(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱媒体を流すための流路（２２）を形成する樹脂製の壁部材（２１）と、
複数のカーボン繊維によって形成され、前記熱媒体（Ｍ１）の中に露出する露出部（３２）および前記壁部材（２１）に埋設された埋設部（３３）を有するカーボン繊維束（３１）とを備え、
前記熱媒体の流れ方向に垂直な前記カーボン繊維束の厚さ（ＤＦ）は、５μｍ以上であり、かつ、４０μｍ以下である熱交換部材。
【請求項２】
前記カーボン繊維は、長手方向に沿って高い熱伝導率を示す異方性ピッチ系カーボン繊維である請求項１に記載の熱交換部材。
【請求項３】
前記カーボン繊維束は、前記壁部材の表面に対して垂直に形成されている請求項１または請求項２に記載の熱交換部材。
【請求項４】
前記熱媒体の流れ方向に垂直な前記カーボン繊維束の軸方向の高さ（ＨＦ）は、前記厚さの５００倍以下である請求項１から請求項３のいずれかに記載の熱交換部材。
【請求項５】
２つの熱媒体の間の熱交換を提供する熱交換器を形成する請求項１から請求項４のいずれかに記載の熱交換部材。
【請求項６】
機器を収容する容器を形成する請求項１から請求項４のいずれかに記載の熱交換部材。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の熱交換部材の製造方法において、
前記壁部材に前記カーボン繊維を突き刺すことが可能な軟質層を形成すること、および、
複数の前記カーボン繊維と前記壁部材との間に高電圧を印加することにより前記カーボン繊維を前記壁部材に向けて移動させ、前記カーボン繊維を前記軟質層に突き刺すことを含む熱交換部材の製造方法。
【請求項８】
さらに、複数の前記カーボン繊維を、前記高電圧によって前記壁部材の表面に対して垂直に配向することを含む請求項７に記載の熱交換部材の製造方法。
【請求項９】
さらに、前記軟質層を硬化させ、前記カーボン繊維束を前記壁部材に固定することを含む請求項７または請求項８に記載の熱交換部材の製造方法。
【請求項１０】
さらに、前記壁部材に到達する前記カーボン繊維を制限することにより前記カーボン繊維束の形状を規定することを含む請求項７から請求項９のいずれかに記載の熱交換部材の製造方法。
【請求項１１】
複数の前記カーボン繊維に高電圧を印加し、前記壁部材に逆の高電圧を印加することを含む請求項７から請求項１０のいずれかに記載の熱交換部材の製造方法。
【請求項１２】
複数の前記カーボン繊維と前記壁部材との一方に高電圧を印加し、他方を接地電位とすることを含む請求項７から請求項１０のいずれかに記載の熱交換部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この開示は、熱媒体と熱交換する熱交換部材およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１および特許文献２は、熱交換部材により形成された熱交換器を開示する。従来の熱交換部材は、熱媒体との間の熱伝達面積を大きくするために、フィンを備えている。フィンは、板状の部材によって提供される。例えば、フィンは、銅、アルミなどの金属製の板によって提供される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４３５８６８７号公報
【特許文献２】特開平５−２３１７９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の熱交換部材では、金属製の板の切断、曲げなどの機械的な加工上の制限に起因して、フィンの微細化には限界がある。また、金属製の板をろう付けなどによって接合する接合処理上の制限も、フィンの微細化を妨げる。また、金属材料で実現可能な熱伝導率では、フィンの厚さを薄くするとフィンの先端まで十分な熱が伝わらない場合がある。このため、フィン効率が低下する。また、フィンの高さを抑制したのでは、広い熱伝達面積の提供が困難となる。上述の観点において、または言及されていない他の観点において、熱交換器にはさらなる改良が求められている。
