(57)【要約】【課題】固液接触を基本とする熱交換器等において、固体層の固体と液体層の液体との界面において発生する熱抵抗を解消もしくはでき得る限り抑制して、より優れた冷却性能を達成すること。【解決手段】固体層を備えた熱交換部材において、記固体層が、液体層と接触するその表面に、固体の熱振動と液体の熱振動の振動状態の差を緩和する表面被覆層をさらに備えており、かつその表面被覆層が、固体層の表面に整列された複数本の繊維状構造物からなるように構成する。【選択図】図３
2008304143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体層との固液界面において固液接触により熱交換を行い得る固体層を備えた熱交換部材であって、
前記固体層が、前記液体層と接触するその表面に、固体の熱振動と液体の熱振動の振動状態の差を緩和する表面被覆層をさらに備えており、かつ
前記表面被覆層が、前記固体層の表面に整列された複数本の繊維状構造物からなることを特徴とする熱交換部材。
【請求項２】
前記繊維状構造物は、それぞれ、
その一方の端部が前記固体層の表面に固定されており、他方の端部が自由端でありかつ前記液体層と接触していること、
互いに独立して整列されていること、
隣接した前記繊維状構造物どうしの相互作用は、前記液体層を構成する液体の分子どうしの相互作用とほぼ同じであること、及び
前記繊維状構造物の長さは、前記液体層を構成する液体の分子間の平均分子間距離と同じであるかもしくはそれよりも大であることを特徴とする、請求項１に記載の熱交換部材。
【請求項３】
前記繊維状構造物は、前記固体層の表面にほぼ垂直に固定されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の熱交換部材。
【請求項４】
前記繊維状構造物は、その少なくとも一部が、前記固体層の表面に垂直な面から角度αで斜めに傾斜して固定されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱交換部材。
【請求項５】
前記繊維状構造物はほぼ同じ長さを有しておりかつ、少なくとも、前記液体層を構成する液体の分子間の平均分子間距離と同じであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱交換部材。
【請求項６】
前記繊維状構造物は異なる長さを有しており、但し、最も短い前記繊維状構造物の長さは、少なくとも、前記液体層を構成する液体の分子間の平均分子間距離と同じであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱交換部材。
【請求項７】
前記繊維状構造物は、直鎖状構造物であり、その長さの途中に折れ曲がり構造を有していないことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の熱交換部材。
【請求項８】
前記繊維状構造物は、その少なくとも一部が、その長さの途中で１個もしくは２個以上の折れ曲がり構造を有していることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の熱交換部材。
【請求項９】
前記繊維状構造物は、それぞれ、１分子から構成されているか、もしくはその少なくとも一部が、２分子もしくはそれ以上の分子からなる複合分子から構成されていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の熱交換部材。
【請求項１０】
前記繊維状構造物の分子及び（又は）複合分子は、前記固体層の表面に固定された端部に、固体に吸着する性質を有する官能基を有していることを特徴とする、請求項９に記載の熱交換部材。
【請求項１１】
前記官能基は、カルボキシル基、カルボン酸金属塩、スルオン基、スルホン酸金属塩、リン酸基、リン酸金属塩、水酸基及びアミド基からなる群から選ばれる一員であることを特徴とする、請求項１０に記載の熱交換部材。
【請求項１２】
前記固体層は、金属、金属酸化物又はポリマー材料からなることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の熱交換部材。
【請求項１３】
