２を存在させておく。気体１２は空気と比較して水に溶存しにくく、かつ溶存量が水温の影響を受けにくいヘリウム１２を用いる。具体的には、多孔質層４ｂの形成過程においてチューブ８の内部を真空引きしてヘリウム１２に置換する。この時、ヘリウム置換する際のチューブ８内のヘリウム１２の圧力を調整させることによって細孔５内のヘリウム１２の量を調整する。さらにその後、温水をチューブ８に導入する。
【００６２】
多孔質層４ｂの細孔５内のヘリウム１２は多孔質層４ｂ内を移動することはあるが、細孔５が極めて微小な空間であるので、多孔質層４ｂから抜け出しにくい。このため、チューブ８に温水を導入することで、ヘリウム１２が細孔５内に残存させておくことができる。この時、細孔５に残存するヘリウム１２の体積は、常温で細孔５の体積の５０％以下が望ましい。
【００６３】
以上のような構成において、温水の熱量は液体側伝熱面１１より、チューブ８へ伝熱する。チューブ８に伝熱した熱量はチューブ８とコルゲートフィン１０との接触面からコルゲートフィン１０へ伝熱され、コルゲートフィン１０に伝熱した熱量は空気側伝熱面３より、空気側伝熱面３の表面近傍を通過する空気に放熱される。
【００６４】
本実施形態では、液体側伝熱面１１に多孔質層４ｂが形成されているので、液体側伝熱面１１の多孔質層４ｂの細孔５のアスペクト比と、多孔質層４ｂの温度勾配とによって、細孔５内の温水とヘリウム１２は熱音響自励振動を生じている。この時、温水に対して温度変化による体積変化の大きいヘリウム１２が熱音響自励振動を発生しているので、細孔５内で温水のみが振動している場合に対して、より一層、振幅の増幅された振動流れを生じさせることができる。この熱音響自励振動によって、細孔５内の温水およびヘリウム１２は細孔５の長さ方向（図６の矢印Ｇの方向）に振動流れを生じている。
【００６５】
一方、液体側伝熱面１１を通過する温水の主流は矢印Ｂに示す方向に流れているので、細孔５内の温水およびヘリウム１２の振動流れは、温水の主流方向に対して垂直な方向成分を有することとなる。よって、液体側伝熱面１１と温水との熱移動を効率良く行なうことができ、伝熱性能を向上させることができる。
【００６６】
なお、第１実施形態と同様に、図６に示すような規則正しい直管状の細孔５以外にも、図７に示すような少なくとも一部の細孔５が連通している多孔質層４ｂや、図８に示すような全ての細孔５が連通している多孔質層４ｂを形成することも可能である。
【００６７】
図７のように少なくとも一部の細孔５が連通している場合は、矢印Ｇ方向の振動流れのみならず、矢印Ｈの方向の循環流れも生じる。これらの増幅された振動流れと循環流れによって温水と液体側伝熱面１１との熱移動を効率良く行なうことができる。
【００６８】
図８のように全ての細孔５が連通している場合も、同様に増幅された矢印Ｇ方向の振動流れと矢印Ｈ方向の循環流れによって、温水と液体側伝熱面１１との熱移動を効率良く行なうことができる。
【００６９】
また、コルゲートフィン１０から空気へ伝熱する空気側伝熱面３の多孔質層４ｃの細孔５内の空気は第１実施形態と同様の熱音響自励振動を生じ、熱移動を効率良く行なうことができる。
【００７０】
（第３実施形態）
第１実施形態では、電子装置２の発熱する熱量を気体である空気に放熱する空冷式放熱器１について説明したが、第３実施形態では電子装置２の熱量を液体に放熱する液冷式放熱器１３について図９を用いて説明する。第３実施形態における液体は具体的には冷却水である。図９（ａ）は液冷式放熱器１３を電子装置２に取り付けた状態の側面図であり、図９（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ断面図である。
【００７１】
液冷式放熱器１３には平板状で、一の側面に冷却水流入パイプ１４ａが設けられており、他の端面には冷却水流出パイプ１４ｂが設けられている。又、液冷式放熱器１３には冷却水流入パイプ１４ａから冷却水流出パイプ１４ｂを貫通するように、複数の貫通孔が一定間隔で設けられている。この貫通孔が冷却水の通路となる冷却水通路１４を構成し、冷却液は冷却水流入パイプ１４ａ→冷却水通路１４→冷却水流出パイプ１４ｂの順に流れる。液冷式放熱器１３の材質は熱伝導率の高い金属の一種であり、具体的にはアルミニウムである。