【０００５】
開示されるひとつの目的は、高い熱伝達を実現できる熱交換部材およびその製造方法を提供することである。
【０００６】
開示される他のひとつの目的は、高い密度で配置された複数の微細なフィンを有する熱交換部材およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
ここに開示された熱交換部材は、熱媒体を流すための流路（２２）を形成する樹脂製の壁部材（２１）と、複数のカーボン繊維によって形成され、熱媒体（Ｍ１）の中に露出する露出部（３２）および壁部材（２１）に埋設された埋設部（３３）を有するカーボン繊維束（３１）とを備え、熱媒体の流れ方向に垂直なカーボン繊維束の厚さ（ＤＦ）は、５μｍ以上であり、かつ、４０μｍ以下である。
【０００８】
開示される熱交換部材によると、カーボン繊維束は、複数のカーボン繊維によって形成されるから、カーボン繊維束の長さ方向にそって高い熱伝導率が得られる。よって、カーボン繊維束は、熱媒体に対して高い効率で熱交換する。また、カーボン繊維束は、壁部材に埋設された埋設部を有するから、カーボン繊維束と壁部材との間に高い熱伝達が得られる。この結果、熱交換部材は、熱媒体と壁部材との間において高い熱伝達を発揮する。
【０００９】
熱交換部材を製造する熱交換部材の製造方法は、壁部材にカーボン繊維を突き刺すことが可能な軟質層を形成すること、および、複数のカーボン繊維と壁部材との間に高電圧を印加することによりカーボン繊維を壁部材に向けて移動させ、カーボン繊維を層に突き刺すことを含む。
【００１０】
この熱交換部材の製造方法によると、カーボン繊維束を効率的に形成することができる。この結果、高い熱伝達を実現できる熱交換部材の製造方法が提供される。
【００１１】
この明細書における開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。この明細書に開示される目的、特徴、および効果は、後続の詳細な説明、および添付の図面を参照することによってより明確になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態に係る熱交換器の斜視図である。
【図２】第１実施形態の熱交換部材の拡大斜視図である。
【図３】第１実施形態の熱交換部材の拡大平面図である。
【図４】第１実施形態の熱交換部材の拡大断面図である。
【図５】第１実施形態の製造方法を示す工程図である。
【図６】第１実施形態の製造装置を示す断面図である。
【図７】第１実施形態の製造装置を示す断面図である。
【図８】第１実施形態の製造装置を示す断面図である。
【図９】第１実施形態の製造装置を示す断面図である。
【図１０】第２実施形態の熱交換部材の拡大断面図である。
【図１１】第３実施形態の熱交換部材の拡大断面図である。
【図１２】第４実施形態の熱交換部材の拡大断面図である。
【図１３】第５実施形態の熱交換部材の拡大断面図である。
【図１４】第６実施形態の熱交換部材の拡大断面図である。
【図１５】第７実施形態の熱交換部材の拡大断面図である。
【図１６】第８実施形態の熱交換部材の拡大平面図である。
【図１７】第９実施形態の熱交換部材の拡大平面図である。
【図１８】第１０実施形態の熱交換部材の拡大平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図面を参照しながら、複数の実施形態を説明する。複数の実施形態において、機能的におよび／または構造的に対応する部分および／または関連付けられる部分には同一の参照符号、または百以上の位が異なる参照符号が付される場合がある。対応する部分および／または関連付けられる部分については、他の実施形態の説明を参照することができる。
【００１４】
第１実施形態