前記繊維状構造物が前記固体層の内部にまで埋め込まれており、かつ前記固体層と、共有結合、イオン結合又は金属結合によって互いに結合していることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の熱交換部材。
【請求項１４】
前記繊維状構造物は、
次式（Ｉ）により表されるチオール類：
ＨＳ−Ｘ−Ｙ                        （Ｉ）
次式（II）により表されるジスルフィド類：
【化１】
2008304143.tif 000005
次式（III）により表されるアミン類：
ＮＨ−Ｘ−Ｙ                        （III）
（上式において、Ｘは、アルカン基を表し、そしてＹは、官能基を表す）からなる群から選ばれる１員であることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の熱交換部材。
【請求項１５】
前記固体層が金であり、前記液体層がトルエンであり、そして前記繊維状構造物がアルカンチオールであることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の熱交換部材。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の熱交換部材を備えていることを特徴とする熱交換装置。
【請求項１７】
自動車用熱交換器であることを特徴とする、請求項１６に記載の熱交換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調機やその他の熱交換装置において有利に使用可能な、改良された冷却性能を備えた熱交換部材と、それを使用した熱交換装置に関する。本発明の熱交換装置は、例えば、自動車の空調設備において有利に使用することができる。
【背景技術】
【０００２】
周知の通り、固液接触を利用した熱交換装置においてその熱交換効率やその他の特性を改良するためにいろいろな改良が施されている。例えば、熱交換装置にフィンを取り付けることで固液接触の面積を増大させたり、フィンなどの部材に表面処理を施したり表面被覆を施したりすることで親水性、防菌性などを改良することは広く行われている。最近公開された特許文献の一例を示すと、特許文献１は、熱交換器のフィン材として使用するアルミニウム又はその合金からなる基板に防菌防黴性を有する親水性被膜を形成することで、優れた防菌防黴作用を長い期間にわたって発揮することを提案している。また、特許文献２は、熱交換器を構成するアルミニウム含有金属材料表面を、（Ａ）水溶性有機化合物、（Ｂ）親水性官能基を有する水溶性高分子化合物及び（又は）親水性官能基を有する、高分子化し得る水溶性有機化合物及び（Ｃ）防菌剤を含む水系処理剤で処理し、得られた高分子被膜において親水性、異臭発生防止性、防菌性などを達成することを提案している。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−７８１３４号公報
【特許文献２】特開２００６−２９９２７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者らは、熱交換器などにおける冷却性能をさらに向上させるべく鋭意研究の結果、熱交換器などの固体層と液体層との間で固液接触を行なって冷却性能を向上させる場合、熱交換器などの固体層（固体伝熱面）の表面に従来技術のように表面処理層、表面被覆層などを施すことは有効であるけれども、固液界面に存在する熱抵抗が、得られる冷却性能に対して悪影響を及ぼしているという事実を発見した。
【０００５】
図１を参照してこの問題を説明すると、従来の熱交換器は、その本体もしくはその表面部分を構成する固体層（例えば、アルミニウム）１０１と、その表面に施された表面被覆層１０２とからなり、表面被覆層１０２がその上の液体層（例えば、水）１０３と固液接触する。固液接触の結果、固体層１０１の高められた温度に由来する熱が表面被覆層１０２を介して液体層１０３に伝達され、所期の冷却が行われる。しかし、ここで問題となるものが、図１において矢印Ａで示されるところの、熱抵抗に由来する同一温度の維持である。すなわち、固体層１０１の固体と液体層１０３の液体との界面にはもともと大きな熱抵抗が存在しているため、その界面部で伝熱作用が障害され、高い温度がそのまま維持されるという望ましくない状況がしばらく継続されることになる。なお、先に参照した特許文献などでは、固体層の表面に高分子被膜からなる表面被覆層を設けて固体表面の液体との親和性を制御し、その結果として液体の流動性を向上させることで冷却性能を向上させる手法を採用しているだけであり、熱抵抗の問題を認識していない。
