(57)【要約】      （修正有）【課題】  マイクロチャネル型蒸発器の熱交換効率を向上して小型化を図る。【解決手段】  フレーム２０に複数の伝熱板２１ａ，２１ｂが交互に填め込まれて直交流型蒸発器が構成される。互いに対称な伝熱板２１ａと伝熱板２１ｂとは、それぞれ両面をエッチングして、一方の面に被蒸発液体通路６用のフィン２２、他方の面に加熱ガス通路７用のフィン２３が形成される。伝熱板２１ａと伝熱板２１ｂとを交互に重ねることにより、隣接する伝熱板同士のフィン２２とフィン２２、フィン２３とフィン２３とが対向して、それぞれ伝熱板２１ａ、２１ｂで挟まれた被蒸発液体通路６と、加熱ガス通路７とが形成される。被蒸発液体通路は、中空の隔壁１０により右側のメインコア部８と左側のスーパーヒータ部９に分けられ、スーパーヒータ部９とメインコア部８とが熱的に絶縁される。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝熱面から離脱する気泡の直径より被蒸発液体の通路間隙が小さいマイクロチャネル型蒸発器において、
被蒸発液体通路と加熱ガス通路とが伝熱板を介して交差し、
前記被蒸発液体が気液二相状態となる気液二相領域の前記伝熱面に前記被蒸発液体の薄液膜が形成されることを特徴とするマイクロチャネル型蒸発器。
【請求項２】
前記被蒸発液体の気液二相領域における単位面積当たりの熱通過率を気相または液相の単相領域の熱通過率と異ならせたことを特徴とする請求項１記載のマイクロチャネル型蒸発器。
【請求項３】
加熱ガス通路の入口部と交差する被蒸発液体用通路の内部は、気相の単相領域であることを特徴とする請求項１記載のマイクロチャネル型蒸発器。
【請求項４】
加熱ガス通路の入口部における熱伝達率、伝熱面積、または通路間隙は、気相または液相の単相領域におけるそれと異なることを特徴とする請求項２または請求項３記載のマイクロチャネル型蒸発器。
【請求項５】
前記被蒸発液体の気液二相領域に対応する加熱ガス通路における熱伝達率、伝熱面積、または通路間隙は、気相または液相の単相領域におけるそれと異なることを特徴とする請求項２または請求項３記載のマイクロチャネル型蒸発器。
【請求項６】
加熱ガス通路の入口部に対応する前記被蒸発液体通路における熱伝達率、伝熱面積、通路間隙、または伝熱面の表面性状は、気相または液相の単相領域におけるそれと異なることを特徴とする請求項２または請求項３記載のマイクロチャネル型蒸発器。
【請求項７】
加熱ガス通路の入口部と交差する前記被蒸発液体通路とそれ以外の被蒸発液体通路とを熱的に絶縁したことを特徴とする請求項２または請求項３記載のマイクロチャネル型蒸発器。
【請求項８】
蒸発器を構成する伝熱板は、一枚の板の両面にそれぞれエッチングを施すことにより、加熱ガス通路と被蒸発液体通路とを形成したことを特徴とする請求項２または請求項３記載のマイクロチャネル型蒸発器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマイクロチャネル型蒸発器に係り、特に燃料改質型燃料電池に好適なマイクロチャネル型蒸発器に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、水素ガスなどの燃料ガスと酸素を有する酸化ガスとを電解質を介して電気化学的に反応させ、電解質両面に設けた電極間から電気エネルギを直接取り出すものである。特に固体高分子電解質を用いた固体高分子型燃料電池は、動作温度が低く、取り扱いが容易なことから電動車両用の電源として注目されている。
【０００３】
燃料電池に水素を供給する方法としては、高圧水素タンクや水素吸蔵合金タンク等の水素貯蔵装置から直接水素を供給する方法と、メタノールや炭化水素等の原燃料から水素を取り出して供給する燃料改質法とがある。燃料改質法では、原燃料が液体の場合、蒸発器により燃料や水を蒸発させて燃料改質器に導き、燃料改質器における燃料改質反応により水素を生成している。