図１において、熱交換器１０は、熱輸送媒体である第１媒体Ｍ１と、熱輸送媒体である第２媒体Ｍ２との間の熱交換を提供する。これら媒体は流体である。第１媒体Ｍ１と第２媒体Ｍ２とは、温度が異なる熱輸送媒体である。ここに例示される熱交換器１０は、タンク−アンド−チューブ型の熱交換器である。例えば、熱交換器１０は、第２媒体Ｍ２を冷却するための放熱器として利用できる。用途の一例では、第１媒体Ｍ１は、低温の空気であり、第２媒体Ｍ２は高温の液体である。また、熱交換器１０は、第２媒体Ｍ２を加熱するための加熱器として利用できる。用途の一例では、第１媒体Ｍ１は高温の燃焼ガスであり、第２媒体Ｍ２は、低温の液体である。
【００１５】
熱交換器１０は、複数のチューブと、これら複数のチューブを連通するタンクとを有する。複数のチューブは、その外部に、第１媒体Ｍ１と接する外表面を有する。複数のチューブは、その内部に、第２媒体Ｍ２を流すための複数の通路を提供する。複数のタンクは、第２媒体Ｍ２の複数のチューブへの分配と、第２媒体Ｍ２の複数のチューブからの集合とを行う。熱交換器１０は、熱交換部材１１によって形成されている。熱交換部材１１は、その外側に第１媒体Ｍ１を流すための流路を区画形成する。熱交換部材１１は、第１媒体Ｍ１と第２媒体Ｍ２との間に設けられている。
【００１６】
熱交換部材１１は、基材２０と、フィン群３０とを有する。基材２０は、第１媒体Ｍ１を流すための外部流路を区画形成している。基材２０は、第１媒体Ｍ１と第２媒体Ｍ２とを仕切る部材でもある。フィン群３０は、熱交換部材１１の表面積を大きくするための部材である。フィン群３０は、基材２０の表面に設けられている。フィン群３０は、基材２０の第１媒体Ｍ１と接する表面に設けられている。フィン群３０は、第１媒体Ｍ１と、基材２０との間の熱交換を提供する。第１媒体Ｍ１と第２媒体Ｍ２とは、基材２０とフィン群３０とを通して熱交換される。
【００１７】
図２は、熱交換部材１１を示す拡大斜視図である。フィン群３０は、複数の微細なカーボン繊維束３１を有する。複数のカーボン繊維束３１は、基材２０の表面上に高い密度で配置されている。それぞれのカーボン繊維束３１は、ひとつのフィンを提供する。カーボン繊維束３１は、柱状である。カーボン繊維束３１は、円柱状である。カーボン繊維束３１は、ピンフィンとも呼ばれる。
【００１８】
図３は、熱交換部材１１を示す拡大平面図である。複数のカーボン繊維束３１は、それぞれのカーボン繊維束３１の表面に沿って第１媒体Ｍ１が流れるように規則的に配列されている。複数のカーボン繊維束３１は、第１媒体Ｍ１の流れの中に、分散して配置されている。複数のカーボン繊維束３１は、第１媒体Ｍ１の流れに対して垂直に延びている。
【００１９】
図４は、熱交換部材１１を示す断面図である。壁部材２１は、第１媒体Ｍ１のための第１流路２２と、第２媒体Ｍ２のための第２流路２３とを仕切る部材である。カーボン繊維束３１は、露出部３２と、埋設部３３とを有する。カーボン繊維束３１の先端を含む露出部３２は、第１媒体Ｍ１の中に位置づけられている。カーボン繊維束３１の基端を含む埋設部３３は、第１媒体Ｍ１のための流路を区画形成する基材２０、すなわち壁部材２１の中に埋設されている。埋設部３３は、壁部材２１の中に刺さっている。カーボン繊維束３１は、壁部材２１の表面から、垂直に延び出している。カーボン繊維束３１は、露出部３２において第１媒体Ｍ１と直接的に接触することにより、第１媒体Ｍ１と熱交換する。カーボン繊維束３１は、埋設部３３において壁部材と直接的に接触することにより、壁部材２１と熱交換する。この結果、カーボン繊維束３１は、第１媒体Ｍ１と壁部材２１との間の熱交換を提供する。カーボン繊維束３１は、第１媒体Ｍ１と壁部材２１との間の熱伝達を提供する熱伝達部材とも呼ぶことができる。
【００２０】
壁部材２１は、樹脂製である。壁部材２１は、熱可塑性樹脂である。壁部材２１を形成する樹脂材料は、加熱によってカーボン繊維を刺すことができる程度の柔らかさになる樹脂である。壁部材２１を形成する樹脂材料は、硬化状態において、第１媒体Ｍ１と第２媒体Ｍ２との間において、熱交換器１０に求められる形状を維持できる程度の硬さを提供する樹脂である。