【０００６】
同様な問題は、表面被覆層を有しない従来の熱交換器においても顕著である。図２は、この例を示したものであり、相隣接する固体層１０２の中間に液体層１０３を配置した場合、固体層１０１の固体と液体層１０３の液体との界面に大きな熱抵抗Ａが存在しているため、その界面部での伝熱作用が障害され、高い温度がそのまま維持される。なお、この例は、本発明との比較のために本発明者らが実施したシミュレーションの結果であり、固体層として金（Ａｕ）層を、液体層としてトルエンを、それぞれ使用している。図から理解されるように、右側の方が高温になるように設定してシミュレーションを実施した。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、固液接触を基本とする熱交換器等において、固体層の固体と液体層の液体との界面において発生する熱抵抗を解消もしくはでき得る限り抑制して、より優れた冷却性能を達成することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、熱交換器等において、それを構成する熱交換部材の表面に表面被覆層を施すことで親水性、防菌性などを改良するとともに、その表面被覆層を従来の手法に従って高分子被膜やそれに類するものから構成するのではなくて、特定の繊維状構造物から構成することによって上記の目的を達成し得るということを発見した。
【０００９】
本発明は、その１つの面において、液体層との固液界面において固液接触により熱交換を行い得る固体層を備えた熱交換部材であって、
前記固体層が、前記液体層と接触するその表面に、固体の熱振動と液体の熱振動の振動状態の差を緩和する表面被覆層をさらに備えており、かつ
前記表面被覆層が、前記固体層の表面に整列された複数本の繊維状構造物からなることを特徴とする熱交換部材にある。
【００１０】
また、本発明は、そのもう１つの面において、本発明による上述の熱交換部材を備えていることを特徴とする熱交換装置にある。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、以下の詳細な説明から理解されるように、熱交換器などを構成する熱交換部材において、その固体層の表面に特定の繊維状構造物を層状に配置したことで、固体層の固体と液体層の液体の界面における熱抵抗を顕著に低減し、固体層の熱を固体から液体に効率よく伝えることができ、よって、格段に優れた冷却性能を具現することができる。
【００１２】
また、本発明の熱交換部材においては格段に優れた冷却性能を具現できるので、この熱交換部材を各種の熱交換装置、例えば自動車用の熱交換器などにおいて有利に利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明による熱交換部材及び熱交換装置は、それぞれ、いろいろな形態で有利に実施することができる。以下、これらの形態の典型例を添付の図面を参照して説明するが、本発明は、図示の形態のみに限定されないことを理解されたい。
【００１４】
本発明による熱交換部材は、その固体層の表面に、固体の熱振動と液体の熱振動の振動状態の差を緩和する固体の表面被覆層をさらに備えており、かつこの表面被覆層が、固体層の表面に整列された複数本の繊維状構造物からなることを特徴とする。なお、表面被覆層は、その機能などの面から、「表面保護層」などと呼んでもよい。まず、本発明による熱交換部材の構成及び作用、特に表面被覆層の構成及び作用を、図３及び図４を参照しながら説明する。
【００１５】