【０００４】
車載用として好適な小型高効率の蒸発器としては、冷媒を蒸発させる自動車空気調和用の蒸発器が知られている（例えば特許文献１）。この従来技術によれば、中実の中間プレートを介在させて、一対のコアプレートを重ね合わせた積層型構造としている。この積層構造により、一方のコアプレートと中間プレートの一面に挟まれた往側流路と、他方のコアプレートと中間プレートの他面に挟まれた復側流路とを形成している。被蒸発流体である冷媒は、まず往側流路を加熱されながら流下し、次いで中間プレート下部の透孔を介して往側流路から復側流路へ移動し、最後に復側流路を上昇する際に蒸発するようになっている。
【特許文献１】特許第２７８６７２８号（第３頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の蒸発器にあっては、高熱流束領域において熱交換能力が低下するという問題点があった。以下、この問題点について説明する。
【０００６】
まず、本明細書中の「マイクロチャネル」を以下のように定義する。伝熱面から離脱する気泡（以下、離脱気泡と呼ぶ）の直径より被蒸発液体の通路間隙が小さい場合に、その通路をマイクロチャネルと定義する。言い換えれば、伝熱面から成長した被蒸発液体の気泡が離脱径より小さい段階で伝熱面により押しつぶされて、気泡と伝熱面間に被蒸発液体の薄層（microlayer；マイクロレイヤ）が形成される場合をマイクロチャネルと定義する。
【０００７】
蒸発器の伝熱面から離脱する離脱気泡直径は、同じ被蒸発液体として水を用いた場合でも、伝熱面の表面性状、過熱度によって異なる。具体的には、図８に示すように、例えば親水性が高い酸化チタン被膜（図中□表示）の伝熱面の場合には、０．８［ｍｍ］程度、疎水性が高いシリコーン樹脂被膜（図中◇表示）の伝熱面の場合には、２．５［ｍｍ］程度の離脱気泡直径を示しており、即ち、その直径以下の通路間隙を有する蒸発器がマイクロチャネル型蒸発器である。
【０００８】
図９（ａ）は、平行平板型蒸発器における伝熱面同士の間隙が狭い（実線）場合と広い（破線）場合との伝熱面の過熱度と熱流束との関係を示すグラフである。図９（ａ）に示す様にある温度と熱流束の点で２本の実線が交差し、伝熱面同士の間隙が狭い場合、熱流束が低い領域では良好な熱伝達特性を示すが、熱流束が高い領域では熱伝達特性が低下し、それに伴い限界熱流束（Critical Heat Flux；ＣＨＦ）も低下する特性を示す。逆に、伝熱面同士の間隙が広い場合には、熱流束が高い領域では良好な熱伝達特性を示すが、熱流束が低い領域では熱伝達特性が低下する。
【０００９】
このメカニズムとして、伝熱面のドライアウトによる熱伝達率の低下があげられる。図９（ｂ）に蒸発管における流動、伝熱様式の変化を示す。蒸発管内の液体は、上流（図中下方）ではほぼ１００％液相であるが、下流（図中上方）へ行くに従って、徐々に液相中に気泡分が増加する２相状態となり、ドライアウト位置より下流（ポスト・ドライアウト）では、伝熱面上に被蒸発液体は存在せず、完全に乾いた伝熱面となる。ポストドライアウトの噴霧流域では、伝熱面に常に接触する液体がないので、著しい熱伝達特性の低下が示されている。
【００１０】
また図９（ｃ）には、蒸発管における加熱熱流束と熱伝達率分布を示す。図中Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄの順で熱流束が大きくなる。熱流束の増大に伴い熱伝達率低下（噴霧流）の領域が上流へと移動していることが示されている。これら熱伝達率の低下を改善するためには、噴霧流（ポストドライアウト）領域に被蒸発液体を供給して伝熱面が濡れた状態を保持する必要がある。
【００１１】