【００２１】
図２に戻り、カーボン繊維束３１は、複数のカーボン繊維（炭素繊維）の束である。カーボン繊維束３１の厚さＤＦは、４０μｍ以下である。厚さＤＦは、代表厚さと呼ばれる。厚さＤＦは、第１媒体Ｍ１の流れ方向におけるカーボン繊維束３１の厚さである。図示の例では、カーボン繊維束３１の直径が、厚さＤＦである。厚さＤＦの最小値は、１本のカーボン繊維の直径に依存する。例えば、厚さＤＦの最小値は、５μｍである。熱媒体の流れ方向に垂直なカーボン繊維束３１の厚さＤＦは、５μｍ以上であり、かつ、４０μｍ以下である。
【００２２】
カーボン繊維束３１の高さＨＦは、厚さＤＦの５００倍以下である。熱媒体の流れ方向に垂直なカーボン繊維束３１の軸方向の高さＨＦは、厚さＤＦの５００倍以下である。高さＨＦは、カーボン繊維の熱伝導率に応じて設定される。カーボン繊維は、金属に比べて格段に高い熱伝導率を発揮する。よって、カーボン繊維束３１の厚さＤＦと高さＨＦとの比は、金属製フィンのそれに比べて格段に大きい。例えば、カーボン繊維の熱伝導率は、アルミニウムの熱伝導率の８倍以上に達する。よって、カーボン繊維束３１は、金属製フィンに比べて、小さい厚さＤＦと、大きい高さＨＦとを提供できる。また、高さＨＦは、ひとつのカーボン繊維の長さに応じて設定される。
【００２３】
ひとつのカーボン繊維は、ピッチ系カーボンである。この実施形態で用いられるカーボン繊維は、異方性を示すカーボン繊維である。このカーボン繊維は、長さ方向において高い熱伝導率を示す。ひとつのカーボン繊維の直径は、およそ５μｍ〜１０μｍである。ひとつのカーボン繊維の長さは、カーボン繊維束３１に求められる高さＨＦに応じて設定されている。
【００２４】
図５は、熱交換部材１１の製造方法を示す工程図である。熱交換部材１１の製造方法１５０は、ステップ１５０−１５５を有する。ステップ１５１は、材料を供給する工程である。ここでは、カーボン繊維束３１を形成するカーボン繊維、および基材２０を形成する樹脂材料が供給される。カーボン繊維は、後述の製造装置に供給される。樹脂材料は、板状に成形されて壁部材２１を提供する。
【００２５】
ステップ１５２では、壁部材２１の表面にカーボン繊維を刺し込み可能な軟質層が形成される。軟質層は、壁部材２１を加熱することによって壁部材２１の表面から所定の厚さを、カーボン繊維を刺し込み可能な柔らかさに軟化させる。軟質層は、壁部材２１を形成する樹脂材料が硬化された後の硬度よりも柔らかい。この工程により、壁部材２１にカーボン繊維を突き刺すことが可能な軟質層が形成される。
【００２６】
ステップ１５３では、カーボン繊維が壁部材２１に突き刺される。ここでは、高電圧を利用してカーボン繊維が配向され、かつ、移動させられる。この工程は、カーボン繊維を毛に見立てて、高電圧植毛工程とも呼ぶことができる。
【００２７】
図６−図９は、カーボン繊維を壁部材２１に刺し込むための製造装置４０を示す。図６−図９は、工程の中の複数の段階を示している。製造装置４０は、ケース４１、カーボン繊維４２、およびフィルタ４３を備える。さらに、製造装置４０は、高電圧電源４５、４６を備える。
【００２８】
ケース４１は、カーボン繊維４２を収容し、保持する。ケース４１は、ランダムな複数のカーボン繊維４２を溜めることができる形状である。フィルタ４３は、カーボン繊維束３１の形状を規定する部材である。フィルタ４３は、複数の貫通穴４４を有する。複数の貫通穴４４の位置は、複数のカーボン繊維束３１の位置に対応している。複数の貫通穴４４の形状は、カーボン繊維束３１の形状に対応している。例えば、貫通穴４４の開口の形状は、カーボン繊維束３１の端面の形状に対応している。貫通穴４４の軸方向に沿って延びる筒状内面の形状は、カーボン繊維束３１の外周表面の形状に対応している。
【００２９】