図３は、固体層と液体層の関係を模式的に示したものである。熱交換器（図示せず）の表面に設けられた固体層１に、複数本の繊維状構造物１５が固定的に取り付けられている。繊維状構造物１５は、それらの全体が組み合わさって１つの層膜、すなわち、表面被覆層５を形成しているとみなすことができる。また、固体層１には、液体層３が隣接し、固体層１の固体と液体層３の液体との固液接触を実現している。液体層３は、液体分子１３を有している。また、図３では、説明の関係で、液体層３の表面が表面被覆層５の表面とのみ接触しているように示しているが、実際には、表面被覆層５を構成する隣接した繊維状構造物１５の間にも液体層３の液体が存在する場合もあることを理解されたい。
【００１６】
本発明では、熱抵抗の低減のため、上記したように、固体の熱振動と液体の熱振動の振動状態の差を緩和することに着目した。すなわち、固液界面の熱抵抗の大きな原因として、固体と液体の熱振動の振動状態の差があることを発見したからである。固体層１の表面に、この振動状態の差を緩和する層（本発明では、この層を「表面被覆層」という）５を被覆することで、熱抵抗を大幅に低減することができる。
【００１７】
固体層１の表面に形成された表面被覆層５から液体層３の液体に振動を伝える場合には、表面被覆層５の液体側は、液体分子１３と同等の熱振動を生じる必要がある。熱振動の状態は、分子間や原子間の相互作用によって決定されるため、表面被覆層５の液体側を構成する分子が液体分子１３と同等の相互作用を示す必要がある。一方、固体層１からその表面の表面被覆層５に振動を伝えるためには、表面被覆層５の固体側が固体層１の表面に強固に結合している必要がある。さらに、表面被覆層５において、その固体側と液体側が途切れることなく連続していることが好ましく、そのようにすることで、表面被覆層５の途中で振動が減衰することを防止することができる。
【００１８】
換言すると、上述のような要件を満足させるため、本発明では、固体と液体の界面において、固体表面に、図示のような繊維状の構造物を整列させた層を被覆する。また、この繊維状の構造物は、下記の要件を満たしていることが好ましい。
１．繊維状構造物１５の一方の端部が固体層１の表面に固定されており、他方の端部が自由端でありかつ液体層３と接触していること。
２．繊維状構造物１５は、互いに独立して整列されていること。
３．隣接した繊維状構造物１５どうしの相互作用（繊維状構造物相互作用ｆｄ）は、液体層３を構成する液体の分子１３どうしの相互作用（液体分子相互作用ｌｄ）と同じもしくはほぼ同じであること。
４．繊維状構造物１５の長さｌ（エル）は、液体層３を構成する液体の分子３の間の平均分子間距離と同じもしくはほぼ同じであるか、それよりも大であること。
【００１９】
次いで、固体層と液体層の関係を、図４を参照してさらに説明する。図４は、固体層１及び液体層３を層状に並べるとともに、一方の固体層１の表面に、繊維状構造物１５からなる固体の表面被覆層５を設け、かつ相隣接する固体層１の中間に液体層３を配置した例である。ここで、固体層１として金（Ａｕ）層を、表面被覆層５としてアルカンチオールを、そして液体層３としてトルエンを、それぞれ使用し、また、図から理解されるように、右側の方が高温になるように設定してシミュレーションを実施した。このシミュレーションの結果、表面被覆層５を有しない右側の固体層１では、先に図２を参照して説明したように、大きな熱抵抗が確認されたけれども、これとは対照的に、本発明に従い表面被覆層５を設けた左側の固体層１では、図示の通り、固体層１の固体と液体層３の液体との界面において熱抵抗Ａをほぼネグリジブルな程度まで低減することができた。その結果、界面部での伝熱作用が悪影響を被ることなく達成され、所望とする冷却性能を実現することができた。また、このような優れた結果は、次のような点に由来するものと考察される。
【００２０】
一般に温度は、質量と熱振動速度の２乗の積に比例すると考えられるため、同一温度では、質量が大きいと熱振動速度が小さくなり、質量が小さいと熱振動速度が大きくなる。このため、質量が異なる物質どうしでは、同一温度において熱振動速度が大きく変化することとなる。熱の伝播はこの熱振動速度の伝播ともいえるので、固液界面のように熱振動速度が大きく変化するとき、この伝播が阻害されてしまうと考えられる。反対に、もしも熱振動速度が大きく変化しないような条件が実現されるならば、熱の伝播が阻害されることがなく、よって、温度は効率よく伝播されると考えられる。
【００２１】