図１０は、高熱流束領域におけるマイクロチャネルの沸騰様相を示す模式図である。伝熱面１０１の図中下方（上流）から被蒸発液体１０６が供給され、蒸気１０７は上方（下流）から排出される。被蒸発液体１０６は、伝熱面１０１で加熱され、気液界面１０４より上方では、被蒸発液体は、噴霧流１０５となっている。
【００１２】
伝熱面１０１のウエット領域１０２と噴霧流領域１０３との界面である気液界面１０４は、熱流束の増大に伴い下方（上流）に移動し、熱移動として効率的に利用できる伝熱面のウエット領域１０２は限られ、伝熱面全体での熱交換効率は低下する。熱交換効率を向上させるには、伝熱面中の熱伝達率の高いウエット領域１０２の比率を高める必要がある。
【００１３】
図１１（ａ）は、被蒸発液体のクオリティに対応する熱伝達率、（ｂ）は被蒸発液体のクオリティに対応する熱流束をそれぞれ示す図である。図１１（ａ）に示すように、伝熱表面がドライアウト点Ａ（このＡ点のクオリティをＸa とする）よりクオリティが小さい濡れた（ウエット）状態の領域を維持することが蒸発器の熱伝達率向上に必要である。また図１１（ｂ）に示すように、ドライアウト前の領域とドライアウト後の領域との境界の熱流束は、クオリティの増加に対して右下がりとなる。そしてクオリティＸa に対する熱流束は、ｑcaとなり、これより小さい熱流束に制御することが必要である。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、上記問題点を解決するため、伝熱面から離脱する気泡の直径より被蒸発液体の通路間隙が小さいマイクロチャネル型蒸発器において、被蒸発液体通路と加熱ガス通路とが伝熱板を介して交差し、前記被蒸発液体が気液二相状態となる気液二相領域の前記伝熱面に前記被蒸発液体の薄液膜が形成されることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、被蒸発液体通路の気液二相領域に接する伝熱面に被蒸発液体の薄液膜が形成されるので、気液二相領域に接する伝熱面が常に熱伝達率の高い状態に保持されることができ、マイクロチャネル型蒸発器の熱交換効率の向上が図れるとともに、マイクロチャネル型蒸発器を小型化することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。以下の各実施例で説明するマイクロチャネル型蒸発器（以下、単に蒸発器と略す）は、例えば、燃料電池車両用の燃料改質器に好適な蒸発器である。
【００１７】
図１は、被蒸発液体通路と加熱ガス通路とが伝熱板を介して直交する直交流型の蒸発器１の概略を示す斜視図である。図１に示すように、蒸発器１は、被蒸発液体入口２と、蒸気出口３と、加熱ガス入口４と、加熱ガス出口５と、被蒸発液体通路６と、加熱ガス通路７とを備えている。実際の蒸発器は、被蒸発液体通路６と加熱ガス通路７とが交互に多数積層された形式で構成されている。尚、図１の斜視図は、蒸発器１の概略構成を示すため、被蒸発液体通路６と加熱ガス通路７の内面にそれぞれ設けられた伝熱性能向上のためのフィンは、省略されている。
【００１８】
図１において、被蒸発液体入口２から蒸気出口３に至る被蒸発液体通路６は、接続部１１で一度折り返す所謂ワンターン（ONE-TURN）型であり、蒸発器１は、被蒸発液体通路６と加熱ガス通路７とが交差する直交型の蒸発器となっている。
【００１９】
また、被蒸発液体通路６は、隔壁１０により、主として被蒸発液体が蒸発する領域であるメインコア部８と、主として蒸気を過熱するスーパーヒータ部９とに分画される。そして、メインコア部８の下部とスーパーヒータ部９の下部とは、接続部１１により連通している。スーパーヒータ部９は、加熱ガス入口４側に配置され、被蒸発液体から蒸発した蒸気が最も温度が高い加熱ガスにより十分過熱されるようになっている。これとは逆にメインコア部８は、加熱ガス出口５側に配置されている。
