(57)【要約】【課題】熱交換器・ヒートシンク・加熱機の効率を上げること。流体を熱移動面の近くのみに通しながら流路を確保すること。【解決手段】本発明では、熱移動流路を熱移動面に対して薄くすることで流体が熱移動面の近くのみを通る事になり、熱移動の効率を上げることができる。同時に、熱移動開始線及び熱移動終了線を長く取ることで流体の流れの方向に垂直な流路の断面積の合計を確保する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体から流体へ熱を移動する熱交換器、又は発熱体から流体へ熱を移動するヒートシンク、又は流体から被加熱体へ熱を移動する加熱機であり、配置流路及び熱移動流路及び回収流路をもち、熱移動開始線の長さの合計が熱移動面の長辺の3倍以上であり、熱移動終了線の長さの合計が熱移動面の長辺の3倍以上であり、流体の流れの方向に垂直な流路の断面積が確保されたもの。
【請求項２】
発熱体から流体へ熱を移動するヒートシンクであり、配置流路及び熱移動流路及び回収流路及び分流空間及び合流空間をもち、熱移動開始線の長さの合計が熱移動面の長辺の3倍以上であり、熱移動終了線の長さの合計が熱移動面の長辺の3倍以上であり、流体の流れの方向に垂直な流路の断面積が確保され、流体が入口、分流空間、配置流路、熱移動流路、回収流路、合流空間、出口の順で流れ、配置流路は熱移動面及び分流空間に対して開かれた溝で、回収流路は熱移動面及び合流空間に開かれた溝で、配置流路の溝と回収流路の溝が交互に並んでいるもの。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱交換器・ヒートシンク・加熱機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、流体と熱交換器・ヒートシンク・加熱機の間の熱移動の効率を上げるために流路にフィンやピンを設ける、流体に乱流を生じさせることなどが知られている。本発明では流体を熱移動面の近くのみに流すことで効率を上げる。
【０００３】
【特許文献１】特開2003-047258号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
熱交換器・ヒートシンク・加熱機の効率を上げること。流体を熱移動面の近くのみに通しながら流路を確保すること。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
符号は各図面ごとに別の対象を指し、図番号と組みで用いる。
【０００６】
本発明は発熱体から流体に熱を移動するならばヒートシンクになり、流体から被加熱物に熱を移動するならば加熱機になる。図1では熱交換器の一部・ヒートシンク・加熱器が説明されている。それを２つ用い図１−X側の図１−ijklの面どうしをつなぎ合わせた場合、流体からもう一方の流体へ熱を移動する熱交換器になる。図３で説明するなら図３−fghiの面どうしをつなぎ合わせた物が熱交換器になる。
【０００７】
本発明において熱移動面とは熱移動流路を構成する面のうち発熱体又は被加熱体又は熱交換器においてもう一方の流体に向かった面であり、流体と熱交換器・加熱機・ヒートシンクの間の熱移動を担う面である。熱移動流路とはそれを構成する面に熱移動面を持ち配置流路と回収流路に挟まれた流路である。熱移動開始線とは流体が熱移動面に接し始める点の集まりである。熱移動終了線とは流体が熱移動面から離れ始める点の集まりである。配置流路とは流体を熱移動流路へ導く流路である。回収流路とは熱移動流路から流体を受け取る流路である。分流空間とは入り口から入った流体を配置流路に導き分配する空間である。合流空間とは流体を回収流路から受け取り纏め出口へ導く空間である。
【０００８】
図１は、図１−ijklの面のある図１−Ｘの方向から図１−Yで示される熱移動流路内の流体へ熱を移動するまたは逆に図１−Ｙで示される熱移動流路内の流体から図１−ijklの面のある図１−Ｘの方向へ熱を移動する本発明の概念図である。図１−Ａは流体の流れる方向である。図１−abcdは熱移動面であり、図１−abcdefghは熱移動流路であり、図１−abは熱移動開始線、図１−cdは熱移動終了線である。本発明において、熱移動面に近い場所を流れる流体ほど熱移動の効率が高い。図１−aeで示される熱移動流路の熱移動面に対する厚みを薄くした場合、流体は熱移動面のより近くのみを流れるため、その点では効率が上がるが、流れの方向に垂直な流路の断面積が減少するため同量の流体を流すために必要な力が大きくなる。そこで熱移動開始線と熱移動終了線をN倍に長くし、熱移動流路の熱移動面に対する厚みをN分の１に薄く、図１−bcで示される熱移動流路の長さをN分の１に短くすることで、流れの方向に垂直な流路の断面積と熱移動面の面積を変えずに熱移動流路の熱移動面に対する厚みを薄くすることができる。しかしこの場合熱移動面の形状が細長くなっていまう。そこで熱移動面の形状に合わせて、長くした熱移動開始線と熱移動終了線を配置する必要がある。
【０００９】
図２は熱移動開始線と熱移動終了線の配置の例である。図２−Aの矢印は流体の流れの方向をあらわす。図２−abcdは熱移動面であり図２−Xは熱移動開始線、図２−Yは熱移動終了線である。図２では、図２−abの長さをもつ熱移動開始線及び熱移動終了線が４組ある。図２のような配置をした場合、熱移動開始線及び熱移動終了線が図２−abと図２−cdの一組の場合と比べて、熱移動開始線の長さの合計を約４倍に、熱移動終了線の長さの合計を約４倍に、熱移動流路の熱移動面に対しての厚さを約４分の１にしつつ流れの方向に垂直な流路の断面積のを保つことができる。図２のような流体の流れを実現する配置流路・熱移動流路・回収流路の構成を以下図３において説明する。