上記のような考察に踏まえて、先に図２及び図４を参照して説明したシミュレーションの特徴をみると、次のようになる。
【００２２】
表面被覆層を有しない熱交換部材（図２）
金（Ａｕ）原子とトルエン分子の構成原子の質量比が大きい（Ａｕの原子量：１９３、炭素（Ｃ）の原子量：１２）。
Ａｕ原子は、トルエン分子との親和性が小さい。
【００２３】
表面被覆層を有する熱交換部材（図４）
金（Ａｕ）原子と表面被覆層（アルカンチオール）の接合部は、Ａｕ−Ｓの共有結合を形成している。
アルカンチオールの先端部分の原子とトルエン分子の構成原子の質量比は等しい（ともに炭素分子であるため）。
アルカンチオールの先端部分は、トルエン分子との親和性が高い。
【００２４】
表面被覆層を有しない熱交換部材と表面被覆層を有する熱交換部材の相違点を考慮すると、図４に示したような本発明の熱交換部材において固液界面において熱抵抗を低減することができたことの理由としては、
（ｉ）液体分子の構成原子と表面被覆層の先端部分の原子の質量比が近いこと、及び
（ii）液体分子と表面被覆層の先端部分の親和性が高いこと
により、液体分子と表面被覆層の先端部分の熱振動を近い値に設定できたことが挙げられる。加えて、
（iii）表面被覆層を支持した固体層の固体と表面被覆層とが強固な結合（例えば、共有結合）を介して結合していること
により、固体と表面被覆層の根元での熱振動が近い値となっていることが、熱抵抗の低減に対して有効に機能している。
【００２５】
本発明の実施において、熱交換部材及びそれを使用した熱交換器等の熱交換装置は、それぞれ、上記したように本発明に従い特定の表面被覆層を熱交換部材の固体層上に設けた点を除いて、従来一般的に用いられている熱交換部材及び熱交換装置と同様な材料から、同様な形態で形成するこができる。例えば、熱交換部材は、平板状部材であっても、複数の平板状部材からなる積層体やその他の集合体であっても、環状部材であっても、複数の環状部材の集合体であっても、それらの部材に取り付けられるフィン部材であってもよい。また、これらの熱交換部材は、任意の金属材料からプレス成形法、ダイキャスト法などのような公知の成形法によって成形することができる。適当な金属材料として、以下に列挙するものに限定されないが、伝熱性に優れた金属材料、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、例えばアルミニウムマグネシウム合金、チタン、チタン合金などを挙げることができる。なお、これらの熱交換部材は、その表面に本発明に従い固体層を形成する前、熱交換部材の本体に対する固体層の強固な結合を保証するため、任意の表面処理、例えば化成処理や下地めっきの形成などが行われていてもよい。
【００２６】
熱交換部材は、その表面部分に固体層を保持している。特に本発明の場合、表面被覆層が併用されるので、熱交換部材の本体のうち該当の部分、すなわち、表面被覆層が施されるべき部分には少なくとも、固体層が形成されていることが好ましい。固体層は、いろいろな材料から、任意の成膜法で所定の厚さで形成することができる。適当な固体層材料として、以下に列挙するものに限定されないが、金属、金属酸化物、ポリマー材料などを挙げることができる。適当な固体層材料は、それによって表面被覆層（繊維状構造物）を受理し、強固に固定しなければならないので、金属、特に耐久性等に優れた材料、例えば貴金属、例えば金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、または金属、例えば鉄（Ｆｅ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）またはそれらの合金や酸化物などを挙げることができる。これらの固体層材料からの固体層は、使用する固体層材料の種類などに応じていろいろな手法を使用して成膜することができる。適当な成膜法として、例えば、蒸着法、スパッタリング法、コート法などを挙げることができる。固体層の厚さは、熱交換部材の構成、表面被覆層の詳細などに応じて広く変更することができるが、通常、約０．１ｎｍ〜１００μｍの範囲であり、好ましくは、約０．１ｎｍ〜１μｍの範囲である。
【００２７】