図６は、高電圧植毛工程の第１段階を示す。フィルタ４３は、ケース４１の上に配置される。さらに、壁部材２１がフィルタ４３の上に配置される。壁部材２１は、フィルタ４３に接触して、またはフィルタ４３との間に微小な隙間を形成して配置される。図中には、第２流路２３を区画形成するチューブ状の壁部材２１が例示されている。
【００３０】
図７は、高電圧植毛工程の第２段階を示す。この段階では、壁部材２１とケース４１との間に高電圧が印加される。高電圧は、所定時間にわたって印加される。高電圧は、カーボン繊維４２をケース４１内から壁部材２１まで飛翔させ、さらに、カーボン繊維４２を壁部材２１に突き刺すように加速することができる電圧である。一例では、ケース４１に２０ｋＶから５０ｋＶの高電圧が加えられる。さらに、壁部材２１には、ケース４１とは逆極性の高電圧が印加される。壁部材２１への高電圧の印加は、壁部材２１の背後に設置された導電板によってなされてもよい。
【００３１】
カーボン繊維４２は高電圧によって帯電し、ケース４１内から壁部材２１に向けて移動する。このとき、カーボン繊維４２は、電位差の方向に沿うように配向される。ここでは、カーボン繊維４２は、壁部材２１の表面に対して垂直となるように配向される。カーボン繊維４２は、配向された状態で壁部材２１に向けて飛翔する。さらに、カーボン繊維４２は、高電圧によって加速される。
【００３２】
カーボン繊維４２は、フィルタ４３の貫通穴４４を通過して、壁部材２１に到達する。壁部材２１に到達したカーボン繊維４２は、壁部材２１に突き刺さる。これにより、埋設部３３が形成される。また、壁部材２１から露出する部分は、露出部３２を形成する。フィルタ４３は、壁部材２１に到達するカーボン繊維４２を制限する。フィルタ４３は、壁部材２１の表面におけるカーボン繊維４２が突き刺さる範囲を規定する。この結果、壁部材２１の上には、フィルタ４３の貫通穴４４に対応した形状のカーボン繊維４２が突き刺さる。ひとつの貫通穴４４の中には、複数のカーボン繊維４２が供給される。フィルタ４３に衝突したカーボン繊維４２は再びケース４１内に落下する。この結果、壁部材２１の上には、カーボン繊維束３１が形成される。カーボン繊維束３１が形成されると、高電圧の印加が停止される。
【００３３】
図８は、高電圧植毛工程の第３段階を示す。カーボン繊維４２は、貫通穴４４の中を埋めつくしながら、壁部材２１に突き刺さる。この結果、カーボン繊維束３１は、貫通穴４４の形状に対応した形状を与えられる。
【００３４】
図９は、高電圧植毛工程の第４段階を示す。この段階では、壁部材２１と、フィルタ４３とが、引き離される。壁部材２１がフィルタ４３から引き離されると、壁部材２１に突き刺さっているカーボン繊維４２は壁部材２１の上に残留する。この結果、熱交換部材１１が形成される。
【００３５】
図５に戻り、ステップ１５４では、軟質層が硬化される。ここでは、壁部材２１を形成する樹脂材料が通常の使用温度まで冷却される。これにより壁部材２１は、使用温度における硬度を取り戻す。この工程は、軟質層を硬化させ、カーボン繊維束３１を壁部材２１に固定する。ステップ１５１からステップ１５４の工程により、熱交換部材１１が製造される。熱交換部材の製造方法によると、優れた熱伝達を発揮するカーボン繊維束３１を壁部材２１の上に形成することができる。しかも、複数のカーボン繊維束３１を壁部材２１の上に高密度に形成することができる。ステップ１５５では、熱交換部材１１を用いて熱交換器１０が組み立てられる。
【００３６】
以上に述べた実施形態によると、壁部材２１の表面に、カーボン繊維束３１を形成することができる。カーボン繊維束３１は、軸方向すなわち長手方向に沿って高い熱伝導率を有する。高い熱伝導率は、カーボン繊維束３１の長手方向における温度勾配を抑制する。この結果、カーボン繊維束３１は、その長手方向の広い範囲にわたって高いフィン効率を発揮する。この結果、高い熱伝達を実現できる熱交換部材１１を提供することができる。
【００３７】