【００２０】
図２は、直交流型蒸発器における熱交換性能向上の基本的な考え方を説明する沸騰様相模式図である。蒸発器の隔壁を介して加熱ガス側から被蒸発液体側へ移動する単位時間当たりの移動熱量Ｑは、次の式（１）で示される。
【００２１】
（数１）
Ｑ＝Ａ0Ｋ0ΔＴ                                                   …（１）
１／Ａ0Ｋ0 ＝１／ｈ1(Ａw＋ηf1Ａf1)＋１／ｈ2(Ａw＋ηf2Ａf2)      …（２）
ここで、Ａ0 は隔壁の有効伝熱面積、Ｋ0  はＡ0 を基準とした熱通過率、ΔＴは隔壁両側の温度差である。さらに、１／Ａ0Ｋ0 は、隔壁面積Ａw 、被蒸発液体側の熱伝達率ｈ1 、被蒸発液体側のフィン効率ηf1、被蒸発液体側のフィン面積Ａf1、加熱ガス側の熱伝達率ｈ2 、加熱ガス側のフィン効率ηf2、加熱ガス側のフィン面積Ａf2とすれば、上記式（２）で表される。
【００２２】
図２（ａ）に示すように、一般に被蒸発液体通路の内部は、液相領域５１と、プリドライアウト領域５２及びポストドライアウト領域５３からなる気液二相領域と、気相領域５４とからなる。プリドライアウト領域５２は、伝熱表面に薄液膜が存在する濡れた状態であり、ポストドライアウト領域５３は、伝熱表面に薄液膜が存在しない乾燥した状態である。
【００２３】
ここで、図２（ａ）から、図２（ｂ）、図２（ｃ）へと順次沸騰様相を改善し、隔壁１０の右側のメインコア部８において、プリドライアウト領域５２を拡大させ、また、隔壁１０の左側のスーパーヒータ部９において気相領域５４を拡大させることにより、蒸発器の熱交換性能を向上させるとともに、メインコア部８及びスーパーヒータ部９の温度分布を均一化させることができる。
【００２４】
上記の沸騰様相改善の具体的な方策として、第１の方策は、加熱ガス入口部とスーパーヒータ部との熱交換性能を向上させ、この熱交換により温度が低下した加熱ガスでメインコア部を加熱することにより、被蒸発液体通路のメインコア部の熱流束を限界熱流束より低下させ、気液二相領域に面する伝熱表面に薄液膜を形成して、熱交換性能を向上させることである。
【００２５】
また、第２の方策は、被蒸発液体通路のメインコア部において、熱流束を抑制、または限界熱流束を向上させる伝熱面構造とすることである。
【００２６】
また、第３の方策は、被蒸発液体のスーパーヒータ部からメインコア部への熱伝導による熱移動を抑制する構造とすることである。
【００２７】
以下、実施例により具体的な説明を行う。
【実施例１】
【００２８】
次に、図面を参照して、本発明に係る蒸発器の実施例１を説明する。図３は、本実施例の蒸発器の構成を説明する図であり、（ａ）被蒸発液体通路正面図、（ｂ）加熱ガス通路正面図、（ｃ）Ａ−Ａ断面図、（ｄ）Ｃ−Ｃ断面図、（ｅ）Ｂ−Ｂ断面図である。本実施例は、被蒸発液体と加熱ガスとが伝熱板を介して直交するとともに被蒸発液体通路が一度折り返えす直交流ワンターン型蒸発器の例である。図３の蒸発器において、図１で概略構成を説明した蒸発器と同じ構成要素には、同じ符号を付与して重複する説明は省略する。
【００２９】
図３において、フレーム２０に複数の伝熱板２１ａ，２１ｂが交互に填め込まれて蒸発器１が構成されている。互いに対称な伝熱板２１ａと伝熱板２１ｂとは、それぞれ両面をエッチングして、一方の面に被蒸発液体通路６用のフィン２２、他方の面に加熱ガス通路７用のフィン２３が形成されている。この伝熱板２１ａと伝熱板２１ｂとを交互に重ねることにより、隣接する伝熱板同士のフィン２２とフィン２２、フィン２３とフィン２３とが対向して、それぞれ伝熱板２１ａ、２１ｂで挟まれた被蒸発液体通路６と、加熱ガス通路７とが形成されている。
【００３０】