本発明に従うと、上記した固体層の表面にさらに表面被覆層が施される。表面被覆層は、上述のような要件を満足させ得る任意の繊維状構造物から構成することができる。本発明の実施において、繊維状構造物は、いろいろな無機もしくは有機材料から構成することができるけれども、固体層に対する固着、製造、コストなどの面から、有機材料、特に低分子量の有機化合物から構成するのが有利である。低分子量の有機化合物の分子量は、通常、約２０〜２，０００の範囲であり、好ましくは、約７０〜６００の範囲である。また、繊維状構造物として使用する有機化合物は、それぞれ、１分子から構成されてしてもよく、さもなければ、少なくとも一部について、２分子もしくはそれ以上の分子からなる複合分子から構成されていてもよい。
【００２８】
いずれのタイプの分子であっても、本発明で使用する有機化合物、すなわち、その分子及び（又は）複合分子は、固体層の表面に固定されるべき端部に、固体に吸着する性質を有する官能基を有していることが好ましい。適当な官能基は、以下に列挙するものに限定されないが、カルボキシル基、カルボン酸金属塩、スルオン基、スルホン酸金属塩、リン酸基、リン酸金属塩、水酸基、アミド基などを包含する。これらの官能基は、１つの熱交換部材（固体層）について、１種類のものだけを使用してもよく、必要に応じて、２種類もしくはそれ以上の官能基を任意に組み合わせて使用してもよい。すなわち、１つの固体層に複数本の繊維状構造物が固着されるが、それぞれの繊維状構造物の官能基は、同一であってもよく、異なっていてもよい。
【００２９】
さらに具体的に説明すると、本発明で使用する繊維状構造物は、好ましくは、
【００３０】
次式（Ｉ）により表されるチオール類：
ＨＳ−Ｘ−Ｙ                        （Ｉ）
次式（II）により表されるジスルフィド類：
【００３１】
【化１】
2008304143.tif 000003
【００３２】
次式（III）により表されるアミン類：
ＮＨ−Ｘ−Ｙ                        （III）
からなる群から選ばれる１員である。
【００３３】
上式において、
Ｘは、アルカン基、例えば−（ＣＨ２）ｎ、−（ＣＨ２）ｍ−ＣＨ−（ＣＨ２）ｎ、−（ＣＨ２）ｍ−Ｃ≡Ｃ−（ＣＨ２）ｎなどを表し、式中のｎは、約１〜１５０の整数であり、また、ｍは、約１〜１５０の整数であり、そして
Ｙは、官能基、例えばカルボキシル基、カルボン酸金属塩、スルオン基、スルホン酸金属塩、リン酸基、リン酸金属塩、水酸基、アミド基などを表す。
【００３４】
上述のような繊維状構造物の好ましい一例を示すと、適当なチオール類は、例えば、アルカンチオールＨＳ−（ＣＨ２）ｎ−ＣＨ３、メルカプトカルボン酸ＨＳ−（ＣＨ２）ｎ−ＣＯＯＨなどである。ジスルフィド類は、例えば、
【００３５】
【化２】
2008304143.tif 000004
【００３６】
などである。また、アミン類は、ＮＨ−（ＣＨ２）ｎ−ＣＨ３などである。
【００３７】
繊維状構造物の集合体からなる本発明の表面被覆層は、上述のような成膜材料から、その表面被覆層を構成する材料の組成や固体層に対する結合力などの種々のファクターに応じていろいろな成膜法で形成し、固体層に固着することができる。適当な成膜法として、例えば、蒸着法、スパッタリング法、コート法、浸漬法などを挙げることができる。一例を示すと、表面被覆層は、例えば自己組織化膜の成膜法に準じて有利に形成することができる。例えば、好ましくは有機化合物である繊維状構造物を調製した後、その繊維状構造物を適当な溶媒に溶解し、得られた溶液に、すでに固体層が形成されている熱交換部材を浸漬する。引き続いて熱交換部材を浸漬液から引き上げて、表面に付着している浸漬液を適当な溶媒ですすぐと、熱交換部材の固体層の表面に、それに強固に結合した表面被覆層を得ることができる。表面被覆層の厚さは、表面被覆層の詳細、成膜法の種類などに応じて広く変更することができるが、通常、約０．１ｎｍ〜１００μｍの範囲であり、好ましくは、約０．１ｎｍ〜１μｍの範囲である。
【００３８】
図５は、本発明の実施において好ましい表面被覆層の１形態を示した模式図である。図示の熱交換部材の場合、
１．繊維状構造物１５の一端が固体層１の表面に固定されており、他端が液体層３の側にある。
２．繊維状構造物１５どうしは、互いに独立している。