さらに、カーボン繊維束３１は、高い密度で配置される。これにより、高い密度で配置された複数の微細なフィンを有する熱交換部材１１を提供することができる。しかも、カーボン繊維束３１は、フィルタ４３によって形成されるから、簡単な製造方法によって複数の微細なフィンを、高密度で形成することができる。
【００３８】
第２実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、カーボン繊維束３１は、壁部材２１の第１流路２２側の表層部分に突き刺さっている。これに代えて、カーボン繊維束３１は、壁部材２１に、深く突き刺さっていてもよい。
【００３９】
図１０に図示されるように、カーボン繊維束３１は、壁部材２１に深く突き刺さった埋設部２３３を有する。埋設部２３３は、長さＬＥを有する。カーボン繊維束３１の延長上に残された壁部材２１は、厚さＬＲを有する。長さＬＥは、厚さＬＲより大きい。
【００４０】
この実施形態によると、先行する実施形態と同様の作用効果が得られる。さらに、この実施形態によると、長さＬＥの長い埋設部２３３は、カーボン繊維束３１から壁部材２１への高い熱伝達を可能とする。厚さＬＲの薄い壁部材２１は、第１媒体Ｍ１および／または第２媒体Ｍ２の漏れを阻止する。また、厚さＬＲの薄い壁部材２１は、カーボン繊維束３１から第２媒体Ｍ２への高い熱伝達を可能とする。
【００４１】
第３実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、カーボン繊維束３１は、壁部材２１に突き刺さっている。これに代えて、カーボン繊維束３１は、壁部材２１を貫通していてもよい。
【００４２】
図１１に図示されるように、カーボン繊維束３１は、壁部材２１を貫通する埋設部３３３を有する。埋設部３３３の基端は、第２流路２３に面している。カーボン繊維束３１は、第２流路２３に突出した部分を有していてもよい。
【００４３】
この実施形態によると、先行する実施形態と同様の作用効果が得られる。さらに、この実施形態によると、カーボン繊維束３１は、第１媒体Ｍ１と第２媒体Ｍ２との間の熱伝達に直接的に貢献する。
【００４４】
第４実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、第１流路２２と第２流路２３との間には樹脂製の壁部材２１だけが配置されている。これに加えて、金属製の壁部材４２４が配置されていてもよい。
【００４５】
図１２に図示されるように、基材２０は、樹脂製の壁部材２１と金属製の壁部材４２４とによって提供される。壁部材２１と壁部材４２４とは、一体の壁を提供するように接合されている。壁部材２１は、第１流路２２側に配置されている。壁部材４２４は、第２流路２３側に配置されている。壁部材２１は、カーボン繊維束３１を固定するための固定部材としても機能する。
【００４６】
この実施形態によると、先行する実施形態と同様の作用効果が得られる。さらに、この実施形態によると、第２媒体Ｍ２に適した金属材料を利用することができる。
【００４７】
第５実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、カーボン繊維束３１は、壁部材２１を貫通しない。これに代えて、カーボン繊維束３１の基端は、壁部材４２４に接触していてもよい。
【００４８】
図１３に図示されるように、カーボン繊維束３１は、壁部材２１を貫通するとともに、壁部材４２４に接触する基端を含む埋設部５３３を有する。この実施形態によると、先行する実施形態と同様の作用効果が得られる。さらに、この実施形態によると、カーボン繊維束３１は、壁部材４２４との間で高い熱伝達が可能である。
【００４９】
第６実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、貫通穴４４は円柱状である。これに代えて、多様な形状の貫通穴を利用可能である。
【００５０】