また、被蒸発液体通路は、中空の隔壁１０により右側のメインコア部８と左側のスーパーヒータ部９に分けられているが、隔壁１０の下部は、フレーム２０までは達していない。これにより、メインコア部８の下部とスーパーヒータ部９の下部とは、接続部１１により連通し、メインコア部８から被蒸発液体の蒸気がスーパーヒータ部９に流入することができるようになっている。隔壁１０が中空構造となっているので、加熱ガス通路入口部と交差するスーパーヒータ部９から、それ以外の被蒸発液体通路であるメインコア部８へ隔壁１０を介した熱伝導による熱移動を抑制し、熱的に絶縁することができる。これによりメインコア部８の隔壁１０近傍における過度な温度上昇を抑制し、隔壁１０近傍まで薄液膜が存在しウエットな状態を保持することができる。
【００３１】
メインコア部８及びスーパーヒータ部９に設けられたフィン２２は、隣接するフィン列間で互いにピッチを半周期ずらした複数列の微細なフィンであり、フィン２２の側面は、被蒸発液体及びその蒸気が流れる方向と直角となる方向に設けられている。これにより、被蒸発液体及びその蒸気は、フィン２２の間をジグザクに流れることになり、被蒸発液体及びその蒸気とフィン２２との接触、被蒸発液体及びその蒸気のフィン２２による撹拌が促進され、熱交換性能が高まる。
【００３２】
一方、加熱ガス通路には、ガス流の方向に沿った複数のフィン２３が並行に設けられている。加熱ガスは、高温で流動性が高いので、流れに平行なフィン２３でも必要な熱交換性能を発揮することができる。
【００３３】
尚、図３（ｅ）のＢ−Ｂ断面図において、加熱ガス通路のフィン２３のピッチＰ、フィン厚さｔ、フィン高さｄが示されている。伝熱板２１ａと２１ｂに、被蒸発流体通路及び加熱ガス通路の間隙のそれぞれ半分を受け持たせることにより、フィン高さｄを小さくできる。このフィン高さｄは、言い換えれば、伝熱板２１ａ、２１ｂに、フィンをエッチングにて形成する場合のエッチングの深さである。エッチングにてフィンを形成する場合、フィンピッチＰ及びフィン厚さｔを小さくしようとすれば、エッチング深さｄは必然的に小さくなるので、互いに対照な伝熱板２１ａと２１ｂとを対向させて被蒸発液体通路及び加熱ガス通路を形成することにより、これら通路の必要な間隙を確保しながらフィンピッチＰ及びフィン厚さｔを小さくすることができる。
【００３４】
次に、上記構成の蒸発器の作用を説明する。  
被蒸発液体入口２から流入した被蒸発液体は、メインコア部８を流下する際に、フィン２２により伝熱及び撹拌を受けて急速に昇温される。また、フィン２２のメニスカス効果により、メインコア部８の多くの領域において、伝熱表面に被蒸発液体の薄液膜が形成され、熱伝達性能が向上する。メインコア部８の底部に達する頃には、被蒸発液体は大部分が蒸発し、この蒸気は、接続部１１を経由してスーパーヒータ部９に入る。スーパーヒータ部９でもフィン２２により被蒸発液体の蒸気がフィン２２により加熱され、過熱蒸気となって蒸気出口３から排出される。
【実施例２】
【００３５】
次に、図面を参照して、本発明に係る蒸発器の実施例２を説明する。図４は、本実施例の蒸発器の構成を説明する図であり、（ａ）被蒸発液体通路正面図、（ｂ）加熱ガス通路正面図、（ｃ）Ａ−Ａ断面図、（ｄ）Ｃ−Ｃ断面図、（ｅ）Ｂ−Ｂ断面図である。本実施例も実施例１と同様な直交流ワンターン型蒸発器の例である。
【００３６】
図４の蒸発器において、図３に示した実施例１との相違は、被蒸発液体通路のスーパーヒート部９に対応する加熱ガス通路に、加熱ガスの流れ方向と直角にフィン２４を設けたことと、フィン２４を設けた部分の加熱ガス通路の間隙ｄ1 を被蒸発液体通路のメインコア部８に対応する加熱ガス通路の間隙ｄ2 より小さくしたことである。その他の構成は、図３の実施例１と同様である。
【００３７】