３．隣接した繊維状構造物１５どうしの繊維状構造物相互作用ｆｄは、液体層３を構成する液体の分子１３どうしの液体分子相互作用ｌｄと同じである。
４．繊維状構造物１５の長さｌ（エル）は、液体層３を構成する液体の分子３の間の平均分子間距離以上である。
【００３９】
また、図５に示した熱交換部材の場合、繊維状構造物１５は、固体層１の表面にほぼ垂直に固定されている。換言すると、繊維状構造物１５は、直鎖状構造物であり、その長さの途中に折れ曲がり構造を有していない。また、繊維状構造物１５はほぼ同じ長さを有している。この場合、繊維状構造物１５の長さは、液体層３を構成する液体の分子３の間の平均分子間距離とほぼ同じであることが好ましい。ここで、繊維状構造物１５を直鎖の分子で構成すると、固体の振動が液体に伝わるまでの減衰量を低減することができるので有利である。また、１つの繊維状構造物１５を１分子で構成することでも、固体の振動が液体に伝わるまでの減衰量を低減することができる。
【００４０】
図６は、本発明の実施において好ましい表面被覆層のもう１つの形態を示した模式図である。図示の熱交換部材の場合、繊維状構造物１５は、その長さの途中で１個もしくは２個以上の折れ曲がり構造を有している。なお、繊維状構造物１５は、図示のようにその全部が折れ曲がり構造を有していてもよく、さもなければ、図示していないが、その少なくとも一部が折れ曲がり構造を有していてもよい。すなわち、直鎖状構造物と折れ曲がり構造物とが混在していてもよい。折れ曲がり構造を付与することで、繊維状構造物の先端部分が液体に近い振動状態となる。
【００４１】
図７及び図８は、本発明の実施において好ましい表面被覆層の別の形態を示した模式図である。図７は、繊維状構造物１５が直鎖状構造物の形態の例を示し、また、図８は、繊維状構造物１５が折れ曲がり構造物の例を示している。これらの図面に示した熱交換部材の場合、繊維状構造物１５は異なる長さを有しており、但し、最も短い繊維状構造物１５の長さｌは、少なくとも、液体層を構成する液体の分子間の平均分子間距離と同じである。図示のように、繊維状構造物の長さが不均一であり、最も短い繊維状構造物が液体分子の平均分子間距離以上の長さであると、液体部分に突出した部分が液体の振動状態により近くなるため、熱振動を効率よく伝えることが可能となる。
【００４２】
図９は、本発明の実施において好ましい表面被覆層のもう１つの形態を示した模式図である。図示の熱交換部材の場合、繊維状構造物１５は、その固体層１の側に、固体に吸着する性質を有する官能基（例えば−ＳＨ、−ＣＯＯＨ、−ＮＨ３、−ＰＯ３Ｈなど）１６を有している。これらの官能基が存在することで、固体の振動が繊維状構造物１５に伝わり易くなる。また、それぞれの繊維状構造物１５を直鎖の分子で構成することや、１つの繊維状構造物１５を１分子で構成することで、固体の振動が液体に伝わるまでの減衰量を低減することができる。
【００４３】
図１０は、本発明の実施において好ましい表面被覆層のもう１つの形態を示した模式図である。図示の熱交換部材の場合、図中点線で括って示したように、１つの分子で２つの繊維状構造物１５が形成されている。なお、図示しないが、１つの分子で３つ以上の繊維状構造物１５を形成することも可能である。図示の例の場合、分子どうしの結合には、例えば−Ｓ−Ｓ−結合などを利用することができる。これにより、繊維状構造物１５をより高密度で固体層１の表面に吸着させることができる。
【００４４】
図１１は、本発明の実施において好ましい表面被覆層のもう１つの形態を示した模式図である。図示の熱交換部材の場合、繊維状構造物１５の端部が固体層１の内部にまで延在しており、さらに、それぞれの繊維状構造物１５の端部が、固体層１の内部において、図中Ｂで表される各種の結合（例えば、共有結合、イオン結合、金属結合等）によって互いに結合されている。このような結合形態を採用すると、固体層１と繊維状構造物１５とが共有結合等によって結合するため、固体層１からの振動を、減衰させることなく繊維状構造物１５に伝達することができる。
【００４５】