図１４に図示されるように、フィルタ４３は、貫通穴６４４を有する。貫通穴６４４は、ケース４１側に面する入口６４４ａと、壁部材２１側に面する出口６４４ｂとを有する。貫通穴６４４の内面６４４ｃは、入口６４４ａから出口６４４ｂに向けて徐々に大きくなる傾斜面によって形成されている。内面６４４ｃは、内面６４４ｃと、カーボン繊維束３１との分離を容易に行うための抜き勾配を提供する。図中には、抜き勾配がやや誇張して図示されている。この貫通穴６４４によって成形されるカーボン繊維束３１は、円柱状と呼びうる形状を有している。
【００５１】
この実施形態によると、先行する実施形態と同様の作用効果が得られる。さらに、この実施形態によると、カーボン繊維束３１が安定的に成形される。
【００５２】
第７実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、貫通穴６４４は抜き勾配を有する。これに代えて、円錐台に対応する形状の貫通穴を用いてもよい。
【００５３】
図１５に図示されるように、フィルタ４３は、円錐台に対応する形状をもつ貫通穴７４４を有する。貫通穴７４４の内面７４４ｃは、抜き勾配より大きい傾斜角をもつ。内面７４４ｃは、円錐台状のカーボン繊維束３１を形成する。カーボン繊維束３１は、小径の露出部７３２と、大径の埋設部７３３とを有する。この実施形態によると、先行する実施形態と同様の作用効果が得られる。さらに、この実施形態によると、埋設部７３３は、壁部材２１の中において奥ほど広がった形状を提供する。これにより、カーボン繊維束３１の抜けが抑制される。また、カーボン繊維束３１は、その軸方向、すなわち高さ方向において、熱伝導の変化に対応した断面積を提供する。
【００５４】
第８実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、カーボン繊維束３１は、円柱状である。これに代えて、多様な形状のカーボン繊維束３１を用いることができる。
【００５５】
図１６に図示されるように、カーボン繊維束３１は、長方形の断面をもつ板状である。カーボン繊維束３１は、第１媒体Ｍ１の流れ方向に沿って拡がる平面状の側面を提供する。この実施形態でも、カーボン繊維束３１の形状はフィルタ４３によって規定される。
【００５６】
第９実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。図１７に図示されるように、カーボン繊維束３１は、三角形の断面をもつ板状の形状をもつ。カーボン繊維束３１は、第１媒体Ｍ１の流れ方向に沿って、幅が徐々に拡がる断面を提供する。カーボン繊維束３１は、第１媒体Ｍ１の流れ方向に沿って拡がるが、同流れ方向に対してやや傾斜した平面状の側面を提供する。この実施形態でも、カーボン繊維束３１の形状はフィルタ４３によって規定される。
【００５７】
第１０実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、熱交換部材１１は、第１媒体Ｍ１と第２媒体Ｍ２との間の熱交換を提供する熱交換器１０を形成する。これに代えて、熱交換部材１１は、第１媒体Ｍ１だけと熱交換する用途に利用されてもよい。
【００５８】
図１８に図示されるように、熱交換部材１１は、温度調節を必要とする機器Ａ１０の容器を提供する。機器Ａ１０の一例は、放熱を必要とする電気部品である。電気部品の一例は、半導体部品である。機器Ａ１０は、例えば、大電力を制御するための半導体スイッチング素子である。この実施形態でも、熱交換部材１１は、基材２０とフィン群３０とを有している。基材２０は、電気部品を包むモールド樹脂である。フィン群３０は、先行する実施形態において説明した複数のカーボン繊維束３１を有する。この実施形態では、第１媒体Ｍ１は、唯一の熱輸送媒体である。第１媒体Ｍ１は、例えば、低温の空気などの流体である。この実施形態によると、第１媒体Ｍ１と基材２０との間において高い熱伝達が実現される。
【００５９】
（他の実施形態）