【００７２】
電子装置２は第１実施形態と同様であり、液冷式放熱器１３は電子装置２に図示しないネジ止め構造又は接着等の手段により固定されている。
【００７３】
この液冷式放熱器１３の冷却水通路１４を構成する貫通孔の内表面は液体側伝熱面１１となり、多孔質層４が形成されている。図９の破線は多孔質層４を形成する範囲を示している。多孔質層４は第２実施形態と同様な方法で多孔質層４の細孔５にヘリウム１２を残存させておく。
【００７４】
ここで、陽極酸化法にて多孔質層４を形成すると液冷式放熱器１３の全ての外表面に多孔質層４が形成されてしまう。しかし、第１実施形態と同様に電子装置２から液冷式放熱器１３への伝熱では、固体同士を直接接触させることが望ましい。そこで、電子装置２との接触面についてはマスキング処理や、多孔質層４を形成した後の研磨加工を施すことで、電子装置２と液冷式放熱器１３が直接接触できるようにしてある。
【００７５】
以上のような構成において、電子装置２の熱量は液冷式放熱器１３に伝熱され、液冷式放熱器１３に伝熱した熱量は液体側伝熱面１１より冷却水に放熱される。
【００７６】
本実施形態では、液体側伝熱面１１に多孔質層４が形成されているので、第２実施形態と同様に冷却水とヘリウム１２の熱音響自励振動により、熱移動を効率良く行なうことができる。
【００７７】
（その他の実施形態）
第１〜第３の実施形態では本発明の応用例として、熱量を空気や液体に放熱する放熱器や、温水と空気の熱交換を行なう放熱器について説明したが、本発明の伝熱装置は液体同士や気体同士の熱交換を行なう熱交換器や、相変化を伴う液冷媒と気体や液体との熱交換を行なう熱交換器などにも広く応用可能である。例えば、温水用加熱器、空調用凝縮器、空調用蒸発器等に応用可能である。
【００７８】
又、第１〜第３の実施形態では伝熱装置の材質に熱伝導率の高い金属の一種として、アルミニウムを用いているが、実施形態と同様な方法で多孔質層４の細孔５のアスペクト比を制御可能な銅、ステンレスなどの材質を用いても実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】（ａ）は第１実施形態の空冷式放熱器の正面図であり、（ｂ）は左側面図である。
【図２】（ａ）は第１実施形態の多孔質層の概略構造を表す拡大上面図であり、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図３】第１実施形態における別の多孔質層の概略構造を表す拡大断面図である。
【図４】第１実施形態における更に別の多孔質層の概略構造を表す拡大断面図である。
【図５】（ａ）は第２実施形態の熱交換器の左側面図であり、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ断面図である。
【図６】第２実施形態の多孔質層の細孔に気体が存在する状態を表す拡大断面図である。
【図７】第２実施形態における別の多孔質層の細孔に気体が存在する状態を表す拡大断面図である。
【図８】第２実施形態における更に別の多孔質層の細孔に気体が存在する状態を表す拡大断面図である。
【図９】（ａ）は第３実施形態の液冷式放熱器の左側面図であり、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ断面図である。
【図１０】細孔の代表長さＬと熱音響自励振動周波数ｆと熱浸透深さσの関係を表すグラフである。
【図１１】細孔の代表長さＬとアスペクト比Ｌ／Ｄの関係を表すグラフである。
【符号の説明】
【００８０】
３、３ａ、３ｂ、１１…伝熱面、４、４ｂ、４ｃ…多孔質層、５…細孔、１２…気体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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