フィン２４は、隣接するフィン列間で互いにピッチを半周期ずらした複数列の微細なフィンであり、フィン２４の側面は、被蒸発液体の蒸気が流れる方向と直角となる方向に設けられている。これにより、被蒸発液体の蒸気は、フィン２４の間をジグザクに流れることになり、被蒸発液体の蒸気とフィン２４との接触及び撹拌が促進され、熱交換性能が更に高まる。
【００３８】
本実施例では、実施例１に比べて、被蒸発液体通路のスーパーヒート部９に対応する加熱ガス通路の間隙をより狭くし、より高いフィン効率が得られるフィン形状としたので、加熱ガス入口部とスーパーヒータ部との熱交換性能を向上させ、この熱交換により温度が低下した加熱ガスでメインコア部を加熱することにより、被蒸発液体通路のメインコア部の熱流束を限界熱流束より低下させ、気液二相領域に面する伝熱表面に薄液膜を形成して、熱交換性能を向上させることができる。
【実施例３】
【００３９】
次に、図面を参照して、本発明に係る蒸発器の実施例３を説明する。図５は、本実施例の蒸発器の構成を説明する図であり、（ａ）被蒸発液体通路正面図、（ｂ）加熱ガス通路正面図、（ｃ）Ａ−Ａ断面図、（ｄ）Ｃ−Ｃ断面図、（ｅ）Ｂ−Ｂ断面図である。本実施例も実施例１、２と同様な直交流ワンターン型蒸発器の例である。
【００４０】
図５の蒸発器において、図４に示した実施例２との相違は、メインコア部８の加熱ガス入口部の加熱ガス通路の間隙ｄ1 をメインコア部８の残りの部分の加熱ガス通路の間隙ｄ2 より広くするとともに、この入口部のフィン密度を低下させて有効伝熱面積を低減したことである。
【００４１】
メインコア部８の加熱ガス入口部の有効伝熱面積を低減するため、メインコア部８に対応する加熱ガス通路のフィンを、メインコア部８の加熱ガス経路全長に亘るフィン２３と、メインコア部８の加熱ガス経路の下流部のみのフィン２５とし、これらフィン２３とフィン２５とを交互に配置している。その他の構成は、図４の実施例２と同様である。
【００４２】
本実施例では、被蒸発液体通路のメインコア部において、熱流束を抑制させる伝熱面構造として、気液二相領域に面する伝熱表面に薄液膜を形成して、熱交換性能を向上させることができる。
【実施例４】
【００４３】
次に、図面を参照して、本発明に係る蒸発器の実施例４を説明する。図６は、本実施例の蒸発器の構成を説明する図であり、（ａ）被蒸発液体通路正面図、（ｂ）加熱ガス通路正面図、（ｃ）Ａ−Ａ断面図、（ｄ）Ｃ−Ｃ断面図、（ｅ）Ｂ−Ｂ断面図である。本実施例も実施例１〜３と同様な直交流ワンターン型蒸発器の例である。
【００４４】
図６の蒸発器において、図４に示した実施例２との相違は、メインコア部８の加熱ガス入口部に対応する被蒸発液体通路の伝熱面を保水性を向上させた３次元表面構造領域２６としている。その他の構成は、図４に示した実施例２と同様である。
【００４５】
図７は、図６の３次元表面構造領域２６の詳細に説明する図である。図７（ａ）、（ｂ）に示すように、等間隔の縦溝３１ａ、横溝３１ｂ（以下、縦溝３１ａと横溝３１ｂとを合わせて溝３１と呼ぶ）が碁盤目のように設けられ、各溝の交点には、伝熱板の表面と連通する孔３２が設けられている。
【００４６】
次に、図７（ｃ）を参照して、この表面構造を形成する方法を説明する。まずステンレス鋼、チタン、チタン合金等の金属薄板の一方の面に孔３２、他方の面に溝３１をそれぞれエッチングで形成した溝付板３４を作成する。次いで、この溝付板３４と、基板３３とを重ねて、高温高圧下で数時間放置し、拡散接合により溝付板３４と基板３３とを一体に接着する。基板３３の材質は、ステンレス鋼、チタン、チタン合金等であるが、溝付板３４と同材質とする方が耐食性を考慮すると好ましい。
【００４７】
このように本実施例では、被蒸発液体通路の気液二相領域に接する伝熱板の領域に、マトリックス状の溝３１と孔３２を設けた３次元の表面構造により、被蒸発液体の保水性を向上させ、限界熱流束を向上させることができる。
【００４８】