この明細書における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品および／または要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品および／または要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品および／または要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。
【００６０】
上記実施形態では、タンク−アンド−チューブ型の熱交換器が例示されている。これに代えて、開示は、ドロンカップ型、シェル−アンド−チューブ型など多様な熱交換器に適用することができる。また、上記実施形態では、チューブにフィン群３０が設けられている。これに代えて、フィン群３０は、熱交換に寄与しうる多様な部分の表面に設けることができる。例えば、フィン群３０は、タンクの表面に設けられてもよい。また、フィン群３０は、配管の表面に設けられてもよい。また、フィン群３０は、第２媒体Ｍ２と熱交換するように、壁部材２１の内面に設けられてもよい。例えば、図４における第２流路２３に突出するようにカーボン繊維束３１が設けられてもよい。
【００６１】
上記実施形態では、カーボン繊維束３１は、壁部材２１および第１媒体Ｍ１の流れ方向に対して垂直である。これに代えて、カーボン繊維束３１は、壁部材２１または第１媒体Ｍ１の流れ方向に対して、鋭角または鈍角をなすように配置されてもよい。
【００６２】
上記実施形態では、壁部材２１を熱可塑性樹脂によって形成し、加熱によってカーボン繊維を刺し込み可能としている。これに代えて、壁部材２１の表面に、カーボン繊維を刺すことが可能な柔らかい樹脂層を形成し、カーボン繊維を刺した後に、樹脂層を硬化させてもよい。柔らかい樹脂層は、樹脂を塗布することによって形成されてもよい。
【００６３】
上記実施形態では、複数のカーボン繊維４２に高電圧を印加し、壁部材２１に逆極性の高電圧を印加する。これに代えて、複数のカーボン繊維４２と壁部材２１との一方に高電圧を印加し、他方を接地電位としてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１０  熱交換器、  １１  熱交換部材、  Ａ１０  電気部品、
２０  基材、
２１  壁部材、  ２２  第１流路、  ２３  第２流路、４２４  壁部材、
３０  フィン群、
３１  カーボン繊維束（フィン）、  ３２、７３２  露出部分、
３３、２３３、３３３、５３３、７３３  埋設部分、
４０  製造装置、
４１  ケース、  ４２  カーボン繊維、  ４３  フィルタ、
４４、６４４、７４４  貫通穴、  ４５、４６  高電圧電源、
Ｍ１  第１媒体、  Ｍ２  第２媒体。
【図１】
0006551208.tif 000002
【図２】
0006551208.tif 000003
【図３】
0006551208.tif 000004
【図４】
0006551208.tif 000005
【図５】
0006551208.tif 000006
【図６】
0006551208.tif 000007
【図７】
0006551208.tif 000008
【図８】
0006551208.tif 000009
【図９】
0006551208.tif 000010
【図１０】
0006551208.tif 000011
【図１１】
0006551208.tif 000012
【図１２】
0006551208.tif 000013
【図１３】
0006551208.tif 000014
【図１４】
0006551208.tif 000015
【図１５】
0006551208.tif 000016
【図１６】
0006551208.tif 000017
【図１７】
0006551208.tif 000018
【図１８】
0006551208.tif 000019