【００１０】
図３は本発明の断面図であり、熱移動開始線と熱移動終了線が４組の例である。流体は図３−Ａの入り口から入り、分流空間を通り、図３−ｃの配置流路を通り、図３−ａの熱移動開始線を越え、図３−ｅの熱移動流路を通り、図３−ｂの熱移動終了線をこえ、図３−ｄの回収流路を通り、合流空間を通り、図３−Ｂの出口より出る。
【００１１】
図４は図３−Ｘの断面図である。配置流路と合流空間の間及び、回収流路と分流空間の間が仕切られていることを示す。流体は図４−Ａの入り口から入り、図４−ｅの分流空間を通り、図４−ｃの配置流路を通り、図４−ａの熱移動開始線を越え、熱移動流路を通り、図４−ｂの熱移動終了線をこえ、図４−ｄの回収流路を通り、図４−ｆの合流空間を通り、図４−Ｂの出口より出る。
【００１２】
図５は、配置流路が熱移動面及び分流空間に対して開かれた溝で、回収流路が熱移動面及び合流空間に開かれた溝で、配置流路の溝と回収流路の溝が交互に並んでいる本発明の断面図である。断面の手前側に熱移動面がある。図５では流体が図５−Ａの入り口から入り、図５−ａの分流空間、図５−ｃの配置流路、熱移動開始線、図５−ｅの熱移動流路、熱移動終了線、図５−ｄの回収流路、図５−ｂの合流空間の順で流れ、図５−Ｂから出る。図５では両端の配置流路と回収流路を除き、配置流路はその両側二つの熱移動流路に流体を供給し、回収流路はその両側二つの熱移動流路から流体を受け取る。そのためその部分の熱移動開始線の長さ及び熱移動終了線の長さは２重に数えられる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、熱移動流路を熱移動面に対して薄くすることで流体が熱移動面の近くのみを通る事になり、熱移動の効率を上げることができる。同時に流体の流れの方向に垂直な流路の断面積の合計を確保することで流体の流れる量の減少による熱移動の効率の低下を避けることができる。
【００１４】
これまでの説明において冷却する面又は過熱する面が平面であるものを例に挙げたが、本発明はそれらが曲面の場合又は平面と曲面の組み合わせの場合にも適用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明において熱交換開始線の長さの合計及び熱交換終了線の長さの合計は共に熱交換面の長辺の３倍以上でありできる限り長いことが望ましい。熱移動流路の熱移動面に対する厚さは１ｍｍ以下で流体の流れる量が減少することにより効率が低下しない限りにおいて薄いことが望ましい。熱移動面に溝やフィン・ピンが設けられているなどして、その熱移動流路の厚さが一定でない場合、熱移動流路の容積を熱移動面の面積で除したものがその厚さである。熱移動面の面積は溝やフィン・ピンが設けられることでその表面積が変化しても変化しない。溝が埋められフィン・ピンが取り除かれた状態での面積が熱移動面の面積である。
【００１６】
本発明は銅、アルミ等熱伝導率の高い物で作ることが望ましい。熱移動面に溝やフィンやピンを作り効率を上げることができる。
【実施例１】
【００１７】
図３の断面図で説明されるヒートシンク。流体を供給する部分と流体を受け取る部分をもち、その流体は循環し、流体から放熱する部分をもつ冷却システム。
【実施例２】
【００１８】
図３の断面図で説明される加熱機。流体を供給する部分と流体を受け取る部分をもち、その流体は循環し、流体を過熱する部分をもつ加熱システム。
【実施例３】
【００１９】
図３で説明される本発明を二つ図３−fghiの面同士でつなぎ合わせた熱交換器。一方を流れる流体からもう一方を流れる流体に熱が移動する。高温側の流体を供給する部分及び流体を受け取る部分をもち、低温側の流体を供給する部分及び流体を受け取る部分を持つ熱交換システム。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明概念図
【図２】熱移動開始線及び熱移動終了線の配置例
【図３】図２の配置に対応した本発明の断面図
【図４】図３−Xの断面図
【図５】溝が交互に並んでいる本発明の断面図
【符号の説明】
【００２１】
図１−A  流体の流れる方向
図１−Y  流体
図１−X  流体から熱を移動する方向又は流体へ熱が移動してくる方向。
図２−A  流体の流れる方向
図２−X  熱移動開始線
図２−Y  熱移動終了線
図３−A  入り口
図３−B  出口
図３−X  断面指示
図３−a  熱移動開始線
図３−b  熱移動終了線
図３−c  配置流路
図３−d  回収流路
図３−e  熱移動流路
図４−A  入り口
図４−B  出口
図４−a  熱移動開始線
図４−b  熱移動終了線
図４−c  配置流路
図４−d  回収流路
図４−e  分流空間
図４−f  合流空間
図５−A  入り口
図５−B  出口
図５−a  分流空間
図５−b  合流空間
図５−c  配置流路
図５−d  回収流路
図５−e  熱移動流路
【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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