以上、好ましい実施例について説明したが、これらは本発明を限定するものではない。以上の実施例は、加熱ガス入口部に対応する被蒸発液体通路の気液二相領域（メインコア部）に薄液膜が形成されにくい、熱流束が限界熱流束超えてしまう場合の実施例である。しかし、この場合とは逆に、熱流束が限界熱流束に対して充分低い場合には、気液二相領域の熱流束を引き上げることにより熱交換性能を向上させるための方策が必要となり、上記の実施例で示した内容とは、反対の内容となることは、明らかである。
【００４９】
また、上記実施例では、被蒸発液体通路が一度折り返すワンターン型蒸発器について説明したが、二度以上折り返すマルチターン型の蒸発器についても同様に本発明を適用できることは明らかである。
【００５０】
さらに、被蒸発液体の通路間隙の形状寸法や、フィンの形状寸法は、蒸発器の目的、被蒸発液体の種類、沸点、粘性、または蒸発器の容量等によって、適宜決めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】被蒸発液体通路と加熱ガス通路とが伝熱板を介して直交する直交流型の蒸発器の概略を示す斜視図である。
【図２】直交流型蒸発器における熱交換性能向上の基本的な考え方を説明する沸騰様相模式図であり、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の順に伝熱性能が改善される。
【図３】実施例１の蒸発器の構成を説明する図であり、（ａ）被蒸発液体通路正面図、（ｂ）加熱ガス通路正面図、（ｃ）Ａ−Ａ断面図、（ｄ）Ｃ−Ｃ断面図、（ｅ）Ｂ−Ｂ断面図である。
【図４】実施例２の蒸発器の構成を説明する図であり、（ａ）被蒸発液体通路正面図、（ｂ）加熱ガス通路正面図、（ｃ）Ａ−Ａ断面図、（ｄ）Ｃ−Ｃ断面図、（ｅ）Ｂ−Ｂ断面図である。
【図５】実施例３の蒸発器の構成を説明する図であり、（ａ）被蒸発液体通路正面図、（ｂ）加熱ガス通路正面図、（ｃ）Ａ−Ａ断面図、（ｄ）Ｃ−Ｃ断面図、（ｅ）Ｂ−Ｂ断面図である。
【図６】実施例４の蒸発器の構成を説明する図であり、（ａ）被蒸発液体通路正面図、（ｂ）加熱ガス通路正面図、（ｃ）Ａ−Ａ断面図、（ｄ）Ｃ−Ｃ断面図、（ｅ）Ｂ−Ｂ断面図である。
【図７】（ａ）実施例４における伝熱表面の３次元構造を説明する図、（ｂ）同拡大図、（ｃ）Ａ−Ａ断面図である。
【図８】伝熱面の表面性状及び過熱度による離脱気泡の直径を示す図である。
【図９】（ａ）マイクロチャネル型蒸発器の過熱度と熱流束の関係を説明する図、（ｂ）蒸発管における流動及び伝熱様式の変化を説明する図、（ｃ）加熱熱流束と熱伝達分布の関係を説明する図である。
【図１０】高熱流束領域におけるマイクロチャネルの沸騰様相を説明する図である。
【図１１】（ａ）被蒸発液体のクオリティに対する熱伝達係数を示す図、（ｂ）被蒸発液体のクオリティに対する限界熱流束（ＣＨＦ）を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１…蒸発器
２…被蒸発液体入口
３…蒸気出口
４…加熱ガス入口
５…加熱ガス出口
６…被蒸発液体通路
７…加熱ガス通路
８…メインコア部
９…スーパーヒータ部
１０…隔壁
１１…接続部
２１ａ、２１ｂ…伝熱板
２２，２３…フィン
【図１】
2005093179.tif 000003
【図２】
2005093179.tif 000004
【図３】
2005093179.tif 000005
【図４】
2005093179.tif 000006
【図５】
2005093179.tif 000007
【図６】
2005093179.tif 000008
【図７】
2005093179.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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