図１２は、本発明の実施において好ましい表面被覆層のもう１つの形態を示した模式図である。図示の熱交換部材の場合、繊維状構造物１５が、固体層１の表面に垂直な面から角度αで斜めに傾斜して固定されている。なお、図示の例では繊維状構造物１５のすべてが斜めに傾斜しているが、必要に応じて、一部の繊維状構造物１５のみを斜めに傾斜させてもよい。繊維状構造物１５をこのように斜めに傾斜して固定することで、例えば繊維状構造物がより安定して層を形成するといった効果を期待することができる。なお、傾斜角αは、広い範囲で変更することができるが、通常、約０〜４５°の範囲である。
【００４６】
図１３は、本発明の熱交換部材を使用し得る熱交換器の一例を示したものである。図示の熱交換器は、ＬＬＣ（ロングライフクーラント）を冷却水と使用し得る熱交換器であり、車両用に利用可能である。熱交換器５０は、多数のアルミニウム製の並列されたチューブ５２と、それらのチューブ５２の両端部が液密に貫通するチューブプレート５３ｂとでコア部が構成されている。一端が開口したタンク本体６２にはチューブプレート５３ｂが被嵌され、タンクが構成されている。それぞれのタンクには、出入口用のパイプ５４が装着されている。それぞれのチューブ５２の外面には、アルミニウム製の、波形に曲り曲げ加工されたコルゲートフィン５６が取り付けられ、ろう付けにより固定されている。チューブ５２及びコルゲートフィン５６は、図示しないが、そのＬＬＣ接触面に本発明の固体層（Ａｕ層）及び表面被覆層（アルカンチオール）を有している。
【実施例】
【００４７】
引き続いて、本発明をその実施例を参照して説明する。
【００４８】
熱交換器の評価
アルミニウム板材から２枚の試験用平板を作製し、さらにその試験用平板の一方に、上記の手法によりアルカンチオールからなる約２．５ｎｍの厚さの表面被覆膜を施した。得られた２枚の試験用平板を図４（Ｂ）に示したように対向して配置し、それらの中間にトルエンを充填した。試験用平板に温度差を与えてシミュレーションを実施したところ、図４（Ａ）にプロットするような試験結果が得られた。図からわかるように、表面被覆層を有しない平板側では顕著な熱抵抗が認められたが、表面被覆層を有する平板側では極く僅かな熱抵抗しか確認することができなかった。このことは、本発明によれば、熱抵抗の抑制に由来して極めて良好な冷却性能を達成できるということを示している。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】表面被覆層を有する従来の熱交換器の固液界面における熱抵抗の問題を説明した模式図である。
【図２】表面被覆層を有しない従来の熱交換器の固液界面における熱抵抗の問題を説明した模式図である。
【図３】本発明の熱交換器の表面被覆層の構成及び作用を説明した模式図である。
【図４】表面被覆層を有する本発明の熱交換器の固液界面において具現される熱抵抗の低減を説明した模式図である。
【図５】本発明の実施において好ましい表面被覆層の１形態を示した模式図である。
【図６】本発明の実施において好ましい表面被覆層のもう１つの形態を示した模式図である。
【図７】本発明の実施において好ましい表面被覆層のさらにもう１つの形態を示した模式図である。
【図８】本発明の実施において好ましい表面被覆層のさらにもう１つの形態を示した模式図である。
【図９】本発明の実施において好ましい表面被覆層のさらにもう１つの形態を示した模式図である。
【図１０】本発明の実施において好ましい表面被覆層のさらにもう１つの形態を示した模式図である。
【図１１】本発明の実施において好ましい表面被覆層のさらにもう１つの形態を示した模式図である。
【図１２】本発明の実施において好ましい表面被覆層のさらにもう１つの形態を示した模式図である。
【図１３】本発明の熱交換部材を使用した熱交換器の一例を示した模式図である。
【符号の説明】
【００５０】
１    固体層
３    液体層
５    表面被覆層
１３    液体分子
１５    繊維状構造物
５０    熱交換器
【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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【図１２】
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【図１３】
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